Son evre Kronik Kalp Yetmezliği (KKY) için palyatif olmayan tek tedavi kalp transplantasyonudur; fakat donör organ sayısının nakil bekleyen hasta sayısına oranla yetersiz olması girişimin etkinliğini kısıtlamaktadır.  Bu hasta grubu için ABD ve Japonya’da 1960’lı yıllarda geliştirilmeye başlanan mekanik dolaşım desteği (MDD) sistemleri, son yıllarda gittikçe artan bir sıklıkla tüm dünyada ve ülkemizde gerek transplanta köprü olarak, gerekse yaşam boyu destek sağlamak için kullanılmaktadır. Hemodinamik yetmezliğe giren sol karıncğın hacim yükünü sistemik dolaşıma basan bir kan pompası, pompayı hareket ettiren bir eyleyici, pnömatik veya elektromekanik bir güç kaynağı, kontrol ünitesi, ve gref, konektör, kablo gibi  çeşitli aksesuardan oluşan sistemler, günümüzde minyatürize edilmiş, taşınabilir, vücut içi, dayanıklı, güvenilir ve akıllı teknolojilere dönüştürülmüştür.

Gelişmekte olan diğer ülkeler gibi, Türkiye’de de yerli ve rekabetçi MDD sistemlerinin geliştirilmesi tıbbi, insani ve toplumsal bir ihtiyaç olduğu kadar bilimsel, teknolojik ve ekonomik bir gereklilik olarak karşımıza çıkmaktadır. Önerilen proje, bu soruna yerli ve özgün bir çözüm sunmak amacıyla, yenilikçi bir MDD sistemi oluşturmak hedefiyle hazırlanmıştır. Tek kademeli bir eksenel türbin ve türbin rotorunu hareketlendirilen fırçasız doğru akım motoru, Destek Sisteminin 1. Temel Teknolojisi (TT1) olan Sol Ventrikül Destek Pompası’nın (SVDP) iki Alt Bileşenini (AB) oluşturacaktır. Ön çalışmalarda geliştirilmiş olan özgün türbin geometrisi, Ana Proje kapsamında nümerik ortamda (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği, HAD) optimize edilecek ve 3-D yazıcıda titanyumdan üretilecektir. Motorla entegrasyon öncesi, türbinin sabit ve döner aksam bıçakları üzerinde oluşan akış ve kayma gerilimi alanları hidromekanik bir Dış Tahrik Mekanizmasında optik yöntemlerle (Parçacık Hızı Görüntüleme, PHG) kestirilecek, gerekirse HAD-PHG iterasyonlarlıya katı model yakınsanacaktır. Eşzamanlı olarak Birinci Alt Proje kapsamında geliştirilecek motor, elektriksel iletkenliği düşük titanyum alaşımı ve yüksek enerji yoğunluklu mıknatıs kullanılarak imal edilecektir. Titanyum parazitik kayıpları ve mıknatıs kayıpları malzemenin segmente edilmesiyle özgün olarak minimize edilecek, statorun enkapsülasyonuyla hava aralığında daha az pürüzlü bir ortamda kan akışı sağlanarak pompa ve sistem verimi arttırılacaktır. İkinci Alt Proje kapsamında geliştirilecek olan Kontrol Ünitesinin (TT2) iki Alt Bileşeni ergonomik hasta arayüzü ve çift yönlü veri iletişim protokolu olacaktır. Veri iletişim protokolu, önemli fizyolojik ve elektromekanik değişkenlerin anlık değerlerini hasta arayüzüne ve güvenli olarak hasta takip merkezine iletecek, özgün olarak acil durumlarda merkezden uzman müdahalesine imkan sağlayacaktır. Kontrol Ünitesine gömülü geri-beslemeli denetleyici Kontrol Ünitesinin 3. Alt Bileşeni olup Ana Proje kapsamında geliştirilecektir. Emsallerinden üstün olarak doğrusal olmayan uyarlamalı geri-adımlamalı kontrol kuramıyla tasarlanacak olan denetleyici bir yandan türbin devrini hastanın anlık metabolik ihtiyacına göre kararlılıkla ayarlarken, diğer yandan hem alyuvar yıkımı (hemoliz) veya sol karıncık negatif basıncı gibi aşırı hızlardan, hem de pompa trombozu veya doku iskemisi gibi düşük hızlardan kaynaklanan travma risklerini minimize edecektir. Destek Sistemi, Sistemin Temel Teknolojileri ve bunların Alt Bileşenleri, çevresel ortamda tam ölçekli fizyolojik veri setleri ve olası kardiyovaküler patolojileri modelleyen kalp-damar benzetim devresinde doğrulanacak ve gösterilecektir. Projenin 3. Temel Teknolojisini oluşturan ve Ana Proje Kapsamında geliştirilecek olan benzetim devresinde, sol karıncığın zamanla değişen elastansı (hacim-basınç ilişkisi) Pontryagin Maximum Prensipi (PMP) uygulamasıyla sol karıncık hidrolik verimini maksimize edecek şekilde modellenecektir. Literatürde şimdiye kadar yalnızca çeşitli empirik elastans girdileriyle belirlenebilen sol karıncık fonksiyonun önerilen projede Optimum Kontrol Teorisinin en etkili yöntemlerinden biri olan PMP ile analitik yoldan benzetilecek olmasının, MDD sistemlerinin performans testine yönelik etkin, uygulanabilir ve özgün bir test platformu sunacağı umulmaktadır.

