Haber: Resmiye Tokgöz
Fotoğraf: Rektörlük Basın ve Halkla İlişkiler
Koronavirüs kaynaklı Covid-19 hastalığı, 11 Mart tarihi itibarıyla Dünya Sağlık Örgütü tarafından pandemi ilan edildi. Koronavirüs tedavisinde en ihtiyaç duyulan nokta, virüse yakalanan yoğun bakım hastalarının tedavisinde yararlanılan solunum cihazı oldu. Zira hastalığın ilerleyen aşamalarında, virüs akciğerlere yerleşerek aşırı solunum sıkıntısı ile solunum yetmezliğine neden oluyor ve can kayıpları da bu safhada gerçekleşiyor. Durum böyle olunca da salgına hazırlıksız yakalanan dünyanın, solunum cihazına olan ihtiyacı artıyor.
Koronavirüs tedavisinde yoğun bakım hastalarına cevap verecek nitelikte olan solunum cihazı, Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Öğretim Üyesi Doç. Dr. Hasan Güler’in, yıllar öncesinden çalışmalarına başladığı ‘Yapay Zeka Tabanlı Solunum Cihazı’nın önemini gün yüzüne çıkardı. Fırat Üniversitesinde geliştirilen “Yapay Zeka Tabanlı Solunum Cihazı” ulusal basında da geniş bir şekilde yer aldı.
Fırat Üniversitesinde dünyada ilk defa canlılar üzerinde testleri yapılan ‘Yapay Zeka Tabanlı Solunum Cihazı’nı geliştiren, Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi ve Mühendislik Fakültesi Dekan Yardımcısı Doç. Dr. Hasan Güler, solunum cihazıyla ilgili tüm merak edilenleri yanıtladı. Doç. Dr. Hasan Güler, Fırat Haber’e koronavirüs tedavisinde yararlanılması düşünülen solunum cihazının, üretime geçme aşamaları hakkında, önümüzdeki günlere ilişkin gelişmeleri içeren önemli bilgiler verdi.
Sizi tanıyabilir miyiz?
1979 Elazığ doğumluyum. Fırat Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümünde görev yapmaktayım. Aynı zamanda 2014 yılından itibaren de Dekan Yardımcısı olarak görevimi sürdürmekteyim. 1997 yılında Fırat Üniversitesi Elektrik-Elektronik bölümünü kazandım ve 2001 yılında başarıyla mezun oldum. 2001-2002 yılları arasında ODTÜ’de bir yıl süreyle yabancı dil eğitimi aldım Daha sonra Fırat Üniversitesinde Araştırma Görevlisi unvanıyla akademisyenliğe adım attım. 2003-2005 yıllarını içeren iki yıllık bir süreçte Boğaziçi Üniversitesinde görev yaptım. Fırat Üniversitesinde 2005 ve 2007 yılları arasında yüksek lisans eğitimimi tamamlayarak, 2008 yılı ocak ayında başladığım doktora eğitimimi 2012 yılı ocak ayı itibariyle bitirdim. 2013 yılında da Yrd. Doç. olarak atamam gerçekleşti. 2019’da da Doçent unvanını aldım.
Koronavirüs tedavisinde tüm dünyanın önemli bir ihtiyacı haline gelen solunum cihazı tasarlama fikri nasıl ortaya çıktı?
İşin doğuş noktası aslında bir solunum cihazı tasarlama fikridir. Solunum cihazı tasarlama düşüncesi yıllar öncesine dayanıyor. Ortaya yeni çıkan bir çalışma olmadığı gibi bu kadar kısa bir süre içinde gerçekleştirilebilecek bir olgu da değil. Yüksek lisans konu taraması yaparken, Yoğun Bakım Klinik Şefi Prof. Dr. Mehmet Akif Yaşar hocamızın yaptırdığı bir tez çalışmasında; hayvanlar üzerinde yapılan araştırmada, çok basit bir solunum cihazı tasarlanması için danışman hocama gelmesiyle, mekanik ventilatörü tanımış oldum. Bunun üzerine konuyu araştırmaya başladık. Araştırmalarımız neticesinde fikir bizlere oldukça ilginç geldi ve merak uyandırdı. Solunum cihazı tasarlama düşüncesi zihnimizde gelişti ve bu konunun üzerinde durarak sahiplendik. Ben yüksek lisans çalışmamda “Programlanabilir Lojik Kontrolör ile Mekanik Ventilatör (solunum cihazı) tasarladım. Doktoraya geçtiğimizde ise bu cihazı artık kapalı hale getirebilir miyiz fikrinden yola çıkarak literatür taraması yaptık ve bazı benzetim çalışmalarının olduğunu gördük. Benzetim çalışmalarının olduğunu görmek bizi bu anlamda daha da motive ederek pratik olarak da gerçekleştirebiliriz kanaatine varmamızı sağladı. Araştırmalarımıza bu yönde hız vererek dört yıl süren bir yapısal çalışmayla ‘Yapay Zeka Tabanlı Solunum Cihazı’nı ortaya çıkarmış olduk.
