168
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Benıgn paroksismal pozisyonel vertigoya bağlı nistagmus test ve ölçüm sisteminin geliştirilmesi
Vertigo, vücudun denge sisteminde ortaya çıkan sorun veya sorunlar bütünü sebebiyle yaşanan dönme ilüzyonudur. Hasta bireylerin etrafında bulunan nesne veya bulundukları konumun kendisi etrafında döner pozisyonda olması durumudur. Vertigo santral ve periferik vertigo olmak üzere iki ana başlık altında incelenmektedir. Santral vertigo, beyin lezyonlarından kaynaklanan anevrizmalar, tümör, kanama, beyin damarlarındaki bozulmalardan kaynaklanabilmektedir. Periferik vertigoya tiroit çeşitleri ve metabolik rahatsızlıklar neden olabilmektedir. Halk dilinde kristal oynaması olarak adlandırılan benign paroksismal pozisyonel vertigo (BPPV) periferik vertigonun en sık görülen türüdür. İç kulaktaki denge merkezinde konumlanmış olan kristallerin arka yarım daire kanallarına düşmesi sonucu oluşmaktadır. Kristallerde oluşan anomalilerde hasta birey yatar pozisyonda iken şekil değiştirdiği durumlarda baş dönmesi ile karşılaşmaktadır. Bu nedenle BPPV ile karşılaşılan durumlarda çok sayıda teşhis, egzersiz ve tedavi yöntemleri kullanılmaktadır. Teknolojinin gelişmesiyle beraber bilgisayar kullanımının artması sonucu tedavi etkileşimleri de önemli derecede artış göstermiştir. Bu çalışmada, oluşturulan yazılımlar doğrultusunda teşhis yöntemine uygun olarak benign paroksismal pozisyonel vertigoya bağlı nistagmus hareketlerinin bilgisayar tabanlı teşhis ve ölçüm sistemi gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen sistem mekanik, yazılım ve donanım olmak üzere üç bölümden oluşmaktadır. Literatürden elde edilen teşhis yöntemlerine uygun olarak Visual Studio c# yazılım arayüzü ve bağlantı kontrol yazılımları oluşturulmuştur. Bitermal kalorik ve diğer testler için arayüz yazılımında paneller bulunmaktadır. Yazılım panellerine uygun olarak hazırlanan elektronistagmografi verileri Digilent Waveforms Analog Discovery üzerinde grafikleştirilmektedir. Ayrıca diğer bir test metodu olan bitermal kalorik test mekanizması tasarımı gerçekleştirilmiş ve her iki program ve tasarım entegre edilmiştir. Böylece benign paroksismal pozisyonel vertigoya bağlı nistagmus hareketlerinin test ve ölçüm sistemi oluşturulmuştur. Bitermal kalorik test verilerinin 3900 ml sıvı seviyesinin 30 derece sıcaklık değerine hazırlanması için gerekli sürenin standart sapması 4,00 ∓ 1,8 s, 2600 ml sıvı seviyesinin hazırlanması için gerekli süre 3,67 ∓ 2,8 s olarak hesaplanmıştır. Ayrıca bitermal kalorik test verilerinin 44 derece sıcaklık, 3900 ml sıvı seviyesinin değerinin hazırlanması için gerekli sürenin standart sapması -1,70 ∓ 2,75 s, 2600 ml sıvı seviyesinin hazırlanması için gerekli süre -0,70 ∓ 3,09 s olarak belirlenmiştir. Ayrıca tespit edilen hasta birey için uygulanacak olan sıvıların sıvı tahliye hızları 30 derece kalorik test düzeneği için 13,66 ml/s ± 1,14 ml/s olarak belirlenmiştir. Kırk dört derece kalorik test düzeneği için sıvı tahliye hızları ise 16,30 ml/s ± 0,23 ml/s yapılan tekrarlı testler sonrasında tespit edilmiştir. Sonuç olarak oluşturulan test ve ölçüm sisteminin benign paroksismal pozisyonel vertigoya bağlı nistagmuş teşhis yöntemlerinin tamamını içermesi, tüm testleri bir arada toplaması, kolay ulaşılabilir ve doğruluğunun test edilmiş olması çalışmanın diğer yöntemlere göre belirgin ve etkili özelliklerini oluşturmaktadır.
Hipoterapi için kinematik analize dayalı 3 boyutlu modelleme ve simulasyon
Bu tez çalışmasında anotomisi insan anatomisine benzeyen atların doğal yürüyüşlerinin (Normal, Kenter ve Tırıs), Kinovea ortamında görüntü işleme teknikleri ile kinematik analizlerinin belirlenip Solidworks ortamında 3B katı modelleri çıkartılmıştır. Çıkarılan katı modellere hareket yeteneğinin kazandırılması Matlab-SimMechanic platformunda hazırlanmış olan simülasyon yazılımı ile sağlanmıştır. Görüntü işleme ve simülasyon sonucunda elde edilen bulgular kıyaslanarak hareketlerin geliştirilen bir sisteme aktarma başarımı değerlendirilmiştir. Ulusal ve uluslararası yapılan literatür çalışmalarında katı modellerin modellenmesi, simülasyonu ve analizinin bilgisayar destekli ortamlarda gerçekleştirildiği gözlemlenmiştir. Geliştirilen katı modellerin biyomimetik analizleri için Matlab-SimMechnics aracı literatürde tercih edilmiş ve sistemlerin kontrolü sağlamak için kinematik analizler yapılmıştır. Geliştirilen sistemlerin performans değerlendirilmesi için görüntü analizi yöntemi kullanılmıştır. Ancak bu çalışmalarda biyomimetik analizlerinin başarım oranları verilmediği gibi matematiksel denklemleri de belirtilmemektedir. Bu çalışmada tasarım ve yapım aşaması maliyetli olan biyomimetik sistemleri, fiziksel olarak gerçekleştirmeden önce denenmesine olanak sağlayan bir sistemin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Biyomimetik analizlerinin Matlab ortamında matematiksel denklemleri çıkarıldıktan gerçek sistemde denenmiş ve başarım oranları hesaplanmıştır. Geliştirilen sistem ile eklem açıları, doğru konuma ulaşma becerileri ve hareket yapabilme yeteneğini analiz edilmiş olup hareketlerin gerçekleştirilmesi için gereken matematiksel denklemlerin nasıl çıkarılabileceği gösterilmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen sistemden edinen bilgiler formülize edilerek elde edilen denklemler ile farklı canlı gruplarının hareket analizi, simülasyonu ve kontrolü için bir tasarım süreç modeli sunulmuştur.
Lokorejyonel kemoterapi amaçlı yeni bir doku iskelesi geliştirilmesi
Kanser, anormal gen mutasyonlu hücrelerin kontrolsüz çoğalmaları sonucu oluşan bir hastalık türüdür. Kanserin tedavisinde kemoterapi, radyoterapi ve cerrahi gibi yöntemlere başvurulmaktadır. Cerrahi, katı tümörler için sık başvurulan yöntemlerden biridir. Cerrahi tedavi ile iyi huylu tümörlerde başarılı sonuçlar elde edilmesine rağmen kötü huylu tümörlerde, tedavi sonrası genellikle nüks oluşumu gözlemlenmektedir. Bu sebeple, nüks oluşumuna karşı tedavi sonrası adjuvan kemoterapötikler uygulanmaya devam etmektedir. Ancak, yüksek ilaç toksisiteleri, çoklu ilaç dirençleri ve uzun süreli tedavi rejimleri gibi birçok sınırlandırma, klinik onkoterapiyi başarısızlık ile sonuçlandırmaktadır. Bu sebeple klinikte hedefe yönelik yerel ilaç taşıma sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Akıllı ilaç sistemleri, biyomalzemelerin hedef dokuda kontrollü salım mekanizmalarının yönetilebilmesi açısından çeşitli avantajlar sunmaktadır. Tez kapsamında, nüksün engellenmesi amacıyla DOKS yüklü OEGMEMA ve PLGA/OEGMEMA doku iskelelerinin etkinliği in-vitro testler ile belirlenmiştir. Sonuçlar, ilaç salım profilleri ile her iki doku iskelesinin de farklı yapıda kanser türleri için potansiyel bir implante edilebilir ilaç taşıma sistemi olabileceğini doğrulamıştır.
Radyoloji raporlarından doğal dil işleme teknikleri kullanılarak varlık ismi çıkarımı
Tıbbi metin madenciliği kapsamında, özellikle radyoloji raporlarında yer alan karmaşık yapılı ifadelerin anlamlandırılması büyük önem taşımaktadır. Bu raporlar, içerdiği çeşitli tıbbi terimler ve uzun bağlamsal ilişkiler nedeniyle hem otomatik analiz sistemleri hem de klinik karar süreçleri açısından zorluklar barındırmaktadır. Bu çalışmada, radyoloji raporlarından varlık isimlerini otomatik olarak çıkarabilen bir hibrit model geliştirilmiştir. Modelde BERT, BioBERT ve ClinicalBERT gibi önceden eğitilmiş dil modelleri BiLSTM ve CRF katmanlarıyla entegre edilmiş; hiper-parametre optimizasyonu ise GA ve PSO ile gerçekleştirilmiştir. Yöntem kapsamında, farklı model yapılandırmaları karşılaştırılmış ve en yüksek başarıyı sağlayan kombinasyon belirlenmiştir. Eğitim ve doğrulama süreçleri RadGraph veri kümesi üzerinden gerçekleştirilmiştir. MIMIC-CXR ve CheXpert test setlerinde yapılan değerlendirmelerde, GA ile optimize edilen ClinicalBERT+BiLSTM+CRF modeli sırasıyla %98,90 ve %97,92 F1 skorlarına ulaşmıştır. Elde edilen sonuçlar, önerilen yaklaşımın klinik metinlerde yüksek doğrulukla çalıştığını ve karar destek sistemlerine katkı sağlayabileceğini göstermektedir.
Biyomekanik ve rehabilitasyon uygulamaları için düşük maliyetli kablosuz pedal kuvveti ölçüm sisteminin tasarımı ve validasyonu
Alt ekstremite tarafından üretilen pedal kuvvetinin büyüklüğü, yönü ve zaman içindeki dağılımı; spor performansının değerlendirilmesi, motor kontrolün analizi ve rehabilitasyon süreçlerinde fonksiyonel iyileşmenin izlenmesi açısından kritik bir parametredir. Bununla birlikte mevcut pedal kuvveti ölçüm sistemleri yüksek maliyetli oluşları, sınırlı taşınabilirlikleri ve çoğunlukla laboratuvar koşullarına bağımlı çalışmaları nedeniyle klinik uygulamalarda ve saha çalışmalarında yaygın biçimde kullanılamamaktadır. Bu tez çalışması, söz konusu kısıtları ortadan kaldırmak amacıyla düşük maliyetli, taşınabilir, kablosuz veri aktarımı yapabilen ve çok noktalı kuvvet ölçümü sağlayan bir pedal kuvveti ölçüm sisteminin tasarımını, geliştirilmesini ve validasyonunu kapsamaktadır. Geliştirilen sistemde her bir pedala iki adet 50 kg kapasiteli yük hücresi entegre edilerek kuvvet bileşenlerinin pedala en yakın noktadan doğrudan ölçülmesi sağlanmıştır. Veri toplama ve kablosuz iletim için ESP32 mikrodenetleyici kullanılmış; gerçek zamanlı veri izleme, kaydetme ve analiz edebilmek amacıyla C# tabanlı bir bilgisayar arayüzü geliştirilmiştir. Sistem performansının değerlendirilmesi için 21,1 kg, 42,3 kg ve 63,7 kg'lık kalibre edilmiş referans ağırlıklarla statik yük testleri gerçekleştirilmiş; ayrıca sensör konumuna bağlı ölçüm değişkenliğini belirlemek amacıyla konumsal duyarlılık analizleri yapılmıştır. Elde edilen bulgular, ölçülen kuvvet değerleri ile referans yükler arasında son derece yüksek doğrusal bir ilişki (r = 0,9999) bulunduğunu göstermiştir. Pedallar arasındaki ortalama farkın yalnızca 0,10 kg olması, sistemin yüksek tekrarlanabilirlik düzeyine sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Konuma bağlı farkların değerlendirilmesinde tek yönlü ANOVA sonucunun p = 0,21 olarak elde edilmesi, farklı noktalardan uygulanan yüklerin ölçüm doğruluğunu anlamlı düzeyde etkilemediğini göstermiştir. Bu sonuçlar, sistemin ölçüm stabilitesinin yüksek olduğunu ve sensör yerleşiminden bağımsız olarak tutarlı çıktılar üretebildiğini kanıtlamaktadır. Sonuç olarak bu çalışma, düşük maliyetli donanım bileşenleri ve kablosuz iletişim altyapısını bir araya getiren, taşınabilirliği yüksek, bilimsel geçerliliği desteklenen ve kullanımı kolay bir pedal kuvveti ölçüm sistemi ortaya koymuştur. Geliştirilen sistem; spor bilimlerinde performans takibi, alt ekstremite rehabilitasyonunda simetri ve kuvvet değerlendirmeleri, klinik karar destek süreçleri ve araştırma amaçlı biyomekanik analizlerde uygulanabilir, güvenilir ve ekonomik bir alternatif sunmaktadır. Anahtar Kelimeler: Biyomekanik, Alt ekstremite rehabilitasyonu, Pedal kuvveti simetrisi, Gerçek zamanlı izleme, Kinetik değerlendirme.
Yeni bir kuvvet platformunun geliştirilerek güvenirlik ve geçerliğinin araştırılması
Bu yüksek lisans tez çalışması, sportif performans analizleri ve rehabilitasyon uygulamaları için düşük maliyetli, taşınabilir ve yüksek doğrulukla ölçüm yapabilen bir kuvvet platformunun tasarımı, geliştirilmesi ve geçerlilik-güvenilirlik analizini kapsamaktadır. Sistem; dört adet yüksek hassasiyetli yük hücresi, mikrodenetleyici tabanlı veri toplama birimi, Bluetooth destekli kablosuz iletişim altyapısı ve Windows ile mobil cihazlarda çalışabilen kullanıcı dostu bir arayüz ile yapılandırılmıştır. Geliştirilen platform hem laboratuvar hem de saha koşullarında kullanılabilir olmasıyla dikkat çekmektedir. Ticari sistemlerden farklı olarak bu platform, zeminle rijit temas sağlanmadığı durumlarda ölçüm başlatmayan bir kalibrasyon güvenlik protokolüne sahiptir. Ayrıca kullanıcı platform üzerine çıktığında sistem, otomatik kalibrasyon işlemini başlatmakta ve hem görsel hem de sesli uyarılarla geri bildirim sağlamaktadır. Literatürdeki sistemlerde denge analizleri için genellikle çift platform ihtiyacı bulunurken, bu çalışmada geliştirilen yapı tek bir platform üzerinden balans parametrelerini yüksek doğrulukla ölçebilmektedir. Ayrıca platformun mekanik yapısına entegre edilmek üzere beşinci bir yük hücresi için bağlantı noktası hazırlanmış ve böylece izometrik çekiş testleri için ek ölçüm kapasitesi sağlanmıştır. Sistemin geçerlilik ve güvenilirlik analizleri, standart kuvvet platformlarıyla karşılaştırmalı olarak gerçekleştirilmiş; sıçrama yüksekliği, havada kalış süresi ve iniş kuvveti gibi değişkenler açısından istatistiksel uyumun yüksek olduğu (r > 0.96, ICC > 0.90) belirlenmiştir. Tüm bu teknik özellikler doğrultusunda geliştirilen kuvvet platformu; spor bilimleri laboratuvarları, fizik tedavi merkezleri, rehabilitasyon klinikleri ve antrenman salonları gibi çok çeşitli uygulama alanlarında kullanılmaya uygun, erişilebilir ve özelleştirilebilir bir ölçüm sistemi olarak literatüre katkı sunmaktadır.
Mamografi görüntüleri kullanarak evrişimsel sinir ağı tabanlı meme kanserinin erken tespiti
Dünya Sağlık Örgütü (WHO) verilerine göre, meme kanseri kadınlarda en yaygın kanser türüdür ve bu türden kaynaklanan ölüm oranları da oldukça yüksektir. Meme kanserinin doğru ve zamanında tespiti, tedavi sürecinin başarısını doğrudan etkileyen kritik bir faktördür. Geleneksel mamografi ve görüntüleme yöntemleri, radyologların deneyimlerine bağlı olarak farklılık gösterebilir; bu da yanlış pozitif veya negatif sonuçların ortaya çıkmasına yol açabilir. Bu bağlamda, yapay zeka ve derin öğrenme teknolojilerinin entegrasyonu, kanser teşhisinde önemli bir gelişme sağlamaktadır. Derin öğrenme algoritmaları, büyük veri setlerini işleyebilme ve öğrenme yetenekleri sayesinde, mamografi görüntülerindeki anormallikleri tanımada yüksek doğruluk oranları sunmaktadır. Bu çalışmanın amacı, meme kanseri teşhisinde derin öğrenme tabanlı sınıflandırma sistemlerinin doğruluğunu ve güvenilirliğini artıran yeni bir model geliştirmektir. Breast Cancer Ensemble Convolutional Neural Network (BCECNN) modeli, AISSLab veri kümesi kullanılarak geliştirilmiştir. Model, beş farklı derin öğrenme mimarisinin (AlexNet, VGG16, ResNet-18, EfficientNetB0, XceptionNet) çıktılarının çoğunluk oylaması (majority voting) yöntemiyle birleştirildiği üçlü (TECNN) ve beşli (FECNN) ensemble yapıları kullanmaktadır. Bu metodoloji, her bir ağın güçlü yönlerini bir araya getirerek daha doğru ve güvenilir tahminler elde etmeyi amaçlamaktadır. Model, aşırı öğrenme problemini engellemek ve genelleme kapasitesini artırmak için transfer öğrenme teknikleri ile optimize edilmiştir. Transfer öğrenme, modelin sınırlı veri ile daha iyi sonuçlar elde etmesini sağlayarak, eğitimin daha verimli hale gelmesine katkı sağlamaktadır. BCECNN modelinin performansı, AISSLab veri kümesinden beş farklı sınıflandırma alt kümesi oluşturularak (AISSLab-v1, AISSLab-v2, AISSLab-v3, AISSLab-v4, AISSLab-v5) kapsamlı bir şekilde değerlendirilmiştir. Bu testler, modelin doğruluğunu, güvenilirliğini ve genellenebilirliğini farklı klinik senaryolar altında analiz etmeyi sağlamıştır. Sonuçlar, BCECNN modelinin %98,75 doğruluk oranına ulaştığını ve mevcut literatürdeki en başarılı modellerden biri olduğunu göstermektedir. Bu, modelin meme kanseri teşhisinde oldukça etkili bir araç olabileceğini ve klinik uygulamalarda güvenle kullanılabileceğini ortaya koymaktadır. Modelin önemli katkılarından biri de Açıklanabilir Yapay Zeka (XAI) tekniklerinin entegrasyonudur. Gradyan Ağırlıklı Sınıf Aktivasyon Haritalama (Grad-CAM) ve Yerel Yorumlanabilir Modelden Bağımsız Açıklamalar (LIME) gibi açıklanabilirlik yöntemleri kullanılarak, modelin karar süreçleri şeffaflaştırılmıştır. Bu sayede klinik uzmanlar, modelin hangi görüntü bölgelerini kritik olarak değerlendirdiğini görselleştirebilmiş ve modelin kararlarının güvenilirliğini daha iyi analiz edebilmiştir. Açıklanabilir yapay zeka desteği, klinik uzmanların modelin sonuçlarına duyduğu güveni artırmakta ve modelin klinik karar destek sistemlerinde kullanılabilirliğini kolaylaştırmaktadır. Sonuç olarak, BCECNN modeli, yüksek doğruluk oranı, açıklanabilir yapay zekâ desteği ve klinik uygulanabilirlik açısından önemli avantajlar sunmaktadır. Modelin, yapay zekâ tabanlı klinik karar destek sistemlerinin gelecekteki kullanımına katkı sağlayacak büyük bir potansiyeli vardır. Bu çalışma, derin öğrenme tekniklerinin meme kanseri teşhisi gibi kritik sağlık sorunlarında etkili bir şekilde kullanılabileceğini ve yapay zekâ uygulamalarının sağlık sektöründe nasıl daha verimli hale getirilebileceğini ortaya koymaktadır. Bu bağlamda, geliştirilen BCECNN modeli, sağlık alanında yapay zekâ tabanlı sistemlerin klinik uygulamalara entegrasyonunu destekleyecek önemli bir adım teşkil etmektedir.
Nörolojik rehabilitasyon için kinect sensörlü ölçüm ve egzersiz sisteminin tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Nörolojik hastalık geçiren insanların yürüme, konuşma ve kavrama gibi günlük hayattaki hareketleri yaparken zorluk çekmeleri, hastalığın sinir sistemine verdiği zarardır. Beyinden gönderilen sinyallerin kaslara yetirince iletilememesi hareketleri yapmayı zor hatta imkânsız kılmaktadır. Bu hastalıkların tedavisinde kullanılan nörolojik rehabilitasyonun başarısı hastanın verilen hareketleri kendi yaşam alanı içerisinde de devam ettirebilmesine bağlıdır. Hızla gelişen sanal gerçeklik, rehabilitasyon uzmanlarına ve araştırmacılar için gelecek vadetmektedir. Bu çalışmanın amacı nörolojik rehabilitasyona ihtiyaç duyan hastaların kendi yaşam alanları içerisinde de tedavi ekibinin görüş ve önerileri doğrultusunda verilen egzersizleri yapabileceği yeni bir rehabilitasyon aracı geliştirerek yürüme ve kavrama yeteneklerine daha kısa sürede ulaşmasını sağlamaktır. Bu çalışmada, kinect hareket algılayıcısından elde edilen verilere dayalı 2D yani iki boyutlu (2 dimensional) ve 3D yani üç boyutlu (3 dimensional) oyunlar tasarlanarak hastaların kendi yaşam alanları içerisinde süre kısıtlaması olmaksızın tedavilerine devam etmelerine olanak sağlayan nörolojik rehabilitasyon sistemi geliştirilmiştir. Elde edilen indeks skorlarının depolanması ve internet üzerinden fizik tedavi uzmanına iletilmesi ile fizik tedavi uzmanının tedavi sürecini kontrol altında tutması sağlanmıştır. En az raporlama kadar önemli olan bir başka husus ise geliştirilen sistemin hastayı kendisini zorlamaya sevk edecek psikolojik etkiyi sağlamasıdır. Günümüzdeki rehabilitasyon hastalarının çoğu video oyunlarıyla ya geç tanışmış ya da hiç tanışmamıştır. Bu sebepten dolayı oyunlar ile tedavi, gelecek nesillerde çok daha etkin rol oynayacaktır. Sonuç olarak yapılan bu çalışma ile hastanın fizik tedavi ve rehabilitasyona kendi yaşam alanlarında devam edebilecekleri ve tedavi sürecinin FTR uzmanları tarafından takip edilebildiği düşük maliyetli bir sistem gerçekleştirilmiştir. Bu sistem SGK'nın masraflarını azaltmakla birlikte hastaların tedavi sürecini daha sağlıklı yürütebilmesine olanak sağlayacaktır.
