URSI-TÜRKİYE’2014 VII. Bilimsel Kongresi, 28-30 Ağustos 2014, ELAZIĞ
EGG ile Çölyak Hastalığının Tespiti için Sinyal Analiz Metotlarının
Uygulanması
Duygu KAYA, Turgay KAYA, Hasan GÜLER, Mustafa TÜRK
Fırat Üniversitesi
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
Elazığ
[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
Özet: Çölyak hastalığı (Gluten Enteropatisi), glüten içeren yiyecekler yenildikten sonra ince bağırsakta hasar
bırakan, bütün yaş gruplarında görülebilen genetik bir rahatsızlıktır. Çölyak hastalığında mukoza tabaksındaki
villi adı verilen yapıların emilimin kaybetmesiyle besinler emilemez, dolayısıyla hasta beslenemez. Çölyak tespiti
için biyopsi ile birlikte endoskopi en çok bilinen yöntemdir. Bu çalışmada endoskopi işlemine gerek kalmadan
EGG (Elektrogastrogram) ile glüten diyetinin bozulup bozulmadığının yapılabilirliği amaçlanmıştır.
Abstract: Celiac disease, commonly known as gluten intolerance, is a complex autoimmune disorder that affects
the small bowel in genetically predisposed individuals of all age groups after introduction of food containing
gluten. During the course of the disease the mucosa looses its absorptive villi, leading to a diminished ability to
absorb nutrients so, patient who is celiac can’t be fed. Endoscopy with biopsy is currently considered the gold
standard for the diagnosis of celiac disease, but this study we aimed to, without endoscopy, rather than detecting
celiac disease gluten free diet is corrupt is to detect with EGG (Electrogastrography).
1. Giriş
Çölyak hastalığı, bağırsaklardaki sindirimi sağlayan villus adı verilen yapıların bozulmasına sebep olan
dolayısıyla da yiyeceklerdeki besinin emilmesini engelleyen ve ince bağırsakta hasarlar oluşturan bir sindirim
sistemi hastalığıdır [1]. Çölyak hastası kişiler, gluten içeren gıdalarla beslendiklerinde ince bağırsaklarında
oluşan immunolojik reaksiyonlar sonucu hücrelerde iltihap ve hasar oluşur. Oluşan bu hasar sonrasında villi
denilen yapılar kaybolacağından, besin maddelerinin sindirimi ve emilimi azalarak, sindirim sistemi
rahatsızlıkları oluşmaktadır (Şekil 1). Kendi bağışıklık sistemine zarar verdiğinden dolayı oto-immün sistem
rahatsızlığı olarak düşünülmektedir [2]. Çölyak hastalığı genetik bir hastalık olup, emilim ve sindirim
bozukluğunun seviyesine bağlı olarak çocuklarda kusma, ishal, karın şişliği, iştahsızlık, kilo alamama ve boy
uzamasında yavaşlama gibi belirtiler gösterirken, ileri yaşlarda kansızlık, boy kısalığı, kemik zayıflığı gibi
belirtiler gösterir.
Gluten, birçok insan için mide-bağırsak kanalı yoluyla kolaylıkla sindirilebilen normal bir protein olmasına
rağmen çölyak hastaları bu proteini sindiremez. Dolayısıyla teşhis konulduktan sonra bu hastalar glütensiz diyete
başlamak zorunda olup, buğday, çavdar, arpa ve yulaf gibi gıdaları tüketmemeleri gerekmektedir. Diyetin doğru
ve eksiksiz yapılmasıyla oluşan çölyak belirtileri azalacaktır. Diyete dikkat edilmediği durumda ise diyabet,
kemik erimesi, çeşitli kanser türleri gibi farklı hastalıklarla karşılaşılması söz konusu olacaktır.
Çölyak hastalığının tespiti için çeşitli kan testleri yapılmakla birlikte endoskopi (ince bağırsak biyopsisi) en çok
kullanılan yöntemdir. Biyopsi ile alınan numunelerdeki mikroskobik değişimler, dokusal analizle
sınıflandırılmıştır [3,4]. Yapılan çalışmalarda amaç, villi hasarını tespit etmektir [5-7]. Endoskopi, hem masraflı
hem de zaman alıcı bir yöntem olduğundan bu çalışmada, Elektrogastrografi (EGG) ile çölyak hastası olan
kişilerden alınan sinyallerin değişimi diğer biyolojik işaretlere uygulandığı gibi [8,9], sinyal analiz yöntemleri
uygulanarak bu hastalara uygulanan diyet programının bozulup bozulmadığının tespit edilebilirliği
hedeflenmiştir.
