Akademik Veri Yönetim Sistemi
Sayın F. S., Kılıç T., Dilmen E.(Yürütücü)
TÜBİTAK Projesi, 1512 - Girişimcilik Aşamalı Destek Programı, 2022 - 2023
Sorunun Tanımı: Tüm dünyadan milyonlarca insan, vücuttaki istemsiz ve titreşimli hareketler olarak nitelendirilen tremordan dert yanmaktadır. El tremoruna neden olan en yaygın rahatsızlıklar temel tremor (essential tremor) ve Parkinson hastalığıdır (Parkinson's disease). Sadece ülkemizde 150 bin civarında Parkinson hastası bulunmaktadır (https://www.noroloji.org.tr/). Bunun için yaygın tedaviler ilaç tedavisi ve cerrahi işlem şeklindedir. Hastaların ilaçlara verdiği cevap değişkendir. Cerrahi işlemler ise talamotomi (thalamotomy) ve talamik derin beyin uyarılması (thalamic deep brain stimulation) olmaktadır ki bunlar, belli bir dereceye kadar tehlikeli ve pahalıdır. Önerilen Çözüm ve Ürün: Bu projede, tremor ve Parkinson hastalarının yemek esnasında ellerinde oluşan istemsiz titremelerin etkisini azaltıp hastanın yeme eylemini kolaylaştıracak bir dengeleyici kaşık sistemi (stabilizing spoon) ve bu sistem ile çalışacak bir yöntem geliştirilmesi önerilmektedir. Kaşık, aktif titreşim sönümleme yapacaktır. Ürün şöyledir. Kaşığın tutulacak bir gövdesi olacaktır ve bu gövde, bir kaplama ile içinde gerekli olan elektronik aksamı barındıracaktır. Bir mikrodenetleyici bu elektronik askamın bir parçasıdır. Bunun içinde çalışacak olan otomatik kontrol algoritması kaşığın gövdesine bağlı halde olan uç kısmını dengeleyecektir. Bu uç kısmı kaşığın gıdayı tutan haznesidir. Amaçlanan şey, hastanın el/kol kaslarındaki istenmeyen titreşimlere rağmen kaşığın uç kısmının mutlak (sabit yer kordinat sistemine göre) açısal konumunu hastanın kaşığı tutmak istediği referans açı değerinde tutmak ve gıdanın kaşıktan dökülmesini engellemektedir. Ürünün Fayda/Değer Önerisi: Piyasada böyle bir kaşık yabancı menşeili olarak vardır. Ancak bu projenin asıl değer önerisi, i) daha önce bu tarz bir kaşıkta uygulanmamış ve yüksek bir başarım sunması beklenen bir yöntemin kullanılacak olmasından ve ii) nöroloji uzmanlarının muayene esnasında kişinin tremor veya Parkinson hastası olup olmadığına karar vermesinde yardımcı olacak ek bir karar destek sistemi sunmasından geçer. Yöntem temelde makine öğrenmesi ile doğrusal olmayan (nonlinear) kontrolün birleşiminden ibarettir. Kaşığın matematiksel modeli elde edilecektir. Bu modelden istifade edilerek kaşığın ucunun dengelenmesi için kayan kipli (sliding mode) kontrol tekiniği kullanılacaktır. Bir özyinelemeli sinir ağı (recurrent neural network), kaşıktaki algılayıcılardan alınan ölçümleri kullanarak ve kaşığın nominal model bilgisinden istifade ederek kaslardaki istenmeyen titreşimleri (tremor) kestirecektir (estimation). Aslında bu özyinelemeli sinir ağı, bir bozucu etki gözetleyici (disturbance observer) olarak kullanılacaktır. Bu yaklaşım, dengeleyici kaşık literatürü için özgün olduğundan mevcut patentlere takılmadan ticari ürüne dönüşebilecektir (patentler incelenmiştir). Karar destek sistemi ise hasta verisinin sınıflandırılmasını sağlayacak bir yazılım olacaktır ve makine öğrenmesi teknikleri kullanılarak elde edilecektir.