EMDR cihazının tasarımı ve optimum çalışma parametrelerinin sinyal işleme teknikleri ile belirlenmesi
Bu araştırmada, Göz Hareketleri ile Duyarsızlaştırma ve Yeniden İşleme (EMDR) tekniğine ait optimum parametrelerin belirlenmesi üzerine çalışılmıştır. EMDR, post travmatik stres bozukluğu (PTSB) olan hastaların tedavisi sırasında psikolog ve psikyatristler tarafından uygulanan tedavi yöntemlerinden biridir. EMDR tekniğinin uygulanması sırasında uzmanın uygulamasını kolaylaştıracak pasif EMDR tekniği yerine aktif olarak çalışan yardımcı tedavi cihazı geliştirilmiştir. Yardımcı tedavi cihazları geliştirilmiş olsa da bu cihazların hastalar üzerindeki etkileri konusunda literatürdeki çalışmalar yeterli değildir. Bu çalışmada EMDR uygulaması sırasında tedaviye yardımcı aktif EMDR cihazı geliştirilmiş ve denekler üzerindeki etkisi sinyal işleme yöntemleri ile belirlenmiştir. Öncelikle aktif EMDR cihazının etkinliğini belirlemek için deneğin dikkat ve meditasyon seviyeleri ölçülmüştür. Deneğin farklı uyaran gruplarına verdiği tepkiyi belirlemek için farklı zaman dilimlerinde 10 defa tekrar ölçümü alınmıştır. Sonuç olarak gerçekleştirilen aktif EMDR cihazı uygulandığı farklı uyaran grupları ile deneğin odaklanma ve meditasyon durumu kontrollü olarak değiştirilebildiği gözlemlenmiştir. Cihaz gerçekleştirme aşamasından sonra Matlab programı ile İnsan-Bilgisayar Etkileşimi (HCI) için grafiksel kullanıcı ara yüzü (GUI) hazırlanmıştır. Gerçekleştirilen sistemin etkinliğini ve görsel/işitsel parametrelerin optimum parametrelerini belirlemek için 10 farklı gönüllüden Neurosky cihazı ile odaklanma ve meditasyon verileri alınmıştır. Elde edilen bulgular görsel uyaranların hareket yönünün bireylerin odaklanma ve meditasyonunu değiştirdiğini göstermektedir. Bu işlemin sonucunda aktif EMDR yönteminde uygulanan farklı uyaran grupları ile deneğin odaklanma ve meditasyon durumu kontrollü olarak değiştirilebilmektedir. Çalışmanın son aşamasında optimum parametrelere uygun olarak mobil uygulama geliştirilmiştir. Mobil uygulama ile 14 kanallı Emotiv EPOC EEG başlığı kullanılarak kafatası üzerine yerleştirilen 14 farklı noktadan EEG ölçümleri alınarak kaydedilmiştir. Kayıt altına alınan ölçümler üzerinde işaret işleme teknikleri kullanılarak farklı türdeki uyaranların beyin dalgalarını etkileme durumları incelenmiştir. Uyaranların beynin sağ ve sol yarım küreleri üzerindeki etkisi grafiklerle ortaya konulmuştur. Yapılan çalışmanın literatürdeki çalışmalardan farkı, EMDR tekniğinde kullanılan farklı uyaran türlerinin beyin dalgaları üzerindeki etkisinin nicel veriler ile belirlenmiş olmasıdır. Elde edilen sonuçlar psikolog ve psikiyatristlerin tedavi sürecinde hastalarını kontrollü olarak yönlendirebileceğini göstermektedir.
Hastaneye yatırılan erişkin hastalarda vücut sıcaklığının aksiller ve timpanik ölçüm yöntemleri ile karşılaştırılması
Bu araştırmada, insanlarda vücut ısısı ölçüm değerinin tespitinde kullanılan iki ayrı yöntem karşılaştırılmıştır; vücut ısısı ölçümünde kullanılan metot güvenilir, kullanıcı ve kullanan bakımından konforlu, kolay uygulanabilen, girişimsiz, maliyeti düşük, kısa sürede sonuca ulaşılmasını sağlamalıdır. Sonuç değerlendirilmesi ölçümü yapan kişiye göre değişmemelidir. Çalışmamızda aksiller dijital temas eden termometre ve timpanik temas etmeyen infrared termometreyi, çeşitli açılardan karşılaştırmayı amaçladık. Çalışma grubu, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Enfeksiyon hastalıkları servisinde yatan hastalardan oluşturulmuştur. Hastaların vücut ısısı ölçümlerinin takibi, rutin sürece müdahale edilmeden olağan akışında gerçekleştirilmiştir. Ölçümler eş zamanlı olarak timpanik infrared termometre ve aksiller dijital termometre ile yapılmıştır. Her iki termometre ölçümleri kantitatif ve kalitatif olarak karşılaştırılmıştır. Kantitatif olarak; ölçüm süresi, ölçüm değerleri incelenmiştir. Kalitatif olarak; hasta ve sağlık çalışanları ve hastalar bakımından kullanım konforu ve güvenilirliği değerlendirilmiştir. Çalışma 6 aylık sürede, 111 erişkin hasta ile tamamlanmıştır. Her bir hastaya ortalama 17.02 kez olmak üzere toplam 1889 kez ölçüm yapılmıştır. Ölçüm değerleri açısından karşılaştırıldığında, aksiller termometre, timpanik termometreye göre 0.22°C daha düşük derecelerde ölçüm yapmıştır. Bu fark istatistiksel olarak anlamlı bulunmuştur (p<0,001). Aksiller termometre ile ölçüm süresinin uzun olması, cildi tahriş etme olasılığının bulunması nedeniyle timpanik termometre ölçümüne göre konforsuz bulunmuştur. Hastalar tarafından, timpanik termometrenin uygulanımı daha rahat bir yöntem olarak bulunmuştur. Timpanik termometre ile vücut ısısı ölçümünde tereddütler yaşanırsa, aksiller termometre ile de ölçüm değerleri teyid edilmesi önerilir.
Kinetik ve kinematik ölçüm parametrelerine dayalı üst ekstremite antrenman cihazının tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Bedensel gelişmeyi sağlamak, eğlenmek ve yarışmak amacı ile belli kural ve tekniklere uyularak yapılan beden hareketlerinin tümü spor olarak adlandırılmaktadır. Spor, toplumların ekonomik, siyasi ve kültürel zenginliğini gösteren en önemli sosyal etkinlikler içerisinde yer almaktadır. Teknolojide yaşanan hızlı değişim her alanda olduğu gibi sağlık ve antrenman bilimlerinde de etkili olmuştur. Teknolojinin spor alanında kullanılması hassas ölçümlerin yapılmasını ve sporcu performanslarının nitel veriler yerine nicel veriler üzerinden objektif olarak değerlendirilmesini sağlamıştır. Teknolojinin sağlık ve antrenman bilimlerine uygulanması ile birlikte sporcuların her yönden doğru yetiştirilmesi ve performanslarının artırılması sağlanmaktadır. Sporcunun ilgili olduğu spor dalındaki performansı kuvvet, dayanıklılık, sürat, esneklik ve koordinasyon olarak sınıflandırılan motorik özellikleri ile belirlenmektedir. Antrenörler tarafından planlanan antrenman programının ve sporcunun antrenman sırasında uyguladığı performansın etkinliği ancak bir sonraki testte belirlenebilmektedir. Bu durum hem zaman kaybına hem de ekonomik kayba neden olmaktadır. Bu konudaki temel problem sporcunun antrenman sırasında uyguladığı anlık performansının ölçülememesi ve bilişsel uyaranların antrenman programlarına dâhil edilmemesidir. Bu çalışmada boks, judo, karate vb. üst ekstremite performansı gerektiren spor dalları için kinetik ve kinematik parametrelere dayalı antrenman ve ölçüm sisteminin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Geliştirilen sistem ile bilişsel uyaranlar antrenman programına dâhil edilerek kuvvet, sürat ve koordinasyon parametreleri anlık olarak ölçülmektedir. Sporcunun antrenmanı esnasında çalıştırıcı tarafından belirlenebilen renkli bilişsel uyaranlara karşı uyguladığı kuvvet, uyaranlara verilen tepki süresi, toplam antrenman süresi vb. parametreler yazılım tarafından anlık olarak gösterildiği gibi antrenman sonunda da raporlanmaktadır. Sonuç olarak geliştirilen sistem ile sportif verimliliğe ait elde edilen kinetik ve kinematik veriler ile sportif performansın takip edilmesi, sporcuya uygun yeni antrenman yöntemlerinin geliştirilmesi, gerçekleştirilen antrenman programının etkinliğinin belirlenmesi ve sakatlık riskinin öngörülebilmesi sağlanmıştır.
Stenozlu koroner artere bağlı infarktüs lokalizasyonunun yapay zekâ teknikleri ile belirlenmesi
Dünya Sağlık Örgütü (WHO) verilerine göre kalp-damar hastalıkları 2012 yılında yaklaşık 17,1 milyon kişinin yaşamını yitirmesine neden olmuştur. Bu sayının 2030 yılında 22,2 milyona ulaşacağı tahmin edilmektedir. Türkiye İstatistik Kurumu'nun (TÜİK) 2016 yılına ilişkin ölüm nedeni istatistiklerine göre ülkemizde dolaşım sistemi kaynaklı 162 876 ölüm gerçekleşmiştir. Ölüm nedenleri arasında dolaşım sistemi kaynaklı hastalıklar %39,8 ile ilk sırada gelmektedir. Bu çalışma ile 12 derivasyon elektrokardiyogram (EKG) işaretleri üzerinde sayısal işaret işleme ve yapay zekâ teknikleri uygulanarak koroner arter tıkanıklarını erken dönemde tespit etmek ve miyokard infarktüsü (Mİ) riskini azaltmak amacıyla hekime yardımcı bir uzman sistemin geliştirilmesi hedeflenmektedir. Kalp kasının bir kısmının nekroze olmasını ifade eden Mİ, koroner arterlerin iç duvarlarında kolesterol ve yağ plaklarının oluşması sonucu miyokardın bir bölgesinin yeterli derecede kanla beslenememesi sonucu meydana gelir. Mİ tanısı tipik göğüs ağrısı, EKG ve plazma enzimlerindeki değişiklikler temel alınarak konulur. Kalp damarlarının daralması ve tıkanmasından sonraki ilk 40 dk. içinde oluşan doku ölümünün ilk bulguları, EKG'deki değişiklikler ile izlenebilmektedir. EKG'deki ST segmentinin çökmesi veya yükselmesi infarktüsü yansıtır. Çalışmada Mİ erken tanı ve infarktüs lokalizasyon tespiti için öncelikle farklı infarktüs şiddet ve lokalizasyonlarına sahip, farklı kalp atış hızı, genlik ve ST segment yükselme/çökmeli EKG işaretleri kaydedilmiştir. 12 kanal EKG işaretleri normalize edilmiş ve Welch Metodu ile güç spektral yoğunluk değerleri elde edilmiştir. Güç spektral yoğunluğunun ilk 15 parametresi öznitelik vektörü olarak belirlenmiştir. Öznitelik vektörü yapay sinir ağının giriş parametreleri olarak alınmıştır. 340 adet 12 kanallı EKG verisinin güç spektral yoğunluk değerleri yapay sinir ağında öğrenme için kullanılmış ve ağa tanıtılmamış olan 60 veriyle de ağ test edilmiştir. Bu 60 test verisi yapay sinir ağı tarafından %99,85 doğru sınıflandırılmıştır. Eğitimi tamamlanan yapay sinir ağı normal, ST segment yükselme ve çökmeli EKG işaretlerinden oluşturulan senaryolardan her bir infarktüs lokalizasyonu (Anterolateral, Anteroseptal, Anterobazal, Posteroinferior, Posteroseptal, Posterolateral ve Posterobazal) için 200'er adet, normal EKG verisi için 200 adet olmak üzere toplamda 1600 veri seti ile test edilmiştir. Yapılan test sonucunda 1600 veri seti %99,94 başarı ile doğru sınıflandırılmıştır.
Hastanelerin fiziki ve insan kaynaklarının optimum kullanımının veri madenciliği yöntemleri araştırılması
Sağlık Bakanlığı 2008 yılında SağlıkNet projesini hayata geçirmiş ve SHS (Sağlık Hizmet Sunucuları) tarafından üretilen verileri HL7 (Healt Level Seven) standardında uygun olarak bakanlığı bağlı sunucularda depolamaya başlamıştır. SağlıkNet projesi sağlık verilerini bir standarta kavuşturmayı, sağlık tesisleri arasında veri akışı hızlandırmayı, bilimsel çalışmalara destek vermeyi ve karar destek sistemleri ile proaktif yaklaşımlar geliştirmeyi hedeflemektedir. Bu sayede sağlık hizmetleri yöneticilerine günlük faaliyetlerine yönelik operasyonel kararların almasını sağlayacak veriler oluşturabileceği gibi elde edilen veriler proaktif yönetim anlayışını da destekleyecektir. Bu çalışma SHS verdiği hizmet kalitesini artırabilmesi için mevcut fiziki yapı, ekipman, hasta, idari ve sağlık personel sayılarına ait verileri veri madenciliği metotları ile işleyerek mevcut kaynakların daha verimli kullanılmasını hedeflemektedir. Bu sayede doğru zamanda yeteri kadar personel desteğinin sağlanması, branşlara göre uygun poliklinik odalarının belirlenmesi, hekimlerin iş yüklerinin azaltılması ve üretilen verilerin daha hızlı kayıt yapabilmeleri sağlamış olacaktır. Bu çalışmada kullanılan veriler 2015 ve 2016 yılları arasındaki Afyonkarahisar Devlet Hastanesi sunucusundan edinilmiştir. Toplanan veriler veri madenciliği yöntemleri olan zaman serileri, pazar sepeti analizi ve birliktelik kuralları ile analiz edilmiştir. Yapılan çalışma sonucunda hastaneye kasım ayından mart ayına kadar başvurunun arttığı, Nisan ayından Eylül ayına kadar düzenli olarak azaldığı görülmüştür. Haftalık olarak en çok başvurunun pazartesi günleri olduğu ve cumaya kadar azaldığı görülmüştür. Birden fazla polikliniğe başvuran hastalar birliktelik kurallarıyla analiz edildiğinde en çok iç hastalıklarına başvuran hastaların bir başka polikliniğe de başvurduğu görülmüştür. Kadınların erkeklere göre daha çok başvuru yaptığı yaş olarak 50-54 yaş grubundaki hastaların çoğunlukta olduğu belirlenmiştir. Saat 12:00'ye kadar toplam başvurunun %75'inin yapıldığı, toplam başvurunun da %65'nin muayene edildiği görülmüştür. Hastaların tanılarına yardımcı olması için istenen tetkiklerden en çok kan tetkiklerinin isteminin yapıldığı görülmüştür. İstemi yapılan tetkiklerin pazar sepeti analizi yapıldığında sıklıkla kan ve direkt grafi tetkiklerinin beraber istemi yapıldığı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Veri Madenciliği, Hastane kaynakları, Optimizasyon, Sağlık Hizmetleri Yönetimi
Biyomedikal uygulamalar için Ti-5Nb-5Sn alaşımının üretimi ve karakterizasyonu
Biyomedikal uygulamalarda en çok kullanılan alaşımlardan biri olan Ti6Al4V alaşımı kemik dokusunda aşınmaya neden olduğu öngörülmektedir. Bu çalışmada V yerine Beta (β) fazı kararlı yapıcı ve toksik etki göstermeyen Niyobyum (Nb), Alüminyum yerine Kalay (Sn) elementi kullanılarak Ti-5Nb-5Sn(0-3)Mo alaşımı üretilmiştir. Bu alaşımı üretim yöntemi olarak kolay şekillendirme ve daha az maliyet açısından avantajlı olan toz metalurjisi yöntemi kullanılmıştır. Daha sonra üretim aşamalarının alaşımın özelliklerine etkisi, Ti alaşıma Nb, Sn katkılandırılmasının ve Mo oranının mikro yapı ve mekanik özelliklere etkisi üzerine çalışılmıştır. Daha önce çalışılmayan özgün bir alaşım oranı Ti-5Nb-5Sn, Tİ-5Nb-5Sn-1Mo, Tİ-5Nb-5Sn-2Mo, Tİ-5Nb-5Sn-3Mo ile yeni bir biyomalzeme geliştirilmiştir. XRD, SEM görüntüleri alınmış EDS analizi, yoğunluk ölçümü, temas açısı ölçümü, partikül boyutu ölçümü ve aşınma testleri yapılmıştır. 2 saat bilyesiz, 8 saat bilyeli öğütme sonucu Nb ve Sn metalleri Ti içerisinde iyi çözünmüştür. Ti-5Nb-5Sn alaşımına %1,%2, %3 Mo katkısı sonucu: temas açısı, metal tozların sertliği azalmış; metal alaşımların yüzey pürüzlülüğü, sürtünme katsayısı, aşınma hızı artış göstermiştir. Partikül boyutu, %1 Mo ile artmış %2 ve %3 Mo katkısı ile azalma göstermiştir. Göreceli yoğunluk ise %1 Mo katkısı ile artış göstermiş olup %2 ve %3 Mo katkısı ile azalmıştır.
Biyouyumlu Ti-Nb-Sn alaşımının mikroyapı ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Bu araştırmada, hafif, yüksek sertlik, aşınma direnci gibi mükemmel mekanik özelliklere sahip ve biyouyumlu Ti – 10Nb – 10Sn alaşımı ve Ti – 10Nb – 10Sn – xMo (x = 1, 2, 3) alaşımları sekiz saat mekanik alaşımlama yöntemiyle sentezlenmiştir. Mekanik alaşımlanan toz numuneler soğuk presleme ile 500 MPa basınç altında elde edilmiştir. Sinterleme işlemi 400℃'de 1 saat, 1000℃'de 2 saat olacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Alaşımların değişen oranlarının mikroyapı ve mekanik özelliklere olan etkisi araştırılmıştır. Toz alaşımlar ve sinter numunelerin faz ve mikroyapı karakterizasyonları Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile mikroyapı ve partikül boyut analizleri Enerji Dağılım Spektroskopisi (EDS) ve X-Işını Difraksiyonu (XRD) teknikleriyle gerçekleştirilmiştir. Preslenmiş ve sinterlenmiş numunelerin sertlik, yoğunluk, aşınma, temas açısı ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen bulgular sonucunda Ti10Nb10Sn alaşımına %1, 2, 3 Mo ilavesi biyomalzeme koşullarını olumlu olarak sağlamaktadır.
Retina görüntülerinde bilgisayar destekli damar segmentasyonu
Sistematik hastalıklar ve göz hastalıkları, retina kan damarlarında büyüme, daralma ve dallanma şeklinde morfolojik farklılıklara sebep olurlar. Bu hastalıkların teşhisinde ve izlenmesinde, retina kan damarlarının görüntüleme cihazları ile incelenmesi önemli rol oynar. Doğru damar segmentasyonu tıbbi görüntü uygulamaları için zordur. Göz hastalıklarının ilerlemesini analiz etmek için bilgisayar destekli bir algoritma gerekir. Bu tez çalışmasında, önerilen yöntemde, önişleme ve veri artırılması ile birlikte derin bir öğrenme modeli sunulmaktadır. Önişleme, düzensiz aydınlatma sorununa çözüm için ve arka plan ile retina kan damarları arasında kontrast farkı oluşturmak amacıyla kullanılmıştır. Tam Evrişimli Bir Sinir Ağı (ESA) ise retina kan damarların saptanması için eğitilmiştir. Eğitim performansını arttırmak amacıyla veri artırımı işlemi uygulanmıştır. Önerilen tam evrişimli sinir ağı modeli, retina kan damarı segmentasyonunda yaygın olarak kullanılan ve bu alandaki çalışmalar için halka açık olarak sunulan DRIVE veri tabanıyla test edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre bu tez çalışmasında önerilen model %77,78'lik hassasiyet ve %95,27'lik bir doğrulukla damarların doğru şekilde tespit etmektedir.
Tatlı su kaynaklarındaki pH ve klor seviyesinin kolorimetrik yöntemle ölçülmesi
Bu araştırmada, içme ve kullanma sularında serbest klor ve pH parametrelerini hızlı ve güvenilir bir şekilde görüntü işleme tabanlı kolorimetrik yöntemle analiz eden mevcut yöntemlere alternatif portatif bir sistem sunulmuştur. Önerilen sistem, sulardan alınan su numunelerine ilgili ajan damlatılarak oluşan rengin, kamera ile algılanması ve görüntü işleme teknikleri ve yapay sinir ağı (YSA) ile analiz edilmesi temeline dayanmaktadır. Gerçekleştirilen sistemden elde edilen ölçüm sonuçlarına göre önerilen yöntemin serbest klor konsantrasyonu için % 99,39, pH değeri için % 99,64 doğrulukta olduğu bulunmuştur. Analiz sonuçları önerilen yöntemin içme sularında, yüzme havuzlarında, kuyu sularında, aquaparklarda serbest klor ve pH değerlerinin belirmesinde kullanılabileceğinin göstermiştir.
Üç boyutlu yazıcıyla yumuşak doku üretimi
Bu çalışmada 3 boyutlu tarayıcı yardımıyla görüntüleri elde edilmiş olan kulak burun ve parmak görüntüleri, 3 boyutlu yazıcı ile bastırılmıştır. Elde edilen sert yapıdaki numunelerin, aljinat yardımıyla kalıpları çıkartılarak RTV-830 kodlu PDMS kiti ile hazırlanan %10 boraks pentahidrat içeren ve boraks pentahidrat içermeyen iki adet yumuşak doku numunesi hazırlanmış ve aljinat kalıplara dökülmüştür. Daha sonra morfolojik ve fiziksel yapısı incelenen yumuşak doku numunesinin kalıp içerisinde yeterli seviyede akışmadığı ve süngerimsi bir yapı oluşturduğu gözlemlenmiştir. Daha sonra shore 10 sertlik yapısında, akışkanlığı daha yüksek RTV-2 kodlu PDMS kiti kullanılarak aynı aşamalar tekrarlanmıştır. %10 boraks pentahidrat içeren ve boraks pentahidrat içermeyen olmak üzere iki numune hazırlanmıştır. Morfolojik ve fiziksel olarak uygun sertliğe ulaşılmıştır. Ardından hazırlanmış olan numunelerde çekme ve sertlik deneyi, antibakteriyel test, SEM ve SEM EDX analizleri yapılmıştır. Boraks katkılı silikon polimerin çekme mukavemeti katkısız polimere göre artarken, uzama miktarı azalmıştır. Boraks pentahidrat katkısı sertliği arttırmış, aynı zamanda antibakteriyel özellik ve hidrofilik özellik katmıştır.
