Karadeniz Teknik Üniversitesi (KTÜ) Matematik Bölümü öğretim üyesi Gümüşhaneli bilim insanı Dr. Hasan Keleş, manyetik rezonans görüntüleme (MRG) sistemlerinde çığır açacak yeni bir matematiksel modelleme yöntemi geliştirdi. Geliştirilen bu teknolojiyle tarama süreleri 5 kata kadar kısalırken, cihazların çıkardığı o şiddetli akustik gürültü tamamen tarihe karışıyor.

Tıp ve matematik dünyasını bir araya getiren tarihi buluş, Karadeniz Teknik Üniversitesi (KTÜ) Matematik Bölümü öğretim üyesi Gümüşhaneli akademisyen Dr. Hasan Keleş'ten geldi. Keleş'in tıp dünyasına uyarladığı yeni matematiksel modelleme yöntemi, manyetik rezonans görüntüleme (MRG) cihazlarında hastaların en çok zorlandığı iki büyük sorunu hedef alıyor: Uzun tarama süreleri ve yüksek gürültü.

Dünya tıp literatüründe ilk kez bir MRG kodlama matrisine uygulanan "Hiper G matris teorisi", "Matematiksel Tıp" adı verilen yeni bir disiplinin de kapılarını sonuna kadar aralıyor.

Hastaların "Kabus" Yaşadığı Süreçler Sona Eriyor
Mevcut hastane koşullarında kullanılan standart MRG cihazları, teşhis için gerekli olan yüksek çözünürlüklü görüntüleri elde edebilmek adına hastaları 15 ila 45 dakika boyunca dar bir tüpün içinde tamamen hareketsiz tutmak zorunda kalıyor. Bu süreç kapalı alan korkusu (klostrofobi) olanlar, yaşlılar ve çocuklar için adeta bir eziyete dönüşüyor.

Ayrıca tarama esnasında gradyan bobinlerinin ürettiği 90 ila 120 desibel (dB(A)) seviyesindeki yüksek ses, hastaların konforunu bozmanın ötesinde işitme kaybı riski dahi barındırıyor. Gümüşhaneli bilim insanının geliştirdiği cebirsel denklem modeli ise bu kronik problemleri temelinden çözüyor.

Matematiksel Sihir: Hiper G Matris Teorisi Nasıl Çalışıyor?
Dr. Hasan Keleş’in üzerinde uzun yıllardır çalıştığı Hiper G matris teorisine dayanan bu yeni buluş, MRG kodlama matrisine entegre edilerek Fourier operatörü ile doğrudan ve son derece hızlı bir bağ kuruyor.

Geleneksel görüntüleme yöntemlerinde dakikalar süren ve onlarca matematiksel iterasyon (tekrarlı işlem) gerektiren süreç, bu yöntemle sadece birkaç iterasyona düşüyor. Böylece hastadan alınan sinyaller, milisaniyeler içerisinde gerçek zamanlı olarak kusursuz bir görüntüye dönüştürülüyor.

Fısıltı Sessizliğinde Işık Hızında Teşhis
Geliştirilen bu teknolojinin kliniğe yansıyan en büyük avantajlarından biri, adaptif örnekleme maskesi ile gradyan dalga formu optimizasyonunun eş zamanlı çalışması oldu. Bu entegre sistem sayesinde:

MRG tarama süreleri 3 ila 5 kat arasında kısalıyor.

Cihazın çalışırken çıkardığı yüksek gürültü seviyesi, 30 dB(A) değerinin altına yani adeta bir fısıltı sessizliğine düşüyor.

Artık hastalar, dakikalarca gürültülü bir makinenin içinde kalmak yerine, son derece konforlu bir ortamda saniyeler içinde işlemlerini tamamlayabiliyor.

Yapay Zeka Hatalarına Son: %100 Güvenilir Görüntüleme
Günümüzde popülerleşen yapay zeka tabanlı görüntüleme sistemlerinde en büyük endişelerden biri olan "görüntü halüsinasyonu" (yapay zekanın var olmayan bir dokuyu varmış gibi göstermesi veya nadir hastalıkları atlaması) bu buluşla tamamen ortadan kalkıyor.

Sisteme entegre edilen "fizik katmanlı derin öğrenme hibrit modelleri" sayesinde; Fourier dönüşümü, bobin duyarlılığı ve örnekleme maskesi işlemleri sinir ağlarına doğrudan fiziksel birer kanun olarak işleniyor. Sistem eğitim verilerinden bağımsız çalıştığı için, nadir görülen patolojilerde dahi %100 güvenilir ve fizik yasalarına tam uyumlu sonuçlar veriyor.

Kanser Teşhisinde Çığır Açacak Hibrit Entegrasyon
Buluş, yalnızca standart MRG’lerde değil, kanser teşhisinde kritik öneme sahip Pozitron Emisyon Tomografisi ve Manyetik Rezonans Görüntüleme (PET/MR) gibi karmaşık hibrit sistemler için de ortak bir matematiksel çatı kuruyor. Geliştirilen blok matris yapısıyla MR ve PET verileri tek bir kodlama mekanizmasında kusursuz şekilde birleşiyor. Böylece hastanın hem anatomik (yapısal) hem de fonksiyonel (işlevsel) bilgileri en yüksek doğrulukla eş zamanlı analiz edilebiliyor.

Dünya Devleri Bu Teknolojinin Peşinde
Uluslararası saygın bilimsel dergilerde yayımlanan makalelerle akademik başarısı kanıtlanan bu teknoloji, tıp endüstrisinin küresel aktörlerinin de radarına girdi. Siemens Healthineers, GE Healthcare, Canon Medical Systems, Philips ve United Imaging Healthcare gibi dünya devleri, mevcut MRG cihazlarına sadece basit bir yazılım güncellemesiyle uygulanabilecek bu yöntemi yakından izlemeye başladı.

Teknoloji Hazırlık Seviyesi (THS) 1 aşamasında olan projenin, kısa sürede prototip aşamasına geçirilerek ticarileştirilmesi ve dünya genelindeki hastanelerde kullanılması hedefleniyor.