PERFÜZYON BİLİMİNE GİRİŞ Türker Şahin CCP, MA

Vize Konuları Kardiyak anatomi, fizyoloji ve cerrahi bilgisinin gelişimi, Ekstrakorporyal dolaşımın (EKD) genel kompanentleri Yapay akciğerler (oksijenatörler), Yapay kan pompaları,

Final Konuları Kardiyak anatomi, fizyoloji ve cerrahi bilgisinin gelişimi, Ekstrakorporyal dolaşımın (EKD) genel kompanentleri Yapay akciğerler (oksijenatörler), Yapay kan pompaları, Koroner Bypass (CABG) Ameliyatları, Kapak ameliyatları (AVR, MVR, Kapak Tamirleri), Anevrizmalar & Büyük damar cerrahisi, Kalp transplantasyonları, Yapay kalplerin gelişimi

PERFÜZYON BİLİMİNE GİRİŞ KARDİYAK ANATOMİ, FİZYOLOJİ VE Bölüm - 1 KARDİYAK ANATOMİ, FİZYOLOJİ VE KARDİYAK CERRAHİ BİLGİSİNİN GELİŞİMİ (09 Ekim 2015) Türker Şahin CCP, MA

Neden Tarihsel Bakış Açısı? 1953: İlk başarılı vücut dışı dolaşım (EKD veya ECC) girişimi Fakat, bu konulardaki düşünce ile ilgili ilk çalışmalar 1811 yılında başlamıştır. 142 yıllık bir periyod: Birçok araştırmacı değişik fikirler üreterek bunları birer birer eylemleştirmeye çalıştı. Bir kısmı başarılı, bir kısmı da başarısız olan bu çalışmaların her biri bu alanın önemli köşe taşlarıdır. Bunların incelenmesi bu dersin (PRF 101) en temel amacıdır. Çünkü, açık-kalp cerrahisinin bu günkü görkemli düzeyi eskilerin bu çalışmaları üzerinden yükselmiştir.

Hippocrates (MÖ 460–MÖ 375) Aristotle (MÖ 384–MÖ 322) İlk anatomi yazarlarından olan Hippocrates ve Aristotle kendi dönemlerinin çağdaşları gibi, kalbi vücudun ısı merkezi olarak görmekteydiler. Bu inanış ve öğreti binlerce yıl hiç değişmeden tüm anatomi yazarlarınca kabul edilmişti.

Tanrıça Ma’at ölen kişinin kalbini tartıyor Tanrıça Ma’at ölen kişinin kalbini tartıyor. ölenin cennete gidebilmesi için ruhun bir parçası olarak kabul edilen kalbin Ma’at’ın tüyünden daha hafif olması gerekiyordu. Early 2nd century AD. Courtesy Nicholson Museum, University of Sydney, NM R344 The structure of the heart has intrigued scientists since ancient times. Different interpretations of the anatomy of the heart reflect changing notions of its function. In ancient art, the heart is pictured according to society’s concept of its function. The ancient Egyptians believed that the heart contained the soul, and that it would be weighed by Anubis after death. If it was heavier than a feather the soul was damned. Note that even in this early depiction the chambers of the heart are visible.

Claudius Galen (MS 129 – 216)

Galen’in ünlü kitabı Epitome (1643’teki basımı) Courtesy of Rare Books and Special Collection, Fisher Library, University of Sydney Yunanlı cerrah, doktor ve filozof:  Claudius Galen (AD 129 –199/217)  Anatomi ile ilgili fikirlerini EPITOME isimli kitabında topladı. Bu çalışmasında Galen kalbin ventrikülleri arasında pasajlar ve geçişler/delikler olduğunu iddia etmiştir. Early anatomical texts from Greece and Rome were not illustrated with diagrams. In 16th century medical schools, Galens’ work was still being read aloud during demonstration dissections so students could verify the accuracy of his descriptions. Ecclesiastical approval is made clear by the sacred monogram in the title page of this 1643 edition of Galen’s Epitome.

Leonardo Vinci (1452 - 1519)

Leonardo Vinci (1452 - 1519)

Leonardo Vinci (1452 - 1519) Büyük İtalyan Rönesans sanatçısı ve bilimadamı, Leonardo Da Vinci (1452-1519) 100 den fazla vücudu diseksiyonla incelemiş ve böylece organların anatomik çizimlerini büyük bir anatomi atlası için tasarlamıştı. Bazı çizimleri 1580’de yayınlansa bile Da Vinci’nin büyük bir atlas oluşturma projesi asla gerçekleşmemiş ve yayınlanma şansı bulamamıştır. Fakat yüzlerce yıl sonradan yüzlerce anatomik organ ve vücut çizimleri ünlü defteriyle beraber keşfedilecektir.

Andrea Vesalius (1514 – 1564) Kitap 1846’da yayınlanmıştır.

