HAL Nedir? Hybrid Assistive Limb Teknolojisi
HAL, yani Hybrid Assistive Limb, Japonya merkezli Cyberdyne Inc. tarafından geliştirilen, nörorehabilitasyon ve hareket desteği için tasarlanmış giyilebilir robotik bir dış iskelet sistemidir.
HAL’i klasik dış iskelet sistemlerinden ayıran en önemli özellik, kullanıcının istemli kas aktivasyon girişimlerini algılayan biyoelektrik sinyallerle çalışmasıdır. Bu sinyaller, kasların hareket etmeye yönelik niyetini yansıtan EMG sinyalleridir. HAL sistemi bu sinyalleri algılayarak hareketi destekleyen yardımcı tork üretir.
Bu sayede HAL, hastayı yalnızca pasif şekilde hareket ettiren bir mekanik sistem olmaktan çıkar; kullanıcının hareket niyetini merkeze alan aktif bir nöro-robotik rehabilitasyon sistemi haline gelir.
HAL, farklı kullanıcı ihtiyaçlarına göre üç ana modelde tasarlanmıştır:
• Alt Ekstremite Tipi (Lower Limb)
• Tek Eklemli Tip (Single Joint)
• Bel Tipi (Lumbar Type)
HAL’i Benzersiz Yapan Nedir?
Çoğu dış iskelet sistemi, önceden belirlenmiş hareket kalıplarıyla hastayı pasif şekilde hareket ettirir. HAL ise farklı bir prensiple çalışır. Kullanıcının istemli nöral sinyallerini ve kas aktivasyon girişimlerini algılayarak hareketi bu niyet doğrultusunda destekler.
Bu yaklaşım, robotik rehabilitasyon açısından son derece önemlidir. Çünkü nörorehabilitasyonda hedef yalnızca hareketin gerçekleşmesi değil, hastanın beyin-sinir-kas bağlantısını aktif şekilde kullanarak hareketi yeniden öğrenmesidir.
HAL’in öne çıkan özellikleri şunlardır:
Biyoelektrik sinyallerle çalışma: Kullanıcının istemli hareket girişimlerini algılar.
Aktif katılımı destekleme: Hasta pasif değil, hareket niyetiyle sürece dahil olur.
Yardımcı tork sağlama: Hareketi desteklemek ve fonksiyonel mobiliteyi geliştirmek için mekanik destek sunar.
Nöroplastisite odaklı yaklaşım: Beyin, sinir sistemi ve kaslar arasında geri bildirim döngüsü oluşturarak motor öğrenmeyi desteklemeyi hedefler.
Giyilebilir dış iskelet yapısı: Vücuda entegre edilerek rehabilitasyon sürecinde hareketle birlikte çalışır.
HAL eğitimi üzerine yapılan yayınlarda, bu sistemin özellikle omurilik yaralanması olan bireylerde yürüme mesafesi, yürüme hızı, dayanıklılık ve bazı ikincil sağlık çıktıları açısından araştırıldığı görülmektedir. 2023 tarihli bir derlemede, HAL’in gerçek zamanlı miyolektrik potansiyel, ayak basıncı ve eklem açısı gibi verileri algılayarak kalça ve diz hareketini desteklediği belirtilmektedir.
