B O L E T I M Número 79 de Janeiro 2008 - Ano VIII

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D E S T A Q U E

Através de implantação de sensor em fibra utilizando sistema wireless de comunicação

INESC Porto revoluciona prevenção cirúrgica de prótese da anca

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O INESC Porto está a desenvolver um projecto pioneiro que consiste na aplicação de sensores de Bragg em próteses de anca. Estes sensores possuem capacidades sensoriais para detectar o frequente descolamento e as regiões onde este vai ocorrendo ao longo do tempo. Com o recurso a um sistema wireless de comunicação, esta aplicação inovadora permitirá definir metodologias clínicas de correcção e prevenção, evitando a cirurgia desnecessária. Actualmente percorre-se o caminho para a criação de uma prótese inteligente. O próximo passo é testar este novo método em ovelhas.

A importância de um novo método
A artroplastia total da anca (ATA) é um dos procedimentos cirúrgicos mais aplicados, sendo uma das complicações mais graves no descolamento da interface prótese-cimento e prótese-osso. É frequentemente referido que os insucessos por este motivo estão acima de 80%. O exame físico e a história clínica têm-se evidenciado como técnicas inadequadas para diagnosticar o fenómeno de descolamento.

De facto, não existe nenhuma técnica capaz de determinar com exactidão necessária o grau de descolamento da prótese ao longo do tempo, nem em que regiões da mesma tal acontece. A técnica por radiografia tem sido referida como sendo exacta entre 50 a 100%, o que permite questionar sobre a fiabilidade da mesma. O custo de uma revisão pode rondar entre 5 a 10 mil euros (em Portugal), o que faz com que se torne necessário ter uma ferramenta de diagnóstico mais fiável para detectar e distinguir se a prótese se encontra solta ou não.

Objectivos do projecto
A necessidade de se criar um método efectivamente fiável tem sido constantemente manifestada pela comunidade dos médicos ortopedistas em Portugal e no estrangeiro. Foi neste contexto que surgiu o projecto “Hip Femoral Prosthesis for In Vivo Loosening Data Acquisition”, financiado pela FCT (Fundação para a Ciência e a Tecnologia), que tem como principal objectivo o desenvolvimento de uma prótese de anca com capacidades sensoriais para detectar o grau de descolamento e as regiões onde este vai ocorrendo ao longo do tempo.

Segundo o investigador Orlando Frazão da Unidade de Optoelectrónica e Sistemas Electrónicos (UOSE), por implantação do sensor em fibra na prótese, juntamente com sistema wireless de comunicação, pretende-se um método não invasivo, de monitorização em próteses de anca, permitindo definir metodologias clínicas de correcção e prevenção. O sistema será implementado e estudado numa prótese cimentada desenvolvida no âmbito da tese de doutoramento de uma aluna da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), tendo a patente portuguesa sido já requerida.

A aposta na inovação
De acordo com Orlando Frazão, o projecto pode ser dividido em duas partes: primeiro, a parte da monitorização da anca com sensores ópticos. Serão utilizados sensores de Bragg em fibra óptica especiais, nomeadamente, os sensores de Bragg escritos em ângulo. Ao iluminar este tipo de sensores, a luz em vez de ser reflectida no sentido de contra-propagação é enviada para a bainha com um ângulo específico. Estes sensores têm uma vantagem: quando são colados a uma estrutura poderão determinar o seu descolamento com a variação do ângulo. Nas próteses, um dos problemas críticos acontece quando a mesma é colada ao osso e, por esforço ou má colagem, há descolamento ficando a prótese com folga.

A segunda parte do projecto consiste na alimentação de todo o sistema electrónico. Na última reunião da equipa envolvida no projecto ficou decidido que se utilizariam baterias recarregaveis especiais pela sua reduzida dimensão e a sua bio-compatibilidade. “O nosso objectivo é desenvolver um sistema de carga para a bateria. Uma solução que está a ser estudada pela Unidade é a utilização de um piezoeléctrico polimérico (PVDF) sensível a ultrasons. Assim, é possivel criar uma tensão no PVDF optimizada pela frequência de ressonância e convertendo essa tensão variavel num impluso de tensão estabilizada, para alimentar a bateria”, explica Sérgio Mendonça, responsável por esta parte do projecto. 

Os parceiros e o orçamento
Este projecto envolve o INESC Porto, para o estudo da viabilidade dos sensores ópticos em prótese da anca, a Universidade de Aveiro (líder do projecto), que tem como objectivo o desenho da prótese e a sua caracterização, o INEGI - Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial, para a fabricação da prótese, a UTAD - Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, no desenvolvimento electrónico e a Universidade de Évora responsável pela realização do teste de compatibilidade em ovelhas.

Com um financiamento de 100 mil euros, o projecto terá a duração de três anos. Os testes práticos do projecto serão realizados em 2009 pela Universidade de Évora, em ovelhas. Por parte do INESC Porto trabalham neste projecto Orlando Frazão, Sérgio Mendonça, Ireneu Dias, Francisco Araújo, Luís Ferreira e José Luís Santos.

O futuro
Com apenas meio ano de desenvolvimento, este projecto já chamou a atenção dos visitantes nas 3as Jornadas da Inovação da Agência de Inovação (AdI), que decorreram em Novembro em Lisboa, tendo sido apreciado até pelo próprio secretário de Estado da Ciência.

Na opinião de Orlando Frazão, “o desenvolvimento futuro do projecto é obter uma prótese inteligente, isto é, caso haja um descolamento da prótese, conseguir por meio interno responder ao defeito (descolamento). Uma solução é a utilização de actuadores para compensar a anomalia provocada pelo defeito. “Caso seja compensada, o doente não necessitará de uma nova cirurgia”, finaliza o investigador.



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