TR2021013337A1 - Aort protezi̇ ve hastaya özel üreti̇m yöntemi̇ - Google Patents

Abstract

Buluş, hasta görüntülerinden elde edilebilecek ölçüler ile hastanın aort köküne entegre edilebilen, açılış mekanizmasına sahip yeni bir aort kapakçığı protezi ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME AORT PROTEZI VE HASTAYA ÖZEL ÜRETIM YÖNTEMI Bulusun ilgili oldugu teknik alan: Bulus, hasta görüntülerinden elde edilebilecek ölçüler ile hastanin aort köküne entegre edilebilen, açilis mekanizmasina sahip yeni bir aort kapakçigi protezi ile ilgilidir. Teknigin bilinen durumu: Dünya Saglik Örgütü, 2016 yili verilerine göre Dünya genelinde %31, Türkiyeide ise belirtmektedir (WHO 2018). Aort kapakçigi rahatsizligi sebebiyle ise Dünya nüfusunun Kardiyovasküler sistem, kalp, kan ve damar aginin olusturdugu kapali kan dolasimi sistemi olarak tanimlanmaktadir. Sistemin ana organi olan kalp, oksijenli temiz kani vücut organ ve dokularina pompalarken, karbondioksitli kirli kani akcigerlere ileterek kan dolasimini olusturur ve kan akisinin devamliligini saglamaktadir. Kalp, bu fonksiyonunu kisinin dinlenme, uyku ve egzersiz ihtiyaçlari dogrultusunda ömrü boyunca ritmik olarak sürdürmektedir. Kardiyovasküler sisteme ait iki alt dolasim sistemi vardir. Pulmoner dolasimda karbondioksitçe zengin kan, kalbin sag karincigindan (sag ventrikülden) baslayarak pulmoner kapaktan geçer ve akciger atardamari (pulmoner arter) araciligiyla akcigerlere iletilmektedir. Akciger kilcallarinda oksijen-karbondioksit degisimi ile temizlenen kan ise, akciger toplar damari (pulmoner ven) araciligiyla kalbin sol kulakçigina (sol atriyuma) geri tasinmaktadir. Sistemik dolasimda ise; oksijence zengin kan, kalbin sol kulakçigi ile sol karincigi (sol ventrikül) arasindaki mitral kapaktan geçerek çok daha yüksek bir basinçla sol karinciktan vücudun diger tüm organlarina pompalanmaktadir. Doku kilcallarinda oksijen- karbondioksit degisimi ile kirlenen kan ise toplar damarlar araciligiyla kalbin sag kulakçigina tasinmaktadir ve triküspit kapaktan geçerek sag ventriküle gelmesiyle pulmoner dolasima katilmis olmaktadir. Birbirini takip eden bu süreçte pulmoner ve sistemik dolasim senkronize olarak gerçeklesmektedir. Kalbin bölümlerinden sol ventrikül çikisinda baslayan ve sistemik dolasima aracililik eden ana atar damar, aort olarak adlandirilir. Aort damarinin baslangiç bölgesi aort kökü (aortic root) ve bölgede bulunan kapak aort Kapakçigi (aortic valve) olarak bilinmektedir. Kapakçiga ait yaprak seklindeki parçalarin her biri küsp adini alir. Saglikli bireylerde aort kapakçigi triküspitdir yani üç küsplüdür. Aort kapakçigi, sol ventrikülden çikan yüksek basinçli kan akisina tek yönlü izin vermesi ile kardiyovasküler sistemde önemli bir rol üstlenmektedir. Aort kapakçigi, kardiyak döngünün sistol fazi (temiz kanin sol ventrikülden pompalandigi faz) sirasinda kisa bir süre açik kalarak vücut için gerekli olan yüksek basinçli kan akisina izin vermektedir. Diyastol (temiz kanin sol ventriküle doldugu) fazi boyunca ise aort damarindaki kan basinci ile sol ventriküldeki düsük kan basinci farkina direnç göstererek kanin sol ventriküle geri sizmasini önlemektedir. Kardiyak döngü ise, sol ventrikülün basinç ve hacim degisimleri ile bu esnada gerçeklesen sistol ve diyastol süreçlerindeki olaylari özetlemektedir. Kanin sol ventriküle dolmasi sonrasinda mitral kapagin kapanmasi ile baslayan sistol fazinda ilk önce sol ventrikülde es hacimli kasilma fazi gerçeklesmektedir. 0,03 saniye kadar süren bu asamada kalpteki bütün kapaklar kapali konumdadir. Kanin sol ventrikülden çikis basincinin yaklasik 80 mmHg"ya ulasip aort damarinda bulunan kan basincini asmasi ile aort kapakçigi açilir ve yaklasik 0.30 saniye kadar süren enjeksiyon süreci baslamaktadir. Bu esnada sol ventrikül çikisi ile aort damarinda gerçeklesen basinç degisimi senkron sekilde devam etmektedir. Aort kapakçiginin kapanmasiyla sol ventrikülde 0.05 saniye civari süren es hacimli gevseme fazi baslamaktadir. Bu esnada da kalpteki bütün kapakçiklar kapali konumdadir. Mitral kapagin açilmasiyla yaklasik 0.45 saniye kadar devam eden diyastol süreci baslamaktadir ve sol atriyumdan sol ventriküle kan dolumu; hizli dolum, diyastaz ve atriyal sistol olarak üç farkli fazda meydana gelmektedir. Toplamda 0.83 saniye kadar süren kardiyak döngünün süreleri, yaklasik olarak dakikada ?2 kalp atimina sahip olan saglikli ve dinlenme pozisyonundaki bir eriskinde gerçeklesen ortalama sürelerdir. (Guyton ve Hall 2016, s. 114-117) Kalp kapakçiklari rahatsizliklarindan ötürü Amerika Birlesik Devletleri'nde 2016 yilinda kisi hayatini kaybetmistir (Benjamin vd. 2019). Kalp kapakçiklari rahatsizliklarinda iki temel patoloji gözlenir. Birincisi, kapakçigin daralmasi (stenosis) ile yeterli kan akisina izin verememesidir. Ikincisi ise kapakçigin yetersizligi (insufficient-regurgitant) nedeniyle kapali olmasi gereken fazda düzgün kapanamadigi için kapakçigin sizintiya mahal vermesidir. Aort kapakçiginin daralma göstererek kisa bir zaman araliginda gerçeklesen ejeksiyon fazinda yeterli kan akisina izin verememesinin baslica sebebinin %82,7'Iik bir oran ile aort daralmasi (aortic stenosis) oldugu rapor edilmistir. (Benjamin vd. 2019). Diger bir sebep ise çogunlukla aort kapakçiginin dogustan biküspit (iki küsplü) olmasidir. Her iki durumda da bireylerde yasa bagli olarak kalsifikasyondan kaynaklanan kapakçik daralmasi görülmektedir ve bu durumda kapakçik stenotik olarak adlandirilmaktadir. (Spitzer vd. 2019; Wenn ve Zeltser 2020). Aort kapakçiginin diyastol fazinda tam kapanamamasi ve sol ventriküle aorttan kan sizdirmasi durumu olan regürjitasyon (yetersizlik), kronik veya akut seyredebilmektedir. Akut durum, enfeksiyonlu ya da enfeksiyonsuz endokardite bagli tip A aortik diseksiyon sebebiyle valfin genislemesi ya da küsplerin hasarlanmasi sonucu meydana gelmekte ve çogunlukla aortik regürjitasyonun kroniklesmesine de yol açmaktadir. Çogunlukla gelismekte olan ülkelerde rastlanan kronik aortik regürjitasyonun baslica sebebinin romatizmal kalp rahatsizligi oldugu belirtilmistir (Wenn ve Zeltser 2020). Yukaridaki örneklerin disinda daha nadir görülmekle birlikte, aortik valfin daralma ya da yetersizlik göstererek islevini olumsuz etkileyen sebepler arasinda, aort kökü rahatsizliklari ve aortik valfin dogustan dört küsplü olmasi da bulunmaktadir. (Looi vd. 2015; Wenn ve Zeltser 2020). Kronik aortik regürjitasyon ve siddetli stenotik aortik valf semptomlarinin tibbi bir tedavisi olmadigi için sistemik perfüzyon yetersizligi veya koroner yetersizlik durumlarinin, genellikle kalpte kalici hasarlara yol açarak kalp yetmezligine sebep önüne geçilebilmesi için altin standart olarak uygulanan operasyon, aort kapakçiginin mekanik ya da biyolojik bir protez ile degistirilmesidir (Ehsan ve Sellke 2019). Kuzey Amerika AHA/ACC ve Avrupa ESC/EACTS rehberlerine göre bu alternatiflerden, 60 yas alti hastalara mekanik aort kapakçigi, 65/70 yas üstü hastalara ise biyolojik protezler önerilmektedir (Head vd. 2017). Tarihteki ilk aort kapakçigi degisimi, Dr. Charles Hufnagel tarafindan 30 yasinda bir kadin hastaya akrilik top valf (acrylic ball valve) protezi takilarak 1952 yilinda gerçeklestirilmis ve bu alandaki ilk basarili adimi olusturmustur. Dr. Hufnagel'in protezinin yapimi ve kullanilan malzemelerinin gelistirilmesi ile 1960 yilinda piyasaya sunulan, Starr-Edwards 1260 protez modeli, ball-cage valf modellerinin ilk basarili uygulamasi olarak bilinmektedir. Bazi hastalarda 40 yili askin süre boyunca modelin düzgün çalistigini gösteren kaynaklar, yeterince uzun ömürlü oldugunu kanitlamasina ragmen ortasindaki top sebebiyle hemodinamik akis performansinin çogunlukla düsük olmasi ve yüksek tromboz (pihtilasma) riski bulundurmasi nedeniyle günümüzde pek az tercih edilmektedir. Björk-Shiley ya da MedtronicHaIl tiIting-disk valf modelleri, kan akisinin orta kisimda da daha etkin olabilmesi için 1970'Ierin ortalarinda piyasaya sunulmustur. Ancak çeper ve disk bölümleri dayanikliligi yüksek malzemelerle üretilmesine ragmen, metal dis baglanti kollarinda fabrikasyon hatasindan dolayi yorulma ve kirilma oldugu görülen vakalar raporlanmistir. Bu sebeplerden ötürü, bu model piyasadan çekilmistir. Ilk olarak 19771de Dr. Demetre Nicoloff'un, St. Jude Medical sirketinin üreticisi oldugu iki kapakçikli (bileaflet) protez modelini implante etmesinden günümüze dek en çok tercih edilen aortik valf protezi, St. Jude bileaflet modeli olmustur ve dünya genelinde 1.3 milyonun üzerinde implantasyonu gerçeklestirilmistir (Rajashekar 2015). Bu yapi, 1999 yilinda yine ayni firmanin daha dar aortik anüluse uygun sekilde gövdeyi iyilestirdigi St Jude Regent valf modelini piyasaya sürmesine kadar hiç degistirilmeden Masters serisi adi altinda sunulmaya devam etmistir. (Rajashekar 2015; Russo vd. 2017'). Yakin zamana kadar, St Jude Medical firmasi, Masters modelin silindir delik seklindeki gövdesini ve iki ayri yarim dairesel kapakçik kanatlarini grafit kaplamali veya kaplamasiz pirolitik karbondan üretmeye devam etmistir. Akis esnasinda kanatçiklar 85 dereceye kadar açilabilmektedir. Ayrica, operasyon sirasinda dikis atilan kisim olan dis manseti (mansonu), PTFE malzeme ile üretilmistir. Masters serisi ile Regent serisi arasindaki temel farklar yapinin gövde kisminin, valf kanatçiklarinin ters yönde açilabilecek sekilde ve daha ince üretilebilmesidir. Bu sayede valfin en dar genisletmektedir. Ayrica Regent model, Masters serisi parçalarindaki ayni malzemeleri kullanmakla birlikte dis manseti daha esnek olan Flex-Cuff ile üretilerek "protez-hasta uyumsuzlugunu" (prothesis-patient mismatch, PPM) daha aza indirgemektedir. (Bach vd. 2002). Bu özellikleriyle birlikte yine kanatçiklarinin 85 derece açilmasi ile olusturdugu hemodinamik performansi, klinik bulgulara göre piyasanin standardini belirlemistir. (Bach vd. 2009). Abbott Grubu 2017 yili itibari ile St. Jude Medical firmasini satin almistir (Anonymous 1). Abbott firmasi, halen Regent modelin üretim ve satisini sürdürmeye devam ederken operasyonel aort kapakçigi protezi olarak TRIFECTA GT Aortic Valve isimli biyolojik protezin satisini ön plana aldigi görülmektedir. (Anonymous 2) Hasta-protez uyumsuzlugunu daha aza indirgemek amaciyla 1993'te tanitilan CarboMedics Top-Hat aortik protezi yapilanmasi, ayni zamanda bi-küspit protez mekanizmasini optimize etmektedir. Supra-annular olarak tanimlanan dikis mansonu yapisi ile intra-annular olarak tanimlanan St. Jude modellerine göre bir veya iki ölçü daha genis açiklik saglamaktadir. Top-Hat modelinde, pirolitik karbon materyalinden kanat ve gövdesinin üzerine Titanyum güçlendirme yüzügü ile Nitinol kilit halkalari bulunmaktadir. Bu unsurlar ve sapka benzeri yumusak dakron malzemesi kullanilan dikis mansonu hastaya daha kolay implant edilebilmesini saglamaktadir. (Gillinov vd. 2003) Günümüzde LivaNova firmasi tarafindan üretim ve satisi sürdürülmektedir (Anonymous 4). Literatüre ATS yapilanmasi olarak 1992'de geçen, günümüzde ise Medtronic firmasi tarafindan üretim ve satisi sürdürülen Open-Pivot aortik valfi bi-küspit protezlerin bir diger örnegini teskil etmektedir. St. `Jude yapilanmasi ile belirlenen akis performansini saglamakla birlikte fark edilir bir sessizlikte çalismaktadir. Kati pirolitik karbon malzemesi