Tıp Elektroniği
AMAÇLAR : Vücut fizyolojisini ve bedendeki elektrik sinyallerinin (biyolojik işaretlerin) kaynağını tanıyabilme.
Tıp elektroniği uygulama alanlarını tanıyabilme, hastalıkları teşhis etmede kullanılan bilgi işleme tekniklerini kavrayabilme.
ÖZEL AÇIKLAMALAR
Laboratuvar donanımı için yüksek meblağlara varan teçhizat sağlamak zor olsa da konunun önemi göz ardı edilemez. Elektronik sistemlerin uygulama alanlarından biri olan tıp elektroniği (biyomedikal) kendi adında bilim dalına ayrılmıştır. Özellikle sağlık harcamalarının artması bu konuda özel eğitimi zorunlu kılmıştır.
İleri düzey elektronik uygulamaları, sinyal işleme teknikleri konusuna girmeden bilgi verilebilir.
DEĞERLENDİRME TABLOSU
Konu ve öğretim tarzına göre yapılmış olan çalışmaların konu alanlarına göre yüzdelikleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. Dönem sonu sınav soruları hazırlanırken bu yüzdelikler dikkate alınacaktır.
KONULAR ....... Konu Alanlarının Ağırlıkları (%)
A. Tıbbî Cihazların Gelişimi ......10
B. Biyoelektrik İşaretlerin Oluşumu ...10
C. EKG, EMG, ENG, EEG, İşaretlerinin Ölçülmesi ...30
D. Kan Basıncı Ölçümleri ...20
E. Ölçümlerde Kullanılan Elektrotlar ..20
F. Biyolojik İşaretler ...15
KONULAR
A. Tıbbî Cihazların Gelişimi
AMAÇ: Beden fizyolojisini anlayarak, tıp elektroniğinin bu güne kadar olan gelişimini tanıyabilme. İnsanı bir sistem olarak düşünebilme ve giriş çıkış büyüklüklerini tanıyabilme.
DAVRANIŞLAR
Tıp elektroniğinin başlangıcını öğrenerek özel bilim dalı olarak diğer alanlarla olan ilişkisini açıklar.
Tıbbi cihazlardaki gelişimi anlatır.
İnsan fizyolojisini açıklar.
İnsan-enstrümantasyon sisteminin blok diyagramını çizerek, bu bloklardan
· Subje
· Uyarıcı
· Dönüştürücü
· İşaret işleme
· Görüntüleme ünitesi
· Veri işleme ve gönderme ünitesini açıklar.
Dönüştürücü özelliklerinin ölçüm üzerine etkilerini açıklar.
B. Biyoelektrik İşaretlerin Oluşumu
AMAÇ: Biyoelektrik işaretler ile sinirsel iletim, beyin, kalp, çeşitli kas hareketleri vb. vücut sistemleri ile ilgisini kurabilme ve yorumlamalarını yapabilme.
DAVRANIŞLAR
Hücrelerdeki elektriksel aktivasyonu tanımlar.
Membran potansiyeli oluşumunu açıklar.
Aksiyon potansiyelinin yayılımını ve biyoelektrik potansiyellerin ölçümünü açıklar.
Parçacık difüzyonunu karakterize eden Fick Kanunu ile elektriksel alanda yüklü parçacıkların sürüklenmesini ifade eden Ohm Kanunu ve Einstein Bağıntısı ve Uzay Yükü Nötürlüğü kavramını kullanarak membran uçlarında oluşan gerilimi hesaplar.
C. Elektrokardiyogram (EKG), Elektromiyogram (EMG), Elektronörogram (ENG), Elektroensefalogram (EEG), İşaretlerini Ölçülmesi
AMAÇ: Sinir sistemi, kas sistemi, kalp ve dolaşım sistemi ve beyin aktivitelerinden elde edilen işaretlerin ölçümünü ve yorumlamasını yapabilme.
DAVRANIŞLAR
Nöron, sinaps ve reobaz anlatır.
Otonom ve somatik sinir sistemini yazar.
