Solunum sistemi hastalıkları nefes analiz sistemi
Respiratory system diseases breath analysis system
Yazar: CELAL ÖZKAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE AKMAN
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Nefes analizi girişimsel olmadığı için risk içermeyen, tekrar tekrar numune alınabilen, profesyonel sağlık çalışanına ihtiyaç duyulmayan diğer teşhis yöntemlerine göre üstünlükleri olan bir metottur. 

Çalışmamızda ppb mertebelerinde ölçüm yapabilen hassas gaz sensörleri kullanılmış ve nefes molekülleri analiz cihazı geliştirilmiştir. Solunum sistemi rahatsızlığı olup sigara kullanmayan 20 bireyden; pnömoni teşhisli 13, akciğer kanseri teşhisli 3 ve KOAH teşhisli 4 bireyin nefesleri analiz edilmiştir. COVID-19 hastası 5, sigara kullanan sağlıklı 6, sigara içmeyen sağlıklı 7 bireyden alınan nefesler analiz edilmiştir. Aseton (C3H6O), Amonyak (NH3), Karbon Monoksit (CO), Nitrik Oksit (NO), Etilen (C2H4), Hidrojen Sülfür (H₂S), Azot Dioksit (NO₂), Karbon Disülfür (CS2), Formaldehit (CH2O), Hidrojen (H2) olmak üzere 10 molekül, hasta ve sağlıklı bireylerde incelenmiştir. Sonuçlar Origin-Two sample t-test ile ve 'Rastgele Orman Algoritması' kullanılarak analiz edilmiştir. 

Çalışma sonucunda solunum sistemi rahatsızlığı olan kişilere göre, NO2 molekülü (p =0.0227), H2S molekülü (p=0.03449) ve SO2 molekülü (p=0.00261) anlamlı derecede farklı çıkmıştır. Pnömoni rahatsızlığı olan kişilere göre, NO2 molekülü (p =0.02337), H2S molekülü (p=0.02175) ve SO2 molekülü (p=0.0056) anlamlı derecede farklı çıkmıştır. Sağlıklı kişilere göre COVID-19 olan kişilerde, NH3 molekülü (p =0.00308), NO2 molekülü (p=0.00049), NO molekülü (p=0.00792) ve H2S molekülü (p=0.0128) olarak anlamlı derecede farklı çıkmıştır. Sigara içen sağlıklı gönüllülere göre sigara kullanmayan sağlıklı gönüllülerin verileri incelendiğinde çok sayıda molekül anlamlı sonuç vermiştir. Bunlar, CH20 molekülü (p=0.00008), CO molekülü (p=0.00005), C2H4 (p=0.0025), SO2 molekülü (p=0.02), C3H6O molekülü (p=0.02) ve H2 molekülü (p=0.03) dır. Ayrıca elde edilen veriler kullanılarak Rastgele Orman Algoritması ile başarılı tahmin sonuçları elde edilmiştir.

Abstract:
Since breath analysis is not invasive, it is a risk-free method that can be sampled repeatedly and has advantages over other diagnostic methods that do not require a professional healthcare worker.

In our study, a breath analyzer was developed by using sensors measuring ppb level. Out of 20 non-smoker respiratory patients; The breaths of 13 individuals diagnosed with pneumonia, 3 individuals diagnosed with lung cancer and 4 individuals diagnosed with COPD were analyzed. The breaths of 5 patients with COVID-19, 6 healthy smokers and 7 healthy non-smokers were analyzed. Acetone (C3H6O), Ammonia (NH3), Carbon Monoxide (CO), Nitric Oxide (NO), Ethylene (C2H4), Hydrogen Sulfide (H₂S), Nitrogen Dioxide (NO₂), Carbon Disulfide (CS2), Formaldehyde (CH2O), Ten molecules, including hydrogen (H2), were examined. The results were analyzed with the Origin-Two sample t-test and using the 'Random Forest Algorithm'.

As a result of the study, NO2 molecule (p=0.0227), H2S molecule (p=0.03449) and SO2 molecule (p=0.00261) were significantly different from those with respiratory disease. The NO2 molecule (p =0.02337), H2S molecule (p=0.02175) and SO2 molecule (p=0.0056) were significantly different from those with pneumonia. NH3 molecule (p =0.00308), NO2 molecule (p=0.00049), NO molecule (p=0.00792) and H2S molecule (p=0.0128) were significantly different in people with COVID-19 compared to healthy people. When the data of smokers and non-smokers were examined, many molecules were found to be significant. These; CH2O (p=0.00008), CO (p=0.00005), C2H4 (p=0.0025), SO2 (p=0.02), C3H6O (p=0.02) and H2 molecule (p=0.03). Our data has been successfully estimated by Random Forest Algorithm.