FEN BİLİMLER ENSTİTÜSÜ
ULTRASONİK TERAPİ CİHAZININ TASARIMI
Sema ARSLAN YÜKSEK LİSANS TEZİ BİLGİSAYAR VE ELEKTRONİK
ANABİLİM DALI
ÖNSÖZ
Bu tez çalışmasında hastalara daha önceden uygulanmış değerler alınıp, incelenmiş ve Bulanık Mantık ile modellenmiştir. Ultrason uygulanmasında hangi karar mekanizmasının daha kullanışlı olduğu saptanmaya çalışılmıştır.
Ultrason uygulanmasında birçok faktörler etkilidir. Bunlar; doku kalınlığı, dokudaki yağ oranı, cinsiyet, yaş ve hatta ırk gibi parametrelerdir. Ultrason cihazlarında güç ve süre değerlerinin, ayrıca kesikli ya da darbeli ultrason uygulanmasına olanak sağlayan Duty Cycle değerlerinin değiştirilebildiği gösterge paneli bulunmaktadır.
Bu çalışmanın ortaya çıkması için bana estek olan danışmanım Sayın Doç.Dr. Hakan IŞIK’a, araştırmalarıma bilimsel yönvermeleriyle katkıda bulunan Prof.Dr. Novruz ALLAHVERDİ’ye, Öğr.Gör. Dr. Rıdvan SARAÇOĞLU’na, tıp alanındaki bilgi ve deneyimlerini paylaşan Sayın Dr. Hasan OĞUZ’a, Sayın Gökmen YAPILI’ya, Tıp Fakültesi Hastanesi doktorlarına ve fizyoterapistlerine, hasta bilgilerine ulaşmamda emeği geçen Mustafa IŞIK’a, çeşitli konularda yardım ve desteklerini esirgemeyen Öğr.Gör.Dr. Humar KAHRAMANLI ve Arş.Gör. Esra SARAÇOĞLU’na, deneysel çalışmalarda desteklerini esirgemeyen Sayın Arş.Gör. Hüseyin HARMANCI ve Sayın Arş.Gör. Okan UYAR’a teşekkür ederim.
İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ ... i İÇİNDEKİLER ...ii TABLOLAR LİSTESİ ... iv ŞEKİLLER LİSTESİ ... v SİMGELER...vii KISALTMALAR ...viii 1. GİRİŞ ... 1 1.1. Ultrason... 1 1.2. Çalışmanın Amacı... 2 1.3. Tezin Organizasyonu ... 2 2. LİTERATÜR ARAŞTIRMASI ... 3
3. US VE DAYANDIĞI TEMEL PRENSİPLER ... 7
3.1. US Tanımı ... 7
3.1.1 Dalgaların özellikleri... 9
3.1.2. Kavitasyon ... 11
3.2. Ultrason Dalgalarının Özellikleri... 11
3.2.1. Fiziksel Özellikleri... 11
3.2.2 Biyofiziksel Özellikleri ... 13
3.3. Ultrason Dalgasının Elde Edilişi... 13
3.4. Ultrasonun Kullanım Alanları... 14
3.5. Uygulama Teknikleri ... 14
3.6. Ultrason Tedavisi, Dikkat Edilmesi Gereken Noktalar... 15
3.7. Transduser ... 17
3.8. Ultrasonik Görüntü Karakteristikleri, Görüntüleme Modları ... 17
3.8.1. Görüntü Karakteristikleri ... 18
3.8.2. Görüntüleme Modları... 18
4. TEORİK ESASLAR ... 19
4.1 Yapay Sinir Ağları ... 19
4.2. Bulanık Mantık... 21
5. FİZYOTERAPİDE ULTRASON KULLANIMI İÇİN BİR SINIFLANDIRMA YAKLAŞIMI ... 24
5.1 Veri Kümesi ... 28
5.2. Yapay Sinir Ağı İle Sınıflandırma ... 28
5.3. Bölüm Sonucu... 32
6. FİZYOTERAPİDE ULTRASON KULLANIMI İÇİN BULANIK MANTIK YAKLAŞIMI ... 33
6.1. Kurallar Tabanı ... 33
6.2. Dilsel İfadeler ve Aralık Değerleri... 36
6.3. Üyelik Derecelerinin Hesaplanmasında Kullanılacak Kümeler ... 38
6.4. Uzman Bulanık Sistem Modellemesi... 48
6.4.1. Uygulama Programı ... 48
6.4.1.1 BM’da Elde Edilen Değerler İle Gerçek Verilerin Karşılaştırılması . 52 6.4.2. Matlab İle Bulanık Mantık Uygulaması... 56
6.4.2.1 BM Elde Edilen Değerler İle Gerçek Verilerin Karşılaştırılması ... 60
7. SONUÇ VE ÖNERİLER ... 65
8. KAYNAKLAR ... 67
EKLER... 70
TABLOLAR LİSTESİ
Tablo 3.1 Ses dalgalarının sınıflandırılması, frekansları ve genel uygulamaları Tablo 3.2 Sesin Çeşitli Maddeler İçindeki Yayılma Hızı
Tablo 5.1 Süre Çıkış değeri Tablo 5.2 Güç Çıkış değeri
Tablo 5.3 Cinsiyeti Erkek olan Hastalara Ait Örnek Gerçek Değerler ve Norm Değerleri
Tablo 5.4 Cinsiyeti Kadın olan Hastalara Ait Örnek Gerçek Değerler ve Norm Değerleri
Tablo 5.5 Örnek veri kümesi Tablo 5.6 Test Sonucu Tablosu Tablo 5.7 Test Sonucu Tablosu Tablo 6.1 Kurallar Tablosu
Tablo 6.2 Yaş Üyelik Değerleri Tablosu Tablo 6.3 Kalınlık Üyelik Değerleri Tablosu Tablo 6.4 Seans Üyelik Değerleri Tablosu Tablo 6.5 Süre Üyelik Değerleri Tablosu Tablo 6.6 Güç Üyelik Değerleri Tablosu
ŞEKİLLER LİSTESİ
Şekil 3.1 Ultrason dalgalarının doku içinde ilerleyişi. Şekil 3.2 Yansımalı ultrason sisteminin temel prensibi Şekil 3.3 Bir dalga ve özellikleri
Şekil 3.4 Ultrason dalgasının ortamdaki yansıması ve kırılması Şekil 3.5 Bir ultrasonik dalganın üretimi.
Şekil 3.6 Ultrason uygulaması
Şekil 3.7 US başlığının kullanım şekilleri
Şekil 4.1 Bir biyolojik nöronun matematiksel modellenmesi Şekil 4.2 Geri yayılmalı yapay sinir ağın genel yapısı Şekil 4.3 Üçgen üyelik fonksiyonu
Şekil 4.4 Yamuk üyelik fonksiyonu Şekil 5.1 İleri Beslemeli Nöron Ağ Yapısı
Şekil 6.1 Bulanıklaştırma ve Durulaştırma İle Bulanık Uzman Sistem Şekil 6.2 Yaş Üyelik Grafiği
Şekil 6.3 Kalınlık Üyelik Grafiği Şekil 6.5 Süre Üyelik Grafiği Şekil 6.6 Güç Üyelik Grafiği
Şekil 6.7 Ultrason girişi için istenen hasta kaydının seçilmesi.
Şekil 6.8 Seçilen Hasta Üzerinde Bulanık Mantık Uygulama Penceresi
Şekil 6.9 Ultrason Sürecini Başlat butonuna basıldıktan sonraki ekran görüntüsü Şekil 6.10 Doktor tarafından uygulanan Süre değeri ile Bulanık Mantık tarafınan elde edilen Süre değerinin Yaş giriş değerine göre Grafiği
Şekil 6.11 Doktor tarafından uygulanan Süre değeri ile Bulanık Mantık tarafınan elde edilen Süre değerinin Kalınlık giriş değerine göre Grafiği
Şekil 6.12 Doktor tarafından uygulanan Süre değeri ile Bulanık Mantık tarafınan elde edilen Süre değerinin Seans giriş değerine göre Grafiği
Şekil 6.13 Doktor tarafından uygulanan Güç değeri ile Bulanık Mantık tarafınan elde edilen Güç değerinin Yaş giriş değerine göre Grafiği
Şekil 6.14 Doktor tarafından uygulanan Güç değeri ile Bulanık Mantık tarafınan elde edilen Güç değerinin Kalınlık giriş değerine göre Grafiği
Şekil 6.15 Doktor tarafından uygulanan Güç değeri ile Bulanık Mantık tarafınan elde edilen Güç değerinin Seans giriş değerine göre Grafiği
Şekil 6.16 Matlab’da BM giriş – çıkış birimleri Şekil 6.17 Yaş Giriş Üyelik Grafiği
Şekil 6.18 Kalınlık Giriş Üyelik Grafiği Şekil 6.19 Seans Giriş Üyelik Grafiği Şekil 6.20 Süre Giriş Üyelik Grafiği Şekil 6.21Güç Giriş Üyelik Grafiği
Şekil 6.22 Girilen örnek giriş değerlerine göre Matlab’da bulunan çıkış değerlerinin gösterildiği kurallar.