Sinir sistemindeki ölçülebilir nicelikleri söyler.
Sinirlerdeki aksiyon potansiyelini ve kaydetme yöntemlerini yazar.
Monopolar ve bipolar bağlama uygulamasını anlatır.
Merkezi sinir sisteminde elde edilecek işaretleri ve ENG (elektronörogram) ölçümlerini yapar.
Kasların yapısını ve çalışmasını söyler.
Kas kasılması ve hareketi ile ilgili motor hareketini ve üretilen gerilimleri yazar.
Refleks ve kasılma regülasyonu söyler.
Kas kasılmasıyla oluşan gerilimi açıklar.
Kas sisteminden elde edilen EMG (elektromiyogram) işaretleri, bunun ölçüm tekniklerini ve inceleme yöntemlerini
· EMG işaretini zaman düzleminde uygular
· EMG işaretini frekans düzleminde uygular
· EMG işaretinin RMS değerini hesaplar
EMG ölçme düzeneğini (transvers düzlem ve sagital düzlem) anlatır.
Kalp ve kan dolaşım sistemini tanır.
Kalbin anatomik yapısını yazar ve elektriksel sistemini gösterir.
Derivasyonları anlatır :
· Elektrokardiyogram düzlemleri
· Einthoven üçgeni
· Standart bipolar derivasyo
· Unipolar derivasyon
· Kuvvetlendirilmiş derivasyon
EKG eğrisini (sinyalini) yorumlar.
EKG (elektrokardiyogram) ölçüm düzenini gösterir.
EKG ölçümlerinde kullanılan değişik devre düzenlemelerini karşılaştırır.
· Elektrot arıza detektörü
· EKG elektrot durum detektörü
· Taban hattı (base line) düzeltme devresi
· Pacemaker işaretinin silme devresi
EKG sinyallerinin değerlendirilmesinde kullanılan devre düzenlemelerini karşılaştırır.
· Kardiyo-takometre.
· Kardiyak monitör.
· Fetal elektrokardiyografi.
Medikal cihazların kullanımında karşılaşılan sorunları anlatır.
EEG işaretleri için ölçüm noktalarını gösterir.
EEG işaretlerinin kullanım alanlarını anlatır.
EEG ölçüm düzeneğini bloklarla çizer.
EEG işaretlerinin analiz usullerini açıklar.
Merkezi sinir sistemi ile ilgili ölçümleri ve EEG (elektroensefalogram) işaretlerini açıklar. SEP, AEP ve VEP potansiyeller hakkında yorum yapar.
D. Kan Basıncı Ölçümleri
AMAÇ: Kan akış dinamiğini tanıyarak, kan basıncı ölçümlerinde kullanılan yöntemleri öğrenmek ve EKG sinyallerini tanıyabilme.
DAVRANIŞLAR
Kalp ve kan dolaşımı bileşenlerini, arter ve vendeki sistolik ve diyastolik basınçları tanıtır.
Sistolik ve diyastolik basınçları karşılaştırır.
Kan basıncı ölçümünde kullanılan direkt ve dolaylı ölçüm yöntemlerini yazar.
Kan basıncı ölçüm tekniklerini gösterir.
Dokunma tekniği
Asilometrik tekniği
Dinleme tekniği
Flush tekniği
Ultrasonik tekniği
Otomatik ölçüm tekniği
Basınç ölçümlerinde elde edilen sinyallere uygun DC basınç, AC basınç ve darbe uyarımlı kuvvetlendiricileri karşılaştırır.
Sistolik, diyastolik ve ortalama arter basıncının ölçüm devrelerini uygular.
Kalp (kardiak) katerizasyonunu anlatır..
Kalp seslerini anlatır ve bunların kayıt tekniklerini (fonokardiyografi ve karotid basınç kardiyografisi) söyler.
Kan akışkan dinamiği (hemodinamik) mekanizmalarını anlatır (laminer-doğrusal ve turbülans).
Kan basıncı (kardiak çıkış) ile kan akışı ve hacmi arasındaki ilişkiyi açıklar.
