12 standart derivasyonlu bir EKG biopotansiyel simülatörünün dizaynı ve gerçekleştirilmesi

Abstract

ÖZET Tıbbi cihaz spektrumunda çok önemli bir yer tutan, EKG (Elektrokardiografî) ve kardioskop gibi, kardiovasküler (Kalp-Damar) sisteminin sağlık yahut hastalık durumuna ait bilgilerin alınabildiği cihazlar, genelde kardiak potansiyelin uygun bir biyolojik amplifikatör devresi ile algılanması ve bu işaretlerin işlenmesi amacına dönük olarak üretilmektedir. Ülkemizde sağlık sektöründe kullanılmakta olan kardiovasküler sistem cihazlarının önemli bir kısmı, arıza dolayısı ile kullanılamamaktadır. Kullanımda olan cihazlarda ise, gerekli bakım ve kalibrasyon işlemlerinin çoğunlukla aksadığı da bir gerçektir. İlgili sektör, cihaz maliyetlerinin yüksekliği ve ödeme güçlüğü gibi sebeplerle, mevcut ve arızalı olan cihazların normal bakım ve servis hizmetlerini bünyesinde oluşturduğu teknik ekiplerle faal halde tutma zorunluluğuna her geçen gün daha çok ihtiyaç hissetmektedir. Sonuç olarak bu tezde amaç; sağlık sektöründe kullanılan her türlü EKG, kardioskop gibi cihazların genel amaçlı olarak test edilmesi için kullanılacak referans üreteciyi dizayn edip, bu simulatörle test işlemlerini genel amaçlı olarak yapmaktır. Giriş kısmında tıp elektroniğinin çalışma alanlarından kısaca bahsedilmiş olup, genel olarak tarihçesi ve gelişimi anlatılmıştır. Bölüm 1' de kalp ve dolaşım sisteminin çalışması ve sistemin temel elemanları hakkında genel bilgi, çeşitli örneklerle verildi. Bu bölümün sonunda, kalp ve dolaşım sistemi genel olarak tanıtılmış olacaktır. Bölüm 2' de ise vücudu oluşturan sistemlerin, çeşitli fonksiyonlarını yerine getirirken, bazı işaretleri ürettikleri ve bu işaretlerin tıp elektroniğinde, bioelektrik işaretler adı altında kullanıldığından bahsedilmiştir. Burada olay öncelikle, hücre bazında ele alınmış olup, daha sonra vücutta bir takım noktalar arasında oluşanpotansiyel farklardan dolayı meydana gelen biopotansiyeller ve bunların kullanım yerlerinden bahsedilmiştir. Bölüm 3' de kalbin elektriksel uyarım ve iletim sistemi üzerinde durulmuştur. Burada, bir önceki bölümde bahsedilmiş olan vücut organlarının aktivitesi sonucu, bir bioelektrik sinyal oluşacağı konusundan alınan bilgiler ışığında, kalbin çalışması sonucu oluşturduğu bioelektrik sinyaller açıklanmıştır. Kalp biopotansiyeli EKG cihazının bu konuda gereği ve kalp problemlerinin belirlenmesindeki rolü açıklanmıştır. Bölüm 4'de öncelikle elektrokardiografi cihazı, genel olarak tanıtılmıştır. Daha sonra, standart EKG derivasyonlan, şekillerle birlikte verilmiş olup, bölüm sonunda ise, açıklanan derivasyonların simulasyonu hakkında gerekli açıklamalar yapılmıştır. Bölüm 5'de, bu çalışma sonucunda, gerçekleştirilen devre sonucu ortaya çıkarılan simulatörün öncelikle anlam ve önemi izah edilmiş olup, daha sonra ana hatlarıyla tasarım ilkeleri açıklandı. Ayrıca gerçekleştirilen devrenin açık şekli verilmiştir. Bölümün son kısımlarında ise gerçekleştirilen simulator cihazından alınan, örnek EKG kaydı çıktılarına yer verildi.

ABSTRACT ECG and cardioscope type medical devices are usually used to solve problems which are interested in cardiovasculer system especially heart. These devices are generally produced by taking cardiac potantial with an appropriate biologic amplifier circuit and processing these signal with necessary digital and analog circuits. Nowadays, there are many problems in our country in medical spectrum. The most important one of them is test of these devices. Other one is the breaking down of medical devices. These devices are very important and expensive. Therefore, the companies should have technical service for these type of problems. In technical service departments, it is necessary to have a device for general test. In conclusion, we tried to design a test circuit for these type of cardiovasculer system devices by simulating the real heart ECG report. This thesis consists of five chapters. In the introduction part, historical past and working area of medical electronics were given. And the description of biomedical, medical and clinic engineering were explained. In the first chapter, the working and basic elements of heart and circulator)' system were given. In the second chapter, ionic potantials that are formed in certain cells of body due to differences in the concentrations of certain chemical ions was explained in details. At the end of this chapter, biopotantiels as an ECG and EMG type were given. In the third chapter, electroconduction system of the heart was explained with diagrams. The heart biopotantial of ECG and its importance were given. In the fourth chapter, firstly the ECG device was generally described. After this, standart ECG derivations were given in details with figures. At the end of this chapter, the simulation of these derivations was explained.In the last chapter, the importance of the designed circuit was given. In addition, this chapter includes principles of the design and explanation of it. At the end of this chapter, the recordings taken from the designed circuit were given and explained. IV