P1A. Yenilikçi Protez, Destek ve Takip Cihazları Geliştirme ve Test Platformu

Eklem Hareketini Kısıtlayan Patolojik Koşullara Karşı Yenilikçi Protez, Destek ve Takip Cihazları Geliştirme ve Test Platformu

Boğaziçi Üniversitesi'nde yer alan MADE in NTSP (Motion Assistive Devices Ecosystem for industry and NeuroTechnological Solutions Platform), Prof. Dr. Can A. Yücesoy tarafından yönetilen bir insan hareketi biyomekaniği araştırma merkezidir. Merkez, insan hareketi bilimi ve hareket destek teknolojileri alanlarında son teknoloji araştırma olanakları sunmaktadır. Altyapısında hareket yakalama sistemleri, kuvvet platformları, kablosuz EMG ve IMU cihazları gibi ileri düzey ekipmanlar bulunan merkez, ayrıca merdiven çıkma/inme, eğimli yüzeyde hareket ve düz zemin yürüyüşü gibi çeşitli hareket biçimlerinin değerlendirilmesine de olanak tanımaktadır.


MADE in NTSP'nin Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Kampüsü'nde yer alan binası.

MADE in NTSP, TÜBİTAK 1004 – Mükemmeliyet Merkezi Destek Programı kapsamında desteklenen prestijli projelerden biri olan Nöroteknolojik Çözümler Platformu (NTÇP) bünyesinde kurulmuştur. NTÇP'nin genel amacı, kas-iskelet sisteminin işlevselliğini bozan ve bireyleri, toplumu ve iş gücünü olumsuz etkileyen en kritik zorluklara yönelik hareket desteği, rehabilitasyon ve hasta takibi için nöroteknolojik, akıllı ve yenilikçi çözümler geliştirmektir. Bu kritik zorluklar arasında her yıl dünya genelinde yaklaşık 13 milyon kişiyi etkileyen inme, her 1.000 doğumda 4 vakada görülen serebral palsi, dünya genelinde yaklaşık 40 milyon kişiyi etkileyen uzuv ampütasyonu, yaklaşık 10 milyon kişide görülen Parkinson hastalığı ve yaklaşık 2,5 milyon kişiyi etkileyen multipl skleroz yer almaktadır. MADE IN NTSP, Nöroteknolojik Çözümler Platformu kapsamında yürütülen P1A–P7 projeleri arasındaki iş birliğiyle teknolojilerin ve cihazların geliştirilmesini desteklemesi bakımından kritik bir öneme sahiptir.


MADE in NTSP'nin görsel temsili.

Merkezin altyapısı, amputasyon da dâhil olmak üzere belirli gruplarda düz zemin yürüyüşü, eğimli yüzeyde çıkma/inme ve merdiven çıkma/inme gibi hareketler sırasında üst ve alt ekstremite hareketlerinin kinematik, kinetik ve yüzeyel EMG (sEMG) analizlerinin gerçekleştirilmesine olanak sağlamaktadır.

Mevcut altyapı ve ekipmanlar, Avrupa Birliği desteğiyle tamamlanmıştır. Merkez, ileri düzey araştırma ve analizler için yenilikçi yetkinlikler sunan aşağıdaki yüksek kaliteli ekipmanlarla donatılmıştır:

  • Hareket yakalama kameraları (Vicon Valkyrie VK16)
  • Kuvvet platformları (AMTI BMS400600)
  • Dijital video kameraları (Teledyne FLIR Blackfly S)
  • 16-kanallı wireless yüzeyel EMG sistemi (Delsys Trigno)
  • %5 eğimli yürüyüş platformu
  • 3 basamaklı enstrümante edilmiş kuvvet algılayıcı merdiven sistemi (AMTI)