ile üretilen kanatlar ile yine pirolitik karbondan ve tamamen manson ile kaplanan gövdesi gerekli dayanikliligi göstermektedir. (Anonymous 5; Sezai vd. 2010) Biyolojik protezin kullanilabilecegini, ilk kez 1962'de Donald Ross insan kadavrasindan (homograft) elde ettigi aort kapakçigini özel bir antibiyotik solüsyonu ile sterilize ederek ve dondurup saklayarak göstermistir. Ancak çok iyi hemodinamik performans sergilemesine karsin kapakçigin kisa süre sonra bozuldugu bildirilmistir. Homograft kapakçiklar, baska bir destege ihtiyaç duymadan aort köküne yerlestirilebilmektedir ve hastalarin operasyon sonrasi herhangi bir antikoagülan ya da bagisiklik baskilayici ilaç kullanmasi gerekmemektedir. Ancak düsük dayaniklilik göstermesi ve nadiren uygun homograft protez bulunmasi sebebiyle günümüzde çogunlukla enfeksiyonlu endokardit rahatsizligi bulunan hastalara uygulanmaktadir. 1960'larda Jean-Paul Binet ve Alain Carpentieriin çalismalari domuz ya da sigir kadavrasindaki kapakçik ve kalp dis dokusu ile biyolojik protez üretilebilecegini göstermistir. Öncelikle stentli üretilen biyolojik protezlerin, 1990'Iardan itibaren stentsiz olarak da üretilmesi mümkün olmustur. 2000'li yillar itibari ile ise daha az dikisle ya da dikissiz (sutureless) olarak hastaya uygulanabilen protezler gelistirilmistir. 2002'de Alain Cribier'in, siddetli aortik stenozu bulunan fakat geleneksel operasyona uygun olmayan bir hastaya transkateter aortik valf implantasyonu (TAVI) yapmasi ile bu alanda yeni bir dönem baslamistir. (Russo vd. 2017; Zenzes vd. 2019) Asagida verilen örnekler hem geleneksel (açik kalp ameliyati) hem de minimal invasif (TAVI) operasyon yöntemleri ile uygulanabilmektedir. 2019iun temmuz ayinda Matter dergisinde yayinlanan diger bir arastirma ise silikon eklemeli imalat yöntemi ile üretilen, dogal üç küsplü aort kapakçigindan esinlenilerek tasarlanmis bir protezi tanitmaktadir (Coulter vd. 2019). Bu çalisma kapsaminda öncelikle iki farkli boyutta aort kapakçigina sahip kisilerin MR görüntüleri kullanilmistir. Birincisi dar bir aort kapakçigina sahiptir ve üretim için valf yapilanmasinin kalibini olusturmaktadir. Ikincisi ise genis bir aort köküne sahiptir ve aort kökü kalibini olusturmaktadir. Aort köküne yerlestirilecek parçanin formu, yumusak silikon ile üç boyutlu eklemeli imalatta kalip üzerine ag yapisi olusturularak verilmistir. Sonlu elemanlar yöntemi ile sistol ve diyastol fazlarinin maksimum basinç degerleri yapilanmanin yüzeylerine bir kardiyak döngüde gerçeklesen süreler boyunca üniform (düzgün dagilimli) ve statik olarak uygulanmistir. Bu çalismada uygulanan sonlu elemanlar similasyonu sistol ve diyastol süreçlerini ayri ayri ele almistir. Sonuçta elde edilen gerilim degerlerine göre yapilanmanin küspleri için çesitli açilarda (0, 30 ve 45 derecelerde) uygulanan kuvvetlendirici fiberler ile yapilanmanin küsplerinin inceltilerek kuvvetlendirilebilecegi öngörülmüstür. Buna göre 400 veya 300 um kalinlikli küspler yerine, 200 um kuvvetlendirilmemis, 0° ve 30° fiberler ile kuvvetlendirilmis küspler kalip üzerine yumusak silikon ile üç boyutlu eklemeli imalat yöntemi kullanilarak üretilmistir. Aort kapakçiginin mekanik bir protez ile degisimi, geleneksel (açik) kalp ameliyati ile gerçeklestirilir ve operasyon sonrasi, protez kapakçiklarinin özellikle çevresinde pihtilasma olusmasina önlem olarak hastalar ömür boyu antikoagülan (pihtilasmayi önleyen/ geciktiren) ilaç kullanmaktadirlar. Bu durum ise zaman zaman hastalarda kanamaya yol açabilmekte ve yasam kalitelerini olumsuz sekilde etkilemektedir. Biyolojik protez operasyonlari ise geleneksel veya minimal invasif yöntemlerle gerçeklestirilmektedir. Ancak, biyolojik protezlerin dayanikliliklari uzun süreli kullanimda çok daha düsük oldugu için yeniden operasyon gerektirebilmektedir. (Diaz Dumesnil 2009) Gelismis ve gelismekte olan ülkelerdeki potansiyel hasta grubu düsünüldügünde ve hastaya özgü tedavi trendi göz önünde bulunduruldugunda, uzun süreli kullanima uygun protezlerin hastaya özgü sunulmasi ve hizli bir sekilde üretilebilmesi ihtiyaç olarak görülmektedir (Musumeci vd. 2018). Son on yilda büyük asama kaydeden üç boyutlu baski ve üretim teknolojileri ile her bir hastanin kardiyovasküler özelliklerine göre tasarlanmis ve üretilmis aort kapakçiklarinin bu alanda karsilasilan sorunlari önemli ölçüde giderebilecegi düsünülmektedir. Kardiyovasküler sistemde, koroner arter rahatsizligi ve arteriyol hipertansiyondan sonra üçüncü sirada yer alan en önemli problem, kalp kapakçigi rahatsizliklaridir ve dünya nüfusunun %2,5,luk kesimini etkilemektedir. Son 50 yilda, 4 milyon kalp kapakçigi protezinin implantasyonu yapilmis olup her sene yaklasik olarak, Amerika degisimi operasyonu uygulanmaktadir. Ayrica, gelismis ve gelismekte olan ülkelerdeki civarinda aortik valf protezi degisimi gerçeklestirilmesi beklenmektedir. (Zenses vd. 2019) Aort kapakçigi degisimi operasyonlari planli operasyonlar olup mekanik veya biyolojik protezler açik kalp ameliyati ile kalp damar cerrahlari; biyolojik protezlerin ise bir kismi, minimal invasif yöntemler ile yetkili kardiyologlar tarafindan yapilmaktadir. Mevcut seçenekler içinden hastaya uygun kapakçigin seçimi ve operasyonun çesidine, hastadan alinan ayrintili veri ve görüntüler ile karar verilmektedir. Günümüzde, gelismis 3 boyutlu baski teknolojisi ve lojistik olanaklar sayesinde hastaya özel aort kapakçigi üretimi ve yetkili doktora ulastirilmasi mümkün görülmektedir. Teknigin bilinen durumunda St. Jude modeli gibi iki kanatçikli aortik valf protezlerinde oldugu gibi biyolojik protezlerde de hasta-protez uyumsuzlugu gibi sorunlarla karsilasilmaktadir. Mevcut