Şekil 6.23 Doktor tarafından uygulanan Süre değeri ile Bulanık Mantık tarafınan elde edilen Süre değerinin Yaş giriş değerine göre Grafiği
Şekil 6.24 Doktor tarafından uygulanan Süre değeri ile Bulanık Mantık tarafınan elde edilen Süre değerinin Kalınlık giriş değerine göre Grafiği
Şekil 6.25 Doktor tarafından uygulanan Süre değeri ile Bulanık Mantık tarafınan elde edilen Süre değerinin Seans giriş değerine göre Grafiği
Şekil 6.26 Doktor tarafından uygulanan Güç değeri ile Bulanık Mantık tarafınan elde edilen Güç değerinin Yaş giriş değerine göre Grafiği
Şekil 6.27 Doktor tarafından uygulanan Güç değeri ile Bulanık Mantık tarafınan elde edilen Güç değerinin Kalınlık giriş değerine göre Grafiği
Şekil 6.28 Doktor tarafından uygulanan Güç değeri ile Bulanık Mantık tarafınan elde edilen Güç değerinin Seans giriş değerine göre Grafiği
SİMGELER
Açıklama
Ar Referans dalganın basınç genliği
Ai İstenen dalganın basınç genliği
A Geometrik alan (cm2) B Dokunun sertliği D Ortamın yoğunluğu d Kristal kalınlığı
E Cihazdan yayılan toplam enerji f Dalganın frekansı (Hz)
g Dokunun kütle yoğunluğu (gr/cm3)
I ERA’dan yayılan akustik gücü (w/cm2) (Yoğunluk) k Dokunun sıkıştırılabilirliği
L Yakın alanın uzunluğu P İstenen dalganın gücü (W) Po Gelen dalganın gücü (W)
r Güç çeviricisinin yarıçapı R Şiddet yansıma katsayısı S Tedavi edilen alan
V Ses dalgasının yayılma hızı (m/s)
V1 Ultrasonun birinci ortamdaki yayılma hızı (m/s)
V2 Ultrasonun ikinci ortamdaki yayılma hızı (m/s)
T Periyot (s)
t Zaman (sn)
U Isı enerjisi (W)
Z Ortamın akustik empedansı (gr/cm2s) θ1 Dalganın gelme açısı
θr Dalganın yansıma açısı
θ2 Dalganın kırılma açısı
λ Dalga boyu (m)
KISALTMALAR
Açıklama
BNR (Beam Non-Uniformity Ratio) Işının tekdüze olmama oranı
BIA Biyoelektriksel empedans
BT Bilgisayarlı tomografi (CT) CRT (Cathode Ray Tube) Katot ışın tüpü
DC Akustik enerjinin “bir döngüde”
yayıldığı zamanın % şeklinde ifadesi
DTF Dalga tekrarlama fekansı
ERA Etkin yayılım alanı
Es Yayılan toplam enerjinin ultrason
başlığının her cm2’sine düşen miktarı (j/cm2)
FUS ( Focused Ultrason Surgery) Odaklanmış ultrasonik dalga
HIFU (High Intensity Focused Ultrason) Yüksek yoğunluklu ultrasonik dalga KD Kısa dalga diatermi
MD Mikrodalga
MRI Manyetik rezonans görüntüleme
yöntemi
PRF (Pulse Repetition Frequency) Vurum tekrarlama hızı PZT (Polycrystalized Tetragonal Zirconia) Kurşun zirkonat titanat TGC (Time Gain Compensation) Zaman-kazanç ayarı
TOBEC Total vücut geçirgenliği
TM-MOD (Time-Movement Mod) Zaman hareket modu
USG Ultrasonografi
VD Vücut dansitesi
1. GİRİŞ
1.1. Ultrason
Ultrason (Ultrasound – US) dalgalarından yararlanmak ilk defa, bir Fransız olan mühendis Paul Langevin’in aklına gelmiştir. Aynı mühendis ufak balıkların US etkisi ile öldüklerini de gözlemlemiştir. Daha sonraları ise US sonar adı verilen ve radar gibi çalışan aletlerin yapılmasında kullanılmıştır. 1944’de Horvath tarafından tedavi amacı ile kullanılmaya başlanmıştır.
Ultrason dalgaları tıpta da;
a. Fizik tedavi maksadıyla düşük frekanslı ses dalgalarıyla dokunun
ısıtılması,
b. Özellikle üst solunum yolu rahatsızlıklarında ihtiyaç duyulan soğuk buhar
üretimi (nebülizatör),
c. Cerrahide suyu titreştirmek suretiyle tıbbi cihazların mikro seviyede
temizliğinde,
d. Teşhis maksatlı diagnostik görüntülemede kullanılmaktadır.
Tarihsel olarak, ultrasonun terapötik uygulamaları ilk olarak 1932’de Freundlich tarafından önerildi.
Kristale belli bir doğrultuda basınç uygulandığında, buna dik bir doğrultuda bir elektrik sinyali oluşur. Kristale alternatif bir gerilim uygulandığında da kristal titreşmeye başlar. Titreşimler çok büyük olabilir ve ultrasonik dalga üretir. Kuvars ve benzeri birkaç madde, günümüzde de ultrasonik ses üretmek için kullanılmaktadır.
1.2. Çalışmanın Amacı
Bu çalışma ile hastalara uygulanan ultrason dalgasının, bir uzmana gerek kalmadan tedavi amacıyla kullanılmasına destek sağlayacak bir program geliştirmektedir. Bunun için Bulanık Mantık ile bir yaklaşım gerçekleştrilecektir. BM hem Delphi ile hemde Matlab programında hazırlanacaktır. Bu programlar kullanılarak, hastaneden alınan verilerin girilmesi ile elde edilmesi istenen değerler hedeflenmektedir. Böylelikle bir uzman tarafından, deneyim ve tecrübelerine dayalı olarak verilen ultrason değerleri, girilecek olan giriş değerlerine göre olması gereken şekilde uygulanmaya olanak sağlanacaktır.
Ayrıca istenen değerlerin elde edilmesi için bir sınıflandırma uygulaması olan YSA kullanılacaktır. Böylelikle BM ile elde edilmesi beklenen aralık değerlerinin yanı sıra, YSA ile uzmanın verdiği değerler tam değerler şeklinde elde edilmeye çalışılacaktır.
1.3. Tezin Organizasyonu
YSA ile yapılacak olan sınıflandırma işlemi Bölüm 5’de gerçekleştirilmiştir. Öncelikle ağın yapısı, giriş-gizli-çıkış katman sayıları tesbit edilmiştir. Ardından hastaneden alınan değerler MS Excel programında norm hale getirilmiştir. Elde edilen bu norm değerler Matlab programı içerisine dahil edilmiş, eğitim ve test işlemleri gerçekleştirilmiştir. Farklı epoch değerleri ile elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır.
BM ile yapılan yaklaşım (Bölüm 6) iki kısımdan oluşmaktadır:
1. Delphi programı ile BM yaklaşımı 2. Matlab programı ile BM yaklaşımı
Her iki yaklaşım için kullanılacak olan giriş ve çıkış sayıları, aralıkları aynı şekilde ifade edilmiştir. Yine hastaneden alınan veriler her iki programda da denenmiş elde edilen sonuçlar, MS Excel programında grafiksel olarak karşılaştırılmıştır. Her iki programda çıkan sonuçlara göre doktor tarafından hastaya verilen değerler,BM ile verilen değerler arasında yakın bir benzerlik tespit edilmiştir.
2. LİTERATÜR ARAŞTIRMASI
Yapılan çalışmada insanlarda kanser tedavisi için ultrasonun aşırı ısısından faydalanılmıştır. Kanser tedavisi için 215 hastada farklı birkaç protokol kullanılmıştır. Bunlar radrasyon ile kemoterapi ve yalnız ultrason tedavisi şeklinde kullanılan yöntemlerdir. Tüm hastalarda odaklanmış PZT-4 seramik piezoelektrik elementi, farklı boyutlarda ve frekanslarda transduserler kullanılmıştır. Önceleri 1-5 cm çapında ve 1 – 3 MHZ frekanslı transduserler kullanılırken, şimdi 12 cm çapında, 500 KHz kullanılmıştır. Radrasyon terapisiyle ultrason, kemoterapiyle ultrason ve yalnız ultrason için hedef oranlar sırasıyla %45, %60 ve %66 şeklinde gözlenmiştir. Kullanılan ultrason sisteminin bazı durumlarda yetersiz olmasına rağmen elde edilen klinik sonuçlara göre tamamen teşvik edici olduğu tespit edilmiştir (Corry ve ark. 1984).
Tedavi süresinde hastanın acı hissetmemesi gerekir. Tedavinin süresi vücut bölgesinin boyutuna göre ayarlanmalıdır. Bunun için ultrason terapisi sırasında en iyi tedavi süresine karar vermek ve en iyi ultrason yoğunluğu elde edebilmek için Bulanık Mantık Kontrol Sistemi geliştirilmiştir. Bu sistemle fizyoterapi hastaları için en uygun tedavi koşulu elde edilmeye çalışmıştır. BM kontrol sistemi ile ultrason yoğunluğu ve tedavi süresi, tedavi alanının yüzeyi, dokunun pozisyonu, dokuları saran kalınlık ve nicelik ile çevreleyen dokuların emilimi ile ilişkilidir. BM kontrol sistemi için üyelik fonksiyonları ve kurallar tabanı uzman fizyoterapist tarafından kararlaştırılmıştır. 4 girişi, 2 çıkışı bulunan bu sistemde (3 x 3 x 3 x ) 81 tane kural oluşturulmuştur. Rasgele hasta verileri kullanılarak simülasyon sonuçları incelenmiş ve en iyi tedavi süresi tespit edilmiştir (Yardımcı ve ark. 2005).
Boynun iki tarafındaki atardamarın orta-iç tabaka kalınlığını ölçmek için B-Mod Ultrason görüntüsü kullanılmış ve bilgisayarda işlenerek değerlendirilmiştir. Bunun için 3 sonographer tarafından gösterilen, 1 haftada 8 nesnenin benzeri taramalar elde edilmiştir. Diğer bir çalışmada ise 48 ay boyunca her
4 ayda 12 nesne taranmış ve doğrusal regrasyon satırından IMT(Intima Media Thickness) ölçümlerinin kare sapması (0.030 mm) tespit edilmiştir (H.Selzer ve ark. 1994).
Bulanık Mantık yoluyla diş hekimliğinde kök kanal tedavisi için ultrasonik destek saplayan bir sistem geliştirilmiştir. Diş hekimi kök kanalının uzunluğunun ölçümünde kullandığı diş özünü deneysel olarak değiştirebilmektedir. Bu metotda kavşağın ve yüzeyin yaklaşık mesafesi ve kavşaktan yansıyan genliğin bilgisi kullanılmıştır. Bu kavşaklar en fazla bulanık derecelerle tanımlanabilmiştir. Bu sistem ultrasonik sistem ve bulanık mantık teknikleri ile kök kanalının tedavisinde başarılı olmuştur. Bu sistemde 0.289 mm’lik hata ile diş özünün kalınlığı tanımlanabilmiştir (Endo ve ark. 2004).
