Yeni biyonik bacak, amputelere çeviklik kazandırıyor: "Vücudumun bir parçası gibi hissettiriyor."

Hugh Herr, 43 yıl önce Washington Dağı'na (New Hampshire, ABD) tırmanırken donup doku hasarına uğrayan iki bacağını da kaybeden genç bir dağcıydı. Bu kişisel trajedi sadece hayatını değil, aynı zamanda amacını da yeniden şekillendirdi: Amputeler için kullanılan teknolojiyi sonsuza dek dönüştürmek. Bugün, biyonik alanında dünyanın önde gelen uzmanlarından biri ve on yıllardır pek değişmeyen protez tasarımındaki bir engeli yıkan çığır açıcı bir buluşu duyurdu. Sonuç olarak, biyonik bir bacak hareket kabiliyetini geri kazandırmanın ötesine geçiyor.

2016 yılında araştırma dalında Asturias Prensesi Ödülü'nü alan bu mühendis, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde (MIT) insan hareketini taklit eden gelişmiş biyonik bacak protezlerinin yanı sıra ayak bileği ve ayak ortezlerinin geliştirilmesine öncülük ediyor. Tasarımına yardımcı olduğu biyonik bacaklarla yürüyor, koşuyor ve hatta yükseklere tırmanıyor. MIT Yang Tan Kolektifi'nden bir bilim insanları ekibiyle birlikte Herr, tıpkı dağda olduğu gibi her zaman daha yükseği hedefleyen bir hırsla bir adım daha ileri gitmeyi başardı. Vücudun kaslarına ve sinirlerine bağlanan biyonik bir protez geliştirdi; bu, diz üstü ampütasyonları olan kişilerin geleneksel rehabilitasyon cihazlarına göre daha çevik hareket etmelerini sağlıyor.

Herr ve ekibinin bugün Science dergisinde yayınladığı bilimsel makalede yer alan ayrıntılara göre, osseointegrated mekanonöral protez (OMP) adı verilen yeni sistem, femur kemiğine sabitlenmiş bir implant ve kasların davranışını taklit eden bir miyonöral arayüz içeriyor. Bu teknoloji sayesinde, ampute sadece protezi daha hassas bir şekilde hareket ettirebilmekle kalmıyor, aynı zamanda kayıp uzvun pozisyonu veya hareketi gibi duyuları da yeniden kazanabiliyor. Herr, EL PAÍS ile yaptığı görüntülü görüşmede, "Protezimiz benzersiz çünkü doğrudan kemiğe bağlı ve implant, sinir sinyallerini ileten kablolar içeriyor," diye açıklıyor.

Kendisine, doktora araştırmasıyla yakın zamanda yayınlanan makalenin temelini oluşturan genç bilim insanı Tony Shu da katılıyor. "MIT'deki laboratuvara katıldığımda birçok yeni yol açıldı, ancak yüksek lisans ve doktora çalışmalarım sırasında büyük ilerleme kaydettik," diye hatırlıyor. Klinik deneylere diz üstü ampütasyonlu iki kişi katıldı. Başlangıçta bilim insanları temkinli davranarak yalnızca yürüme ve temel hareket kabiliyetini geri kazandırmayı hedeflediler, ancak zamanla katılımcıların daha karmaşık görevleri yerine getirebildiklerini gözlemlediler.

Her durumda, OMP sistemi gerçek yaşam koşullarında çeşitli bacak hareketlerinde üstün hareket kabiliyeti sağladı. Hastalar, engebeli arazide yürümek, sandalyeden rahatça kalkmak veya topa vurmak gibi daha önce ulaşılmaz görünen bir doğallıkla hareket edebildiler. Gönüllüler, yalnızca tek bir motorlu eklemle bile, "Protez vücudumun bir parçası gibi hissettiriyor," dediler.

İnsan kas gücünü taklit edin

Sistem, lityum iyon pillerle çalışan motorlara sahip. Bu sayede motorlu protez, merdiven çıkma gibi aktivitelerde yardımcı olan kuvvet üretebiliyor. Bunu, kas fonksiyonunu taklit ederek daha çevik ve istemli hareket kabiliyeti sağlayarak başarıyorlar. Tony Shu, "Nöromüsküler cerrahiyi, osseointegre bir implantı ve bir robotik kontrol cihazını tek bir sisteme entegre eden ilk kişiler bizdik," diyor.

Protezin temel sınırlamalarından biri , yalnızca diz eklemini kapsamasıdır . İnsan bacağı bundan daha fazlasıdır, çünkü ayak bileği ve ayak da karmaşık hareketler gerçekleştirir. Genç araştırmacı, "Bu ek serbestlik derecelerini içermez," diye kabul ediyor.

Buluş hâlâ bazı zorluklarla karşı karşıya olsa da araştırmacılar iyimser. Kemik, kas ve siniri birbirine bağlayan OMP gibi vücutla doğrudan entegre olan sistemler, belki de yeni nesil cihazların başlangıcını işaret ediyor. Bu, yalnızca hareket kabiliyetini değil, aynı zamanda insan deneyiminin önemli bir bölümünü de geri kazandıran bir protez türü.

Hugh Herr için bir sonraki zorluk, kas sinyallerini okumada mükemmelleşmek; çünkü şu anda kullanıcının niyetlerini anlamak için implante elektrotlar kullanıyorlar. "Gelecekte cilt üzerinde manyetik sensörler kullanmayı planlıyoruz," diyor. Amaç, kas hareketini ve gücünü daha doğru bir şekilde ölçmek.

"Bir benzetme arıyorsanız, Formula 1 veya uzay araştırmalarını düşünün. Bu alanlar teknolojiyi sınırlarına kadar zorluyor ve bu ilerlemeler ortalama tüketiciye kadar ulaşıyor. Bu protezin piyasaya çıkmasını beklemiyoruz, ancak bazı bileşenlerinin piyasaya çıkacağına inanıyoruz," diye düşünüyor Shu.