Kaynak: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12141264/
Aktif Giyilebilir Robotik Sistem HAL ve Diğer Pasif Giyilebilir Robotik Sistemler
| GİYİLEBİLİR DIŞ İSKELET | ETKİ MEKANİZMASI | SINIFLANDIRMA |
| Hybrid Assisted Limb (HAL) | Biyoelektrik sinyaller, kalça ve diz ekstansörleri ile fleksörlerinden EMG elektrotları aracılığıyla algılanır. Bu biyoelektrik sinyaller güçlendirilerek hastanın uzuv hareketini başlatmasına olanak tanıyan senkronize istemli hareket desteği sağlanır. | AKTİF |
| Lokomat | Vücut ağırlığı destek sistemiyle birlikte kullanılan bilateral tahrikli bir yürüme ortezidir. Dış iskelet, kalça ve diz aktüatörleri ile kullanıcının bacaklarını sagittal düzlemde hareket ettirir. Salınım fazında ayak dorsifleksiyonu ayak kaldırıcılarla desteklenir. Kalça ve diz eklem hareketleri, hastanın nörolojik fonksiyonuna bağlı olarak hastanın girişine göre ayarlanabilir. | PASİF |
| Ekso® / Ekso GT® | Kullanıcı ağırlığını kaydırır; bu durum cihazdaki sensörleri aktive eder ve adımların başlatılmasını sağlar. | PASİF |
| Hyundai Medical Exoskeleton (H-MEX) | Kalça ve diz aktüatörlerine sahip bir anakart, lityum bataryaya bağlıdır. Ayrıca pasif bir ayak bileği eklemi bulunur. Bipedal yürüyüş, cihaz üzerindeki bir düğmeyle tetiklenir. Önde gidecek ayak, optik kuvvet sensörleri aracılığıyla iki ayağın kuvvetlerinin karşılaştırılmasıyla belirlenir. | PASİF |
| Rex Bionics | Biyogeribildirim mekanizması olmadan, terapist tarafından kontrol edilen bir joystick, kullanıcının hareket ettirilmesi için alt ekstremitedeki 10 aktüatörü kontrol eder. | PASİF |
| ReWalk® | Pelvik bant üzerindeki bir sensörün öne doğru eğilmesi, diz ve kalçadaki motorların adım üretmesini sağlar. | PASİF |
| Indego® | Gelişmiş bir kontrol sistemi, kullanıcının basınç merkezini (CoP) hesaplar. Bu hesaplama, kullanıcının kütle merkezinin yatay düzleme göre konumu ile CoP ve ön ayak bileği eklemi arasındaki mesafe temel alınarak yapılır. Bu nedenle kalçanın öne ve arkaya eğilmesi, ilgili yönlerde hareketle sonuçlanır. | PASİF |
| Atalante® | Atalante; 12 tahrikli serbestlik derecesine sahip, tam aktüasyonlu harici, motorize bir ortezdir. Kalçada 3, her dizde 1 ve her ayak bileğinde 2 serbestlik derecesi bulunur. Atalante ayrıca koltuk kolaylaştırarak tam destek sağlayabilir; hasta geliştikçe destek düzeyi azaltılır. | PASİF |
| SuitX Phoenix | Bir tablet kalça ve diz hareketlerini kontrol eder. Elde taşınan kullanıcı arayüzü; ayakta durma, yürüme ve oturma gibi hareketlerin kontrol edilmesine olanak tanır. | PASİF |
| HANK | Dış iskelet, eklem fleksiyonu ve ekstansiyonu için ayak bileğinde de kullanılan aktüatörlere sahiptir. Ayrıca diğer yönlerde hareket kısıtlıdır. Dış iskeletin sırt çantası bölümünde batarya paketi, ana mikroişlemci ve iletişim elektroniği bulunur; zemine ayak temasını algılamak için kuvvet algılayıcı dirençler de yer alır. | PASİF |
HAL, Giyilebilir Robotik Sistemler İçinde Neden Öne Çıkıyor?
HAL, giyilebilir robotik sistemler içinde aktif hasta katılımını merkeze alan yapısıyla öne çıkar. Özellikle nörolojik rehabilitasyonda hastanın hareket niyetinin algılanması, sadece mekanik hareket desteği değil; beyin ve kaslar arasında daha anlamlı bir geri bildirim süreci oluşturulması açısından önemlidir.
Spinal kord yaralanmalarında exoskeleton kullanımını değerlendiren güncel bir sistematik incelemede, aktif kontrollü exoskeleton sistemlerinin fonksiyonel sonuçlar açısından önem taşıdığı; HAL ile ilgili bulgularda mobilite, kontinans, ağrı ve yaşam kalitesi gibi ikincil sağlık çıktılarında iyileşmeler bildirildiği aktarılmıştır.