Bir çalışmada iki gün boyunca, sabah ve 12 saat sonrasında uygulanan ultrason görüntüleri elde edilerek yaşlı insan derisindeki düşük echogenic bandın sayısal görüntülerinin analizi sağlanmaya çalışılmıştır. Bunun için üç metot kullanılmış, hepsinde de daha duyarlı ve iyi görüntü analizleri elde edilmiştir. Derinin çapraz bölgesel görüntülerini elde edebilmek için 20 MHz ultrason kullanılmış ve deri görüntüleri polaroid kamera ile fotoğraf görüntüleri alınmıştır. Elde edilen ekografik görüntüler disketlere kaydedilmiş ve bilgisayar yazımı tarafından işleme tabi tutulmuştur. Bu sistemde pixellerin ekolarının genişliği sayısal ölçekle (0-255) belirlenmiştir (Gniadecka ve ark. 1994).
Tıbbi ultrason sistemlerinde aktif araştırma konularından biri ultrasonla doku tanımlamasıdır. Bir ultrason kullanılarak dokunun tipi belirleniştir. Doku karakterizasyonu için birkaç teknik vardır. Bunlardan en yaygın kullanılanı spektrum analizi olmuştur. Varolan doku görüntüsünün tipine bağlı olarak geri dağılan ultrason sinyalinin bu spektrumdaki olayında temelidir. Ancak kaydedilen sinaylin spektrumda her doku değişikliğinin nasıl ve niçin olduğu açıkça anlaşılmamaktadır. Bu problemi çözmek için ultrason dalga yayılımının sayısallaştırılma modellenmiştir (Ahmadian 2001).
Ultrasonik görüntü tekniği yaklaşık 250 µm yanal ve 80 µm eksenel olarak bir çözünürlükle insan derisinin çapraz-bölgesel görüntülerinin sağlanmasına çalışılmıştır. Deri yaşlanmasının araştırılma çalışmasına göre 142 kadının orta-ön kolundan ultrasonik görüntüler elde edilmiş ve sonuçta derinin sırtta ön koldan daha kalın olduğu gözlenmiştir (de Rigal ve ark. 1989).
Yapılan çalışmada 1 MHz osilatör frekansı üreten, derin yaraların tedavisinde kullanılacak bir terapi cihazı tasarlanmıştır. Ultrasonik dalgaların en önemli etkilerinden bazıları incelenmiş ve be etkiler kullanılarak çeşitli hastalıklarda fizyoterapi amacıyla kullanıldığı görülmüştür. Ultrason tedavisinde kullanılacak prob, doku bozukluğuna göre belirlenir. Deneysel çalışmada seramik bir kabın içerisine bir sünger yerleştirilmiş, ortama az ve çok su eklenerek ortamın sıcaklığı ölçülmüştür. Böylelikle çok sulu ortamın az sulu ortama göre ısının daha fazla olduğu gözlenmiş ve ultrasonik dalganın daha iyi iletildiği tespit edilmiştir (Akdağ 2006).
Uzun ilaç tedavi süresi gibi durumlarda sık sık istenmeyen sonuçlar meydana gelmektedir. İlaç dozunun nasıl olacağı tedavi için önemlidir ve kanda ilaç etkileşimin gözlem sonucu durumları için gereklidir. Düşük veya yüksek ilaç tedavi dozu uzun tedavi zamanında komplikasyonlara neden olabilir, bu durum doktor tarafından yanlış bir kararın sonucudur. Yapılan bir çalışmada tortulaşma ve PSA gibi kronik bağırsak hastalıklarındaki ilaç doz tanımı için Bulanık Mantık Sistemi tasarlanmıştır. 10 hastanın verileri kullanılmış, hastalar için uygun ilaç dozu elde edilmiştir. Bazı hastaların sonuçları doktor tarafından hastalara tavsiye edilen dozlarla karşılaştırılmıştır. Bu çalışma ile ilaç firmaları tarafından ilaç üretiminde dozun nasıl ayarlanması gerektiği konusunda bir fikir vermektedir (Allahverdi ve ark. 2006).
Yaşla birlikte değişen insan derisinin mekaniksel özellikleri, çeşitli elastik parametrelerin nasıl olduğu vivoda tetkik edilmiştir. Bunun için derinin bükülüp uzatılmasıyla ilgili kayıtlar mekaniksel aygıtlar tarafından tutulmuştur. Deri kalınlığı
yaşla birlikte değişmektedir. Bunun için aynı yerlerde (önkol) ultrason tekniğiyle ölçümler yapılmıştır. Deformasyon yaşla doğrusal olarak azalmaktadır (Escoffier ve ark. 1989).
55-85oC’lik sıcaklık aralıklarında kanserler gibi, iyi huylu veya zararlı lezyonların sıcaklığın öldürücü etkisiyle, lazer enerjisinden faydalanarak lazer pıhtılaşması en aza indirilmiştir. Sağlıklı dokuyu çevreleyen lezyonları imha etmenin bir yolu, kliniksel lazer kontrolüdür. Doku pıhtılaşma derinliğinin akım durumu, yeni bir sistem olan ultrason sistemi ile yakın bir geçmişte ölçümü gerçekleştirilmiştir. Ultrason sistemi ile taze koyun karaciğerinin vitro deneylerinin 21’inde yapılan testlere, 4-14 mm den 2 mm pıhtılaşma ayar noktasıyla lazer tarafından ışık tutulmuştur. Bulanık kontrollerin tasarımı ve analizleri sağlanmıştır. Kontrol sistemi ve bütün ölçümler mevcut bulunan yazılım ve donanımla gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen kontrol sistemi tektir ve gerçek zamanda ultrasonik ölçümler tarafından ilk lazer sistemlerine yol göstermiştir (Lu ve ark. 2000).
Ultrasonun hemen hemen her alanda kullanıldığı görülmektedir. Özellikle tedavi amaçla kullanılması tıp alanın en çok araştırılan konularından biri olmuştur ve hala da olmaya devam etmektedir. Bunun için ultrason dalgasının meydana getirdiği ısıdan faydalanılmaktadır. Ayrıca farklı akustik yoğunluklara sahip ortamlardaki yansımalardan yola çıkarak, tıbbi görüntüleme cihazlarında da kullanılmaktadır.
Ultrasonun doku tedavisinde etkili olup olmadığı hala bir araştırma konusudur. Araştırmalar gösteriyorki, farklı yaşam şartları, farklı beslenme, yaş ve kilo gibi parametreler doku tedavisinde önemli rol oynayan faktörlerdir. Her ne kadar bu konuda deneysel çalışmalar yapılmış olsa da tedavi sırasında kullanılan diğer yöntemlerle birlikte kullanıldığı için ultrason tedavisinin tek başına yeterli olup olmadığı bilinmemektedir.
3. US VE DAYANDIĞI TEMEL PRENSİPLER
3.1. US Tanımı
Normalde bir insan kulağı, yüksek frekanslı ultrason dalgaları olarak 16-20.000 Hertz (Hz) arasındaki işitilebilir sesleri algılar. Ses frekansı 16 Hz’den aşağı olursa İnfrason, 16-20.000 Hz olursa Odyoson, 20.000 Hz ile 10 Mega Hertz arasında olursa Ultrason ve 10 MHz’den yukarı olursa Hiperson olarak adlandırılmaktadır (Sarrıeyyüpoğlu ve ark. 2003). İnsan rahmindeki fetusun resimlerinin üretilmesi en iyi bilinen uygulamalardan biridir (http://en.wikipedia.org/wiki/Ultrasound Wikipedia, the free encyclopedia, Ağustos, 2008). Sesin iletilebilmesi için bir ortam (madde) gereklidir (Şekil3.1). Ses dalgalarının yayılma hızı, ortamın yoğunluğuna bağlıdır (internet: Vikipedi, http://tr.wikipedia.org/wiki/Ultrason, 2008). Frekansı 0.5-3 MHz’lik dalgalar tıbbi amaçlarla kullanılmaktadır. Fizik tedavide penetrasyonu fazla olduğu için 0.87 – 1 MHz frekans içeren ultrason aletleri kullanılmaktadır (Şimşek 2003).
Gelişen aşırı basınç farklılıkları dokuda kavitasyona yol açabilir. Bu nedenle tedavinin süresinin değiştirilmesi gerekmektedir. Lehmann’a göre tedavinin süresi 15 dakikadır.
Lehmann ve arkadaşları yaygın olan bu konuyu araştırmışlardır. Ultrasonun birimi Hz ve yoğunluğu ise Watt’dır. Hareketin gücü ise watt/cm2’dir. Temizleme cihazlarında 10 – 100 W/cm2 kullanılır.
Ultrason cihazlarında yüksek frekanslı akım kaynağından çıkan akım kristale ulaşır ve dışarıya ultrason enerjisi yayılır (Şekil 3.2) (Kalyon ve ark. 2001).
a) İletim fazı b) Algılama fazı
Şekil 3.2 Yansımalı ultrason sisteminin temel prensibi
Ultrasonografi sistemlerinde; Vücutla temas halindeki prob (Transduser) vasıtasıyla üretilen US dalgaları, incelenmek istenen anatomik yapıdan yansıyarak geri dönerler. Yansıyan ekolar yine aynı prob vasıtasıyla geri alınır ve işlendikten sonra ekranda görüntülenir. Bu görüntüler yardımıyla hekim vücudun iç anatomik yapısının yanı sıra tümör, kist gibi anormal yapıları da görebilir (internet: “Ultrasonografi”, http://www.ultrason.web.tr/ultrason_makale.htm, 2007).