Solunum cihazınızın gelişim aşamalarından bahseder misiniz?
Solunum cihazımızın gelişim aşamalarından bahsedecek olursak, bu oldukça uzun bir sürece dayanıyor. Bu süreç bizim açımızdan yeni bir olgu değil. Yaklaşık olarak yedi yıllık bir zamanı kapsıyor. Yoğun bakım hastalarının tedavisinde kullanılmak üzere hayata geçirilecek, pratikte uygulamada kullanılacak, yoğun bakım ventilatörü (solunum cihazı) oluşturma fikri, daha önce de bahsettiğim gibi yüksek lisansta açık çevrim olarak gerçekleştirildi. Doktora sürecimde de kapalı çevrimli ve yapay zeka tabanlı olarak bu çalışmamızı geliştirdik.
Türkiye’de üzerinde çalıştığınız bu konu ile ilgili çalışan başka kişiler var mıydı?
Araştırmalarımı sürdürürken bizim haricimizde konu ile ilgili başka kişi veya kişilerin olmadığını gördüm. Çalışmalarımızı geliştirme aşamasında takıldığımız noktalarda görüşüne başvuracağımız bilim insanı konusunda ciddi sıkıntılar yaşadık. Durum böyle olunca solunum cihazı ile ilgili çalışmalar yürüten yurt dışındaki ekiplerin bilim insanlarıyla iletişime geçtim. Gerçekleştirmeyi düşündüğüm solunum cihazı ile ilgili görüş alışverişinde bulundum. Beni ekiplerine davet ederek birlikte çalışma teklifinde bulundular. Yurt dışındaki üniversite ve bilim insanları konuya oldukça ilgi duydular.
Yurt dışındaki temaslarınız nasıl gerçekleşti?
YÖK ile gerekli yazışmalarda bulunularak, ilgili izinler ve onaylar alındı. Böylece ‘Yapay Zeka Tabanlı Solunum Cihazı’ oluşturma yolundaki çalışmalarım yurt dışında da devam etti. Konuyla ilgili araştırmalar yürüten bilim insanlarıyla irtibata geçtim. İlk olarak Japonya’da bu konu üzerine benzetim çalışmaları bulunan bir hocamızdan kabul aldım. Daha sonra sırasıyla Almanya, İngiltere ve Amerika’dan kabuller aldım. Ben bunların içinden Amerika Vermont Üniversitesini tercih ettim. Çalışmalarını tamamen akciğer üzerine yoğunlaştıran üniversitenin, Akciğer Merkezinde araştırmalarımı sürdürme kararı aldım.
Akciğer Merkezinde yaptığınız klinik araştırmalar ve deneyler nelerdi?
Klinik araştırmalar oldukça önemliydi. Solunum cihazımızın canlılar üzerinde denenmesi gerekliydi. Bu amaçla Amerika’da, Vermont Üniversitesi Merkezindeki klinik çalışmalarım için yedi ay kaldım. Deneyler yaptık. Fareler ve yapay akciğer üzerinde yapılan testlere katıldım. En önemlisi de kadavradan alınan gerçek akciğerde test ve deneyler gerçekleştirdik. Klinik deneylerimizin tamamlanmasının ardından Türkiye’ye döndüm. Sanayi Bakanlığımızın açmış olduğu ‘Teknogirişim Sermayesi Desteği Programına’ başvuruda bulundum. Projem çok beğenildi ve desteklenmeye uygun görüldü. 70 bin TL gibi bir destek hibeyle cihazı geliştirme çalışmalarımı ilerlettim. Ancak solunum cihazını oluşturmak için gerekli malzeme ve parçaları bulmakta zorluklarımız oldu. Yaşadığımız bazı sıkıntılara rağmen projemizi başarıyla tamamladık. Cihazımızın fareler üzerindeki testlerini ve klinik çalışmalarını gerçekleştirdik. Başarılı sonuçlar elde ettik. Solunum cihazımızın işlevini başarıyla yerine getirdiğini test ettik ve gördük. Bu testlerde hiçbir farenin ventilasyondan (solunum cihazı) kaynaklı bir komplikasyon yaşamadığını, olumsuzlukla karşılaşmadığını test etmiş olduk. Farelerin akciğer dinamiklerinde herhangi bir bozulma görülmediği gibi aynı zamanda solunumu sağladığı, bilimsel olarak kanıtlandı. Solunum cihazının uygulamada da başarılı olduğu klinik deneylerle de ispatlanmış oldu.