Kan akış hızında kullanılan; sürekli enjeksiyon indikatör seyreltme (fick yöntemi, ısıl seyreltme), darbeli enjeksiyon indikatör seyreltme tekniklerini yazar.
Kan basıncı ölçümünde ultrasonik, manyetik ve Doppler (darbeli ve devamlı-kesiksiz) prensiplerine göre çalışan düzenekleri açıklar.
Doppler prensibinin; kan debisi, kan akış miktarı ve kan basıncı ölçümüne adaptasyonunu gösterir.
EKG işaretine göre kan akış miktarı ve kalp basıncı arasındaki ilişkiyi söyler.
Pletismografi kavramlarını açıklar ve değişik pletismografi prensiplerini yazar.
Empedans pletismografisi
Oda - göz pletismografisi
Fotoelektrik pletismografisi
E. Ölçümlerde Kullanılan Elektrotlar
AMAÇ: Kateter, prob ve kaf gibi ölçüm elemanlarının biyolojik dürtülere olan elektriksel tepkisini anlatabilme.
DAVRANIŞLAR
Elektroliz olayını anlayarak tıp elektroniğinde kullanılan elektrotları yazar.
Polarize olan ve polarize olmayan elektrotları anlatır.
Elektrotun devre modelini çizer.
Yüzey elektrotları, dahili elektrotlar ve mikroelektrotları anlatır.
Dönüştürücüleri; özellikle de ölçümlerde kullanılan düzeneklerin temeli olan Wheatstone köprüsünü anlatır.
Aktif ve pasif dönüştürücüleri sıralar.
Kapasitif dönüştürücüleri tanıtır, aralarındaki benzerlikleri ve farkları anlatır.
Potansiyometre dönüştürücüler
Gerinim ölçer (strain gage) dönüştürücüler
Piezo-rezistif dönüştürücüler
Sıcaklık (thermo-rezistif ve termoelektrik) dönüştürücüler
Ultra-sonik dönüştürücüler
Elektro-manyetik dönüştürücüler
Piezoelektrik, indüktüf (tek bobinli ve çok bobinli) dönüştürücüler
Kapasitif dönüştürücüler
F. Biyolojik İşaretler
AMAÇ: Medikal cihazların kullanılmasında karşılaşılan sorunları kavrayabilme. Biyolojik işaretlerin sınıflandırmasını yapabilme. Biyolojik işaretlerin analog ve dijital işleme yöntemlerini tanıyabilme.
DAVRANIŞLAR
Biyolojik işaretlerde SNR açıklar.
Gürültü azaltma yöntemlerini yazar
CMRR
Giriş ve çıkış empedans uyumlaştırma
Ekranlama
Topraklama
Elektrik ve manyetik alanları dengeleme
Biyolojik işaretlerin analog ve dijital sinyal işleme yöntemlerini söyler.
Genel ölçme ve tanılama sisteminin blok şemasını çizer.
Sinyal işleme sistemini blok olarak gösterir.
Sinyal işleme sistemindeki; veri algılama, ön kuvvetlendirme, filtreleme, veri toplama ve işaret işleme bloklarının işlevlerini anlatır.
Sayısal filtreleme teknikleri ve veri azaltma (kodlama) yöntemlerini söyler.
Biyolojik işaretlerin analog işlenme usullerini söyler.
Eviren ve evirmeyen işlemsel yükselteç
Gerilim izleyici
Fark kuvvetlendiricisi
İzolasyon ve enstrümantasyon kuvvetlendiriciler
Karşılaştırıcı
Kırpıcı, doğrultucu
Aktif tepe detektörü
Türev ve integral alıcı
Filtreler (LPF, HPF, BPF, BSP)
Biyolojik işaretlerin sınıflandırmasını yapar.
Medikal cihazların kullanılmasında karşılaşılan sorunları açıklar.
