İzmir Ekonomi Üniversitesi (İEÜ) Medical Point Hastanesi ile İzmir Bakırçay Üniversitesi iş birliğinde, ileri evre kalp yetmezliği yaşayan hastalar için yapay zekâ destekli yerli bir yapay kalp destek sistemi geliştirildi. Bilim insanları tarafından yürütülen projede, kablosuz enerji transferi teknolojisi sayesinde enfeksiyon riskinin azaltılması ve hastaların yaşam konforunun artırılması amaçlanıyor. Yaklaşık 20 kişilik bir ekip tarafından yürütülen çalışmada, tıp ve biyomedikal uzmanları, elektrik-elektronik mühendisleri, hekimler ve araştırma görevlileri yer alıyor. Sistemin, hastanın dijital kopyası üzerinden sağlık çalışanlarına ve hastaya anlık veri aktarımı sağlaması hedefleniyor.
HASTALAR İÇİN GELİŞTİRİLDİ
İEÜ Medical Point Hastanesi Kalp ve Damar Cerrahisi Bölümü’nden Prof. Dr. Koray Aykut, kalp hastalıklarının dünyada en yaygın ölüm nedenleri arasında yer aldığını belirterek, yapay kalp teknolojilerinin önemine dikkat çekti. Aykut, “Çok sayıda insan ağır kalp yetmezliği çekmekte ve bunların ciddi bir kısmını kalp nakli adayları oluşturmaktadır. Kalp nakli, yüz güldürücü bir işlem ancak uygun organ bulmak her zaman kolay olmuyor. Gerek donör sayısının azlığı gerekse bulunan kalbin nakle uygun olmaması yapılan ameliyat sayısını kısıtlamaktadır. Dünyada özellikle kalp nakli bekleyen hastaların hem sağ kalımını artırmak hem de yaşam konforunu yükseltmek amacıyla birtakım yapay kalpler geliştirilmiştir. Ülkemizde de bu yapay kalpler birçok merkezde başarıyla uygulanabilmektedir” dedi.
“YURTDIŞINA BAĞIMLIYIZ”
Mevcut sistemlerin yüksek maliyet ve enfeksiyon riski gibi dezavantajlara sahip olduğunu ifade eden Aykut, “En önemli sorunlardan biri yurt dışına bağımlı olmamız ve cihaz maliyetlerinin aşırı yüksekliğidir. Bunlar milyonlarca liraya mal olan sistemlerdir. İkinci dezavantaj ise cihaz göğüs kafesi içine takılmasına rağmen motoru besleyen bataryaların vücut dışında kalmasıdır. Hastanın vücut içi ile dışı arasında bir bağlantı sağlayan ve cildinden çıkan hortumlar bulunmakta. Hasta bu bataryaları bir çantayla yanında taşımak zorunda kalmaktadır. Bu durum aynı zamanda enfeksiyon riskini de ciddi oranda artırmaktadır. Yüksek maliyet, sınırlı sayıda hastaya uygulanabilme, enfeksiyon riskleri ve şarj-batarya problemleri gibi etkenleri göz önüne alarak ekip olarak 'Bunun daha gelişmiş bir modelini yapabilir miyiz?' düşüncesiyle yola çıktık. Tıp ve biyomedikal uzmanları, elektrik-elektronik mühendisleri, hekimler ve araştırma görevlilerinden oluşan yaklaşık 20 kişilik bir ekibimiz var. Yerli bir üretim gerçekleştirerek maliyetleri ciddi oranda düşürmeyi ve böylece çok daha fazla hastaya ulaşabilmeyi hedefledik.”
HEDEF VÜCUT DIŞINA ÇIKMADAN DÖNDÜRMEK
Projede görev alan Biyomedikal Mühendisi Necip Çiftçi, geliştirilen sistemin çalışma prensibi hakkında bilgi verdi. Çiftçi, “Gerçekleştirmiş olduğumuz bu prototipte, transkutanöz enerji (deri üzerinden verilen enerji) ile pompayı çalıştırmayı ve herhangi bir kablo vücut dışına çıkmadan pompayı döndürmeyi hedefliyoruz. Sol ventrikül yetmezliği olan hastalarda, kalbin alt tarafına bir hortum vasıtasıyla pompa yerleştireceğiz. Bu pompa kanı kalpten alarak aorta gönderecek ve aort üzerinden kan tüm vücuda dağıtılacak. Sol ventrikül, vücudumuzda kanı tüm organlara pompalamaya yarayan bir yapıdır. Bu mekanizma görevini yerine getiremediğinde, bölgeye yapay bir pompa implante ederek hastanın hayati fonksiyonlarını idame ettirmeyi amaçlıyoruz” ifadelerini kullandı. Pompanın prototipini yıl sonuna kadar tamamlamayı planladıklarını belirten Çiftçi, “Deneylerimiz devam ediyor. Hazırlamış olduğumuz pompanın vücuttaki simülasyonunu gerçekleştirdik. Hedeflediğimiz noktaya ulaştığımızda prototipimizi tamamlayacağız. Sonrasında hayvan deneyleri aşamasına geçmeyi ve ardından cihazımızı halkımızın kullanımına sunmayı planlıyoruz” dedi.
YAPAY ZEKA VE DİJİTAL İKİZ TEKNOLOJİSİ
İzmir Bakırçay Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Bölümü Araştırma Görevlisi Nazlıhan Kaçmaz ise projenin temelinin yüksek lisans tezine dayandığını söyledi. Kaçmaz, “Bu çalışmanın ön hazırlıklarını ve bilgisayar destekli analizlerini yüksek lisans tezim kapsamında tamamladık. Şu anda doktora tezim doğrultusunda, projemizin prototipini elde etmek amacıyla çalışmalarımıza devam ediyoruz. Var olan cihazlardan ve sistemlerden ayrışan, önemli özgün değerlerimiz mevcut. Sistemimize dijital ikiz ve yapay zeka entegre ederek, hastanın dijital bir kopyası üzerinden hem hastaya hem de sağlık çalışanlarına anlık bilgi akışı sağlamayı hedefliyoruz. 'Kablosuz enerji transferi' teknolojisiyle de hastada açık bir yara bırakmadan, enfeksiyon riskini en aza indiren bir enerji aktarım sistemi kurmayı amaçlıyoruz. Ayrıca 'DFX metodu' olarak adlandırılan tasarım yöntemleriyle çok daha optimize bir tasarım elde etmeyi hedeflemekteyiz” diye konuştu.
HEDEF HÜCRELERE ZARAR VERMEYEN BİR YAPI
Sistemin en önemli bileşenlerinden birinin kalbe yerleştirilecek pompa mekanizması olduğunu belirten Kaçmaz, şu ifadeleri kullandı: “Bilgisayar analizleriyle en optimum tasarıma ulaşarak 'manyetik levitasyon' teknolojisini kullanmayı, bu sayede sürtünmeyi minimuma indirerek kan hücrelerine zarar vermeyen bir yapı oluşturmayı hedefliyoruz. Son aşamada ise elde ettiğimiz prototipin deneylerini, laboratuvarda kurduğumuz sistem üzerinde gerçekleştireceğiz. Bu test düzeneğiyle, hastanın kardiyovasküler sistemini (yapay dolaşım döngüsünü) birebir simüle etmeyi amaçlıyoruz.”