MADE in NTSP, büyük ölçekli firmalar, güçlü ve yüksek teknolojiye sahip küçük ölçekli şirketler, çeşitli teknik araştırma merkezleri ve uygulamalı bir klinik araştırma merkezi gibi paydaşların dahil olduğu uygulamaları hayata geçirmektedir. Merkez; beyin-makine arayüzü teknolojileri, giyilebilir sensör teknolojileri, sensör destek sistemleri, Nesnelerin İnterneti (IoT), MEMS, batarya teknolojileri ile ilişkili tüm biyomedikal görüntüleme, nanoteknolojik ve biyomalzeme uygulamaları gibi alanlarda, nörorobotik, nöroprotez ve klinik nöroteknoloji uygulamaları kapsamında iş birliğine açıktır. Çok sayıda kullanıcıya ev sahipliği yapabilme kapasitesi sayesinde, MADE IN NTSP önümüzdeki yıllarda konsorsiyum genelindeki iş birliklerini artırarak daha da aktif hale gelecektir. Bu altyapıdan ve söz konusu projenin desteğiyle ortaya çıkan çalışmalardan biri olan ve NeurotechRI'ın yapı taşlarından biri olan Yayınlar Portalı (Portal of Publications) kapsamında yer alan bir yayına örnek olarak göz atabilirsiniz.

 

İP No

Hedef Adı

Kazanımlar
İP1 Tüm Hedefler
  • MADE in NTSP, NATO DIANA Test Centers kapsamına dahil edildi.
İP2 Tüm Hedefler
  • Sağlıklı bireylerin (19-72 yaş aralığı) sEMG destekli düz ve eğimli yüzey yürüme testleri başarılı bir şekilde yürütülmüştür.
  • Ampüte bireylerin sEMG destekli düz ve eğimli yüzey yürüme testleri başarılı bir şekilde yürütülmüştür. Güç analizi, örneklem büyüklüğünün anlamlı bulgular için yeterli olduğunu göstermektedir.
İP5 Hedef 6 Yenilikçi taşınabilir sensör - prototip testleri
  • P6 ile işbirliği halinde deney protokolünün netleştirilmesine yönelik hedef kaslar üstünde ve çeşitli yürüme hızlarında hareket analizi testleri gerçekleştirildi.
İP6 Hedef 5 Akıllı Protez - algoritma geliştirme
  • Basamak inme ve çıkma hareketi için algoritma geliştirme çalışmaları tamamlanmıştır. Basamak çıkma çalışmasının makalesi yazılıp Journal of Biomechanics dergisine gönderilmiş olup, basamak inme çalışmasının makalesinin yazım süreci devam etmektedir.
  • Eğimli yüzey yukarı/aşağı yürüme algoritma geliştirme çalışmaları yürütülmektedir. Bu çalışmalarda kullanılacak veri seti MADE in NTSP'de gerçekleştirilen hareket analizi testlerinden elde edilmiş olup, veri setinin tamamlanma süreci devam etmektedir.
Hedef 5 Akıllı Protez - ampüte birey hareket analizi
  • Ampüte bireylerin alt ekstremite biyomekaniğinin karakterizasyonunun, gelecek algoritma geliştirme çalışmalarına katkı sağlayacağı öngörülmektedir. Bu doğrultuda ampüte bireylerin hareket analizinden elde edilen veriler ile gerçekleştirilen karakterizasyon çalışmaları hipotezimizi destekler niteliktedir.
İP10 Hedef 3 Nöromodülatör 
  • Ön çalışma olarak lazer parametrelerinin belirlenmesi ve uygulamanın kas üzerindeki etkisinin test edilmesine yönelik P7 ile somut iş birliği planlanmıştır.
İP11 Hedef 4 Dış İskelet - prototip testleri
  • P3 (Sabancı Üniversitesi & Interact Technologies) ile iş birliği halinde pasif dış-iskelet performans testleri de bilimsel çalışmaya dahil edilmiştir. Bu doğrultuda, somut test protokoleri planlanarak etik kurul başvurusu yapılmıştır. Testlerin ön çalışması olarak, yansıtıcı işaretleyici ve yüzeyel EMG sensörlerinin yerleşim zorluklarını gidermeye yönelik denemeler gerçekleştirilmiş ve yerleşim optimize edilmiştir. Kullanıcı deneyiminin analizi için kalitatif ve kantitatif testler planlanmıştır.