sistemde ayrica çeper bölümünde sürtünme olmasi ve kanatçiklarin açilis kapanis esnasinda kari hücrelerini kesebilme potansiyeli tromboza sebep olabilmektedir. Bu sebeplerle mekanik kapakçik protezlerinin tamaminda hastalarin antikoagülan (kanin pihtilasmasini önleyen) ilaçlar kullanmalari gerekmektedir. Bu da hastalarda zaman zaman kanamaya sebep olmaktadir. Teknigin bilinen durumunda bulunan bir diger yapilanma olan On-x valfleri diger modellere nazaran daha az antikoagülan ile kullanilabilmektedir, ancak diger modeller gibi On-X valflerinin de kapali olmasi gereken konumda geri sizdirma yaptigi bilinmektedir. Sonuç olarak yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir. Bulusun Kisa Açiklamasi ve Amaçlari Bulusun en önemli amaci, hastaya özel aortik protez yapilanmasi ile hasta-protez uyumsuzlugunun (PPM) minimize edilmesidir. Bulusun bir diger amaci ise, türbülant akisla uyumlu bir yapi sunularak daha az antikoagülan gereksinimi saglanmasidir. Bulusun bir diger amaci ise, sizdirmazlik probleminin engellendigi bir yapi gelistirilmesidir. Bulusun bir diger amaci ise, üç boyutlu baski teknigi ile üretilebilen bir protez gelistirilmesidir. Bulusun bir diger amaci ise, özellikle iki veya dört küsplü (kapakçiga ait yaprak seklindeki parça) hastalar için daha kolay ve her hastaya uygulanabilecek bir yapi ile daha kolay imal edilebilecek bir protez gelistirilmesidir. Sekillerin Açiklamasi: SEKIL-1; Bulus konusu sistemde akis hacmi-zaman grafigini gösteren çizimdir. SEKIL-2; Bulus konusu sistemde protez modeli (a) ve aort kökü modelinin (b) görünümünü veren çizimdir. SEKIL-3; Bulus konusu sistemde halka (a), mil (b) ve birbiri ile ayni olan x-z eksenine göre simetrik olan kapakçik kanatlarinin (c) görünümünü veren çizimdir. SEKIL-4; Bulus konusu sistemde aort kökü modelinin tamamlanmis halinin önden ve arkadan görünüslerini veren çizimdir. SEKIL-5; Bulus konusu sistemde aort kapakçigi yapisinin montaj görüntüsünü veren çizimdir. SEKIL-G; Bulus konusu sistemde hacimsel akis-zaman grafigini gösteren çizimdir. SEKIL-T; Bulus konusu sistemde bir kardiyak döngü için aort ve annulüs için akis hizinin zamana göre degisimini veren çizimdir. SEKIL-8; Bulus konusu sistemde aort ve annulüs için dinamik basincin zamana göre degisimini veren çizimdir. SEKIL-9; Bulus konusu sistemde bir kardiyak döngü için aort ve annulüs kesitlerinde görülen statik basincin zamana göre degisimini gösteren çizimdir. SEKIL-10; Bulus konusu sistemde tam bir kardiyak döngü (sistol+diyastol) için aortik kesitte ve annulüs kesitlerinde meydana gelen toplam basincin zamana göre degisimini gösteren çizimdir. Bulusu Olusturan UnsurlarinIParçalarin Tanimlari Bu bulus ile gelistirilen aort protezinin ve hastaya özel üretim metodunun daha iyi açiklanabilmesi için sekillerde yer alan parça ve unsurlar numaralandirilmis olup, her bir numaranin karsiligi asagida verilmektedir: 1.Protez Modeli 1.a Halka 1.b Mil 1.0 Kapakçik Kanadi 2. Aort Kökü Modeli Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bulus hastaya özel aort kapakçigi protezi ve bu protezin üretim yöntemi ile ilgilidir. Bahsedilen yapilanmada, iki adet alt sistem bulunmaktadir. Protez modeli (1) farkli bir açilis kapanis mekanizmasina sahiptir. Aort kökü modeli (2) ise saglikli bir kisiye ait görüntülerden yola çikilarak aort daralmasi görülen veya dogustan bi-küspit aort kapakçigi bulunan hastalara da uyarlanabilecek sekilde gelistirilmis bir metodu belirtmektedir. Bu baglamda gelistirilen sistem ile birlikte kisiye özel bir aort kapakçigi yapisi, mekanik analizi ve prototip üretimi yapilmasi amaçlanmaktadir. Bulusta kisiye özel bir üretim metodu ile mekanik analiz degerlerini belirleyebilmek üzere öncelikle asagidaki kriterler olusturulmustur: a) Yapilanmanin mevcut protezlerden farkli bir açilis kapanis mekanizmasina sahip olmasinin yaninda hastaya özel uygulanabilecek bir metot gelistirilmesi amaçlanmistir. b) Hastaya özel gelistirilen yapilanma için SimVascular uygulamasinin açik kütüphanesinden saglikli bir insana ait kalp ve aort damari görüntülerinin gerekli Dicom ve vti görüntü dosyalari ile bir bütün olarak bulundugu ve kisinin kardiyak çikis bilgilerinin; periyod: 1 s; kardiyak output CO: 4.9 L/dk; Akis Hacmi-Zaman grafigi, Sekil 1"de de görülebildigi üzere: L/dk- s; kan yogunlugu, p:1.06 3 ; kan viskozitesi, ,w 0.04 C771, c) Kalbin kendisini besleyen atar damarlar olan koroner arterler aort kökünde basladigi için aort kökü modeli, herhangi bir koroner arter baslamadan sol venriküle dogru kökün baslangiç noktasina kadar olan kesitlerin segmente edilmeleri ile elde edilmistir. Bu çalismanin baslangicinda aort kökünü üç boyutlu olarak SimVascular uygulamasindan Step" dosyasi olarak elde etmek hedeflenmistir. Ancak kalp ve atar damar sisteminin kasilip gevseme hareketleri ve kan akisinin türbülant etkisi sebebiyle kesit kesit alinan segmentlerde aort kökünün döner vaziyet gösterdigi tespit edilmistir. Bu nedenle ortaya çikan üç boyutlu yapi düzgün yüzeylere sahip degildir. d) Dicom görüntüleri okuyabilen bir program olan RadiAnt programi ile gelistirilen yapida kullanilan ölçü parametreleri kontrol edilmistir. Kontrol amaçli olarak belirlenen bu kriter, yukarida açiklanan sebepten ötürü bu asamada aort kökü yapisi için kullanilmistir. Ölçü alimi için gerçeklestirilen yöntem, baska kisi veya hastalar için de uygulanabilecek sekilde hastaya özel üretim metodunun ilk asamasini olusturmustur. e) Analizde, seçilen görüntünün ait oldugu kisinin kardiyak çikis bilgileri uygun birirn dönüsümleri ile kullanilmistir. Ilk kriterde üretim ve analiz için seçilen görüntüye ait degerlerden uygun