Özet: Bu projede üst motor nöron lezyonlarıyla bağıntılı olarak gelişen spastisite mekanizmalarının “Patella tendon refleksi tetiklemeli patella pendulumu”nun modellenmesi yöntemleri ile araştırılması amaçlanmıştır.

“Patella tendon refleksi ve bu refleksin tetiklediği patella pendulum modeli” daha önce birlikte çalışan bir sistematik yapı olarak tanımlanmamış olup santral girdilerle modüle edilebilecek gerek spinal gerekse ekstremite yapılarına ait bilgileri içerdiği için bütünleşik bir model olarak klinik tanı ve uygulamalara yardımcı olacak önemli bir araç olarak düşünülmüştür.

Spastisitede gözlediğimiz pendulum deformasyonu T refleksi tetiklenmesi ile oluşan biyomekanik verilerin kantitatif olarak değerlendirilmesi ve spastisitenin anlaşılmasına yardımcı olabilecek öngörülerde bulunmayı sağlaması açısından modelleme çalışmamızda önem taşımaktadır.

Geliştirilen vuruş tetiklemeli refleks çekici, refleks yanıtın amplitüdünün vuruş gücüyle doğru orantılı olmadığını ve belirli bir güçte doygunluğa uğradığını göstermektedir. Ayrıca refleksi tetikleyen vibrasyon, refleks çekicinin vuruş gücüyle zayıf doğrusal bir ilişki göstermekte ancak refleks yanıtın amplitüdü ile refleks çekicinin kasta oluşturduğu vibrasyon arasında doğrusal bir ilişki gözlenmektedir. Tendona vuruş ile yayılan vibrasyon dalgası sadece agonist kası değil aynı zamanda antagonist kasın kas iğcikleri kümelenme bölgelerine ulaşmaktadır. Refleks yayılmanın izlediği hattı bu modelleme ile canlandırmak mümkün olmakta ve refleksin nöral kısmının tetiklenmesi için 2-3 msn gibi bir latansın geçtiği gözlenmektedir.

T refleksi tetiklemeli pendulum gerek fazik gerekse de tonik germe refleksinin değerlendirilebileceği bir bileşim yaratmaktadır. Ayrıca antagonist kasın fazik gerim refleksinin değerlendirilmesini içerdiği gibi antagonist kastaki gerim refleksinin tetiklenmesinden kaynaklanan pendulumdaki çentiklenmenin de spastisitenin bir işaretleyicisi olarak değerlendirilebileceği izlenimi vermektedir. Gerek kinesiyolojik gerekse de elektrofizyolojik parametrelerdeki değişim ile alfa motor nöron havuzundaki uyarılma eşiğindeki düşmenin birlikte değerlendirilmesi ile normal olgular spastisiteden kolaylıkla ve net olarak ayırt edilebilmektedir. T refleks tetiklemeli patellar pendulum olgu kayıtlarının uygulandığı Anybody diz eklemi modelinde normal olgulara refleks tetikleme ile rektus femoriste hareketi başlatan kuvvet ve bunu izleyen harekete antagonist kas biceps femorisin sessiz kalarak izlediği gözlenmiştir. Ancak spastisite olgularında modele girilen açısal bulgular tonus artışı ile korele şekilde biceps femoris kasının da aktive olduğunu göstermektedir. Olgulardan elde edilen penduluma dayanan matematiksel modellemede is gruplar arasındaki ayrışmayı tanımlama gücüne "a0 “ olarak tanımlanan refleksin maksimim açısı ile "b0 “ olarak tanımlanan hareketin frekansı bileşenlerinin kısmen sahip olduğu gözlenmiştir. Bu iki klinik karşılığı olan parametreyi içeren bir matematiksel modelin spastisiteyi normallerden ayırt etme gücüne ulaşabileceği gözlenmiştir.

