Geri Dön

Smart glasses for intra-ocular pressure measurement

Göz içi basınç ölçümü için akıllı gözlük tasarımı

  1. Tez No: 1000403
  2. Yazar: NERGİS SARAÇBAŞI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ONUR FERHANOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Dijital sağlık kavramı, uzaktan görüntüleme, veri analizi, elektronik sağlık kaydı, mobil sağlık uygulamaları ve giyilebilir cihazlar başlıklarından oluşmaktadır. Elektronik, bilgisayar ve malzeme alanındaki gelişmeler her geçen gün dijital sağlık alanında gelişmelere yol açmaktadır. Giyilebilir cihazlar gerçek zamanlı görüntüleme yapmaya, bununla birlikte de erken tanı ve uygun tedaviye olanak sağlar. Bu cihazlar aynı zamanda kullanması kolay ve uygun fiyatlı olmakla birlikte yaşam kalitesini de arttırırlar. Bu sebeple farklı türlerde giyilebilir cihazlar üretilmiş ve her geçen gün yeni yaklaşımlar kullanılarak üretilmeye devam edilmektedir. Giyilebilir cihazlar deri tabanlı, esnek veya tekstil tabanlı olabilir. Ayrıca vücut için ölçüm noktasına bağlı olarak baş, göz ve bilek için üretilebilirler. Günden güne giyilebilir cihazlar günlük hayatımızın bir parçası olmaktadır. Bu cihazlara akıllı saatler, yüzükler, bileklikler, yamalar, kontakt lensler ve gözlükler örnek gösterilebilir. Bu cihazlar fiziksel aktivite kontrolü (örneğin adım sayısı) ile kalmayıp aynı zamanda sağlık durumumuzu gerçek zamanlı olarak görüntülememize olanak sağlarlar. Bu cihazlar optik sensörler veya jiroskop gibi biyolojik, kimyasal ve fiziksel sensörler kullanarak vital değerleri elde ederler. Gerçek zamanlı ölçümler kronik hastalıkların erken aşamada tanısı ve tedavisi için önemli yere sahiptir. Giyilebilir cihazlar genellikle kardiyoloji alanında yüksek tansiyon tespiti, aritmi görüntülemesi ve kardiyak rehabilitasyonunda kullanılır. Bu cihazlara örnek olarak akıllı saatler verilebilir. Akıllı saatler kalp ritmini ölçerek algoritmadan geçirir. Bu yöntemle aritmi durumu belirlenebilir. Ayrıca bu cihazlarla, ABP, HBP, hareket, uyku, EKG ve oksijen satürasyonu görüntülenebilir. Nöroloji alanında, epilepsi gibi durumlar EMG sinyalleri, elektrodermal aktiviteler ve kalp atışı gibi değerlerden akıllı cihazlar kullanılarak tespit edilebilir. Buna ek olarak Parkinson hastalığında hastaların dengesi kaybolur ve düşme eğiliminde olurlar. Bu sebeple kamera, konum, ses ve hareket sensorü kullanılan cihazlar geliştirilmektedir. Bu cihazlar erken tespitte önemli yere sahiptir. Endokrinoloji alanına yönelik olarak, tiroid fonksiyon bozukluğu, diyabet, metabolik sağlık ve kilo kontrolü gibi alanlarda çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmalar hastaların periyodik kan testlerini azaltarak ve değerlerin kontrol altında tutulmasını sağlayarak hasta hayatına konfor kazandırmaktadır. Ortopedi alanında, giyilebilir cihazlar rehabilite programları, postür bozuklukları ve sırt-boyun ağrıları için kullanılmaktadır. Psikoloji alanında Dünya Sağlık Örgütü'nün yapmış olduğu 2021 yılı tahminlerine göre dünya çapında 1.1 bilyon insan mental sağlık bozukluğu göstermektedir. Giyilebilir cihazlar bu alanda stres seviyesi, fiziksel aktivite, uyku şablonu ve kalp hızı verilerinin kontrol edilmesi ile erken tespit, uyarı ve kontrol alanında kullanılmaktadır. Göz alanında, giyilebilir cihazlar miyop gibi görme bozuklukları ile kalıcı hasara sebep olabilecek görme bozuklukları üzerinde kullanılabilmektedir. Erken tespit ve tedavi göz sağlığı açısından yadsınamaz bir öneme sahiptir. Göz hastalıklarının