birim dönüsümleri ve formülasyonlar ile sol ventrikülden ve aort damarindan aort kapakçigina uygulanan basinç-zaman egrileri olusturulmustur. f) Baslangiçta, analizde kullanilacak malzemeler, silikon ve titanyum alasim olarak belirlenmistir. g) Analizde kapakçiklarin açilma miktarlari göz önünde bulundurularak yapinin kanat kalinligi ile diger parçalar için gerektiginde ölçüsel degisiklige gidilebilmektedir. Aort Kapakcigi Modeli Üretimi Aort kapakçigi modeli üretimi için belirlenen bütün kriterler düsünüldügünde, hem farkli bir açilis kapanis mekanizmasina sahip hem de hastaya özel yenilenebilecek bir model gelistirebilmek için model iki alt sistem gelistirilerek SolidEdge 2020 çizim programi kullanilarak tasarlanmistir. Protez modeli (1), mevcut protezlere göre farkli bir açilis- kapanis mekanizmasina sahip olan kisimdir. Aort kökü modeli (2), protezin kisinin aort köküne entegre edilebilir parçasi ve hastaya özel uyarlanabilecek kismi olup aort kökü modeli olarak adlandirilmistir. Protez modeli (1) ve aort kökü modeli (2) görüntüsü Sekil-4"te gösterilmektedir. Protez üretiminde kullanilan malzemeler; protez modeliinde (1) bulunan halka (1.a), mil (1 .b) ve kapakçik kanadi (1 .0) için titanyum alasim (Ti6AI4V, annealed) ve aort kökü modeli (2) için kauçuk ve silikon malzeme kullanilmistir. Protez modeli (1), halka (1.3), mil (1 .b) ve kapakçik kanadi'nin (1 .c) malzemesi üç boyutlu baskiya uygun biyouyumlu titanyum ve/veya karbon ve/veya pirolitik karbondan mamul edilmistir. Protez modelinin (1) üretiminde öncelikle kapakçik kanatlarinin (1 .c) üretim ve montaj kolayligi için bi-küspit olmasi gerektigi, farkli bir açilis kapanis mekanizmasi için ve ayrica bölgedeki türbülant akisla daha uyumlu olmak üzere "8" sekli verilerek tek eksende rotasyonel açilip kapanabilecegi öngörülmüstür. Böylece sag ve sol kanatlar geometrik ve ölçüsel olarak birbirleri ile ayni olup montajda x-z eksenine göre simetrik yerlestirilmektedir. Sekil 3'te görülen protez modelinin (1) montaji için bir ring (1 a), bir mil (1 .b) ve iki kanat parça (1 .c) tasarlanmistir. Aort kökü modeli (2) aort kökü modelinin üretimi için hastaya özgü farkliliklar ve üretim kriterleri göz önünde bulundurularak farkli kisiler için de uygulanabilecek asagidaki iki asamali metot gelistirilmistir. Asama-1: Kisiye özel ölçülerin belirlenmesi 1) Hastanin aort damari, aort kökü ve kalbini kapsayan CT ya da MR DICOM görüntüleri (Sagital, koronal ve axial görüntüler) 3D-MRP olarak herhangi bir görüntüleme programinda üç pencerede açilir. Bulusta bahsedilen sistemde görüntüleme programi olarak Radi-Ant programinin Trial versiyonu kullanilmistir. 2) Baslangiç noktasi anulüs (sol ventrikül ve aort kökünün kesisimi) pozisyonuna getirilir. 3) Eksenler, anulüse dik ve paralel olacak sekilde oryante edilir. 4) Aort kökü boyunca görüntü segmentlerinde gezinerek koroner arterlerin baslangiç hizasindan sol ventriküle dogru, aort kökünde ölçülerin alinacagi genis bölge belirlenir. ) Öncelikle anulüsden, ölçüleme eksenine kadar olan genislik belirlenir. 6) Daha sonra Aort kökününde bulunan her yaprakçigin dis kenarindan, karsisinda bulunan yaprakçik kesisimlerine kadar olan mesafeler ve aralarindaki açilar ölçülerek belirlenir. 7) Son olarak, yaprakçiklarin kesisim noktalari arasindaki mesafeler belirlenir. Asama-2: Kisiye Özel Çizim Metodu 1) Öncelikle bir 3 boyutlu çizim programinda, yaprakçiklarin kesisim noktalarindan alinan uzunluk ve açi ölçülerine göre bir baz üçgen çizilir. 2) Baz üçgenin her bir kösesinden, karsi yaprakçigin mesafesi kadar gerekli açisal deger de kullanilarak birer çizgi elde edilir. 3) Her bir yaprakçik için, bir uzun çizginin ucu ve üçgende kestigi kenarin iki kösesi kullanilarak üç nokta ile olusturulan yaylar çizilir. 4) Daha sonra yaylar arasindaki kesisim noktalarinda belirlenen ölçekte bir yariçap ile dolgu (fillet) komutu kullanilarak yaprakçiklara ters ve teget küçük yay parçalari olusturulur. ) Elde edilen küçük yay parçalarinin orta noktalarindan olusturulan bir üçgenin köselerinden iç içe 2 daire olusturulur. Genis dairenin çapi, protez modelinin (1) halka (1.a) parçasini kapsayacak ve küçük dairenin çapi, kanatlarin kapali konumda sizdirma yapmasini engelleyecek sekilde belirlenir. 6) Ortaya çikan geometrik seklin merkezinde elde edilen içteki daire bosluk kalacak sekilde, alinan ölçüye göre sekil (örnegin 5mm) uzatilarak üçüncü boyut ölçüsünde genislik verilmektedir. 5 mm olmasi ise örnek olarak verilmistir. Kullanilacak rakam, hastaya özel alinacak ölçülere göre belirlenmektedir. 7) Alt sistem-Tin (1) ring (1 .a) parçasi için belirlenen ölçüye göre (örnegin 2 mm) ikinci daireye negatif uzatma komutu ile aort kökü parçasinin iç kismina kademe verilir. 2 mm, örnek olmasi açisindan verilmistir. Kullanilacak rakam, hastaya özel alinacak ölçülere göre belirlenmektedir. 8) Parçanin anulüse oturmasi gereken alt tarafi için "sürekli harmanlama" (continuous blend) komutu uygun ölçekte (örnegin 4mm<=5mm) çalistirilir. 9) Aort kökü parçasinda gerekli kenar yuvarlama islemleri, uygun ölçeklerde (örnegin 1 mm) yuvarlama (round) komutu ile elde edilir. Sekil-2'de gösterilmektedir. ) Son olarak protez modelinin (1) her parçasinin ölçüleri elde edilen Aort kökü modeline (2) göre yeniden düzenlenerek mekanik analiz için hazir olacak sekilde bütün parçalarin montaji tamamlanir. Sekil-5te gösterilmektedir. Mekanik Analiz 1) Sonlu elemanlar metodu temelleri Bu çalismada ele alinan aort kapakçigi modeli üretiminin yeterli açikliga ulasip ulasamayacagi ve dayanimi sonlu elemanlar yöntemi ile belirlenmistir. Saglikli bir kisiden alinan akis degerlerinden yola çikarak gerçeklestirilen mekanik analiz ile tam bir kardiyak döngü olusturularak problemin çözümü arastirilmistir. 