Giyilebilir bir EKG sisteminde uzaktan sinyalin algılanması ve işlenmesi

İnsan sağlığı açısından ve kronik hastaların sürekli takibi için elektrokardiyografi (EKG) işaretlerinin doğru olarak algılanması ve izlenmesi büyük önem taşımaktadır. Bu amaçla son yıllarda, giyilebilir sistemler üzerine birçok çalışma yapılmaktadır. Bu tezde, giyilebilir bir EKG, gerçek zamanlı sinyal işleme ve izleme sistemi geliştirilmiştir. Sistemde, çok farklı bir amaç için nano teknolojiler kullanılarak üretilmiş iletken tekstil kumaş elektrot olarak kullanılmıştır. Bu elektrotların tek kullanımlık Ag-AgCl elektrotlara göre kullanılabilirliği ve performansları değerlendirilmiştir. Tekstil elektrotlar ve Ag-AgCl elektrotlarla alınan EKG işaretlerinin R-R aralıkları kıyaslandığında, tekstil elektrotların yaklaşık % 25,23 daha iyi sonuç verdiği görülmüştür. Tekstil elektrotlar, EKG düğümü ile birlikte korse şeklinde bir kıyafet üzerine monte edilmiştir. EKG düğümü, mobil cihazlarla bluetooth üzerinden haberleşebilen yapıda, düşük güç sarfiyatlı ve mikroişlemci tabanlı olarak tasarlanmıştır. Bu EKG düğümü iletişim anında yaklaşık 35 mA harcamaktadır. Gerçekleştirilen bu sistem ile yapılan deneyler sonucunda direnci neredeyse sıfıra yakın olan iletken kumaşın, EKG?yi çok iyi algılamasına karşın, çevresel ya da fizyolojik gürültüleri de çok iyi algıladığı görülmüştür. Bu nedenle böyle bir sistemde EKG işaretlerinin teşhis ve takibini zorlaştıran farklı artefaktların temizlenmesi için Android tabanlı sistemlerde çalışabilecek, gerçek zamanlı bir yazılım gerçekleştirilmiştir. Bu yazılımda tam olarak modellenemeyen EMG ve hareket artefaktları gibi rastsal gürültülerin temizlenmesi için genişletilmiş Kalman süzgeci kullanılmıştır. Önerilen gerçek zamanlı bu yazılım, MIT-BIH veri tabındaki EKG kayıtları kullanılarak, diğer yöntemlerle sinyal-gürültü oranı (SGO) açısından karşılaştırılmıştır. Daha sonra farklı büyüklükteki EMG gürültüleri üzerinden elde edilen MSE, PRD, SGO parametreleri ile değerlendirilmiştir. MIT-BIH veri tabanından 111, 113, 115, 121, 122 no?lu kayıtların üzerine, girişte SGO = 5 dB olacak şekilde EMG gürültüsü eklenmiştir. Gerçekleştirilen yazılım ile temizlenen EKG işaretlerinden elde edilen SGO sonuçları, sırasıyla 9.0348, 8.367, 7.67, 8.73, 8.72 dır. Aynı veri kümesine SGO = 10 dB olacak şekilde EMG gürültüsü eklenmiştir. Bu koşullar altında ise gerçekleştirilen algoritmadan elde edilen sinyal-gürültü oranları sırasıyla 10.65, 10.64, 8.95, 10.19, 10.18 olmuştur. Yapılan tez çalışmasında UDP, TCP ve WebSoket iletişim protokolleri denenmiştir. Bu iletişim protokollerinden UDP, EKG işaretinin doktora en hızlı aktarımını sağlayan yöntem olmuştur. Tez çalışmasında ayrıca sunucu üzerinden erişimin yanında, doktorun hastaya doğrudan erişim yapabileceği bir yöntemde kullanılmıştır. Gerçekleştirilen sistem, gerçek zamanlı olarak uzun süreli takiplerde kullanılacağından, insanın günlük yaşam içerisindeki durumları düşünülerek, ?Ayakta?, ?Bilgisayar Başında?, ?Yatarken? ve ?Merdiven Çıkarken? çalışması izlenmiştir. Elde edilen sonuçlar göstermektedir ki önerilen tekstil elektrot ve giyilebilir sistem, uzun süreli EKG izlemeleri için oldukça uygundur. Bu tip sistemler biyomedikal cihaz teknolojileri arasında oldukça ergonomik çözümler sunacaktır. Ayrıca, sporcularda uzun süreli takip gerektiren hastalarda, uyku apnesi sendromu gibi rahatsızlıklarda ve ne zaman çıkacağı tahmin edilemeyen ritim bozukluklarının teşhisinde bu tip sistemlerin kullanılabileceği öngörülmektedir.