Terapatik cevaplar için, ortalama yoğunluk (watt/cm2) ve toplam ultrasonik çıkışına (watt) karar verilmesi gerekir. Terapatik makineler suda yeterli şekilde ayarlanmalı ve hastalara uygulanırken tekrar ayarlanmamalıdır (J. Kottke ve ark. 1990).
Tablo 3.1 Ses dalgalarının sınıflandırılması, frekansları ve genel uygulamaları
Frekans Sınıflandırma Uygulama
1 – 20 Hz 16 Hz – 20 KHz 20 KHz 20 – 60 KHz 80 KHz – 3 MHz 4 – 16 MHz 16 MHz – üstü Infrason Duyulabilir ses Ultrason Ultrason Ultrason Ultrason Ultrason
Vibroterapi, perküsyon terapi İnsan iletişimi
Fonoforez / Sonoforez
Diş temizlenmesi / Endüstriyel temizlik
Terapötik ısı etkileri, terapötik mekanik etkiler, fonoforez / sonoforez
Fonoforez / Sonoforez Tanısal görüntüleme
Tablo 3.1’de ses dalgalarının uygulama alanları ve aralıkları verilmiştir (Yakut ve ark.2008).
3.1.1 Dalgaların özellikleri
Şekil 3.3 Bir dalga ve özellikleri
Dalga boşlukta ve madde içinde yayılabilen ritmik bir olaydır. Bir iple yaratılan dalga, bir tepe ve bir vadiye sahiptir. Tepeye karın, vadiye ise çukur adı verilir (Şekil 3.3). Her dalga belli bir dalga boyuna sahiptir. Bir karından bir karına
olan toplam mesafeye bir dalga boyu adı verilir (internet: http://www.aof.edu.tr/kitap/EHSM/1221/unite10.pdf, 2008).
T=1/f , v=λ.f
Bütün ses ve elektromanyetik dalgalar v = λ.f eşitliğine uygun olarak yayılırlar.
Burada; v: Dalganın ortamdaki yayılım hızı (m/s) f: Frekans (Hz)
λ: Dalga boyu (m) dir.
Tablo 3.2’de sesin bazı maddeler içindeki yayılma hızları verilmiştir.
Tablo 3.2 Sesin Çeşitli Maddeler İçindeki Yayılma Hızı
Madde Yoğunluğu (gr / cm3) Ses Hızı (m / s) Hava Yag Su Yumuşak doku Kemik Alüminyum 0.001 0.93 1.0 - 1.85 - 331 1450 1540 1540 4080 6400
Bu değişkenler cinsinden sesin hızı: V=√B/g veya V=√1/gk
olarak gösterilebilir. Sesin vücuttaki yayılma hızı ortalama olarak 1540 m/s kabul edilebilir(internet:“Ultrasonografi”, http://www.ultrason.web.tr/ultrason_makale.htm, 2007).
Dokularda sesin yayılma hızı, dokunun sertliğine [(B), (Bulk modülus)] ve dokunun kütle yoğunluğuna bağlıdır (g). Burada B; sıkıştırılabilirliğin (k, compressibility) tersidir, çünkü çok sert maddeler çok az sıkıştırılabilirler.
3.1.2. Kavitasyon
US titreşimi sonucu dokularda küçük gaz kabarcıklarının birikmesidir. 1 mikron çapında olan bu kabarcıkların ileriye geriye gitmesiyle sabit kavitasyonlar oluşur. Bir ses dalgası art arda meydana gelen sıkışma ve genişlemelerden oluşur. Bir sıvı sıkışmalara kolaylıkla dayanabilir. Ancak basıncın şiddetli bir biçimde düşmesi, sıvının içinde bir boşluk meydana gelmesine neden olur. Boşluk, buharla veya sıvıdaki çözünmüş gazın ortaya çıkışıyla hemen doldurularak küçük bir kabarcığa dönüşür. Bu kabarcık dağıldığında şiddetli bir şok dalgası meydana gelir ve açık etkilere yol açabilir.
3.2. Ultrason Dalgalarının Özellikleri
3.2.1. Fiziksel Özellikleri
US dalgalarının zayıflamasına neden olan etkenler: Birincisi soğurma (absorption), ikinci etmen saçılması, üçüncüsü ise ultrason demetinin belirli bir mesafeden sonra genişleyerek yayılmasıdır. Zayıflama:
Sinyal seviyesi (dB) = 10 log (Po / P) olarak desibel (dB) cinsinden ifade edilir. Burada; Po: Gelen dalganın gücü, P: İstenen dalganın gücüdür. Yukarıdaki denklem ultrason dalgasının basıncını genliği cinsinden de ifade edilebilir.
Burada: Ar: Referans dalganın basınç genliği, Ai: İstenen dalganın basınç genliğidir
Yansıma: Ultrason dalgalarının yoğunlukları farklı olan bir ortamdan diğerine geçtiği zaman bir kısmı yansır (Şekil 3.4). Yansıyan açı gelen açıya eşittir.
Dokular arası birleşim noktasından yansıyan enerji miktarı iki maddenin öz direnci ile orantılıdır. Denklem olarak ifadesi de şöyledir:
σ yansıyan = σ yayılan ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + − 1 2 1 2 W W W W
σ yansıyan; yayılan dalganın (bir yüzeye düşen) birleşim noktasına çarpması sonrası geri yansıyan dalganın dalga boyunu simgeler (Yardımcı ve ark. 1999). a1=gelen açı a2 a2=yansıyan açı c A a1 b=kırılan açı
c=gelen açı sıfır olduğu
zaman yansıyan açı B
b
Penetrasyon
Şekil 3.4 Ultrason dalgasının ortamdaki yansıması ve kırılması
Kırılma : Ses bir ortamdan geçince frekansı sabit kalır, hızı ve dalga boyu
yeni ortama uyar. Hızı yarıya inerse dalga boyuda yarıya iner (internet: “Ultrasonografi”, Akdeniz Üniversitesi, http://hasanali.com/yazilar/?122).
Absorbsiyon:Grotthus-Draper kanununa göre dalgalar absorbe edilmedikçe
etkisini göstermezler. Eğer enerji absorbe edilmişse penetrasyon olmaz. Yağ dokusunda absorbsiyon azdır, en fazla kemik dokusu tarafından absorbe edilir (Şimşek 2003).
3.2.2 Biyofiziksel Özellikleri
Ultrason başlığının içinde yer alan piezoelektrik transdusere uygulanan yüksek frekanslı alternatif akım, transduserin daralıp genişlemesine neden olur, bu hareket sonucunda biyolojik dokulara iletilecek düzeyde bir ses dalgası üretilmiş olur.
Şekil 3.5 Bir ultrasonik dalganın üretimi.
Şekil 3.5’de ultrasonik bir dalganın, ters piezoelektrik etkiler vasıtası ile nasıl üretildiği gösterilmiştir (Yakut ve ark. 2008).
3.3. Ultrason Dalgasının Elde Edilişi
Ultrason potansiyel sıcaklığın etkisinden başka birkaç etki üretebilir. Dokuda gevşemeyi, yerel kan akışını hızlandırmaya neden olduğu görülmüştür. Yerel kan akışında artışın etkisi yerel şişme ve kronik inflamantationı azaltmaya yardımcı olabilmektedir. Kemik kırıklarının iyileşmesini yükseltmektedir.
Ultrasonun şiddeti veya güç yoğunluğu istenen etkiye bağlı olarak ayarlanabilmektedir. Tipik ultrasonik tedavi 3-5 dk. arasında değişmektedir. (http://www.automailer.com/tws/ultrasound.html, Therapeutıc Ultrasound: The Physical Therapy Web Space, Eylül, 2008).
US aletlerinin başlıkları aşağı yukarı 5 cm2 den küçük olursa ses demeti
dağılabilir. Diğer yandan büyük bir başlık ise deri ile tam temas sağlayamaz (Şekil 3.6). Bu nedenle en uygun ve en etkili başlık yüzeyi 7-13 cm2’dir (Sarı ve ark. 2002).
Şekil 3.6 a) Düzgün olmayan yüzeyde büyük başlıkla yapılan hatalı uygulama; ok
ölü alanı göstermekte. b) Aynı alana küçük başlıkla gerekli uygulama.
3.4. Ultrasonun Kullanım Alanları
3.5. Uygulama Teknikleri
US enerjisinin dokulara uygun bir şekilde transmisyonu için deri ile ultrason başı arasındaki akustik empedansın uyumu sağlanmalıdır. Ara madde olarak su, jel, mineral yağ ve gliserin kullanılır. Ultrason uygulanma teknikleri:
Tam temas tekniği: Uygulamada ultrason başı deri üzerinde eşit basınçla
muntazam olarak her yer eşit tedavi görecek şekilde üst üste binen sirküler, “8” şekilli veya düz hareketle öne-arkaya hareket ettirilir (Şekil 3.7) (Şimşek 2003).
a. Üst üste binen sirküler çizgiler
b. Üst üste binen sekiz figürleri
c. Üst üste binen transvers çizgiler
Şekil 3.7 US başlığının kullanım şekilleri
Su içi uygulamaları: Gazı alınmış su ile doldurulmuş bir kap kullanılır ve
tedavi edilecek bölge kaba daldırılır. Ultrason başlığını yaklaşık 1 cm mesafeden yine dairesel hareketler yaparak bu bölgeye doğru tutarak uygulama gerçekleştirilir. Ultrason başı ile deri arasında 1.5-2.5 cm’lik ara olmalıdır. Tam temastan kaçınılmalıdır (Kalyon ve ark. 2001).
Su Torbası ve sıvı yastığı uygulaması: İçi gazı alınmış su ile doldurulmuş
bir torba ile ultrason başlığı arasına ve torba ile cilt arasına vazelin ya da gliserin gibi ses dalgalarını ileten bir sıvı sürülmesi gerekir.
Katı steril jel uygulaması: Kliniklerde kullanılan US dalgalarının 0.8-3
MHz, tedavi dozu ortalama 1.5 w/cm2’dir, maksimum doz 3 w/cm2 olabilir (Sarı ve ark. 2002).