Frekans distorsiyonu
Doyma ve kesim distorsiyonu
Ani gerilim değişimleri nedeniyle bozulma
Elektromanyetik girişim
Topraklama
AMAÇLAR : Vücut fizyolojisini ve bedendeki elektrik sinyallerinin (biyolojik işaretlerin) kaynağını tanıyabilme.
Tıp elektroniği uygulama alanlarını tanıyabilme, hastalıkları teşhis etmede kullanılan bilgi işleme tekniklerini kavrayabilme.
ÖZEL AÇIKLAMALAR
Laboratuvar donanımı için yüksek meblağlara varan teçhizat sağlamak zor olsa da konunun önemi göz ardı edilemez. Elektronik sistemlerin uygulama alanlarından biri olan tıp elektroniği (biyomedikal) kendi adında bilim dalına ayrılmıştır. Özellikle sağlık harcamalarının artması bu konuda özel eğitimi zorunlu kılmıştır.
İleri düzey elektronik uygulamaları, sinyal işleme teknikleri konusuna girmeden bilgi verilebilir.
DEĞERLENDİRME TABLOSU
Konu ve öğretim tarzına göre yapılmış olan çalışmaların konu alanlarına göre yüzdelikleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. Dönem sonu sınav soruları hazırlanırken bu yüzdelikler dikkate alınacaktır.
KONULAR ....... Konu Alanlarının Ağırlıkları (%)
A. Tıbbî Cihazların Gelişimi ......10
B. Biyoelektrik İşaretlerin Oluşumu ...10
C. EKG, EMG, ENG, EEG, İşaretlerinin Ölçülmesi ...30
D. Kan Basıncı Ölçümleri ...20
E. Ölçümlerde Kullanılan Elektrotlar ..20
F. Biyolojik İşaretler ...15
KONULAR
A. Tıbbî Cihazların Gelişimi
AMAÇ: Beden fizyolojisini anlayarak, tıp elektroniğinin bu güne kadar olan gelişimini tanıyabilme. İnsanı bir sistem olarak düşünebilme ve giriş çıkış büyüklüklerini tanıyabilme.
DAVRANIŞLAR
Tıp elektroniğinin başlangıcını öğrenerek özel bilim dalı olarak diğer alanlarla olan ilişkisini açıklar.
Tıbbi cihazlardaki gelişimi anlatır.
İnsan fizyolojisini açıklar.
İnsan-enstrümantasyon sisteminin blok diyagramını çizerek, bu bloklardan
· Subje
· Uyarıcı
· Dönüştürücü
· İşaret işleme
· Görüntüleme ünitesi
· Veri işleme ve gönderme ünitesini açıklar.
Dönüştürücü özelliklerinin ölçüm üzerine etkilerini açıklar.
B. Biyoelektrik İşaretlerin Oluşumu
AMAÇ: Biyoelektrik işaretler ile sinirsel iletim, beyin, kalp, çeşitli kas hareketleri vb. vücut sistemleri ile ilgisini kurabilme ve yorumlamalarını yapabilme.
DAVRANIŞLAR
Hücrelerdeki elektriksel aktivasyonu tanımlar.
Membran potansiyeli oluşumunu açıklar.
Aksiyon potansiyelinin yayılımını ve biyoelektrik potansiyellerin ölçümünü açıklar.
Parçacık difüzyonunu karakterize eden Fick Kanunu ile elektriksel alanda yüklü parçacıkların sürüklenmesini ifade eden Ohm Kanunu ve Einstein Bağıntısı ve Uzay Yükü Nötürlüğü kavramını kullanarak membran uçlarında oluşan gerilimi hesaplar.
C. Elektrokardiyogram (EKG), Elektromiyogram (EMG), Elektronörogram (ENG), Elektroensefalogram (EEG), İşaretlerini Ölçülmesi
AMAÇ: Sinir sistemi, kas sistemi, kalp ve dolaşım sistemi ve beyin aktivitelerinden elde edilen işaretlerin ölçümünü ve yorumlamasını yapabilme.
DAVRANIŞLAR
Nöron, sinaps ve reobaz anlatır.
Otonom ve somatik sinir sistemini yazar.
