Ferramenta desenvolvida por físico quantifica tremores captados por sensor

• * Por Adriana Vilar de Menezes

No mundo, cerca de 2% dos idosos sofrem com o mal de Parkinson, uma doença degenerativa cujos sintomas incluem tremores e lentidão dos movimentos. Entre os desafios impostos pelo Parkinson está a dificuldade das equipes médicas para acompanhar o tratamento dos pacientes já que cabe ao próprio doente identificar a evolução de seu quadro. Com o objetivo de criar um mecanismo de auxílio na análise do tremor e, por consequência, na definição da terapia e da dosagem da medicação, o físico Caetano Ternes Coimbra desenvolveu um algoritmo capaz de quantificar os movimentos captados por um sensor vestível (um relógio inteligente de pulso), resultado da sua dissertação de mestrado, defendida no Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW) da Unicamp. A pesquisa faz parte de um projeto maior que integra o Hub de Inteligência Artificial Aplicada em Saúde e Bem Estar – Viva Bem.

Orientado pelo professor Rickson Coelho Mesquita e coorientado pela professora Gabriela Castellano, Coimbra iniciou sua pesquisa logo após a criação, em 2022, do Hub Viva Bem, cujo foco é a utilização de smartwatches para o monitoramento da saúde e do bem-estar. O projeto tem o patrocínio da Samsung Eletrônica da Amazônia Ltda, no âmbito do Programa de Informações Lei de Tecnologia 8.248/91. Ao todo, são desenvolvidos dez aplicativos para um relógio comercial de uso diário – um Galaxy Watch da Samsung –, oferecendo uma solução prática, de baixo custo e confiável para o monitoramento, por exemplo, do sono, da ansiedade, da hipertensão, da diabetes e de tremores patológicos e fisiológicos, entre os quais os decorrentes do Parkinson.

“O mestrado é como um piloto”, diz Coimbra. “Nosso objetivo era medir o tremor com um relógio comercial de uso diário das pessoas, em diferentes aplicações. A partir da própria literatura da área, já sabíamos que, em algum nível, conseguiríamos medir o movimento. Mas o desafio era medir com precisão usando o sensor do relógio e toda a tecnologia envolvida, capaz de detectar informações como a movimentação do braço”, explica o cientista, que fez sua graduação na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), tendo estudado física de partículas, “uma área completamente diferente”.

Para além da captura de dados, Coimbra buscou criar um algoritmo determinístico, para saber sob quais condições o tremor ocorreu. “Isso é um ponto muito importante. Eu queria fazer uma coisa mais explicável. Queria entender o sinal para quantificar.” A ideia não é dar o diagnóstico a partir de um relógio, mesmo porque se trata de uma doença multifatorial. A principal contribuição do relógio passa por dar subsídios para o ajuste do tratamento. O paciente leva para casa o relógio que vai medir o tremor, automática e continuamente, registrando em que horário ele melhorou ou piorou.

Primeiro passo

“Há mais de uma década, nosso laboratório desenvolve pesquisas que visam coletar informações fisiológicas relevantes para diversas aplicações clínicas, com foco especial em doenças neurológicas e vasculares. O desenvolvimento e a disponibilização de sensores vestíveis nos permitem ir além do ambiente controlado do laboratório, possibilitando coletar dados em qualquer momento e local”, acrescenta o orientador. “A pesquisa de Ternes representa um primeiro passo no uso de um tipo específico de sensor para uma determinada doença. Nosso objetivo é avançar, explorando o potencial de aplicação desses sensores em outras doenças neurodegenerativas e vasculares.”

Durante o estudo, também foram realizadas coletas clínicas. “O médico precisa analisar o tremor do paciente. Mas como ele vai fazer isso somente no tempo da consulta? O médico tem que confiar no que o paciente fala, o que nem sempre é um dado preciso ou confiável, especialmente entre os mais idosos”, lembra o pesquisador. Entre os mais de 4 milhões de pacientes do mal de Parkinson, a grande maioria é idosa. Em apenas 10% dos casos há um diagnóstico feito antes dos 45 anos de idade do doente.

“Eu nunca tinha lidado diretamente com pacientes. Sou um físico na área médica, fazendo testes”, observa Coimbra. “Nós testamos o aplicativo em alguns pacientes com muita dificuldade de se mover, uma população fragilizada. Eu não tinha preparo para fazer isso, mas a equipe de médicos [do Hospital de Clínicas – HC – da Unicamp] participou, porque esse é um trabalho multidisciplinar.”

Equipe médica

A coordenadora do serviço de Parkinson e distúrbios de movimento do HC e professora de neurologia da Faculdade de Ciências Médicas (FCM) da Universidade, Laura Silveira Moriyama, liderou a equipe médica envolvida na pesquisa, que afirma ser uma importante contribuição no tratamento de doenças do movimento. “Há vários tipos de problemas neurológicos que afetam a maneira como a pessoa se locomove, como ela fala, engole ou usa as mãos. Com o avanço das pesquisas, temos cada vez mais a colaboração interdisciplinar de áreas como a engenharia, a física e a computação. Nesse projeto, Ternes coletou medidas objetivas sobre o tremor e a dificuldade de movimento do paciente. Nós, médicos, vemos o tremor. Ele, como físico, vê a frequência e a amplitude do tremor”, disse Moriyama.

Segundo a neurologista, é comum que o paciente não tenha certeza se sua condição melhorou após tomar o medicamento. “Nós tentávamos encontrar maneiras de medir isso objetivamente. O sensor nos dá uma informação mais objetiva.” O protocolo criado por Coimbra envolve dois tipos de aparelho: a eletroneuromiografia (que mede a ativação dos músculos responsáveis pelo tremor) e o relógio de acelerometria (que mede a aceleração em que se moveu aquele pedaço do corpo).

“Usamos no pulso, porque esse tremor no Parkinson afeta muito os braços, mas ele poderia ser feito em outras partes do corpo, como pernas, tronco e cabeça. Esse tipo de sensor consegue nos ajudar a ver a evolução da doença.” Para a médica, a representação visual criada por Coimbra também contribuiu para o próprio paciente compreender seu quadro médico. “O sensor gera segurança para o paciente e para o médico. Não há como mandar o clínico à casa do paciente, mas é como se ele levasse um pedacinho do nosso time com ele.”

O algoritmo

Coimbra desenvolveu um algoritmo clássico usando a análise de Fourier para extrair as características fisicamente relevantes do tremor (um sinal oscilatório, que vai e volta) – sua amplitude, frequência e variação da frequência. “O algoritmo tem potencial para ser aplicado a outros sintomas, como bradicinesia [a lentidão de movimento], além de tremores. Medir o tremor é mais do que medir uma patologia. Todo mundo tem um tremor fisiológico, porque há várias coisas que podem causar tremor, como a ansiedade na hora de uma entrevista de emprego ou até a ingestão de cafeína. Então medir o tremor é algo muito amplo e não é uma ideia nova”, disse o pesquisador, acrescentando haver muitos estudos na literatura sobre o assunto e, nos últimos anos, terem ocorrido melhorias na miniaturização dos sensores. “A maioria dos tremores patológicos não pode ser curada. Portanto, o foco principal tem sido no manejo eficaz dos sintomas. Acho legal fazer física aplicada e poder ver um resultado concreto. Isso é algo desafiador.”

Fonte: Secretaria Executiva de Comunicação da UNICAMP – https://jornal.unicamp.br/