Desenvolvimento de sistema para monitorar crises nervosas autistas por meio de sinais fisiológicos Programa de Pós-graduação em Engenharia Biomédica

Abstract

Cerca de uma em cada 54 crianças tem sido diagnosticada com Transtorno do Espectro Autista. Um dos maiores problemas para essas crianças, seus pais e cuidadores são as crises nervosas, em que as crianças assumem um comportamento que aparenta ser quase irracional. A longo prazo, a questão de pesquisa levantada é: seria possível se prever tais crises mediante a mensuração de sinais fisiológicos? Muitos pesquisadores acreditam que o comportamento dos ramos simpático e parassimpático do Sistema Nervoso Central pode, potencialmente, ser uma chave para prever as referidas crises. O objetivo principal deste trabalho é viabilizar um sistema que permita o monitoramento de crises nervosas autistas utilizando um sistema composto por sensores vestíveis de movimento, temperatura, resistência galvânica da pele, batimento cardíaco, comunicação por radiofrequência e inteligência computacional embarcada. Compondo o hardware de captação, localizado na Luva/Pulseira, utilizou-se o microprocessador Arduino Nano, o sensor de movimento MPU 6050, um termistor de 10 kΩ como sensor de temperatura e o Sensor Grove de Resposta Galvânica da Pele (em inglês, Galvanic Skin Response, ou GSR), o módulo de ECG AD8232, bem como o módulo de transmissão via rádio frequência nRF24L01+. O hardware que recebe os dados da luva é composto por um módulo de comunicação por rádio frequência nRF24L01+, outro Arduino Nano e um Mini PC Raspberry PI 3, sendo que este último lança os dados brutos na nuvem, via WI-FI, para uso pelo software de processamento. Concluída a implementação, realizou-se um teste funcional com dez adultos saudáveis simulando-se a estereotipia dos autistas, e a sudorese por meio do umedecimento com água filtrada, sem a necessidade de adição de cloreto de sódio, dos dedos indicador e médio, onde foram localizados os sensores de GSR. Após a realização do teste funcional, como descrito acima, efetuou-se outro teste, também com adultos saudáveis, eliciando-se uma resposta do Sistema Nervoso Central-SNC, por meio do Cold Pressor Test, uma manobra cuja variante consiste em se mergulhar subitamente ambos os pés em água gelada e se captar e analisar a alteração do batimento cardíaco e da GSR. A análise estatística dos resultados permitiu concluir que a distribuição de energia cinética foi uniforme e as distribuições de GSR e HR gaussianas, e que por intermédio da aplicação do t-Test de Student, concluiu-se que as médias de GSR e HR, antes e depois da simulação, foram diferentes. Atingiu-se um grau de acerto de 90%, em relação ao número total de levantamentos, conforme resultado evidenciado pelo primeiro teste funcional, e 100% no segundo teste (utilizando-se o procedimento do Cold Pressor Test). Ao final da pesquisa, foi feito um teste de uso com um indivíduo autista, que constatou o uso da luva com conforto e naturalidade pelo voluntário. Durante o teste, não ouve a ocorrência de crise, e os dados obtidos foram consistentes com essa observação. Os resultados obtidos indicam um bom potencial do protótipo para, após maior desenvolvimento, vir a ser útil em pesquisas que envolvem manifestações físicas e fisiológicos associadas a estados psicológicos de autistas.