CPGEI (Mestrado) André Luiz Gonçalves Pepino

Sistema de Eletroestimulação Portátil com Oito Canais Síncronos
Resumo: A Estimulação Elétrica Funcional (EEF), que utiliza pulsos elétricos para a reprodução de movimentos artificialmente, é uma técnica consolidada no tratamento de pacientes em reabilitação. Para tal, são usados equipamentos específicos para a geração destes sinais, chamados de eletroestimuladores. O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um eletroestimulador portátil com oito canais independentes e síncronos entre si, permitindo a programação temporal de ativação dos seus canais, o que proporciona a reprodução de movimentos artificiais similares aos reais. O hardware do dispositivo possui dimensões reduzidas (115 mm X 162 mm X 43 mm) e gera estímulos elétricos bifásicos com amplitudes de ±100 mA. Estes pulsos possuem durações de 100 a 800 µs e freqüência de 50 a 1000 Hz. Utilizou-se uma interface em display líquido (LCD) sensível ao toque (touchscreen), para a interação do usuário com o software embarcado, que é responsável por controlar todo o sistema. Um software desktop foi criado para a geração dos programas estimulatórios, contendo também um simulador virtual que por meio de um modelo humano 3D permite ajustes no programa estimulatório antes de executá-lo em um paciente. O equipamento foi desenvolvido de forma a cumprir as normas de segurança elétrica da ABNT referentes a equipamentos eletromédicos para estimulação neuromuscular. Testes in vitro foram feitos seguindo os roteiros descritos nessas normas para garantir a conformidade de seu funcionamento e dos pulsos elétricos fornecidos pelo dispositivo. O equipamento apresentou resultados dentro dos limites de segurança, de temperaturas excessivas, de exatidão de dados de operação, de proteção contra características de saída incorreta e, contra erros humanos. Também, 10 voluntários participaram de testes in vivo com o objetivo de validação clínica do dispositivo. A validação consistiu na comparação de amplitudes de movimento obtidas pelos voluntários em reproduções de movimentos funcionais durante o uso do eletroestimulador desenvolvido e de um comercial. Com erro máximo de 3%, o eletroestimulador desenvolvido foi capaz de executar movimentos funcionais por meio de parâmetros da EEF, podendo ser útil no tratamento de reabilitação física.
Palavras-chave: Estimulação Elétrica Funcional – EEF. Reabilitação Física. Eletroestimulador. Portabilidade. Segurança.

Portable Electrical Stimulation System with Eight Synchronous Channels
Abstract: The use of electrical pulses for reproduction of artificially movements, or Functional Electrical Stimulation (FES), is a consolidated technique for treating patients in rehabilitation. For this use, special instruments are employed to generate the signals, known as electrostimulators. This work describes the development of a portable electrostimulator with eight independent and synchronous channels, allowing a temporal activation program of their channels and making it possible the reproduction of artificial movements similar to real ones. The hardware of this device has small dimensions (115 mm X 162 mm X 43 mm) and generates biphasic electrical pulses with maximum amplitudes of ± 100 mA. The pulses have durations from 100 to 800 µs and frequency from 50 to 1000 Hz. Also, there is an interface with a touchscreen liquid crystal display (LCD) for user interaction with the embedded software, which is responsible for controlling the complete system. Desktop software was developed for the generation of stimulatory programs, containing a virtual simulator that, using a 3D human model, allows adjustments in the stimulatory program before running it on a patient. The instrument was developed to comply with the electrical standards of ABNT relating to electromedical equipment for neuromuscular stimulation. In vitro tests were performed following the rules described in standards to ensure compliance of functioning, and the electrical pulses provided by the device. As a result, the device showed values within the standard limits of safety, excessive temperatures, accuracy of operating data, protection of incorrect output, and human errors. Also, ten volunteers participated of in vivo tests to validate the instrument. The in vivo tests consisted on a comparison of movement ranges obtained by the volunteers in reproduction of functional movements during the use of a commercial electrostimulator and the developed one. With a maximum error of 3%, the developed instrument was capable to perform functional movements, and thus may be useful in treatment of physical rehabilitation.
Keywords: Functional Electrical Stimulation - FES. Physical Rehabilitation. Electrostimulator. Portability. Security.
Lista de publicações:

PEPINO, A. L. G. ; GEWEHR, P. M. . Sistema Portátil de Eletroestimulação Funcional com Oito Canais Síncronos. In: XXII CBEB, 2010, São João Del Rey. Anais do XXII CBEB, 2010. v. 1. p. 307-310.