Dijital Stetoskop: Kalp ve Akciğer Seslerinin Dijitalleştirilmesi

Geleneksel stetoskoplar, tıbbi teşhislerde kritik bir rol oynayan ve doktorların iç organ seslerini dinlemelerini sağlayan temel cihazlardır. Ancak, bu analog sistemler çevresel gürültüye duyarlıdır ve düşük frekanslı sinyallerin ayrımını zorlaştırabilir. Modern tıbbın ihtiyaçlarını karşılamak üzere geliştirilen elektronik stetoskoplar, bu sesleri dijital sinyallere dönüştürerek hem daha hassas teşhisler yapmayı hem de kayıt alma ve analiz işlemlerini mümkün kılar.

Bu proje, kalp ve akciğer seslerini yakalayan, filtreleyen, amplifiye eden ve dijital ortama aktaran bir elektronik stetoskop sisteminin geliştirilmesini amaçlamaktadır. Projede kullanılan özel filtreleme yöntemleri sayesinde, çevresel gürültü ve diğer organlardan gelen seslerden arındırılmış saf kalp ve akciğer sinyalleri elde edilmiştir.

Projenin Amacı

Bu projenin temel hedefleri şunlardır:

✔️ Kalp ve akciğer seslerini yüksek doğrulukla yakalayarak dijital sinyale dönüştürmek,

✔️ Ses sinyallerini gürültüden arındırmak için özel filtreleme yöntemleri geliştirmek,

✔️ Sayısallaştırılan sinyalleri bilgisayar ortamına aktarmak ve MATLAB tabanlı bir GUI (Grafik Kullanıcı Arayüzü) ile görselleştirmek,

✔️ Tıbbi teşhislerde kullanılabilecek hassas bir analiz ortamı oluşturmak.

Tasarım ve Gerçekleştirme

1️⃣ Analog Sinyal İşleme ve Elektronik Devre Tasarımı

Kalp ve akciğer sesleri düşük genlikli ve belirli frekans aralıklarında bulunan sinyallerdir. Bu nedenle, projemizde iki farklı elektronik devre tasarımı yapılmıştır:

🔹 Kalp Sinyali İşleme Devresi:

• Kalp sesleri genellikle 50-150 Hz aralığında yer alır.

• Gürültüyü önlemek amacıyla İkinci Dereceden Low-Pass Sallen-Key Filtresi tasarlanmıştır.

• Devrede LM386 op-amp kullanılarak sinyal 200 katına kadar yükseltilmiştir.

🔹 Akciğer Sinyali İşleme Devresi:

• Akciğer sesleri 200-1000 Hz arasında değişir.

• İkinci Dereceden High-Pass ve Low-Pass Sallen-Key Filtreleri kullanılarak bant geçiren filtre (band-pass) elde edilmiştir.

• Çevresel gürültüyü minimize etmek için yüksek kaliteli bileşenler tercih edilmiştir.

  

  Schematic of Circuit for Heart Voice

  

  Schematic of Circuit for Lung Voice

  
  

2️⃣ Analogdan Dijitale Dönüştürme (ADC) ve Arduino Entegrasyonu

Analog sinyallerin işlenebilmesi için sayısal ortama aktarılması gereklidir. Bu işlem Arduino kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

🔸 Analog sinyalin dijital veriye dönüştürülmesi

• Mikrofon tarafından alınan sinyal, Arduino’nun 10-bit ADC (Analog-Digital Converter) girişine bağlanarak 0-1023 seviyelerinde sayısal değerlere çevrilmiştir.

• Her iki devreden gelen veriler, seri haberleşme (Serial Communication) protokolü kullanılarak bilgisayara aktarılmıştır.

  

  
  

3️⃣ MATLAB ile Sinyal Analizi ve Görselleştirme

Sayısallaştırılmış sinyaller, MATLAB ortamında işlenerek filtrelenmiş sinyal grafikleri, spektrum analizi ve frekans bileşenleri görselleştirilmiştir.

🔹 MATLAB GUI Arayüzü:

• Gerçek zamanlı sinyal izleme: Kullanıcı, GUI üzerinden anlık olarak kalp ve akciğer seslerini takip edebilir.

• FFT (Fourier Transform) analizi: Kalp ve akciğer seslerinin frekans bileşenleri analiz edilmiştir.

• BPM (Beats Per Minute) hesaplama: Kalp atış hızının otomatik olarak belirlenmesi sağlanmıştır.

Bu sistem, tıbbi teşhislerde kullanılmak üzere geliştirilen modern dijital stetoskopların temel özelliklerini içeren, kullanıcı dostu bir arayüz sunmaktadır.

GUI Interface

Sonuçlar ve Tartışma

Bu çalışma kapsamında geliştirilen elektronik stetoskop, kalp ve akciğer seslerini yüksek doğrulukla yakalamış, işleyerek sayısal ortama aktarmış ve analiz edilebilir hale getirmiştir.

🔹 Kalp sinyalleri için geliştirilen low-pass filtresi, ortam gürültüsünü %85 oranında azaltarak net sinyal elde edilmesini sağlamıştır.

🔹 Akciğer sinyallerini işleyen band-pass filtresi, 200-1000 Hz arasındaki frekans bileşenlerini koruyarak dış gürültüleri bastırmıştır.

🔹 Arduino ve MATLAB tabanlı sistem, kullanıcıya anlık ve kaydedilebilir veri sunarak teşhis sürecini desteklemiştir.

Bu proje, gelecekte yapay zeka destekli analiz sistemleriyle entegre edilerek tıbbi teşhislerin daha hızlı ve güvenilir hale getirilmesine katkı sağlayacaktır.

Sonuç ve Gelecek Çalışmalar

Bu proje kapsamında geliştirilen elektronik stetoskop, geleneksel stetoskoplara kıyasla hassasiyet, doğruluk ve veri işleme kapasitesi açısından üstünlük sağlamaktadır.

🔹 Gerçek zamanlı ses izleme ve analiz fonksiyonları, doktorların daha hızlı teşhis yapmasına olanak tanımaktadır.

🔹 Sisteme entegre edilecek yapay zeka algoritmaları ile kalp ve akciğer hastalıklarının otomatik tespiti mümkün hale getirilebilir.

🔹 Kablosuz veri aktarımı ile taşınabilirlik artırılabilir ve bulut tabanlı sağlık sistemleri ile entegre edilebilir.

Bu çalışma, biyomedikal mühendisliği, elektronik devre tasarımı ve sinyal işleme alanlarında önemli bir mühendislik başarısı olarak değerlendirilmektedir. 

Proje Raporuna Buradan Ulaşabilirsiniz:

EE212_SAPA_CAPSUL_PROJECT.pdf

PDF dosyasını indir • 5.07MB