(1846’daki Kitabın Ön Kapak Resmi) Andrea Vesalius (1846’daki Kitabın Ön Kapak Resmi) Galen Aristo

1846’da tekrar basılan kitabındaki bu çizimiyle Vesalius vücudu saran venöz damar ağını göstermektedir. VESALIUS BU ÇİZİMİNİN YÜZLERCE YIL SONRA BİLE İNSANIN VASKÜLER VE DOLAŞIM SİSTEMİ OLARAK RESMEDİLMESİ, 19. YY ORTALARINDA BİLE DOKTORLARIN KARDİYOVASKÜLER SİSTEMİ HENÜZ ÇÖZEMEDİKLERİNİ GÖSTERMEKTEDİR.

William Harvey (1578 – 1657) William Harvey 1628 yılında “De Motu Cordis” isimli çalışmasında, insan organizmasının kan dolaşımını kalpten başlatarak tanımlamış ve ayrıca kan dolaşımının fizyolojik çalışma prensiplerinden de bahsetmiştir.

Marcello Malpighi (1628 – 1694) The discovery of the blood circulation in 1615 by William Harvey is considered to be the most brilliant and important event that has ever happened in anatomy and physiology. Harvey had shown that the blood was passing from the veins to the arteries through the heart and lungs but having no microscope he was unable to demonstrate the capillary blood vessels and he reasoned that the blood was moving from the arteries to the veins through “the porosities of the tissues” [1]. This had to wait for Marcello Malpighi and his landmark work on capillaries that completed Harvey’s views on blood circulation. Harvey’in kan dolaşımı ve kapiller kan dolaşımı ile ilgili ileri sürdüğü tez, o dönemin birçok bilimadamı için pek kabul görmemiştir. Harvey’in ölümünden dört yıl sonra 1661’de Malpighi, kapiller anatomi ve kan dolaşımını kanıtlayarak anlatmıştır. Böylece Malpighi, Harvey’in tezini tamamlayarak kan dolaşımının sırrını hemen hemen tamamıyla çözecekti

Robert Hook (1635 – 1703) 17. Yüzyılın ikinci yarısında Boyle, Hooke ve Lower solunum fizyolojisinin çalışma prensiplerinden bahsederek hava ile kan arasındaki gaz alış verişini tanımlamışlardı. Bu dönemde Robert Hooke ilk kez oksijenatörü bir kavram olarak kullandı.

Antoine-Laurent de Lavoisier (1743 – 1794) 18. Yüzyılın sonlarında, Lavoisier akciğerlerde gaz değişim teorisini ve hayatın devam ettirilebilmesi için akciğerlerin hayati önemini keşfetti. Kan dolaşım fizyolojisinin Harvey tarafından ileri sürülmesinden (1628) yaklaşık iki yüzyıl sonra Lavoisier, respirasyon üzerine fizyolojik çalışmalara yoğunlaştı ve solunum sonucu ortaya çıkan son ürünün su ve CO2 olduğu sonucuna vardı.

19. YY Gelişmeleri Julien-Jean Caesar Le Gallois 1812 yılında Kan dolaşımının kısa bir süreliğine bir cihaz yardımıyla vücut dışında sağlanabileceğini (ekstrakorporal dolaşım) ilk ileri süren kişiydi. Bu dönemde fizyologlar vücuttan izole edilmiş doku ve organları oksijenlendirilmiş kanla perfüze edebilmek için perfüzyon cihazları üzerine yoğunlaştılar. Laboratuvar ortamında venöz kanı kabarcıklandırma, kırbaçlama, püskürtme ya da bir film tabakasından geçirme gibi yöntemlerle O2 gazı kullanarak oksijenlendirmeye çalıştılar. Avusturyalı cerrah olan Christian Theodor Billroth, 1881 yılinda Vienna Medical Society’ de verdiği bir konferansta “Kalb üzerinde ameliyat yapmaya kalkışan biri, meslekdaşlarının saygısını kaybetmelidir” demiştir. Extracorporeal Circulation ‘ nun yapılabilirliğini ilk kez düşünen, ortaya atan 1811 yılındaJulien-Jean Cesar LeGallois isimli Fransız hekimidir . LeGallois kalbin yerini bir pompanın alabileceğini öne sürdü. Bu lokal olarak bir organın (vücuttan ayrılmış bir başın) perfüzyonu için kullanılacaktı. Ancak yapılan deneyler başarılı olamadı. Başarısızlığın nedeni büyük bir olasılıkla o sırada henüz heparin’ nin keşfedilmemış olmasıdır. Uygulanan yapay dolaşıma heparin konamadığı için sistem içinde dolaşan kan pıhtılaşmış, sistem kilitlenmiş olabilir.

