Trabalho Clínico
Substituição sensorial na arreflexia vestibular por meio de interface homem-máquina (IMH)
Sensory substitution in the vestibular arreflexia through human machine interface (HMI)
Autores:
camila de giacomo carneiro barros (mestrado) Médico Estagiário do setor de Otoneurologia do HCFMUSP
Roseli Saraiva Moreira Bittar (Doutorado) Assistente Doutor do Setor de Otoneurologia do HCFMUSP
Marco Aurélio Bottino (Doutorado) Assistente Doutor do Setor de Otoneurologia do HCFMUSP
Palavras-Chave
Substituição Sensorial, Arreflexia Vestibular Bilateral, Equilíbrio, Reabilitação Vestibular
Resumo
A Arreflexia vestibular bilateral (AVB) é uma condição de alta morbidade.Até hoje a reabilitação vestibular convencional tem sido a terapia de escolha na resolução parcial da doença. Objetivo: Avaliar a eficácia de um equipamento de substituição sensorial em pacientes já submetidos à RV convencional. Método: Cinco pacientes foram submetidos à estimulação pelo equipamento de substituição sensorial denominado BrainPort, que atua na superfície lingual emitindo pulsos eletrotácteis que permitem a percepção do deslocamento da cabeça. Esse equipamento substitui a informação vestibular perdida. A avaliação pré e pós intervenção foi realizada pela posturografia dinâmica computadorizada (PDC) e escala análogo visual (EAV). Resultados: Todos os pacientes obtiveram melhora, tanto na EAV quanto na PDC superando resultado obtido previamente com RV convencional. Conclusão: Nossos dados preliminares sugerem que o BrainPort atuou de maneira eficiente como substituto sensorial na recuperação do equilíbrio corporal, superando a melhora previamente obtida pela reabilitação vestibular convencional.
Keywords
Sensory Substitution, Bilateral Vestibular Loss, Balance, Vestibular Rehabilitation
Abstract
Bilateral vestibular loss is a high morbidity condition. Until today the conventional vestibular rehabilitation (VR) has been the choice therapy in the partial resolution of the disease. Aim: To evaluate the effectiveness of an equipment of sensory substitution in patients already submitted to the conventional VR. Method: Five patients were submitted to the stimulation by the equipment of sensory substitution denominated BrainPort, that acts in the lingual surface emitting pulses eletrotactiles that allow the perception of the head's displacement. That equipment substitutes the lost vestibular information. The evaluation pre and post intervention was accomplished by the computerized dynamic posturography (CDP) and analogue visual scale (AVS). Results: All the patients obtained improvement, in AVS and in CDP overcoming resulted previously obtained with conventional VR. Conclusion: Our preliminary data suggest that BrainPort operated in an efficient way as sensory substitute in the recovery of the corporal balance, overcoming the improvement previously obtained by conventional vestibular rehabilitation.
Instituição:
Suporte Financeiro:
INTRODUÇÃO
A perda bilateral da função vestibular ou arreflexia vestibular bilateral (AVB), definida como total ausência de resposta do sistema vestibular aos estímulos de movimento, resulta em múltiplos problemas no controle da postura e locomoção, instabilidade de marcha e dificuldade de equilíbrio. Suas etiologias mais comuns são toxicidade por drogas, trauma crânio-encefálico, meningite, infecção labiríntica, tumores bilaterais, otosclerose e vários outros fatores, inclusive os relacionados à idade1. Os principais sintomas descritos por pacientes com AVB são a oscilopsia e desequilíbrio. O primeiro é a "falta de nitidez" da imagem conseqüente à perda de fixação do objeto na retina, resultante da inoperância do reflexo vestíbulo-ocular2 . Já o desequilíbrio intensifica-se em ambientes escuros e superfícies irregulares, uma vez que são necessários pelo menos dois sistemas de informação para que o equilíbrio corporal seja mantido. Na ausência de um sistema vestibular funcional, o sistema nervoso central (SNC) tem dificuldade de integrar corretamente informações conflitantes entre os sistemas visual e proprioceptivo.
Até hoje, o tratamento de escolha para esses doentes é a reabilitação vestibular (RV), que apresenta eficácia em 50% dos casos3,4. Uma vez realizada a terapia, o resultado final é definitivo, não havendo, até o momento, outras opções para recuperar as possíveis limitações residuais.
