"Hissedebilen" Zihin Kontrollü Kol Protezleri, Artık Günlük Yaşamın Bir Parçası!

Bir ilk gerçekleşti ve kol amputasyonu (kolu cerrahi müdahale ile kesilmiş) geçirmiş kişiler, günlük yaşamlarında kullandıkları "zihinle kontrol edilebilen bir kol protezi" ile, dokunma hissini deneyimleyebilir hale geldi. The New England Journal of Medicine dergisinde yayımlanan bir araştırmada, birkaç yıldır bu yeni teknolojiyle yaşayan üç İsveçli hasta hakkında bir rapor hazırlandı. Bu teknoloji, dünyada insan ve makine arasındaki en yüksek etkileşimli arayüzlerden biri.

Gelişim kayda değer: Hastalar, günlük yaşamlarında yedi yıla kadar zihin kontrollü bir protez kullandılar. Son birkaç yıldır ise, yepyeni bir işlevle yaşıyorlar: Protez ellerinde dokunma hissi ile... Bu; kullanıcının sinirlerine, kaslarına ve iskeletine bağlı olduğu için nöromüsküloskeletal protezler olarak adlandırılan yapay uzuvlar için yepyeni bir kavram.

Araştırma, Chalmers Teknoloji Üniversitesi'nde doçent olan Max Ortiz Catalan liderliğinde, Sahlgrenska Üniversitesi Hastanesi, Göteborg Üniversitesi ve İsveç Göteborg'taki Integrum AB Şirketi işbirliğiyle yapıldı. Viyana Tıp Üniversitesi ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar da araştırmada yer aldı. Max Ortiz Catalan şöyle söylüyor:

Çalışmamız; kemiğe bağlı, sinirlere ve kaslara implante edilen elektrotlar tarafından kontrol edilen protez bir elin, sıradan protez ellerden çok daha hassas bir şekilde çalışabileceğini gösteriyor. Hastaların bir nesneyi tutmanın veya sıkmanın ne kadar zor olduğunu belirten dokunsal-duyusal geri bildirimlerini değerlendirerek protezin kullanımını daha da geliştirdik. Zamanla, hastaların duyuların yoğunluğundaki küçük değişiklikleri ayırt etme yeteneğinin geliştiğini gördük.

Bu çalışmanın en önemli katkısı, bu yeni protez tipinin kaybedilen kolun yerini klinik olarak alabileceğini göstermekti. Sinirsel arayüz ne kadar karmaşık olursa olsun, protezin hastaya fayda sağlaması, hasta ile protez arasındaki bağlantının uzun vadede güvenli ve güvenilir olmasına dayanıyor. Sonuçlarımızı uzun yıllar süren çalışmaların ardından elde ettik ve şimdi nihayet implante elektrotlar kullanılarak güvenli bir şekilde kontrol edilebilen ilk biyonik kol protezini sunuyoruz. Aynı zamanda günlük yaşamında hastaya duyumlar iletebiliyoruz. Hastalar bu protezleri tüm mesleki ve kişisel faaliyetlerinde kullanabiliyorlar.

Nöromüsküloskeletal protezin bu yeni konsepti, dünyadaki diğer protez teknolojilerinde bir araya getirilmemiş birkaç farklı özellik sunması bakımından benzersiz:

• Protezin, hastanın sinirleri, kasları ve iskeleti ile doğrudan bağlantısı bulunuyor.
• Zihin kontrollü ve hastanın kaybettiği kolundan kaynaklanan duyu eksikliklerini hastaya iletiyor.
• Kendi kendine yetiyor, bağımsız çalışıyor yani gerekli tüm elektronikler protezin içinde bulunuyor. Hastaların ek ekipman veya pil taşımasına gerek kalmıyor.
• Uzun vadede güvenli ve istikrarlı; hastalar tarafından günlük aktiviteleri sırasında, araştırmacıların gözetimi olmaksızın kesintisiz olarak kullanılabiliyor.

Upriser

Dünya çapında bir milyondan fazla insan uzuv kaybından muzdarip. Integrum AB ile işbirliği içindeki araştırma ekibinin nihai hedefi, bu insanların çoğuna mümkün olduğunca uygun bir ürün geliştirmek. Max Ortiz Catalan konuyla ilgili şunları söylüyor:

Şu anda İsveç'teki hastalar, kol amputasyonu için bu yeni protez teknolojisinin klinik doğrulamasına katılıyor. Bu sistemin birkaç yıl içinde İsveç dışında da kullanılabilir olmasını bekliyoruz. Bu yılın ilerleyen zamanlarında ilk hastaya implant yapmayı planladığımız bacak protezleri için benzer bir teknoloji ile ilgili de önemli ilerleme kaydediyoruz.

Bu Teknoloji Nasıl Çalışıyor?

Kol protezinin implant sistemi e-OPRA olarak adlandırılıyor ve Integrum AB tarafından oluşturulan OPRA implant sistemine dayanıyor. İmplant sistemi, protezi, osseointegrasyon (osseo=kemik; kemikle bütünleşme) adı verilen bir işlemle, ampute uzvun kütüğündeki iskelete bağlıyor. Elektrotlar, amputasyon kütüğü içindeki kaslara ve sinirlere implante ediliyor ve e-OPRA sistemi, tıpkı biyolojik bir kolda olduğu gibi, protez ve beyin arasında her iki yönde de sinyaller gönderiyor.

Protez, kol kütüğünden gönderilen ve elektrotlar tarafından yakalanan elektriksel kas ve sinir sinyalleri yoluyla zihin kontrollü hale geliyor. Sinyaller, deriden geçen ve proteze bağlanan implanta iletiliyor. Daha sonra bu sinyaller, araştırmacılar tarafından geliştirilen gömülü bir kontrol sistemi tarafından yorumlanıyor. Kontrol sistemi protezin içine sığacak kadar küçük. Bu sistem, gelişmiş yapay zeka algoritmaları kullanarak sinyalleri işliyor ve bu da protez elin hareketlerine olanak sağlayan kontrol sinyalleriyle sonuçlanıyor.

Dokunma hissi, protezin başparmağındaki kuvvet sensörleriyle oluşuyor. Sensörlerden gelen sinyaller, protezdeki kontrol sistemi tarafından kol kütüğündeki bir siniri uyarmak için gönderilen elektrik sinyallerine dönüştürülüyor. Sinir beyni uyarıyor, bu da eldeki basınç seviyelerini algılamaya olanak sağlıyor. Nöromüsküloskeletal implant, piyasada bulunan herhangi bir kol protezine bağlanabiliyor; bu durum protezlerin daha etkili çalışmasını sağlıyor.

Yapay His Nasıl Yaşanıyor?

Bir kolunu veya bacağını kaybeden insanlar, fiziksel olarak mevcut olmasa da uzuv oradaymış gibi, genellikle hayalet hisler yaşıyorlar. Protez başparmağındaki kuvvet sensörleri tepki verdiğinde hastalar, hissin hayalet ellerinden geldiğini hissediyorlar. Hayalet elin tam olarak nerede olduğu, kök içindeki hangi sinirlerin sinyalleri aldığına bağlı olarak hastalar arasında değişim gösteriyor. En düşük basınç seviyesi, bir kalem ucu ile cilde dokunmakla karşılaştırılabilir. Basınç arttıkça his daha güçlü oluyor ve giderek 'elektriksel' iletime daha açık hale geliyor.