2) Mekanik analiz için yük kosullarinin belirlenmesi Aort kapakçiginin çalisma bölgesi ve biyofiziksel kosullari düsünüldügünde, bu çalismada ele alinan problem hem bir mekanik hem de bir biyoakiskan problemi olarak karsilasilmaktadir. Öncelikle bir akiskan problemi ele alinirken en sade hali ile orijinal Bernoulli Denklemi kullanilabilmektedir. (Munson vd. 2010, s. 99) P + îpV2 + pgh = sabit Denklem-1 Burada P, statik basinç; p, akiskanin yogunlugu; V, akiskanin hizi, h, yükseklik ve 9 ise yer çekimi ivmesidir. Buna göre akisin oldugu aralikta giris ve çikis toplam basinç farki sabit demektir. Bu denklemi giris ve çikis parametreleri açisindan ele alindiginda: (Pin + îpViSi + pgzin) _ (Pont + ?pl/ozur + pgzout) = sabit Denklem-2 Pin ve Pour, sirasiyla giris ve çikistaki statik basinçlari, gpl/m ve gpVgm, sirasiyla giris ve çikistaki dinamik basinçlari, pgzm ve pgzout, sirasiyla giris ve çikistaki hidrostatik basinçlari, 2 ise akiskanin yüksekligini temsil etmektedir. Bir akiskan olarak kanin viskoz karaktere sahip oldugu ve sol ventrikülün pompalama isi yaptigi düsünüldügünde, bu tür bir problem "Genisletilmis Bernoulli Enerji Denklemi" (Extended Bernoulli Energy Equation) yardimi ile ele alinabilmektedir. (Munson vd. 2010, s. 231). Bir akiskan olarak kanin viskoz karaktere sahip oldugu ve sol ventrikülün pompalama isi yaptigi düsünülürse, bu tür bir problem "Genisletilmis Bernoulli Enerji Denklemi" (Extended Bernoulli Energy Equation) yardimi ile ele alinabilir (Munson vd. 2010, s. 231). Q + WS :m [(uin + _ + ;Visi + gzin) _ (unut + p r + 5 Vozut + gzaut)] Denklem-3 0, birim kütle için net isi akisi; um ve uout giris ve çikistaki birim kütlenin iç isisidir (entalpisidir). WS, birim kütle için yapilan net saft isi (pompa için denklemde pozitif), m, kütlesel akis oranini temsil etmektedir. Ilateven isi transferi ise 0 kabul edilmektedir. Kalp fonksiyonu söz konusu oldugunda tüm literatürde yer çekimi etkisi genellikle ihmal edilmektedir. Çünkü koroner arter rahatsizligi süphesi haricindeki kisilerden, aort kapakçigi rahatsizligi olsun olmasin elde edilen tüm veriler dinlenme pozisyonunda alinmaktadir. Ancak yine de kalp ve damar sisteminin sürekliligi ve kisinin dinlenme, uyku ve egzersiz ihtiyaçlarina cevap verebilir oldugu düsünüldügünde aort kapakçigi kapali konumda olsa da belirli bir miktar hidrostatik basinca sahip oldugu düsünülmelidir. Orijinal Bernolli denklemine göre (P+g pgh=pgh) durgunluk halinde yani akisin olmadigi durumda (V=0) durgunluk basinci (statik basinç + dinamik basinç) ile hidrostatik basinç birbirine esit olur (P=pgh). Sol ventrikülün diyastol evresinde aort kapakçigi kapali konumdadir ve aort ile sol ventrikül arasinda akis mevcut degildir. Ancak aort kendi kompliyansindan ötürü çok kisa süreligine aortikO sistol gerçeklestirir, ardindan diyastol fazini sürdürür. Kardiyak döngü sürekliligi söz konusu oldugu için tek bir döngü ele alinirken aortanin belirli bir yükseklige sahip oldugunu, bu sebeple aortanin hidrostatik basincinin ortalama degerlere sahip bir eriskin için alinan büyük ve küçük tansiyon degerleri olarak kabul edilebilecegi söylenebilir. Aort kapakçigi incelemeleri için geleneksel görüntüleme teknikleri olan Ekokardiyografi, Doppler, Bilgisayarli Tomografi ve MRl ile yapilan hesaplamalarin çogunlukla indirgenmis Bernoulli denklemini (APhidrastatik = 4 * (V12 - V22 )) temel aldigi Gibson, 2005). Insanda kan akisinin özellikle sistol fazinda türbülant oldugu ve akis esnasinda viskoz kuvvetlerin etkisiyle belirgin kayiplar oldugu bilinmekle birlikte bu konudaki matematiksel modeller oldukça karmasiktir (Saqr vd., 2020). Yakin zamana ait çalismalarda ise PC- MRI incelemelerinde Navier-Stokes denklemlerinin kullanildigi ve hesaplamali akiskanlar dinamigi analizi ile bölgesel basinç farklarinin çesitli kalp ve damar problemleri için ele alindigi görülmektedir (Bertelsen vd. 2016; Jensen 2020). Tam aort kökü bölgesinde yapilan bir incelemede sol ventrikülün yaptigi net hacimsel is hesaplamasi ile PC-MRI akis verileri karsilastirildiginda aortik kesitteki akis degerlerinin aort kapakçigi kesitindeki degerlerden ortalama %15 daha düsük oldugu ortaya konmustur (Bertelsen vd. 2016). Dolayisiyla, özellikle sistol fazi için türbülant etkinin ve viskoz kuvvetlerin sebep oldugu kayip mevcuttur ve Wf olarak denklemde ele alinmalidir. Sonuç olarak, bu çalismada annulüs kesiti için akis hizini saglayan etkinin sol ventrikülün pompa görevi görmesinden kaynaklandigi kabul edilmistir ve denklemde Wsoivenmm olarak ele alinmistir. Ayrica aortik valfe karsi yapilan net is ise Wsiaomkmlf olarak denkleme ilave edilmistir. Yukarida bulunan degerlendirmeler neticesinde ele alinacak olan denklemin düzenlenmis hali asagidaki gibidir: (Wsol ventrikül _ Wf) + Ws,a0rtik valf dV Pannulüs Vannulüs _ Paorta _ Vaorta p dt p 2 p 2 (g )aorta v2. i" V2 = Pannulüs + P angu us _ Paorta _ P ciozrta _ (pgh)aorm Denklem-4 Burada, 2 - Q, hacimsel akis, Paortafannulüs ; aorta ve annulüs kesitlerindeki statik basinçlar; Vama, Vannulüs; aorta ve annulüs kesitlerindeki akis hizlari; dVl/soii ventrikül a: , sol ventrikülün kana karsi yaptigi kütlesel dinamik isin zamana göre degisimi (saft/pompa isi) %, kan akisinin sürtünme kaybinin zamana göre degisimi (Viskoz kuvvetlerin yol açtigi dinamik kayip) W, sol ventrikülün aortik valfe karsi yaptigi kütlesel net statik isin zamana göre degisimi (pgh)aom, aortanin hidrostatik basinci (aortik sistol ve diyastol fazlari için) olarak tanimlanir. Denklem-4 düzenlendiginde asagidaki denklem-S'e