Proprioseptif duyuların geliştirilmesi için egzersiz ve ölçüm sisteminin tasarlanması
Vücut postürünün korunmasından veya dış ortamdan gelen kuvvetlere karşı kararlı hareketler yapabilmeden sorumlu olan denge; tutma, durma, nesneyi hareket ettirme, yön değiştirme vb. kinematik ve kinetik hareketleri kontrol etmektedir. Proprioseptif, vestibüler, ve görsel sistemlerden gelen verilerin beynin denge merkezinde işlenmesi ile sağlanmaktadır. Eklem, kas ve tendonlarda vücudun ve uzuvların konumunun algılamasını sağlayan özelleşmiş hücreler görev almaktadır. Eklem ve kas üzerindeki baskı ve kuvvetleri algılayan bu hücreler bilgileri beyine göndermektedir. Proprioseptif sistem vücudun hangi tür bir yüzeyde oturduğunu ve bu yüzeyde hangi durumda konumlandığını beynin anlamasını sağlamaktadır. Nörolojik ya da fiziksel sebeplerden kaynaklı hastalıkları olan kişiler veya üst düzey denge ve hareketliliğe ihtiyaç duyan profesyonel sporcuların hareket kabiliyetlerini geliştirmek için kullanılan birçok egzersiz ve tedavi programları bulunmaktadır. Günümüzde gelişmekte olan insan bilgisayar etkileşim (HMI) araçları her alanda olduğu gibi fizik tedavi ve rehabilitasyon ile spor alanında da kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada, proprioseptif duyularının yeterliliğini ölçmeyi ve tasarlanan oyunlar ile bu duyuların geliştirilmesi ve gelişim sürecinin takip edilebildiği bir ölçüm ve egzersiz sistemi gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda ayarlanabilen vibrasyon seviyesi ile proprioseptif duyu sisteminin bir parçası olan kas iğciği mekanoreseptörlerinin aktifliği artırılarak konum ve hareket duyuları geliştirilmiştir. Gerçekleştirilen sistem mekanik, yazılım ve donanım olmak üzere üç bölümden oluşmaktadır. Kişinin denge merkezinden sapmasını ivme sensörü (ADXL345) ve kuvvet sensörü (Zemic L6E) kullanılarak ölçülmüştür ve alınan veriler I2C haberleşme protokolü ile mikrodenetleyiciye aktarılır. Veriler mikrodenetleyicide işlenerek bluetooth kablosuz haberleşme modülü aracılığıyla PC yazılımına gönderilir. Yazılıma aktarılan veriler arayüz programında tasarlanan test uygulamalarında ve egzersiz sistemi için tasarlanan oyunlarda cisimleri yönlendirmek amacıyla kullanılmıştır. Böylece kişilerin denge durumlarının geliştirilmesi için oyun tabanlı bir ölçüm ve egzersiz sistemi oluşturulmuştur. Geliştirilmiş olan sistemler ile kişinin ağırlık merkezinin lateral ve frontal eksenlerdeki sapma açıları ölçülmüştür. Programın ilk başlangıcında kişinin 30 s test sonucunda lateral eksende ±1o, frontal eksende ±1o salınım yaptığı gözlemlenmiştir. Hazırlanan egzersiz programı takvimi uygulaması sonunda lateral ve frontal eksenlerdeki salınım açıları tekrar ölçümlendirilmiştir. Egzersiz sonunda kişinin lateral eksende ±0.03o ve frontal eksende ±0.2o aralığında salınım yaptığı gözlemlenmiştir. Sonuç olarak çalışma kapsamında geliştirilen sistemin vibrasyon etkisi ile statik dengenin geliştirilmesinde konvansiyonel yöntemlere göre daha etkili olduğunu göstermektedir.
Bilgisayar destekli iridoloji tarama sistemi
İridoloji, hastanın sistemik sağlığı ile ilgili bilgileri belirlemek için irisin desen, renk ve diğer özelliklerinin incelenmesine dayanan bir tamamlayıcı tıp şeklidir. Günümüzde birçok doktor bu analiz formunu diğer sağlık teknikleri ile birlikte hastaların sağlık bakım ihtiyaçlarını daha iyi anlamayı kolaylaştırmak için kullanmaktadır. Ancak bu muayene ve tanımlama çok özneldir ve doktorların deneyimine bağlıdır. Ayrıca hekimler açısından zaman alıcı ve yorucu bir süreçtir. Bu bağlamda muayene ve tanımlamada öznelliği ortadan kaldırmak ve daha objektif bir tanımlama ortaya koymak adına bu çalışmada iris görüntülerinden iridoloji kartı kullanılarak diyabet hastalığının teşhisi için derin öğrenme ve görüntü işleme tabanlı bir yöntem önerilmiştir. Önerilen yöntemde öncelikle iris sınırları bulunarak iridoloji kartında gösterilen pankreas bölgesinin irisden tam otomatik olarak çıkarılması sağlanmıştır. Uygulanan görüntü işleme adımları ile iris üzerinde Pankreas (diyabet) ile ilgili alan bulunmuş ve göz görüntüsünden otomatik segmentasyonu yapılmıştır. Sonrasında bu görüntüler evrişimli sinir ağlarına uygulanarak diyabet teşhisi yapılmış ve farklı evrişimli sinir ağı mimarileri ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak VGG-16 mimarisi ve Pankreas bölgesine ait alanın otomatik segmentasyonu ile önerilen yöntemin %80 Doğruluk, %100 Duyarlılık, %71,42 Kesinlik, %60 Özgüllük ve %83,33 F1 Skoru performans metrikleri ile daha başarılı olduğu görülmüştür.
Yapay zeka destekli odyometri ölçüm sisteminin tasarımı ve gerçekleştirilmesi
İşitme, dış ortamda bulunan ses dalgalarının dış kulak ve orta kulak yolu üzerinden iç kulağa aktarılması sonucu oluşan işaretlerin sinir hücreleri ile işitme korteksine taşınması olayıdır. Dış, orta, iç kulak veya akustik sinirde meydana gelen rahatsızlıklar nedeniyle çevredeki seslerin algılanamaması işitme kaybı olarak adlandırılmaktadır. İşitme kayıpları iletim tipi, sensörinöral tip ve miks tip olarak üç kategoride sınıflandırılmaktadır. Saf ses odyometri testleri ile işitme kaybının tipi ve derecesi belirlenebilmektedir. Bu çalışma odyometri uzmanına gerek duymadan okullarda, aile sağlık merkezi ve halk sağlığı merkezlerinde ön teşhis koymak için yapay zekâ destekli bir sistemin geliştirilmesini amaçlamaktadır. Farklı desibel ve frekans değerlerindeki saf ses ve maskeli sesler yazılım aracılığı ile kişiye uygulanarak hava ve kemik yolu testi yapılabilmektedir. Geliştirilen sistemin arayüz platformu Visual Studio C# programında hazırlanmış ve eğitimi tamamlanmış olan yapay sinir ağının ağırlık katsayıları programa entegre edilmiştir. Test sonucunda elde edilen veriler yapay zekâ algoritması ile analiz edilerek işitme kaybının tipi ve derecesi belirlenmiştir. Yapay zekâ algoritmasının eğitimi için toplanan 200 adet verinin %70'i öğrenme, %15'i geçerlilik, %15'i test verisi olarak kullanılmıştır. Sistemin güvenirliliği yapay sinir ağına gösterilmeyen 48 adet veri ile test edilmiştir. 48 adet test verisinin sınıflandırılması öncelikle Afyon Devlet Hastanesi'nde görev yapan Kulak Burun Boğaz uzmanı tarafından daha sonra gerçekleştirilen sistem ile sınıflandırılmıştır. Bu veriler ikili sınıflandırma yöntemi ile analiz edildiğinde mikst tip işitme kayıpları ve sağlıklı bireyler arasında elde edilen sonuçlarda hassasiyet %92,3, doğruluk oranı %95,8, negatif prediktif değer %91,6 olarak bulunmuştur. İletim tipi ve sensörinöral tip işitme kayıplarının sağlıklı bireylerle kıyaslanmasından elde edilen hassasiyet, doğruluk ve negatif prediktif değer ise %100 olarak bulunmuştur. Elde edilen bulgular geliştirilen sistemin işitme kaybının tipini ve derecesini sınıflandırmada ve ön tanı koymada etkin olduğunu göstermektedir. Ancak bu tarz sistemlerin sağlık alanında hekimlerin yerine kesin tanı koymak için kullanılması düşünülmemelidir. Çünkü işitme kaybı hastalıkların altında yatan farklı fizyolojik veya psikolojik alt etmen bulunabildiği düşünülerek son kararın uzman tarafından verilmesi beklenmelidir. Sonuç olarak bu sistemin hastalıkların sınıflandırılmasında destekleyici sistem ve yazılımlar olarak tanımlanması daha doğru bir yaklaşım olacaktır.
Deri lezyonlarının derin öğrenme yöntemleri ile segmentasyonu
Cilt kanseri tüm kanser türleri arasında en yaygın olanlardan biridir ve tüm dünyada birçok insanın ölümüne sebep olan ve son yıllarda etki ettiği popülasyon sayısında önemli ölçüde artış olan bir kanser türüdür. En tehlikeli tipi olan melanom erken teşhis edildiğinde tedavi edilebilirlik oranı en yüksek olan kanser türlerinden biridir. Cilt lezyonlarının morfolojik yapıları gereği teşhisleri zordur. Bu nedenle bilgisayar destekli otomatik teşhis sistemlerinde elde edilecek başarılı sonuçlar oldukça önemlidir. Daha önce yapılan çalışmalar cilt lezyonlarının başarılı segmentasyonunun oluşturulacak otomatik teşhis sistemlerinin doğruluk değerlerinde artış sağladığını göstermiştir. Bu problemleri göz önünde bulundurarak cilt lezyonlarının otomatik segmentasyonu üzerine yapılmış bu çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamasında Evrişimli Sinir Ağı tabanlı derin segmentasyon mimarilerinin yapısında ve eğitiminde kullanılan bazı hiper parametrelerin cilt lezyon segmentasyonu performansına etkileri değerlendirilmiştir. İkinci aşamasında ise cilt lezyon segmentasyonu için FCN-ResAlexNet olarak tanımlanan hibrit bir Tam Evrişimli Ağ tabanlı segmentasyon mimarisi tasarlanmıştır. Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde önerilen mimari literatürde en popüler segmentasyon mimarilerinden daha iyi performans göstermiş ayrıca literatürde yapılan diğer çalışmalar ile karşılaştırıldığında elde edilen performanslar ile öncü çalışmalar arasına girmiştir.
Ti ve Ti6Al4V alaşımının biyouyumluluk ve korozyonu üzerine yüzey modifikasyonunun etkisi
Biyomalzemelerin geliştirilmesi için ince film kaplama yöntemleri kullanılarak malzeme yüzeyinde koruyucu katmanlar oluşturulmaktadır. Sol-jel yöntemi, ince film kaplama yöntemlerinden biridir. Organik-inorganik hibrit kaplama malzemelerinin hazırlanması için sol-jel yaygın şekilde kullanılan bir yöntemdir. Bu çalışmada, saf titanyum ve Ti6Al4V alaşımının yüzey özelliklerinin, sol-jel daldırma kaplama yöntemi ile geliştirilmesi amaçlanmıştır. Saf titanyum ve Ti6Al4V alaşımının yüzeyinde TMSPM (3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate) ve GLYMO (3-(Glycidoxypropyl)trimethoxysilane) silan bağlayıcı ajan kullanılarak saf, titanyum alkoksit katkılı, zirkonyum alkoksit katkılı ve bor alkoksit katkılı ince filmler oluşturulmuş ve oluşturulan kaplamaların yüzey özellikleri incelenmiştir. TMSPM silan ajan kullanılarak elde edilen filmlere UV kürleme, GLYMO silan ajan kullanılarak elde edilen filmlere ise termal kürleme yapılmıştır. Hazırlanan filmlerin karakterizasyonu için Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), yüzey pürüzlülük ölçümü, temas açısı ölçümü (CA), biyoaktivite ve korozyon testleri yapılmıştır.
Poli(3,4-etilendioksitiyofen) modifiye elektrotlar ile elektrokimyasal dobutamin tayini
Bu tez çalışmasında önemli katekolaminlerden biri olan dobutamin (DBT) bileşiğinin elektrokimyasal tayini için modifiye elektrot geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla grafit kökenli olan kalem ucu elektrodu (KUE), elektrokimyasal polimerizasyon yöntemi kullanılarak aşırı yükseltgenmiş ve nanofiber yapıdaki poli(3,4-etilendioksitiyofen) (AYPEDOTNF) iletken polimeri ile modifiye edilmiştir. AYPEDOT modifiye KUE'un (KUE/AYPEDOTNF) dobutamine karşı elektrokimyasal performansları dönüşümlü voltametri ve diferansiyel puls voltametri yöntemiyle incelenmiştir. Karşılaştırma amacıyla nanofiber yapıda olmayan elektrotların performansları da araştırılmıştır. Modifiye elektrotların taramalı elektron mikroskobu ve elektrokimyasal yöntemlerle karakterizasyonu yapılmıştır. Diferansiyel puls voltametri yöntemi kullanılarak KUE/AYPEDOTNF elektrotların DBT'ye karşı cevabının 0,1 µM - 4,0 µM derişim aralığında doğrusal olduğu görülmüştür. Gözlenebilme sınırı (LOD) 0,026 µM; tayin sınırı ise (LOQ) 0,086 µM olarak hesaplanmıştır. KUE/AYPEDOTNF ile DBT tayinlerinde girişim yapabilecek türlerin etkisi belirlenmiştir. Çalışma sonucu elde edilen veriler, KUE/AYPEDOTNF'un hassas ve seçici dobutamin tayinlerinde kullanılabileceğini göstermiştir.
Dikkat ve algının işitme egzersizleriyle geliştirilmesi
Gelişim düzeyi ve yaş ile ilişkisiz olarak dikkatsizlik, hiperaktivite ve dürtüsellik belirtileri Dikkat Eksikliği Hiperaktivite Bozukluğu (DEHB) olarak tanımlanmaktadır. DEHB tanısı almış çocukların ebeveynleri çocuklarının bebeklik döneminden itibaren aşırı hareketli, dikkati dağınık ve kolay çeldirilebilir olduğu görülmektedir. Tüm bu özellikler akademik başarılarının düşük olmasına neden olmaktadır. Toplumdaki görülme oranı çocuklarda %5,9-7 olmakla birlikte tedavi edilmediği takdirde %6'sı ergenlik dönemine ve %4 oranında da erişkinliği etkilemektedir. DEHB tedavisinde farmakoterapi, psikoterapi, tamamlayıcı ve alternatif yöntemleri kullanılmaktadır. DEHB biyolojik bir hastalık olduğu için ağırlıklı olarak ilaç tedavisi kullanılmaktadır. DEHB tedavisinde kullanılan tamamlayıcı ve alternatif yöntemlerinden birisi de psiko-eğitimsel bir teknik olan İşitsel-Psiko-Fonoloji (İPF) kuramına dayalı ses stimülasyon tekniğidir. Bu tez çalışması kapsamında Neurosound cihazının profil uygulaması ve dinleme tutumlarının tespiti için geliştirilen Dinleme Tutum Anket Test programının geçerliliği ve etkinliği klinik olarak onaylanmış MOXO d-CPT testi ile kıyaslanmıştır. Neurosound cihazının uygulanması öncesi ve sonrası yapılan MOXO d-CPT testinde 12 farklı katılımcı için 4 farklı endeks ölçülmüştür. Çalışmamanın 12 katılımcı ile sınırlı kalmasınd pandemi süreci etkili olmuştur. Aynı zamanda yalnızca DEHB tanısı almış katılımcı bulmakta çalışmanın 12 katılımcı ile sınırlı kalmasında etkili olmuştur.Dikkatsizlik endeksinde gelişme; -3,17 yani performansta zorlanma-sınırlar dışı seviyesinden -0,75'e standart performans-normal durumuna gelmiştir ve dikkatsizlik seviyesi 2,433 puan azalmıştır. Zamanlama parametresindeki gelişme -3,35 performansta zorlanma-sınırlar dışı seviyesinden -1,56'ya düşük performans-ortalama altı durumuna gelmiştir ve zamanlama endeksinde 1,75 puan gelişme gözlenmiştir. Dürtüsellik endeksindeki gelişme; -0,88 düşük performans-ortalama altı seviyesinden -0,285'e iyi performans-normal üstü durumuna gelmiştir ve dürtüsellik endeksinde 0,595 puan gelişme gözlenmiştir. Hiperaktivite endeksindeki gelişme; -4,88 performansta zorlanma-sınırlar dışı seviyesinden 0'a iyi performans-normal üstü durumuna gelmiştir ve hiperaktivite endeksinde 4,88 puan artış gözlenmiştir. Neurosound cihazının uygulanması öncesi ve sonrası yapılan Dinleme Tutum Anket Test programında 12 farklı katılımcı için 12 farklı dinleme tutumu ölçülmüştür.12 farklı katılımcının; RA, RAF, EBP, EP, EAF dinleme tutumlarında 11 puan yani %30,5'lik bir iyileşme görülmüştür. RBP ve EBF dinleme tutumlarında 10 puan yani %27,7'lik bir iyileşme görülmüştür. RSP ve RPF dinleme tutumlarında 9 puan yani %25'lik bir iyileşme görülmüştür. ESP dinleme tutumunda 7 puan yani %19,4'lük bir iyileşme görülmüştür. RP dinleme tutumunda 6 puan yani %16,6'lık bir iyileşme görülmüştür. EA dinleme tutumunda 5 puan yani %13,9'luk bir iyileşme görülmüştür. 12 farklı katılımcı ile gerçekleştirilen Geliştirilen Dinleme Tutum Anket Testi ve MOXO d-CPT test sonuçları göstermektedir ki; katılımcıların her birinin nöroplastisetisi Neurosound cihazı ile gelişmiş ve nöral ağları düzenlenmiştir. Aynı zamanda katılımcılarda yeni nöral yolaklar oluşmuştur. Bu sonuçlara bakıldığında Geliştirilen Dinleme Tutum Anket Test programının MOXO d-CPT testine alternatif olarak kullanılabileceği görülmüştür. Sonuç olarak Neurosound cihazının etkinliği hem MOXO d-CPT testi hem de Dinleme Tutum Anket Test programı ile ölçülmüş ve DEHB tedavisinde tamamlayıcı bir metot olarak etkili olduğu görülmüştür.
Gümüş ve esansiyel yağ içeren antifungal, antibakteriyel nanolif kaplı cerrahi maskelerin üretimi
Bu çalışmada, selüloz asetat (CA) çözeltisi gümüş nitrat, pelargonium yağı, okaliptüs yağı, citronella yağı ve cypress yağı ile katkılandırılarak 6 adet çözelti elde edilmiştir. Elde edilen çözeltilerden elektroeğirme yöntemi kullanılarak nanolifler üretilip cerrahi maskenin ara katmanı olan melt blown tabakası üretilen nanolifler ile kaplanmıştır. Nanoliflerin morfolojik analizi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile çapı, homojenitesi ve dağılımı ise Fibraquant programı ile saptanmıştır. Fibraquant programı analiz sonuçları nanolif çaplarının 100 nm ile 800 nm aralığında olduğunu göstermiştir. Başlangıçta hazırlanan çözeltiler FTIR analizi, antifungal ve antibakteriyel aktivite ile karakterize edilmiştir. FTIR analizlerinde selüloz asetat, gümüş ve esansiyel yağlar için karakteristik pikler elde edilmiştir. Staphylococcus aureus bakterisine uygulanan antibakteriyel analiz sonucuna göre gümüş nitrat ve okaliptüs yağı katkılı selüloz asetat çözeltisinin en yüksek antibakteriyel etkinliğe sahip olduğu saptanmıştır. Aspergillus flavus ve penicillium notatum mantarları üzerinde yapılan antifungal teste göre ise gümüş nitrat ve pelargonium yağı katkılı selüloz asetat çözeltisinin en yüksek antifungal etkinliğe sahip olduğu görülmüştür.
Optik koherens tomografisi görüntüleri kullanarak evrişimsel sinir ağı tabanlı retinal hastalık tespiti
İnsan hayatını etkileyen önemli sebeplerden biri de retina rahatsızlıklarıdır. Retinadaki patolojik değişimler sonucu oluşabilen yaşa bağlı makula dejenerasyonu (AMD) ve diyabetik makula ödemi (DME) rahatsızlıkları, Optik Koherens Tomografisi (OCT) görüntüleme tekniği kullanılarak teşhis edilebilen körlüğün başlıca nedenlerindendir. Bu rahatsızlıkların erken tanısı, tedavi açısından çok önemlidir. Özellikle son zamanlarda makine öğrenmesi ve derin öğrenmedeki gelişmeler, OCT görüntüleri üzerinde retina rahatsızlıklarının teşhisine olan ilgiyi arttırmıştır. Bu çalışmada OCT görüntüleri üzerinden retina rahatsızlıklarının tespiti için Evrişimsel Sinir Ağına (ESA) dayanan bilgisayar destekli bir erken tanı sistemi önerilmiştir. Ayrıca klinikte OCT görüntülerinin elde edilmesi esnasında kızılötesi dalgaların aktarımından kaynaklanan benek gürültülerinin giderilmesi için görüntü ön işleme yöntemleri uygulanmıştır. Bu çalışmada önerilen yöntemlerin değerlendirilmesinde halka açık California San Diego Üniversitesi (UCSD) OCT veri seti kullanılmıştır. İlk olarak UCSD veri setinde uygulanan görüntü ön işlem yöntemleri, OCT görüntülerinde benek gürültülerini çoğunlukla gidermiştir. Sonrasında UCSD veri seti, ön işlemli ve ön işlemsiz olarak transfer öğrenmeye dayalı ince ayarlanmış AlexNet (FT-CNN) mimarisi üzerinde eğitilmiştir. Görüntüler üzerinde uygulanan ön işlemlerin sistem performansını olumlu yönde etkilediği görülmüştür. Retina hastalıklarının tespitinde sınıflandırma performansını arttırabilmek için, ön işlemli ve ön işlemsiz oluşturulan UCSD veri setleri üzerinde eğitilmiş FT-CNN mimarisinin son tam bağlı katmanından öğrendiği derin özellikler aktivasyon fonksiyonu yardımıyla çıkartılmıştır. FT-CNN'den çıkartılmış derin özellikler ön işlemli ve ön işlemsiz özellik vektörü halinde, homojen ve heterojen topluluk öğrenme yöntemleriyle sınıflandırılmıştır. Topluluk öğrenme yöntemleri arasında diğerlerine göre en üstün performansı ön işlemsiz özellik vektörüyle sınıflandırılmış istifleme (heterojen) topluluk öğrenmesi elde etmiştir. Önerilen yöntem %99,70 doğruluk, %99,70 duyarlılık, %99,90 özgüllük, %99,70 kesinlik ve %99,70 F1-score performans değerleri ile literatürdeki diğer çalışmalar ile kıyaslanmış ve önerilen yöntemin başarılı olduğu görülmüştür. Bu çalışmadaki karşılaştırmalı sonuçlar neticesinde, önerilen stacking topluluk öğrenmesi OCT görüntülerinden retina hastalıklarının tespitinde kayda değer sonuçlar göstermesi, klinik ortamda uzmana yardımcı bilgisayar destekli erken tanı sistemlerin gelişimine öncelik sağlayacağı düşünülmektedir. Ayrıca bu çalışma derin öğrenme ve topluluk öğrenmesi yöntemlerinin birlikte kullanması ile OCT görüntülerinde retina hastalıklarının tespitinde etkili sınıflandırma performansının elde edilmesi, literatürde yeni hibrit tekniklerin gelişimine katkı sunacaktır. Ek olarak FT-CNN mimarisinin test görüntülerini sınıflandırılmasında sırasında modelin tahmininin arkasındaki nedenler, açıklanabilir yapay zekâ tekniklerinden Gradyan Ağırlıklı Sınıf Aktivasyon Haritalama (Grad-CAM) yardımıyla değerlendirilmiştir. Bu çalışmada Grad-CAM aracılığıyla ısı haritaları oluşturularak uzmanların tanıya yaklaşımını destekleyici ve tahmini kolaylaştırabilen görseller sunulmuştur. Bu görsel açıklamalar, OCT görüntülerinde retina hastalıklarının tespiti için geliştirilen bilgisayar destekli tanı sistemlerinin geliştirilmesine katkı sağlayacaktır.