3.6. Ultrason Tedavisi, Dikkat Edilmesi Gereken Noktalar
Uygulama tekniği: Tedaviye başlamadan tedavi edilecek bölgede duyu
bozukluğu, metal implant, kardiak pacemaker ve açık yara olup olmadığı kontrol edilmelidir.
Tedavi tekniği: Uygulamaya başlarken önce hastalar hazırlanır, sonra cihaz
çalıştırılır ve birleştirici sürülür. İki uygulama tekniği vardır: a) sabit teknik, b) hareketli teknik.
Sabit teknikte ultrason başlığı uygulama yapılacak alana sabit olarak tutulur. Bu teknik uygulama alanının çok dar ve küçük olduğu durumlarda uygulanır.
Hareketli teknikte ultrason başlığı ya ileri geri ya da dairesel hareketlerle yer değiştirir. Başlığın mümkün olduğunca yavaş hareket ettirilmesi ve bütün alanın homojen bir şekilde tedavisi gerekir.
Dozajın ayarlanması: İlk olarak ultrason başlığından yayılan toplam enerji
hesaplanmalıdır, bunu hesaplamak için Enerji = Güç x Zaman (Energy = Power x Time => E = P x T) formülü kullanılır ve buradan elde edilen değer Joule ile ifade edilir.
Yayılan toplam enerjinin ultrason başlığının her cm2’sine düşen miktarı Es ile gösterilir ve Es değeri toplam enerjinin (E), Etkin Yayılım Alanına (ERA) bölünmesi ile bulunur (Es=E/ERA). Es, yani toplam enerjinin her cm2’sine düşen miktar formülden de anlaşılacağı gibi J/cm2 ile ifade edilir.
Tedavi Dozajı (D) = Ultrason Başlığından cm2 Başına Yayılan Toplam Enerji (Es) / Tedavi Edilen Alan (S) / Etkin Yayılım Alanı (ERA) (Yakut ve ark. 2008).
Dikkat edilmesi gereken hususlar:
1. Yanıklar: Özellikle yüksek doz ultrason uygulaması yapılırken, başlığın
düzenli hareket ettirilip aynı noktada aşırı ısınma olmamasına özen gösterilmelidir.
2. Kavitasyon: Aşırı kavitasyon doku hasarına yol açar. Bu nedenle yüksek
3. Aşırı doz: Özellikle hareket sistemi rahatsızlıklarının erken ve hiperaljik
dönemlerinde ultrason aşırı dozda uygulanması, yakınmaların çok artmasına neden olur.
4. Cihazın korunması: Ultrason başlığı vücut ile temasta değilken havadan
yansıyıp gelen ultrason dalgaları başlığın içindeki kristale zarar verir. Bu nedenle ultrason cihazı düğmesi, ultrason başlığını iletken madde ve vücut ile temasa getirmeden önce açılmamalıdır.
3.7. Transduser
Transduser ultrason dalgalarını üretmek ve geri dağılan dalgaları meydana çıkarmak için kullanılmaktadır. Bazı tip transduserler tıbbi görüntülemede kullanılmaktadır (Ahmadian, 2001).
Transduser bir kabloyla tarayıcıya bağlıdır. Transduser çıkışta yüksek frekanslı ses dalgaları gönderir ve sonra dönen ekoları dinler. Transdusere hastadan dönen ses sinyali için alınan süre, frekans ve genlikte görüntüde yaratılmaktadır (http://www.radiologyinfo.org/en/info.cfm?pg=genus&bhcp=1, RadiologyInfo, Eylül, 2008). Endüstride sensör, transduser, transmitter, detektör, prob, metre terimleri birbirinin yerine kullanılmaktadır (internet: Algılayıcılar, http://www.e3tam.com/destek/sensorlerNasilSecilir.htm, 2008).
3.8. Ultrasonik Görüntü Karakteristikleri, Görüntüleme Modları
Ses dalgaları itici elektrik kuvvetine dönüşmektedir. Bunlardan video ve görüntüler elde edilmektedir. (http://womenshealth.about.com/od/ pregnancyrelatedissues/f/ultrasound.htm, about.com, Ağustos, 2008). Yansıyan ses veya ekolar, bir monitörde izlenebilmekte, yaratılan şekil kaydedilmektedir. Bazı taramalar vajinaya, kalınbağırsak ucuna veya yemek borusuna sokulan özel problarla yapılmaktadır. Ultrason genellikle cenin, karın organları, leğen kemiği organları,
kalp ve kan damarlarının geliştirilmesi çalışmalarında kullanılmaktadır (http://www.betterhealth.vic.gov.au/BHCV2/ bhcarticles.nsf/pages/Ultrasound_scan? Open, Beter Health Channel, Eylül, 2008).
3.8.1. Görüntü Karakteristikleri
Ultrasonografi Sistemleri aşağıdaki kısımlardan oluşmaktadır:
a. Göndermeç; Yüksek genlikli, kısa süreli vurumları üretir ve uygun
vurum tekrarlama hızı ile (pulse repetition frequency PRF) gönderir.
b. Transduser (Prob): Ultrason cihazının hasta ile direk temas eden tek
parçasıdır. Ultrason dalgalarının gönderilmesi ve algılanması transduser yardımıyla olur.
c. Almaç: Amacı gönderilen ultrason dalgalarının vücuttaki çeşitli
dokulardan yansıyarak gelen kısmını algılamak ve yükseltme işlemlerini yapmaktır.
d. Sinyal İşleyici: Görüntülemeye hazır hale gelen bilgilerin genel bir CRT
(Cathode Ray Tube) ekran yardımıyla görüntülendiği birimdir. Renkli görüntüleme yapılabileceği gibi, gri seviyeler biçiminde (siyah-beyaz) de görüntüleme yapılabilir.
e. Kayıt Üniteleri: Görüntüler ekranda gösterilebileceği gibi, multiformat
kamera yardımıyla birden çok görüntü bir röntgen filmi gibi sert bir film üzerine düşürülerek, video tape recorder (VTR) yardımıyla birden çok görüntü bir röntgen filmi gibi saklanabilir (internet: “Ultrasonografi”, http://www.ultrason.web.tr/ ultrason_makale.htm).
3.8.2. Görüntüleme Modları
A-mod scanner ile Linear (doğrusal) yağ kalınlığı ölçümleri; B-mod scanner ile iki boyutlu ölçümler yani göz kası ölçümleri ve yağ alanı ölçümleri yapılabilmektedir. Real-time ultrasonik cihazlar bilgisayarlı tomografi cihazlarıyla karşılaştırıldığında güçlü, taşınabilir ve ucuzdurlar (Kor ve ark. 2000).
4. TEORİK ESASLAR
4.1 Yapay Sinir Ağları
Şekil 4.1 Bir biyolojik nöronun matematiksel modellenmesi
En genel anlamda sinir ağları, insan beynindeki nöronlara benzer olarak meydana getirilen yapay nöronların değişik bağlantı geometrisi ile birbirlerine bağlanmasıyla oluşan kompleks sistemlerdir. Matematiksel olarak modellendirilmiş biyolojik bir nöron Şekil 4.1’de görülmektedir.
Yapay sinir ağları yapı olarak iki ana gruba ayrılır.
a - İleri Beslemeli Yapay Sinir Ağları: En genel halde giriş tabakası, saklı
tabaka ve çıkış tabakası olmak üzere üç tabakalı bir yapıya sahiptirler.
b - Geri Beslemeli Yapay Sinir Ağları: Bu tür ağlarda diğerlerinin aksine,
tabakalar arasındaki bağlantıya ilave olarak tabakadaki her bir nöron da birbirleriyle bağlantılıdır. Denetlenmemiş öğrenme kullanırlar.
c - Geri Yayılma Yapay Sinir Ağı: Geri yayılmalı yapay sinir ağlarında
aynı tabakadaki nöronlar arasında bağlantı mevcut değildir. Ancak, tabakadaki her bir nöron bir ileri tabakadaki her bir nörona ayrı ayrı bağlıdır ve bunların giriş değerlerini verir. Bu tür yapay sinir ağları denetimli öğrenme kuralını kullanırlar.
Şekil 4.2 Geri yayılmalı yapay sinir ağın genel yapısı
İleri besleme safhasında, giriş tabakasındaki nöronlar, veri değerlerini doğrudan saklı tabakaya iletirler. Çıkış tabakasındaki, her bir nöron ağırlıklandırılmış değeri hesaplandıktan sonra, bu değer yine taşıma fonksiyonu ile işlenerek sinir ağının ilk çıkış değeri hesaplanmış olur. Bu değer istenen çıkış değeri ile karşılaştırılarak mevcut hata hesaplanır ve hata minimize edilmeye çalışılır. Hata değeri belirli bir mertebeye ininceye kadar iterasyon işlemine devam edilir ve böylece ağın eğitim aşaması tamamlanmış olur.
İleri besleme safhasında i’inci tabakadaki çıkış değerleri uygun ağırlıklar (Wij) ile çarpılır ve bu saklı tabakaya giriş değeri olarak sunulur. j tabakasının bir nöronundaki çıkış değeri Oj = fj (Xj) şeklinde ifade edilir. Burada fj taşıma
fonksiyonu olarak adlandırılır. Genellikle lineer olmayan veri iletimini sağlamak üzere taşıma fonksiyonu olarak bir sigmoidal fonksiyon kullanılır.
k’inci çıkış tabakasındaki herhangi bir nörondaki hata,
ek = tk - Ok olarak hesaplanır. Burada tk geçerli çıkış değerini, Ok ise ağ çıkış değerini göstermektedir. Toplam hata fonksiyonu ise aşağıdaki gibidir.
Geriye yayılma ağlarının kendine has bir öğrenme kuralı vardır (Şekil 4.2). Bu kurala genelleştirilmiş delta kuralı adı verilir. Delta kuralı olarak adlandırılmış kuralın kullanılması ile, ağırlıkların fark değerleri,
D Wkj = b . d k . Oj şeklinde ifade edilir. Burada, b, öğrenme oranı parametresi, d k ise k’ıncı tabakadaki bir nöronun hata değeridir.
