Bilgisayarlı tomografi cihazlarının mekanik sistemlerinde enerji tasarrufu
Energy saving in mechanical systems of computed tomography devices
Yazar: YUSUF DİNÇER
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM KAYA
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bilgisayarlı Tomografi (BT), vücudun iç yapılarının ayrıntılı görüntülerini oluşturmak için X-ışınlarını kullanan bir tarama yöntemidir. BT taramaları, kemikler, kaslar, yağ dokuları, organlar ve damarlar gibi farklı dokuları net bir şekilde gösterir. Bu sayede doktorlar, hastalıkları teşhis etmek, tedavileri planlamak ve takip etmek için BT taramalarını kullanılabilirler. BT taramalarının birçok farklı kullanım alanı vardır. Bu tez kapsamında GE marka Revolation Evo model bilgisayarlı tomografi cihazının GT1700 model yatağında enerji verimliliğinin sağlanması amaçlanmaktadır. Bu kapsamda yapılan araştırmalar neticesinde cihazın kullandığı enerjinin hastanın kilo ve boy gibi endekslerden bağımsız davrandığı görülmüştür. Türkiye'deki hastaneler ve/veya görüntüleme merkezlerinde bu cihazları kullanan operatörler enerji verimliliği esaslarını göz ardı etmektedirler. Bu durumda her hasta taramasında yatağın hareketinden dolayı tükettiği enerji miktarı değişmemektedir. Oysa ki, fizyolojik özelliklere göre enerji tüketiminin değişken olması gerekmektedir. Bu kapsamda hastanın fizyolojisine göre giriş enerjisi ayarlaması mümkün olduğu durumda enerji verimliği artırılması düşünülmüştür. Yapılan gözlemlerde, GT1700 model yatağında hastanın standart olarak 227 kilo olarak alınıp enerji harcandığı tespit edilmiştir. Bu durum neticesinde çok yüksek sayıda hastanın gereğinden fazla enerji kullanılarak tarandığı tespit edilmiştir. Cihazın teknik özelliklerinde yapılan araştırmada masanın ağırlığı ortalama 400 kilogram olduğu tespit edilmiştir. Yapılan mühendislik çalışması neticesinde masanın ağırlığı ve maksimum hasta ağırlığı toplamı olan 627 kilograma göre güç tüketmektedir. Hedeflenen enerji verimliği esas alınarak daha düşük kiloda bir hastada masanın tükettiği enerji miktarı daha yüksek kilolu bir hastaya göre daha düşük olması gerekmektedir. Fakat yapılan hesaplamalarda her iki hasta için aynı enerji tüketimi yapıldığı tespit edilmiştir. Bu tez kapsamında masaya eklenecek bir çözüm sistemi sayesinde cihazın enerji tüketimi hastanın fizyolojisine göre ayarlanarak değişken enerji tüketimi sağlanmıştır. Bu cihazların asıl amacının görüntüleme olduğu göz önüne alınınca asıl önemli çıktısının doktorlar için doğru sonuçları üretmesidir. Bu tez kapsamında farklı enerji tüketiminin sonuç kalitesi üstünde negatif bir etki bırakmadan cihazın maksimum verime ulaşması amaçlanmıştır. Bu verimliliğe erişmek için masaya ağrılık tespiti için kullanılan bir sensör ile tedavi gören hastanın ağırlık verisine erişilip giriş enerji tüketimi ayarlanmıştır. Bu yöntemle ortalama masanın tükettiği enerji üzerinden hastanın kilosunun 70 kilo olarak kabul edilirse, %23 daha düşük enerji tüketilecektir. Bu metodun otomatize edilmesi durumunda operatörlerin hiçbir değişiklik yapmadan ve
operatöre hiçbir iş yükü getirmeden enerji verimliliği her hasta için otomatik olarak ayarlanacaktır. Her hastanede en az iki veya üç adet görüntüleme cihazı olduğu varsayıldığında ciddi oranda bir enerji tasarrufu sağlaması hedeflenmektedir. Bu çalışmada önerilen yaklaşımın hayata geçmesi için bu yapılan ölçüm ve hesaplamaların üretici firma olan GE'ye sunulmasının ardından hayata geçirilmesi planlanmaktadır.

Abstract:
Computed Tomography (CT) is a scanning method that uses X-rays to create detailed images of the internal structures of the body. CT scans clearly display various tissues such as bones, muscles, fat, organs, and blood vessels, allowing doctors to diagnose diseases, plan treatments, and monitor patient progress. CT scans have numerous applications. This thesis aims to achieve energy efficiency on the GE Revolution Evo model CT device with the GT1700 model bed. Research has shown that the device's energy consumption is independent of patient indices such as weight and height. Operators in Turkish hospitals and/or imaging centers disregard energy efficiency principles, resulting in consistent energy consumption for each patient scan due to the movement of the table. However, energy consumption should vary according to physiological characteristics. Studies on this device have shown that adjusting the input energy values according to the patient's weight does not alter the results compared to high energy usage. Therefore, adjusting the input energy based on the patient's physiology has been considered to increase energy efficiency. Calculations have determined that the device consumes energy as if every patient weighed 227 kilograms, leading to excessive energy use for many patients. Further research on the device's technical specifications revealed that the table's weight is approximately 400 kilograms. Engineering studies have shown that the table, along with the maximum patient weight, totaling 627 kilograms, consumes power accordingly. The targeted energy efficiency should result in lower energy consumption for lighter patients compared to heavier ones. However, calculations have shown that the same energy consumption occurs for both. This thesis proposes a solution system to be added to the table, allowing the device's energy consumption to be adjusted according to the patient's physiology, resulting in variable energy consumption. Considering that the primary purpose of these devices is imaging, the essential output is producing accurate results for doctors. This thesis aims to maximize the device's efficiency without negatively impacting the result quality by varying energy consumption. To achieve this efficiency, a sensor will be installed on the table to detect the patient's weight and adjust the input energy consumption accordingly. With this method, if it is assumed that the patient's weight is 70 kilograms, energy consumption will be reduced by 23% compared to the average. Automating this method will allow operators to adjust energy efficiency for each patient automatically without any additional changes or workload. Assuming that each hospital has at least two or three imaging devices, significant energy savings are anticipated. The implementation of the proposed approach is planned following the presentation of these measurements and calculations to the manufacturer, GE.