Interface de bobina de última geração para estimulação nervosa periférica sem contato pode melhorar o tratamento da dor crônica

Uma equipe de pesquisa desenvolveu com sucesso uma interface de bobina de última geração capaz de estimular os nervos periféricos de maneira eficiente e segura. Este avanço é significativo porque aumenta enormemente a eficiência e a viabilidade da tecnologia de estimulação nervosa sem contato, permitindo a estimulação através de campos magnéticos sem a necessidade de contato direto entre eletrodos e nervos.

As descobertas são publicadas na revista Transações IEEE em Sistemas Neurais e Engenharia de Reabilitação. A equipe foi liderada pelo Professor Sanghoon Lee, do Departamento de Engenharia Robótica e Mecatrônica da DGIST.

Nos últimos anos, tem havido uma demanda crescente por abordagens não invasivas (não cirúrgicas, sem contato) para tratar disfunções nervosas periféricas, como dor crônica, neuropatia periférica, síndrome do túnel do carpo e paralisia do nervo facial.

No entanto, os métodos convencionais que envolvem a inserção direta de eletrodos nos nervos são invasivos e podem levar à formação de tecido cicatricial devido às respostas imunológicas, o que reduz significativamente a eficácia da estimulação nervosa. A estimulação elétrica não invasiva aplicada à pele tem várias limitações, incluindo baixa seletividade de estímulo, irritação da pele e vazamento de corrente, destacando assim a necessidade de soluções alternativas.

A equipe de pesquisa concentrou-se na tecnologia de estimulação magnética periférica (PMS) como uma solução potencial para este problema. Os campos magnéticos permitem a estimulação nervosa sem contato direto com os nervos ou a pele; no entanto, os métodos convencionais requerem correntes elevadas e geram calor excessivo, o que limita a sua aplicabilidade prática.

A equipe de pesquisa do professor Lee propôs uma nova abordagem para maximizar o gradiente espacial – o grau de mudança – dos campos magnéticos, projetando cuidadosamente a forma, o arranjo e a direção da corrente da bobina. A equipe confirmou por meio de simulação que uma bobina em formato de diamante de quatro folhas apresentou maior eficiência de estimulação e menor consumo de energia em comparação com outros formatos de bobina do mesmo tamanho.

Uma bobina ultracompacta foi então fabricada usando impressão 3D e fio de cobre, e seu desempenho estável de estimulação nervosa foi verificado através de testes em animais. Os experimentos demonstraram segurança, com a temperatura da superfície da bobina aumentando apenas de 1° a 1,7°C durante a estimulação.

A equipe descobriu ainda que tempos de subida mais longos dos sinais de estimulação levaram a uma ativação nervosa mais forte. Esta descoberta sugere que a duração da exposição ao campo magnético desempenha um papel fundamental na estimulação neural, além da intensidade da corrente. Esse insight pode ser aplicado para avançar tecnologias de estimulação nervosa baseadas em campo magnético, sem contato, e espera-se que contribua para uma ampla gama de aplicações clínicas e de engenharia, como gerenciamento de dor crônica, treinamento de reabilitação neural, bloqueio seletivo de nervos e mapeamento de resposta neural.

O professor Lee afirmou: “Este estudo propôs um método para estimular nervos com precisão usando campos magnéticos sem envolver contato direto entre eletrodos e nervos. Nosso objetivo é desenvolver a tecnologia para ser praticável nas áreas médicas para tratamento da dor e reabilitação nervosa.”