Sinir sistemindeki ölçülebilir nicelikleri söyler.
Sinirlerdeki aksiyon potansiyelini ve kaydetme yöntemlerini yazar.
Monopolar ve bipolar bağlama uygulamasını anlatır.
Merkezi sinir sisteminde elde edilecek işaretleri ve ENG (elektronörogram) ölçümlerini yapar.
Kasların yapısını ve çalışmasını söyler.
Kas kasılması ve hareketi ile ilgili motor hareketini ve üretilen gerilimleri yazar.
Refleks ve kasılma regülasyonu söyler.
Kas kasılmasıyla oluşan gerilimi açıklar.
Kas sisteminden elde edilen EMG (elektromiyogram) işaretleri, bunun ölçüm tekniklerini ve inceleme yöntemlerini
· EMG işaretini zaman düzleminde uygular
· EMG işaretini frekans düzleminde uygular
· EMG işaretinin RMS değerini hesaplar
EMG ölçme düzeneğini (transvers düzlem ve sagital düzlem) anlatır.
Kalp ve kan dolaşım sistemini tanır.
Kalbin anatomik yapısını yazar ve elektriksel sistemini gösterir.
Derivasyonları anlatır :
· Elektrokardiyogram düzlemleri
· Einthoven üçgeni
· Standart bipolar derivasyo
· Unipolar derivasyon
· Kuvvetlendirilmiş derivasyon
EKG eğrisini (sinyalini) yorumlar.
EKG (elektrokardiyogram) ölçüm düzenini gösterir.
EKG ölçümlerinde kullanılan değişik devre düzenlemelerini karşılaştırır.
· Elektrot arıza detektörü
· EKG elektrot durum detektörü
· Taban hattı (base line) düzeltme devresi
· Pacemaker işaretinin silme devresi
EKG sinyallerinin değerlendirilmesinde kullanılan devre düzenlemelerini karşılaştırır.
· Kardiyo-takometre.
· Kardiyak monitör.
· Fetal elektrokardiyografi.
Medikal cihazların kullanımında karşılaşılan sorunları anlatır.
EEG işaretleri için ölçüm noktalarını gösterir.
EEG işaretlerinin kullanım alanlarını anlatır.
EEG ölçüm düzeneğini bloklarla çizer.
EEG işaretlerinin analiz usullerini açıklar.
Merkezi sinir sistemi ile ilgili ölçümleri ve EEG (elektroensefalogram) işaretlerini açıklar. SEP, AEP ve VEP potansiyeller hakkında yorum yapar.
D. Kan Basıncı Ölçümleri
AMAÇ: Kan akış dinamiğini tanıyarak, kan basıncı ölçümlerinde kullanılan yöntemleri öğrenmek ve EKG sinyallerini tanıyabilme.
DAVRANIŞLAR
Kalp ve kan dolaşımı bileşenlerini, arter ve vendeki sistolik ve diyastolik basınçları tanıtır.
Sistolik ve diyastolik basınçları karşılaştırır.
Kan basıncı ölçümünde kullanılan direkt ve dolaylı ölçüm yöntemlerini yazar.
Kan basıncı ölçüm tekniklerini gösterir.
Dokunma tekniği
Asilometrik tekniği
Dinleme tekniği
Flush tekniği
Ultrasonik tekniği
Otomatik ölçüm tekniği
Basınç ölçümlerinde elde edilen sinyallere uygun DC basınç, AC basınç ve darbe uyarımlı kuvvetlendiricileri karşılaştırır.
Sistolik, diyastolik ve ortalama arter basıncının ölçüm devrelerini uygular.
Kalp (kardiak) katerizasyonunu anlatır..
Kalp seslerini anlatır ve bunların kayıt tekniklerini (fonokardiyografi ve karotid basınç kardiyografisi) söyler.
Kan akışkan dinamiği (hemodinamik) mekanizmalarını anlatır (laminer-doğrusal ve turbülans).
Kan basıncı (kardiak çıkış) ile kan akışı ve hacmi arasındaki ilişkiyi açıklar.