ulasilmaktadir: ( saljîejntrikul _ dvf) &asçik vailf = Parmuius + p anrziulus _ !Bam-m _ p aorta _ (pghhana Vgnnulüs Vâorta APdinamik + APnet = Pannulüs + P _ Paorta _ p 2 _ Phidrosratikaorta Denklem-5 Denklem-S'te APdinamik, sol ventrikülün akis için sagladigi dinamik basinç farki (dwsol ventrikül _ av TJ) yani sol ventrikulun hacimsel dinamik isi ile viskoz kuvvetlerin yol açtigi hacimsel kaybin farkidir. APnet ise aortik valfe karsi yapilan hacimsel isin sagladigi net statik basinç farkidir. Sonuç olarak Denklem-6'da oldugu gibi annulüs ile aorta arasindaki toplam basinç farki, dinamik basinç farki ile net statik basinç farki toplamidir. Genel anlamda aort kökü bölgesinde sistol ve diyastol süreçleri boyunca meydana gelen dinamik basinç farki, Denklem-7'deki silindirik bir kesite ait kayip basinç farki denklemi olan Darcy-Weisbach denklemi gibi ele alinabilir (Munson vd. Denklem 3.9,da f, sürtünme katsayisi yerine, Reynolds ve Womersley sayilarina bagli fark katsayisi olarak adlandirilmistir. (g) ifadesi ise, belirlenen aralikta akisin kat ettigi mesafe ile kesitsel çap oranidir. Net basinç farki akis hizlari m/s ve yogunluk lig/*m3 birimlerinde alindiginda indirgenmis Bernoulli denkleminin (Denklem 8) Pa biriminde sonuç verdigi bilinmektedir (Baumgartner vd. 2017). APtoplam : APdinamik + APnet Denklem-6 L 1712 1,722 Apdinamik : wsolventri'kül _ Wf : (BMC p(î - î) Denklem-7 Denklem-8 Mekanik analizde uvqulanan basinç degerlerinin hesaplanmasi Elde edilen denklemler baz alinarak, akis verisinden yararlanarak analizde kullanmak üzere annulüs ve aortik kesitlerden kapakçiga uygulanan basinç degerleri hesaplama isleminin basamaklari söyledir: 1) Öncelikle hacimsel akis-zaman grafiginin rakamsal verileri mevcut bulunmadigi için açik kaynakli bir uygulama olan GetData Graph Digitizer programinda digitize edilerek bir csv dosyasina aktarilmistir. Excel hesaplamasi ile bu verilerin agirlikli ortalamasi alindiginda kisiye ait olan kardiyak output 4.9 L/dk oldugu teyit edilmistir. Ardindan akis grafigi, alinan veriler kullanilarak Excel ortaminda çizdirilmistir. 2) Elde edilen hacimsel akis degerleri (L/dk) öncelikle (%) çarpani ile mI/s birime dönüstürülmüs, daha sonra aorta ve annulüs bölgelerine ait akis hizi-zaman degerleri elde edilmistir (Munson vd. 2010, s. 112). Formülde kullanmak üzere yapim asamasi sirasinda RadiAnt programindan yararlanilarak belirlenen kesit alani ölçüleri, aort kesiti için Anorm=4.62 cm2 ve annulüs için Aannülüsztl-.SS cm2 olarak belirlenmistir. Denklem 9'da Q hacimsel akis-zaman degerlerini; vannülüsive vaomkesitlerdeki akis hizlarini temsil etmektedir ve zamana göre grafikleri çizilmistir. Q : AannülüsVannülüs : AaortaVaorta Denklem-9 3) Daha sonra excel tablosunda, anlik akis hizi degerleri ile yogunluk (p=1.06 g/cm3), viskozite (y=0.04 glcm.s) ve frekans (w=2*n*f=2*n*1) degerleri kullanilarak Reynolds Hesaplamalarda aortik ve annulüs kesitleri için yukarida verilen alan degerleri baz alinmis ve her iki kesit için de degerler asagidaki gibi bulunmustur: Denklem-10 Denklem-11 Denklem-12 Yukaridaki denklemler yardimiyla, Dorta :2.43 cm, Dannülüs=2.36 cm, 4) Literatürde sürtünme katsayisi (friction factor, f) için kabul edilen formüller Reynolds (Re) ve Womersley (ci) sayilarinin büyüklügüne göre degiskenlik göstermektedir. Ayrica sistol ve diyastol fazlari için aort kapakçiginin açik ve kapali olmasi durumu kosul kabul edilerek sürtünme katsayisi formüllere farkli biçimde yansimaktadir. Kapakçik problemi için aortik kesit ile annulüs kesiti arasinda kalan bölgedeki hemodinamik akisin pulsatil oldugu ve türbülans özellik gösterdigi düsünüldügünde, bu çalismada fark katsayisi olarak ele aninan f'in Reynolds sayisi ile dogru orantili Womersley sayisi ile ters orantili olmasi gerektigi kanisina varilmistir. Kabul edilen formüldeki L akisin gerçeklestigi bölgenin uzunlugudur ve üretim için ölçüler alinirken annulüs ile aort kökü bölgesi ve aortik kesit ile kapak kanatlari hizasi arasinda kalan mesafeler baz alinmistir. Her iki bölge için de L degeri 13 mm'dir. Ilaveten formülde kullanilan hiz degerleri cm/s ve yogunluk gr/cm3 birimlerinde oldugu için sonuç degerleri g/cms2 biriminde çikmaktadir. Degerlerin MPa birimine dönüsümü için 10"7 katsayisi ile çarpimlari kullanilmistir. L V12 V22 APdinami'k : (5)f 39 C? _ î) Denklem-13 f 0( anlik Denklem-14 Pannulüs-dinamik : (-)(M)p( &Tüm us) D annulüs 2 Denklem-15 Paorta-dinamik : (E)(#)p(%) Denklem-16 ) Net basinç degisimlerinin sonuç degerlerini MPa'a dönüstürmek için 10-65 katsayisi ile çarpimlari kullanilmistir. Aort kesiti için net basinçtan sistol fazi için formül ile çikarilan degerler alinmak üzere bir insanda mevcut olan ortalama aortik hidrostatik basinç degerleri diyastol 80 mmHg ve aortik sistol 120 mmHg alinmak suretiyle uygun kardiyak döngü grafigi elde edilmistir. 