Diğer taraftan ağın daha hassas sonuçlar elde etmesi için, bias adı verilen ve daima girdi değeri 1 olan ve dolayısıyla bir önceki tabakayla bağlantısı olmayan nöronlar da kullanılabilir (BAYLAR ve ark. 1999).
4.2. Bulanık Mantık
Bulanık Mantıkta da geleneksel mantıkta olduğu gibi 1 ve 0 değerleri vardır. Bulanık mantığın genel özellikleri aşağıdaki gibidir (Zadeh 1965). Bulanık kümedeki her bir birey, klasik çift değerli küme kuramlarında olduğu gibi üye ya da üye değil olarak değil bir dereceye kadar üye olarak görülmektedir.
Üyelik fonksiyonu tipleri
Üçgen üyelik fonksiyonu; bir üçgen üyelik fonksiyonu a1, a2 ve a3 olarak üç parametre ile tanımlanır (Nguyen 2003) (Şekil 4.3).
Şekil 4.4 Yamuk üyelik fonksiyonu
Yamuk üyelik fonksiyonu; bir yamuk üyelik fonksiyonu üçgen üyelik fonksiyonunun özel bir durumu olup, a1, a2, a3, a4 olarak dört parametre ile tanımlanır (Şekil 4.4).
Bulanıklaştırma ünitesi: Fiziksel giriş bilgilerinin, dilsel niteleyicilerle
ifade edebileceğimiz BM bilgileri şekline çevirme işlemine bulanıklaştırma adı verilir. Bulanıklaştırma sonucu elde edilen değişkenlere dilsel değişkenler denir ve işlemle birlikte tüm giriş değişkenlerinin değerleri, üyelik derecesi olarak buraya atanır.
Çıkarım ünitesi: Bir girdi bulanık kural tabanında çıkarım mekanizması
sayesinde işleme tabi tutulur. Kural tabanında bilginin modellenme şekline göre (mandani, takagi, sugeno kang vs.) eldeki girdiye karşılık gelen çıktı değeri belirlenecektir (Baykal 2004).
Durulama ünitesi: Bu ünite, çıkarım ünitesinden gönderilen kontrol
Otuzdan fazla durulama yöntemi vardır. Bunlardan en sıklıkla kullanılan en büyüklerin ortası, ağırlık merkezi yöntemi, ortalamaların merkezi ve alan merkezidir.
Ağırlık ortalama yöntemi: Bunun kullanılabilmesi için simetrik üyelik
fonksiyonlarının bulunması gereklidir. Çıkışı oluşturan bulanık kümelerin üyelik fonksiyonlarının her biri sahip oldukları en büyük üyelik derecesi değeri ile çarpılarak ağırlık ortalamaları alınır (Şen 2001).
Toplamların merkezi: Bu yöntemde iki bulanık kümenin birleşimi yerine
5. FİZYOTERAPİDE ULTRASON KULLANIMI İÇİN BİR SINIFLANDIRMA YAKLAŞIMI Yaş Süre Kalınlık Güç Seans Bias Giriş Gizli Çıkış Katmanı Katman (6) Katmanı (2) (4)
Şekil 5.1 İleri Beslemeli Nöron Ağ Yapısı
Elimizdeki verilerle sınıflandırma amaçlanmaktadır. Bu nedenle eldeki verileri sınıflandırarak çıkış değerleri tespit edilmeye çalışılmıştır.
YSA ile eğitim için kullanılan Giriş Katmanında 4, Gizli Katmanda 6, Çıkış Katmanında ise 2 tane nöron bulunmakta ve İleri Beslemeli Çok Katlı Nöron Ağı kullanılmıştır (Şekil 5.1). YSA’da eğitim ve test işlemleri için Matlab 7.0 programı kullanılmıştır.
Uygulamada kullanılacak bilgiler için uzmanlarla görüşülmüş ve alınan hasta kayıtları incelenmiştir. Hastalara uygulanan ultrason süreleri 4, 5 ve 6 dk, güç
Tablo 5.1 SÜRE Çıkış değeri 4 1 0 0 5 0 1 0 6 0 0 1 Tablo 5.2 GÜÇ Çıkış değeri 1,5 1 0 2 0 1
değerleri ise 1.5 ve 2 w/cm2 şeklinde değişmektedir. Tüm giriş ve çıkış değerleri normalizasyon işlemine tabi tutulmuştur. Normalizasyon işlemi:
min max
min − =
x formülü ile gerçekleştirilmektedir. Giriş değerleri için bu formül kullanılmıştır. Çıkış değerleri için ise; Tablo 5.1 ve Tablo 5.2’de görüldüğü gibi lojik değerler verilerek norm hale getirilmiştir.
Aşağıda hem Erkek hem de Kadın hastalar için norm değerler verilmiştir (Tablo 5.3 – Tablo 5.4).
Tablo 5.3 Cinsiyeti ERKEK olan Hastalara Ait Örnek Gerçek Değerler ve Norm Değerleri
ERKEK Hastalar İçin Alınan Gerçek
Değerler ERKEK Hastalar İçin Norm Değerler YAŞ BÖLGE NO SEANS SÜRE (x) GÜÇ (x) YAŞ BÖLGE NO SEANS SÜRE (x) GÜÇ (x)
49 5 10 5 1,5 0,4 0,0 0,2 0 1 0 1 0 46 5 10 5 1,5 0,4 0,0 0,2 0 1 0 1 0 59 5 10 5 1,5 0,6 0,0 0,2 0 1 0 1 0 70 8 10 6 2 0,8 1,0 0,2 0 0 1 0 1 69 8 10 6 2 0,8 1,0 0,2 0 0 1 0 1 60 8 10 6 2 0,6 1,0 0,2 0 0 1 0 1 58 8 10 6 2 0,6 1,0 0,2 0 0 1 0 1 53 8 15 6 2 0,5 1,0 1,0 0 0 1 0 1 52 8 15 6 2 0,5 1,0 1,0 0 0 1 0 1 50 8 10 6 2 0,5 1,0 0,2 0 0 1 0 1 48 8 10 6 2 0,4 1,0 0,2 0 0 1 0 1 46 8 10 6 2 0,4 1,0 0,2 0 0 1 0 1 39 8 14 6 2 0,3 1,0 0,8 0 0 1 0 1 38 8 15 6 2 0,3 1,0 1,0 0 0 1 0 1 37 8 15 6 2 0,2 1,0 1,0 0 0 1 0 1 32 8 10 6 2 0,2 1,0 0,2 0 0 1 0 1 29 8 10 6 2 0,1 1,0 0,2 0 0 1 0 1 23 8 10 6 2 0,0 1,0 0,2 0 0 1 0 1 73 5 10 6 1,5 0,9 0,0 0,2 0 0 1 1 0 61 5 10 6 1,5 0,7 0,0 0,2 0 0 1 1 0 58 5 15 6 1,5 0,6 0,0 1,0 0 0 1 1 0 56 5 10 6 1,5 0,6 0,0 0,2 0 0 1 1 0 52 5 15 6 1,5 0,5 0,0 1,0 0 0 1 1 0 49 5 10 6 1,5 0,4 0,0 0,2 0 0 1 1 0 43 5 10 6 1,5 0,3 0,0 0,2 0 0 1 1 0 38 5 10 6 1,5 0,3 0,0 0,2 0 0 1 1 0 37 5 10 6 1,5 0,2 0,0 0,2 0 0 1 1 0 37 5 15 6 1,5 0,2 0,0 1,0 0 0 1 1 0 41 5 15 6 1,5 0,3 0,0 1,0 0 0 1 1 0 31 8 10 6 2 0,1 1,0 0,2 0 0 1 0 1 62 8 14 6 2 0,7 1,0 0,8 0 0 1 0 1 55 8 10 6 2 0,6 1,0 0,2 0 0 1 0 1 65 8 9 6 2 0,7 1,0 0,0 0 0 1 0 1 42 8 9 6 2 0,3 1,0 0,0 0 0 1 0 1
Tablo 5.4 Cinsiyeti KADIN olan Hastalara Ait Örnek Gerçek Değerler ve Norm Değerleri
KADIN Hastalar İçin Alınan Gerçek
Değerler KADIN Hastalar İçin Norm Değerler YAŞ BÖLGE NO SEANS SÜRE (x) GÜÇ (x) YAŞ BÖLGE NO SEANS SÜRE (x) GÜÇ (x)
58 4 15 4 1,5 0,6 0,0 0,8 1 0 0 1 0 55 4 15 4 1,5 0,5 0,0 0,8 1 0 0 1 0 39 6 10 6 1,5 0,3 0,5 0,4 0 0 1 1 0 24 6 10 6 1,5 0,1 0,5 0,4 0 0 1 1 0 19 6 10 6 1,5 0,0 0,5 0,4 0 0 1 1 0 85 8 10 6 2 1,0 1,0 0,4 0 0 1 0 1 75 8 10 6 2 0,8 1,0 0,4 0 0 1 0 1 59 8 10 6 2 0,6 1,0 0,4 0 0 1 0 1 58 8 10 6 2 0,6 1,0 0,4 0 0 1 0 1 55 8 10 6 2 0,5 1,0 0,4 0 0 1 0 1 52 8 15 6 2 0,5 1,0 0,8 0 0 1 0 1 51 8 10 6 2 0,5 1,0 0,4 0 0 1 0 1 43 8 10 6 2 0,4 1,0 0,4 0 0 1 0 1 35 8 15 6 2 0,2 1,0 0,8 0 0 1 0 1 34 8 10 6 2 0,2 1,0 0,4 0 0 1 0 1 30 8 10 6 2 0,2 1,0 0,4 0 0 1 0 1 29 8 10 6 2 0,2 1,0 0,4 0 0 1 0 1 25 8 10 6 2 0,1 1,0 0,4 0 0 1 0 1 23 4 10 4 1,5 0,1 0,0 0,4 1 0 0 1 0 62 5 10 6 1,5 0,7 0,3 0,4 0 0 1 1 0 61 5 10 6 1,5 0,6 0,3 0,4 0 0 1 1 0 59 5 10 6 1,5 0,6 0,3 0,4 0 0 1 1 0 47 5 10 6 1,5 0,4 0,3 0,4 0 0 1 1 0 39 5 10 6 1,5 0,3 0,3 0,4 0 0 1 1 0 35 5 10 6 1,5 0,2 0,3 0,4 0 0 1 1 0 30 5 11 6 1,5 0,2 0,3 0,5 0 0 1 1 0 27 5 15 6 1,5 0,1 0,3 0,8 0 0 1 1 0 60 8 15 6 2 0,6 1,0 0,8 0 0 1 0 1 54 8 15 6 2 0,5 1,0 0,8 0 0 1 0 1 52 8 15 6 2 0,5 1,0 0,8 0 0 1 0 1 46 8 10 6 2 0,4 1,0 0,4 0 0 1 0 1 51 5 10 6 1,5 0,5 0,3 0,4 0 0 1 1 0 39 5 10 6 1,5 0,3 0,3 0,4 0 0 1 1 0 24 5 10 6 1,5 0,1 0,3 0,4 0 0 1 1 0
5.1 Veri Kümesi
Tablo 5.5 Örnek veri kümesi
YAŞ BÖLGE NO SEANS SÜRE(x) GÜÇ(x) 19 6 10 6 1,5 24 5 10 6 1,5 30 5 11 6 1,5 35 8 15 6 2 40 5 10 6 1,5 43 8 10 6 2 50 5 10 6 1,5 54 8 15 6 2 55 4 15 4 1,5 55 8 10 6 2 62 5 10 6 1,5 62 8 14 6 2 73 5 10 6 1,5 75 8 10 6 2 81 5 10 6 1,5 85 8 10 6 2
Tablo 5.5’de hastaneden alınan hasta bilgilerinden bazıları verilmiştir. YSA uygulanması sırasında hastanın yaşı, uygulanacak bölgenin kalınlığı ve seans dışında etken faktörlerin olduğundan daha önce bahsedilmişti. Ancak alınan verilerden yola çıkarak sınıflandırma algoritmasını kullanacağımız modellemede yaş, uygulanacak bölgenin kalınlığı ve seans değerleri giriş değerleri olarak alınmıştır.
