Egyensúlyozás, implantátumok és gyógytornászrobot - népszerű tudomány a Műegyetemen

A Jövőtervező.BME rendezvénysorozat keretében október 30-án 17 órától a BME Gépészmérnöki Kara (GPK) kutatói ismertetik a gyógyítással, az élettudományokkal összefüggő kutatásaikat a Műegyetem dísztermében. A „Minden élet forrása a mozgás” alcímet viselő rendezvény célja kettős: a közönség megismertetése az egészségtudománnyal kapcsolatos gépészmérnöki kutatásokkal és annak a tévhitnek az eloszlatása, hogy egy gépészmérnök olajos overálban, csavarkulccsal dolgozik, esetleg gépeket tervez és üzemeltet.

„A gépészmérnök tevékenysége fantasztikusan széleskörű, nagyon sok mindennel tud foglalkozni, így többek között egészségtudománnyal is, ezt szeretnénk megmutatni ” - mondja Paál György, a Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék vezetője, az esemény főszervezője. Őt kérdeztük arról, hogy pontosan mivel készülnek.

A gépészmérnökségről leginkább gépekre asszociálunk, miért választották mégis az egészség témakörét?

Az egészségtudomány mindenkit érint, tehát abszolút közérdekű téma, és nekünk van mit megmutatnunk a közönségnek. A hat előadásból egy az orvostudomány és a mérnökség elmúlt 200 éves kapcsolatát tekinti át orvos előadónk segítségével, öt olyan területet érintve, ahol eredményes kutatásokat folytatunk. Köztük van olyan is, ahol már működő prototípus is elkészült. A legnagyobb gond nem a témák felkutatása, hanem az időkorlát volt, hiszen 90 percbe kell beleférnünk. Sajnos nem tudjuk a kar teljes, egészségtudománnyal összefüggő tevékenységét bemutatni.

A programból ítélve a könnyebben érthető témák felől a nehezebbek felé haladnak. Mennyire lesznek a laikusoknak is érthetők az előadások?

Egy gyakorlott egyetemi előadónak nem lehet probléma az előadása érthetőségét a közönséghez igazítani. Nekünk nemcsak az egyetemi oktatás a feladatunk, kötelességünk a tudomány népszerűsítése is: tudnunk kell úgy beszélni, hogy mindenki értse. Nagyon jó előadók élvezetes előadásaiban sok érdekes dologról hallhatnak az egészségtudomány, a mechanika vagy e kettő kapcsolata iránt érdeklődők, ezért mindenkinek ajánlom ezt a délutáni programot. Persze a közérthetőség mögött bonyolult egyenletek, komoly szaktudást igénylő számítógépes szimulációk vannak, de mi most a kész péksüteményt szeretnénk megkóstoltatni a közönséggel, nem a sütöde hajnali forróságát éreztetni.

Adna néhány ízelítőt az előadásokból?

Arról, hogy az elmúlt 200 évben mit köszönhetett az orvostudomány a mérnököknek, Debrődi Gábor, a Kresz Géza Mentőmúzeum igazgatója beszél, aki évtizedeken keresztül mentőorvosként dolgozott, így nemcsak elvi tudása, de gyakorlati tapasztalatai is vannak. Az emberi egyensúlyozás titkairól Takács Dénestől, a Műszaki Mechanikai Tanszék tanszékvezető-helyettesétől hallhat majd a közönség. Az előadás alapja a BME professzora, Stépán Gábor, a magyar mechanikatudomány meghatározó tudósának kutatása: vannak hatások, amelyekhez képest a következmény késleltetve jelentkezik, ezzel számos nagyon különböző folyamatot le tudott írni, és az egyik ilyen az emberi egyensúlyozás. Az, hogy valaki elveszíti-e az egyensúlyát és elesik-e, azon múlik, hogy a reakcióideje elég rövid-e ahhoz, hogy a teste kompenzálni tudja az egyensúlyvesztést. Mivel az idősebb emberek reakcióideje lassabb, gyakrabban esnek el és szenvednek csonttörést. Az elsődleges ok nem az izmaik és a csontjaik állapota, hanem a megnövekedett reakcióidő. Az előadásban szó lesz arról is, hogy mi köze van mindennek a napjainkban egyre népszerűbb mikromobilitási eszközök - gördeszka, elektromos roller, elektromos egykerekű - használatához.

Milyen újdonságokról hallhat még a közönség?

Kiss Rita, a Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék vezetője az egészség szolgálatába állított mozgásvizsgálatokkal ismerteti meg a résztvevőket. Előadásának fókusza egy több kamerából álló rendszerrel készített háromdimenziós mozgáskép orvosi hasznosítása. A háromdimenziós kép alapján készült elemzéseket három területen is tudják hasznosítani: a sportolók mozgásának optimalizálására, ami ebben az esetben az energiaminimumra való törekvést jelenti, ortopédiai elváltozások hatása és betegek rehabilitációja hatékonyságának felmérésére, valamint neurológiai betegségben szenvedők diagnosztizálására. A Parkinson- és Alzheimer-kórban szenvedőknél az egyensúlyozó képesség romlása korán detektálható.

Az "Implantátum kopásának csökkentése orvos-mérnök együttműködéssel" című előadást a résztvevők már közelebbinek érezhetik a mérnökséghez, mint az orvosláshoz.