Kapalı mekanlarda uygunsuz sigara kullanımının tespiti için e-burun tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Bu çalışmada, insan sağlığını olumsuz etkileyen sigaranın kapalı alanlarda uygunsuz kullanımının tespitinde kullanılmak üzere elektronik burun geliştirilmesi hedeflenmiştir. Sigaranın içerdiği kimyasallar ve sigara kullanımında havaya karışan gazlar sonucunda, pnömonik hastalıklar başta olmak üzere, kronik hastalıklara, akciğer kanseri ve diğer kanser türlerine sebep olmaktadır. Kronik solunum yolu enfeksiyonlarına ve KOAH hastalığına yakalanan bireylerin büyük bir çoğunluğunun hasta geçmişi incelendiğinde sigara kullandıkları gözlemlenmiştir. Sigara dumanı ile ortaya çıkan insan sağlığına zararlı gazların tespitinde kullanılmak üzere elektronik burun çalışması araştırmamızın temel konusudur. Sigara dumanının içerdiği gazların tespiti aşamasından sonra, bu gazları algılayacak sensörlere karar verilmiş ve temini sağlanmıştır. Devre kartı tasarımı sırasında EASYEDA programı kullanılarak kart basım öncesinde entegre simüle edilmiştir. Sensörler ve diğer komponentlerin kartın üzerinde yerleşimlerinde sorun olmadığı görüldüğünde PCB devre basımı yöntemi ile kartın basımı gerçekleştirilmiştir. Kart basım işlemi gerçekleştirildikten sonra gerekli devre elemanları ve sensörler yerleştirilmiştir. Son olarak cihazın aldığı verileri son kullanıcıya göstermesi için ekran bağlantıları kartın gerekli pinlerine yapılmıştır. Üretimi gerçekleştirilen elektronik burun cihazı için piyasadaki yazılım çözümleri yetersiz kaldığı için algoritması kendine özgü farklı bir yazılım geliştirme ihtiyacı duyulmuştur. Sigara dumanın içerdiği gazların ayrı ayrı tespiti ve ölçüm alınacak sensörün sistem üzerinden seçiminin yapılabildiği "Sensor Data Log and Visual Software " yazılımı geliştirilmiştir. Elektronik burunda kullanılan farklı sensörler sayesinde sigara dumanın içerdiği farklı gazların analizleri yapılabilmektedir. Tüm sensörlerde ortak olarak karbon monoksit gazı incelenmiştir. Diğer gazlarla alınan ölçümlere ise araştırma içerisinde yer verilmiştir. Zehirli gazların doğru tespiti ve alınan ölçümlerin daha kararlı hale gelmesi için devre kartının tamamen kapatacak bir kutu tasarımı Solidworks yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Son olarak elektronik burun projemizde sensörlerden gelen veriler doğruluğu için uygun laboratuvar şartlarında ölçümler alınmıştır. Alınan ölçüm sonuçları kaydedilerek, anlamlı bir sonuç elde etmek için grafiklere ihtiyaç duyulmuştur. Bu grafikler cihazdan alınan verilerin 'Origin 8' programına aktarılması ile oluşturulmuştur. Laboratuvar ortamında yapılan testler sırasında farklı sensörlerin gaz tepkileri kıyaslanarak ölçüm değerlerinin tutarlılığı kontrol edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Sensör, Gaz analizleri, Elektronik burun, Sigara kullanımı
Polimerik nanoparçacıkların kanserde ikili ilaç tedavisine etkilerinin araştırılması
Kanserin tedavisinde kemoterapi yaygın olarak kullanılan bir tedavi yöntemidir. Ancak spesifik olmayan biyodağılımı ve yan etkilerinden ötürü antikanser ilaçlarının uygulamalarında çeşitli kısıtlamalar bulunmaktadır. Kemoterapinin bu dezavantajı pasif ve aktif hedefleme mekanizmalarını kullanabilen nanotaşıyıcı sistemler ile giderilebilmektedir. Aynı zamanda klinikte kanser tedavisinde iki antikanser ilacın birlikte kullanılması etkin yöntemlerden biridir. Kanser tedavisindeki ikili ilaç uygulamalarında çoğu kez ilaçların hedef tümör dokusuna birlikte ulaşmaları istenmektedir. Ancak geleneksel ilaç uygulamalarıyla farklı farmakokinetik ve biyodağılım profillerine sahip ilaçları tümör dokusunda birlikte ve benzer oranlarda hedeflemek mümkün değildir. Bu nedenle ikili ilaç sistemlerinin ideal nanotaşıyıcılar kullanılarak hedefe yönlendirilmesi uygun bir stratejidir. Biyobozunur ve biyouyumlu polimerik nanoparçacıklar bu amaçla kullanılabilecek yapılardır. PEG-PLGA gibi amfifilik blok-ko-polimerler misel tipi polimerik nanoparçacık üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, PEG-PLGA bazlı ilaç taşıma sistemlerinin Kombrestatin A4 ve Dosetaksel ilaçları için uygunluğu in vitro testlerle belirlenmeye çalışılmıştır. Enkapsülasyon verimi, ilaç salımı ve sitotoksisite açısından PEG-PLGA nanoparçacıklarının bu iki ilaç için uygun bir taşıma sistemi olduğu belirlenmiştir.
Derin öğrenme tabanlı beyin tümörü segmentasyonu
Beyin tümörü segmentasyonu, sağlıklı dokuyu tümörlü bölgelerden ayırmayı amaçlar. Günümüzde beyin tümörü segmentasyonu manuel olarak radyoloji uzmanları tarafından yapılmaktadır. Son yıllarda derin öğrenme yöntemleri kullanılarak uygulanan otomatik bilgisayar destekli sistemler manuel algılama sistemlerinin yerini alarak büyük bir ivme kazanmıştır. Beyin tümör türlerinin yarısından fazlasını gliomalar oluşturmaktadır. Beyin MR görüntülerini kullanarak glioma tümörlerini manuel olarak segmente etmek oldukça zorludur. Bunun sebebi; glioma tümörlerin şekil, boyut, hacim, konum ve görünüm açısından farklı olması ve sağlıklı dokularla tümörlü dokuların yapısı birbirine benzediği için ikisini birbirinden ayırt etmenin zor olmasıdır. Veri seti olarak her sene düzenlenen BRATS yarışmasındaki 2019 yılının beyin MR görüntüleri kullanılmıştır. Bu çalışmada diğer çalışmalardan farklı olarak, tümörün farklı bölümlerinin daha net görülmesi için uygun modaliteler kullanılmış ve tümör boyutlarına göre MR görüntülerinin kırpılma işlemi gerçekleştirilmiştir. Tam tümör segmentasyonu, genişleyen + nekroz ve genişleyen tümör segmentasyonu için ayrı ayrı 3 model eğitimi gerçekleştirilmiştir. Yapılan eğitimler sonucunda, literatürdeki çalışmalarla karşılaştırıldığında bu çalışma tam tümör segmentasyonunda 2., nekroz + genişleyen tümör segmentasyonunda 2., genişleyen tümör segmentasyonunda 1. olarak öncü çalışmalar arasında girmiştir.
EMG işaretleri ile kontrol edilen robot kol tasarımı
Günümüzde çeşitli protez el ve kol yapılarının olduğu aşikardır. Bu tarz EMG kontrollü robot kol-lar, kaslardan aldıkları sinyalleri uygun bir şekilde işleyerek yapılacak hareketi gerçekleştirirler. Önemli olan EMG sinyallerinin işlenmesidir ve buna en uygun yöntemin seçilmesidir. Çoğunlukla kaslardaki EMG sinyallerini yakalamak için iki hareketli (bilek hareketi ve el açıp kapama hareke-ti) robot ellerde toplam altı elektrot kullanılmaktadır. Bunlardan üç tanesi sadece bilek hareketi için, diğer üç tanesi de el açıp kapama hareketi için kullanılmaktadır. Bu projede kullanılacak elektrot sayısı farklı olacaktır. Daha az elektrotla aynı hareketlerin sağlanabildiği gösterilecektir. Uygun bir EMG sinyali işleme devresiyle işlemcinin ADC ucuna sinyaller iletilmekte ve bu şekil-de motorların uygun hareketi sağlanmaktadır. Bu şekilde günümüzdeki protez ellerin yapılarında iyileştirmeler yapılabilir ve maliyet düşürülebilir. Farklı bir ifadeyle bu tez çalışmasında günü-müzde kullanılan yöntemlerden farklı bir yöntemle EMG sinyallerinin işlenmesi ve kullanılması gösterilmesi amaçlanmaktadır.
Hastanelerde tıbbi cihazların etkin, verimli ve tasarruflu yönetimi
Günümüzde tıbbi cihazlar, hastalıkların teşhisi ve tedavisi amacıyla sağlık tesislerinde yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. Bu durum gün geçtikçe artmakta olup; cihazlar teknolojik olarak gelişmektedir. Sağlık tesisleri tıbbi cihazların güvenilir ve yeterli performans düzeyinde kullanımını sağlamalıdır. Bununla birlikte kamu kurumlarında geliştirilmekte olan TGAP (Tasarruf ve Gelir Artırıcı Program) kapsamındaki çalışmaların yürütülmesi de önem arz etmektedir. Sağlık tesislerinde yoğun bir şekilde kullanılan ileri teknoloji ürünü tıbbi cihazların TGAP kapsamında güvenilir ve kesintisiz hizmet sağlayabilmesi mevcut yönetim biçiminin güncellenmesi ile mümkün olacaktır. Bu kapsamda gerçekleştirilen çalışmada, tıbbi cihaz yönetimi dört temel süreç ile tasarlanmış ve yürütülmüştür. Bunlar: Tıbbi cihaz tedariki, tıbbi cihaz eğitim faaliyetleri, biyomedikal atölye çalışmaları ve tıbbi cihazların HEK (Hurda Enkaz Köhne)'e ayrılması sonrası gerçekleştirilebilecek çalışmalarıdır. Pilot çalışma Tavşanlı Doç. Dr. Mustafa Kalemli Devlet Hastanesinde gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonunda, HBYS (Hastane Bilgi Yönetim Sistemi) veri tabanından alınan arıza verilerinin nicel ve nitel analizleri yapılmıştır. Dokuz aylık süreçte 146 adet arıza kaydı alınmış olup; bu arızalardan %94,52'sinin onarımı kurum atölyesinde gerçekleştirilmiştir. Böylece pilot çalışmadaki uygulamaların gerekliliği desteklenmiş ve mevcut yönetim biçimine ek olarak gerçekleştirilebilecek çalışmalar önerilmiştir. Yapılan çalışma sonucunda; kesintisiz hizmet sunumu, malzeme ile hizmet tasarrufu, etkin yönetim ve uygulamalı eğitime destek sağlanabilmesi gibi olumlu sonuçlar elde edilmiştir.
Bireylerin vücut ölçümlerini izleyebilen sistemin geliştirilmesi
Bu çalışmada, mezura ile yapılan vücut ölçümlerine gerek kalmadan bireyin belli açılarda fotoğraf çekimi ile tüm vücut ölçülerini fotoğraflama yöntemiyle elde edilmesi amaçlanmıştır. Birçok sağlık sorunlarının da kaynağı olan obezite ile mücadelede obezite hastalarının düzenli takibi önemlidir. Obezite hastalarının takibinde hastanın vücut ağırlığı ve vücuttaki yağ oranlarının hesaplanmasının yanı sıra yağlanmanın yoğun olduğu bölgelerdeki incelme oranlarının tespit edilmesi gereklidir. Vücut ölçümleri temelde mezura ile yapılmaktadır. Mezura ile alınan ölçümlerde her seferinde vücudun aynı yerinden ölçüm alınamaması, mezuranın yanlış konumlandırılması ve ölçümü alacak kişiye ihtiyaç duyulması geleneksel ölçüm yöntemindeki önemli sorunlardır. Ölçüm alınırken ölçüm alınacak kişi ile ölçüm alacak kişi arasında yakın temas olmasıyla Covid-19 pandemisinde sosyal mesafe kuralına uyulamadığı gözlemlenmiştir. Bu sorunlar çalışmanın çıkış noktası olmuştur. Mezura ile alınan ölçümlere alternatif olarak 3B tarayıcılar ve 2B fotoğraflar ile ölçü çıkarma teknikleri kullanılmaktadır. 3B tarayıcılar doğru ve temassız ölçüm almalarının yanında maliyetlerinin yüksek olması nedeniyle erişilebilirlik konusunda sorunlar çıkmaktadır. 2B fotoğraflar ile çıkarılan vücut ölçümlerinin doğruluk payının yüksek olması, sonuçlarının güvenilir olması, temassız bir şekilde ölçüm alınması ve düşük maliyetlerle ölçüm işlemi gerçekleştirilmesinden dolayı bu çalışma da 2B fotoğraflar ile vücut formunun çıkarma yöntemi tercih edilmiştir. Sonuç olarak 2B fotoğraflama ile ölçü çıkarılırken elips formülü yerine 30 derece açı ile çekilmiş fotoğraflardan kosinüs teoremi ile vücut ölçüleri çıkartılabilmektedir. Geliştirilen sistemin vücut ölçümlerinin alınmasının yanında tekstil sektöründe de bireyin temassız olarak beden ölçülerinin çıkarılmasına da fayda sağlayacağı düşünülmektedir.
TiO2 nanoparçacıklar ile modifiye edilmiş karbon pasta elektrotlar kullanılarak arbutinin voltametrik tayini
Bu tez çalışmasında, cilt beyazlatıcı özelliğinden dolayı kozmetik ürünlerde kullanılan arbutin (AR) etken maddesinin elektrokimyasal tayini için modifiye elektrot geliştirilmiştir. Bu amaçla, karbon bazlı elektrotlardan biri olan karbon pasta elektrot (KPE), çeşitli TiO2 nanoparçacıklarının (BDH, Degussa P25, Hombikat, Merck, HPRT) farklı oranları ile modifiye edilmiştir. Modifiye elektrotlar ile AR tayinine yönelik elektrokimyasal ölçümler dönüşümlü voltametri (DV), diferansiyel puls voltametri (DPV) ve adsorptif sıyırma diferansiyel puls voltametri (AdsDPV) yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, AR tayinlerinde kullanılacak karbon pasta elektrotunu oluşturan grafit tozu ve mineral yağının en uygun oranının bulunması için deneyler yapılmıştır. AR yükseltgenmesinde DPV yöntemiyle elde edilen en yüksek pik akımına % 80 grafit ve % 20 mineral yağı içeren karışım için ulaşılmıştır. Ardından, kütlece 2,5-20 arasında TiO2 türlerini içeren modifiye karbon pasta elektrotlar kullanılarak pH 2-7 arasındaki Britton-Robinson Tamponu (BRT) içinde AR için pik akımları ölçülmüştür. AR için DPV ile elde edilen en yüksek yükseltgenme pik akımı %15-HPRT(25°C)/KPE modifiye elektrodu ile elde edilmiştir. Ayrıca, ön biriktirme işleminin AR'nin yükseltgenme akımı üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Sonuçlar en uygun biriktirme geriliminin 0,70 V ve süresinin 45 saniye olduğunu göstermiştir. Bu biriktirme şartlarında AR için en yüksek akım değerleri HPRT(25°C)/KPE ve HPRT(400°C)/KPE elektrotları ile elde edilmiştir. Optimum koşullarda yapılan DPV ölçümlerinden yararlanılarak HPRT(25°C)/KPE ve HPRT(400°C)/KPE elektrotları için doğrusal derişim aralığı belirlenmiştir. Her iki elektrota ait doğrusal çalışma aralığı 0,5-120 µM olarak belirlenmiştir. HPRT(25°C)/KPE için gözlenebilme sınırı (LOD) 0,032 µM, tayin sınırı (LOQ) ise 0,107 µM olarak hesaplanmıştır. HPRT(400°C)/KPE'nin LOD değeri 0,040 µM, LOQ değeri ise 0,135 µM olarak hesaplanmıştır. AR cevabını etkileyebilecek türler ile girişim çalışmaları yapılmıştır. Ürik asit ve parasetamol varlığında AR'nin yükseltgenme akımının azaldığı bulunmuştur. HPRT(25°C)/KPE ve HPRT(400°C)/KPE elektrotlarının sinyalindeki değişmenin 50 gün sonunda %5'in altında olduğu tespit edilmiştir. Modifiye elektrotlarla farklı tarama hızlarında yapılan DV çalışmaları sonucu akımın difüzyon kontrollü olduğu bulunmuştur. DV yöntemi ile elde edilen verilerden yararlanılarak AR'nin yükseltgenmesi için bir mekanizma önerilmiştir. KPE, HPRT(25°C)/KPE ve HPRT(400°C)/KPE elektrotlarının yüzey karakterizasyonu SEM ve EDX yöntemleri ile incelenmiştir. Modifiye elektrotların gerçek numunelerdeki performansını belirlemek için AR içeren leke karşıtı cilt serumundaki AR miktarı tayin edilmiştir. Modifiye elektrotların gerçek numunelerdeki AR tayinlerinde başarıyla kullanılabileceği tespit edilmiştir.
Kendini iyileştirebilen hidrojel esaslı kontakt lens malzemesi geliştirilmesi
Görme bozukluklarının en yaygın sebeplerinden birisi kırma kusurlarıdır ve bu rahatsızlık küresel bir halk sağlığı sorunu olarak kabul edilmektedir. Bu kusurları düzeltmek için genellikle gözlük veya günümüzde kullanımı yaygınlaşan kontakt lensler kullanılmaktadır. Kontakt lenslerin gözlükle kıyaslandığında daha doğal bir görüş izlenimi verdiği ve kırma kusurlarını düzeltmeye yönelik olarak tasarlanan optik tıbbi cihazlar olduğu söylenebilir. Kontakt lenslerin kullanıcı rahatını korurken iyi dayanıklılık ve kullanım süresi gibi gelişmiş işlevlere sahip olması beklenir. Bu özellikleri sağlamak amacıyla çeşitli malzeme türleri geliştirilmiştir ve hala bu konu üzerinde çalışmalar devam etmektedir. Zayıf görmeye neden olması, göze rahatsızlık vermesi gibi sebeplerle insanlar kontakt lens kullanmayı bırakmaktadır. Bunun dışında insan vücudunda sıkça göz hastalıkları meydana gelmekte ve bu hastalıklar çoğunlukla ilaçlar vasıtasıyla tedavi edilmektedir. Ancak ilaçlar tedavi edici kullanımlarda, vücut üzerinde bazı yan etkiler gösterebilmekte ve yoğunlukları çok fazla olduğunda normal dokulara zarar verebilmektedir. Ayrıca göz damlası, toz ve merhem içeren ilaçların geleneksel uygulamalarının, düşük geçirgenlik, kısa kalma süresi, düşük biyoyararlanım gibi sınırlamaları olduğu görülmektedir. Oftalmik yolla ilaç dağıtımında ilacı gözde daha uzun süre tutmanın ve biyoyararlanımın arttırılmasının sağlanması ilaç salımlı kontakt lens kullanılmasıyla gerçekleştirilebilmektedir. Polivinil alkolden üretilen hidrojeller korneadeki ilaç dağıtım uygulamaları için sıkça tercih edilmektedir ve su tutma kapasitesi de oldukça iyidir. Yapılan çalışmada polivinil alkol bazlı hidrojel kontakt lens malzemeleri geliştirilmiştir. Polivinil alkol, dimetil sülfoksit ve gliserol ilave edilerek kontakt lens malzemesi olarak kullanılmak üzere hidrojel malzemeler geliştirilmiştir. Daha sonra katkı malzemesi kullanılarak bu malzemelerin hidrojeller üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Oluşturulan hidrojel malzemelerin kontakt lens olarak kullanılabilirliğini incelemek amacıyla kendini iyileştirme özellikleri, antibakteriyel aktiviteleri, şişme özellikleri, su tutma özellikleri, oksijen geçirgenlikleri, ilaç salım özellikleri, temas açısı özellikleri, FTIR ve SEM analizleri yapılmıştır. Yapılan testler sonucunda katkı malzemesi kullanılarak üretilen hidrojellerin, hidrojel yapısını bozmadığı ve özellikle katkı malzemesi kullanılarak üretilen hidrojel malzemenin katkı maddesi olmadan üretilen hidrojel malzemeden daha üstün özelliklere sahip olduğu düşünülmektedir. Borik asit ve ilaç ilave edilen hidrojel kontakt lens malzemesinin, kontakt lens kullanımı açısından kapsamlı araştırmalar için potansiyel göstereceği düşünülmektedir.
Kendini iyileştirebilen biyopolimer katkılı hidrojel esaslı yara örtüsü malzemesi geliştirilmesi
Yara örtüleri genel olarak yaradan kaynaklanan istenmeyen etkileri azaltmak ve yara iyileşmesini desteklemek için gereklidir. Etkili bir yara bakımının sağlanması açısından yara örtüsü malzemesi seçimi çok önemlidir. Yara örtüsü malzemesinin en iyi tasarımı, yara örtüsü malzemesinin yarayı hızlı iyileştirmesi, yara iyileşmesi için gerekli olan en iyi koşulları sağlaması, nemli ortamı koruması, şişme özelliklerinin iyi olması ve antibakteriyel özelliklerinin iyi olması ile gerçekleşebilir. Hidrojel malzemelerin elastik yapıya sahip olması ve yumuşak özellikte bulunması yaranın iyileşmesinden sonra herhangi bir zarar görmeden kolay bir şekilde uygulanmasına ve çıkarılabilmesine olanak sağlar. Ayrıca hidrojeller çok çeşitli yaraların tedavisinde kullanılabilecek yara örtüsü malzemesi geliştirilmesi için tercih edilebilir. Doku mühendisliği ve ilaç salım uygulamalarında da hidrojeller çok sık tercih edilmektedir. Polivinil alkol, suda çözünürlüğü, toksik olmaması, biyouyumlu olması ve çok iyi mekanik özelliklere sahip olması nedeni ile hidrojel hazırlamada çok sık kullanılan polimerlerden birisidir. Doğal polisakkaritlerden birisi olan kitosan ise sağlıklı yaşam formülasyonlarında sık olarak kullanılmaktadır. Kitosan, biyomedikalde en çok kullanılan polimerlerden birisi olarak karşımıza çıkar. Gliserol ise iyi bir plastikleştiricidir, geniş bir kullanım alanına sahiptir ve biyouyumluluk özelliğine sahiptir. Yapılan çalışmada polivinil alkol ve kitosan polimerleri kullanılarak hidrojel malzemeler hazırlanmıştır. Hazırlanan bu hidrojellerde ilaç, zeytin yaprağı ekstraktı ve borik asit katkı maddesine bağlı olarak yara iyileşmesinde önemli olabilecek bazı karakteristik özellikleri ile kendi kendini iyileştirme özelliklerindeki değişimler incelenmiştir. Polivinil alkol, kitosan ve gliserol ile oluşturulan hidrojellerle aynı formülasyona sahip olan ancak içerisine katkı maddesi ilave edilen hidrojellerin özellikleri birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Üretilen hidrojellerin antibakteriyel özelliğe katkısı, şişme özellikleri, su tutma özellikleri, kendi kendini iyileştirme özellikleri, temas açısı özellikleri, ilaç salımı, FTIR analizleri ve SEM analizleri yapılmıştır. Üretilen bütün hidrojel malzemelerde katkı maddelerinin hidrojel yapısını bozmadığı düşünülmektedir. Ayrıca katkı maddesi ilave edilen hidrojel malzemelerin saf hidrojel malzemelerden daha üstün özelliklere sahip olduğu düşünülmektedir. Katkı maddesi ve ilaç ilave edilen hidrojel yara örtüsü malzemelerinin, yara örtüsü kullanımı açısından kapsamlı araştırmalar için potansiyel göstereceği düşünülmektedir.
