İçindekiler
Dergi Arşivi

Buluşlar ve Buluşçular-1

Türk Patent Enstitüsü, buluş ve yeni ürün sahiplerine tanıtım, pazarlama imkânı sağlamak, uluslararası arenadaki yenilikleri takip etmek ve yerli buluşların uluslararası tanıtımını yapmak amacıyla uluslararası fuarlara katılıyor. Bu yıl, 2 –6 Nisan 2014 tarihleri arasında İsviçre’nin Cenevre kentinde düzenlenecek 42. Cenevre Uluslararası Buluşlar Fuarına 3 yerli buluşçumuzla katılım sağlıyor. 45 ülkeden 700'den fazla buluş sahibinin ve 1000 kadar buluşun tanıtılacağı fuarda Türk Patent Enstit

Prof. Dr. BÜLENT ORAN / Selçuk Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Çocuk Kardiyolojisi Bilim Dalı - ELİF ORAN / Mevlana Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Makine Müh. Bölümü - ÖMER FARUK ORAN / Bilkent Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Elektrik Elektronik Müh. Bölümü - ENES TAŞ / Aselsan Elektronik Sanayi ve Ticaret A.Ş. Etlik - ANKARA

 

“Kalıcı” Yapay Kalbe Doğru

Kalp hastalıklarından ölümler, tüm dünyada ölüm nedenleri arasında ilk sıralarda yer almaktadır ve neden çoğunlukla da kalp yetmezliğidir. Bilindiği gibi kalbin temel görevi kanı vücuda yeterince pompalamaktır. Kalp insanlarda dakikada 60-80 defa atmakta ve dakikada 5-35 litre arası kanı vücuda pompalamaktadır. Eğer kalp yetmezliğinin tedavisinde ilaçlar başarısız kalırsa o zaman tek seçenek; insandan insana kalp naklidir ve ABD’de bile her 20 hastadan sadece birine donör kalbi bulunabilmektedir. Gelişmekte olan ülkelerde ise bu oran çok daha düşüktür. Ölüm nedenleri arasında ilk sıralarda yer alması dikkate alındığında bu hastalığın diğer bir çözümü mutlaka olmalı ve bu da total yapay kalp (total artificial heart) olmalıdır.

Günümüzde savunma sanayii ve uzay teknolojilerinde yaşanan gelişmeler tıp alanına da yansımakta ve birçok buluş artık hayal olmaktan çıkıp gerçek olmaktadır. Bilindiği gibi kol, bacak, eklem protezleri, diş implantları, iç kulak işitme implantları artık rutine girdi ve diğerleri de bir bir gerçekleşme yolunda. O halde yapay kalp hayali neden gerçek olmasın? Dünyada bu hayali gerçekleştirmek için yoğun çaba sarf eden birçok merkez olduğu biliniyor, ömrünü bu hayali gerçekleştirmeye adamış hekimler ve merkezler var; Dr. Benson, Dr. Frazier, Dr. DeBakey, Dr.Jarvik, Dr. Carpentier vb. Texas Kalp Enstitüsü de bu merkezlerden sadece birisi.

Bizim buluşlarımız, son-dönem kalp yetmezliği gelişmiş ve artık kalp nakli programına alınmış hastalar için geliştirilmiş, hastanın kalbine cerrahi girişimle yerleştirilecek olan yapay kalp cihazıyla ilgilidir. Cihazın tasarımında teknik olarak fırçasız eşzamanlı servo elektrik motorlarının değişik türlerinin tüm avantaj ve dezavantajları dikkate alınmış ve doğrudan sürüş teknolojisi (direct drive technology) kullanılmıştır. Özel tasarıma sahip elektrik motorlarının ve kanat tasarımlarının ayrıntıları belirlenirken insan vücuduna en uygun, en sorunsuz olan ve teknolojisi eskimeyecek olan bir tasarım üzerinde çalışılmıştır. Ayrıca gerekli olan enerjinin “kablosuz enerji aktarımı” ile sağlanması öngörüldüğü için cihazın enerji tüketiminin oldukça az olması ve yıllarca hastalara yüksek bir yaşam kalitesi sunması öngörülmüştür.

Kalp cerrahı tarafından yapay kalp cihazının yerleştirilmesi sırasında, kalbin aorta ve pulmoner kapakçıkları ile sinüs düğümünün korunmasına özen gösterilecektir. Bu şunun için gereklidir; kalbin kendi kalp kapakçıkları varken onların yerine protez kapak kullanılmasına gerek yoktur, çünkü protez kalp kapakları alanında pek çok mesafe alınmışsa da hala en iyi seçenek hastanın kendi kapakçığıdır.

