Conheça o dedo robótico que será usado em exames médicos

Por Karin Santin* — Um dedo robótico com sensor tátil de alta precisão, criado por cientistas da Universidade de Tecnologia da China, deverá ser usado em exames para diagnosticar tumores de mama. A equipe desenvolveu um sistema sensível a diferentes texturas, capaz de detectar caroços na pele e medir o pulso humano. Os autores pretendem assim chegar a uma réplica dos movimentos suaves e finos feitos pelas mãos humanas com base neste primeiro estudo publicado pela Relatórios de células Ciências Físicas.

Em comunicado à imprensa, os pesquisadores afirmaram que o dispositivo foi desenvolvido para ser capaz de “sentir” tanto sua deformação por flexão quanto a sensibilidade da ponta do dedo: “(O dedo robótico) pode detectar rigidez semelhante à da nossa mão humana simplesmente pressionando um objeto “, diz o comunicado.

“Combinado com a aprendizagem automática, é possível alcançar exames e diagnósticos robóticos automáticos, particularmente benéficos em áreas subdesenvolvidas onde há uma grave escassez de profissionais de saúde”, argumenta Hongbo Wang, autor correspondente, numa nota. A equipe chinesa também acredita que a ferramenta é útil em casos de pacientes que não se sentem confortáveis ​​com o contato físico durante o exame.

A associação de materiais funciona em temperatura ambiente, a estrutura é replicável e ajustável dependendo da aplicação, o que torna o dedo robótico um modelo diferenciado, segundo três pesquisadoras do Laboratório de Telecomunicações da Universidade Federal do Espírito Santo (Ufes), Maria José Pontes, Camilo Díaz e Laura Barraza. Destacam também a conexão por tendões artificiais (fios de prata) para aquisição de dados e ativação motora.

Os dois professores e o doutorando da Ufes afirmam que a tecnologia seria aplicável em outros contextos, como na inspeção de superfícies de materiais na indústria. “Uma possível utilização é em robôs que manuseiam e reconhecem objetos ou em outras aplicações biomédicas, como robôs que realizam operações e identificam artérias e partes mais sensíveis do corpo”, aponta Laura Barraza, doutoranda do curso de Engenharia Elétrica da Ufes e formou-se em Engenharia Biomédica pela Universidade de Rosário e pela Escola Colombiana de Engenharia.

Delicadeza

A precisão dos sensores de toque obtidos pelos engenheiros chineses se deve à intrincada combinação entre o silicone e um metal líquido (composto por gálio e índio – GaIn). O nível estrutural em que o silicone é impregnado pelo metal reduz as perdas na leitura com o dedo. O material metálico é sensível a variações de indutância e resistência, portanto é com base nessas medições que o robô consegue detectar diferenças de textura.

“Esta combinação, aliada à ligeira torção da estrutura que aumenta a sensibilidade à pressão e à ligação do dedo robótico através de fios de prata que imitam tendões, permitem-nos ler com grande sensibilidade o que o dedo robótico inspeciona”, explica Maria José Pontes, pós-doutorado em Engenharia Elétrica e membro do Comitê Consultivo de Engenharia Elétrica e Biomédica do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

A capacidade do robô de responder a estímulos discretos foi testada quando foi verificada a variação da resistência ao ser tocado por uma pena ou bastão de vidro. Para avaliar a capacidade de diferenciar nódulos e encontrar o pulso, foram utilizadas réplicas de silicone que imitam as regiões da mama e do punho com veias.

Os autores enfatizam que, em comparação com outros dedos robóticos existentes, o sentido do tato de seu modelo permite maior suavidade ao toque na realização de exames. Este é um dos pontos principais no desenvolvimento de um dispositivo seguro para evitar a ruptura acidental de nódulos e cistos devido à pressão excessiva durante o exame. Além disso, os sensores nítidos permitem a diferenciação de lesões pequenas, inferiores a 10 milímetros.

O trio de engenheiros da Ufes confirma que os resultados e a precisão dos dados obtidos indicam grande potencial de integração à rotina de exames já existente na prática clínica. “O desenvolvimento utiliza materiais conhecidos e disponíveis comercialmente, além da facilidade de uso da impressão 3D, aspectos que simplificam a adaptação do dispositivo ao equipamento utilizado”, afirma Camilo Díaz, pós-doutorado em Engenharia Elétrica pela UFES especializado em instrumentação eletrônica . Pontes, Díaz e Barraza alertam, porém, que existem testes clínicos, elaboração de protocolos e aprovação em comitês de ética a serem realizados para o uso seguro do dedo robótico.

Estagiária sob supervisão de Renata Giraldi*

PALAVRA DO ESPECIALISTA

Aliado da rotina tradicional

O avanço tecnológico é essencial para a medicina. Hoje, muitos profissionais já combinam a Inteligência Artificial (IA) com os tradicionais exames de imagem e raios X, para auxiliar no diagnóstico. O dedo desenvolvido pela equipe do professor Wang poderá evoluir para um sensor mais agudo, por exemplo, capaz de detectar lesões nas mamas menores que 7mm, limite de tamanho reconhecível por um mastologista durante o exame físico. Vale ressaltar que esta pesquisa ainda está em fase inicial, mas existe a possibilidade de agregar dados que permitam a diferenciação entre nódulos e cistos futuramente. É também importante sublinhar que esta ferramenta pode não ser a solução final num cenário de escassez de especialistas, ao contrário do que defendem os autores, pois normalmente isso também envolve escassez de recursos. Nesta situação, formar profissionais seria mais eficiente e viável, na minha opinião.

Independentemente da disponibilidade de novas tecnologias, a melhor forma de identificar lesões e prevenir doenças como o cancro é realizar exames regulares de rotina. Os exames de imagem hoje são capazes de detecção precoce, antes que as alterações físicas sejam percebidas pelo profissional. Para o autoexame, é importante que a pessoa conheça o padrão, formato e textura da sua mama, para poder identificar pontos onde ela pode estar alterada: mais macia ou mais dura que o normal, por exemplo.

FabianaLisboa, mastologista do Hospital Anchieta e membro titular da Sociedade Brasileira de Mastologia (SBM)

DUAS PERGUNTAS PARA

Geovany Borgescoordenador do Laboratório de Automação e Robótica da Universidade de Brasília (UnB) e doutor em Sistemas Automáticos e Microeletrônicos pela Universidade de Montpellier II (França)

Como funciona a estrutura que permite que este dispositivo reproduza o toque humano?
Ele utiliza tanto a força detectada na ponta do dedo robótico quanto a mudança de ângulo quando o dedo é pressionado contra diferentes materiais. Esses dois parâmetros são medidos através da velocidade com que a corrente passa pelas estruturas elétricas que a compõem. No caso da força, avalia-se a velocidade da corrente contínua no metal líquido da ponta, que muda durante o contato com uma superfície: é a chamada variação da resistência elétrica. Para a angulação, mede-se a corrente que passa pelas bobinas (fios de prata curvos inseridos nos tubos de silicone do dedo), que consiste em indutância elétrica. Isso é possível porque alterar os ângulos do dispositivo aproxima ou aproxima as bobinas, causando alterações na indutância.

O que torna os sensores usados ​​em pesquisas tão afiados que reagem, por exemplo, ao toque de uma pena?
Este trabalho apresenta resultados de sensibilidade muito melhores que outros dedos macios existentes. Um dos fatores importantes para isso é que a fibra de silicone por onde passa o metal líquido aumenta o que chamamos de área da seção transversal do circuito, o que o torna mais sensível a mudanças na resistência.