Tek A'lı çekirdeklerin taban-durum manyetik momentlerinin sinirsel-bulanık sistemiyle belirlenmesi
Bu tez çalışması, yapay sinir ağları, bulanık mantık ve sinirsel-bulanık mantık gibi yaygın kullanılan yapay zekâ yöntemlerinin ayrıntılarını ele almakta ve henüz yeni uygulanmaya başlandığı nükleer fizik alanında bu yöntemlerin uygulamasını incelemektedir. Ayrıca, bu yöntemleri en yaygın olarak kullanıldığı sağlık alanında yapılan çalışmaları içeren bir literatür araştırması da sunmaktadır. Bu tez çalışmasının uygulamasında, proton sayısı (Z) 1 ile 88 arasındaki tek-A'lı deforme çekirdeklerin taban-durum manyetik momentleri hibrit bir yapay zekâ modeli olan Anfis kullanılarak çalışılmıştır. Bu bölgede yer alan 19-33Na çekirdekleri özel olarak incelenmiş ve bu çekirdekler için yapılan Anfis çıkarımları teorik bir yöntem olan Kuaziparçacık Fonon Nükleer Model (QPNM) ile de desteklenmiştir. Bu izotopların manyetik momentleri hem Anfis bazında hem de QPNM bazında ilk kez ele alınmıştır. Bu bölgedeki çekirdeklerin Anfis bazındaki çıkarımında, deforme çekirdeklerin proton ve nötron sayıları (Z ve N) ve taban-durum nükleer spin değerleri (I) sisteme girdi olarak, manyetik moment değerleri (µ) ise çıktı olarak verilmiştir. 1≤Z≤88 arasındaki tek A'lı deneysel değerleri bulunan çekirdeklerin %80'i eğitim ve %20'si test verisi olarak ayrılmıştır. Burada 1≤Z≤28 arasındaki deneysel momenti olmayan tek A'lı çekirdekler hakkında çıkarımlarda bulunulmuştur. Örnek olarak da tek-A'lı 19-33Na izotoplarının µ değerlerine ait çıkarımlar yapılmış ve QPNM sonuçlarıyla da teorik olarak desteklenmiştir. Ayrıca QPNM bazında yapılan hesaplamalarda, çalışılan sodyum izotoplarının taban durumlarına ait iç manyetik moment (gK), manyetik moment (μN) değerleri ve efektif spin jiromanyetik faktörler (gseff.) mevcut deneysel veriyle karşılaştırılmıştır. QPNM çerçevesinde yapılan hesaplamalar ayrıca Tek-Parçacık Model (SPM), Kuliev-Pyatov Metodu (KPM) ve Kuaziparçacık Tamm-Dancoff Yaklaşımı (QTDA) sonuçları ile de karşılaştırılmıştır.
Antibakteriyel özelliklere sahip ve kendi kendini iyileştirebilen yara örtüsü olarak kullanılabilecek polivilin alkol esaslı hidrojellerin geliştirilmesi
İstatiksel olarak bakıldığında her gün yüzlerce insanın başına gelme ihtimali oldukça yüksek olan yanık yaralanmaları gündelik yaşamı olumsuz yönde etkileyebilmektedir. Yanık yaraları kaynamış su veya sıvılar sebebiyle, ateş, kızartma yağı gibi yaşamsal fonksiyonların devam edebilmesi için kullandığımız etmenlerden kaynaklanabileceği gibi insan vücudunun dayanamayacağı soğukluk derecesindeki bir ortamdan yahut radyasyon, elektriksel olarak yüksek voltaj ile temas etmek gibi daha az karşılaşılan faktörlerden de kaynaklı olarak meydana gelebilmektedir. Bu gibi durumlarda deforme olmuş doku bölgesinde iyileşme mekanizması devreye girerek hasar tamiratı başlar. Bu mekanizma iç içe geçmiş hemostaz, inflamatuar, proliferasyon ve yeniden şekillenme evrelerini kapsayan oldukça kompleks bir süreç olmakla birlikte sürecin sonunda yaranın iyileşmesi sağlanır. Hemostaz evresi yaralanmış bölgelerdeki kanama ihtimalini durdurmak için trombositler yardımıyla pıhtı oluşumunu sağlayarak bölgede tampon oluşturur ardından bir iltihaplanma süreci yani inflamatuar evre gelmektedir ve bu süreçte dışarıdaki zararlı etmen ve mikroorganizmaları nötrofil ve makrofaj tarafından gerçekleştirilen fagositoz yoluyla yok ederek yara bölgesini korumayı hedeflemektedir. Bu evrenin devamında ise hücrelerin çoğalarak hasar almış dokuyu onarma cilt fonksiyonlarını eski formuna getirerek yeniden kazandırılmaya hedeflediği proliferasyon evresi gelmekte olup devamında ise iyileşmenin son aşaması olan hasarlı dokunun gerilim kuvvetini arttırarak yeniden şekillenmesini sağlayarak onarımının tamamlandığı olgunlaşma ve yeniden şekillenme evresi ile birlikte süreç tamamlanmaktadır. Bazı durumlarda ise deforme olmuş doku kendini yenileyemeyerek tıbbi müdahaleler ile birlikte tedavi edilmesi gerekmektedir. Tedavi edilmeyen dokular zamanla kaybedilerek hastanın yaşamı olumsuz yönde etkilenebilir. Bu gibi durumların yaşanmaması adına yanık derecesinin tespit edilerek buna uygun olan tedavilerin hızlı ve efektif bir şekilde yara lokasyonuna uygulanması gerekir. Yanık derecelerinin tespit edilebilmesi için ise deforme olmuş derideki lokasyonunun tam olarak bilinmesi önem arz etmektedir. Deri temel olarak epidermis, dermis ve hipodermis olarak adlandırılan 3 farklı katmana sahip bir yapı olması ile birlikte bütün vücudu kaplayarak en büyük yüzey alanı ünvanına sahip bir organdır. Epidermis tabakasında meydana gelen hasarlar birinci derece yanıklar olarak, dermise ulaşan hasar ikinci derece yanıklar, hipodermis tabakasına ulaşan yanıklara üçüncü derece yanıklar ve sadece deri değil kas ve kemiğin de etkilendiği büyük boyutta hasara neden olan yanıklar ise dördüncü derece yanıklar olarak tanımlanmaktadır. Bu tespit yapıldıktan sonra uygun yöntemler seçilerek yara bölgesinin tedavi edilmesi amaçlanır. Bu yöntemlerden bir tanesi ise yara bölgesini dış ortamdan ayırarak enfeksiyon riskini azaltmayı amaçlayan hidrojel yara örtüleridir. Hidrojel yara örtüleri çeşitli doğal veya sentetik polimerlerin ve katkı malzemelerin bir araya getirilerek oluşturulan yara örtüleri çeşitlerin biridir. Temel amaç olarak yaranın nemli kalmasını sağlayarak ihtiyaç duyduğu oksijeni giriş çıkışına imkan duyan ve zararlı mikroorganizmaların yara etrafında konumlanmasını engelleyerek koruma sağlamaktır. Bu tez çalışmasında Polivinil alkol (PVA), Polietilen glikol (PEG), Polivinil pirolidon (PVP), Polietilenimin (PEI) gibi sentetik polimerlerin farklı kombinasyonları tercih edilerek yeni bir antibakteriyel esaslı hidrojel yara örtüleri geliştirebilmek amaçlanmıştır. Çapraz bağlayıcı olarak tannik asit (TA) kullanılmış olup okaliptus ve karanfil gibi uçucu yağların antibakteriyel özelliklerinden yararlanılmak istenmiştir. Aynı zamanda gentamisin kullanılarak doku iyileştirmesine destekli antibakteriyel etkisi yüksek olan farklı hidrojel numuneleri de sentezlenmiştir. Geliştirilen hidrojel numunelerinin yapısal bağlarının anlaşılabilmesi için FTIR analizi uygulanmıştır. Escherichia coli (E. coli) ve Staphylococcus aureus'a (S. aureus) karşı antibakteriyel aktivitelerini test edebilmek için bakteri kültürlü ortam içeren petri kaplarında 37°C'de 24 saat inkübe edilmiştir. Hazırlanan hidrojellerin su emme, nem tutma kapasitesi ve hidrofilik özelliklerinin araştırılması amacıyla şişme testleri, nem tutma testleri ve temas açısı ölçümleri gibi karakterizasyonlar yapılmıştır. Ayrıca hidrojellerin kendi kendini iyileştirme ve donmama yeteneklerini tespit etmek için çizik testi yapılmıştır ve sonuçlar optik mikroskopta gözlemlenmiştir. Gözenek yapılarının incelenmesi için SEM analizi ve gentamisin salımının anlaşılması için ise UV-spektrofotometre kullanılarak ilaç salım yüzdeleri incelenmiştir. Mekanik dayanım için numunelere çekme testi yapılmış olup yapılan karakterizasyon testleri analiz edilmiştir. Test sonuçları incelendiğinde E. coli ve S. aureus bakterilerine karşı iyi antibakteriyel etkiye sahip, yüksek hidrofilik özelliklere sahip, yüksek şişme kapasiteli numuneler olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar kontrollü ilaç salımı yapar, kendi kendini iyileştirme ve donamama özelliklerini sahip hidrojellerin de aralarında bulunduğu umut verici numuneler yara örtüsü gelişimi için umut verici olduğunu göstermiştir. Mekanik dayanımı kuvvetli olan numuneler sık pansuman değişiminin önüne geçebilmek adına güven teşkil ettiği de tespitler arasında yer almaktdır.
Ultrasona duyarlı hidrojellerin sentezi ve ilaç salım davranışlarının incelenmesi
İlaç taşıyıcı sistemler, tıpta ve sağlık hizmetlerinde ilaçların vücuttaki etkilerini kontrol etmek için kullanılan bir teknolojidir, çünkü doksorubisin (DOX) gibi ilaçların normal dokular üzerindeki çoklu olumsuz yan etkileri vardır ve serbest ilaç tedavisinde kullanımını sınırlamaktadır. İlaç salımını kontrol etmek için tipik ilaç verme sistemleri, polimer bozunmasına ve pasif difüzyona dayanır ancak gerektiğinde ilaç salım hızını geçici olarak kontrol etme yeteneğine sahip değillerdir. Bu yüzden kontrollü salım sistemleri kullanılarak ilaç daha verimli ve güvenli hale getirilebilmektedir. Son yıllarda sağlık alanında kendinden kontrollü bir şekilde ve çevresel faktörlerin etkisi altında sıvıyı serbest bırakabilen hidrojeller büyük ilgi görmektedir. Hidrojellere yüklenen ilacın, ilaç salım hızını geçici olarak kontrol etmek için kullanılan fiziksel enerjilerden biri ultrasondur (US). Enkapsülasyon ile normal dokular üzerindeki olumsuz etkiler önlenebilir ve US kullanılarak ilaç hedefleme ile sorunlu bölgeye ilaç verilmesi sağlanabilir. Bu çalışmada, Polivinil alkol (PVA), Melamin (M) ve Tannik asit (TA) malzemeleri kullanılarak donma-çözülme yöntemiyle US'a duyarlı hidrojeller sentezlenmiş ve US etkisinin ilaç salım davranışlarını nasıl etkilediği araştırılmıştır. Hidrojel sentezlenirken farklı oranlarda (%5, %10, %15) TA ekleyerek enkapsülasyon verimi ve kontrollü ilaç salımı geliştirmek için yeni bir yaklaşım önerilmektedir. Ağırlıkça %35 PVA bazlı hidrojellere önce ağırlıkça %1,5 M ilave edilmiş daha sonra ağırlıkça TA ilave edilerek sentezlenmiştir. TA ilave edilerek hazırlanmış PVA/M hidrojelleri, donma-çözülme yöntemiyle oda sıcaklığında (22°C) en az 6 saat erime ve -20°C'de 30 dk donma işlemi yapılarak sentezlenmiş ve bu donma çözülme döngüsü dört defa tekrarlanmıştır. Dondurma-çözülme işlemi, iyi mukavemetli hidrojeller oluşturduğu ve uygulaması kolay bir yöntem olduğu için tercih edilmiştir. Hazırlanan hidrojeller şişme oranı, fourier transform infrared (FTIR) analizi, taramalı elektron mikroskobu-enerji dağılım spektroskopisi (SEM-EDS) analizi, x-ışını difraksiyon (XRD) analizi, temas açısı ve yüzey gerilimi(enerjisi) ile karakterize edilmiştir. XRD, SEM-EDS analizleriyle PVA'nın kristal yapısını değiştirmediği ve homojen bir morfolojiye sahip olduğu görülmüştür. TA oranı arttıkça FTIR analizinde beklendiği gibi hidrojellerin daha hidrofobik hale geldiği şişme testinde su absorplama kapasitesinin %73'ten %63'e düşmesi, yüzey enerjisinin azalması ve temas açısının ortalama değeri 10,15'ten 62,27'ye artması ile doğrulanmıştır. PVA/M/TA hidrojellerine doksorubisin-hidroklorür (DOX-HCI) yüklenmiştir. İlaç salım deneyleri 15,30,45 ve 60 dk sürelerle oda sıcaklığında (22 °C) US varlığında 40 kHz ultrasonik banyoda ve US olmadan gerçekleştirilmiştir. Salınan ilaç miktarı spektrofotometrik yöntem ile tayin edilmiştir. DOX yüklü hidrojellerin deiyonize su içerisinde bulunduğu ortamda salım gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen tüm hidrojellerde, US'la tetiklenen numunelerin, tetiklenmemiş numunelere göre yaklaşık 2 kat kadar fazla ilaç salımı gerçekleştirdiği görülmüştür. TA oranı arttıkça ilaç salımı yaklaşık 1.5 kata kadar düşmüş ve enkapsülasyon etkinliği ise %50 oranında artmıştır. US süresi arttıkça ilaç salımı ortalama 3,7 kat arttı. Kontrollü ilaç salım kinetiğinin belirlenmesi için Korsmeyer-Peppas, birinci derece ve sıfırıncı derece kinetik modellemeleri kullanılmıştır. PVA/M/TA hidrojellerin kinetik modelleme içinde Korsmeyer-Peppas kinetik modellemeyle daha uyumlu olduğu ve Fickian olmayan difüzyon gösterdiği belirlenmiştir. Ultrason etkisi ile süper durum II taşınım mekanizması gösterdiği görülmüştür. Çalışmada, elde edilen bulgulara göre TA 'nın ilaç salımını azalttığı halde US 'un ilaç salımı ve kinetiği üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu ve salımı belirgin derecede artırdığı tespit edilmiştir. Tüm analizler değerlendirildiğinde kontrollü ilaç salımında hidrojellerin yapısının ve US gibi fiziksel etkilerin etkili olduğu anlaşılmıştır.
Triple negatif meme kanserinde fotodinamik tedavi ve kemoterapinin kombin etkisinin belirlenmesi
Dünyada en sık görülen kanser türlerinden biri olan meme kanserinin alt tipi olarak triple negatif meme kanseri (TNMK) östrojen ve progesteron reseptörlerinden ve insan epidermal büyüme faktörü reseptörü 2'den yoksun ve tüm meme kanseri vakalarının yaklaşık % 10-20'sini oluşturmaktadır. TNMK'nın tedavisinde cerrahi, radyoterapi ve immünoterapi gibi yöntemler kullanılmakla birlikte birincil tedavi basamağı kemoterapidir. Ancak, TNMK'nın heterojen ve agresif yapısı, yüksek rekürrens ve metastatik potansiyeli ve mevcut kanser tedavilerine dirençli olması yeni tedavi stratejilerine yönelik çalışmaların dikkat çekmesine neden olmaktadır. Kanser tedavisinde güncel yaklaşımlardan biri fotodinamik tedavidir. Fotodinamik tedavinin (FDT) temelinde ışığa duyarlı maddenin spesifik dalga boyundaki ışık ile uyarıldıktan sonra oksijen ile etkileşime girmesi sonucunda reaktif oksijen türlerini üretmesi ve fotokimyasal olayların indüklenmesi sonucunda oluşan reaktif oksijen türlerinin (ROS) kanser hücrelerinde apoptotik, nekrotik veya otofajik ölüme neden olması yer almaktadır. FDT'nin temelinde fotosensitizer (FS), ışık ve oksijen olmak üzere üç bileşen bulunmaktadır. Bu bileşenler tek başına etkin olmamasına rağmen, bir araya geldiklerinde kanser hücrelerinde sitotoksik etki göstermekte ve bu sayede hedef dokuya özgü daha yüksek seçicilik sağlamaktadır. Bu üç önemli unsurdan ilki olan FS, etkili FDT için ışık enerjisini soğuran ROS oluşumunu katalize eden bir fotoaktif moleküldür. FDT'de ışık kaynağı etkinliğinde ise hedef dokuda istenen etkinin sağlanabilmesi için doğru ışık dozu, yeterli FS konsantrasyonu ve oksijene ihtiyaç bulunmaktadır. Bu kapsamda, FDT uygulamalarında farklı lazer veya lazer olmayan ışık kaynağı kullanılmaktadır. FDT'de en önemli son parametre ise oksijendir. FDT'de ROS üretiminde oksijenin dokulardaki konsantrasyonu önemli rol aldığı için FDT'nin terapötik etkinliği hedef dokularda bulunan moleküler oksijen konsantrasyonuna bağlıdır. 5-aminolevülinik asit (5-ALA) protoporfirin IX (PpIX)'un öncüsü olarak FDT uygulamalarında kullanılan bir FS'dir. 5-ALA PpIX'e dönüştüğünde aktif bir FS haline gelmektedir. Tek başına FS olmayan 5-ALA Hem biyosentetik yolağıyla hızla Hem'in başka bir öncüsü olan PpIX'e metabolize olarak aktif bir FS haline gelmekte ve 635 nm dalga boylarındaki ışık ile uyarıldığı zaman ROS miktarındaki artışa bağlı olarak hücrelerin mitokondrilerine hasar vermektedir. Daha önce yapılmış olan çalışmalarda 5-ALA temelli FDT'nin hücrelerde intraselüler PpIX birikimine neden olduğu, buna bağlı olarak artan ROS üretimi ile farklı kanser hücrelerinde sitotoksik etkisi belirlenmiştir. Ancak, 5-ALA başta olmak üzere FS'lerin tek başına yeterli düzeyde etkin olmaması, ışığın hedef dokuya penetrasyonu, FS seçiciliğinden kaynaklı sorunlar ve oksijen hipoksisi gibi kısıtlamalar FDT'nin etkinliğini sınırlamaktadır. Bu çerçevede FDT ile diğer tedavi yöntemlerinin kombin uygulanmasına yönelik çalışmalar dikkat çekmektedir. Bu kapsamda, literatürde oral hücreli skuamöz karsinom, meme kanseri, melanom ve akciğer kanseri hücrelerinde 5-ALA temelli FDT ile dosetaksel, sisplatin, fluorourasil ve gefitinib kemoterapi ajanlarının kombin uygulamasının tek başına uygulamalara göre daha etkin olduğu belirlenmiştir. Ancak, TNMK hücrelerinde 5-ALA/FDT ile kemoterapi ajanlarının kombin etkisine dair bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Çeşitli kanser türlerinin tedavisinde kullanılan güçlü bir kemoterapötik ajan olarak sisplatin hücrenin DNA'sında eklentiler oluşturmakta ve böylece DNA replikasyonunu ve zincir uzamasını engelleyerek antineoplastik aktivite göstermektedir Buna rağmen, sisplatinin neden olduğu yan etkiler ve zamanla sisplatine karşı gelişen direnç sisplatinin tedavide etkin kullanımını kısıtlamaktadır. Bu çerçevede tez çalışmasında sisplatinin neden olduğu yan etkilerini azaltmak ve 5-ALA temelli FDT uygulamalarında sınırlamaların üstesinden gelmek için ilk kez TNMK ve sağlıklı meme hücrelerinde sisplatin temelli kemoterapi ile 5-ALA/FDT'nin kombin tedavisinin in vitro etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Sisplatin ile 5-ALA/FDT kombin tedavisinin MDA-MB-231 TNMK hücreleri ve MCF-10A sağlıklı meme epitel hücrelerinde etkisini incelemek için tek başına sisplatin ve 5-ALA/FDT ile karşılaştırmalı olarak eş zamanlı ve sıralı olmak üzere iki farklı sisplatin ve 5-ALA/FDT kombin tedavi seçeneklerinin anti-kanser etkisi belirlenmiştir. Bu kapsamda tek başına 1, 2.5 ve 5 µM sisplatin, tek başına 1 mM 5- ALA ile inkübe edilen hücrelere 1.5, 3, 6, 9 ve 12 J/cm2 enerji yoğunluklarındaki 635 nm diyot lazer uygulaması yapıldı ve 24 saat inkübasyon sonunda hücre canlılığı WST-1 analizi ile belirlendi. Eş zamanlı kombin tedavi uygulamasında hücrelere 1 mM 5-ALA ile birlikte 2.5 ve 5 µM sisplatin uygulanarak 4 saat inkübe edildikten sonra 1.5, 3, 6, 9 ve 12 J/cm2 enerji yoğunluklarında lazer ışıtması yapılmıştır. Sıralı kombin tedavide ise 1 mM 5-ALA ile 4 saat inkübe edilen hücreler belirtilen enerji yoğunluklarında lazer ışıması yapıldıktan sonra 2.5 ve 5 µM sisplatin eklendi ve 24 saat sonra sitotoksik etkisi WST-1 analizi ile belirlendi. Hücrelerde meydana gelen apoptotik ölüm miktarının tayini için Anneksin V analizi gerçekleştirildi. Ayrıca, tek başına sisplatin, 5-ALA/FDT uygulaması ile karşılaştırmalı olarak eş zamanlı 5-ALA/FDT ve sisplatin kombin uygulamasının hücre morfolojisinin yanı sıra mitokondri ve nükleusta neden olduğu hasarın görüntülenmesi için akridin oranj, Mitotracker ve DAPI boyaması yapıldı. Elde edilen WST-1 bulgularına göre, MDA-MB-231 hücrelerinde tek başına 2.5 µM sisplatin (% 73.96) ve 5-ALA/FDT'ye kıyasla (6 J/cm2: % 75.97 ve 9 J/cm2: % 59.55) 5-ALA/FDT ve sisplatin eş zamanlı kombin uygulamasının (1.5 J/cm2: % 121.89, 3 J/cm2: % 113.34, 6 J/cm2: % 55.77, 9 J/cm2: % 43.83, 12 J/cm2: % 58.02) daha etkin olduğu belirlendi. Ayrıca sıralı kombin tedavi uygulaması ile karşılaştırıldığında (1.5 J/cm2: % 128.05, 3 J/cm2: % 128.12, 6 J/cm2: % 90.99, 9 J/cm2: % 77.80, 12 J/cm2: % 76.51) eş zamanlı kombin tedavinin hücrelerde daha fazla anti-proliferatif etkiye sahip olduğu analiz edildi (p<0.05*). Diğer yandan, eş zamanlı 5 µM sisplatin ve 5-ALA/FDT uygulanan MDA-MB-231 hücrelerinde 2.5 µM sisplatin ve 5-ALA/FDT'ye göre antagonistik etki göstererek hücre canlılığında özelikle 6 ve 9 J/cm2 enerji yoğunluklarında daha az etkin olduğu tespit edildi (6 J/cm2: % 72.9 ve 9 J/cm2: % 65.50). Diğer yandan, MCF-10A hücrelerinde sisplatin ve 5-ALA/FDT kombin uygulamasının (6 J/cm2: % 48.10 ve 9 J/cm2: % 47.25) tek başına 5-ALA/FDT'ye (6 J/cm2: % 40.54 ve 9 J/cm2: % 42.22) göre daha az toksik etkisi olduğu analiz edildi. Anneksin V analizi sonuçlarına göre, MDA-MB-231 hücrelerindeki toplam apoptotik ölüm yüzdesi tek başına 2.5 µM sisplatin (% 37.88) ve 5-ALA/FDT'ye (6 J/cm2: % 31.48 ve 9 J/cm2: % 37.78) kıyasla eş zamanlı kombin tedavide (6 J/cm2: % 46.78 ve 9 J/cm2: % 53.6) anlamlı olarak arttığı analiz edildi (p<0.01**). Ayrıca, sisplatin ve 5-ALA/FDT eş zamanlı kombin uygulamasının MDA-MB-231 hücrelerinde daha fazla apoptotik ölüme, nükleer ve mitokondriyal hasara neden olduğu tespit edildi. Bu çalışma ile sisplatin ile 5-ALA/FDT kombin tedavisinin TNMK hücrelerinde anti-kanser etkisi ilk defa araştırılmıştır. Elde edilen bulgular, eş zamanlı 2.5 µM sisplatin ile 1 mM 5-ALA uygulaması sonrasında 6 J/cm2 ve 9 J/cm2 enerji yoğunluklarındaki lazer ışıması yapılan TNMK hücrelerinde tek başına 5-ALA/FDT ve sisplatin uygulamasına göre daha etkin olduğu ve sinerjistik etki gösterdiği (kombinasyon indeksi<1) belirlenmiştir. Ancak, sisplatin ile 5-ALA/FDT'nin kombin etkisinin TNMK hücrelerinde etkisinin moleküler düzeyde aydınlatılmasına yönelik ileri çalışmaların gerçekleştirilmesi gerekmektedir.