19. YY Gelişmeleri Venöz kana oksijenli hava kabarcıkları verilerek kan oksijenize edildi (Schroder 1882). Ama bu sefer de sorun; kanda oluşan köpüklenme! Bu köpüklenme hava embolisine yol açmaktaydı. Böylece bu ilk “bubble oksijenatör” denemeleri ile oksijenasyon sağlansa da, hava embolisi nedeniyle başarısızlıkla sonuçlandı. İlk disk oksijenatör denemesi (1885 yılında Max von Frey ve Max Gruber).

Pıhtılaşma Sorunu 1916 yılına kadar perfüzyon konusunda bazı yeni ekipmanlar bulunmuş, deney alanında uygulamaya konulmuştu, Fakat hala vücut dışına alınan kanda pıhtılaşma sorunu vardı Deneyler bu yüzden başarısızlıkla sonuçlanıyordu. Damar dışına alınacak ve bir süre vücut dışında tutulması gereken kanın pıhtılaşmasını önleyecek bir buluşa ihtiyaç vardı.

Jay McLean (1890 – 1957) Heparinin Keşfi (1916) 1916 - Jay McLean Heparini keşfetti. Heparin, uzun süre kanın pıhtılaşmasını engelliyor, Yapay ortamlarda pıhtılaşmadan kanın dolaşmasını sağlıyordu. 

Koagülasyon (pıhtılaşma) & Antikoagülasyon William Henry Howell, 1918 de pıhtılaşma (coagulation ) zamanını ölçmeyi başardı. protrombin zamanı (PZ), aktive parsiyel tromboplastin zamanı (aPTZ) ve trombin zamanı (TZ)’ dır. 

Sergei Brukhonenko (1890 – 1960) 1929’da prof. dr. S S Brukhonenko ile S Tchetchuline, Rusya’da, bir deney hayvanından çıkartılmış akciğeri oksijenator olarak kullandılar. Bunun iki de kalp pompası vardı. Bu makinayla önce izole edilmiş organları perfüze ettikten sonra bütün bir hayvanın perfüzyonu için de kullandılar.

Charles A. Lindbergh ve Kalp Pompası Eşinin ablasında (Elisabeth) pnömoni den kaynaklanan bir komplikasyon nedeniyle kalbinde bir lezyon gelişti. Bu lezyon nedeniyle hareketleri kısıtlandı ve tamamen yatağa bağlı hale geldi. Lindbergh Elisabeth’in doktoruna sorduğunda kalbindeki lezyonu ameliyatla iyileştirecek imkanlarının olmadığını çünkü bunun için kalbi durdurmak gerektiğini bunun da imkansız olduğunu çünkü kısa süreliğine kalbin durdurulmasının ise diğer hayati organların ölümüne ve tüm vücudun beslenmesinin de durdurulması anlamına geleceğini söyler. Lindbergh neden kalbin görevini görecek mekanik bir kalp pompası olmadığını sorar. Dr ise mekanik kalp diye bir şeyi bilmediğini ve şimdiye kadar da hiç duymadığını söyler. Lindbergh başkalarına da sorar kimse bilmemektedir ve duymamıştır. Bu sorgulama onu Nobel ödüllü Alexis Carrel ile tanışmaya kadar götürür.

1930’larda Alexis Carrel ve Charles Lindbergh in-vitro organ perfüzyonu için proje çalışmaları yaparken

Perfusion system of Lindbergh and Carrel. 

John H. Gibbon, Jr. & Kalp-Akciğer Makinesi 3 Ekim 1930 Boston’da Massachusetts General Hastanesinde bir kadın hasta yatmaktadır.  Teşhis: Masif pulmonary emboli. Kadının doktoru pulmoner embolektomi kararı alır. John H. Gibbon, Jr. klinikte asistandır ve hocası bu kadın hastayı gözlemleme-raporlama görevi verir Monitör ve vital göstergelerin takibini yapar rapor tutar. Hastanın solunumu gittikçe zayıflar, nabzı yükselir ve kan basıncı düşer.

Gibbon hocasına haber verir dakikalar içinde hocası hastanın göğüs duvarını insize ederek açar ve pulmoner artere ulaştığında akciğeri tıkayan büyük pıhtıları çıkarır. Fakat bu çabalar bir sonuç vermez hasta ex olur.

John Gibbon bu projesini gerçekleştirmek için hiç yorulma bilmeden çalışacak ve ilk başarılı kalp-akciğer makinesi deneyi için tam 23 yıl geçecekti. Bu aşamaya gelene kadar kendisine en büyük destek eşinden ve 1940’ların sonlarına doğru IBM Corporation firması olacaktı. Gibbon’un kendi öğrencilerinden birisi IBM Yönetim Kurulu Başkanı Thomas Watson’ın yakın arkadaşıydı. Böylece Gibbon ve IBM, Model I isimli insanlarda kullanılacak ilk Kalp-Akciğer makinesini geliştireceklerdi

Gibbon-IBM KAM

John H. Gibbon, Jr.