Development of a telemedicine platform for remote monitoring of patients

Abstract

Teletıp, hastaları ve sağlık profesyonellerini uzaktan tıbbi hizmetler sağlamak ve tıbbi operasyonların, hizmetlerin ve uygulamaların sağlanması için desteklemektedir. Teletıp, coğrafi engelleri aşaran uzaktan sağlık hizmeti vermeyi esas alarak hastalıkların tanı, takip, tedavi ve rehabilitasyonuna yönelik mobil sağlık hizmetleri, doktor-hasta iletişimi, ilişki ve konsültasyon, klinik ve operasyon hizmeti vermektedir. Bu tezde, belirli hastalıkların teşhis, takibi ve tedavi süreçlerine yardımcı olmak için teletıp tabanlı uygulamalar ve entegre cihazlar geliştirilmiştir. Bu kapsamda, hastalıkların izlenmesine yönelik sağlık verilerinin aktarımı ve doktor-hasta iletişiminin sağlanması için WebRTC tabanlı bir teletıp uygulaması geliştirilmiştir. Geliştirilen teletıp uygulamasının doktor-hasta iletişimini sağlama performansı ve kronik kalp yetmezliği hastalığının yönetimine etkisi incelenmiştir. Bunun üzerine hastalık takibi için kanıtlanmış olan teletıp uygulamasına entegre edilebilen tıbbi teşhis ve giyilebilir cihazlar geliştirilmiştir. Bu çalışma kapsamında, uyku apnesi, kronik böbrek hastalığı ve COVID-19 olmak üzere üç kronik hastalığın teşhis ve takibine yönelik olarak geliştirilen cihazlarla hayati sağlık verileri, biyobelirteçler ve patojen analizleri yapılmıştır. İlk olarak, diyafram ivmesi ve nefes sıcaklığı yoluyla solunum modellerini analiz edebilen ve uyku apnesini teşhis edip takibini yapabilen giyilebilir cihaz tabanlı bir platform geliştirilmiştir. Ardından kronik böbrek hastalığı tanısında serum kreatinin düzeylerinin kolorimetrik olarak Jaffe ve ELISA yöntemleri ile belirlenmesinde kullanılan elektromekanik çip-üstü-laboratuvar platformları karakterize edilerek detaylı olarak sunulmuştur. Son olarak, SARS-CoV-2 viral RNA'yı tespit etmek için kullanılan gerçek zamanlı döngü aracılı izotermal amplifikasyon tabanlı elektromekanik cihaz üretilmiştir ve COVID-19 teşhisi için kolorimetrik hızlı test sistemi geliştirilmiş ve test edilmiştir. Bu sayede farklı hastalıklarda ve tıbbi uygulamalarda kullanılmak üzere teletıp platformuna entegre edilen cihaz ve sistemler geliştirilmiştir. Geliştirilen bu platformlar ile profesyonel hizmet sağlayıcılara ihtiyaç duymadan ucuz, taşınabilir, kullanıcı dostu, kullanımı kolay çözümlerle hastalık teşhis, tedavi ve rehabilitasyon, uzaktan izleme ve hasta yönetimi sağlanmaktadır.

Telemedicine supports patients and healthcare professionals to provide remote medical services and to ensure that medical operations, services, and applications. Telemedicine provides mobile health services, doctor-patient communication, relationship and consultation, medical clinic, and operation service for the diagnosis, monitoring, treatment, and rehabilitation by remote health services. In this thesis, telemedicine-based applications and integrated devices are developed to assist in the diagnosis, monitoring, and treatment processes of specific diseases. In this regard, a WebRTC-based telemedicine application has been developed to ensure the transfer of health data and doctor-patient communication for monitoring diseases. The developed telemedicine application performance of providing doctor-patient communication and its effect on the management of chronic heart failure disease were examined. Thereupon, medical diagnosis and wearable devices have been developed that can be integrated into the telemedicine application that has been proven for disease monitoring. As part of this study, vital health data, biomarkers, and pathogen analysis were performed by developed devices to diagnose and monitor three chronic diseases, namely sleep apnea, chronic kidney disease, and COVID-19. First, a wearable device platform has been developed that can analyze breathing patterns via diaphragm acceleration and breath temperature and diagnose and monitor sleep apnea. Afterward, electromechanical LOC platforms used for colorimetric determination of serum creatinine levels for the diagnosis of chronic kidney disease by two methods were characterized and presented in detail. Finally, a real-time LAMP-based electromechanical device used to detect SARS-CoV-2 viral RNA has been produced, and a colorimetric rapid test system has been developed and tested for COVID-19 diagnosis. In this way, devices and systems integrated into the telemedicine platform have been developed for use in different diseases and medical applications. With these developed platforms, disease diagnosis, treatment and rehabilitation, remote monitoring and patient management are provided with inexpensive, portable, user-friendly, easy-to-use solutions without the need for professional service providers.