Apesar da exclusão da informação periférica, esses pacientes conservam os mecanismos centrais de integração sensorial para manter a estabilidade postural. Sendo assim, seria possível conectar um receptor artificial de movimento às estruturas cerebrais, relacionadas à percepção, integração e emissão de respostas referentes ao equilíbrio corporal, promovendo assim uma reorganização do mapa cortical e posterior compensação do sistema lesado5. Uma vez conectados ao SNC através de uma interface homem-máquina (IHM), receptores artificiais podem fornecer informações e restaurar a normalidade funcional. Tais receptores seriam parte de um equipamento cujas informações o cérebro aceita e controla como parte natural do seu corpo6,7. A IHM forneceria às pessoas com danos sensoriais e motores uma forma de usar o SNC por meio de mecanismos artificiais com a finalidade de restabelecer habilidades perdidas8. Esse processo de substituição sensorial torna-se possível graças à plasticidade neuronal.
Foi com esse propósito que Tyler, Danilov e Bach-y-Rita desenvolveram um sistema de substituição vestibular e demonstraram que a coordenação postural pode ser restabelecida usando uma IHM que emprega um padrão único de estimulação eletrotátil na superfície da língua. Esta nova forma de biofeedback foi possível através de um equipamento denominado BrainPort e é baseada nos conceitos atuais de neurotransmissão por difusão não-sináptica (NDN)9.
O equipamento transmite informações ao cérebro sobre a posição da cabeça (normalmente fornecida pelo sistema vestibular) por meio de um canal de substituição sensorial: a superfície da língua, bem estabelecido como órgão sensorial10. Com o treinamento, o cérebro aprende a interpretar adequadamente as informações e utilizá-las de acordo com os dados da percepção natural e normal11.
OBJETIVO
O presente estudo objetiva avaliar a eficácia do BrainPort como substituto sensorial do aparelho vestibular em pacientes com AVB que não apresentaram boa resposta à reabilitação vestibular convencional.
CASUÍSTICA E MÉTODO
Este é um ensaio clínico, previamente julgado e aprovado pela Comissão de Ética para Análise de Projetos de Pesquisa - CAPPesq da Diretoria Clínica do Hospital da Instituição.
Os pacientes foram selecionados a partir do Ambulatório de Otoneurologia, da Disciplina de Otorrinolaringologia da Instituição após explanação, aceitação e assinatura do termo de consentimento livre e esclarecido.
Foram incluídos os indivíduos com distúrbio equilíbrio corporal por AVB, devendo ter finalizado tratamento pela RV sem obter resultado satisfatório. Os critérios de exclusão foram lesões em cavidade oral e língua, tabagismo, implantes elétricos como marca passos cardíacos, doenças neurodegenerativas, lesões ortopédicas de membros inferiores.
Os pacientes incluídos no estudo foram avaliados pela história clínica, exame otorrinolaringológico, exame dos pares cranianos, provas do equilíbrio e cerebelares, eletronistagmografia, prova rotatória pendular decrescente (PRPD) e pelo protocolo do Teste de Integração Sensorial (TIS) da Posturogafia Dinâmica Computadorizada (PDC).
Após a caracterização clínica, os pacientes foram então submetidos à intervenção com o equipamento BrainPort: Foram oferecidas aos pacientes tarefas que apresentam dificuldade progressiva de mudança postural durante a utilização do equipamento que duraram 15 minutos por sessão, em duas sessões diárias realizadas em intervalos de
- remissão (R): corresponde a 100% de alívio dos sintomas.
- melhora parcial (MP): corresponde a alívio entre 50% e 90% dos sintomas.
- sem melhora (SM): corresponde a alívio percentual dos sintomas abaixo de 50%.
Para a análise dos resultados da PDC (TIS) foram considerados a análise sensorial e o índice de equilíbrio (IE).
EQUIPAMENTO
Dois componentes integram o aparelho BrainPort:
(1) uma placa acoplada a um acelerômetro contendo 100 eletrodos é colocada na superfície da língua e detecta a inclinação e movimentação da cabeça;
(2) um dispositivo que contém microcontroladores, processador de sinal, bateria, timer e controle de uso(fig.1)
A estimulação na superfície lingual é criada por uma seqüência de pulsos. O paciente controla o nível de voltagem e um circuito de segurança monitora a saída de estímulos desativando o sistema se o limiar de corrente pré-definido for ultrapassado. O paciente é capaz de ligar o equipamento, ajustar a intensidade de estimulação e centralizar o estímulo na placa de eletrodos utilizando os controles. A posição e movimentação do estímulo correspondem ao posicionamento da cabeça, detectado pelo acelerômetro.
