Biyomedikal Teknolojilerde Gelişmeler Ne Yönde? 

Doç. Dr. Albert Güveniş

Boğaziçi Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Enstitüsü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Albert Güveniş, en yeni ve heyecan veren biyomedikal teknolojileri klinikiletişim okurları için kaleme aldı.

  • Hafif ve orta şiddette uyku apnesi yaşayan hastalar, Enstitümüzde geliştirilen yeni aparat sayesinde, gündelik hayatlarında konforlu bir şekilde fayda görecek 
  • Görme engelliler ultrasonik mesafe bulma, ses tanıma teknolojileri ve android uygulaması sayesinde yollarını kolayca bulabilecek
  • Tıp eğitiminde yapay zeka ve robot teknolojileri daha fazla yer alacak
  • Elektronik gözlükler ve artırılmış gerçeklik (augmented reality) sistemleri hekimlere önemli bilgilere hızla erişme imkanı getirdi. Ameliyat sırasında karmaşık görüntülere üç boyutlu erişme imkanı olacak
  • DNA testleri ve şimdi tıbbi görüntülemede kantifikasyon sayesinde kanser ve diğer hastalıklarda kişiye özel tedavilerin planlanması mümkün
  • 3-D printer ile basılan organlar sayesinde kişiye özel ameliyat planlama yapmak mümkün. Kırıklar için özel alçılar ve hastaya özel implantlar yapılabilir. Yakında hastaya özel dozlarda ilaç basılabilecek.
  • Görüntülemede kişiselleştirilmiş çekim teknikleri kullanımda! BT çekiminde, hastaya özel çekim teknikleri ile daha az doz veya daha yüksek görüntü kalitesi elde etmek mümkün
  • Yeni geliştirilen el protezi ile kişi piyano dahi çalabiliyor; beyin –bilgisayar etkileşimi ve yeni algoritmalar ile bu alanda da yeni gelişmeler beklenebilir

Biyomedikal teknolojilerde hızlı gelişmelerin olduğu bir yılı daha kapattık. 2017 yılında hangi yenilikler sunuldu? Gelecek neye göre şekillenecek? Son konferans, yayın ve teknoloji sunumlarına göre eğilimler belli olmaya başladı. Bu yazıda kısa bir tur atmayı planladık.

Bunlardan en heyecan vericileri arasında dijital sağlık teknolojileri yer alıyor. Sensörler sayesinde hastadan alınan çeşitli sinyal ölçümleri ile erken teşhis, tedaviye uyum takibi, uzaktan kronik hastalık takibi konuları güncelliğini koruyor. Örneğin yeni geliştirilen bir system (PlaIMoS) EKG, nabız, galvanic direnç gibi ölçümler alıp analiz edebiliyor1. Coğrafi bilgi sistemleri bulaşıcı hastalıkların takibini gerçekleştirebiliyor2. Parkinson ve diğer daha birçok hastalığın uzaktan teşhis ve takibi yapılıyor3. Örneğin bu sistemde ses sinyal işleme sayesinde parkinson hastalığının % 96 oranında teşhisi ve takibi yapılıyor. Ayrıca bulut temelli system kaynakların verimli kullanılmasında da rol oynuyor. Elektronik sistemler aynı zamanda tedaviye yönelik de çalışabiliyor. Parkinson hastaları için tasarlanmış yeni bir implant FDA onayı almış durumda.

Uyku Apnesi Ev Ortamında Takip Edilebiliyor

Bu amaç için geliştirilen en son sistemler bir parmağın etrafına takılabilecek kadar küçüldü. Yeniliklerden biri enstitümüzde gerçekleşti ve yeni bir aparat sayesinde hafif ve orta şiddetteki uyku apnesi hastaları konforlu bir şekilde fayda görebilecek. Bu aparatın patent çalışmaları devam ediyor4.

Görme Engelliler için Yeni Teknolojiler

Cep telefonları ile geliştirilen yeni sistem ve uygulamalar sürekli artmakta ve önümüzdeki yıllarda daha da artacağa benziyor. Bu uygulamalar görme engellilerin çeşitli ortamlarda yürümelerini mümkün ve kolay kılıyor5,6. Başkalarına bağımlı görme engelliler, ultrasonik mesafe bulma, ses tanıma teknolojileri ve android uygulaması sayesinde yollarını kolayca bulabilecekler. Bu örnekler şu an bile saymakla bitmiyor. Avrupa Birliğinin ve NIH’in yeni araştırma programlarında da dijital sistemler ön planda7,8.

