VARIABLE ANGLE MODULAR PILLOW UNIT DESIGN WITH ADJUSTABLE HEAD AND NECK SUPPORT IMPROVED FOR PATIENTS WHO HAVE UNDERGONE OPEN HEART SURGERY

Abstract

Aim: The aim of this study is to design the modular pillow unit which is used by patients who have undergone open heart surgery and cannot lie horizontally, easily mounted on different bedstead systems, minimize the negative effects due to pillows that support the head and neck regions in patient’s sleep etc. periods and to analyse critical regions during the application and optimization of the design by using computer-aided motion analysis, finite element method.
Method: The boundary conditions of the design were determined by reviewing the literature for the problems of patients who undergone open heart surgery due to inability to lie in the supine position in the postoperative period. Represent the head and neck regions modelled by Computer Aided Design (CAD) software and graphs of motion characteristics such as the angular velocity of the head were obtained in the right and left fall movements of the head. The maximum von-Mises stress values of the modular pillow unit were determined by the finite element analysis method and critical regions of the system were determined and finally, the final design of the modular pillow unit was achieved through optimization studies.
Results: In the motion analysis of the designed modular pillow unit, when the head of the patient falls to the right / left sides, the side pillow sections slow down and reset the head rate. The motion damping elements of the side pillow units were able to stop the patient's head without falling to the shoulder level. The finite element analysis determined the areas of the design that were subjected to maximum stress. The maximum von-Mises tensile value in the side pillow units is 490.46 MPa which is seen in the damping elements in the recording systems. The fact that the maximum tensile value is below the yield strength indicates that the system is below the safe value.
Conclusions: Modular pillow unit can increase the comfort of patients by side pillow unit which prevents falling of the patient's head on the right/left side reflexively during resting and sleeping and preventing sliding the pillows from the head area of the patient.

Keywords

• head/neck supporting pillow
• Heart surgery
• modular pillow unit
• sleeping comfort

AÇIK KALP AMELİYATI GEÇİREN HASTALAR İÇİN GELİŞTİRİLMİŞ AYARLANABİLİR BAŞ VE BOYUN DESTEKLİ DEĞİŞKEN AÇILI MODÜLER YASTIK ÜNİTESİ TASARIMI

Abstract

Amaç: Bu çalışma ile ameliyat sonrası supine pozisyonunda yatamayan açık kalp ameliyatı geçiren hastaların kullanabileceği, farklı karyola sistemlerine kolaylıkla montajlanabilen, hastanın uyku ve dinlenme periyotlarında baş-boyun bölgesini destekleyen yastıklardan kaynaklanabilecek olumsuzlukları asgari düzeye indirgeyecek modüler yastık ünitesinin tasarlanması amaçlanmaktadır.
Yöntem: Açık kalp ameliyatı geçiren hastaların ameliyat sonrası dönemde supine pozisyonunda yatamamaya bağlı gelişen sorunları literatür taranarak araştırılmış ve bu doğrultuda tasarımın sınır şartları belirlenmiştir. Hastayı simgeleyen baş-boyun bölgeleri, bilgisayar destekli tasarım yazılımlarıyla (CAD; Computer Aided Desing) modellenerek hareket analizleri gerçekleştirilmiş olup başın sağ ve sola düşme hareketlerinde başın açısal hız gibi hareket karakteristiklerine ait grafikler elde edilmiştir. Sonlu elemanlar analizi yöntemiyle maksimum von-Mises gerilme değerleri incelenerek sistemin kritik bölgeleri tespit edilmiş olup son olarak optimizasyon çalışmalarıyla modüler yastık ünitesinin nihai tasarımı elde edilmiştir.
Bulgular: Tasarımı gerçekleştirilen modüler yastık ünitesinin hareket analizinde, hasta başının sağ/sol taraflara düşüşünde, yan yastık bölümleri hasta başının düşüş hızını yavaşlatmakta ve sıfırlamaktadır. Yan yastık ünitelerinin hareket sönümleyici elemanları, hasta başını omuz hizasına düşmeden durdurabilmiştir. Sonlu elemanlar analizi ile tasarımın maksimum gerilmeye maruz kalan bölgeleri tespit edilmiştir. Model başının yana yatmasıyla yan yastık ünitelerinde ortaya çıkan maksimum von-Mises gerilme değeri 490,46 MPa olup bu değer kayıt sistemlerinde bulunan sönümleme elemanlarında görülmüştür. Maksimum gerilme değerinin akma dayanımının altında bulunması sistemin emniyetli değerin altında olduğunu göstermektedir.
Sonuç: Modüler yastık ünitesi, hastaların dinlenme ve uyku durumlarında, başlarının sağa sola istemsizce düşmesini ve yastıkların hastanın baş bölgesinden kaymasını önleyerek hastanın konforunu artırabilir.