Geliştirdiğiniz solunum cihazı için kaç kişilik bir ekiple çalışıldı?
Biz bu cihazımızı gerçekleştirmek için yola çıktığımızda, doktora çalışmam olduğu için işin ön kısmında; başlangıçta ben ve danışman hocam vardı. Destek aldığımız, görüşlerine başvurduğumuz değerli bilim insanları da oldu. En önemlisi fikir bazında faydalandığım, her koşulda bana destek veren başta danışman hocam Dr. Öğretim Üyesi Fikret Ata, yine değerli görüşleriyle tezimin şekillenmesinde faydaları olan Prof. Dr. İbrahim Türkoğlu, yurt dışında bulunduğum zamanda, laboratuvar çalışmalarımda bana her türlü desteği sağlayan Prof. Dr. Jason Bates, Türkiye’de bu cihazımızın prototipinin üretilmesinde destek veren Dr. Öğretim Üyesi Yavuz Erol, gerek fikirsel bazda gerekse maddi-manevi anlamda, desteklerini benden esirgemeyen değerli hocalarımdır. Ben kendilerine her zaman minnet borçluyum. Kendilerine buradan da teşekkürlerimi iletmek isterim.
Sayın Hocam, geliştirdiğiniz solunum cihazınızın aynı zamanda yapay zeka özelliği var. ‘Yapay Zeka Tabanlı’ denildiğinde ne anlamamız gerekiyor?
Yapay zeka; bir sistemin, bir cihazın insan gibi düşünebilmesi yeteneğini sağlayabilmesidir diyebiliriz. Çalışmalarımızda geliştirdiğimiz algoritmalar neticesinde cihazın akıllı fonksiyonlara sahip olmasını sağladık. Bu yapıda algoritmalar söz konusu; ancak biyomedikal olarak da çalışabilmesi için alanında uzman kişilerin görüşlerine başvurduk. Bulanık mantık dediğimiz yapı kullanılmalıydı ve tercihimizi biz de bu yönde kullandık.
Solunum cihazınızın, diğer cihazlardan farklılıkları nelerdir? diye sorulduğunda ise işte tam da bu noktada yapay zeka işin içine giriyor. Şu an günümüzde kullanılan ve üretilen bütün cihazların hepsi açık çevrim yapıda. Açık çevrimin ne olduğunu da konuya açıklık kazandırmak adına kısaca açıklamam gerekiyor. Yoğun bakımda çalışan klinisyen doktorlarımız, hemşirelerimiz ve çalışanlarımız; hastanın tedavisinde ihtiyaç duyduğu gerekli olan volüm, basınç gibi değerleri kendileri belirler, cihaz buna uygun olarak çalışır. Fakat bu şekilde sürekli olarak doktora ve hemşireye ihtiyaç duyulmaktadır. Hastalık değerleri değiştikçe yeni değerler gerekir. Cihaza hangi komut verilirse o komutlara uygun olarak işlevini yerine getirir. Bizim geliştirdiğimiz sistemde ise doktor elde ettiği veriler doğrultusunda başta ilk ayarlamaları yapıyor, referans değerlerini cihaza yüklüyor. Sonraki süreçte cihaz, yapay zeka tabanlı düşünüldüğünden ayarlamaları kendisi yerine getiriyor. Hastanın durumuna bağlı olarak takibini gerçekleştiriyor. Hastanın iyileşme durumunu da tespit edebiliyor, olağanüstü bir durumda da alarmı çalışarak, gerekli müdahalelerin yapılmasını sağlıyor.
“Korona ile mücadelede hayati önem taşıyor”
‘Yapay Zeka Tabanlı Solunum Cihaz’ı otomatik olarak mı çalışacak?