URSI-TÜRKİYE’2014 VII. Bilimsel Kongresi, 28-30 Ağustos 2014, ELAZIĞ
Şekil 1. (a) Çölyak olmayan ve (b) çölyak hastası kişilerin endoskopik görüntüsü [2]
2. Elektrogastrogram (EGG)
Elektrogastrogram, mide miyoelektriksel aktivitenin değerlendirilmesini sağlayan ucuz, ağrısız ve noninvazif bir
yöntemdir. EGG‘de, mide üzerine yüzey elektrotları yerleştirilip, elektrotlarla mide kaslarından algılanan
elektriksel sinyaller bilgisayara kaydedilir. Diğer elektrofizyolojik yöntemlerin tersine bu yöntem araştırmacılara
görsel olarak tatmin edici cevaplar vermektedir Mide kaslarındaki elektriksel aktivitenin kaydedilmesi için
sensör olarak Ag/AgCl referans elektrotları kullanılır. Elde edilen sinyallerin genlikleri çok düşük olup 0.01-0.5
mV arasında değişmektedir Kayıt esnasında hasta hareketsizce yatırılır [10]. Elektriksel sinyaller, genellikle
elektriksel aktivitelerin yer aldığı orta corpustan elde edilir. Ag/AgCl elektrotların yerleştirilmesi Şekil 2’de
gösterilmiştir. A ve B elektrotları fundus ve orta corpusa 3. elektrot olan C ise hasta güvenliği için toprak olarak
mide bölgesinin bitimine yerleştirilir [11-13] ve hareketsiz şekilde bekleyen hastadan 20 dakika boyunca kayıt
yapılır.
Şekil 2. Ag/AgCl elektrotların yerleştirilmesi [10]
Midenin elektriksel aktivitesinde EGG, yavaş dalga (slow wave) ve diken dalga (spike) olmak üzere iki
bileşenden oluşur (Şekil 3). Midenin bir kasının kasılması durumunda diken dalga oluşurken yavaş dalga
aktivitesi ise mide elektriksel aktivitesinin yayılmasını ve maksimum frekansını kontrol etmektedir. İnsanlarda
mide yavaş dalga normal frekansı 3 cpm ‘dir. Mide yavaş dalga frekansındaki anormallik midesel ritim
bozukluğu olarak bilinir. Bu rahatsızlıklar bradygastria (< 2cpm), tachygastria (>4 cpm) ve disritmi ( belli bir
ritim yok) olarak bilinir. Mide hareketliliğine ve sindirin sistemi ile ilgili rahatsızlıklarda hastalarda gözlenen
semptomlar bulantı, hazımsızlık, kusma, karın ağrısı ve ülserdir.
Şekil 3. Yavaş ve diken dalga
3. Metot
EGG sinyalleri, Hızlı Fourier Dönüşümü (Fast Fourier Transform, FFT) ve Ayrık Dalgacık Dönüşümü (ADD)
[14] ile analiz edilebilmektedir. Bu çalışmada da endoskopi ve biyopsiye gerek kalmadan, çölyak hastası
kişilerden yüzey elektrotları ile alınan EGG sinyallerinin sinyal işleme yöntemleri kullanılarak, hekimce önerilen
diyet programının bozulup bozulmadığının yapılabilirliği hedeflenmiştir. Normal EGG sinyaline göre glüten
içeren herhangi bir gıda yenildiğinde bağırsak hareketleri etkilenecektir. Normal bağırsak kasılmaları dikkate
alınarak sinyal filtrelendikten sonra elde edilen sinyalde diyete uyulup uyulmadığının gözlenebileceği
URSI-TÜRKİYE’2014 VII. Bilimsel Kongresi, 28-30 Ağustos 2014, ELAZIĞ
düşünülmektedir. Böylelikle hem hasta hem de doktor açısından uygulamanın ve teşhisin kolaylık sağlayacağı
düşünülmektedir.
4. Sonuçlar
Bu çalışmada, endoskopi ve biyopsi işlemlerine gerek kalmadan non-invazif yöntem kullanılarak hastadan elde
edilen EGG sinyallerinin uygun analiz teknikleri sonucundaki verilerine bakılarak çölyak hastalarının diyeti
bozup bozmadıklarının anlaşılacağı amaçlanmaktadır. Böylelikle hem hasta hem de doktor açısından uygulama
ve teşhis açısından kolaylık sağlayacağı düşünülmektedir.
