Pesquisadores do Departamento de Engenharia Elétrica (SEL) da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP desenvolveram um sistema inovador de Estimulação Cerebral Profunda (DBS, do inglês Deep Brain Stimulation), utilizado em terapias para problemas neurológicos e de movimentação, como dor crônica, doença de Parkinson, tremores, entre outros. O grande diferencial desse sistema é o uso de componentes comerciais de baixo custo para a criação de um microdispositivo que capta sinais cerebrais e gera estímulos por meio da emissão de sinais elétricos. O estudo é fruto de uma colaboração com pesquisadores da Universidade do Minho, em Portugal.

O Que é a Estimulação Cerebral Profunda?

A Estimulação Cerebral Profunda (DBS) é um procedimento cirúrgico que envolve a implantação de um neuroestimulador, um dispositivo médico que envia impulsos elétricos suaves para áreas específicas do cérebro por meio de eletrodos implantados. O dispositivo, geralmente implantado no peito, tem dimensões similares a uma caixa de fósforos e é alimentado por uma bateria acoplada. A técnica foi autorizada pela FDA (agência reguladora dos Estados Unidos) em 1997 para tratar a doença de Parkinson e, posteriormente, para outras condições neurológicas como distonia, obesidade mórbida, síndrome de Tourette, tremor essencial e Transtorno Obsessivo-Compulsivo (TOC).

Limitações dos Sistemas Comerciais e a Inovação da EESC

A maioria dos sistemas DBS comerciais possui limitações significativas, como explica João Paulo Pereira do Carmo, professor da EESC e coordenador do estudo. “A maioria dos sistemas comerciais só gera um conjunto limitado de formas de onda pré-definidas, geralmente de forma retangular, e não permite ajustar dinamicamente os parâmetros de estimulação durante o tratamento,” comenta Carmo. Além disso, apenas poucos sistemas permitem ajustar a amplitude da corrente, e esses ajustes não podem ser feitos via software. Essas restrições motivaram os pesquisadores a desenvolverem um sistema mais avançado.

O sistema desenvolvido pelos pesquisadores da EESC é baseado no paradigma de DBS em malha fechada (Closed-Loop DBS), que ajusta automaticamente os parâmetros de estimulação com base em biomarcadores medidos, permitindo que a terapia se adapte ao longo do tempo e seja personalizada para cada paciente.

Resultados Promissores e Próximos Passos

O estudo da EESC utiliza um microdispositivo em CMOS de 65 nm da TSMC, contendo módulos de aquisição de sinais neuronais e neuroestimulação, com o objetivo de desenvolver uma solução 100% integrada para DBS em malha fechada. Os resultados iniciais, publicados em renomados periódicos científicos como Electronics e Journal of Low Power Electronics and Applications, são promissores e sugerem que o sistema pode trazer benefícios significativos, tanto na área médica quanto socioeconômica, tornando o Brasil independente da importação desses dispositivos médicos.

Os próximos passos da pesquisa incluem testes in vivo em animais e o refinamento dos protótipos, que atualmente estão no nível de prontidão tecnológica 4 (TRL 4), validado em laboratório. “A engenharia tem uma conexão muito forte com a área médica e pode contribuir decisivamente para o desenvolvimento de soluções focadas na evolução de terapias e tratamentos para pacientes,” destaca o professor Carmo.

A pesquisa foi financiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), destacando a importância da sinergia entre as áreas de engenharia e medicina para avanços significativos na saúde.