Biyonik Kalp
Sadık Maraşlı

Bay Templeton, artık vazifesini yapamaz hale gelen kalbinin yanına, kan dolaşımına yardımcı olmak üzere yerleştirilmiş yaklaşık 700 gram ağırlığındaki mekanik pompa, kanın duvarını delerek dışarı çıkan iki adet plastik hortum ve 4,5 kg. ağırlığındaki nikel-kadmiyum pil ile yine de mutlu görünüyor. Çünkü, bir yıl kadar önce başlayan kalp ağrıları ve hastahanede geçen aylardan sonra, tamamen duran kalbinin sol kısmına, sözünü ettiğimiz alet monte edildi. O, bu haliyle kendi kan grubu, gen yapısı ve vücut ölçülerine uygun birinden alınacak kalp bulununcaya kadar, en azından hastahane içinde gezip dolaşabileceği ve bir kısım aktivitelerini yerine getirebileceği için şükrediyor. Pek çoğumuz sahip olduğumuz nimetlerin kıymetini ancak onları kaybettikten sonra anlayabiliyoruz. Herşeyin uyum içinde gittiği, herhangi bir aksamanın olmadığı zamanlarda, işin uzmanları tarafından kesin ifadelerle yasaklanmasına veya tavsiye edilmemesine rağmen, pek çok şeyi yapıyor ve kendimizi onlardan çekip geri de duramıyoruz. Bu durum “bir musibet bin nasihatten iyidir” şeklinde bir atasözü ile halk arasında ifade edilmektedir. Durum sağlığımız açısından ele alındığında da en veciz ifadesiyle “Hastalanmadan evvel sağlığın kıymetini bilin” tavsiyesine uymuyoruz.

Yapılan bir araştırmaya göre, yalnızca ABD’de her yıl 25 bin kişi kalp nakline ihtiyaç duyuyor. Bunlardan %85’i de uygun bir kalp bulamıyor. Kalbin tamamının değil de yalnızca sol kısmının rahatsızlığı sebebiyle tedavi edilmesi gerekenlerin sayısı ise 70 bine varıyor. Dünya çapında ele alındığında meselenin büyüklüğü daha iyi anlaşılır. Bu durumda ihtiyaç olan kalbin temini için suni kalp yapma yoluna gidilmesinden başka çare kalmıyor.

Çalışamaz hale gelen bir kalbin yerine mekanik bir pompa kullanılabileceği düşüncesinin ilk uygulaması, 1969 yılında 47 yaşındaki bir hastaya yapıldı. Bu hasta, başka bir kalp bulununcaya kadar 64 saat bu aletle yaşadı. Günümüzdeki suni kalbe benzer ilk kalp uygulaması ise, 1982 yılında Bamey Clark adlı hastaya uygulandı. Bu hasta da 112 gün yaşadıktan sonra, doğrudan cihazla bağlantılı olmayan bir sebeple öldü. O zamandan beri, uygun bir kalp bulununcaya kadar hastaların yaşaması için çeşitli tipteki mekanik pompalar kullanılmıştır.

Burada kalbin bazı temel özelliklerini hatırlamakta fayda vardır. Kalp, kan dolaşım sisteminin merkezidir. İlk bakışta, eş çalışan iki adet pompacıktan ibaret olduğu görülür. Her pompa iki odalı bir yapı göstermektedir. Odalardan biri kanın toplandığı ve kulakçık olarak isimlendirilen kısım, diğeri de pompalama işleminin yapıldığı karıncık kısmıdır. Çalışma sırasında her iki kısım aynı miktar kanı seri halde pompalarken biri temiz kan, diğeri de kirli kan ile çalışır. Temiz kan, ilgili bölüm tarafından ciğerlerden emilir ve vücudun her noktasına damarlar vasıtasıyla pompalanır. Kirlenmiş olan kan ise, toplayıcı damarlar vasıtasıyla emilerek daha sonra temizlenmek üzere akciğerlere pompalanır.

Normal bir yetişkinde kalp günlük olarak 100 bin defa atar. Kalbin dolma ve boşalmasından ibaret olan bir atma işlemi, bir saniyeden daha kısa bir sürede gerçekleşir. Kalpte meydana gelen akış, dört adet tek yönlü kapakçık tarafından yönlendirilir. Suni kalp, iki adet pompacıktan ibaret bir alet olarak düşünüldüğünden dolayı yapımı çok kolay zannedilebilir. Fakat, eldeki imkanlar ve yaşayış esnasında kalbin karşı karşıya kaldığı durumlar göz önünde bulundurulduğunda, bunun hiç de kolay birşey olmadığı görülecektir. Çünkü kalp, çok karmaşık bir yapıya sahiptir. Çalışması pek çok kimyevi, fizik ve psikolojik tesirlere göre değişiklik gösterir. Kalp, benzer şartlarda kişiden kişiye değişen veya aynı kişide değişik zamanlarda farklılıklar gösteren tepkiler vermektedir. En basitinden, kalbin, düz yolda yürüme esnasındaki çalışmasıyla bir merdiveni çıkarkenki çalışması farklıdır. Diğer bir gerçek de, kalp ve dolaşım damarlarının sabit kesitli borular olmayıp duruma göre kesitlerinde değişmelerin olabilmesidir.