Bitki atıklarından hazırlanan ekstraktın kitosan nanopartikülleriyle enkapsülasyonu ve in vitro incelenmesi
Ceviz (Juglans regia L.) ağacı Juglandaceae familyasına ait bir ağaç türüdür. Cevizin meyvesi kadar diğer yapısal bileşenleri olan kabuk, yaprak, zar kısımları da içerdiği komplex bileşenler sayesinde sağlık için önemli bir yere sahiptir. Cevizin iç kısmında bulunan endokarp zarı, içeriğindeki zengin bileşenleri yapılan çalışmalarla ortaya koyulmasına rağmen yeterince faydalanılmayan atık olarak kalmaktadır. Doğal bileşik olarak ceviz zarı ekstresinin, antioksidan ve antiinflamatuar özelliklere sahip, fenolik asitler ve flavonoidler gibi yüksek konsantrasyonlarda biyoaktif bileşikler içerdiği bulunmuştur. Yapılan çalışmalarla bu biyoaktif bileşiklerin, nöroinflamasyonu, oksidatif stresi ve beta-amiloid agregasyonunu azaltmak gibi nörodejeneratif hastalıklarda potansiyel terapötik etkilere sahip olduğu gösterilmiştir. Nanoteknoloji son zamanların en gözde çalışma alanlarından birini oluşturmaktadır. Kullanım alanı gittikçe genişleyen bu teknoloji sağlık sektöründe, ilaç taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesinde ve daha birçok teşhis-tedavi amaçlı yapılan çalışmalarda araştırılmaktadır. Kan-beyin bariyeri (KBB), beyin dokusunu kan kaynaklı toksinler, patojenler ve diğer zararlı maddelerden koruyan bir bariyer sistemidir. Nörodejeneratif hastalıkların tedavisi için ilaçların beyne ulaştırılması, KBB'nin işlevi nedeniyle zordur. Geleneksel ilaçlar, KBB'yi geçemezler veya sınırlı bir geçirgenlik gösterirler. Bu nedenle bilim insanları, KBB'nin geçilmesi için farklı teknikler geliştirmeye çalışmaktadır İlaç taşıyıcı sistemleri uygun taşıyıcı yapı malzemeleri kullanılarak etken maddelerin hedefe taşınmasında umut vadeden yaklaşımlar sunmaktadır. Kitosan, karides ve diğer kabuklu deniz hayvanlarının kabuklarının hidrolizi sonrasında elde edilir. Kitosan, insanlar için biyouyumlu, biyobozunur ve biyoaktif bir polimerdir. Kitosan, yüksek mekanik dayanıklılık ve esnekliğe sahiptir. Ayrıca düşük toksisiteye sahiptir ve biyolojik olarak parçalanabilir, bu nedenle çevre dostudur. Çeşitli endüstriyel uygulamalarda kullanılır. Biyomedikal uygulamalarda kullanılan kitosan, dokularla uyumlu ve biyouyumlu olması nedeniyle yaygın olarak kullanılır. Bu tez çalışması kapsamında, boyutları 150-300 nm arasında değişen, ceviz endokarp zarından elde edilen özütün enkapsüle edildiği kitosan nanopartikülleri (JP/CSNP) üretilmiş ve nanopartiküllerin karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. İyonik jelasyon tekniği ile üretilen nanoparçacıklara farklı konsantrasyonlarda (seri1: 10 mg/ml, seri2: 5 mg/ml, seri3: 2,5 mg/ml) ekstrakt yüklemesi yapılmıştır. Zeta potansiyel ölçümleri sonucunda +17 mV ve + 44 mV arasında değişen değerler bulunmuştur. Nanopartikül boyutları zetasizer ile ölçülmüş ve boş olan nanopartiküllere (CSNP) ait ortalama partikül boyutu 281 nm olarak bulunmuştur. Bu değerler seri1 nanopartiküller için 197 nm, seri2 nanopartiküller için 194 nm ve seri3 nanopartiküller için 237 nm olarak ölçülmüştür. En yüksek enkapsülasyon oranı % 89 değerle seri2 nanopartiküllerde hesaplanmıştır. Yapılan ilaç salım çalışmaları ile 10. saatin sonunda nanopartiküllere yüklenen ekstraktın % 33-% 12 oranlarında ortama salındığı görülmüştür. Antioksidan aktivitenin nanopartiküllere yüklenen ekstrakt konsantrasyonu ile doğrusal bir artış gösterdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca FTIR ve SEM görüntülemeleri ile nanopartiküllerin daha detaylı incelenmeleri sağlanmıştır. Yapılan çalışma ile nörodejeneratif rahatsızlıklarda kullanılmak üzere doğal ilaç potansiyelinde ceviz endokarp özütü enkapsüle edilmiş kitosan nanopartikülleri sentezlenmiştir. Çalışmalar sonucunda üretilen nanopartiküllerin nörodejeneratif rahatsızlıklara karşı umut vadettiği görülmektedir.
Farklı malzemeler için yenilikçi diz implantı tasarımı ve sonlu elemanlar yöntemi ile optimizasyonu
Total diz artroplastisi (TDA) 50 yıldan daha uzun bir süredir dizin kronik dejeneratif hastalıklarını tedavi etmek için kullanılmaktadır. Bu uygulama ortopedik uygulamalarda tercih edilen, başarı oranı yüksek olan ve ekonomik bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Total diz artroplastisi (TDA) yöntemi, diz eklemindeki hasarlı dokunun çoğunu protez bir implantla değiştirerek diz ağrısını hafifleten bir prosedürdür. Sadece ciddi diz eklemi yaralanmalarında, aşırı deformasyonların görülmesi durumunda veya osteoartrit gibi dejeneratif hastalıklarda bu implant kullanılmaktadır. Tüm bu hastalıklarda, hastalar az ya da çok, şiddetli ağrı, rahatsızlık ve uzuv hareketlerinin kısıtlanması gibi problemler görülmektedir. Bu tip implant uygulamasından sonra hasta, normal günlük aktivitelerine devam edebilmekte ve ağrı vb. problemleri önemli ölçüde hafiflemektedir. Hedefe yönelik refleks terapisi ve iyileşme egzersizleri sayesinde, eski hareket kabiliyeti yeniden sağlanabilmektedir. TKA uygulamasında, ağrının azalması ve genel yaşam kalitesinin artması gibi hedef çıktıların yanısıra hastalarda tekrarlanabilir, kalıcı ve etkili iyileşmeler sağladığı görülmektedir. Total diz replasmanının endikasyonlarını ve prosedürlerini gözden geçirdiğimizde, bu yöntem, özellikle diz kireçlenmesi olan hastalarda önemli katkılar sağlamaktadır. Bununla birlikte, ağrının azaltılması, fonksiyonel iyileşme sağlanması ve yaşam kalitesinin iyileştirilmesi konularında hastalardan alınan geri dönüşlerde olulmlu yönde artışların olduğu görülmüştür. Diz implantı uygulaması, osteoartrit (travmaya bağlı diz kireçlenmesi), sedanter yaşam tarzları, vücutta sağlığı bozacak şekilde yağ oranının artması, kıkırdak hasarının görülmesi, kıkırdak kaybına bağlı dizin aşınması ve eklemin başlıca görevlerinden olan eğilme hareketlerinin yapılamaması gibi yaşam kalitesini düşüren diz rahatsızlıklarının cerrahi olarak tedavisinde kullanılan seçeneklerinden biridir. İmplant ömrünü tahmin etmek ve olası sorunları öngörmek için, protez davranışı ve nitelikleri gerçeğine uygun olarak tasarlanan prototip modeller üzerinde test edilmelidir. İmplant üretiminde kullanılan malzemeler değişiklik göstermekle birlikte, tipik olarak plastik, seramik veya metal alaşımları gibi biyouyumlu olan malzemelerden yapılmaktadır. Kişiye bağlı olarak, implantın boyutları ve beklenen fonksiyonlar değişmektedir ve bu durum, implant tasarımını doğrudan etkileyen en önemli parametredir. Yanlış kemik rezeksiyonu, kusurlu implant bileşeni tasarımı ve implant bileşeninin zaman içinde aşınması gibi nedenlerden kaynaklanan problemlerle karşılaşılmaktadır. Buna benzer şekilde, hatalı cerrahi tekniklerin uygulanması, implant bileşenlerinin hatalı üretimi, uygun olmayan implant seçimi, eklem gevşemesi ve hastaların önceden var olan anatomik kusurları nedeniyle de problemler ortaya çıkmaktadır. Total diz protezi uygulamalarında, protez ile kemik arasındaki boşluğu doldurmak için kemik çimentosu kullanılmaktadır. Çimento uygulanırken, protez takılırken, turnike gevşetilirken veya eklem küçültülürken, çimento embolisi veya kemik çimentosu implantasyon sendromu olarak bilinen sorunlar ortaya çıkabilmektedir. Bu sorunun gerçek kaynağı bilinmemekte olup, uygulamanın sonucu ile ilgili belirsizlikler bulunmaktadır. Diz implantı ve protez gibi ekipmanlar, mühendislerin, ortopedi uzmanlarının ve cerrahların ortak çalışmaları sonucunda geliştirilen tasarımlardır. Disiplinlerarası gerçekleştirilen bu iş birlikleri, uygulamanın başarı oranını artırmaktadır. Bu alanda kullanılmak üzere yeni malzemelerin araştırılması ve yeni teknolojilerin geliştirilmesine bağlı olarak bu süreçler daha da hız kazanmaktadır. İmplant geliştirme süreçlerinde biyo-uyumlu malzemelerin kullanılması, alerjik etkilerinin olmaması, antibakteriyel olması ve dış etmenlere dayanıklı olmasını sağlamak amacıyla araştırmaların sürekli devam etmesi gerekmektedir. Son yıllarda, biyomalzemeler ve dokular arasındaki etkileşimler konusunda yapılan araştırmalar da önemli bir artış görülmektedir. Günümüzde, artrit (ağrıya neden olan eklem hastalığı), kazalar veya spor yaralanmaları nedeniyle meydana gelen problemlerin sayısındaki artış, artroplasti ameliyatı geçiren hasta sayısında da artışa neden olmuştur. Hastaların önemli bir kısmı implant uygulamasını tercih ederken, diğer bir kısmı cerrahi yöntemleri tercih etmektedir. Bu konuda doktor tavsiyesi önemli bir faktör iken, bazı durumlardan hastanın fikri alınarak seçim yapmasına imkân verilmektedir. Diz implantı uygulamalarında kullanılan malzemeler biyo-uyumlu olsa bile, vücut sıvısı ile temas etmesi, komplikasyonlar vb. nedenlerden dolayı bu özelliğini kaybedebilmektedir. Biyomalzemeler, çevrelerindeki dokular ve ortamla etkileşimleri nedeniyle, kanda serbest radikal iyonlarının oluşmasına neden olan mikroskobik partiküller üretir veya salmakta, bu da etkilenen bölgede iltihaplanmaya neden olmaktadır. Her implant malzemesi biyo-uyumlu olmakla birlikte, kendi içerisinde önemli farklılıklara sahiptir. İmplant uygulamaları, hastanın eklem yapısına ve uygulanacak cerrahi prosedüre göre özel gereksinimlere ihtiyaç duymaktadır. Diz protezi ameliyatı sırasında, hasarlı veya yıpranmış diz eklemi bileşenleri yapay olarak geliştirilmiş implantlar ile değiştirilmektedir. Yapay implantların üretiminde metal, seramik ve plastik malzemeler kullanılmaktadır. Bu işlemler dizin işlevselliğini artırmak, ağrıyı azaltmak ve hastaların yaşam kalitesini yükseltmek amacıyla uygulanmaktadır. İmplantın kullanım durumuna bağlı olarak birbiri ile temas halinde olan parçalarda aşınma meydana gelmekte ve aşınmanın belirli bir sınırı geçmesi durumunda implantın değiştirilmesi ihtiyacı ortaya çıkmaktadır. Diz replasmanlarının çoğunluğu 15 ila 20 yıl süre ile kullanılabilmektedir. Yaşam standartlarının artmasına bağlı olarak beklenen yaşam süresinin sürekli arttığı günümüz koşullarında, bunun yetersiz olduğu açıktır. Örneğin, 50 yaşında total kalça protezi olan bir hastanın yaşamı boyunca bir veya iki kez yeniden ameliyat olması gerekebilir. Dize yük bindiren hareketlerden kaçınmak, çok gerekli olmadıkça koşmamak ve sağlıklı kiloyu korumak protez sonrası diz sağlığını korumak için çok önemlidir. Yapılan tez çalışmasında, hastanın sağlık durumu, yaşı, cinsiyeti, kilosu vb. nedenlere bağlı olarak oluşan diz eklemi sorunlarını çözmek amacıyla, yapay diz implantı tasarımı yapılması planlanmıştır. Bu durumlarda, oluşturulan nihai model, herhangi bir üç bölmeli diz protezinin geometrik tasarımının karmaşıklığı ve bileşenlerin belirli boyutlarının özgünlüğü nedeniyle her hasta için özelleştirilmiş gerçeğe yakın bir model olmalıdır. İmplant tasarımı yapılırken, hastanın anatomik, fizyolojik ve kişisel özellikleri dikkate alınarak boyutlandırma yapılması implantın başarısını önemli ölçüde etkilemektedir. İmplant tasarımında yer alan en önemli adımlardan bir tanesi, hastanın anatomik ölçümlerine dayanan CAD tasarımının oluşturulmasıdır. Bu yöntemin en büyük avantajı, ilk modeli parametrik olarak oluşturduktan sonra, sadece tasarım boyutlarını değiştirerek modelin çok sayıda hastaya uygulanabilmesidir. Çalışmada bilgisayar destekli tasarım (CAD) ve bilgisayar destekli analiz (CAE) yöntemlerinin kullanılması hedeflenmektedir. Tasarımlar, SolidWorks yazılımında,analizler ise, ANSYS WorkBench yazılımında gerçekleştirilmiştir. CAD modeli oluşturulduktan sonra ANSYS WorkBench yazılımı kullanılarak analizler yapılmış ve ardından SE yaklaşımı ile optimizasyon gerçekleştirilmiştir. Tasarımlar sırasında 5 farklı et kalınlığında yapay diz implantı modeli oluşturulmuş ve 4 farklı malzeme (PE, UHMWPE, PEEK, PMMA) dikkate alınarak farklı basınç değerleri etkisi altında implant üzerinde oluşan değişimler SE yöntemi ile incelenmiştir. Sonuç olarak, tasarlanan yapay diz implantı modeli için optimum et kalınlığı, malzeme ve basınç değeri SE yöntemi ile optimize edilmiştir. Ayrıca maliyet yönünden karşılaştırma yapılarak en uygun diz implantı tespit edilmiştir. Diz implantı üretimi için kullanılması düşünülmüş biyomalzemelerin yanı sıra temel özellikleri, faydaları, dezavantajları, uygulama şartları ve bu gibi durumlara bağlı olarak ameliyat sonrası oluşabilen komplikasyonlar belirlenmiştir.
Birinci metatarsofalanks ekleminin birleştirilmesinde (füzyonunda) stapler ve açı oluşumlarının deneysel ve sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi
Hallux rigidus, birinci metatarsofalanks (MTP) ekleminde görülen dejeneratif bir hastalıktır. Hareket esnasında ağrı ve hareket kısıtlılığı şeklinde kendini göstermektedir. Ayakta en sık rastlanılan ikinci patolojik durum olarak bilinmektedir. Kadınlarda daha sık rastlanılan bir hastalık olmakla birlikte, 50 yaş ve üstü insanların % 2-2,5'inde görülmektedir. Hastalığın kesin sebebi bilinmemekle birlikte, hastaların çoğunluğunda, pozitif aile geçmişi olduğu görülmektedir. Hallux rigidus 4 evreye ayrılmaktadır. İlk evrelerde semptomlar fazla olmamasına karşın, son evrelerde ağrı ve hareket kısıtlılığı artmaktadır. Hallux rigidus rahatsızlığında birkaç farklı tedavi yöntemi bulunmaktadır. Hastaneye başvuran hastalarda tedavi yöntemini, hastalığın evresi belirlemektedir. Hastalığın tanısında uygulanan palpasyonla osteofitler hissedilebilmekte ve dorsal eklemde hassasiyet bulunmaktadır. Hasta yere basar pozisyondayken, ayağın ön-arka, oblik ve yan grafilerine bakılarak hastalığın evresi tespit edilmektedir. Oblik grafide metatarsal kemikte düzleşme ve genişleme ve ön-arka, yan grafide metatarsal kemiğin düzleşmesi ve genişlemesi sonucu eklem aralığında azalma görülebilmektedir. Yandan bakıldığında metatarsal kemiğin başı ve proksimal falanksın tabanında osteofitlere rastlanabilmektedir. Hallux rigidus deformasyonunda iki tür tedavi yöntemi bulunmaktadır. İlk evrelerde hastalığın ilerlemesini durdurmak ve ağrıyı azaltmak amacıyla konservatif tedavi yöntemi önerilmektedir. Konservatif tedavide ortezler, aktivite modifikasyonları, analjezikler ve kortikosteroidler hastanın klinik evresine göre tercih edilebilmektedir. Konservatif tedavinin cevap vermediği veya ileri evre hallux rigidus rahatsızlıklarında ise cerrahi tedavi yöntemleri önerilmektedir. Cerrahi tedavi yöntemlerinde öncelikli amaç, ağrıyı azaltmak ve hastaya konforlu bir yürüme sağlamaktır. Bu uygulama estetik amaçlı olarak tercih edilmemektedir. Cerrahi tedavide cheilektomi, rezeksiyon artroplastisi, implant artroplastisi ve artrodez gibi birçok cerrahi tedavi yöntemi mevcuttur. Birinci MTP eklemi füzyonu (yani artrodez) sık kullanılan cerrahi yöntemler arasındadır. Bu yöntem, başparmak fonksiyonu kaybı ve kaynamama gibi nedenlerden dolayı genellikle, ileri evrelerde tercih edilmektedir. Birinci MTP eklemi füzyonunda implant olarak kirschner telleri (K- telleri), staplerler, plaklar ve vidalar tercih edilmektedir. Staplerlerin, boyutlarının küçük olması, diğer implantlara oranla uygulamasının kolay olması ve düşük yoğunluktaki kemiklerde kullanılabilme imkanına sahip olması gibi avantajları bulunmaktadır. Staplerler, son yıllarda birinci MTP eklemi füzyonunda sıklıkla tercih edilen bir yöntem haline gelmeye başlamıştır. Bu çalışmada, sonlu elemanlar yöntemi ile hallux rigidus rahatsızlığında birinci metatarsal ve proksimal falanks kemiklerinin füzyonunda, stapler kullanımı deneysel ve nümerik yöntemlerle incelenmiştir. Bu amaçla uygulamada, tek stapler ve iki stapler birlikte kullanılması durumları ve staplerlerin yerleştirme açılarının etkileri araştırılmıştır. Tek stapler kullanılması durumunda stapler, dorsal eksende, ikili stapler kullanım durumundaki kombinasyonlarda ise birinci staplere 30°, 60° ve 90° açı yapacak şekilde farklı kombinasyonlarda yerleştirilmiştir. Deneysel çalışmada, üç farklı malzemeden üretilmiş olan staplerler test edilmiştir. Bunlar süper elastik özellikte ve şekil hafızalı malzemeden üretilmiş olan NiTi stapler ve paslanmaz çelikten üretilmiş TLX33 ve TLX44 stapler'leridir. Deneysel çalışmada, staplerlerin kemikleri bir arada tutmak için dairesel kanal içerisine uyguladığı kuvveti ölçmek amacıyla bir kuvvet ölçüm cihazı ve staplerlerin kemik yerleşiminde kemiğe uyguladığı kuvveti belirlemek amacıyla bir deney düzeneği tasarlanmıştır. Bir çenesi sabit diğer çenesi hareketli olan deney düzeneği, staplerlerin bacaklarını açık hale (paralel hale) getirerek kuvvet sensörü yardımı ile kanal içerisinde 3 farklı bölgede oluşan kuvvet değerlerini ölçülmek amacıyla kullanılmıştır. Sıcaklığa duyarlı olan ve şekil hafızalı malzemeden üretilmiş olan NiTi staplerin uyguladığı sıkıştırma kuvvetini belirlemek amacıyla, oda sıcaklığında (25°C) ve vücut sıcaklığında (37°C) kuvvet ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Oda sıcaklığında ölçüm alındığında, en fazla sıkıştırma kuvveti TLX44 staplerde ölçülürken en az sıkıştırma kuvveti NiTi staplerde ölçülmüştür. Ortam sıcaklığı vücut sıcaklığına (37°C) getirildiğinde en fazla sıkıştırma kuvveti NiTi staplerde oluşurken en düşük sıkıştırma kuvveti TLX33 staplerde görülmüştür. Süper elastik özelliğe sahip olan NiTi staplerde sıcaklığın artması ile kanal içerisine uygulanan kuvvetin arttığı görülmüştür. TLX33 ve TLX44 staplerlerin sıcaklığa bağlı sıkıştırma kuvvetinde herhangi bir değişiklik görülmemiştir. Kemik modelleri tasarlanırken literatür verileri dikkate alınarak, birinci metatarsal kemik ve proksimal falanks kemik uzunlukları sırası ile 60 mm ve 35 mm, kalınlıkları ise 10 mm olarak belirlenmiştir. Tek stapler kullanımı ve ikili stapler kombinasyonlarında stapler yerleşim mesafeleri belirlenirken, dorsal eksene 0° ile yerleştirilen staplerler birinci metatarsal kemiği ve proksimal falanks kemiğinden eklem birleşim noktasına olan uzaklıkları 10 mm olacak şekilde tasarlanmıştır. İkili stapler kombinasyonlarında stapler yerleşim mesafeleri belirlenirken 30°, 60° ve 90° stapler yerleştirme açılarında, proksimal falanks kemiğinden eklem birleşim noktasına 7 mm uzaklıkta ve metatarsal kemikten eklem birleşim noktasına13 mm uzaklıkta olacak şekilde tasarlanmıştır. Ayrıca, kemik modelleri oluşturulurken anatomik açılanmaya uygun olsun diye metatarsal kemik ile proksimal falanks kemik arasındaki hallux açısı (HA), 13° ve dorsifleksiyon açısı (DFA), 25°, 30° ve 35° olacak şekilde 3 farklı kemik modeli oluşturulmuştur. Bu 3 farklı kemik modeli kendi içinde stapler yerleşim açısına göre dorsal eksende 0° tek stapler kombinasyonu ve dorsal eksene 30°, 60° ve 90° açı yapacak şekilde iki stapler yerleşim kombinasyonu olmak üzere 4 farklı şekilde tasarlanmıştır. Toplamda 12 farklı kemik modeli tasarlanmış ve stapler yerleşim kombinasyonlarının mekanik dayanıma etkileri incelenmiştir. Kemik modelleri, FDM tipi 3D yazıcıda PLA malzeme kullanılarak % 20 doluluk oranında üretilmiştir. Dolgu deseni olarak kemik içyapısına benzerliğinden dolayı Gyroid deseni seçilmiştir. Farklı stapler yerleştirme açıları öngürülerek üretilen kemik modelleri, laboratuvar ortamında test edilmiş ve tasarlanan kemik modellerinin sonlu elemanlar yöntemi ile analizi (ANSYS Workbench yazılımında) yapılmıştır. Kemiklerin Young Modulu (E) 20000 Mpa ve Poisson oranı 0,3 olarak tanımlanmıştır. Gerçek durumda stapler ayakları boyunca değişken bir kuvvet etki etmektedir. En büyük kuvvet staplerin ayaklarının uç noktasında etki etmektedir. Analizlerde de bu gerçek durumu simüle edebilmek için stapler ayaklarına doğrusal olarak değişecek şekilde kuvvet tanımlanmıştır. Yapılan testler ve analizler sonucunda en yüksek sıkıştırma kuvveti NiTi staplerde ölçülmüştür. İkili stapler kombinasyonlarının tekli staplerlere göre daha yüksek sıkıştırma kuvveti uyguladığı görülmüştür. İkili stapler kombinasyonlarında en yüksek sıkıştırma kuvveti 0°-30° stapler kombinasyonunda, en düşük sıkıştırma kuvveti ise 0°-90° stapler kombinasyonunda görülmüştür. Sonuç olarak, stapler yerleşim açılarının azalması durumunda deformasyonun arttığı tespit edilmiştir. Fakat, çalışmada kullanılan en düşük stapler kombinasyon açıları 0°-30°'dir ve bu kombinasyonun kemik yapısına zarar verecek büyüklükte olmadığı görülmüştür. Stapler yerleşim açıları arttıkça maksimum gerilmenin ve buna bağlı olarak sıkıştırma kuvvetinin azaldığı tespit edilmiştir. Stapler yerleşim açılarının azalması durumunda ise, gerilmenin arttığı ve buna bağlı olarak birleştirme bölgesinde oluşan sıkıştırma kuvvetinin arttırdığı ve daha fazla sabitleme sağladığı sonucuna varılmıştır.