5.2. Yapay Sinir Ağı İle Sınıflandırma
YSA’da kullanılmak üzere giriş değerleri normalizyona tabi tutulmuş, çıkış değerleri ise lojik ifadelerle gösterilmiştir.
Önce eğitim verileri ağda eğitildikten sonra test için kullanılmıştır. Elde edilen değerler ile elimizde bulunan değerlerle karşılaştırılmıştır. Doğru olan değerlerin yüzdeleri hesaplanmış, her çıkış için bu işlemleri gerçekleştirdikten sonra elde edilen yüzde değerlerinin aritmetik ortalaması alınmıştır. Eğitim ve test aşamalarında kullanılmayan veri kalmayacak şekilde işlemler gerçekleştirilmiştir.
Yapay Sinir Ağı (YSA) için elimizde bulunan veriler cinsiyete göre ayrılmıştır. Erkek hastalar için 50, kadın hastalar için 140 veri elde edilmiştir.
Öncelikle her iki cinsiyet için 10000 epoch, 0,001 hata oranı ile eğitim ve test yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar aşağıdaki tabloda verilmiştir:
Daha sonra 20000 epoch, 0.001 hata oranı ile tekrar aynı oranlarda eğitim ve test yapılmış, sonuçta aşağıdaki değerler elde edilmiştir:
Yapılan eğitim ve test işlemleri sonucunda elde edilen değerler aşağı yukarı aynı olmakla birlikte, 20000 epoch yerine (Şekil 5.7) 10000 epochta (Şekil 5.6) test yapmakla yakın sonuca gidildiği gözlenmiştir. Bu nedenle 10000 epochla yapılan eğitimin diğer eğitimden daha iyi olduğu söylenebilir.
5.3. Bölüm Sonucu
Elde bulunan veriler YSA ile eğitime ve teste tabi tutulmuştur. Öncelikle cinsiyetlerine gör ayrılan veriler belirli oranlarda (%60 (eğitim) - %40 (test), %70 (eğitim) - %30 (test), %75 (eğitim) - %25 (test), %90 (eğitim) - %10 (test)) eğitim ve testlerden geçirilmiştir. Alınan sonuçların ortalamaları alınmış ve başarı yüzdeleri hesaplanmıştır. 10000 epoch ve 20000 epoch için yapılan testler sonucunda her iki başarı yüzdelerinin yakın değerler olduğu gözlenmiştir. Böyle bir sonuç için 20000 epoch yerine 10000 epoch ile işlemleri gerçekleştirmek daha iyi bir sonuç ortaya koymaktadır.
YSA ile yapılan iki eğitimden daha iyi olduğu gözlenen 1.Test sonucuna göre Süre çıkış değerinin erkek için %95, kadınlar içinse %97 olduğu gözlenmiştir. Güç değeri içinse %100’lük bir değerle tam bir eğitim sağlanmıştır. Böylelikle YSA ile yapılan eğitim sonucunda istenen değerlere yakın bir değer elde edilmiştir.
6. FİZYOTERAPİDE ULTRASON KULLANIMI İÇİN BULANIK MANTIK YAKLAŞIMI Bulanık Kurallar Tabanı Çıkarım Mekanizması Bulanıklaştırma Durulaştırma
Bulanık Değerler Bulanık Değerler
Şekil 6.1 Bulanıklaştırma ve Durulaştırma İle Bulanık Uzman Sistem
Şekil 6.1’de görüldüğü gibi Bulanık Uzman Sistemlerde gerçekte mevcut olan değerler Bulanıklaştırma Ünitesi ile Bulanık Değerler haline getirilir. Ardından Bulanık Kurallar Tabanına göre çıkarım yapılır ve elde edilen değerler Durulaştırma işlemine tabi tutulur. Böylece istenen giriş değerlerine göre olması gereken çıkış değeri gerçek değerlere göre elde edilir.
6.1. Kurallar Tabanı
Kurallar tabanını oluşturacak olan giriş değerleri 3, çıkış değerleri de 2 tane olarak belirlenmiştir. Giriş değerleri Kalınlık (Yüzeysel, Orta, Derin), Yaş (Çok Genç, Genç, Orta Yaşlı, Yaşlı, Çok Yaşlı) ve Seans (Çok Az, Az, Orta, Fazla, Çok Fazla) dilsel ifadelerinden, çıkış değerleri olan Süre (Az, Orta, Çok) ve Güç (Düşük, Orta, Yüksek) dilsel ifadelerinden oluşmaktadır.
Giriş değerlerinin dilsel ifade sayılarının çarpımı bize programda yer alacak olan kuralların listesini vermektedir. Çıkış değerlerinin dilsel ifade sayısı oluşacak olan kuralların sayısını etkilememektedir. Ancak her dilsel ifade çıkış ifadeleri ile eşleşecektir.
Kalınlık giriş değerinin dilsel ifadesi 3, yaş giriş değerinin dilsel ifadesi 5 ve seans giriş ifadesinin dilsel ifadesi 5 olduğundan toplam kural sayısı;
3 x 5 x 5 = 75 olarak bulunur.
Oluşturulan bu kurallar Tablo 6.1’de gösterilmiştir:
Tablo 6.1 Kurallar Tablosu
--- YAŞ Çok Genç İfadesinin Tüm Durumları---
Kural 1 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 2 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Az ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 3 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Orta ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 4 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Fazla ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 5 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 6 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Orta, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 7 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Orta, SEANS Az ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 8 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Orta, SEANS Orta ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 9 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Orta, SEANS Fazla ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 10 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Orta, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 11:Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Derin, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 12 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Derin, SEANS Az ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 13 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Derin, SEANS Orta ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 14 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Derin, SEANS Fazla ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 15 :Eğer YAŞ Çok Genç, KALINLIK Derin, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Az, Güç Düşük --- YAŞ Genç İfadesinin Tüm Durumları---
Kural 16 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 17 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Az ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 18 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Orta ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 19 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Fazla ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 20 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 21 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Orta, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 22 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Orta, SEANS Az ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 23 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Orta, SEANS Orta ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 24 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Orta, SEANS Fazla ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 25 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Orta, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Az, Güç Düşük
Kural 26 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Derin, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 27 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Derin, SEANS Az ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 28 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Derin, SEANS Orta ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 29 :Eğer YAŞ Genç, KALINLIK Derin, SEANS Fazla ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
--- YAŞ Orta İfadesinin Tüm Durumları---
Kural 31 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 32 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Az ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 33 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Orta ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 34 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Fazla ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 35 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 36:Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Orta, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 37 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Orta, SEANS Az ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 38 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Orta, SEANS Orta ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 39 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Orta, SEANS Fazla ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 40 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Orta, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 41 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Derin, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 42 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Derin, SEANS Az ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 43 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Derin, SEANS Orta ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 44 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Derin, SEANS Fazla ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 45 :Eğer YAŞ Orta, KALINLIK Derin, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Orta, Güç Orta --- YAŞ Yaşlı İfadesinin Tüm Durumları---
Kural 46 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 47 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Az ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 48 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Orta ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 49 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Fazla ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 50 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Orta, Güç Orta
Kural 51 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Orta, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 52 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Orta, SEANS Az ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 53 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Orta, SEANS Orta ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 54 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Orta, SEANS Fazla ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 55 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Orta, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 56 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Derin, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 57 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Derin, SEANS Az ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 58 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Derin, SEANS Orta ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 59 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Derin, SEANS Fazla ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 60 :Eğer YAŞ Yaşlı, KALINLIK Derin, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
--- YAŞ Çok Yaşlı İfadesinin Tüm Durumları---
Kural 61:Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 62 :Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Az ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 63 :Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Orta ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 64 :Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Fazla ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 65 :Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Yüzeysel, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 66 :Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Orta, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 68 :Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Orta, SEANS Orta ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 69 :Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Orta, SEANS Fazla ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 70 :Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Orta, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 71 :Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Derin, SEANS Çok Az ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 72 :Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Derin, SEANS Az ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 73 :Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Derin, SEANS Orta ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 74 :Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Derin, SEANS Fazla ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
Kural 75 :Eğer YAŞ Çok Yaşlı, KALINLIK Derin, SEANS Çok Fazla ise O Halde Süre Çok, Güç Yüksek
6.2. Dilsel İfadeler ve Aralık Değerleri
Yapılan araştırmalar sonucunda elde edilen bilgilere göre BM oluşturmak pek mümkün gibi görünmemekteydi. Çünkü BM için ilk etapta sayısal veriler gerekmektedir. Uzmandan alınan veriler uygun dilsel ifadelere dönüştürülmeli, ardından bulanık mantık kuralları ile standart hale getirilmelidir. Yaş, seans, süre ve güç değerlerinin bir standardı bulunmasına rağmen uygulanan bölgenin sayısal bir değerle ifade edilememesinden dolayı sorun teşkil etmekteydi. Numune Hastanesi doktorlarından Sami Küçükerşen’den bölge değeri için uygun kalınlık değer aralıkları elde edilmiştir. Bu değerlere göre hasta kartlarındaki sözel ifadeler sayısal ifadelerle eşleştirilmiştir.
