Akademik Veri Yönetim Sistemi
Demir U. (Yürütücü)
TÜBİTAK Projesi, 2022 - 2023
Erken başlangıçlı skolyoz, küçük yaşlarda başlayan ve zamanında müdahale
edilmediğinde akciğer ve kalp gelişimini engelleyen, ölümcül sonuçlara neden
olabilen bir omurga deformitesidir. Tedavisinde cerrahi müdahale ile omurga
deformitesi giderilir. Cerrahi tedavinin
nihai hedefi omurga, akciğer ve göğüs kafesi büyürken omurga eğriliğinin
ilerlemesini durdurmaktır. Hastaların yaşı gereği fiziksel olarak büyümeye
devam ediyor olması sebebiyle cerrahi tedavide omurganın stabilizasyonu
uzayabilen implant sistemleri kullanılarak gerçekleştirilir. En sık kullanılan yöntem periyodik cerrahi
müdahaleler ile olgunun büyümesine uyumlu bir şekilde uzatılabilen geleneksel
rod sistemleridir. Bu yöntemde yapılan çok sayıda cerrahi müdahale komplikasyon
riskini artırmaktadır. Bu sebeple cerrahi operasyon gerektirmeden uzatılabilen
non-invazif implantlar geliştirilmiştir. Ellipse firması tarafından tasarlanan
MAGEC (Magnetic Expansion Control) ticarileşmiş ve klinik olarak kullanılabilen
tek non-invazif spinal distraksiyon implanttır. Bu implantın kullanımı
sonrasında erken ve orta dönem klinik sonuçlar iyimser olmasına rağmen, daha
uzun takiplerde implantın mekanik zayıflıklarından kaynaklanan ciddi dezavantaj
ve komplikasyonlar ortaya çıkmıştır. MAGEC’in klinik sonuçlarının incelenmesi
amacıyla literatür taraması yapılmış, özellikle yapısal hatalar sonucu
kullanılamaz hale gelmiş implantları inceleyen araştırmalar taranmış ve mevcut
problemler belirlenmiştir. Sonrasında mevcut patentler incelenerek tekniğin
bilinen durumu ve ticari kısıtlar belirlenmiştir. Mevcut problemler için
alternatif çözüm önerileri değerlendirilmiş ve SWOT analizi ile tehdit ve
fırsat olabilecek hususlar belirlenmiştir. Böylece tasarım doğrulama planı ve
hedeflenen başarı kriterleri oluşturulmuştur. Ayrıca geliştirilecek implantın
ihracat potansiyeli ve ithal ikame ürün olarak fizibilitesi
değerlendirilmiştir. Mevcut problemlerin çözümü için iki farklı konsept tasarım
modeli planlanmıştır. Konsept tasarım 1’de tekniğin bilinen durumundan
faydalanılmış ve mevcut problemlerin çözümü tasarım kısmında dikkate
alınmıştır. Konsept Tasarım 2’de ise tedavi sürecinde zamana bağlı oluşan
zorluk derecesi yüksek problemlerin de çözülebileceği bir model planlanmıştır.
Konsept tasarım 1 ve 2 nin katı modelleri “Ansys” platformunda hazırlanmıştır.
Başarı kriterleri doğrultusunda mekanik ve elektromanyetik tasarım
parametreleri belirlenmiştir. Ardından, çalışma ortamı, sınır şartlar ve
malzeme kütüphaneleri oluşturulmuştur. Elde edilen konsept tasarım modellerine
ilişkin parametreler ve değer aralıkları dikkate alınıp “Taguchi’nin” deney
tasarım yöntemi ile tasarlanan deney kombinasyonları “Ansys Maxwell”
platformunda sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak modellenip analiz edilerek,
hangi parametrelerin hangi faktörleri etkilediği tespit edilecek ve böylece
konsept tasarımlar optimize edilecektir. Elde edilen analiz sonuçları
Matlab/Simulink ortamına aktarılarak buradaki sistem tanımlama araç kutusuyla
konsept tasarımların transfer fonksiyonları belirlenecektir. Hem pozisyon geri
beslemeli, hem de yapay sinir ağı kestirimli kontrolcülerden yararlanarak geri
beslemesiz pozisyon tahmini de yapabilen kontrol algoritmaları
geliştirilecektir. Geliştirilen kontrol algoritmalarının Matlab/Simulink, “C
code generation” modülü kullanılarak mikrodenetleyiciye gömülmesi
planlanmaktadır. Böylece model döngüde (MIL-Model in the Loop) ve donanım
döngüde (HIL-Hardware in the Loop) testlerinin gerçek zamanlı
gerçekleştirilmesi amaçlanmaktadır. Ayrıca yapılan tasarım gözden geçirme
toplantıları ve dizayn hata modları ve etkileri analizi (DFMEA) gibi sistematik
yaklaşımlar ile tasarım revizyonları yapılacaktır. Prototipler, yine bu projede
kullanılmak üzere tasarlanan doğrulama ve geliştirme fikstürlerinde test
edilerek tasarım doğrulama planına uygunluğu değerlendirilecektir. Konsept
tasarımların ürün ağacı ve reçetelerinin dondurulmasıyla projenin tamamlanması
hedeflenmektedir.
Bu projede, erken başlangıçlı skolyoz
tedavisinde dünya genelinde yaygın olarak kullanılan ve tek bir üretici
tarafından sağlanan bir implanta ait mekanik tasarım problemlerinden kaynaklı
ortaya çıkan komplikasyonları azaltacak yeni bir implant sisteminin
geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Projenin onaylanması ve başarılı bir şekilde
tamamlanmasının ardından deneysel ve klinik araştırmalar yapılabilmesinin yolu
açılacaktır. Projenin gelecek hedeflerinde bulunan klinik deneyler ve
sertifikasyon süreçleri ile ticarileşebileceği öngörülmektedir. Dünyada
herhangi bir rakibi olmayan mevcut implantın yurt içinde ithal ikamesinin
geliştirilmesinin bu alandaki sağlık ithalat harcamalarını azaltacak
potansiyeli oluşturacağı öngörülmektedir. Çalışmada mühendislik ve tıp
alanındaki araştırmacılardan oluşan araştırma ekibi ile projede faydalanıcı ve
bursiyer olarak bulunacak olan farklı disiplinlerden lisansüstü öğrencilerin
multidisipliner çalışma kültürü geliştirerek gelecek projeler açısından olumlu
bir atmosfer oluşturması beklenmektedir. Proje çıktıları uluslarası
sempozyumlarda uzmanların değerlendirmelerine sunulacak ve akademik makaleler
ile bilim insanları ile paylaşılacaktır. Ayrıca lisansüstü öğrencilerin
ürettiği tezler ve diğer yayınlar oluşturulacak web sayfalarından yayınlanarak
bilimsel yaygın etki oluşturulacaktır.