Segmental solunuma yönelik giyilebilir bir telerehabilitasyon sisteminin kavramsal tasarımı
Conceptual design of a wearable telerehabilitation system for segmental respiratory
Yazar: FATMA BETÜL DERDİYOK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KASIM SERBEST
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Fizyoterapi ve Rehabilitasyon = Physiotherapy and Rehabilitation
Dizin: Giyilebilir teknoloji = Wearable technology ; Mühendislik tasarımı = Engineering design ; Pulmoner rehabilitasyon = Pulmonary rehabilitation ; Solunum fizyolojisi = Respiratory tract physiology

Özet:
Segmental solunum göğüs kafesi üzerinde belirli bölgelere basınç uygulayarak o bölgelerde duyusal ve mekanik uyarı oluşturma; göğüs duvarı altında bulunan akciğer bölgesi havalanmasını artırmayı amaçlayan manuel uygulamalar ile yapılan solunum şeklidir. Solunum fonksiyonlarında problem olan kişilerin tedavisinde pulmoner rehabilitasyon programı kapsamında fizyoterapistler tarafından segmental solunum egzersizleri manuel olarak uygulanmakta ve ev rehabilitasyon programı içerisine dahil edilmesi gerekmektedir. Bu egzersizlerin hasta tarafından doğru, yapılması ve doktor tarafından takibi; tedavinin etkinliği açısından önem arz etmektedir. Tez çalışması kapsamında, solunum sistemi rahatsızlıkları yaşayan kişilerde segmental solunum egzersizlerini kişilerin doğru ve etkili yapabilmeleri için hastayı destekleyen, kolay kullanıma sahip, taşınabilir, bireysel kullanıma imkan veren, yetişkin bireylerin antropometrik özellikleri ile uyumlu; telerehabilitasyon ile entegre bir cihazı, mühendislik tasarımı ve rehabilitasyon mühendisliği tasarımı yaklaşımlarına uygun olarak tasarlamak amaçlanmaktadır. Kavramsal tasarım kapsamında tasarıma ait ihtiyaç listesi oluşturulmuş, İhtiyaçlar doğrultusunda segmental solunumu destekleyen cihaza ait fonksiyon yapıları oluşturulmuştur. Belirlenen fonksiyonlara ait çözüm prensipleri belirlenmiştir. Uygun çözüm önerilerinin seçilmesi ile tasarım varyantları oluşturulmuştur. Tasarım önerilerinin sırasıyla seçim kriterleri ve tasarım amaçlarına göre detaylı olarak değerlendirilmesi yapılmıştır. Değerlendirme sonrasında sürdürülmesi kararı verilen çözüm önerileri, içerdiği unsurlar ve özellikleri üzerinde detaylandırılarak üç boyutlu çizimleri ile görselleştirilmiştir. Seçilen tasarım hastanın fizyolojik (kalp hızı ve satürasyon) bilgisini alan bir bileklik, solunum (solunum hızı ve ritmi) verilerini almak üzere omuz göğüs kemeri, solunum egzersizini desteklemek üzere yumuşak eyleyici içeren yelek, sistemin kontrolü ve cihaz çalışma modlarının ayarlanması için kontrol modülü ve hasta sağlık uzmanı arasındaki telerehabilitasyon bağlantısı için kullanıcı ve uzman web arayüzünden oluşmaktadır. Nihai tasarımın cihaz bileşenleri özellikleri ve web arayüzüne ait detaylı çalışma sunulmuştur. Cihaz literatürde yer alan patent ve çalışma örnekleri ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda belirlediğimiz tasarımın, hastaların segmental solunumu destekleyerek solunum kapasitelerini artırabileceği ve telerehabilitasyon uygulaması sayesinde ev ortamında rehabilitasyona katkı sağlayabileceği değerlendirilmiştir.

Abstract:
By applying pressure to certain areas on the segmental breathing rib cage, creating sensory and mechanical stimulation in those areas; It is a form of breathing made with manual applications aiming to increase the ventilation of the lung region under the chest wall. In the treatment of people with respiratory function problems, segmental breathing exercises are applied manually by physiotherapists within the scope of the pulmonary rehabilitation program and should be included in the home rehabilitation program. Performing these exercises correctly by the patient and following them by the doctor; important for the effectiveness of the treatment. Within the scope of the thesis, it supports the patient to perform segmental breathing exercises correctly and effectively in people with respiratory system disorders, is easy to use, portable, allows for individual use, and is compatible with the anthropometric characteristics of adult individuals; It is aimed to design a device integrated with telerehabilitation in accordance with engineering design and rehabilitation engineering design approaches. Within the scope of the conceptual design, a list of needs for the design was created, and the functional structures of the device supporting segmental respiration were created in line with the needs. The solution principles of the determined functions have been determined. Design variants were created by selecting the appropriate solution proposals. The design proposals were evaluated in detail according to the selection criteria and design purposes, respectively. The solution proposals, which were decided to be continued after the evaluation, were visualized with three-dimensional drawings by detailing on the elements and features they contain. The selected design is a wristband that receives the patient's physiological (heart rate and saturation) information, a shoulder chest strap to receive respiratory (respiratory rate and rhythm) data, a vest with a soft actuator to support breathing exercise, a control module for controlling the system and setting the device operating modes, and a patient It consists of a user and expert web interface for the telerehabilitation connection between the healthcare professional. A detailed study of the device components features and web interface of the final design is presented. The device was compared with the patent and study examples in the literature. As a result of the comparison, it was evaluated that the design we determined could increase the respiratory capacity of the patients by supporting segmental respiration and contribute to the rehabilitation in the home environment thanks to the telerehabilitation application.