Development of a novel centrifugal left ventricular assist device and the first in vivo study: Istanbul Heart VAD

Kalp yetersizliği, insan kalbinin yapısını ve fonksiyonunu bozan ciddi bir sağlık sorunudur. Bu sorun için muhtemel çözümler ise kalp nakli ya da mekanik dolaşım destek cihazlarıdır. Mevcut donör organların yetersiz sayıda olmasından dolayı sol ventriküler destek cihazları (SVDC) sıklıkla kullanılan tedavi yöntemi olmuştur, bu yöntemler transplantasyona köprüleme, iyileşmeye köprüleme ve kalıcı tedavi olarak tanımlanabilir. SVDC'ler kalp yetersizliği hastaları için umut verici bir yöntem olmuştur, fakat yüksek ithalat maliyetleri bu cihazların her hasta tarafından kullanılabilmesini engellemektedir. Bu yüzden, yürütülen bu çalışma yenilikçi bir tasarıma sahip sentrifügal akışlı bir kan pompasını kalp nakline uygun olmayan hastalar için yüksek kalitede ve düşük maliyette üretmeyi hedeflemektedir. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizi pompa içindeki akış alanlarının ve hidrolik performansın hassas bir şekilde tahmin edilmesinde kullanılır. HAD analizleri ile optimizasyon çalışmalarının yürütülmesi için sanal ortamda pompa dizayn edilmiştir. Birden fazla rotor/volute konfigürasyonu oluşturulmuştur. HAD analizi ile yapılacak optimizasyon çalışması için geliştirilen metot ile hidrolik performans, verimlilik ve hemoliz incelenmiştir. Kayma gerilimi ve gerilime maruz kalma süresi pompanın hemolitik performansının temel faktörleri olarak hesaba katılmıştır. HAD analizleri ile yüksek kayma gerilimi ve durağan alanlar tespit edilmiştir, bu alanlar hidrodinamik verimliliği düşürmekte, tromboz ve hemoliz riskini arttırmaktadır. Yapılan kapsamlı HAD analizi, pompanın performansını ve kan uyumluluğunu arttırmak için yapılacak ileri çalışmalar için de yol haritası olmuştur. Burada anlatılan yöntem başka pompa geliştirme çalışmaları için de etkili bir HAD analiz aracı olarak kullanılabilir. Üretilen prototipin sanal ortamdaki simülasyon sonuçlarını doğrulamak için fiziki performans testi yürütülmüştür. Kan özelliklerini taklit eden bir akışkanın kullanıldığı test düzeneği kurulmuştur ve son prototipin kan testleri gerçekleştirilmiştir. Kan testi sonuçları, hemoliz indeksleri, hemoglobin miktarı ve hematokrit seviyesi dikkate alındığında tatmin edici bir performans ortaya koymuştur. Geliştirilen bu cihazın insanlarda denemeye başlanmadan önce hayvan modeli üzerinde test edilmesi çok önemlidir. Bu çalışmada yürütülecek öncül akut deneyleri için domuz hayvan modeli seçilmiştir. Kiloları 77-92 kg arasında değişen üç domuz üzerinde akut deneyler yürütülerek pompanın anatomik olarak yerleştirilme pozisyonu ve kana verdiği zararlar incelenmiştir. Yapılan hayvan çalışmaları uygun bir kardiyak dolaşım ve akış karakteristiği ortaya koymuştur. Pompanın kısa dönem değerlendirilmesi için ileri akut deneyler devam etmektedir.