Ohio Eyalet Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, kas atrofisini tespit etmek ve izlemek için tasarlanmış ilk giyilebilir sensörü ürettiler.
İskelet kasının kütle ve kuvvet kaybını içeren bir durum olan kas atrofisi çeşitli nedenlerle ortaya çıkabilir. Ancak tipik olarak dejeneratif hastalık, yaşlanma veya kası uzun süre kullanmama gibi durumların bir yan etkisidir.

Doktorlar şu anda bir hastanın kas boyutunun ve hacminin bozulup bozulmadığını değerlendirmek için MRG’ye (manyetik rezonans görüntüleme) güvense de, sık test yapmak zaman alıcı ve maliyetli olabiliyor.
Bununla birlikte, IEEE Transactions on Biomedical Engineering dergisinde yayınlanan bu yeni çalışma, iletken “e-ipliklerden” yapılmış bir elektromanyetik sensörün, MRI kullanılarak sık yapılan izlemeye alternatif olarak kullanılabileceğini öne sürüyor.
Araştırmacılar çalışmalarını doğrulamak için 3D baskılı uzuv kalıpları ürettiler ve ortalama büyüklükteki bir insan deneğin baldır dokusunu simüle etmek için bunları kıyma ile doldurdular. Ortaya çıkan bulgular, sensörün genel uzuv boyutundaki küçük ölçekli hacim değişikliklerini ölçebildiğini ve %51'e kadar kas kaybını izleyebildiğini ortaya koydu.
Çalışmanın baş yazarı ve Ohio Eyalet Üniversitesi’nde elektrik ve bilgisayar mühendisliği alanında lisansüstü bir araştırmacı olan Allyanna Rice, “İdeal olarak, önerdiğimiz sensör sağlık hizmeti sağlayıcıları tarafından hastalar için tedavi planlarını daha kişisel olarak uygulamak ve hastaların kendilerine daha az yük oluşturmak için kullanılabilir.” dedi.
Giyilebilir bir cihaz kullanarak kas atrofisini izlemeye yönelik bilinen ilk yaklaşım olan çalışma, Rice’ın NASA için sağlık sensörleri oluşturma konusundaki önceki çalışmasına dayanıyor. Uzay ajansı, astronotların sağlığını çeşitli şekillerde izlemekle ilgileniyor, çünkü uzayda çok fazla zaman geçirmenin insan vücudu üzerinde zararlı etkilere sahip olabileceği öngörülüyor.
Araştırmacılar, bu etkileri anlamak ve bunlarla mücadele etmek için onlarca yıl harcadılar ve bu çalışma, astronotların karşılaştığı sağlık sorunlarına çözüm bulma hedefinden ilham aldı.
Rice, “Örneğin bilim insanları, kısa uzay uçuşlarındaki mürettebat üyelerinin bile kas kütlesi ve kemik yoğunluğunda %20'ye varan bir kayıp yaşayabileceğini biliyor olsa da, uzayda çok daha uzun görevler süresince yaşamanın vücutları üzerinde nasıl bir etkiye sahip olabileceğine dair çok fazla veriye sahip değiller.” dedi.
“Sensörümüz, uzun bir görevdeki bir astronotun veya evdeki bir hastanın, bir tıp uzmanının yardımı olmadan sağlıklarını takip etmek için kullanabileceği bir şey.” dedi.
Ancak insan vücudundaki küçük kas değişikliklerini doğru bir şekilde ölçebilen giyilebilir bir cihaz yaratmak, bunu söylemek kadar kolay değil. Rice ve Ohio Eyaletinde elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü olan ortak yazarı Asiminia Kiourti, cihazı biri ileten ve biri alan iki bobin ve kumaş boyunca belirgin bir zig-zag deseninde ilerleyen e-ipliklerden yapılmış bir iletken kullanarak çalışacak şekilde tasarladı.
Nihai ürün bir tansiyon aletine benzese de Rice, sensörün halkasının boyutunda geniş bir yelpazede değişikliklere izin verecek ve böylece popülasyonun büyük bir bölümüne sığabilecek bir model bulmanın başlangıçta zor olduğunu söyledi.
“Sensörü ilk önerdiğimizde, kişinin uzuvlarının değişeceğini anlayana kadar gerilebilecek bir malzemeye ihtiyacımız olacağını fark etmemiştik” dedi. “Değişebilen ve esneyen bir sensöre ihtiyacımız var, ancak aynı zamanda uyumlu da olması gerekiyor.”
Biraz deneme yanılma sonrasında, düz bir çizgide dikiş dikmenin kolun esnekliğini sınırlayacağını, fakat zig-zag deseninin onu güçlendirmek için ideal olduğunu keşfettiler. Bu aynı yeni model, sensörün birden çok farklı vücut parçasında ve hatta aynı uzuv üzerinde birkaç yerde ölçeklenebilmesinin nedenidir.
Giyilebilir cihazın uygulamaya girmesine hâlâ yıllar olmasına rağmen çalışma, bir sonraki büyük sıçramanın büyük olasılıkla cihazı sağlık bilgilerini kaydetmek ve doğrudan sağlık hizmeti sağlayıcılarına iletmek için kullanılabilecek bir mobil uygulamaya bağlamak olacağını belirtiyor.
Hem Dünyada hem de uzayda gelecekteki hastaların hayatını iyileştirmek için Rice, sensörü sağlık sorunlarını tespit etmeye ve izlemeye yönelik diğer türde cihazlarla, örneğin kemik kaybını tespit etmeye yönelik bir araç gibi, birleştirmeyi dört gözle bekliyor.
Rice, “Gelecekte, giyilebilir cihazlarımıza daha fazla sensör ve hatta daha fazla yetenek entegre etmek istiyoruz.” dedi.
Bu çalışma NASA tarafından desteklenmiştir.
Yazar: İpek Özen
Kaynakça
- Rice, A., & Kiourti, A. (2023). A Stretchable, Conductive Thread-Based Sensor Towards Wearable Monitoring of Muscle Atrophy. IEEE transactions on biomedical engineering, 70(8), 2454–2462. https://doi.org/10.1109/TBME.2023.3248959
- Ohio State University. (2023, March 17). Wearable health sensor for monitoring muscle atrophy: New device could allow for easier, less costly tracking of the condition. ScienceDaily www.sciencedaily.com/releases/2023/03/230317145014.htm adresinden 20/03/2023 tarihinde alınmıştır.
Görsel Kaynakça