YAPAY KALP ÖMER AYDIN 20393220 BME-02 YAPAY KALP (ARTIFICIAL HEART) www.omeraydin.gen.tr.tc

KALBİN FONKSİYONU ve ÖZELLİKLERİ Dolaşım sis. merkezidir. Kanı, tüm vücuda ve akciğerlere iletmekle görevlidir. Büyüklüğü insan yumruğu kadardır. 250-300 gr. Ağırlığında (cinsiyete ve yaşa göre değişir) Kalbin atışı dakikada ort. 60-80, günde 100 bin, yılda 37 milyon defadır.

BÜYÜK ve KÜÇÜK DOLAŞIM SİSTEMİ 4 Bölümden oluşur(sağ-sol atrium,ventrikül) Sağ atriyum->sağ ventrikül ->pulmoner dolaşım->sol atriyum->sol ventrikül->sistemik dolaşım

YAPAY KALBİN YAPIM ZORLUKLARI Vücudumuzun ana sıvısı kandır ve kanımız hormonlar dahil her türlü kimyevi ve biyolojik maddeleri içerir. Kan, pıhtılaşma, pH ve sıcaklık gibi etkilerden direk etkilenir. Bu etkileri biyomalzemenin tanımı ile düşünürsek cihaz; hiçbir patolojik etki göstermemeli veya bu etki min. seviyede olmalı. Cihazın hacmi, kütlesi uzunluğu, genişliği, bağlantı yerleri, yüzeyi; vücut ölçüleri farklı herkese ve biyolojik çevreye uyumlu olmalı.

NEDEN YAPAY KALP Amerika’da her yıl 40-50 bin kişi kalp nakline ihtiyaç duyuyor. 7.000 potansiyel donörden, 2.200 kişi kalp bağışında bulunuyor. Tüm bu sayılar YAPAY KALP ihtiyacını bildirmektedir.

KALP NAKLİ Yapay kalp ilk başlarda kalp nakli sırasında bir-kaç saatlik kullanım için, daha sonra donör (verici) bulunana kadar geçici olarak kullanılması düşünülmüştür şimdi ise; gelişen teknolojiyle tam bir kalbin fonksiyonunu yerine getirecek cihaz olarak, geliştirilme safhasındadır.

LIOTTA TAM YAPAY KALBİ (TYK) 1969 yılında, Dr.Cooley tarafından ilk yapay kalp yapıldı. Donör bulunana kadar (3 gün) hastada kaldı. POMPA KISMI: Liotta bir hava sürücüsüydü (pneumatic). Çift karıncıktan oluşuyordu. LIOTTA’dan içe ve dışa kanın akışını sağlayan sistem içeriyordu. Dışa akış veren alan, özel yapılmış düzgün hücresel yüzey yapısına sahipti. Bu alanlar dakrondan ve silastik plastikten yapılmıştı.

LIOTTA TYK(2) KONSOLU: Pompalar, silastik tüblü dakron ile kaplanmış dış güç birimiyle bağlantılıdır. Bir çamaşır makinesi büyüklüğündeydi. 2 tane hava(pneumatic) birimiyle pompalama ve vakum yoluyla kanın TYK den akışı sağlanıyordu. Kontrol paneli ile pompalamanın oranı ve basıncı ayarlanıyordu.

AKUTSU 3 TYK 1981 yılında Dr.Cooley ve Dr.Akutsu tarafından yapıldı. Donör bulunana kadar, hastaya 55 saat takılı kaldı. POMPA: 2’li hava gücüne ve ikiz odalı pompadan oluşuyordu. İkiz odalar, bir kalıptan oluşan AVKOTAN denilen düzgün bir malzemeden yapılmıştı. Giriş-çıkış akıntı kapıları BJORK-SHILEY disk sübaplarından oluşmuştu. Pompalar kadifelerle kaplı datron tüblerle dışardan bir konsala bağlıdır

AKUTSU 3 TYK(2) KONSOL: Konsolun 3 temel yapısı vardır: pneumatik sis.,monitör/kontrol sis.,elektrik güç sis. Pneumatik sis: ventricle’a hem basınç hem vakum sağlar. Kalbin verilerini kontrol biriminden takip, müdale ediliyordu. 2 bağımsız güç kaynağı(AC/DC standart) ve herhangi güç hatasına karşı piller elektrik güç birimini oluşturuyordu.

JARVİK-7 TYK Dr. Jarvik tarafından yapılan Jarfik-7 en iyi bilinen TYK’tir. Jarvik-7’nin 1982’de uygulanan hasta 112 gün TYK ile yaşamıştır, diğer bir hasta ise 620 gün yaşamıştır. Jarvik-7 nakil merkezlerinde CardioWest TYK olarak nakil sırasında kullanılmaktadır. Jarvik-7, kalbin ventriküllerine benzeyen 2 pompaya sahiptir. Ventrikülleri poliüretandan yapılmıştır.

JARVİK-7 TYK(2) Disk şeklindeki yapısıyla kanı iç valften, dış valfe pompalar.(pneumetik gücü kullanır.) Bu hava nabzı(pulse) ventriküllerin dk.da 40-120 atım yapmasını sağlar. YK doğal kalbin atria kısmından Dakrondan yapılmış bir kese ile tutturulur. Ventrikülerin dış kısmı güçlendirilmiş poliüretan ile kaplanmıştır. Derinin dışına çıkan hat ise kadife kaplı Silastik ile kaplanıp doku gelişimi ve hastanın hareketliliği sağlanmıştır. Dışardan çok miktarda kablo bağlı ve deri açık olduğu için enfeksiyon riski fazladır.