Bu bulgular, giyilebilir robotik sistemlerin yalnızca yürüme desteği sağlayan teknolojiler olmadığını; doğru hasta grubunda, doğru protokol ve uzman kontrolüyle çok boyutlu nörorehabilitasyon süreçlerinde değerlendirilebileceğini göstermektedir.
Cyber Robotic Center’da Giyilebilir Robotik Sistemler ve Robotik Rehabilitasyon
Cyber Robotic Center, Giyilebilir Robotik Sistemler, robotik rehabilitasyon, nöromodülasyon, hareket analizi ve kişiye özel nörorehabilitasyon yaklaşımlarını aynı çatı altında değerlendiren ileri teknoloji rehabilitasyon merkezlerinden biridir.
Cybernicx NRS (Biyosinyal temelli Nörorobotik Rehabilitasyon Sistemi) yaklaşımı kapsamında kullanılan giyilebilir robotik sistemler, hastanın hareket kapasitesini desteklerken aynı zamanda beyin-sinir-kas bağlantısının yeniden eğitilmesine odaklanır. Bu süreçte hedef yalnızca hareketin yapılması değil; hareketin doğru, güvenli, tekrarlanabilir ve ölçülebilir şekilde uygulanmasıdır.
Robotik rehabilitasyon teknolojileri sayesinde hastanın performansı objektif verilerle takip edilir. Böylece tedavi süreci kişiye özel olarak planlanabilir, gelişim somut verilerle izlenebilir ve rehabilitasyon hedefleri hastanın mevcut durumuna göre güncellenebilir.
Cyber Robotic Center’da kullanılan ileri teknoloji sistemler; inme, omurilik yaralanması, Multiple Skleroz, Serebral Palsi, Parkinson ve farklı nörolojik ya da motor fonksiyon kayıplarında uzman değerlendirmesiyle rehabilitasyon sürecine entegre edilebilir.
CYBERNİCX NRS: YENİ NESİL NÖROREHABİLİTASYON SİSTEMİ
Cybernicx NRS, nörorehabilitasyonda hareketin yalnızca mekanik olarak desteklenmesini değil, beynin hareket sürecine aktif olarak katılmasını hedefleyen yeni nesil bir rehabilitasyon sistemidir. Sistemin temelinde, hastanın kendi nöral sinyalleriyle yönlendirilen hareket prensibi yer alır.
HAL teknolojisi, hastanın hareket etme niyetini EMG sinyalleri aracılığıyla algılar. Hasta hareket etmeyi düşündüğünde ve kas aktivasyonu başlatmaya çalıştığında, sistem bu biyolojik sinyalleri okuyarak harekete destek sağlar. Bu yönüyle HAL, hastayı pasif şekilde hareket ettiren klasik dış iskelet sistemlerinden ayrılır; hareket, hastanın kendi nöral sinyallerine göre başlatılır ve desteklenir. Böylece rehabilitasyon süreci daha beyin odaklı, aktif ve nöroplastisiteyi destekleyen bir yapıya kavuşur.
Cybernicx NRS’nin bir diğer önemli bileşeni objektif ölçüm ve veri takibidir. D-WALL sistemi; 3D kamera ve kuvvet platformu aracılığıyla hastanın denge, postür ve hareket kalitesini analiz eder. Bu sayede değerlendirme yalnızca gözleme dayalı olmaktan çıkar; nicel, ölçülebilir ve takip edilebilir verilere dayanır. Hastanın gelişimi süreç boyunca somut verilerle izlenebilir.
Sistemin temel yaklaşımı kapalı devre öğrenme prensibine dayanır. Beyinden çıkan hareket niyeti kasa, kastan harekete, hareketten geri bildirime ve yeniden beyne ulaşan bir döngü oluşturur. Bu döngü, motor öğrenmeyi destekler ve hastanın doğru hareket paternlerini yeniden kazanmasına katkı sağlar. Böylece Cybernicx NRS, nörorehabilitasyonda kişiye özel, ölçülebilir ve aktif katılıma dayalı bir tedavi yaklaşımı sunar.