Sinüs düğümüne gelince, bilindiği gibi sağlıklı kalbi çalıştıran sinyaller bu düğümden üretilmekte ve kalp hızı da yine bu merkezden ayarlanmaktadır. Bir mercimek büyüklüğündeki bu düğüme aorta içindeki kan basıncını algılayan “baroreseptör” adı verilen basınç reseptörleri gibi henüz bilinen bilinmeyen değişik pek çok fiziksel, biyokimyasal, nöro-hormonal reseptörlerden çok sayıda ve kesintisiz bilgi akışı olmakta ve sonuçta kalp hızı tüm bu verilerin değerlendirilmesi ve işlenmesi ile düzenlenmektedir. Yapay kalp cihazının çalışması sırasında, hastanın EKG sinyalleri işlenmekte ve cihaz bu sinyallerle senkron çalışmaktadır. Cihaz kalbin kasılıp gevşemesi ile yani sistol ve diyastol zaman aralıkları ile eşzamanlı durup kalkmak suretiyle sonuçta pulsatil kan akımı üretmektedir. Bilindiği gibi kalbin sinüs düğümünden üretilen EKG sinyalleri kişi uyurken yavaşlamakta bunun sonucunda kalp atışları da yavaşlamakta, efor yaptığında da hızlanmaktadır. Böylece hastanın yapay kalbi, onun günlük yaşantısındaki fiziki efor dışında tüm heyecanları, üzüntüleri, endişeleri veya sevinçleri ile birebir etkileşim içinde olacaktır. Bir başka ifade ile kalp destek cihazı veya yapay kalp cihazımızın mikroişlemcisi de hastanın kendi sinüs düğümü olacaktır.

Geçtiğimiz yıl İstanbul’da yapılan uluslararası Dönen Kan Pompaları kongresinde (The 20th Congress of the International Society for Rotary Blood Pumps) yapay kalp ile ilgili dünyadaki son gelişmeler tartışıldı. Toplantının son gününde ayni zamanda kalp cerrahı olan Dr. Benson (video-konferans yolu ile) ve Dr. Frazier bu alanda yıllardır Texas Kalp Enstitüsü’nde yapılanları özetlerlerken; henüz bu alanda alınması gereken çok mesafe olduğunu vurguladılar. Cihazlarda olması gereken teknik özellikler hakkında gelecekle ilgili ulaşmak zorunda oldukları hedefleri şöyle ortaya koydular özetle;

1. Mutlaka pulsatil kan akımı sağlamalıdırlar.
2. Saatlik enerji tüketimleri 4 watt veya daha düşük olmalıdır.
3. Kablosuz enerji aktarımı ile çalışmalı ve cildin bütünlüğü bozulmamalıdır.
4. Dönme hızları kanın eritrositlerine ve trombositlerine zarar vermeyecek düzeyde yavaş olmalıdır.
5. Kanla temas yüzeyleri kan pıhtıları oluşmasına yol açmayacak şekilde en az seviyeye indirilmelidir.

Patent başvurusu yapılan cihazımızın ön simülasyon sonuçları, yukarıda verilen hedeflerin hemen hemen tamamını sağlayabilmiştir.

Günümüzde bulunan benzer cihazlar için ciddi bedeller ödenmektedir. Patentimize konu olan bu yapay kalp cihazının insanlara takılabilecek hale gelmesi ve ticarileşmesi durumunda, bir yandan sağlık alanında önemli başarılar sağlanırken bir yandan da Ülkemizin yüksek teknoloji içerikli sektörlerinin düşük düzeyde olan ihracat payının yükselmesine ciddi katkıda bulunacağı açıktır.

Kaynaklar
1. Nguyen A, Pozzi M, Mastroianni C, Léger P, Loisance D, Pavie A, Leprince P, Kirsch M. Bridge to transplantation using paracorporeal biventricular assist devices or the syncardia temporary total artificial heart: is there a difference? J Cardiovasc Surg (Torino). 2014 Jan 16.
2. Copeland JG. SynCardia Total Artificial Heart: Update and Future. Tex Heart Inst J. 2013;40(5):587-8. Catheterization of the AbioCor implantable replacement heart: evaluation of the unique physiology created by the device.
3. Spiliopoulos S, Tenderich M, Guersoy D, Dogan G, Koerfer R, Tenderich G. Repair of left ventricular driveline tear in a SynCardia-total artificial heart patient. J Cardiothorac Surg. 2014 Jan 7;9(1):7.
4. Delgado RM 3rd, Nawar M, Loghin C, Myers TJ, Gregoric ID, Pool T, Scroggins N, Radovancevic B, Frazier OH. Tex Heart Inst J. 2006;33(3):359-60.
5. Samuels L. The AbioCor totally implantable replacement heart. Am Heart Hosp J. 2013 Winter;1(1):91-6.