Çalışma kapsamında spastisitede alfa motor nöron uyarılabilirliği ile üretilen istemli ve refleks kuvvetinin değerlendirilmiştir. Spastik 20 olgu ile sağlıklı 20 katılımcılardan elektrofizyolojik ve dinamik ölçümler alınmıştır. Kuvvet ölçümü için patella tendonunun tibia uzunluğuna oranı kadavralar üzerinden ölçüm alınarak hesaplanmıştır. Bu ölçümler sonucunda oran 0.09 olarak belirlenmiştir. Tüm katılımcıların motor unite sayısı MUNIX algoritmasına göre değerlendirilmiştir. MUNIX algoritması hafif kasıdan tam kasıya kadar 5 farklı seviyede kasılmada ölçümü gerektirmektedir. Bunun yanı sıra Patella T refleksinin tetkilenmesi ile kuvvet ölçümleri hesaplanmıştır. Tendondaki kuvvetin hesaplanması için temel kaldıraç prensibinden yararlanarak tibianın 2/3 uzunluğuna yerleştirilen dinanometredeki kuvvet ölçümü kullanılmıştır. Diğer bir değerlendirme parametresi ise refleks tetiklenmesi ile uyarılan motor unite sayısının tahminidir. Spastisite olguları ile sağlıklı bireyler arasında yüksek seviyeli istemli kası ve refleks tetiklenmesi ile üretilen kuvvet arasında belirgin farklılıklar mevcuttur (p<0.01). Bu farklılıklar alfa motor nöron uyarılabilrliği ile birlikte incelendiğinde gruplar arasında belirgin bir dağılım farklılığı elde edilmektedir. Alfa motor nöron uyarılabilirliği kuvvet üretimi ile direk olarak bağlantılı olmasa da aralarında yüksek bir korelasyon olduğu görülmektedir. Spastisite mekanizmalarının anlaşılmasında sadece klinik ya da sadece elektrofizyolojik değerlendirme yeterli olmamaktadır. Bu sebep ile çalışma kapsamında spastisite mekanizmalarının daha iyi anlaşılması için bütünleşik bir model yapılarak kinesiyolojik ve elektrofizyolojik parametreler incelenmiştir. Animatlab programı ile Tibia ve Femur kemikleri ve bu kemiklere bağlı Rectus Femoris kası ile Biceps Femoris kısa-uzunbaş kasları modellenmiştir. Bu modele T refleksi tetiklemesi yaptırılarak refleks sonucu oluşan pendulumun kinesiyolojik özellikleri ve bu sırada kasta meydana gelen değişimler gözlenmiştir. Daha önceki çalışmada 65 spastisite olgusundan elde edilen kinesiyolojik özellikler ile modelde elde edilen kinesiyolojik özellikler karşılaştırılarak model doğrulanmıştır. Bu sırada modeldeki kasların ve eklemin özellikleri gözlemlenmiştir. Çalışmada sağlıklı birey için Sönümlenme 100g/s, Doğrultma oranı 0.3 v/v, Stifness 5 N/m parametreleri ile model çalıştırılmıştır. Damping Ratio, maksimum açı ve pendulum sayısında yüksek korelasyon elde edilmiştir (R=0.9). Spastisite olguları için Ashworth 1,2 ve 3 gruplarına özgü model yapıları oluşturulmuştur. Bu yapılarda Damping (sırasıyla 100,300 ve 600 g/s) ve Stiffness parametreleri değiştirilerek pendulumlar elde edilmiştir. Aynı uyaran ile hareket tetiklendiğinde pendulum sayılarının ve özelliklerinin (maksimal açı ve damping ratio) değiştiği görülmüştür. Bu gruplar için de yüksek korelasyon elde edilmiştir (R=0.92). Spastisitedeki kinesiyolojik değişim mekanizmalarının daha iyi anlaşılması için geliştirilen bu model gerçek ölçümler ile doğrulanarak kas özellikleri incelenmiş ve Rectus femoris kasındaki Ia, II gruplarındaki değişimler ile antagonist kas aktivitesinin ve Ia antagonist inhibisyonunun önemi pendulumdaki çentiklenmenin aracılığıyla gözlemlenmiştir. Nöronal mekanizma için Animatlab programı kullanılmıştır. Nöral devre ve mekanik mekanizma sürekli olarak dönüşüm içerisindedir. Motor nöron ateşlenmesi kas kasılması ve motor aktivasyona sebep olmaktadır. Bunun sonucunda kuvvet ve tork oluşmaktadır ve sonuç olarak eklemler çevresinde rotasyonel bir hareket oluşmaktadır. Bu rotasyonel harekette kas yapısı içerisinde bulunan intrinsik akımları tetiklemekte ve sensor nöron ateşlemesini tetiklemektedir. Bu da internöron bağlantısına stimülasyona sebep olmaktadır. Döngü bu şekilde kendini tekrar ederek nöral devrenin mekanik mekanizma ile birlikte çalışması sağlanmaktadır. Sağlıklı birey için oluşturulan stimülasyonunun uygulanmasının ardından refleks tetiklenmesi ve pendulum hareketi model içerisinde gözlenmiştir. Modelin verdiği eklem açısı sağlıklı bireylerden alınan ölçümler ile karşılaştırılmış ve fizyolojik sınırlar içerisinde yüksek korelasyon elde edilmiştir. (Tablo 8-2, R=0.86) Normal olguların bulgularıyla uyumluluk gösteren modelin spatsiteyi simüle edebilmesi için resiprokal inhibisyona yol açan uyarım mekanizmasının değişmesi gerekmiştir. Bu değişim internöron sinapsının ilgili alfa motor nörona inhibisyon etkisinin zayıflaması ya da tamamen kaybolması şeklindedir. Elde ettiğimiz bu bulgu ile klinikte yapılan EMG kayıtları ya da çeşitli hayvan modellerinde spinal seviyede alınan elektrofizyolojik kayıtlamalar birbirini doğrular niteliktedir. Model içerisinde bu inhibisyon etkisinin azalması inhibitör internöronun eşik değerinin arttırılması ya da inhibisyon internöronundan çıkan uyarımın transfer fonksiyonundaki kazanç değerinin azaltılması ile sağlanmıştır. Bu etkinin azalması ile antagonist alfa motor nöron çıktısının pasif durumda aktivasyonunda tetiklenmemesi ancak yine de bir değişim olması şeklinde gözlenmiştir. Bu değişime alfa motor nöron değişimlerinin de eklenmesi ile antagonist alfa motor nöronunun tetiklendiği ve bu tetiklenmeye bağlı olarak pendular harekette deformasyona sebep olduğu görülmüştür. Alfa motor nöron yapısındaki değişim eşik seviyesinin düşmesi ve girdilerin uyarım etkisinde yüksek kazanç olmasıdır. Her iki değişimin (inhibitör internöron ve alfa motor nöron) birlikte denenmesi ile model tamamen spastik yapı almıştır. Sağlıklı birey ile aynı girdi uygulandığında spastisite modelinde daha düşük damping ratio oranları görülmüştür. Ayrıca alfa motor nöronun tetiklenmesine bağlı olarak pendular deformasyon ortaya çıkmaktadır.

