Yapay zekalı pnömatik kontrollü robotik doku genişletme cihazı geliştirilmesi
Development of pneumatic controlled tissue expanding device with artificial intelligence
Yazar: RIFAT UĞURLUTAN
Danışman: PROF. DR. MURAT AYAZ
Selçuk Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Biyomekanik = Biomechanics ; Doku genişleticiler = Tissue expanders ; Elektrofizyoloji = Electrophysiology ; Tıbbi araç-gereç ve donanımlar = Equipment and supplies ; Tıbbi cihazlar =   ; Yapay zeka = Artificial intelligence

Özet:
Bu çalışma, deri deformasyonlarının tedavisinde klinik olarak sıkça kullanılan deri genişletici uygulamalarında yaşanan, gerek hekim gerekse hasta orijinli komplikasyonların azaltılmasına olanak sağlayacak, hastanede kalış süresini kısaltarak hastanın ve doktorun tedavi sürecinde yaşadığı tıbbi, sosyal ve ekonomik zorlukları en aza indirebilecek, kullanım ve uygulama prensiplerini değiştirerek periyodik enjeksiyon gereksinimini ortadan kaldıracak, hastanın üretkenliğini minimal seviyede etkileyerek sosyal hayata en kısa sürede re-adaptasyonunu sağlayacak, tedavi sürecini otomatize olarak yürütebilecek, tedavi takibine yeni parametreler ekleyecek, süreçle ilgili bilgileri kayıt edebilecek, hastanın doktorla temas kurması gerektiği durumları hastaya bildirip, klinik sürecin tüm değerlerinin gerektiğinde kablosuz teknolojileri kullanmak suretiyle hekime ulaşmasını sağlayacak ve bu teknolojiler yardımıyla hekimin tedavi üzerine modifikasyonlar yapabilmesine olanak tanıyacak yapay zekaya sahip bir robotik tedavi ve hasta takip sistemi oluşturmak için geliştirilmiştir.
Sistem, konvansiyonel olarak parenteral girişimle her ekspansiyon uygulamasında salin enjeksiyonu yerine deri altına uzanan bir valf sistemi ile  pnömatik bir etkiyle doku genişlemesini sağlamaktadır.
Doku genişletme cerrahisi (DGC) tümör, doğumsal kusurlar, travma sonrası oluşan doku bozuklukları, yanık skarları ile kozmetik ihtiyaç veya talepler gibi endikasyonlar nedeniyle doku kayıplarını gidermekte kullanılan rekonstrüktif cerrahi tekniğidir. Teknik, vücudun tüm alanlarına uygulanabildiği gibi, en çok baş boyun bölgesinde kullanılır. Balon plasti, doku genişletme cerrahileri arasında umut vaadeden ve çok başarılı sonuçlar alınabilen bir cerrahi teknik olsa da, sonuçlar her zaman beklenildiği gibi seyretmemekte ve çeşitli komplikasyonlar gelişebilmektedir. Çoğu zaman hekim kaynaklı olduğu düşünülen ekspozisyon (balonun uygulama alanının dışına çıkması), doku perfüzyon bozukluğuna sekonder gelişen enfeksiyon, tedavi sürecinin çeşitli nedenlerle hastaya devredilmesi sonucunda balonun patlaması ile gelişen rüptür, ya da doku harabiyeti gerçekleşebilir. Klinik çevrelerce bu komplikasyonlarla sık karşılaşılmayacağı gibi bir kanıya sahip olunsa da,  genel olarak yüz hastanın 22 'sinde bu komplikasyonlara rastlanmaktadır.
Bu komplikasyonların sebepleri sorgulandığında temelde yatan kusurun insan kaynaklı uygulama hataları olduğu gibi görünse de; bilimsel veriler bu etkenleri balon tarafından dokuya uygulanan basıncın limit üstü olması, aşırı doku gerilmesi, doku perfüzyon bozukluğu, enfeksiyonlar, genişleme alanının sapmasına sebep olan balon ağırlığı olarak tanımlamaktadır sistemin su yerine hava ile rezervi doldurması tüm bu komplikasyonların önüne geçmektedir.