tespiti belirti olmadan ve belirti oluştuğu noktadan sonra ise tedavisi oldukça zordur. Gerçek zamanlı ölçüm göz hastalıklarının ilerlemesinden koruyabilir. Kuru göz, glokom gibi hastalıklar bu çözümler için oldukça uygundur ve sürekli ölçüm tedavi için gereklidir. Glokom dünya üzerinde görme kaybına yol açan ana nedenlerden biridir. Yapılan hesaplamalara göre 2040 yılında 112 milyon kişinin glukom hastası olacağı öngörülmektedir. Bu hastalık sessiz bir işleyişe sahip olduğu için farkedilen bir semptomu olmadan göz sinirleri için geri döndürülemez hasarlara, görme bozukluğuna veya tam görüş kaybına sebep olabilmektedir. Bu durum da tanının ve müdahalenin gecikmesine yol açmaktadır. Bu sebeple sürekli olarak kontrol gerektirmektedir. Glokom için her ne kadar başka sebepler olsa da şu an için tek değiştirilebilir etken göz içi basıncıdır. Göz içi basıncının normal kabul edilen aralığı 10-21 mmHg'dır. Bu değerlerin dışı göz sinirleri için hasara sebep olabilmektedir ki bu sinirler göz ve beyni birbirine bağlayan sinirler olduğu için bu durum görüş bozukluğuna sebep olabilmektedir. Göz içi basınç ölçümü için dünya genelinde kabul edilen asıl ölçüm metodu noninvaziv bir metod olan tonometridir ve en yaygın olarak kullanılanı Goldmann Aplanasyon Tonometresi'dir. Fakat, görme kaybının engellenebilmesi için bilim ve mühendislik alanlarında çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmaların çıkış noktası göz içi basıncın sürekli olarak ölçülmesi ve takibidir. Bu alanda noninvaziv ve invaziv çalışmalar mevcuttur. Bu çalışmalara kontakt-lens tabanlı, elektriksel veya optiksel giyilebilir sensörler ve gözlük tabanlı sensörler örnek gösterilebilir. Bu ölçümler genel olarak göz içi basıncı ve korneal eğrilik arasındaki ilişki dikkate alınarak yapılır. Bu çalışma da diğer ölçüm metodları gibi günlük hayatta kullanılabilir ve anlık ölçüm yapan bir çözüm önerisidir. Bu öneri, kullanımı kolay bir gözlüktür. Bu çalışmada lazer diyot, elektromanyetik kontrollü çıkmalar ve endoskopik kamera kullanılarak göz içi basıncının ölçülmesi hedeflenmiştir. Bu gözlük tasarımında göz içi basıncı ve korneal eğrilik ilişkisi kullanılmıştır. Gözlük tasarımında hesaplamalara ve deneylere göre çıkma tasarımı yapılmıştır. Çıkmalardan biri daha hızlı çalışarak göz üzerine lazer noktasını çizgi halinde yansıtmaktadır. Diğeri ise daha yavaş çalışarak göz üzerinde istenilen bölgeye çizgi oluşturulmasını sağlamaktadır. Kamera ile elde edilen bu çizgi görüntü işleme metodları kullanılarak basınç ölçümüne dönüştürülmektedir. Bu tasarım COMSOL Multiphysics ve ANSYS Zemax Optics Studio ile simule ve analiz edilmiştir. Analiz sonuçları istenen çalışmaya uygundur. Tasarlanan model üç boyutlu baskı makineleri kullanılarak üretilmiştir. Üretilen gözlük, bir yapay göz modeli kullanılarak deney düzeneğinde denenmiştir. Bu düzenekte göz içi basıncı, su dolu bir kabın yüksekliği 0-50 mmHg aralığında değiştirilerek bu anlarda çeşitli örnekler alınmıştır. Bu deney, göz aynı pozisyonda iken -10, 0 ve 10 derece döndürülerek tekrarlanmıştır. Alınan bütün görüntüler görüntü işleme metodları kullanılarak MATLAB'da işlenmiştir ve HyperSVD yöntemi kullanılarak eğri çapı hesaplanmıştır. Deney sonuçlarına göre üretilen gözlüğün göz içi basıncını ölçüm çözünürlüğü 0-50 mmHg aralığında 1.4 px/mmHg'dır. Gelecekte yapılacak olan iyileştirmeler ve insan deneyleri ile bu tasarım glokom hastalarında göz içi basıncın gerçek zamanlı ve sürekli olarak ölçülmesinde kullanılabilir bir cihaz olabilecektir.