Cihazımızın artıları koronavirüs salgının tüm dünyayı sarstığı şu günlerde çok daha net ortaya çıktı. Allah göstermesin salgının boyutunun artması durumunda, şu an yoğun bakım kliniklerinde çalışan doktorlarımız ve hemşirelerimizin iş yükü daha da artacak demektir. Bir hemşiremiz iki hastayla ilgilenirken, bu sayı daha da artarak dörde beşe, belkide çok daha fazla hasta sayısına ulaşacak demektir. Cihazımızın artısı işte bu noktada devreye girecek. Hemşirelerimiz, hasta yoğunluğu nedeniyle her bir hastaya yeterli zaman ayıramayabilir. Bu noktada cihazımız anlık olarak hastalığın seyrini takip edebildiği gibi kendi kendine de karar verebildiği için tedaviye anında cevap verebilecek kapasiteye sahip. Ancak doktor ve hemşireye her zaman ihtiyacımız var. Bizim geliştirdiğimiz cihaz sağlık neferlerimizin iş yükünü hafifletecek ve kolaylık sağlayacak. İçinde bulunduğumuz koronavirüs salgın sürecinde, diğer solunum cihazlarıyla karşılaştırıldığında, bizim geliştirdiğimiz cihazımızın mevcut artısı yapay zeka tabanlı olması ile büyük bir farklılık göstermektedir. Cihaz sisteminin bu şekilde işlev görmesi doktor ve hemşirelerimizin iş yükünü azalttığı gibi daha çok hastaya vakit ayırmalarına olanak sağlıyor. Aynı zamanda virüs tedavisi gören hastalarda kullanıldığında ise sağlık çalışanlarına daha güvenli bir tedavi ortamı da sağlıyor diyebiliriz.
Bu solunum cihazı hastanenin hangi birimlerinde kullanılacak?
Bu cihaz yoğun bakım ünitelerinde hasta tedavisinde kullanmak amacıyla geliştirildi. Çünkü hasta artık spontan solunumu; yani kendi kendine solunum yetisini kaybettiği durumlarda, hastanın solunum cihazına ihtiyaç duyduğu acil evrede, hastanın yerine solunumu gerçekleştirecek düzeyde tasarlandı. Yatan hasta birimlerinde ise zaten oksijen maskeleri var ve bu durumda olan hastalar maske yardımıyla solunumunu gerçekleştirebilen, henüz solunum yetisini kaybetmeyen hastalardır. Cihaz, yoğun bakım ünitelerinde ağır hastaların solunum tedavisinde kullanılacak bir yapıda olduğundan dolayı, yoğun bakım ünitelerinde kullanılacak.
Hasta için solunum cihazının kritik önemi nedir?
Hasta açısından kritik önemine gelince, kişi eğer kendi kendine solunum yapabilme yetisini kaybetmişse artık bunun yapay yolla gerçekleştirilmesi gerekir. Bu noktada, cihazımız devreye girerek, hastanın akciğer solunumunu ya Endotrakeal tüp ile veya Trakeostomi denilen solunum borusuna delik açılarak, bu deliğe yerleştirilen kanül yardımıyla akciğere solunum desteğinde bulunarak, hastanın nefes alıp vermesini sağlıyor. Tabii bu, hastaların ve hastalığın parametresine göre değişebiliyor. Bu tarz hastalara solunum cihazı bağlanmadığı takdirde, hastaların nefes alması durduğu için (mortalite) yani ölüm gerçekleşebiliyor. Bu nedenle de solunum cihazı, yoğun bakım hastalarının nefes alıp yaşaması için hayati önem taşıyor
Sadece Türkiye’nin değil dünyanın ihtiyaç duyduğu yeni bir solunum cihazı geliştirdiniz. Cihazınızın seri üretime geçmesi bekleniyor. Bu konudaki hazırlık ve çalışmalarınız hangi aşamada öğrenebilir miyiz?
Cihazımızın seri üretime geçmesi için şu an devletimizin üst kademesiyle, Sağlık Bakanlığımızla iletişim halindeyiz. Sağ olsun Valimiz, Rektörümüz bu konuya çok ilgi gösterdiler. Kendilerine ayrı ayrı teşekkür ediyorum. Şu an seri üretime geçme konusunda, Fırat Kalkınma Ajansıyla irtibat halindeyiz. Bildiğiniz üzere Sayın Cumhurbaşkanımızın açıkladığı destek paketlerinde kalkınma ajansları üzerinden yapılabilecekler belirlendi ve bu aşamada solunum cihazımızın desteklenip seri üretime hazır hale getirilmesi fikrini, hayata geçirmek üzere çalışmalara başladık. Elimizdeki prototip doktora tez çalışması olduğu için direk seri üretim şeklinde değil de daha deneysel olarak tasarlanmıştı. Biz şu anda yaşadığımız salgın nedeniyle hızlı bir biçimde insan akciğerine uygun, seri üretimi gerçekleştirebilecek şekilde prototip oluşturarak üretime geçirmeyi düşünüyoruz. Hali hazırda proje yazım aşamasındayız. İnşallah, ilerleyen günlerde biz bu işi hızlandırarak, kalkınma ajansının desteğiyle kısa vadede seri üretime geçmeyi düşünüyoruz. Üretimi gerçekleştirdikten sonraki aşamada da Sağlık Bakanlığımızla irtibat halinde kalarak, solunum cihazımız ihtiyaç duyulan yerlere gönderilmeye başlanacak. Bu anlamda önceliğimiz yurt içi ihtiyacı karşılamak, ilerleyen süreçte yurt dışına da ihracını gerçekleştirmek.
