Giriş: Siber fiziksel sistemler (SFS); sensörler ve aktüatörler kullanarak fiziksel dünyayı hesaplama yapabilen bir sistem ile ilişkilendirmektedirler. Yazılım yoğunluklu bileşenlerden oluşan SFS'ler işbirliği ile ortak bir davranış oluşturabilirler. Bu yapılar, gerçek dünya ile etkileşimde bulunmak için akıllı gömülü sistem teknolojileri dâhil olmak üzere yazılım sistemleri, iletişim teknolojileri ve sensörleri/aktüatörleri içermektedirler. Bilişim teknolojileri ile donatılan mekanik sistemlerin birbirlerine bağlanarak ve kendi aralarında bir iletişim kurarak tüm fiziksel süreçleri insan faktörü olmadan izlemeleri ve kontrol etmeleri mümkündür. SFS'ler gerçek dünyada sensörler tarafından üretilen ses, görüntü, konum bilgisi gibi fiziksel verileri işleyerek doğrudan ya da dolaylı olarak aktüatörler yardımıyla fiziksel kabiliyetler ortaya koyabilirler. Böylelikle insanlar çevresinde oluşabilen veri ağı ile etkileşime geçebilmektedirler. Tedavi takip sistemleri, ihtiyaç duyulan verilerin elde edilmesi, depolanması, analiz edilmesi ve raporlanması süreçlerinden oluşmaktadır. Siber fiziksel sistemler ile tedavi uygulamalarını izlemek, geliştirilmesine yönelik verileri depolamak ve internet yardımıyla ulaşılabilir hale getirmek mümkündür. Araştırmanın Problemi: Teknolojinin ilerlemesi ile insan iskeletlerinin hareket takibinin öznelden nesnelliğe doğru ilerlediği açıktır. Geleneksel hareket izleme yolları arasında, görsel tabanlı izleme ve gonyometreler en yaygın yöntemlerdir. Bununla birlikte, bu izleme yöntemlerinde insan kaynaklı hata sapmalarından kaçınmak zordur ve bu tür ekipmanlar her ne kadar standart ölçüm değerlerine sahip olsalar da klinik ortamlar için daha uygundurlar. Tüm kas ve iskelet sistemini takip eden sensör ve rehabilite robot uygulamaları da ciddi maliyet gerektirmektedir. Bu çalışmada önerilen yöntem maliyet olarak oldukça uygun olmakla birlikte hastanın her hangi bir klinik ortamında bulunma ve yetkin kişilerin yardımından bağımsız tedavi süreçlerini sürdürme olanağı tanımaktadır. Amaç: Bu çalışmada, eklem kireçlenmelerindeki fiziksel tedavinin takibi için uygun sensörlerin belirlenerek kullanılması, bu sensörlerden alınan verilerin depolanması, analiz edilmesi ve raporlandırılması ile internet üzerinden uzman kişilerin takibine olanak sağlayacak bir siber fiziksel sistem tasarımı gerçekleştirilmektedir. Önerilen sistem tasarımı eklem kireçlenmelerinde uygulanan fiziksel tedavi sürecinin SFS modeli yardımıyla takibinin yapılması, verilen egzersizlerin başarım oranı ve zorluk derecesinin bulunması, egzersizleri yanlış yapma olasılığını ortadan kaldırarak tedavinin güvenilirliğinin artırılması, hastaya tedaviyi evde sürdürme imkânı verilerek tedavi sürecinin aksama ihtimali düşürülmektedir. Kapsam: SFS tasarımının uygulandığı problem olan eklem kireçlenmeleri; eklem kıkırdağının yapısının bozulması, aşınması, incelmesi ve kaybına neden olan bir hastalıktır. Sıklıkla diz eklemi, kalça eklemi, el parmak eklemleri, ayak başparmağı eklemi ve omurgada görülmektedir. Gerçekleştirdiğimiz tasarım diz eklemlerindeki fizik tedavi sürecini kapsamaktadır. Sınırlıklar: Farklı eklem bölgeleri için farklı boyutlarda ve şekillerde sensör tipleri kullanılması gerektiğinden ve bu sensörlerin kullanılacak eklem noktalarına göre mekanik tasarım gerektirmesinden dolayı; mevcut hazır medikal ürünler kullanılarak tüm eklem bölgelerinin takibi gerçekleştirilememektedir. Yöntem: Bu çalışmada, diz eklem kireçlenmelerinin fizik tedavi takibinin yapılabildiği SFS tasarımı gerçekleştirilmiştir. Dizin eklem noktasından katlanma açısını bulabilmek için analog devre elemanı olan 2 tane potansiyometre kullanılmıştır. 3D yazıcı ile özel tasarlanan mekanik aksam sayesinde potansiyometreler dizin 2 tarafına simetrik bir şekilde konumlandırılmıştır. Tasarlanan elektronik kart üzerindeki analog-sayısal dönüştürücü (analog-digital converter, ADC) yardımıyla potansiyometrelerden alınan analog değerler sayısala çevrilerek açısal konumları hesaplanmıştır. Hesaplanan açısal değer üzerinde Nodemcu firmware yüklü ESP8266 WIFI modülü bulunan elektronik kart ile bulunduğu ortamdaki kablosuz ağa bağlanarak yazdığımız web servise gönderilmektedir. Bu veriler web servis ile veri tabanına kaydedilerek, ilgili sorgular yardımıyla analizleri yapılmaktadır. Bu sayede doktor hastanın tedavi sürecindeki durumunu web uygulaması üzerinden takip edebilmekte ve egzersizlerin ne derece yararlı olduğunu gözlemleyebilmektedir. Bulgular: Diz açısını ölçmede tercih edilen sensör analog bir devre elemanıdır. Literatürde kullanılan İvmeölçer, Akselerometre ve Flexible Sensör gibi elemanların çevresel şartlardan etkilenmelerinden dolayı elde ettiğimiz sonuçlar daha güvenilirdir. Fakat sürtünme sorunundan dolayı uzun ömürlü değildir. Sonuç: Çalışma sonunda, evde bakım sağlık hizmetlerinin sensör teknolojisinin gelişmesine, tek bilgi kaynağı olmaktan çıkan insan türünün makinelerle daha fazla etkileşime girmesine bağlı olarak daha da geliştirilebileceği, sağlık hizmetlerinden kesintisiz olarak yararlanılabileceği ve bu sayede zamandan ve maliyetten tasarruf sağlanabileceği sonucuna ulaşılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Siber Fiziksel Sistemler, Eklem Kireçlenmesi, Nesnelerin İnterneti, Sensör, Kablosuz Ağ.
|