Hastaların tedavi süreci ile ilgili değerlendirmeleri, klinik sorunların dışında farklı zorlukların da gündemde olduğunu göstermektedir. Bu zorlukların en başında periyodik olarak yapılan enjeksiyonlar yer almaktadır. Prosedürün uygulanma sürecinde, parenteral uygulamanın çeşitli nedenlerle hastaya devredilmesi ile bu sorun daha da büyük bir hale gelmektedir. Tedavi sürecinin değerlendirilme ve takibi genel olarak cerrah tarafından yapılmakta ve gözle muayene şeklinde gerçekleştirilmektedir. Bu sebeple çoğu zaman perfüzyon bozuklukları ve erken başlayan enfeksiyonlar gözden kaçırılabilmektedir. Hastanede kalış süresinin uzaması veya sık yapılan hekim vizitleri enfeksiyon riskinin yanı sıra ekonomik ve sosyal yaşamı da olumsuz etkilemektedir. Üretkenliği ciddi olarak etkileyen bu süreç, ayrıca hastada psikolojik travmalara sebep olabilmektedir. 
Projenin temel hedefi, tüm bu sorunları minimalize edecek bir model geliştirmekti. Planlanan sistemin anatomisine genel olarak bakıldığında; rutinde kullanılan silikon balon, ana kontrol ünitesi ve bağlantı elemanlarıdır. Ayrıca derinin çekme testi esnasında optik rezistif ve maruz kaldığı stres bilgisiyle elongasyon miktarı ölçen bir sistem geliştirilmiştir. Bu sistemle ekspansiyon uygulanan bölüm ile ekspansiyon uygulanmayan örnekler arasında kıyaslama yapılmıştır. 
Ekspansiyonun oranı, x-ray üzerinden konvansiyonel olmayan yine tez kapsamında geliştirilmiş canvas yöntemi ile ölçümlenmiştir. Bu tez projesi ile doku geriliminin deri dokusu üzerinde şimdiye dek araştırılmamış olan rezistif ve optik değişimleri literatüre kazandırılmış, bu ölçümleri yapabilen ve iki farklı kullanım amacı olan bir sistem geliştirilmiştir.

Abstract:
The aim of this study is to reduce the complications of both the physician and the patient origin, to minimize the medical, social and economic difficulties experienced by the patient and the physician during the treatment process and to reduce the duration of the hospital stay. to eliminate the need for periodic injections by changing the principles, to minimize the patient's productivity and to re-adapt to the social life as soon as possible, to carry out the treatment process automatically, add new parameters to the treatment follow-up, record the information about the process, inform the patient about the situations to ensure that all values of the clinical process can be reached by physicians using wireless technologies where necessary, and with the help of these technologies A robotic treatment and patient tracking system with artificial intelligence has been developed to enable modifications to avi
The system ensures that the tissue does not ekspand with a pneumatic effect with a valve system extending to the bottom of the saline injection in every ekspansion application by means of the parenteral intervention.
Tissue enlargement surgery is a reconstructive surgical technique used to remove tissue losses due to indications such as burns, tumor congenital defects, post-traumatic tissue disorders, widespread scars and cosmetic needs or demands. The technique is most commonly used in the head and neck region as it is applied in all areas of the body. Although balloon plasty is a promising and successful technique among tissue ekspansion surgeries, the results are not always as expected and various complications may develop. Exposure, which is often thought to be caused by a physician (out of the area of application of the balloon), infection secondary to tissue perfusion disorder, rupture of the balloon as a result of the transfer of the treatment process to the patient for various reasons, or tissue destruction may occur.
Although it is believed that these complications will not be encountered frequently by clinical circles, 22 of these patients generally have these complications.
When the causes of these complications are questioned, although the underlying defect appears to be human-induced application errors; scientific data define these factors as the pressure applied to the tissue by the balloon above the limit, excessive tissue tension, tissue perfusion disorder, infections, balloon weight causing the deviation of the ekspansion area. The system fills the reserve with air instead of water.
The evaluation of the patients regarding the treatment process shows that besides the clinical problems, different difficulties are also on the agenda. The most important of these difficulties is the periodic injections. This problem becomes even greater with the transfer of parenteral administration to the patient for various reasons during the procedure. The evaluation and follow-up of the treatment process is generally performed by the surgeon and is performed by visual examination. Therefore, perfusion disorders and early-onset infections can often be overlooked. Prolonged hospital stay or frequent physician visits adversely affect economic and social life and the risk of infection. This process, which seriously affects productivity, can also cause psychological trauma to the patient.
The main objective of the project was to develop a model to minimize all these problems. When the anatomy of the planned system is examined in general; The silicon balloon used in the routine is the main control unit and connection elements. In addition, a system that measures the amount of elongation with the optical resistive and stress information to which the skin is subjected during tensile testing has been developed. With this system, a comparison was made between the section where the expansion was applied and the non-expansion samples.
The rate of expansion was measured by x-ray with a non-conventional canvas method developed within the scope of the thesis. Within the scope of this thesis project, resistive and optical changes of tissue tension on skin tissue which have not been investigated so far have been introduced to the literature, but two different purpose systems which can make these measurements have been developed.