Özet: Kalp hastalarında poliklinik değerlendirmelerde kullanılan en önemli işaretlerden birisi kuşkusuz Elektrokardiyogram (EKG) işaretidir. Kalbin elektriksel iletimi ile ilgili temel bilgiyi içeren EKG işaretleri, tıp doktorları tarafından değerlendirilerek gerekli olan teşhis ve tedavi için önemli parametreler içermektedir. Son yıllarda gelişen sinyal işleme teknikleri ile EKG işareti çok daha güvenilir ve sonuç verir hale gelmiştir. Teknolojinin gelişmesi ile EKG cihazları daha rahat taşınabilir olmuş, bununla beraber algılanan bilginin de saklanabilmesi daha kolay hale gelmiştir. Bu şartlar göz önünde bulundurulduğunda, hastaların kalp bozukluklarının uzun süreli kayıtlar ile değerlendirilmesi hastalığın takibi ve tedavisi için önemli bir adım olmuştur. Dolayısıyla, günümüz EKG çekimleri 24 saatlik ve daha uzun süreli kayıt özelliklerine sahiptirler. Projede 1. Hasta üzerinden elde edilecek EKG kayıtlarının, holter cihazı üzerinde saklanması. 2. EKG işaretlerinin Bilgisayar ortamına kablosuz olarak aktarılması ve bilgisayar üzerinde yazılacak bir arayüz programı ile işaretin görüntülenmesi ve gerekli analizlerin yapılabilmesi. 3. Yazılım üzerine eklenecek menüler ile hem poliklinik değerlendirmeler hem de bilimsel çalışmalara olanak sağlayacak opsiyon seçeneği sunmak. 4. Otonom sinir sisteminin poliklinik değerlendirmeleri için gerekli olan Kalp Hızı Değişkenliği işaretinin oluşturulması ve analiz edilmesi için ayrıca bir menünün oluşturulması. 5. Projenin diğer bir ayağında ise otonom sinir sistemi ile kalp hızı değişkenliği (KHD) arasındaki ilişkiden yola çıkılarak psikiyatri, psikoloji, Fizik Tedavi ve Rehabilitasyon A.D.’da gerçekleştirilen psikolojik testlere yardımcı tanı olacak fizyolojik işaret üzerinden dalgacık dönüşümü ve yapay sinir ağları kullanılarak elde edilen parametrelerin de ortaya konmasını sağlayacak yazılım paketi yazılım programına eklenecektir. Amaçları tasarlanacak sisteme temel oluşturmaktadır. Çalışmanın holter EKG donanım kısmında, EKG işaretini elde etmek için deri üzerinden ölçümlerde kullanılacak elektrotlar yardımı ile alınan işaretler AD623, AD8500 ve AD8641 işlemsel yükselteçleri ile kuvvetlendirilip, ADuC7026 Analog-Digital Çevirici Mikro denetleyici (ADuC) ünitesine gönderilecektir. EVAL-ADUC7026QSZ Analog-Digital Converter geliştirme aracı kullanılarak işaretin sayısallaştırması gerçekleştirilecek ve gerekli örnekleme ve kuantalama hesaplamaları ile sayısal sinyaller elde edilecektir. Buradan elde edilecek sayısal sinyaller Opamp çıkışındaki sayısallaştırılmış sinyal ile karşılaştırılacak ve elde edilen sayısal işaret ile bu işaretler arasında hatalar ölçülecektir. Karşılaştırma değerlerine göre EKG işaretinde en iyi sayısallaştırılma sağlanması için gerekli filtreleme ve örnekleme değerleri elde edilecektir. Uygun donanım tasarımı tamamlandıktan sonra eş zamanlı olarak gerçekleştirilen arayüz programı çalışmaları devam edecektir. Yazılım üzerinde öncelikle EKG işaretinin hangi örnekleme frekansında alınması gerektiği seçilecek ve o örnekleme frekansında kayıt alması gerçekleştirilecektir. Gelen kayıtlar gerçek zamanlı olarak monitör üzerinde görüntülenecektir. Akdeniz Üniversitesi Tıp Fakültesi Kardiyoloji A.D. ile anlaşma sağlanmış ve bu kısımın testleri ise bu ana bilim dalında gerçekleştirilecektir.