Sibernetik Bacak Yürüme Yeteneğinin ve Kas Gücünün Geliştirilmesine Yardımcı Olabilir Mi?

Yakın tarihli bir klinik araştırma, giyilebilir bir sibernetik bacağın, spinal müsküler atrofi (SMA) gibi nöromüsküler rahatsızlıkları olan kişilerin yürüyüş egzersizlerini geleneksel bir kaldırıcıya kıyasla önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermiştir. Çalışmanın sonuçları, Giyilebilir siborg Hibrit Yardımcı Uzuv (HAL) ile sibernetik tedavi, yavaş ilerleyen nadir nöromüsküler hastalıkları olan hastalarda ayaktan işlevi iyileştirir: etkinlik ve güvenlik için çok merkezli, randomize, kontrollü bir çapraz deneme (NCY-3001) başlıklı makale Orphanet Nadir Hastalıklar Dergisi'nde yayınlanmıştır. SMA ve diğer nöromüsküler bozukluklar, motor nöronlara ve topluca “motor ünite” olarak adlandırılan bağlandıkları kaslara verilen hasarı içermektedir.

Merkezi sinir sisteminin (beyin ve omuriliği içeren MSS) bir parçası olarak, bu nöronlara verilen hasarın geri döndürülemez olduğu kabul edilmektedir. Ayrıca uzmanlar rehabilitasyon programlarının büyük ölçüde, daha fazla kaybı yavaşlatırken, kaybedilen işlevi telafi etmenin yollarını geliştirmeye odaklandığını belirtmişlerdir. İyileştirici tedaviler, bozuklukların altında yatan nedenleri hedeflemeye odaklanma eğiliminde olsa da bunların kayıp motor işlevi geri getirme şansının düşük olduğu düşünülmektedir. Bu durum da onarıcı tedavilere ihtiyaç duyulmasına neden olmaktadır. Bu amaçla, çeşitli Japon kurumlarından bir araştırma ekibi, HAL adlı bir dış iskelet robotu geliştirdiklerini bildirmiştir. Cihaz, bilim adamlarıının, insanların, robotların ve bilgi sistemlerinin birleşimi olarak tanımladığı sibernetikin bir örneğidir. Sibernetik teknolojisi, insan sinir sistemini ve bir robotu, motor ünite potansiyelleri gibi biyoelektrik sinyaller aracılığıyla birbirine bağlamakla birlikte, bu da kullanıcının ve HAL'ın işlevsel ve fiziksel olarak bağlı olduğu dinamik bir durumla sonuçlanmaktadır. Esasen HAL, kullanıcının düşüncelerine etkileşimli biyolojik geri bildirim (iBF) adı verilen bir süreç aracılığıyla yanıt vererek, kullanıcının vücudunun bir parçası olarak işlev görecek şekilde tasarlanmıştır. 

İBF'nin Güvenli ve Etkili Bir Şekilde Çalışması

Ekip, HAL ve kullanıcıları arasındaki iBF'nin bozulmuş motor fonksiyonunun yenilenmesine yol açacağını umut ettiklerini belirtmiştir. Bu yenilenme aynı zamanda nöroplastisite olarak da bilinmektedir. Araştırmacılar, motor nöronlar hasar gördüğünde iBF'nin güvenli ve etkili bir şekilde çalışıp çalışmadığını test etmek için bir klinik deney (NCY-3001) gerçekleştirdiklerini bildirmişlerdir. Yapılan deneyin ana amacı, 10 metrelik yürüme testinde (10MWT) yürüme hızı, kadans (dakikadaki adım sayısı) ve adım uzunluğundaki değişikliklerin yanı sıra kas gücü ve diğer bazı fonksiyonel ölçümlerdeki değişiklikleri ölçmek gibi ikincil hedeflerle iki dakikalık yürüme testindeki (2MWT) değişiklikleri değerlendirmek olarak açıklanmıştır. Çalışmaya, beşinde SMA hastası olan ve yaşları 48 ile 59 arasında olan bir dizi nöromüsküler bozukluğu temsil eden 24 gönüllü dahil edilmiştir. Araştırmacılar katılımcıların bağımsız olarak 10 metreden fazla yürüyemediklerini ve solunum yetmezliği veya hızlı yürüme bozukluğu olmadığını belirtmişlerdir. İlk dört haftalık bir ön gözlem döneminden sonra, araştırmacılar hastaları HAL artı geleneksel bir kaldırıcı veya yalnızca 13 hafta boyunca kaldırıcı alacak şekilde randomize etmekle birlikte ardından her katılımcının diğer tedaviye geçtiğini bildirmişlerdir. Tedavi periyotları boyunca, gönüllüler dokuz adet 40 dakikalık yürüyüş seansı gerçekleştirmiş ve bunu dört haftalık bir gözlem sonrası dönem izlemiştir.

Genel olarak, HAL kullanımı, yalnızca kaldırıcıyla karşılaştırıldığında 2MWT'de %10.066'lık önemli bir gelişme ile ilişkilendirilmiştir. 10MWT sırasında kadansın da önemli gelişmeler gösterdiği bildirilmiştir. Hızdaki değişikliklerin, önemli iken istatistiksel anlamlılığa yükselmediği ve adım uzunluğunun önemli ölçüde değişmediği gözlemlenmiştir. Son olarak, manuel kas testindeki toplam puanlar, araştırmacıların çığır açan teknoloji olarak tanımladığı sibernik tedaviden sonra önemli bir gelişme göstermiştir. Yalnızca kaldırma tedavileri sırasında insanların %55.2'si ve HAL seansları sırasında %80'i arasında yan etkiler bildirilmiştir. Araştırmacılar tüm olayların hafif ve yaklaşık yarısının, tümü yürüme programlarıyla ilişkili olan kas ağrısı, sırt ağrısı, eklem ağrısı, ekstremitelerde ağrı ve artritten oluştuğunu belirtmişlerdir. Araştırmacılar, bulgularının, yalnızca bir kaldırma veya koşu bandı kullanarak mevcut yürüyüş egzersiz terapisinin HAL kullanarak sibernik tedavi ile değiştirmek için bir emsal oluşturduğu sonucuna vardığını belirtmişlerdir.