Szebényi Gábor, a Polimertechnika Tanszék egyetemi docense mesterséges anyagokról, fémekről és polimerekről fog beszélni. Kutatásaikkal az implantátumok kopását szeretnék csökkenteni. Az implantátumok általában úgy épülnek fel, hogy egy fém és egy polimer felület csúszik egymáson, így az élettartamukat alapvetően a kopás befolyásolja. Vagyis a felület optimális minőségének kialakításával, a felhasznált anyagok kiválasztásával megpróbálhatjuk meghosszabbítani.

A hemodinamikai, véráramlástani kutatásoknak több vetülete van, melyekről fog szólni az ön előadása?

A tanszéken régóta tanulmányozzuk a véráramlást, szoros együttműködésben az orvosokkal. Több szív-és érrendszeri betegség van, amellyel foglalkozunk: egy debreceni klinikával szívkoszorúér-szűkületekkel, a Semmelweis Egyetem Városmajori Szív- és Érsebészeti Klinikájával a nyaki verőér szűkületével kapcsolatban van közös projektünk. A tevékenységünk fókuszában a Semmelweis Egyetem Idegsebészeti és Neurointervenciós Klinikájával  közösen folytatott agyianeurizma-kutatásunk áll. Az aneurizma az agyi artériák kiöblösödését jelenti, ahol az érfal elvékonyodik és megnő a kihasadás veszélye. Ez a kórkép a népesség 5 százalékánál fordul elő, nagyrészt semmi problémát nem okoz, de az esetek kisebb részében a kihasadás következtében a betegek egy része meghal vagy megbénul. Sok a megválaszolatlan kérdés: miért alakul ki, ha kialakul, mitől nő, ha nő, mitől hasad ki? Az összetett problémának az áramlástan az egyik eleme, ezzel foglalkozunk mi. A kutatásaink két legfőbb iránya olyan áramlástani mintázatok keresése, amelyek aneurizma kalakulására hajlamosítanak, a másik a kezelés szimulációja. A már nem is olyan távoli távlati célunk egy, a gyógyításban alkalmazható szoftvereszköz előállítása, amely képes a kezelések hatásait előrejelezni, ezzel segítve az orvost abban, hogy a leghatékonyabb kezelési módot válassza.

A következő előadás témája a neurorehabilitáció. Tóth András, a Gyártástudomány és -technológia Tanszék tudományos munkatársa mutatja be, hogyan segíti a gyógytornászok munkáját egy robot. Központi idegrendszeri károsodás - például sztrók vagy gerincvelő-sérülés - után szükséges a végtagmozgatást is magába foglaló rehabilitáció. Sztrók esetén az agy egy része elhal, de más részét újra lehet tanítani bizonyos funkciók átvételére, például a végtagok mozgatására. A tanulás eredményesebb, ha a gyógytornász a célorientált, nagy erőkifejtést igénylő gyakorlatokat hosszan ismétli és igény szerint korrigálja. A BME és a Semmelweis Egyetem kutatói több nemzetközi és hazai projekt támogatásával közösen fejlesztették ki a gyógytornász munkáját segítő Reharob felső végtagi rehabilitációs robotrendszert. A fejlesztés lényege, hogy a passzívtól az aktív gyakorlatokig terjedő skálán a robot érzékelje a beteg állapotváltozását és az egyéni terápiás cél függvényében vezesse, kövesse vagy akadályozza a gyakorlatok elvégzését. A jó hír, hogy a prototípus már elkészült, a rossz, hogy a piacra jutás még várat magára.

A hallgatóságot és különösen azokat, akik érintettek valamelyik, betegségben, valószínűleg az érdekli, hogy mikor találkozhatnak a gyógyításban ezekkel az eszközökkel, eredményekkel.

A közvetlen, széleskörű gyakorlati felhasználáshoz, mint említettem, a Reharob áll a legközelebb. A mozgáselemzést az orvosok már napi gyakorlatban használják a Semmelweis Egyetem Ortopédiai Klinikáján, a Fájdalomambulancián a sportolók futó mozgásának optimalizálására és a Szolnoki MÁV Kórház Rehabilitációs Osztályain a konzervatív terápiák hatékonyságának ellenőrzésre vagy a gyermekek gerincalakjának rögzítésére. Az agyi aneurizmák kezelésének támogatására szolgáló szoftvertermékünket reményeink szerint öt éven belül olyan állapotba tudjuk hozni, hogy segítségével az orvos egy beavatkozás előtt le tud futtatni néhány lehetséges kezelési szcenáriót és azok hatásait, és ezek ismeretében választhat terápiát. Az implantátumok kopásállóságával kapcsolatosan három nemzetközi szabadalmat nyújtottak be a mérnök és orvos kollégák, jelenleg implantátumgyártókkal tárgyalnak a lehetséges hasznosításról. Az egyensúlyozással kapcsolatos kutatások eredményei a különböző idegrendszeri betegségek állapotának felmérésben nyújtanak támaszt. Gyermekek mozgásterápiájában is hasznosulnak már a tapasztalatok. Mindemellett a mikromobilitási eszközök biztonságosabbá tételében, a hozzájuk kapcsolódó szabályozások kidolgozásában segíthetnek.

KJ