SMA Hastaları için Robotik Kol

Spinal müsküler atrofi (SMA), ilerleyici ve simetrik kas zayıflığına yol açarak paraliziye neden olabilen bir hastalıktır. Yeme ve içme gibi günlük aktiviteler, ekstremitelerin istemli hareketlerinin kontrolünü kaybetmiş hastalar için son derece zorlayıcıdır ve bu hastalar için tam zamanlı bakım kaçınılmazdır.

Teknolojik gelişmeler, sınırlı hareket kabiliyeti veya total paralizili hastaların kısmen bağımsızlıklarını kazanmalarına yardımcı olacak bazı yaklaşımlar sağlamıştır. Robotik kollar gibi yardımcı cihazlar bir joystick ile veya joystick kullanamayan hastalarda beyin bilgisayar ara yüzleri (BCI) ile kontrol edilebilmektedir. Yüzey elektromiyografisi (sEMG), bu kasların elektriksel aktivitesini tespit etmek, kaydetmek ve yorumlamak için kasların cilt yüzeyine yerleştirilen elektrik sensörlerini kullanan, invazif olmayan bir prosedürdür. Nöromüsküler hastalıklar için tanısal bir araç olarak kullanılmasının yanı sıra, protez alanında; kas aktivitesinin kayıtlarının kullanıldığı protetik ellerin, kolların ve bacakların kontrolünde ve günlük işlerin yapılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu tür robotlar uzuvların fonksiyonel hareketini tam olarak gerçekleştirmek için yeterli olmasalar da, SMA hastaları da dahil olmak üzere hareket kabiliyeti sınırlı ve paralizisi olan kişilerin rezidüel elektriksel aktivitesinde ve uzvun kontrol edilmesinde kullanılabilirler. sEMG tabanlı bir arayüz, yardımcı bir robotik cihazın kontrol edilmesinde ve rezidüel elektriksel kas impulsları olan felçli insanlarda günlük görevlerin yerine getirilmesinde uygulanabilir, non-invaziv bir yaklaşım olma potansiyeline sahiptir.

Almanya Oberpfaffenhofen'deki Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) Robotik ve Mekatronik Enstitüsü araştırmacıları, sEMG tabanlı bir ara yüz tarafından kontrol edilen hafif bir robotik kolun SMA hastalarının günlük işlerini yapmalarına yardımcı olup olamayacağını değerlendirdiler.

Robot Kol ile Görevler Yerine Getirildi

SEMG tabanlı yardımcı sistem, hemen hemen hiç istemli bacak hareketi olmayan ancak istemli kas aktivasyonu ile ilişkili elektriksel uyarıların hala sEMG ile tespit edilebildiği SMA tip 2'si olan 49 yaşındaki iki kadında test edildi. Bir kadın hastalık nedeniyle skolyoza sahipti ve tüm deneyleri yatakta yatarken yapmayı tercih etti, diğer kadın tekerlekli sandalyede oturdu.

Araştırmacılar, Eight Delsys Trigno kablosuz EMG sensörünü katılımcıların sağ kollarına yerleştirildiler ve robotik kol–el (beş parmaklı bir DLR-HIT HAND ile donatılmış bir DLR Hafif Ağırlıklı Robot III) sağ kolu temsil etti. sEMG tabanlı yardımcı sistemin performansı, Kutu ve Blok Testinin modifiye bir versiyonu ve Eylem Araştırma Kol Testi (ARAT) olmak üzere iki onaylanmış değerlendirme testiyle dört gün üst üste değerlendirildi.

Kutu ve Blok Testinde, kadınlardan beş adet bloğu bir kutudan almaları ve 10 cm'lik bir duvarın üzerinden başka bir kutuya taşımaları beklendi. ARAT ile çalışmada 19 orijinal maddeden sadece dokuz tutma ve kavrama maddesi değerlendirildi.

Sonuçlar, her iki katılımcının da, sEMG tabanlı yardımcı sistemi kullanarak, robot kolu kesin bir şekilde kontrol edebildiklerini, ulaşma ve kavrama görevlerini gerçekleştirebildiklerini gösterdi. Her iki kadın da robotik sistemi kullanarak günlük bir iş yapmayı başardı. Her biri bir masadan bir şişe aldı, ağzına yaklaştırdı, pipetle içecek içti ve masaya geri koydu.

Araştırmacılar, her iki görevin de yerine getirilmesinin, sağlıklı insanlar veya protez ile benzer bir sistem kullanan kişiler tarafından elde edilenden çok daha uzun sürdüğünü belirttiler. Düzenli eğitimin bu görevlerin tamamlanma sürelerini önemli ölçüde azaltabileceğini ancak günlük eğitimin görev performansı üzerindeki etkisini değerlendirmek için ek uzun dönem çalışmalar yapılması gerektiğini aktardılar.