Özet (Çeviri)

The advances in electronics, computation and material sciences lead to improvement in digital health. Recently, wearable devices, a part of the digital health, have been essential for daily life of human beings. The devices are important not only to check our notifications, but also to track our health vitals. Essentially, wearable devices play an important role to detect chronic diseases, such as arrhythmias and epileptic seizures. They have, also, importance in ophthalmology. In general, a disease may be detected following a comprehensive check-up or patients' symptoms. However, not all diseases have realizable symptoms. For instance glaucoma, this disease injures the patients nonreversible without a notice. That is to say, continuous track is important for early diagnosis and adequate treatment. Age, family history or intra-ocular pressure (IOP) can be given as causes of glaucoma. However, IOP is the only controllable factor at present. To date, a variety of measurement techniques and devices have been developed to measure IOP. Tonometers and smart-contact lenses are the examples of IOP measurement devices. In this study, we aimed to design a kind of smart-glasses which measure intra-ocular pressure non-invasively in glaucoma patients. This smart-glasses is combined with a laser diode, two electromagnetically actuated cantilevers and an endoscopic camera. Here, the principle relies on the relation between the intra-ocular pressure and the corneal curvature. The finite-element analysis of the designed cantilevers was done in COMSOL Multiphysics. Ray-tracing simulations for optical analysis were done in ANSYS Zemax Optics Studio. The glasses was printed via 3D printers and tested in experimental setup. In this glasses, by using the cantilevers a laser point projected as a laser line toward the eye. One cantilever was used to generate a vertical line and the other one was used to control the position of the line. This line was captured by an endoscopic camera and processed in MATLAB to calculate the radius of curvature of this line. This design was tested with a polydimethylsiloxane (PDMS) eye phantom in the experimental setup in different pressure levels and tilt angles. The pressure inside the PDMS eye phantom was changed between 0 mmHg and 50 mmHg per 10 mmHg and by using the platform bottom of the phantom the eye model rotated to -10⁰, 0⁰ and 10⁰. For each step, the experiment was repeated 13 times. The radius of curvature (which is directly related with intra-ocular pressure) detection resolution of this glasses is seen as 1.4 px/mmHg in 0-50 mmHg. Following further developments and in-vivo experiments, this glasses can be used by glaucoma patients as a personalized real-time intra-ocular pressure measurement device.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    874473

    MEMS sensor platform for vital monitoring under mri and intraocular pressure measurement

    Yaşamsal işaretlerin ve göz içi basıncın ölçülmesine yönelik MEMS basınç ölçer platformunun geliştirilmesi

    PARVIZ ZOLFAGHARI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU

  2. Tez No

    510117

    Elektrokromik kaplamalı camın farklı iklim bölgelerine göre enerji performansı değerlendirilmesi

    Energy performance assessment of electrochromatic coatings for different climatic zones

    MUSTAFA İRFAN ERDEMLİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HATİCE SÖZER

  3. Tez No

    649956

    A reconfigurable wearable slot antenna design suitable for smart glasses

    Akıllı gözlük uygulamasına yönelik yeniden yapılandırılabilir giyilebilir yarık anten tasarımı

    ERDEM ÇİL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMA DUMANLI OKTAR

  4. Tez No

    1008567

    Patlayıcı Madde İmha Uzmanları için Akıllı Gözlük Tabanlı, Yapay Zekâ Destekli Mühimmat Tanıma ve Güvenlik Asistanı

    A Smart Glasses-Based AI Assistant for Munition Recognition and Safety Support in Explosive Ordnance Disposal

    ELBRUZ NART ŞURUH

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBalıkesir Üniversitesi

    Bilgisayar ve Bilişim Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HÜSEYİN GÜNEŞ

  5. Tez No

    553962

    Akıllı yapı kabuğunda cephe bileşeni olarak kullanılan akıllı camların seçimi için sistem önerisi

    System proposal for selection of smart glasses used as intelligent facade component

    SELİM KIZILTOPRAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİHAL ARIOĞLU

Geri Dön