Keywords

• baş/boyun destekleyici yastık
• Kalp cerrahisi
• modüler yastık ünitesi
• uyku konforu

References

1. 1. World Health Organization (WHO) World Heart Day Report 2018. Available from: https://www.world-heart-federation.org/world-heart-day (Erişim Tarihi 15/07/2019)
2. 2. Türkiye İstatistik Kurumu Ölüm Nedeni İstatistikleri 2018. Ulaşım adresi: http://www.tuik.gov.tr/PreHaberBultenleri.do?id=30626 (Erişim tarihi: 15/07/2019)
3. 3. Mavili İ, Şahutoğlu C, Pestilci Z, Kocabaş S, Aşkar F. KAB greftleme cerrahisi sonrası erken dönemde gelişen komplikasyonlar. Göğüs Kalp Damar Anestezi ve Yoğun Bakım Derneği Dergisi, 2016;22(1):16-23.
4. 4. Akpınar MB, Şahin V, Okur FF, Maral J, Ateş M. Median sternotomi sonrası pozisyon kısıtlamanın sternal dehisens üzerine etkisi. Türk Göğüs Kalp Damar Cerrahisi Dergisi, 2013;21(1):256-7.
5. 5. Simpson T, Lee ER, Cameron C. Relationships among sleep dimensions and factors that impair sleep after cardiac surgery. Research in Nursing & Health, 1996;19:213-23.
6. 6. Liao WC, Huang CY, Huang TY, Hwang SL. A systematic review of sleep patterns and factors that disturb sleep after heart surgery. Journal of Nursing Research, 2011;19(4):275-88.
7. 7. Fowler VG Jr, O’Brien SM, Muhlbaier LH, Corey GR, Ferguson TB, Peterson ED. Clinical predictors of major infections after cardiac surgery. Circulation, 2005;112:358-65.
8. 8. Andrade LS, Siliprandi EMO, Karsburg LL, Berlesi FP, Carvalho OLDF, Rosa DSD, Santos RPD. Surgical site infection prevention bundle in cardiac surgery. Arquivos Brasileiros de Cardiologia, 2019;112(6):769-74.

9. 9. Bell XZ, Hinderer KA, Winter DM, Alessandrini EA. Preventing sternal wound infections after open-heart surgery. Nursing, 2017;47(4):61-4.
10. 10. Navarro-García MÁ, de Carlos Alegre V, Martinez-Oroz A, Irigoyen-Aristorena MI, Elizondo-Sotro A, Indurain-Fernández S, Martorell-Gurucharri A, Sorbet-Amóstegui MR, Prieto-Guembe P, Ordoñez-Ortigosa E, García-Aizpún Y, García-Ganuza R. Quality of sleep in patients undergoing cardiac surgery during the postoperative period in intensive care. Enfermeria Intensiva, 2017;28(3):114-24.
11. 11. Aktaş YY, Karabulut N, Yılmaz D, Özkan AS. Kalp damar cerrahisi yoğun bakım ünitesinde tedavi gören hastaların algıladıkları çevresel stresörler. Kafkas Tıp Bilimleri Dergisi, 2015;5(3):81–6.
12. 12. Yolcu S, Akın S, Durna Z. ameliyat sonrası dönemde hastaların hareket düzeyleri ve hareket düzeyleri ile ilişkili faktörlerin değerlendirilmesi. Hemşirelikte Eğitim ve Araştırma Dergisi, 2016;13(2):129-38.
13. 13. Özçelik Z, Uçar N, Yılmaz D, Koç N, Akıncı SB. Yoğun bakım hastalarında erken mobilizasyon uygulanması. Türk Yoğun Bakım Derneği Dergisi, 2017;15:53-8.
14. 14. Ramos Dos Santos PM, Aquaroni Ricci N, Aparecida Bordignon Suster É, de Moraes Paisani D, Dias Chiavegato L. Effects of early mobilisation in patients after cardiac surgery: a systematic review. Physiotherapy, 2017;103(1):1-12.
15. 15. Kumsar AK, Yılmaz FT. Yoğun bakım ünitesinin yoğun bakım hastası üzerindeki etkileri ve hemşirelik bakımı. Hemşirelikte Eğitim ve Araştırma Dergisi, 2013;10(2):56-60.
16. 16. Bellet RN, Lamb RL, Gould TD, Bartlett HJ. Prevalence of neuro-musculoskeletal pain and dysfunction in open-heart surgical patients preoperatively and at 6 and 12 weeks postoperatively: a prospective longitudinal observation study. Pragmatic and Observational Research 2017;8:211-22.
17. 17. Hodgson VR., Mason MW, Thomas LM. Head model for impact. In: Proceedings of the Stapp Car Crash Conference; 1972. p. 1-13.
18. 18. Becker E. Measurement of mass distribution parameters of anatomical segments. In: Proceedings of the Stapp Car Crash Conference; 1972. p. 525–38.
19. 19. Beier G, Schuller E, Schuck M, Ewing CL., Becker ED, Thomas DJ. Center of gravity and moments of inertia of human heads. In: Proceedings of the IRCOBI; 1980. p. 218-28.