Üç boyutlu yazıcı ile jelatin bazlı yara örtüsü geliştirilmesi
Kollajen türevi olan jelatin, yüksek biyouyumluluğa, hemostatik özelliklere, azaltılmış sitotoksisiteye ve antijeniteye sahiptir. Aynı zamanda hücre yapışmasını ve çoğalmasını destekler. Ancak zayıf mekanik özelliklere ve antimikrobiyal aktiviteye sahiptir. Ayrıca jelatin bazlı yara örtülerine antimikrobiyal ajanların eklenmesi, yara örtülerinin in vitro ve in vivo antimikrobiyal aktivitesini arttırır. Bu çalışmada ilk olarak jelatin/ ksantan sakızı hidrojeller farklı oranlarda hazırlanarak 3B yazıcıda basılabilirlikleri değerlendirildi. En iyi basılabilir çözelti oranı belirlenerek içerisine 2000 yılı aşkın süredir birçok farklı cilt durumunu tedavi etmek için topikal bir ajan olarak kullanılan salisilik asit (SA) üç farklı miktarda (5, 7, 10 mg) eklenerek AXO A1 (Axolotl Biosystems, Türkiye) 3B yazıcı ile uygun parametrelerde basımı gerçekleştirildi. Basımı gerçekleştirilen ve kurutulan doku iskelelerinin çapraz bağlama işlemi glutaraldehit çözeltisiyle gerçekleştirildi. Çapraz bağlanan iskeleler etiketli petri kaplarına yerleştirilerek daha ileri analizler için saklandı. Üretilen iskelelerin termal, mekanik, morfolojik, kimyasal özellikleri ve biyouyumluluk özellikleri ayrıntılı olarak değerlendirildi. İskelelerin ilaç salım özellikleri, in vitro ortamı taklit eden fosfat tamponunda farklı zaman aralıklarında bir ultraviyole spektrofotometre kullanılarak analiz edildi. Mekanik test sonuçları %4JEL/%1,2KSN/7MG_SA çözeltisinden üretilen yara örtüsünün yaklaşık 2,39 MPa ile en yüksek gerilme mukavemetini gösterdi. Morfolojik analiz sonucu en düşük gözenek yapısının 1014,5 μm ile %4JEL/%1.2KSN/5MG_SA çözeltisinden üretilen iskeleye ait olduğu gözlenmiştir. Antimikrobiyal özellikleri sırasıyla S.aureus ve E. coli kullanılarak karakterize edilmiş ve iskelelerin antibakteriyel etki göstermediği ve inhibasyon çapı oluşmadığı gözlemlenmiştir. Bu sonuç yara örtülerindeki SA içeriğinin yetersiz kaldığını ve çözeltideki ilaç miktarını arttırarak antibakteriyel aktivitenin ortaya çıkarılabileceğini düşündürmektedir. Termal karakterizasyon sonuçlarına göre, tüm yara örtülerinde 50°C civarlarında Tg noktası gözlemlendi. Yara örtülerinin biyouyumluluğu ve sitotoksisitesi MTT tahlili ile belirlendi ve in vitro çalışmalar %4JEL/%1.2KSN iskelesinin fibroblast hücre hattında, diğer yapılara göre daha fazla hücre canlılığına neden olduğunu gösterdi. Bu çalışmanın, jelatin bazlı hidrojelden 3B baskılı yara örtüsü iskelelerinin üretimi için doğru boyut ve parametrelerin bulunmasında faydalı olması beklenmektedir.
Beşinci metakarpal kırıklarının tedavisi için yeni bir yaklaşım geliştirilmesi
Üst ekstremite fonksiyonlarının yerine getirilmesinde kilit rol oynayan eller, gelişmiş fonksiyonlarını merkezi sinir sistemi ve kas sistemi ile koordineli olarak gerçekleştirir. Elin arkasında, avuç içi boyunca parmak tabanlarına kadar uzanan 5 adet metakarpal kemik bulunur. Metakarpal kemikler birden beşe kadar rakamlarla ifade edilir. Birinci metakarpal başparmak metakarpı olmak üzere serçe parmak metakarpı beşinci metakarpaldır. Metakarpal kemikler elin yapısını oluşturan en uzun kemiklerdir. Metakarp kırıkları tüm üst ekstremite kırıklarının %40'ını oluşturur. Bu kırıklar içerisinde en sık rastlanılanı ise %10'luk dilimle 5. metakarp boyun kırıklarıdır. Metakarp kemik kırıklarının sınıflandırılması uzun kemik kırıkları sınıflandırılmasına benzerlik gösterir. Metakarp kırıkları genellikle kapalı kırıklardır ve kapalı redüksiyonla tedavi edilebilmektedirler. Metakarp kemik kırıkları kırığın anatomik yerine göre baş, boyun, shaft ve taban kırıkları olarak sınıflandırılabilir. Metakarp kırıkları arasında en sık rastlanılan kırık türü boyun kırıklarıdır. Birinci metakarpal kemik eklem stabilitesinin daha az olması sebebiyle daha fazla hareket kabiliyetine sahiptir ve birinci metakarp kırıkların tedavisi genellikle açık redüksiyon gerektirir. Birinci ve beşinci metakarpal dışndaki metakarplar yanlarındaki metakarplarla eklem oluşturmalarından dolayı çift taraflı stabildir. Beşinci metakarpal kemikler, birinci metakarplar gibi elin kenar kısmında yer almasından ve dördüncü metakarp ile tek taraftan sabitlenmesinden dolayı kırılma ihtimali daha yüksek metakarplardır. Elin kapalı yumruk şeklinde sert bir yere çarpması sonucu kuvvet metakarp başından metakarp boynuna aktarılır ve kırılma genellikle boyunda veya shaftta (gövdede) gerçekleşir. Kırığın gerçekleşme şeklinden dolayı 4. ve 5. metakarp boyun kırıkları genellikle "Boksör kırığı" olarak adlandırılmaktadır. Metakarpal kemik kırıklarının gerçekleşmesinin ardından ağrı, şişlik, morarma, eli hareket ettirmede ve kullanmada zorlanma gibi şikayetlerle acile başvuran hastalarda doğru teşhisin konulabilmesi için klinik ve radyolojik muayenelerin yapılması gereklidir. Yapılan muayenelerin ardından tedavi süreci planlanmaktadır. Kırığın doğru şekilde kaynaması için kırık kemik parçalarının eski konumuna yakın şekilde hizalanması ve bu hizanın kaynama sürecince korunması gereklidir. Ayrıca seçilen tedavi yönteminin bölgedeki diğer yapılara zarar vermemesi gerekmektedir. Tedavinin amacı kabul edilebilir kemik dizilimi, kaynaşmış kemik yapısı ve el fonksiyonlarının optimal düzeyde geri kazanımıdır. Kemik kırıldıktan sonra kendini yenileyebilecek yeteneğe sahiptir. Kırık iyileşmesi iç içe geçmiş 3 evreden oluşur. Bu evreler; inflamasyon(yangı) evresi, onarım(reperasyon) evresi ve yeniden şekillenme (remodeling) evresidir. Evreler arasında en kısa süren inflamasyon evresi iken en uzun süren evre yeniden şekillenme evresidir. Kırık kemik parçaları arasındaki mesafe istenilen yakınlıktaysa ve gerekli biyolojik ve biyomekanik şartlar sağlanmışsa, kırık hattında öncelikle bir hematom oluşumu görülür. Bölgedeki hematomun olgunlaşmasıyla kolajen bir matriks ve xxiv damarlanma oluşur. Farklılaşma yeteneğine sahip mezenkimal kök hücreler bölgeye gelerek kondrositlere dönüşür ve kıkırdak yapıda bir onarım dokusu oluşturur. Süreç yeterli mekanik özelliklere sahip olmayan kıkırdak yapıdaki kallusun kemik dokuya dönüşmesi ile sonlanır. Kemik iyileşmesinin doğru şekilde gerçekleşebilmesi için tedavi süreci gözlemlenmelidir. Kırık, oluşum şekline ve anatomik yerine bağlı olarak kapalı veya açık şekilde redükte edilebilir. Malrotasyonun görülmediği, minimal düzeyde yer değiştirmenin saptandığı basit kırıklarda tercih edilen tedavi yöntemi alçı, atel ve splintlemedir. Kapalı redüksiyon ile kırık kemik parçaları olması gerektiği pozisyona alınır ve kırık kemiklerin kaynaşması için bu pozisyonda sabit kalması sağlanır. Hastanın yaşına, cinsiyetine ve diğer fizyolojik özelliklerine bağlı olmakla birlikte genel olarak 3-6 hafta sonunda kemik iyileşmesi görülmektedir. Bu süreç istenmeyen durumlarla karşılaşmamak için radyolojik muayenelerle takip edilmeli, gerekirse cerrahi olarak müdahale edilmelidir. Açık kırık söz konusuysa kırığın durumundan ve açık yaranın enfekte olma riskinden ötürü genellikle ameliyat gereklidir. Kemiklerin hizalanması ve yeterli redüksiyonun sağlanması için operatif yöntemler gerektiren kırıklar genellikle çoklu, parçalı, malrotasyona sahip, kapalı olarak redükte edilemeyen veya yer değiştirmenin gözlendiği kırıklardır. Dahili fiksasyon adı verilen yöntemle kemiğe iyileşebileceği pozisyonda kalması için çeşitli yöntemlerle metal parçalar yerleştirilir. Bu yöntemler; Kirschner teli (K teli) ile tespit tekniği, intraosseöz tel, interfragmanter vida, plak ve vidalar, intramedüller tespit ve eksternal fiksatör olarak sınıflandırılabilir. Yapılan literatür çalışmalarında kallus üretiminin gerçekleştiği kırık iyileşmesinin erken onarım safhasında, mekanik ortamın hedeflenen şekilde ayarlanmasının ve kemiğe harici olarak belli aralıklarla uygulanan eksenel yüklemenin iyileşme tepkisini arttırdığı, kaynama sürecini hızlandırdığı ve iyileşme komplikasyonlarını azalttığı sonucuna varılan çalışmalar görülmüştür. Çalışma, açık redüksiyon gerektirmeyen beşinci metakarp kırıklarının tedavisi için 3 nokta fiksasyonunu temel alan bir splint tasarımını içermektedir. 3 nokta fiksasyonu metodu, iki parçayı katı bir şekilde birleştirmek için yapılan statik bir metotdur. Bu yöntemde, iki baskı noktası rotasyon ekseni üzerinden uygulanırken, üçüncü baskı bu iki noktaya uygulanan baskı kuvvetini dengeleyecek şekilde rotasyon ekseni altından zıt yönde uygulanmaktadır. Amaç iki parçayı kaymalara müsaade etmeden denge şartına sahip üç tane kuvvetle bir arada tutmaktır. Baskı uygulanacak noktalar ve uygulanacak baskı kuvveti doğru seçilmelidir. Literatürde insan dokularına zarar verecek basınç kuvvetinin 25 MPa ve üzerindeki kuvvetler olduğu tanımlanmaktadır. Bu doğrultuda, beşinci metakarpal kemik kırıklarını sabitleyecek ve kemik iyileşmesine katkıda bulunacak uygun büyüklükteki kuvvetlerin uygulanmasına imkân tanıyacak 3D bir splint tasarımı CAD modelleme metodu ile gerçekleştirildi. Gerekli büyüklükteki kuvveti uygulayabilmek için, istenilen boyutta ve sertlikte üretilebilmesi avantajlarından ötürü yay kullanımına karar verilmiştir. Vidalara entegre şekilde kullanılması yayların istenilen baskıyı uygulayacak şekilde sıkıştırılmasını ve planlanan noktada sabit kalmasını sağlayacaktır. Tasarlanan splint modelinde kırık bölgesine yaylar aracılığıyla kuvvet uygulanabilmesi için elin iç ve dış kısmında ele temas edecek şekilde kanallar oluşturulmuştur. Modellemesi tamamlanan splint, termoplastik esaslı ve biyouyumlu bir flament olan PLA ile FDM tipi bir 3D yazıcı kullanılarak üretilmiştir. Uygulanacak kuvvetlerin test edilebilmesi için CAD modelleme yöntemi ile kalibrasyon mekanizması (ölçüm sistemi) tasarlanmıştır. Kalibrasyonmekanizmasında, uygulanan kuvvetlerin kuvvet sensörü ile ölçülebilmesi için mevcut splint tasarımını destekleyecek bir yapı eklenmiştir. Kalibrayon mekanizmasının üretimi 3D yazıcı kullanılarak yapılmıştır. Kalibrasyon testi ise, vida ve yay ile oluşturulan baskı kuvvetinin hassas bir sensör yardımıyla tespit edilmesini sağlamaktadır. Bu sistemde Arduino kiti sayesinde LCD ekran üzerinde sensörden elde edilen kuvvet değerleri Newton cinsinden görüntülenmektedir. Vida ve yay aracılığıyla uygulanan kuvvetlerin kemikte meydana getireceği mekanik etkilerin incelenebilmesi için SOLIDWORKS paket programı ile 5 farklı metakarp kırık yapısı oluşturulmuştur. Oluşturulan bu modellerin sonlu elemanlar analizleri ANSYS yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Kırıklar açılı ve açısız olmak üzere iki farklı şekilde modellenmiş ve boyun ve shaft kırığı olmak üzere iki farklı kırık tipine göre tasarlanmıştır. Kuvvet uygulanırken açılı ve açısız kırık tiplerinde farklı mesafeler dikkate alınmıştır. Açısız shaft kırığında, açılı shaft kırığında ve boyun kırığında, 6 mm ve 9 mm olmak üzere iki farklı mesafeden kuvvet uygulanmıştır. 3 nokta fiksasyonu prensibine bağlı olarak uygulanan bu kuvvetleri dengeleyecek şekilde uygulanan tepki kuvvetlerinin büyüklüğü belirlenirken cilt dokusuna zarar vermeyecek şekilde 2-20 N aralığında seçilmiştir. Değişen kuvvet etkisiyle oluşan deformasyon ve Von Mises gerilme değerleri grafiksel olarak incelenmiştir. Kuvvete bağlı olarak değişen, maksimum deformasyon ve gerilme değerleri tablo ve grafikler yardımıyla karşılaştırılmıştır. Bu tablo ve grafikler incelendiğinde, kuvvetin artmasına bağlı olarak deformasyon ve gerilme değerlerinin de arttığı gözlemlenmiştir.
Dondurarak kurutma ve çözücü döküm-parçacık uzaklaştırma tekniği ile PCL bazlı doku iskelesinin karakterizasyonu
Doku hasarı ve doku kaybı milyonlarca insanın yaşadığı sorunlardan biridir. Yaşanılan doku hasarını ve doku kaybını onarma ve yenileme potansiyeline sahip iki farklı yöntem kullanılarak bir doku iskelesinde olması gereken optimum özelliklere sahip iki farklı doku iskelesi geliştirilmesi öngörülmüştür. İlk yöntem olan dondurarak kurutma ile üretilen doku iskelelerinin istenilen iskele özellikleri sağlaması ve çift katmanlı olması amaçlanmıştır. İkinci yöntem olan çözücü döküm ve parçacık uzaklaştırma yöntemi ile üretilen doku iskelelerinin ise istenilen iskele özellikleri sağlaması ve ilaç salınımı yapılması amaçlanmıştır. Doku hasarını ve doku kaybını iyileştirmek için biyolojik olarak parçalanabilen doku iskeleleri üretilmesi amaçlanmıştır. İskelelerin üretiminde ana malzeme olarak polikaprolakton (PCL) tercih edilmiştir. PCL doku oluşumu için biyouyumlu ve biyobozunur bir polimerdir. Dondurarak kurutma yönteminde PCL'nin yapısına destek olabilmesi için Kitosan (CHI) yardımcı polimer olarak tercih edilmiştir. Oluşan bu yapıya destek sağlamak ve çift katmanlı bir yapı oluşturması için farklı oranlarda karbon nanotüp (CNT) eklenmiştir. Çözücü olarak asetik asit (AA) tercih edilmiştir. Bu biyomalzemeler kullanılarak dört farklı çözelti hazırlanmıştır. Çözeltilere dondurarak kurutma (liyofilizasyon) yöntemi uygulanmıştır. Hazırlanan çözeltiler -20°C'de dondurulmuştur. Donmuş çözeltiler daha sonra liyofilizasyon işlemi için basıncın vakum pompasıyla düşürüldüğü liyofilizatöre yerleştirilmiştir ve -60°C'de on gün bekletilmiştir. Liyofilizatörden çıkan numuneler iki gün kurumaya bırakılmış ve kuruduktan sonra çift katmanlı doku iskelelerinin üretimi tamamlanmıştır. Üretilen çift katmanlı doku iskelelerinin gözenek yapılarını incelemek için SEM, organik ve inorganik bileşikleri karakterize etmek için FTIR, iskelelerin kimyasal yapılarını doğrulamak için XRD, iskele yüzeylerinin ıslanabilirliğinin kontrolü için temas açısı ve serbest yüzey enerjisi analizleri incelenmiştir. SEM ile yüzeylerin gözenekliliği belirlenmiştir. FTIR analizi ile malzemeler için karakteristik pikler görülmüştür. XRD ile PCL karakterize edilmiştir, temas açısı ve serbest yüzey enerjisi analizi ile iskelenin ıslanabilirliği ölçülmüştür. Temas açısı ölçümü ile iskelenin hidrofilik olduğu tespit edilmiştir. Literatür taramalarında doku iskeleleri dokuya yapışması için en az 40 mN/m yüzey enerjisine sahip olması gerektiği tespit edilmiştir. Serbest yüzey enerjileri 40 mN/m'nin üzerindedir. Analiz sonucunda başarılı bir şekilde çift katmanlı bir doku üretildiği tespit edilmiştir. İkinci çalışmada ise PCL'ye ek olarak Polietilen Glikol (PEG) kullanılmıştır ve çözeltiye farklı oranlarda Polilaktik Asit (PLA) eklenmiştir. Çözücü olarak bu polimerlerin ortak çözücüsü olan kloroform tercih edilmiştir. Farklı oranlarda polimerler ile dört farklı çözelti hazırlanmıştır. Hazırlanan bu çözeltilere çözücü döküm ve partikül uzaklaştırma yöntemi uygulanmıştır. Çözeltilere toplam 24 g tuz (NaCl) eklenmiş ve manyetik karıştırıcıda 15 dakika karıştırılmıştır. Çözeltiler, 24 saat boyunca bir çeker ocak içinde serbest bırakılmıştır. Daha sonra çözeltilere distile su ilave edilerek 60 saat suda bekletilmiştir. Çözeltilerin suda bekletilmesi NaCl ve PEG'i çözmek için tasarlanmıştır. Daha sonra sudan alınan numuneler iki gün boyunca havada kurutulmuştur ve dört farklı doku iskelesi üretimi tamamlanmıştır. Üretilen doku iskelelerinin gözenek yapılarını incelemek için SEM, organik ve inorganik bileşikleri karakterize etmek için FTIR, su tutma kapasiteleri için şişme analizi, iskele yüzeylerinin ıslanabilirliğinin kontrolü için temas açısı ve serbest yüzey enerjisi ve ilaç taşınmasını gözlemlemek için ilaç salınım analizi yapılmıştır. SEM analizinde iskelenin gözenekleri nanometre ve mikrometre boyutlarındadır. İskelelerdeki gözeneklilik NaCl porojenleri ve PEG ile sağlanmıştır ancak SEM görüntüleri incelendiğinde porojenlerin tamamının iskelelerden uzaklaştırılamadığı görülmüştür. FTIR spektrumunda bileşenlerin tüm karakteristik pikler görüldüğü gözlemlenmiştir. PCL oranı en yüksek doku iskelesinde en az su emme gözlenmiştir. Yapılan ölçümlerde 60. dakikadan sonra şişme oranında azalma meydana geldiği tespit edilmiştir. En iyi temas açısına sahip doku iskelesi ise %14PCL/PEG içeren doku iskelesidir. Literatür taramalarında doku iskeleleri dokuya yapışması için en az 40 mN/m yüzey enerjisine sahip olması gerektiği tespit edilmiştir. Dört doku iskelesi içinde ölçülen değer 40 mN/m'ye yakın değerler elde edilmiştir. Yapılan ilaç salınımı analizi sonucu çizilen doku iskelelerinin %DOX salınımı grafiğine bakıldığı zaman ilacın 1. saatten itibaren dört numune içinde salınım yaptığını 720. saatte %100'e ulaştığı gözlemlenmiştir. Doku iskelesinde kullanılan iki farklı yönteme bakıldığında dondurarak kurutma yöntemi ile üretilen iskele yapısının istenilen iskele yapısına daha yakın olduğu tespit edilmiştir. Çözücü döküm ve parçacık uzaklaştırma yönteminde PCL'nin yanında PLA'nın kullanılması üretilecek iskelenin hidrofobik özelliğini arttırmıştır. Bu tez çalışmasında hem malzeme açısından hem de yöntem açısından dondurarak kurutma yöntemi ile istenilen amaca en uygun doku iskelesi üretimi sağlanmıştır.