CYBERNİCX TEDAVİ MODELİ
Cybernicx tedavi modeli, nörorehabilitasyon sürecini yalnızca tek bir teknolojiye bağlı kalmadan; değerlendirme, nöral aktivasyon, motor yeniden öğrenme, fonksiyonel aktarım ve sürdürülebilir yaşam kalitesi hedefleriyle bütüncül olarak ele alan çok aşamalı bir yaklaşımdır.- Sürecin ilk aşaması nöromüsküler değerlendirme ile başlar. Bu aşamada hastanın mevcut fonksiyonel durumu gelişmiş sistemler aracılığıyla detaylı şekilde analiz edilir. Kas aktivasyonu, hareket kalitesi, denge, postür ve yürüyüş paternleri objektif verilerle değerlendirilerek kişiye özel tedavi planı oluşturulur.
- İkinci aşamada hedef nöral aktivasyonu artırmaktır. Bu süreçte nöromodülasyon uygulamaları ve spinal ya da kortikal uyarılabilirliği destekleyen hazırlık protokolleri kullanılır. Amaç, sinir sistemini hareket eğitimine daha hazır hale getirmek ve motor öğrenme için uygun biyolojik zemini oluşturmaktır.
- Üçüncü aşama motor yeniden öğrenme çekirdeğidir. Bu bölümde HAL tabanlı yürüme eğitimi ve göreve özgü tekrar çalışmaları ön plana çıkar. Hasta, kendi nöral sinyalleriyle hareketi başlatmaya teşvik edilirken, sistem doğru hareket paternlerini destekler. Böylece yalnızca hareketin tekrarı değil, beynin hareketi yeniden öğrenmesi hedeflenir.
- Dördüncü aşama fonksiyonel aktarım sürecidir. Bu aşamada denge ve yürüme platformları, örneğin D-WALL gibi sistemler kullanılarak hastanın klinik ortamda kazandığı becerilerin gerçek yaşam hareketlerine aktarılması amaçlanır. Denge, postür, yürüyüş adaptasyonu ve günlük yaşama uyum bu fazın temel odak noktalarıdır.
- Beşinci aşama ise sürdürme ve healthspan yaklaşımıdır. Bu bölümde tedavinin kazanımlarının korunması, nörofonksiyonel kapasitenin desteklenmesi ve bireyin uzun vadeli aktif yaşam becerilerinin geliştirilmesi hedeflenir. Periyodik nörofonksiyonel antrenmanlar ve teknogym / technobody gibi sistemlerin kullanımıyla hastanın bağımsızlığı, hareket kapasitesi ve yaşam kalitesi sürdürülebilir şekilde desteklenir.
Giyilebilir Robotik Sistemler Rehabilitasyonun Geleceğini Şekillendiriyor
Giyilebilir Robotik Sistemler, modern nörorehabilitasyonun en yenilikçi alanlarından biridir. Robotik rehabilitasyonun sunduğu yüksek tekrar, hassas hareket desteği, objektif ölçüm ve kişiye özel planlama avantajları; nörolojik ve motor fonksiyon kayıplarında tedavi süreçlerine yeni bir boyut kazandırmaktadır.
HAL gibi hareket niyetini algılayabilen ileri teknoloji sistemler, hastayı pasif bir kullanıcı olmaktan çıkararak rehabilitasyonun aktif bir parçası haline getirir. Bu yaklaşım, nöroplastisite, motor öğrenme ve fonksiyonel iyileşme hedefleri açısından önemli bir potansiyel sunmaktadır.
Türkiye’de giyilebilir robotik sistemler ve robotik rehabilitasyon alanındaki gelişmeler, Cyber Robotic Center gibi ileri teknoloji merkezlerinin uygulamalarıyla daha görünür hale gelmektedir. Cyber Robotic Center, robotik rehabilitasyon teknolojilerini bilimsel temelli, kişiye özel ve ölçülebilir bir nörorehabilitasyon yaklaşımıyla bir araya getirerek bu alanda öncü bir konumda yer almaktadır.