5. Teşekkür
Bu çalışma, MF.13.21 nolu proje kapsamında Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon
Birimince Desteklenmiştir.
6. Kaynaklar
[1]. Liedlgruber, M., Uhl A, ve V´ecsei A., “ Statistical Analysis Of The Impact Of Distortion (Correction) On
An Automated Classification Of Celiac Disease”, Digital Signal Processing (DSP), 2011 17th International
Conference on, Corfu, 6-8 Temmuz 2011.
[2]. Hegenbart, S., Uhl, A. ve V´ecsei, A. “On the Implicit Handling of Varying Distances and Gastrointestinal
Regions in Endoscopic Video Sequences with Indication for Celiac Disease,” Computer-Based Medical Systems
(CBMS), 2012 25th International Symposium on, s. 1-6, Rome, 20-22, Haziran 2012.
[3]. Marsh M.,“Gluten, major histocompatibility complex, and the small intestine. a molecular and
immunobiologic approach to the spectrum of gluten sensitivity (’celiac sprue’),” Gastroenterology, vol. 102, no.
1, s. 330–354, Ocak. 1992.
[4]. Oberhuber, G., Granditsch, G. ve Vogelsang, H. “The histopathology of coeliac disease: time for a
standardized report scheme for pathologists,” European Journal of Gastroenterology and Hepatology, vol. 11, s.
1185–1194, Kasım. 1999.
[5]. Cammarota, G., Cesaro P., A. Martino, et al. High accuracy and cost-effectiveness of a biopsy-avoiding
endoscopic approach in diagnosing coeliac disease. Al- imentary Pharmacology and Therapeutics, 23(1):61–69,
Ocak 2006.
[6]. Cammarota, G., Cuoco, L., Cesaro, P. et al. A highly accurate method for monitoring histological recovery
in patients with celiac disease on a gluten-free diet using an endoscopic approach that avoids the need for biopsy:
a double-center study. Endoscopy 2007, 39(1):46–51, Ocak 2007.
[7]. V´ecsei, A., Fuhrmann T. ve Uhl, A. “Towards Automated Diagnosıs Of Celiac Dısease By ComputerAssisted Classification Of Duodenal Imagery”, 4th IET International Conference on Advances in Medical,
Signal and Information Processing (MEDSIP 2008), s.21, Ocak 2008
[8]. Gür D., Kaya T. ve Türk M., "Normal ve Epileptik EEG Sinyallerinin Filtreleme Yöntemleri ile Analizi",
IEEE 22. Sinyal İşleme ve İletişim Uygulamaları Kurultayı, SIU 2014, Trabzon, 2014.
[9]. Gür D., Kaya T. ve Türk M., “The Detection of Epileptic Seizures Based on Discrete Wavelet Transform
and Fourier Transform”,INISTA 2014,İtalya.
[10]. Gopu G., Neelaveni Dr. R. ve Porkumaran Dr. K., Acquissition And Analysis Of EGG For Digestive
System Disorders Using A Novel Approach, 5th International Conference on Electrical and Computer
Engineering ICECE 2008, 20-22 December 2008, Dhaka, Bangladesh.
[11]. Gopu G., Neelaveni Dr. R. ve Porkumaran Dr. K., Analysis of Electrogastrogram for the Investigation of
Digestive System Disorders Using Wavelet Transform, International Journal of Engineering and Technology,
2009 Vol.2 No:4, pp.43-49.
[12]. Gopu G., Neelaveni Dr. R. ve Porkumaran Dr. K., Investigation of Digestive System Disorders using
Electrogastrogram. Proceeding International conference on Computer and Communication Engineering (ICCCE’
08), Vol.2, pp.201–205, 13–15 Mayıs 2008, Kuala Lumpur, Malaysia.
[13]. Gopu G., Neelaveni Dr. R. ve Porkumaran Dr. K., Acquisition and Analysis of Electrogastrogram for
Human Stomach Disorders. Proceeding International conference on Recent Trends in Computational Science
(ICRTCS’08), Vol.1, s.162–169, 11–13 Haziran 2008, Ernakulam, Kerala, INDIA
[14]. Gopu G., Porkumaran K., Neelaveni R. Investigation of Digestive System Disorders with Cutaneous
Electrogastrogram (EGG) Signal - An Engineering Approach, European Journal of Scientific Research. 2011.
Vol.53.No 2. s.210-221.
Download