Dilsel ifadelerin ve aralıklarının belirlenmesinde uzmanlarla görüşülmüş ve alınan hasta kayıtları incelenmiştir. Uygulanan ultrasonun süresi 2-8 dakika arasında değiştiği bilgisi doktorlardan alınmıştır. Ancak hastalara uygulanan ultrason süresinin 4, 5 ve 6 dk sürelerinde olduğu incelenen hasta bilgilerinden tespit edilmiştir. Yine aynı şekilde uzman doktorlardan alınan bilgi ve hastalara uygulanan verilerin incelenmesi sonucunda güç değerinin 0.8-3 W/cm2 aralığında olduğu tesbit edilmiş, uygulanan değerlerin ise 1.5, 2 w/cm2 değerlerinde olduğu gözlemlenmiştir. Elimizdeki bu verilerden yola çıkarak aşağıdaki dilsel ifadeler ortaya çıkmıştır.
YAŞ değerleri sayısı : 0 – 100 aralığında (yıl) KALINLIK değerleri sayısı : 0 – 8 aralığında (cm)
Giriş Değerleri
SEANS değerleri sayısı : 2 – 23 aralığında (defa)
Çıkış
Değerleri SÜRE değerleri sayısı : 2 – 8 aralığında (dk.)
GÜÇ değerleri sayısı : 0.8 - 3 aralığında (W/cm2)
YAŞ
Dilsel İfade Değer Aralıkları
Çok Genç 0 < x <= 15 Genç 12 <= x <= 26 Orta Yaş 24 <= x <= 40 Yaşlı 36 <= x <= 54 Çok Yaşlı 50 <= x <= 100 KALINLIK
Dilsel İfade Değer Aralıkları
Yüzeysel 0 < y<= 3 Orta 2 <= y <=6 Derin 5 <= y <= 8
SEANS
Dilsel İfade Değer Aralıkları
Çok Az 2 < z <= 5 Az 4 <= z <= 10 Orta 8 <= z <= 14 Fazla 12 <= z <= 17 Çok Fazla 16 <= z <= 23 SÜRE
Dilsel İfade Değer Aralıkları
Az 2 < a <= 4 Orta 3 <= a <= 7 Çok 6 <= a <= 8
GÜÇ
Dilsel İfade Değer Aralıkları
Düşük 0.8 < b <= 1.5 Orta 1 <= b <= 2.5
Yüksek 2 <= b <= 3
6.3. Üyelik Derecelerinin Hesaplanmasında Kullanılacak Kümeler
Üyelik derecelerinin hesaplanmasında Mamdani Bulanık Modeli, Ağırlık Ortalaması ve Min-Max Çıkarım Yöntemi kullanılmıştır. Giriş ve çıkış üyelik grafikleri için bir çok fonksiyon kullanılabilmektedir. Burada üçgen ve yamuk üyelik fonksiyonları kullanılmıştır.
Program için oluşturulan giriş ve çıkış değerlerinin üyelik derecelerinin hesaplanması için kullanılacak olan üçgen ve yamuk üyelik fonksiyonları ve grafikleri aşağıda verilmiştir:
YAŞ İçin Üyelik Dereceleri:
Çok Genç ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ ≤ − ≤ ≤ = 15 , 0 ; 0 15 5 , 7 ; 5 , 7 151 ; 0 7,5 ) ( x x x x x x μ Genç ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ < − ≤ ≤ − = 26 , 12 ; 0 26 19 ; 19 26 19 12 ; 19 12 ) ( x x x x x x x μ Orta ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ < − ≤ ≤ − = 40 , 24 ; 0 40 32 ; 32 40 32 24 ; 32 24 ) ( x x x x x x x μ (6.1)
Yaşlı ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ < − ≤ ≤ − = 54 , 36 ; 0 54 45 ; 45 54 45 36 ; 45 36 ) ( x x x x x x x μ Çok Yaşlı ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ < > ≤ ≤ − = 50 ; 0 75 ; 1 75 50 ; 25 50 ) ( x x x x x μ
KALINLIK İçin Üyelik Dereceleri:
Yüzeysel ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ < − < ≤ = 3 , 0 ; 0 3 5 . 1 ; 5 . 1 31 ; 0 1.5 ) ( y y y y y y μ Orta ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ ≤ − ≤ ≤ − = 6 , 2 ; 0 6 4 ; 2 6 4 2 ; 2 2 ) ( y y y y y y y μ (6.2) Derin ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ < > ≤ ≤ − = 5 ; 0 5 . 6 ; 1 5 . 6 5 ; 5 . 1 5 ) ( y y y y y μ SEANS için: Çok Az ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ ≤ − ≤ ≤ = 5 , 2 ; 0 5 5 , 3 ; 5 , 1 51 ; 2 3,5 ) ( z z z z z z μ
Az ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ < − ≤ ≤ − = 10 , 4 ; 0 10 7 ; 3 10 7 4 ; 3 4 ) ( z z z z z z z μ Orta ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ < − ≤ ≤ − = 14 , 8 ; 0 14 11 ; 3 14 11 8 ; 3 8 ) ( z z z z z z z μ (6.3) Fazla ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ < − ≤ ≤ − = 17 , 12 ; 0 17 5 , 14 ; 5 , 2 17 5 , 14 12 ; 5 , 2 12 ) ( z z z z z z z μ Çok Fazla ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ < > ≤ ≤ − = 16 ; 0 18 ; 1 18 16 ; 2 16 ) ( z z z z z μ
SÜRE İçin Üyelik Dereceleri:
Az ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ < − ≤ ≤ = 4 , 2 ; 0 4 3 ; 1 41 ; 2 3 ) ( a a a a a a μ Orta ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ ≤ − ≤ ≤ − = 7 , 3 ; 0 7 5 ; 2 7 5 3 ; 2 3 ) ( a a a a a a a μ (6.4)
Çok ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ < > ≤ ≤ − = 6 ; 0 7 ; 1 7 6 ; 1 6 ) ( a a a a a μ
GÜÇ İçin Üyelik Dereceleri:
Düşük ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ < − ≤ ≤ = 5 . 1 , 8 . 0 ; 0 5 . 1 15 . 1 ; 35 . 0 5 . 1 1 ; 0.8 1.15 ) ( b b b b b b μ Orta ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎨ ⎧ > < ≤ ≤ − ≤ ≤ − = 1 , 5 . 2 ; 0 5 . 2 75 . 1 ; 75 . 0 5 . 2 75 . 1 1 ; 75 . 0 1 ) ( b b b b b b b μ (6.5) Yüksek ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ < > ≤ ≤ − = 2 ; 0 5 . 2 ; 1 5 . 2 2 ; 5 . 0 2 ) ( b b b b b μ
Tablo 6.2 Yaş Üyelik Değerleri Tablosu
ÇOK GENÇ GENÇ ORTA YAŞLI ÇOK YAŞLI
Yaş µ (yaş) Yaş µ (yaş) Yaş
µ
(yaş) Yaş µ (yaş) Yaş µ (yaş) 1 1 12 0 24 0 36 0 50 0 2 1 13 0,142857143 25 0,125 37 0,111111111 52 0,08 3 1 14 0,285714286 26 0,25 38 0,222222222 54 0,16 4 1 15 0,428571429 27 0,375 39 0,333333333 56 0,24 5 1 16 0,571428571 28 0,5 40 0,444444444 58 0,32 6 1 17 0,714285714 29 0,625 41 0,555555556 60 0,4 7 1 18 0,857142857 30 0,75 42 0,666666667 62 0,48 8 0,933333333 19 1 31 0,875 43 0,777777778 64 0,56 9 0,8 20 0,857142857 32 1 44 0,888888889 66 0,64 10 0,666666667 21 0,714285714 33 0,875 45 1 68 0,72 11 0,533333333 22 0,571428571 34 0,75 46 0,888888889 70 0,8 12 0,4 23 0,428571429 35 0,625 47 0,777777778 72 0,88 13 0,266666667 24 0,285714286 36 0,5 48 0,666666667 74 0,96 14 0,133333333 25 0,142857143 37 0,375 49 0,555555556 76 1 15 0 26 0 38 0,25 50 0,444444444 78 1 39 0,125 51 0,333333333 80 1 40 0 52 0,222222222 82 1 53 0,111111111 84 1 54 0 86 1 88 1 90 1 92 1 94 1 96 1 98 1 100 1
Tablo 6.2’de Yaş için oluşturulan dilsel ifadeler ve aralık değerlere karşılık gelen üyelik değerleri görülmektedir. Tablo 6.2’de ve 6.1 ifadesinden görüldüğü gibi “Çok Genç” ve “Çok Yaşlı” dilsel ifadeleri için yamuk üyelik grafiğinin kullanıldığı görülmektedir.