JARVİK-7(3) KONSOLU: Büyük bir konsolu vardır ki, evimizdeki buzdolabı ebatlarındadır. Burada hava, vakum, elektrik kaynakları barınır. Herhangi bir güç hatasına karşı şarj edilebilir pile sahiptir. Kontrol panelinden doktorlara pompalama oranı, basıncı ve diğer temel fonksiyonları yürütmeyi imkan verir.

ABİOCOR ABIOCOR

ABIOCOR TYK Abiocor sis. doğal kalbin yerine, Tam Yapay Kalbin yerleştirilmesidir.(TYK) Bu sis. tedavisi imkansız veya kalp yetmezliğinden dolayı ölüm riski fazla olanlar için geliştirilmiştir. 2001 yazında ilk defa uygulandı.

ABIOCOR(2) Dış parçalarıyla beraber 5 parçadan oluşur. Resimde görmüş olduğunuz, iç yapıları ve kontrola yarayan konsolu mevcuttur. Ayrıca hastanın hareketliliğini arttırmak için hastanın çantada taşıdığı PCE sistemi de vardır.(Patient-Caried Electronics)

THORAKAL(GÖĞÜS) BİRİMİ Bu kısmın ağırlığı 0.9kg Metal kısmı titanyum, plastik bir kısım ve damarlara bağlanan 4 tüp vardır.

THOROKAL BÖLGENİN BAĞLANTILARI Atrial doku yaması

VÜCUT İÇİ PİL Hastanın abdomenine yerleştirilir. Pil titanyum ile kaplıdır. Deriden radyo dalgalarıyla şarj edilir, enfenksiyon riskini azaltır.(PCE veya KONSOL ana güç kaynağı) Ana güçten bağlantısız 20 dk. boyunca kendine yetebilir. 1 yıllık ömrü vardır, cerrahi operasyonla değiştirilir.

VÜCUT İÇİ KONTROL ÜNİTESİ Thoracal birim ile diğer iç malzemeleri kontrol ve monitorize eder.(sistemin beyni) Herhangi bir iç aksaklıkta sis. uyarı verir. Dışı titanyum kaplı Abdomen boşlukta yer alır. Diğer iç birimlere kabloyla bağlı.

TET(enerji çevirici) Vücut içindeki diğer birimlerle bağlantı halindedir. Vücut dışından radyo dalgalarıyla gelen enerjiyi elektrik enerjisi olarak depolanmasını sağlar. Dışarıya telle bağlı değil

KONSOL Manual ve otomatik kontrol

PCE ve PİLLER 4 kg yük 4 saat enerji

TYK’İN SORUNLARI En önemli sorun, kanın sürekli temas halinde bulunacağı sentetik 4 yapay kapakçığın çevresinde oluşabilecek kan pıhtıları. Sağ kalp ve sol kalpden kan akışının uyumsuz olması durumunda, akciğer sorunları ortaya çıkabilir. Halen var olan TYKler birçok erkeğe, kadına ve çocuğa sığamayacak kadar büyük. Bu kalplerin enfeksiyon kapması halinde, damardan verilen antibiyotikler dahi etkili olamayabilir.

ÇÖZÜM: * vücudumuza en uygun malzeme, vücudun kendi hücrelerinden meydana gelmiş biyolojik malzemelerdir. Bundan dolayı yapay kalp için en iyi yolun kök hücreler ile yapılmış bir kalp olduğunu söyleyebiliriz. * “Farklı hücre tiplerine dönüşebilme potansiyeline ve kendisini yenileyebilme gücüne sahip olan hücrelere "kök hücre" deniyor.”

Robert Tools Abiocor’un uygulandığı ilk hasta, 151 gün yaşadı.

SORULAR: 1-) Tam yapay kalbin (TYK) şu anki genel sorunları nelerdir. 2-) Abiocor yapay kabinin 5 temel kısmı ve bunların kısaca özelliklerini açıklayınız.

Cevaplar… 1-) En önemli sorun, kanın sürekli temas halinde bulunacağı sentetik 4 yapay kapakçığın çevresinde oluşabilecek kan pıhtıları. Sağ kalp ve sol kalpden kan akışının uyumsuz olması durumunda, akciğer sorunları ortaya çıkabilir. Halen var olan TYKler birçok erkeğe, kadına ve çocuğa sığamayacak kadar büyük. Bu kalplerin enfeksiyon kapması halinde, damardan verilen antibiyotikler dahi etkili olamayabilir.

Cevaplar… 2-) Thorokal birim: göğüs boşluğunda, titanyumdan ve plastikten yapılmıştır, 900 gr. ağırlığındadır. Vücut içi pil: abdomen boşluğa yerleştirilir, titanyumdan yapılmıştır, hiçbir enerji kaynağına bağlı kalmadan 30 dk. yeter, 1 yıllık ömrü vardır. Kontrol ünitesi: abdomen boşlukta, sistemin beyni, titanyumdan yapılmıştır. TET: radyo dalgalarıyla vücuda gelen enerjiyi, elektrik enerjisine çevirir. KONSOL: sistemin dış birimidir, buradan sistem kontrol edilebilir, uyarılar buraya gelir.

Kaynakça: 1-İNSAN ANATOMİSİ ve FİZYOLOJİSİNE GİRİŞ P.SOLOMON çeviri: Prof. Dr. L. BİKEM SÜZEN 2-www.abiomed.com 3-www.heartpioneers.com 4-www.somersetmedicalcenter.com/13039.cfm 5-HAND BOOK of BIOMEDICAL ENGINEERIG-IEEE Press 6-TÜBİTAK-YENİ UFUKLAR/BİYONİK İNSAN EKİ (MART 2002)