Biyomedikal’de geliştirilen ‘’İnsansı Protez El’’ ile hissedebilen yapay organlara kapı aralanıyor

Boğaziçi Üniversitesi’nde TÜBİTAK 1001-Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı desteğiyle insan elinin fonksiyonları ve yeteneklerinden hareketle Türkiye’de ilk denebilecek özelliklerde ‘’İnsansı Protez El’’ geliştirilmekte.

Boğaziçi Üniversitesi Rektörü, Biyomedikal Mühendisliği Enstitüsü öğretim üyesi Prof. Dr. Mehmed Özkan’ın liderliğinde ortopedi, cerrahi ve mekatronik gibi alanlarda uzman isimlerden oluşan bir ekip üç yıldır bu proje üzerinde çalışıyor.

 Prof. Dr. Mehmed Özkan, Protez El ve Robot El teknolojilerinin son yıllarda önemli bir araştırma- geliştirme alanı haline geldiğine dikkat çekerek, Boğaziçi Üniversitesi olarak Türkiye’de ilk defa tümüyle yerli kaynakları kullanarak insan anatomisinden esinlenen bir Protez El (Antropomorfik Hibrit Protez El)  geliştirdiklerini belirtti.

Protez uzuvlar için yapılmakta olan AR-GE çalışmalarının robot teknolojileri ile pek çok ortak yönü olduğunu ifade eden Özkan, Boğaziçi Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Enstitüsü Robot Laboratuvarı’nda geliştirilen İnsansı Protez El’in (Antropomorfik Hibrit Protez El)  insan anatomisine yakın özelliklere sahip olmasını hedeflediklerini; dolayısıyla hastaların daha kolay kullanabilecekleri bir medikal cihaz geliştirmekte olduklarını söyledi.

Kişiye özel protez el tasarlanabilecek

Prof. Dr. Özkan proje hakkında şu bilgileri verdi: “Yaptığımız çalışmada, insan el anatomisini inceleyerek ve günümüz teknolojisi ile en yakın modellemeyi tasarlayarak protezin mekanik üretimini üç boyutlu yazıcı ile gerçekleştirdik. Üç boyutlu yazıcı kullanmak bize cihaz üzerinde farklı tasarımları denemek açısından büyük avantaj sağladı. Ayrıca üç boyutun bize ileride hastanın anatomik bilgileriyle kişiye özel el tasarlayabilme imkânı da vereceğini düşünüyoruz. Geliştirdiğimiz elin literatürde kabul gören fonksiyon testlerinin yanı sıra simülasyon analizleri başarıyla tamamlandı. Şimdiki hedefimiz, elini veya diğer bir deyişle, ön kol fonksiyonunu kaybetmiş hastaların bu fonksiyonlarını yeniden kazanmalarına yardımcı olacak, insan anatomisine yakın bir modelin klinik aşamasına geçebilmek’’.

Mevcut protezlerden daha fazla hareket ve fonksiyon imkânına sahip olacak

Prof. Dr. Özkan şöyle devam etti: ‘’İnsanın elini kaybettiği zaman kaybettiği fonksiyonlardan biri de dokunma duyusudur. Ancak dokunma duyusu sadece önemli fonksiyonlardan biridir. Bunun dışında elin kontrolü başlı başlına karmaşık bir problemdir. Geliştirdiğimiz ilişme elde sinir sistemi ve kas sisteminden elde ettiğimiz sinyalleri kontrol işaretine dönüştürerek ele istenen hareket fonksiyonunu yeniden kazandırmaya çalışıyoruz. Bunu yaparken yine biyolojik sinir sistemlerinden esinlenen öğrenme algoritmalarından yararlanıyoruz’’.

Özkan, halen piyasada bulunan protez cihazların hasta anatomisine uygun olmadığı için hareket kabiliyetini oldukça sınırladığına dikkat çekti. Hastaların doğal hareketi elde edememe, cihazın pil sorunları ve ağırlığı nedeniyle kullanım zorlukları gibi sorunların yaşandığını ekleyen Özkan, Boğaziçi Üniversitesi’nde geliştirilen insansı protez elin bu sorunların üstesinden gelecek yaklaşımlarla insan anatomisine en uygun biçimde geliştirilmeyi amaçladıklarını vurguladı.