O uso do equipamento requer uma sessão de orientação na qual o paciente deve aprender como utilizar o estímulo percebido na língua e corrigir sua postura para mantê-lo no centro da placa. O paciente inicia o treinamento na posição sentada ou ereta com sua cabeça centralizada e esta posição é gravada por um sensor que a utilizará como referência-zero. Nesse momento, o estímulo é realizado no centro da placa e corresponde ao centro da língua. Com a movimentação da cabeça, o estímulo também se move e o paciente será instruído a manter a estimulação centralizada - no meio da placa de eletrodos - como resposta a sua correção postural.
Protocolo de treinamento:
DIA 1 - Avaliação através da PDC
1ª sessão de 15 minutos de treinamento
Intervalo de
2ª sessão de 15 minutos de treinamento
DIAS
A análise estatística inclui um desenho de descrição dos casos.
RESULTADOS
A amostra constituiu-se de 5 casos de arreflexia vestibular pós-calórica bilateral, 4 pacientes do sexo masculino e 1 do sexo feminino com idade que variou de
Além de não apresentarem resposta à estimulação pós calórica bilateral, todos os pacientes estudados apresentaram ausência de resposta ao estímulo rotacional da PRPD.
O diagnóstico etiológico e a idade podem ser observados na tabela 1.
O índice final de equilíbrio (IE) da PDC pré e pós tratamento tem sua distribuição representada na tabela 2, com média de 34,8 pré e 61,0 pós treinamento.
Os resultados da melhora clínica com o tratamento proposto utilizando o equipamento BrainPort estão expostos no gráfico 1, de acordo com os critérios da EAV. A melhora clínica ocorreu em 100% dos casos, 2 com remissão dos sintomas (40%) e 3 com melhora parcial (60%) no último dia de tratamento.
Os dados de PDC antes e após a utilização do BrainPort também foram registrados e são reportados aqui na figura 2.
Tabela 1. Representação dos pacientes, idades e etiologias da arreflexia vestibular.
|
PACIENTE |
SEXO |
IDADE |
ETIOLOGIA |
|
1 - IC |
M |
57 |
OTOTOXICIDADE |
|
2 - CBM |
M |
57 |
INFECCIOSA |
|
3 - CEMN |
F |
74 |
OTOTOXICIDADE |
|
4 - JS |
M |
61 |
IDIOPÁTICA |
|
5 - BAM |
M |
54 |
TRAUMATISMO |
Tabela 2. Distribuição do índice final de equilíbrio (IE) da posturografia dinâmica computadorizada pré e pós tratamento com o BrainPort.
|
PACIENTE |
IE - PRÉ |
IE - PÓS |
|
1 |
46 |
70 |
|
2 |
27 |
74 |
|
3 |
33 |
61 |
|
4 |
29 |
50 |
|
5 |
39 |
50 |
DISCUSSÃO
A arreflexia vestibular bilateral (AVB) é uma condição clínica que impõe inúmeras limitações e oferece poucas possibilidades de melhora. Embora não seja freqüente em pacientes portadores de desequilíbrio corporal, sua morbidade exige que procuremos métodos, que se não resolutivos, ao menos ofereçam aos pacientes uma melhor qualidade de vida. As limitações impostas aos pacientes com AVB incluem a falta de nitidez da imagem que prejudica a leitura e a direção de veículos. Apresentam ainda importante desequilíbrio na marcha, que lhes tira a firmeza de deambulação, prejudicando seu deslocamento principalmente em ambientes externos3,4,12.
Na busca por terapias ainda mais efetivas no tratamento das doenças vestibulares, surgiu o equipamento BrainPort que realiza uma estimulação eletrotátil na superfície da língua - canal de substituição sensorial - e transmite ao SNC informações sobre o posicionamento da cabeça10,11. Provavelmente, o sistema de substituição sensorial de maior sucesso até o presente é o Braille, que possibilita a "leitura" de informações através da ponta dos dedos, substitutos sensoriais8. Com o treinamento, os indivíduos são condicionados a usar a informação proveniente de um equipamento de substituição sensorial recuperando informações de um sistema danificado. Assim, o SNC é capaz de reorganizar um dano ou perda sensorial.