Proje yöneticisi, dünyanın en önemli MDD merkezlerinden biri olan Texas Heart Institute’da (Houston, TX) deneysel kalp cerrahisi alanında yirmi yıla yakın bilimsel ve idari görevlerde çalışmıştır. Günümüzde en çok tercih edilen iki MDD sistemi olan HeartMate-II ve HeartWare teknolojilerinin tasarım, Ar-Ge ve klinik deneme süreçlerine aktif olarak katılmıştır.

Proje Danışmanı M. Hakan Akay, aynı merkezde konunun en saygın liderlerinden olan Denton Cooley ve Bud Fraizer’ın kalp nakli ve MDD servislerinde uzmanlık eğitimi almış olup, halen Houston’da Memorial Hermann Hastanesi İleri Evre Kalp Yetmezliği Merkezinin Cerrahi Direktörü olarak çalışmaktadır.

Alt Proje yürütücüsü Prof. Erkan Meşe, elektrik makinaları konusunda ulusal ve uluslararası platformda en iyi tanınan ve saygı gören bir uzman, çok sayıda bilimsel yayını ve teknik patentleri olan bir akademisyendir.

Dr. Türker Türker, doğrusal olmayan sistemlerin kontrolü alanında adı duyulmaya başlayan son derece başarılı, dinamik ve üretken bir akademisyen ve araştırmacıdır.

Alt Proje yüklenicisi ve projenin endüstriyel ortağı olan Globax firmasının veri iletişimi konusundaki tecrübe, know-how ve güvenirliği, proje ekibinin projeyi başarıyla sonlandırma ihtimalini yükselten bir diğer etkendir.  Önerilen projeyle teknolojinin THS6 aşamasının sonuna getirilmesi ve bir sonraki aşama olan biyolojik performans testleri için dayanıklı ve güvenilir bir seri üretim prototipinin geliştirilmesi projenin ana hedefidir. Ulusal bir ihtiyaç olan özgün, etkin ve rekabetçi bir MDD Sisteminin tamamiyle yerli imkanlarla tecrübeli, yetkin ve motive bir ekip tarafından geliştirilmesi, üretilmesi için sunulan projenin tıbbi, bilimsel, sınai ve ekonomik yaygın etkisinin yüksek olacağı oldukça kuvvetli bir ihtimaldir.

Anahtar Kelimeler: Kalp Yetmezliği, Mekanik Dolaşım Desteği, Sol Ventrikül Destek Pompası, Kalp-Damar Benzetim Devresi, Değişken Sol Karıncık Elastansı,  Mekanik Dolaşım Desteği,  Uyarlamalı Geri Adımlamalı Kontrol,  Fırçasız Motor Tasarımı,  Çift Yönlü Kablosuz İletişim,  Pontryagin Maksimum Prensibi