Kan akış hızında kullanılan; sürekli enjeksiyon indikatör seyreltme (fick yöntemi, ısıl seyreltme), darbeli enjeksiyon indikatör seyreltme tekniklerini yazar.
Kan basıncı ölçümünde ultrasonik, manyetik ve Doppler (darbeli ve devamlı-kesiksiz) prensiplerine göre çalışan düzenekleri açıklar.
Doppler prensibinin; kan debisi, kan akış miktarı ve kan basıncı ölçümüne adaptasyonunu gösterir.
EKG işaretine göre kan akış miktarı ve kalp basıncı arasındaki ilişkiyi söyler.
Pletismografi kavramlarını açıklar ve değişik pletismografi prensiplerini yazar.
Empedans pletismografisi
Oda - göz pletismografisi
Fotoelektrik pletismografisi
E. Ölçümlerde Kullanılan Elektrotlar
AMAÇ: Kateter, prob ve kaf gibi ölçüm elemanlarının biyolojik dürtülere olan elektriksel tepkisini anlatabilme.
DAVRANIŞLAR
Elektroliz olayını anlayarak tıp elektroniğinde kullanılan elektrotları yazar.
Polarize olan ve polarize olmayan elektrotları anlatır.
Elektrotun devre modelini çizer.
Yüzey elektrotları, dahili elektrotlar ve mikroelektrotları anlatır.
Dönüştürücüleri; özellikle de ölçümlerde kullanılan düzeneklerin temeli olan Wheatstone köprüsünü anlatır.
Aktif ve pasif dönüştürücüleri sıralar.
Kapasitif dönüştürücüleri tanıtır, aralarındaki benzerlikleri ve farkları anlatır.
Potansiyometre dönüştürücüler
Gerinim ölçer (strain gage) dönüştürücüler
Piezo-rezistif dönüştürücüler
Sıcaklık (thermo-rezistif ve termoelektrik) dönüştürücüler
Ultra-sonik dönüştürücüler
Elektro-manyetik dönüştürücüler
Piezoelektrik, indüktüf (tek bobinli ve çok bobinli) dönüştürücüler
Kapasitif dönüştürücüler
F. Biyolojik İşaretler
AMAÇ: Medikal cihazların kullanılmasında karşılaşılan sorunları kavrayabilme. Biyolojik işaretlerin sınıflandırmasını yapabilme. Biyolojik işaretlerin analog ve dijital işleme yöntemlerini tanıyabilme.
DAVRANIŞLAR
Biyolojik işaretlerde SNR açıklar.
Gürültü azaltma yöntemlerini yazar
CMRR
Giriş ve çıkış empedans uyumlaştırma
Ekranlama
Topraklama
Elektrik ve manyetik alanları dengeleme
Biyolojik işaretlerin analog ve dijital sinyal işleme yöntemlerini söyler.
Genel ölçme ve tanılama sisteminin blok şemasını çizer.
Sinyal işleme sistemini blok olarak gösterir.
Sinyal işleme sistemindeki; veri algılama, ön kuvvetlendirme, filtreleme, veri toplama ve işaret işleme bloklarının işlevlerini anlatır.
Sayısal filtreleme teknikleri ve veri azaltma (kodlama) yöntemlerini söyler.
Biyolojik işaretlerin analog işlenme usullerini söyler.
Eviren ve evirmeyen işlemsel yükselteç
Gerilim izleyici
Fark kuvvetlendiricisi
İzolasyon ve enstrümantasyon kuvvetlendiriciler
Karşılaştırıcı
Kırpıcı, doğrultucu
Aktif tepe detektörü
Türev ve integral alıcı
Filtreler (LPF, HPF, BPF, BSP)
Biyolojik işaretlerin sınıflandırmasını yapar.
Medikal cihazların kullanılmasında karşılaşılan sorunları açıklar.
Frekans distorsiyonu
Doyma ve kesim distorsiyonu
Ani gerilim değişimleri nedeniyle bozulma
Elektromanyetik girişim
Topraklama
