Geri Dön

İnvasiv olmayan ventilasyonda solunum parametrelerinin modellenmesi

Modelling of the respiratory parameters in non-invasive ventilation

PDF İndir

  1. Tez No: 282576
  2. Yazar: ESRA SAATÇI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. AYDIN AKAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyomühendislik, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Bioengineering, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2009
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 175

Özet

Bu çalışmada, solunum sistemi üç doğrusal ve bir doğrusal olmayan elektriksel model ile modellenmiş, model eşitlikleri durum-ölçüm uzayında çıkarılmış ve model parametreleri istatistiksel sinyal işlemede kullanılan kestirim yöntemleri ile benzetimler yardımıyla kestirilmiştir. Kullanılan solunum sistemi modelleri araştırmalarda sık kullanılan RIC, Viskoelastik, Mead ve bu tezde önerilen basitleştirilmiş doğrusal olmayan RC solunum sistemi modelleridir. Kronik Obstrüktif Akciğer Hastalığı (KOAH) olan hastaların invasiv olmayan ventilatör altında solunum sistemini benzetimleyen bu modeller, solunum sisteminin parametrelerinin kestirilmesi için kullanılan araçlardır. Kullanılan yöntemler en küçük değişinti yansız kestirici (MVUE), enbüyük olabilirlik kestirimci (MLE), Kalman filtre (KF), unsecnted Kalman filtre (UKF) ve genişletilmiş Kalman filtre (EKF) dir.Kestirim yöntemlerinin, solunum modelleri ve yapay solunum sinyalleri (havayolu gaz akış hızı ve havayolu basıncı) yardımıyla teorik performans karşılaştırma kriterleri kullanılarak karşılaştırılmaları bu tezin ilk kısmını oluşturmaktadır. Sonsal Cramer-Rao altsınırı (PCRLB) çiftli Kalman filtrede zamanla değişmeyen parametrelerin kestirimi için çıkarılmış ve hem parametreler hem de durum değişkenleri için gösterilmiştir. UKF ve EKF yöntemlerinin Mead model ve doğrusal olmayan RC model için hata ortak değişinti matrisleri PCRLB ile birlikte gösterilmiştir.8 KOAH hastasından ve 6 sağlıklı bireyden ölçüm sistemi yardımıyla toplanan havayolu basıncı, havayolu gaz akış hızı ve akciğer hacim sinyalleri solunum sistemi modelleri yardımıyla parametrelerin kestiriminde kullanılmıştır. Ayrıca, ölçüm gürültüsü genelleştirilmiş Gauss dağılımı (GGD) olduğu düşünülerek modellerin gerçek sinyallere uyumu ve bu uyumdan sonra kalan artıkların dağılımı incelenmiştir.Sonuç olarak; yapay solunum sinyallerinde, RIC modelin MLE ve MVUE yöntemleriyle en iyi model parametre kestirim sonuçlarını verdiğini; gerçek solunum sinyallerinde, solunum modellerinin kullanılan yönteme göre farklı gruplarda farklı davranışlar sergilediğini; RIC modelde her iki grup için MVUE ve MLE nin tutarlı sonuçlar verdiğini; doğrusal olmayan RC modelde her iki grup için EKF ve UKF yöntemlerinin aynı başarıyı sergilediğini ve doğrusal olmayan RC modelin, RIC modele göre Hasta grubuna daha uygun bir model olmakla beraber bunun tam tersinin Kontrol grubu için doğru olduğunu söyleyebiliriz.

Özet (Çeviri)

In this study, the respiratory system are modelled by three linear and one non-linear lumped parameter respiratory model, the equations of the models are driven and the parameters are estimated by using statistical signal processing methods. Linear RIC, Viscoelastic and Mead models and proposed basic non-linear RC model are used to resemble the respiratory system of the patient with Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) under non-invasive ventilation. Statistical signal processing methods such as Minimum Variance Unbiased Estimation (MVUE), Maximum Likelihood Estimation (MLE), Kalman Filter (KF), Unscented Kalman Filter (UKF) and Extended Kalman Filter (EKF) are very powerful methods to estimate the parameters of the systems embedded in the unknown noise.In the first part of this thesis, artificial respiratory signals (airway flow and airway pressure) are used for the performance measurement criteria. Posterior Cramer Rao Lower Bound (PCRLB) is computed for the time-invariant parameters as well as the states in the dual Kalman filters. Then the error covariance matrixes of UKF and EKF are illustrated with respect to these bounds.In the second part of this thesis, the respiratory signals are acquired from 8 COPD patients and 6 healthy subjects by the measurement system. The parameters of the respiratory system are then estimated by these observed respiratory signals. Moreover, by assuming the Generalized Gaussian Distributed (GGD) measurement noise, the actual residuals that is left over when the models are fitted to the measured signals, are analyzed in the statistical sense.In the conclusion, when artificial respiratory signals are used, the best estimated parameters are the RIC model parameters when MLE or MVUE are used. It is also found that, in the real respiratory signals each group demonstrates distinguished results with both different methods and models. The other important results are RIC model parameters are estimated very consistently by MVUE and MLE; EKF and UKF are equally successful for the parameter estimation of nonlinear RC model; and the respiratory signals acquired from the Patient group is best fitted to the nonlinear RC model whereas RIC model is more suitable for the Control group?s respiratory signals.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    881858

    Development of a modular pulmonary resuscitation device for chronic and acute respiratory support

    Kronik ve akut solunum desteği için modüler pulmoner resüsitasyon cihazının geliştirilmesi

    MUNAM ARSHAD

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    BiyofizikKoç Üniversitesi

    Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU

  2. Tez No

    703460

    Yoğun bakımda takip edilen hastalarda optik sinir kılıf çapının ölçümü ile klinik ve radyolojik bulguların ilişkisi

    The relationship of optic nerve sheath diameter and clinical and radiological findings in patients followed in intensi̇ve care uni̇t

    MERVE İKBAL GÖNCÜ

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Anestezi ve ReanimasyonSağlık Bilimleri Üniversitesi

    Anesteziyoloji ve Reanimasyon Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYÇA SULTAN ŞAHİN

  3. Tez No

    314659

    Spontan solunum denemesi esnasında ölçülen zirve akım hızlarının mekanik ventilatörden ayırma (weaning) başarısını öngörmedeki değeri

    Value of peak flow rates measured during spontaneous breathing trial to predict success of weaning from mechanical ventilation

    SÜLEYMAN BALDANE

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Göğüs HastalıklarıErciyes Üniversitesi

    İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT SUNGUR

  4. Tez No

    522834

    Akut bronşiolitlerde yüksek akımlı nazal kanül oksijenasyon (yanko) tedavisinin etkinliğinin değerlendirilmesi

    Evaluation of the effectiveness of high flow nazal cannula oxygenation therapy in acute bronchiolites

    MÜCAHİT KOÇOĞLU

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıSağlık Bilimleri Üniversitesi

    Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    DR. ALKIM ÖDEN AKMAN

  5. Tez No

    852308

    Futbolculara uygulanan polarize antrenmanların fiziksel vefizyolojik performans ile bazı solunum parametreleri üzerine etkisi

    Effect of Polarized Trainings Applied to Football Players on Physical and Physiological Performance and Some Respiratory Parameters

    BAHRİYE NUR KARABİLGİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    SporSelçuk Üniversitesi

    Antrenörlük Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SÜLEYMAN PATLAR

Geri Dön