Karmaşık Görüntülere Üç Boyutlu Erişme İmkanı

Dijital dünyanın tıbba bir diğer etkisi ise tıp eğitiminde görülmeye başlandı. Eğitimde yapay zeka, ve robot teknolojileri daha fazla yer alacak.

Elektronik gözlükler ve artırılmış gerçeklik (augmented reality) sistemleri9,10,11 hekimlere önemli bilgilere hızla erişme imkanını getirdi. Ameliyat sırasında bu sistemler sayesinde karmaşık görüntülere üç boyutlu olarak erişme imkanı olacak.

Kanserde Kişiye Özel Tedavi

Onkolojide hassas tıp konusunu daha önce işlemiştik. DNA testleri ve şimdi tıbbi görüntülemede kantifikasyon sayesinde kanser ve diğer hastalıklarda kişiye özel tedavilerin planlanması mümkün olabilmekte. PET ve diğer görüntüleme cihazlarından elde edilen veriler, prognoz ve tedaviye cevap tahmini için işlenmektedir. Bu çalışmalar dünyada ve enstitümüzde devam etmekte.

Hastalardan elde edilen verilerin incelenmesi ile karar destek sistemlerin üretilmesi bu yıllarda gündemde olmaya devam edecek12,13. Tıpta bilgi miktarı arttıkça karar destek sistemlerinin kullanımı kaçınılmaz olacak. Big Data uygulamaları sayesinde yeni bilgiler gün ışığına çıkacak.

Kişiye Özel Ameliyat Yapmak Mümkün

3-D printer ile basılan organlar sayesinde kişiye özel ameliyat planlama yapmak mümkün 14,15. Bu teknolojinin faydaları kırıklar için özel alçıların yapılabilmesi, hastaya özel implantlar ve yakında yine hastaya özel dozlarda ilaç basılabilmesi olacak16.

Kişiselleştirilmiş Çekim Teknikleri

Görüntüleme sistemlerine gelince, hastanın maruz kaldığı radyasyon miktarının azaltılmasını sağlayan PET-MR sistemleri artmakta17. Ayrıca, çeşitli görüntüleme tetkiklerinde kişiselleştirilmiş çekim tekniklerinin kullanılması başladı18,19. Böylelikle, her hasta için en iyi görüntü kalitesi elde etmeye çalışılmakta. Örneğin BT çekiminde, hastaya özel çekim teknikleri ile daha az doz veya daha yüksek görüntü kalitesi elde etmek mümkün. PET ile moleküler görüntüleme daha yüksek rezolüsyonda gerçekleşebilmekte ve teranostik çalışmaları için yeni ajanlar geliştirilmektedir.

Biyokimyasallar Elektrik Akımı ile Görüntüleniyor

Diğer bir gelişme, ultrason cihazlarının gittikçe küçük ve taşınabilir olması 20. Lozan Politeknik Üniversitesinde geliştirilen yeni bir görüntüleme sistemi elektrik akımı ile biyokimyasalların görüntülerini elde ediyor21 . Görüntülemede derin öğrenme (deep learning) yöntemleri ile doğruluk oranı yüksek lezyon analizi yapabilmeyi sağlayan sistemler geliştiriliyor 23. Geliştirilen yeni bir Nano-BT cihazı çok yüksek rezolüsyonlu 3 boyutlu görüntüleme yapabiliyor. Yine görüntülemedeki ilerlemeler sayesinde radyasyon tedavisinde verilen dozların doğruluğu gerçek zamanda kontrol edilebiliyor.

El Protezi ile Piyano Çalmak Mümkün

Nörorotez tasarımında da gelişmeler mevcut. Yeni geliştirilen el protezi ile kişi piyano dahi çalabiliyor. Beyin –bilgisayar etkileşimi ve yeni algoritmalar 23,24 ile bu alanda da yeni gelişmeler beklenebilir.

Matematiksel modelleme ve görüntüleme alanında da önemli adımlar atılıyor. Örneğin kalp modellemesi sayesinde ritim bozuklukları için optimal tedavilerin tasarlanması mümkün olabiliyor 25.

Özet olarak, dijital tıp sistemleri ve giyilebilir sensörler, kantitatif görüntüleme, modelleme ve hassas tıp geçtiğimiz ve önümüzdeki yılın en önemli konularından bazıları 26,27.