Todos estes aspectos citados fundamentam-se nos atuais conceitos de neurotransmissão por difusão não-sináptica (NDN). O modelo sináptico da neurocomunicação no SNC dominou os neurocientistas por mais de um século13. Com o advento da biologia molecular e a retomada dos conceitos de plasticidade neuronal em adultos, tornou-se evidente a existência de mecanismos alternativos e econômicos na transmissão de informações. A NDN, também chamada de transmissão por volume, tem sido demonstrada como principal mecanismo de transferência de informação no SNC e apresenta um importante papel na sua atividade e recuperação de áreas lesadas.
Nossa intenção neste estudo foi avaliar a capacidade desse equipamento de substituição sensorial (BrainPort) melhorar os índices de equilíbrio na AVB em pacientes já submetidos à reabilitação vestibular convencional, a partir de onde não há tratamento preconizado. Neste estudo avaliamos uma amostra de 2 casos de ototoxicidade (40% da amostra) que se assemelha ao predomínio relatado em literatura3,4,12. Os demais correspondem às etiologias traumática, infecciosa e idiopática, que fazem parte das etiologias responsáveis pela AVB.
Quanto aos critérios de avaliação, utilizamos não só o exame eletronistagmográfico (ENG) como a PRPD. O exame mais utilizado na investigação de disfunções labirínticas é a ENG, que permite a análise da resposta de cada labirinto separadamente, mas, no entanto não documenta a faixa de freqüência fisiológica correspondente ao reflexo vestíbulo-ocular. Assim, para registro de baixas e altas freqüências de aceleração angular (
A PDC permite testar e quantificar a estabilidade postural em diversas condições, medindo a participação e a interação de diversas aferências sensoriais (visual, vestibular e somatossensorial). Avalia objetivamente o impacto da perda vestibular e seleciona os sistemas comprometidos na manutenção do equilíbrio. Na AVB, o maior prejuízo é observado nas condições 5 e 6, tipicamente vestibulares, com perda rápida do equilíbrio e quedas. No exemplo de PDC (Figura 2) pós tratamento, não houve recuperação do sistema vestibular, mas a potencialização da participação visual e proprioceptiva foi decisiva na melhora clínica do paciente, bem como na elevação final do IE - 5015.
Em estudo prévio, quando avaliamos o resultado da Reabilitação Vestibular (RV) em pacientes com AVB, 87,5% dos indivíduos referiram melhora, e, mesmo com descrições diferenciadas, foram unânimes em relatar o aumento da estabilidade corporal16. Neste novo estudo, dados preliminares sugerem que o BrainPort atuou de maneira eficiente como substituto sensorial na recuperação do equilíbrio corporal, superando a melhora previamente obtida pela RV convencional tanto na avaliação subjetiva da EAV, quanto na avaliação objetiva da PDC.
Os resultados iniciais comprovam que o tratamento é promissor e acreditamos que novas tecnologias possam ser desenvolvidas com o intuito de manter a estimulação sensorial, até em situações dinâmicas e de movimentação corporal. O estudo prosseguirá com maior número de pacientes para obter dados estatísticos que validem nossa hipótese.
CONCLUSÃO
Nossos dados preliminares sugerem que o BrainPort atuou de maneira eficiente como substituto sensorial na recuperação do equilíbrio corporal, superando a melhora previamente obtida pela RV convencional.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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figura 1
Aparelho BrainPort: dispositivo oral e controlador
gráfico 1
Distribuição dos pacientes quanto à melhora clínica após o tratamento com o BrainPort.
figura 2
Análise Sensorial do paciente 5 pré e pós tratamento com o Brainport. SOM= função somatossensorial; VIS= função visual; VEST= função vestibular; PREF= preferência visual. Obs: as barras escuras representam desempenho inferior ao padrão de normalidade para a idade.
figura 2
Análise Sensorial do paciente 5 pré e pós tratamento com o Brainport. SOM= função somatossensorial; VIS= função visual; VEST= função vestibular; PREF= preferência visual. Obs: as barras escuras representam desempenho inferior ao padrão de normalidade para a idade.