Bu durumda bir pompa olarak düşünülen kalbin çalışmasını kontrol edecek bilgisayar programında bile çeşitli kabuller yapılması gerekmektedir. Bu konuda Levey ve Bingham, kalbin sol kısmı üzerinde yaptıkları çalışmada şu kabulleri yapmak zorunda kalmışlardır.

1. Kalbin tek ve sabit bir debiye (0,5 litre dak.) sahip olduğu ve dakikada 72 atım yaptığı.
2. Kanın dolaşım sırasında karşılaştığı dirençlerin toplamına karşılık gelecek bir tek direnç kullanılabileceği.

Bu kabullerle yapılan modelde karıncık, ikili kapakçık, kulakçık, aort kapakçığı, sistem dirençleri, sistem kapasitansı, iki pompa, iki basınç düzenleyici ve akış düzenleyici bulunmaktadır. Bütün bu karmaşık özellikleri sebebiyle kalbin çalışmasını modelleyecek bilgisayar programında başta kabul edilen durumlar kaçınılmaz olmaktadır. Araştırmacılar; “eğer yapılan hata miktarı deneyle iyi bir şekilde tespit edilebilirse, aksamaların giderilmesi imkânı olabilecektir” demektedirler.

Suni bir kalbin elde edilmesi, elbetteki yalnızca onun kontrolünü yapacak bilgisayar programından ibaret değildir. En basitinden, insan vücudunun içine yerleştirilecek bu aletin ağırlığı, aletin hacmi, kanın bu aletle teması halinde pıhtılaşması, bu aleti tahrik edecek enerjinin nereden sağlanacağı ve nasıl monte edileceği gibi problemler vardır. Günde 100 bin devir yapacak bir elemanın yorulması, birbiriyle eş çalışan elemanların yağlanması meselesi, dönen kütlelerin sahip olduğu atalet kuvvetlerinin dengelenmesi, deformasyon sebebiyle meydana gelen arızalar ve daha pek çok problemlerin çözümü gerekmektedir.

Daha hafif ve daha uzun süre çalışacak suni kalp sistemlerinin geliştirilmesi için araştırmalar devam ediyor. Pil teknolojisindeki gelişmeler, vücudun dışında kalacak kısmın iyice küçültülmesini ve hafifletilmesini sağlayabilecektir. Bu sistem için en gelişmiş pil tipi olan Lityum pilleri, sağlık şartlarından dolayı henüz kullanılamamaktadır. Suni kalp tasarımcıları, bu olumsuzluğun giderilebileceğine inanıyorlar. Şu anda yaklaşık olarak 4,5 kg. ağırlığındaki nikel-kadmiyum pil 8-10 saat aralıklarla şarj edilerek kullanılmaktadır. Araştırmacılar, aynı ağırlığa sahip bir pilin 24 saatte bir doldurularak kullanılacak şekilde geliştirilebileceğine inanıyorlar. Ayrıca yedek bir güç kaynağı olarak kalbin 1-2 saat çalışmasını sağlayacak pil üzerinde de çalışılmaktadır.

En önemli araştırma konularından birisi de kanın pıhtılaşmasına sebep olmayacak uygun bir malzemenin bulunmasıdır. Her ne kadar biomer malzemeler bu işi yapabilmekte iseler de bu konuda daha çok araştırma yapılması gerekmektedir. Muzdarip insanların derdine derman olacak suni kalp çalışmalarının hızla ilerlemesi bütün insanlığın arzusu. Hem takdir edilecek bir gayret, hem de hakiki kalbin mükemmelliğini ve hassas ayarını ortaya koyup Yaratan’ını tanıtması yönüyle ibret verici.

KAYNAKLAR

- Connor, “Engineering a Reptacement for the Human Heart”, Mechanical Engineernig, July 1991
- Connor, How 10 Mend a Broken Heart”, Mechanıcal Engineering, Nov. 1991
- Levey-Bıngham, “A Computer Driven Feedback Control System for Simuation of the Cardiovascular Network”, Symposium on Computer Aided design by ASME 1989
- Yeaple, J. A, “Bionic Heart”, The Popular Scıence, Aprıl 1992

---