KAYNAKÇA

  1. Miramontes, Ramses, et al. “PlaIMoS: a remote mobile healthcare platform to monitor cardiovascular and respiratory variables.” Sensors 17.1 (2017): 176.
  2. Palaniyandi, M., P. H. Anand, and T. Pavendar. “Environmental risk factors in relation to occurrence of vector borne disease epidemics: Remote sensing and GIS for rapid assessment, picturesque, and monitoring towards sustainable health.” (2017).
  3. Al Mamun, Khondaker Abdullah, et al. “Cloud based framework for Parkinson’s disease diagnosis and monitoring system for remote healthcare applications.” Future Generation Computer Systems 66 (2017): 36-47.
  4. Zülfikar, S, Kocaturk, Ö., Güveniş, A., Patent: Mouthpiece device for the treatment of obstructive sleep apnea syndrome, WO 2016209184 A1, Dec 29, 2016.
  5. Arora, Akshay Salil, and Vishakha Gaikwad. “Blind aid stick: Hurdle recognition, simulated perception, android integrated voice based cooperation via GPS along with panic alert system.” Nascent Technologies in Engineering (ICNTE), 2017 International Conference on. IEEE, 2017.
  6. Wankhade, Suchita, et al. “Smart Stick for Blind People with Live Video Feed.” (2017).
  7. https://ec.europa.eu/research/participants/portal/desktop/en/opportunities/index.html
  8. https://www.nibib.nih.gov/research-funding#quicktabs-funding_tabs=1
  9. Hannaford, Blake, et al. “Heads-up displays for augmented reality network in a medical environment.” U.S. Patent No. 9,645,785. 9 May 2017.
  10. Almiyad, Mohammed A., et al. “Intelligent Augmented Reality Tutoring for Physical Tasks with Medical Professionals.” International Conference on Artificial Intelligence in Education. Springer, Cham, 2017.
  11. Tepper, Oren M., et al. “Mixed Reality with HoloLens: Where Virtual Reality Meets Augmented Reality in the Operating Room.” Plastic and reconstructive surgery 140.5 (2017): 1066-1070.
  12. Zhang, X. C., et al. “544P Concordance study between IBM Watson for Oncology (WFO) and clinical practice for breast and lung cancer patients in China.” Annals of Oncology28.suppl_10 (2017): mdx678-001.
  13. Tsoi, Kelvin Kf, et al. “Data Visualization on Global Trends on Cancer Incidence An Application of IBM Watson Analytics.” Proceedings of the 50th Hawaii International Conference on System Sciences. 2017.
  14. Bhushan, Bharat, and Matt Caspers. “An overview of additive manufacturing (3D printing) for microfabrication.” Microsystem Technologies 23.4 (2017): 1117-1124.
  15. Husain, Syed Rafat, Yoshikazu Ohya, and Raj K. Puri. “Current Status and Challenges of Three-Dimensional Modeling and Printing of Tissues and Organs.” Tissue Engineering Part A (2017).
  16. Campbell, Ross. “Pharma to Table: 3-D Printing and the Regulatory Future of Home Remedies.” Conn. L. Rev. CONNtemplations 49 (2017): 1.
  17. Hansen, Hanne D., et al. “Functional Characterization of 5-HT1B Receptor Drugs in Nonhuman Primates Using Simultaneous PET-MR.” Journal of Neuroscience 37.44 (2017): 10671-10678.
  18. Zhang, Yakun, Christopher Smitherman, and Ehsan Samei. “Size‐specific optimization of CT protocols based on minimum detectability.” Medical physics 44.4 (2017): 1301-1311.
  19. Roncali, Emilie, et al. “Personalized dosimetry for liver cancer radioembolization using fluid dynamics.” Journal of Nuclear Medicine 58.supplement 1 (2017): 603-603.
  20. Henderson, Richard, and Sean Murphy. “Portability enhancing hardware for a portable ultrasound system.” U.S. Patent No. 9,629,606. 25 Apr. 2017.
  21. Lin, Tzu‐En, et al. “Soft Electrochemical Probes for Mapping the Distribution of Biomarkers and Injected Nanomaterials in Animal and Human Tissues.” Angewandte Chemie International Edition (2017).
  22. Kooi, Thijs, et al. “Large scale deep learning for computer aided detection of mammographic lesions.” Medical image analysis 35 (2017): 303-312.
  23. Moran, Dan. “Brain Computer Interfaces.” NEUROPROSTHETICS: Theory and Practice. 2017. 850-869
  24. Padmanaban, Subash. Algorithms for Neural Prosthetic Applications. Diss. Arizona State University, 2017.
  25. Trayanova, Natalia A., Patrick M. Boyle, and Plamen P. Nikolov. “Personalized Imaging and Modeling Strategies for Arrhythmia Prevention and Therapy.” Current Opinion in Biomedical Engineering (2017).
  26. https://www.hhnmag.com/articles/3580-the-medical-technologies-that-are-changing-health-care
  27. http://medicalfuturist.com/the-most-exciting-medical-technologies-of-2017/

 

İlgili HaberlerYazarın Diğer İçerikleri