Total diz implantı kaval bileşenin latis gözenekli yapıda tasarımı ve analizi
İnsana hareket imkânı tanıyan vücudumuza ait yapılar, eklemlerdir. Vücudumuzun farklı bölgelerinde birçok eklem bulunmaktadır. Bunlardan birisi olan diz eklemi insan vücudunun tüm yükünü taşımaktadır. Bu yönü diz ekleminin hasara uğrama ihtimaline sebebiyet vermektedir. Yıpranmış eklemin görevini tekrardan yerine getirebilmesi için çözümler aranmış ve diz implantları keşfedilmiştir. Bunlardan birisi de total diz implantıdır. Üzerinde birçok çalışma yapılarak vücut yapımıza uygunluğu yani eklemin orijinalliğine yakın, hareket kısıtlamasını gidermeye yardımcı olması açısından implant teknolojisi kendini her daim yenilemektedir. Son yıllarda öne çıkan gelişmeler için implantların gözenekli yapıda olması ve üç boyutlu baskı ile üretilmesi söylenebilmektedir. Bu teknolojide, implantlar vücuda yerleştiğinde kemik ile temasta bulunduğundan kemiğe temas eden bölgeleri tıpkı kemik gibi gözenekli yapıda tasarlanmaktadır. İmplant tasarımının kemiğin gözenekli yapısına benzetilme amacından yola çıkılması, implantı vücudumuza yerleştirdiğimizde vücudumuzla uyum sağlamasını kolaylaştırmaktır. Burada biyouyumluluk kavramı kullanılmaktadır. Gözenekli yapının bir artısı da kullanıldığı modelin mekanik özelliklerini geliştirmesidir. Modele hafiflik ve dayanıklılık kazandırmaktadır. Biyomekanik açıdan en doğru gözenek tasarımını elde etmede latis yapıların özelliği dahil edilmiştir. Latis yapılar günümüzde implant teknolojisinde ve birçok alanda kullanılmaktadır. Farklı sektörlere olumlu katkılarının olmasıyla güncelliğini kaybetmemektedir. Bu durum farklı bakış açılarıyla durmaksızın gelişen bir çalışma alanını oluşturmaktadır. Birçok çeşit latis yapıların bulunması da çalışma çeşitliliğini artırmaktadır. Farklı latis yapıda implant tasarımları yapılmış ve halen yapılmaktadır. İmplant tasarımına latis yapıların dahil edilmesiyle implant sertliği kemiğe yakın olacak şekilde azaltmaktadır. Latis yapı tasarımlarında önemli noktalar; latis yapının hücre boyutu ve gözenekliliği (hacimsel boşluk) olmuştur. Hücre boyutunda azalma ve gözeneklilik artışı implantı istenilen mekanik özelliğe kavuşturmaktadır. Tasarımın en doğrusu olacak şekilde elde edilmesi için latis yapıda tasarlanan ve üretilen implant modeller biyomekanik testlere, analizlere tabi tutulmuş, sonuçları incelenmiş ve değerlendirilmiştir. Güncelliğini koruyan çalışma alanına katkı sağlanması amacıyla bu tez çalışmasında total diz implantı ve latis yapılar üzerine çalışma gerçekleştirilmiştir. Total diz implantı üç bileşenden meydana gelmektedir. Bunlar kaval bileşen, uyluk bileşeni ve plastik ara parçadır. Sadece kaval bileşen ile çalışılmıştır. Kaval bileşen latis yapıda tasarlanmış ve biyomekanik yükler etki ettirilerek sonlu elemanlar metoduyla statik analizi gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçları biyomekanik yönden değerlendirilmiştir. İlk olarak kaval bileşen ve kaval kortikal kemik, bilgisayar destekli tasarım programlarından birisi olan SolıdWorks programında üç boyutlu tasarlanmıştır. Çalışmanın hedefi olan implantların latis yapıda tasarlanması göz önünde bulundurularak kaval bileşen latis yapı ile Creo Parametric programı vasıtasıyla tasarlanmıştır. Bileşenin sadece kaval kemik ile temas eden yüzeyleri latis yapıda tasarlanabilmektedir. Bu nedenle kaval bileşenin latis yapı ile doldurma işleminde tercih edilen kısım bileşen tablasının alt kısmı olmuştur. BCC, rhombic dodecahedron ve truncated octahedron olmak üzere üç farklı latis yapısı tercih edilmiştir. Sonuç olarak üç farklı latis yapıda kaval bileşen modeli elde edilmiştir. Bu modellerde kullanılan latis yapıların hücre boyutu 10 mm, strut çapı 2 mm olup, gözeneklilikleri %59 ila %67 arasında değişmektedir. Latis yapı ile doldurulmamış katı model olan kaval bileşen ve bu üç latis yapıda kaval bileşenin analizleri gerçekleştirmek için önce Hypermesh programına aktarılmıştır. Bu programda model geometri hatalarını giderme işlemi, mesh yapısının oluşturulması, malzeme ve sınır şartlarının tanımlaması yapılmış, analiz adımına geçilmeden önce buna yönelik hazırlanmış modeller elde edilmiştir. Bu kaval bileşen modeller Abaqus/CAE programına aktarılarak sonlu eleman analizleri gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçlandığında maksimum von mises gerilme, logaritmik gerinim ve yer değiştirme bilgilerine ulaşılmıştır. En düşük değerde von mises gerilme değerini göstermiş model olan rhombic dodecahedron latis yapılı kaval bileşen olduğu belirlenmiştir. Bu latis yapı kullanılarak farklı gözeneklilik değerlerinde kaval bileşen analiz sonuçları gözlemlenmek istenmiştir. %60 gözenekliliğe sahip rhombic dodecahedron latis yapılı kaval bileşen modelinin analizi mevcuttur. Gözeneklilikleri yüzde olarak 48 ve 80 olan yeni iki model tasarlanmış ve aynı adımlar kullanılarak analizi gerçekleştirilmiştir. Gözenekliliğin artışı ile maksimum von mises gerilme, logaritmik gerinim ve yer değiştirme değerlerinde artış göstermiştir. Literatürde %50-90 arası gözeneklilik kemik gözenekliliği değer aralığını ifade etmektedir. %70 üzeri gözenekliliğe sahip latis yapının, kortikal kemik elastik modülü değer aralığında olduğu da belirtilmiştir. %80 gözeneklilik ise latis yapılı model için istenilen mekanik özelliği sunmaktadır. Bu bilgiye destekle %80 gözenekliliğe sahip latis yapılı kaval bileşenin, üç boyutlu tasarımı yapılan kaval kortikal kemikle montajı gerçekleştirilmiştir. İmplantların cerrahi işlem ile vücudumuza yerleştirilmesinin simülasyonu analiz programları ile yapılabilmektedir. Diz implantlarından beklenilenler; kabul gören mekanik özellikleri göstermesi, dizde oluşabilecek komplikasyonları gidermesi, yaşanılan ağrıyı azaltması, insanın günlük aktivitelerinde kısıtlılığa sebep olmayarak diz işlevselliğini artırması ve insanın yaşam kalitesini yükseltmesidir. Bu beklentiler analiz sonuçlarına göre yorumlanabilmektedir. Çalışma kapsamında oluşturulan latis gözenekli yapıda total diz implantı kaval bileşenin insan vücudunda kullanıma mekanik bakımdan uygunluğunun değerlendirilmesi için kaval kortikal kemik ile bileşen arasında general contact tanımlaması yapılarak sürtünme simüle edilmiştir. Elde edilen bu yeni modele analizden önce, diğer modellere uygulanan adımlar uygulanarak analizi yapılmıştır. Analizde yer alan bazı parametrelerde farklı değerlere yer verilerek değişen parametrelere göre analiz sonuçları yorumlanmak istenmiştir. Bu bağlamda kemik-implant arasında tanımlanan sürtünme kuvvet değeri, kaval bileşen üst yüzeyine uygulanan kuvvet değeri ve malzeme türü parametrelerinde farklı değerlere yer verilmiştir. Üç farklı sürtünme kuvveti, dört farklı kuvvet ve üç çeşit malzeme için analizler yapılmıştır. Her parametrenin değişimini incelemek için diğer iki parametre sabit tutulmuştur. Örneğin; sürtünme kuvveti değişiminin maksimum von mises gerilme, logaritmik gerinim ve yer değiştirme değerlerindeki etkisinin incelenebilmesi için kaval bileşen yüzeyine uygulanacak kuvvet ve malzeme bilgisi sabit kalacaktır. Böylece toplamda sekiz farklı analizin verileri elde edilmiş olup, bu veriler yorumlanmıştır. Çalışmadan elde edilmiş olan bilgilere göre, kuvvet değeri arttıkça gerilme, gerinim ve yer değiştirmeni her biri artmıştır. Diz implantının insan ağırlığının üç katı kadar biyomekanik yüke dayanabilmesi beklenmektedir. İmplantın uygulanan bu üç kuvvet değerine karşı son derece sağlam olduğu görülmüştür. Bu değer altında uygulanan kuvvetin gerinim sonucuna bakıldığında ise olması gereken aralıkta bir değer göstermediği belirlenmiştir. Gerilim kalkanı nedeniyle kemik atforbisine neden olacağı söylenebilmektedir. Sürtünme katsayısı olarak belirlenmiş değerler ile analiz gerçekleştirilmiş ve sonuçları karşılaştırılmıştır. Gerilme değeri düştükçe ve sürtünme katsayısı arttıkça kemik ve implantın temas yüzeyinde mikro hareketlilik azalmaktadır. Üç sürtünme katsayısında da gerinim değerleri belirtilen aralıkta olup kemik kırığına sebep olmayacak değerde olduğu elde edilmiştir. Malzeme olarak Ti6Al4V, CoCrMo ve paslanmaz çelik malzeme bilgileri tanımlandığında oluşmuş olan sonuçlar karşılaştırılmıştır. Yer değiştirme değeri için en yüksek sonucu Ti6Al4V malzeme göstermiştir. Diğer malzemelere oranla daha kolay deforme olacağı ifade edilmektedir. Üç sürtünme katsayısı değerinde de gerinim değerleri belirtilen aralıkta olup kemik kırığına sebep olmayacak düzeydedir. Sonuç olarak, latis gözenekli yapıda tasarlanmış kaval bileşen modellerinin tamamı malzeme özelliğinin kazandırdığı sınırı aşmamıştır. Buna malzemelerin akma mukavemeti değerleri incelenmesi sonucu karar verilmektedir. Bu çalışmada kullanılan latis yapılar kaval bileşeni hafifletmiştir. Bu hafifliğin yanı sıra implantın biyouyumluluğunu artıcı mekanik özellik katkısı görmezden gelinemez. Bu katkı, implantın kaval kemik ile teması halinde latis yapısının meydana getirdiği hacimsel boşlukların kemiğin içe doğru büyümesine olanak sağlamasıdır. Kemik erimesi de azaltmaktadır. Özetle, gözeneklilik arttıkça kaval bileşen hacmi azalmış olup kemik büyümesini desteklemektedir.
İmplant malzemelerinin mekanik özelliklerinin geliştirilmesi
Sağlıklı bir bireyin gün içerisinde yürüme, koşma, eğilme, merdiven inip-çıkma gibi rutin ve aktif hareketlerinde kullandığı uzuv eklemlerdir. Günümüzde hasara uğrayan bu uzuvlar için protez ve ortopedik implant uygulamaları yaş aralığı farketmeksizin sıklıkla gerçekleştirilmektedir. Eklemlerin birbirine girintili ve bağımlı (kompleks) yapısının yanında karşılıklı yüzleri temas halinde iki yüzeyi arasında aşınmayı azaltan yumuşak ve elastik yapıda kıkırdak mevcuttur. İmplantlar için bu doğal yapıya benzetilerek malzeme seçimi yapılmaktadır. İmplant ömrü ve sağlığı açısından kullanılan biyomalzemeler çok önemli rol oynamaktadır. Biyomalzemeler, canlının vücudunda görevini yerine getiremeyen, eksik olan uzuv ve parçalarının yenilenebilir şekilde doğal veya yapay hammaddelerle laboratuvar ortamında hazırlanan malzemelerdir. İmplantlarda karşılaşılan malzeme seçimi, aşınma, gevşeme gibi medikal problemlere karşı implant malzemelerinin özelliklerinin iyileştirilmesi ve geliştirilmesi amaçlanmıştır. Ortopedik implantlarda sıklıkla kullanılan metalik malzemelerinden Ti6Al4V alaşımı ve 316L Paslanmaz Çelik altlıklara biyopolimer olan Ultra Yüksek Moleküler Ağırlıklı Polietilen (UHMWPE) ve biyoseramik olan Al2O3 (Alümina) içeren polimer matrisli kaplamalar yapılmıştır. UHMWPE, UHMWPE-ağ.%0,2 Al2O3 ve UHMWPE-ağ.%2 Al2O3 polimer matrisli kaplamalar 316L paslanmaz çelik ve Ti6Al4V alaşım altlığa daldırma yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen kompozit kaplamalar sonucu numuneler üzerine triboloji testi, biyokorozyon testi, biyoyumluluk testleri ve yüzey pürüzlülük ölçümü gerçekleştirilmiştir. Kaplamaların mikroyapı ve organik yapı incelemeleri için (Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi) FTIR, (Taramalı Elektron Mikroskop) SEM ve ( Enerji Dağılım X-Spektroskopisi) EDS analizleri yapılmıştır. Polimer matrisli kaplamalar her iki altlık için de sürtünme katsayısını belirli oranlarda azaltırken UHMWPE-ağ.%2 Al2O3 kaplama ile daha düşük sürtünme katsayısı değeri elde edilmiştir. Ayrıca UHMWPE kaplama yüzey pürüzlülüğünü düşürürken alümina artışına bağlı olarak sırasıyla UHMWPE-ağ.%0,2 Al2O3 ve UHMWPE-ağ.%2 Al2O3 kaplamaları yüzey pürüzlülüğünde artış ölçülmüştür. Biyokorozyon testinde ise her iki altlık için UHMWPE kaplama ile en yüksek korozyon direnci elde edilmiştir. Biyouyumluluk incelemesinde L929 (fare fibroblast) hücreleri üzerinde gerçekleşen test sonucu her bir numune için oldukça iyi oranlarda hücre canlılığı vererek vücut içerisinde kullanılabilir olduğu gözlemlenmiştir. Bu çalışmada biyomedikal alanda sıklıkla kullanılan 316L paslanmaz çelik ve Ti6Al4V üzerine UHMWPE- Al2O3 kompozit kaplamaların verdiği sonuçlar incelenerek litearatüre katkıda bulunulmuştur.
Röntgen görüntülerinden derin öğrenme ile omurga deformitesinin tespiti
Omurga, günlük hareketler ve duruş sırasında baş ve gövdeyi destekleyen, yerçekiminin stresine uyum sağlamak için mekanik olarak dengede kalma görevini yürüten, omuriliği, sinirleri ve vertebral arterleri çevreleyen kaslar tarafından kontrol edilen çok eklemli bir sistemdir. Sağlıklı bir bireyin omurgası sagital düzlemden bakıldığında S formunda, koronal düzlemden bakıldığında ise düz bir formda olmalıdır. Omurganın tanımlanmış hizalamasının normal sınırları dışında olduğu durumlar ve omurganın olması gereken anatomik duruşunun bozulması sonucunda meydana gelen anormal değişimler omurga deformiteleri olarak adlandırılmaktadır. Sagital planda meydana gelen anormal değişimler spondilolistezis, kifoz ve lordoz olarak ayrılırken koronal plandaki anormal eğrilikler skolyoz olarak adlandırılmaktadır. Skolyoz, koronal düzlemde omurganın sola, sağa ya da hem sola hem sağa en az 10° Cobb açısı yapması olarak, spondilolistezis ise omurgayı oluşturan omurların komşu omur üzerinden sagital planda kayması olarak tanımlanır. Deformiteler sonucunda omurgada meydana gelen denge kaybı kişinin, biyomekanik açıdan dezavantajlı bir duruma düşmesine neden olur. Ayakta dik dururken, yürürken, günlük yaşam faaliyetleri sırasında hastanın fazladan enerji harcaması, sırt kaslarının aşırı gerilmesi, solunum fonksiyonlarında azalma ve yaşam kalitesinin düşmesi deformitelerin neden olduğu biyomekanik dengesizliğin sonuçlarındandır. Omurga deformitelerinin erken teşhisi, hastalığın kontrol altına alınması, doğru tedaviye zamanında başlanması ve hastanın yaşam kalitesi açısından önemlidir. Omurga deformiteleri, günümüzde uzman doktorların tıbbi görüntüler üzerinden yaptığı manuel ölçümlerle tespit edilmektedir. Manuel ölçümler subjektif olmakla birlikte hatalara açık ve zaman alıcıdır. Bu çalışmada, omurga deformitelerinin daha hızlı ve doğru tespit edilmesi için derin öğrenme tabanlı otomatik bir teşhis yöntemi sunulmaktadır. Gelişen teknoloji ile hayatımıza giren yapay zeka, ilk olarak 1950 yılında tanıtılmış olmasına rağmen tıp dünyasında, 2000'li yılların başlarında derin öğrenme tekniklerinin geliştirilmesiyle yer edinmiştir. Yapay zeka, tıpta hastalıkların teşhisi, tıbbi görüntülerin analizi, tedavi süreçlerinin planlanması ve sonuçların tahmini, hasta verilerinin analizi alanlarında kullanılmakta ve her geçen gün kapsamını genişletmektedir. X-ışını görüntü işleme, özellik çıkarımı ve deformite tespiti gibi işlemler için derin öğrenmeye dayalı evrişimli sinir ağları mimarileri yaygın olarak kullanılmakta ve olumlu sonuçlar vermektedir. Bu çalışmada, transfer öğrenimi yaklaşımıyla GoogleNet ve ResNet mimarilerinin X-ışını röntgen görüntülerini sınıflandırma performansları doğruluk, kesinlik, F1 skoru, özgüllük ve hassasiyet açısından karşılaştırılmıştır. Eğitim için gerekli kütüphane ve modüller içe aktarıldıktan sonra veri setindeki görüntüler kendi sınıf etiketleriyle yüklenmiştir ve yeniden boyutlandırılmıştır. Veri setindeki görüntüler %80 eğitim ve %20 test olmak üzere iki gruba ayrılmış ve GoogleNet modeli InceptionV3, ResNet modeli de ResNet50 mimarisi kullanılarak oluşturulmuştur. ImageNet veri kümesindeki önceden eğitilmiş ağırlıklarla başlayan model, eğitim ve doğrulama için gerekli katmanlar eklenerek derlenmiş ve eğitilmiştir. Eğitim sırasında doğruluk ve kayıp değerleri takip edilerek model kaydedilmiş ve eğitim sürecinin grafiği çizilerek ve sınıflandırma raporu oluşturularak modellerin performansı değerlendirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda ResNet mimarisi doğruluk, duyarlılık, özgüllük, F1 skoru ve kesinlik metrikleri açısından GoogleNet'e karşı üstünlük kurmuş olup yüksek başarı göstermiştir. GoogleNet ise eğitim ve test süreleriyle ResNet'ten daha hızlı işlem yaptığını ve işlem hızı açısından ResNet'e göre daha üstün performansa sahip olduğunu gösterdiği görülmüştür.
Yüksek şişme kapasitesine sahip hidrojel ve nanolif yara örtülerinin geliştirilmesi
Vücudun toplam kütlesinin yaklaşık %20'sini oluşturan ve organizmayı sararak dış çevreden koruyan deri, vücudun homeostazını korumakla görevli organımızdır. Deri dıştan içeriye doğru stratum korneum, stratum lusidum, stratum granülozum, stratum spinozum, stratum bazal; dermis ve hipodermis tabaklarından oluşmaktadır. Kazalar, cerrahi operasyonlar, travmalar, elektrik, kimyasal maddeler, radyasyon gibi sebeplerden dolayı deri üzerinde yara ve yanıklar oluşabilir. Yara oluşumundan itibaren yaranın ilk üç ay içerisinde iyileşmesi durumunda yara akut olarak nitelendirilirken, daha uzun sürmesi durumunda kronik yara olarak adlandırılmaktadır. Yara iyileşme fizyoloji birbirine geçen dört aşamadan oluşur. Bu aşamalar hemostaz, enflamasyon, proliferasyon ve yeniden şekillenmedir. Hemostaz aşamasında trombositler yaralı dokuya hücum ederek kanamayı durdururlar. Enflamasyon aşamasında nötrofiller, yaralı dokuyu mikroorganizmalara karşı korur. Proliferasyon ve yeniden şekillenme aşamalarında ise büyüme faktörleri etkilidir ve hücre dışı matriks yeniden bir bütünlüğe sahip olur. Yaranın sebebine ve türüne bağlı olarak özelleştirilmiş yara örtüleri bulunmaktadır. Aljinat yara örtüleri yüksek emme kapasiteleri ile eksüdayı emerek hastayı rahatlatır. Hidrokolloid yara örtüleri yara ve yanıklar için uygun biyobozunur özellikleri bulunmaktadır. Hidrojel yara örtüleri gözenekli yapısı sayesinde gaz giriş çıkışına izin verir. Köpük yara örtüleri esnek yapıları ile yaralı dokuyu kolayca kavrar. Nanolif yara örtüleri hücre dışı matriks görevi görerek doku onarımını hızlandırırlar. Ayrıca doku mühendisliği uygulamalarından olan üç boyutlu doku onarımını hızlandıran hücre iskeleleri, doğal ve sentetik malzemelerin bir arada kullanılmasıyla hücre çoğalmasını hızlandırarak yaralı dokunun iyileşmesini destekler. Bu tez çalışmasında polivinil alkol ve karboksimetil selüloz bazlı hidrojeller farklı çapraz bağlanma oranlarıyla bir araya getirilmiştir. Sentetik polimer ve polisakkarit gruplarının bir arada kullanıldığı bu hidrojeller derinin epidermis ve dermis tabakalarına eşlenik olarak tasarlanmıştır. Epidermis eşleniği olarak seçilen hidrojelin gözeneklilik oranı %42,529 ve jelleşme oranı %45,33 olarak tespit edilmiştir. Dermis eşleniği hidrojelin gözeneklilik oranı %63,722'dir ve hidrojel kuru ağırlığının yaklaşık 15 katı kadar şişme kapasitesi sergilemiştir. Polivinil alkol, karboksimetil selüloz, polivinil pirolidon, polietilenimin ve polimetil metakrilat polimerlerinin çeşitli kombinasyonlarından oluşan nanolif matlar elektroçekim tekniği ile üretilmiştir. Polivinilalkol matının minimum nanolif çapı 43 nm ve maksimum nanolif çapı 318 nm'dir ve boncuklu nanolifler içermektedir. Polivinilalkol/karboksimetil selüloz kompozit matının nanolif çapları 93 nm ile 249 nm aralığındadır. Polivinilpirolidon nanolif matı, nano ve mikro boyutlarda lifler içermektedir. Polivinilpirolidon polimer çözeltisine polietilenimin ilavesi, literatüre benzer şekilde ıslak nanolifler ile sonuçlanmıştır. Polimetilmetakrilat nanolif matı ise mikro seviyelerde liflere sahiptir ve lifler gözenekli yapıya sahiptir. Ayrıca polivinil pirolidon nanolifi, hidrojel solüsyonu içerisinde ilave edilmiş ve dondurma kurutma tekniği ile hücre iskelesi hazırlanmıştır. Hücre iskelesinin kimyasal yapısı FT-IR karakterizasyonu ile incelenmiş ve nanolif matın hücre iskelesine entegre olduğu sonucuna varılmıştır.