Desenvolvimento de sistema de simulação de tremores nas mãos causados pela Doença de Parkinson, visando a substituição de pacientes em testes com dispositivos vestíveis de supressão

Abstract

A Doença de Parkinson (DP) é uma enfermidade que afeta milhares de pessoas em todo o mundo e caracterizada por ser neurodegenerativa progressiva que afeta o sistema nervoso central. Frequentemente, pessoas com DP sofrem com sintomas relacionados a apatia, depressão, constipação, desordem no sono, perda do olfato e problemas de cognição. No entanto, a doença é mais conhecida pelas implicações ao sistema motor, resultando em movimentos involuntários conhecidos como tremores. A existência destes tremores afeta profundamente os portadores da doença, causando dificuldades motoras e muitas vezes, até as inibem do convívio social. Buscando uma solução não intrusiva, existem trabalhos que realizam a aquisição de dados característicos dos tremores utilizando MEMS, câmeras de vídeo, tecnologias vestíveis, os quais se propõem a identificar padrões nos tremores ou ainda, desenvolver sistemas que façam a supressão dos movimentos involuntários por meio de atuadores posicionados em juntas específicas como o punho e o cotovelo. Assim, com base nos dados já existentes em artigos e na literatura, iniciou-se o desenvolvimento de um sistema mecatrônico baseado na plataforma Stewart, que simule de forma satisfatória os movimentos de tremor de repouso nas mãos causados pela doença de Parkinson. Neste trabalho, primeiramente foi implementado um simulador em ambiente computacional baseado no modelo cinemático e dinâmico da plataforma Stewart, para realizar testes e avaliar se o mecanismo robótico é capaz de replicar tais movimentos. A estrutura da plataforma foi desenhada em ambiente CAD no software Solidworks® e posteriormente, o modelo foi exportado para o software Matlab® utilizando o ambiente do Simulink e a Biblioteca Simscape Multibody, possibilitando estudos do espaço de trabalho, resposta dos motores ao estímulo em uma faixa de frequência de tremores, bem como o torque fornecido pelos motores. Este estudo antecede a construção de uma plataforma real, sendo importante avaliar como a cinemática e dinâmica dos movimentos funcionam durante a execução. O sistema tem como objetivo realizar testes preliminares com tremor sem a necessidade da presença do paciente, possibilitando a simulação da evolução da doença de Parkinson, variações nos movimentos do tremor, tanto em sua forma e amplitude, quanto no espectro da frequência. Durante a realização dos testes, considerando a configuração do simulador utilizada, a plataforma executou os tremores senoidais de 1Hz a 9Hz com coeficiente de correlação de Pearson acima de 0,9. Os resultados demonstram que a plataforma simulada possui capacidade de representação dos tremores de repouso da DP em todos os movimentos do punho. Essa implementação pode ajudar na comparação entre técnicas de supressão, substituir ou reduzir a participação de pacientes em testes de dispositivos supressores e auxiliar no desenvolvimento de novas tecnologias menos invasivas aos pacientes.