“Solunum cihazına yurt dışından da yoğun ilgi var”
Seri üretime geçildiği takdirde yerli solunum cihazı üretmiş olacaksınız. Bu konu ile ilgili yurt dışından talepler geliyor mu?
Koranavirüs salgınının tüm dünyayı etkilemesiyle yurt dışında da bu alanla ilgili çalışmalar bir anda arttı. Pakistan’dan özel bir firma kendileriyle bilgi paylaşmamızı istedi. Ürdün’ün yine aynı şekilde talebi oldu. Kanada Windlor Üniversitesi ekiplerine katılmak konusunda bir teklifte bulundu. İspanya konu üzerinde çok durdu. Bu salgın bizim ülkemiz açısından da çok önemli olduğu için önceliğimiz her zaman devletimizin, milletimizin yanında olmaktır. Doğal olarak bu talepleri kabul etmedim. Ülkem adına çalışmalarımı gerçekleştireceğimi ilettim. Başta Sayın Rektörümüze konu hakkında bilgi vererek istişarelerde bulunduk. Sağlık Bakanlığımıza, Cumhurbaşkanlığımıza, Bilim Teknoloji Bakanlığımıza bu konudaki çalışmalarımız hakkında gerekli bilgiler iletildi. Şu an sürekli iletişim halinde kalarak çalışmalarımızı sürdürmekteyiz.
Geliştirdiğiniz cihaz sayesinde birçok hasta iyileşecek ve sağlığına kavuşacak. Bu anlamda sizin duygu ve düşüncelerinizi öğrenebilir miyiz?
Evet, çalıştığımız konu ile ilgili olarak dünya üzerinde konuya ilgi gösteren, çalışan sadece birkaç grup vardı. Almanya, İngiltere ve Amerika’da kendi solunum cihazını tasarlayarak çalışma yapan 3 ekip vardı. Bizim çalışmamız da ekip olarak dördüncü sırada yer alıyordu. Bilim dünyasında rağbet gören bir alan olmadığı için yaptığımız çalışmalar bu nedenle çok ilgi gören, gündemde yer alan çalışmalar değildi. Ancak koronavirüs salgınının dünyaya yayılmasıyla, virüs kapan hastaların tedavisinde solunum cihazına ihtiyaç duyulması, geliştirdiğimiz cihaza olan ilgiyi artırdı. Yaptığımız çalışmanın değerinin bilinmesi, öneminin anlaşılması bu yönüyle iyi; fakat hastalığa yakalanan insanların bu cihaza bağımlı olması, solunum cihazının zorunluluk haline gelmesi bizleri oldukça üzüyor. Keşke böyle bir salgın olmasaydı da bizim geliştirdiğimiz cihaz doğal süreç içinde tıbbi alanda yerini alsaydı.
Son yaşanan gelişmeler doğrultusunda; makalelerimiz, tezimiz bilim dünyasında paylaşılmaya başlandı. Bilim dünyasında, uluslararası alanda da projemiz çok büyük ilgi gördü. Bu anlamda insanlığa yararlı bir çalışma geliştirmiş olmamız bizleri, bir bilim insanı olarak elbette mutlu ediyor ve inşallah çalışmalarımız yurt içinde, yurt dışında da yapılan çalışmalara ışık tutarak faydalı olur ve biz de bundan ülkemiz adına gurur duyarız.
Geliştirdiğimiz, üretime hazır hale gelme aşamasında olan cihazımız, birebir insan hayatını etkilediği için insan sağlığına ve dünyaya faydası olacak bir çalışmayı insanlığın hizmetine sunmak, iyileşen hastaların hayır dualarını almak, elbette ki bizleri manevi anlamda daha çok mutlu edecektir. Yine söylediğim gibi keşke böyle bir salgın olmasaydı. Artık bu aşamada yapılacak iş, biz mühendislerin bilgi birikimimizi, sağlık çalışanlarımızın, sağlık neferlerimizin yararlanacağı şekilde hizmetlerine sunmak olur. Bu zorlu süreçte onlara yalnız olmadıklarını göstermek bizleri mutlu eder. Bu sayede de el ele verip ülkemizde ve tüm dünyada mühendisler ve bilim insanları olarak yaptığımız çalışmalarla sonuçlar üretir ve en kısa vadede de bu salgının önüne geçebiliriz diye düşünüyorum.