İnsan elinin mekaniğinin çok karmaşık bir yapı olduğuna dikkat çeken Prof. Dr. Özkan bu karmaşık mekaniği çözebilmek ve insan anatomisine en yakın ele ulaşmak için farklı çözümler bulmaya çalıştıklarını, bu çerçevede parmakların hareketini sağlarken motor kullanmak yerine parmaklar arasında bağlar kurarak eli hareket ettirmeyi tercih ettiklerini belirtti.

Kaslardan alınan sinyaller parmaklarda harekete dönüşüyor

Protez elin hareketi hastanın koluna takılan, bilezik formatındaki ‘’Armband TM’’ sayesinde gerçekleşiyor. Armband hastanın kaslarının ürettiği sinyalleri alarak protez ele iletiyor. Proteze ele iletilen hareketin doğru algılanmasıyla da hareket gerçekleşiyor.

Geliştirilen protez el prototipinin tutma, açma, sıkma gibi temel hareketleri rahatlıkla yapabildiğini belirten Özkan, sözlerine şöyle devam etti:  ‘’İnsan elinde parmakların yaklaşık 24 farklı hareket ekseni mevcut. Hali hazırda var olan protez ellerde bu sayı ise 10 civarında, dolayısıyla çok düşük. Biz tüm parmakların hareket fonksiyonlarını içeren hareketler saptadık. Bunlar arasında tutma hareketi, açma hareketi, sıkma hareketi gibi hareketler var. Hedefimiz protez elde parmakların tüm hareket serbestisini kullanmalarını sağlamak. Burada ayrıca Protez El sekiz kanaldan sinyal alıyor. Bu sinyalleri yapay sinir ağlarını kullanarak yorumlayan bir algoritma çalışıyor.  Gelen sinyalleri sanki normal fizyolojik sistemde olduğu gibi sinyal olarak algılıyor, analiz ediyor, hangi hareket olduğunu gönderiyor ve parmağa gönderiyor. Ama hedefimiz sinir bağlantılarını da doğrudan yapacak bir seviyeye ulaşmak’’ .

Üç yıl içinde hastalar tarafından kullanılması hedefleniyor

Dünyanın önde gelen birçok araştırma merkezlerinde uygulanmakta olan yöntemlerle yetinmeyerek çalışmalarını bir sonraki aşamaya da taşımayı amaçladıklarını ifade eden Özkan, projenin sonraki evrelerinde cerrahi yöntemlerle protezin kola montajını gerçekleştirerek, insan sinir sistemine entegre bir yapıyı hedeflediklerinin altını çizdi. Prof. Dr. Mehmed Özkan, medikal bir cihazın piyasa çıkma süresinin fikir aşamasından sonra  ortalama sekiz yıl sürdüğünü belirterek, önümüzdeki üç yıl içinde ise cihazı hastalar tarafından kullanılabilir bir prototip olarak geliştirme yönünde çalışmalarını sürdüreceklerini belirtti.

Proje ekibi, Prof. Dr. Mehmed Özkan’ın yanı sıra, Doç. Dr. Burak Güçlü, Prof. Dr. Semih Takka (ortopedist ve el cerrahisi uzmanı),  Boğaziçi Üniversitesi’nde yarı zamanlı öğretim görevlisi olarak çalışan Doç. Dr. Erkan Kaplanoğlu, Dr. Ersin Toptaş, doktora adayı Ahmet Atasoy, master öğrencisi Engin Kaya, master çalışmalarını tamamlayıp İngiltere’de doktora çalışmalarını sürdüren Yasin Çotur, doktora öğrencileri Mehmet Turpçu, Shavkat Kuchimov ve Caner Gümüş’den oluşuyor. Ayrıca zaman zaman kısa süreli stajyer öğrenciler de ekibe katkı sağlıyor. Bunlardan en son ekipte yer alan misafir öğrenci ise ERASMUS kapsamında Almanya’dan gelen Gülfize Sava.

 

Haber ve fotoğraflar: Kurumsal İletişim Ofisi

Tarih: 03 Mart 2017