Solunum yetmezliğinde diyafram pacemaker sistemi
Diaphragm pacemaker system to treat respiratory insufficiency
Yazar: SİNAN VATANSEVER
Danışman: DOÇ. DR. HALUK KÜÇÜK ; PROF. DR. METİN TULGAR
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Mekatronik = Mechatronics ; Mikroişlemciler = Microprocessors

Özet:
Tıbbi literatürde ?nöral implant (neuro-implant)? olarak isimlendirilen ?beyin pili?; cerrahi girişim sonrasında cilt altından sinir sisteminin elektronik uyarımını gerçekleştiren klinik bir araçtır. Nörostimülasyon; hastalık veya travmaya bağlı olarak deformasyona uğrayıp işlevselliğini kısmen yitirmiş sinirlerin, yapay tedavi pulslarıyla depolarize edilerek tekrar aktif hale getirilmesi işlemidir. Amerikan yapımı implantlar ya ?radyo frekans (RF) iletişim? ya da ?tümüyle implantasyon? tekniğine göre çalışmaktadır. Her iki teknikte de vücut içine minik elektronik devre elemanları konulmaktadır. Tümüyle implantasyon (totaly implantable) sistemde, ilaveten, cilt altına güç kaynağı olarak pil de yerleştirilmektedir. Kırk bir yıldır kullanımda olan beyin pilleriyle ilgili başarılı uygulamalardan sözeden saygın uluslararası bilimsel dergilerde yayınlanmış yüzlerce makale bulunmaktadır, ancak az da olsa bazı teknik problemleri gündeme getiren çalışmalar da vardır. Mevcut implant sistemlerinin pratikte karşılaşılan problemleri; elektronik arızalar, sınırlı pil ömrü, programlama güçlükleri, elektrot migrasyonu ve yüksek cihaz maliyetidir. Yeni geliştirilen Tulgar Implant sisteminde, özel olarak dizayn edilmiş iki eleman bulunmaktadır. Bunlardan pasif olanı cilt altına implante edilmekte ve omuriliğin epidural bölgesindeki elektrotla irtibatlandırılmaktadır. Vücut dışındaki aktivatörde üretilen sinyaller radyo dalgalarına bindirilmeksizin direkt olarak elektroda iletilmektedir. Bu tezde Gömülü Sistemler'in kullanım alanlarından birisi olan ve medikal bir uygulamayı temsil eden Diyafram Pacemaker Sistemi'nden bahsedilmektedir. Bu uygulama Tulgar İmplantı'nı temel almakta ve aktivatör kısmının yeni bir örneğini temsil etmektedir. Sistem 8-bit bir mikrodenetleyici, ?Boost Converter? DC-DC dönüştürücüsü, Tulgar Uyartım Devresi, Pil ve kullanıcı ara yüzünün bir bileşimidir. Yeni sistemde içeriye konulan kısımlarda hiçbir devre elemanı ve pil yoktur; elektronik arıza riski sıfır olup, ömür boyu kullanılabilir. Tulgar Implantı'na dayalı bu Diyafram Pacemaker benzerlerinden hem işlev, hem maliyet hem de kullanım kolaylığı bakımından avantajlıdır.

Abstract:
In medical literature, neuron-implant is a clinical device inserted under the skin for electronic stimulation of neural system of the body. Neurostimulation is the stimulation of the spinal cord by tiny electrical impulses. Implants manufactured in US function either with radio frequency or completely implant based technology. Both methods require a small electronic device to be implanted under patient skin. For the completely implantable device, additionally a battery is placed under the skin. The brain stimulators have been used for more than 41 years and the success of the technology has proven itself in significant amount of scientific articles. However there are few reported complications such as electronic failures, limited battery life, programming difficulties, electrode migration, high cost of the device cost. In the newly developed Tulgar Implant, the system is made up of two main components. The passive component is implanted under the skin and is connected to the electrode located in the epidural region of the spine. The active component is located outside the body used as an actuator to generate the signals transmitted directly to the electrode without the need to impose on the radio waves. Here a phrenic pacemaker has been developed as an embedded system to assist patients suffering respiratory insufficiency. The application here is based on Tulgar Implant with a new design for the actuator component of the device. The system is a combination of 8-bytes microcontroller, ?Boost Converter? DC-DC converter, Tulgar stimulation circuit, battery and user interface. In this system, there are no, electronic circuits or battery inserted under the skin, resulting in no risk for electronic failures and a lifelong functionality. The developed Phrenic Nerve Stimulator based on Tulgar Implant is more functional, economical and user friendly when compared to the alternatives.