6) Son olarak aortik ve annulüs kesitlerindeki toplam basinç degerleri dinamik basinç degerleri ile toplanarak Sekil 10'daki grafik elde edilmistir. ANSYS Workbench ile Mekanik Analiz Söz konusu bulusta, analiz sisteminin mümkün oldugunda lineerize edilmesi için sistemin kurgulanmasina Modal analiz ile baslanmistir. Bu sayede bulusun alt sistem- 2 (2) aort kökü parçasinin malzemesi kauçuk, silikondan mamul edilmektedir. Alt sistem-1 (1), ring (1.a), mil (1.b) ve kapakçik kanadi (1.0) ise titanyum alasimdan mamul edilmektedir. Ring (1.a), mil (1.b) ve kapakçik kanadi (1.0) 3 boyutlu baskiya uygun biyouyumlu titanyum ve/veya titanyum alasim ve/veya karbon ve/veya pirolitik karbondan mamul edilmektedir. Sonrasinda parçalar arasindaki baglantilar düzenlenmistir. Mil (1.b) ile halka (1.3) ve ring (1.a) ile aort kökü modeli (2) arasindaki temas yüzeyleri arasinda yapisik ve hareketli parçalar olan iki adet kapakçik kanali (1.0) arasinda kalan yüzeyler de sürtünmesiz baglanti saglanmistir. Mil (1.b) ile kapakçik kanatlarinin (1.0) temas yüzeyleri döner eklem ve kapakçik kanatlari (1.0) ile aort kökü modeli (2) arasindaki temas yüzeyleri de genel eklem olarak tanimlanmaktadir. Döner eklem için düzenlemede mil (1 .b) yüzeyi referans olarak seçilmis olup, hareketli kisim için her bir10 kapakçik kanadinin (1 .c) mil (1 .b) ile eslestigi iç yüzeyler olarak sisteme tanitilmistir. Uygulanacak basinç yönleri ve kapakçik kanadinda (1.0) beklenen simetrik hareket dogrultusunda döner eklem tanimlarinda her bir kapakçik kanadi (1.0) için de olusturulmustur. Tanimlamada aort kökü modeli (2) kapakçik kanadina (1 .c) durduruou etki saglayacak iç yüzeyi referans olarak ve kapakçik kanadinin (1.c) aort köküne degdigi kenarlar hareketli kisim olarak tanimlanmistir. Gelistirilen sistemde hareketli mekanizma olan titanyum alasimli malzemelerin seçildigi kapakçik kanadi (1.c) ile halka (1.a) ve mil (1.b) parçalari, yorulma aracina tanitilarak ömür ve hasar çözümlerinin equavalent Von Mises gerilimlerine göre hesaplanmistir. Alt sistem-2 (2)'nin malzemesi biyouyumlu silikon polimerdir. Shore sertligi ile 20A ve 60A arasindadir. Uzama gerilmesi ise 4.9 MPa ile 8.5 MPa arasindadir. Bulusun üç boyutlu baski yöntemi ile üretilebilir olmasi için üretimi mevcut teknoloji ve analizi yapilabilen malzemeler seçilerek gerçeklestirilmistir. Bulus ile birlikte gelistirilen sistem hem uzun süreli dayanimi yüksek hem de tibbi görüntüleri temel alarak tasarlanan, operasyon sonrasi antikoagülan kullanimi gibi ihtiyaçlari düsürerek kanama riskini azaltacak, özgün mekanik bir aort kapakçigi protezi gelistirilmistir. REFERANSLAR Guyton, A.C. ve Hall, J.E. 2016. Textbook of Medical Physiology, 13th International (Ed.) Elsevier, Philadelphia, pp. 109,114,170 Benjamin, E. J., Muntner, P., Alonso, A., Bittencourt, MS., Callaway, CW., Carson, A.P., Chamberlain, AM., Chang, AR., Cheng, S., Das, SR. vd. 2019. Heart Disease and Stroke Statistics- 2019 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation, 139, 455-456 Spitzer, E., Hahn, R.T., Pibarot, P., de Vries, T., Bax, J.J., Leon, MB. and Van Mieghem, N.M. 2019. Aortic Stenosis and Heart Failure: Disease Ascertainment and Statistical Considerations for Clinical Trials. Cardiac Failure Review, 5 (2): 99-105 Wenn, P. ve Zeltser, R. 2020. Aortic Valve Disease, NCBl Bookshelf, StatPearls Publishing https://www.statpearls.com/articlelibrary/viewarticle/17749/ Son Erisim Tarihi: 12 Ekim 2020]. Looi, J.L., Kerr, A.J., Gabriel, R. 2015. Morphology of congenital and acquired aortic valve disease by cardiovascular magnetic resonance imaging. Eur J Radiol, 84 (11): Ehsan, A. ve Sellke, F. W. 2019. Atlas of Cardiac Surgical Techniques Second Edition. (Eds) Sellke, F. W. ve Ruel, M. Elsevier, Philadelphia, pp. 129-155 Head, 8. J., Çelik M., Kappetein, A.P. 2017. Mechanical versus bioprosthetic aortic Diaz, R., Hernandez-Vaquero, D., Alvarez-Cabo, R., Avanzas, P., Silva, J., Moris, C., and Pascual, I. 2019. Long-term outcomes of mechanical versus biological aortic valve prosthesis: Systematic review and meta-analysis. The Journal of Thoracic and Goldstone, A. B., Chiu, P., Baiocchi, M., Lingala, B., Patrick, W.L., Fischbein, M.P., Woo, Y. J. 2017. Mechanical or Biologic Prosthesis for Aortic-Valve and Mitral-Valve Pibarot, P. ve Dumesnil, J. G. 2009. "Prosthetic Heart Valves Selection of the Optimal Musumeci, L., Jacques, N., Hego, A., Nchimi, A., Lancellotti, P. And Oury, J. 2018. Prosthetic Aortic Valves: Challenges and Solutions. Frontiers in Cardiovascular Medicine, 5, 46 Zenses, A.S., Pibarot, P., Clavel, M-A., Guzzetti, E., Co"te', N. and Salaun, E. 2019. Encyclopedia of Biomedical Engineering Volume 2. Bas Editör: Narayan, R. Elsevier, Amsterdam, pp. 454-466 Rajashekar, P. 2015. "Development of Mechanical Heart Valves- An Inspiring Tale", Journal of the Practice of Cardiovascular Sciences, 1, 289-293 Russo, M., Taramassoa, M., Guidottia, A., Pozzolia, A., Nietilspacha, F., von Segesserb, L.K., Maisano, F. 2017. The evolution of surgical valves. Cardiovascular Bach, D.S., Sakwa, MP., Goldbach, M., Petracek, M.R., Emery, R.W., Mohr, F.W. 2002. Hemodynamics and early clinical performance of the St. Jude Medical Regent www.ncbi.nlm.nih.q0v/pubmed/12643387 Anonymous1: https://www.abbott.com/corpnewsroom/finance/st-jude-medicaI-is-now- abbott.html [Son erisim tarihi: 01.10.2020]. Anonymous2:httpszllwww.cardiovascular.abbott/us/en/hcp/therapies/structural- heart/heart-surgicaI-valves.html [Son erisim tarihi: 01.10.2020]. Gillinov, AM., Blackstone, E.H., Alster, J.M., Craver, J.M., Baumgartner, W.A., Brewster, S.A., Kleinman, L.H. and Smedira, N.G. 2003. The Carbomedics Top Hat Supraannular Aortic Valve: A MultiCentered Study. Ann Thorac Surg, ?5, 1175-80 Anonymous4zhttpszllwww.livanova.com/en-US/Home/Products Therapies/Cardiovascular/HeaIthcare-ProfessionaIs/Heart- Valves/Aortic/Carbomedics-Aortic-Family.aspx [Son erisim tarihi: 02.10.2020]. AnonymousS:https://www.medtronic.com/us-en/healthcare- professionaIs/products/cardiovascular/heart-valves-surgical/open-pivot-mechanical- heart-valvehtml [Son erisim tarihi: 06.12.2020]. Sezai, A., Hata, M., Niino, T., Yoshitake, l., Kasamaki, Y., Hirayama, A. and Minami, K. 2010. Fifteen years of experience with ATS mechanical heart valve prostheses. J Coulter, F. B., Schaffner, M., Faber, J.A., Rafsanjani, A., Smith, R., Appa, H., Zilla, P., Bezuidenhout, D., Studart, AR. 2019. Bioinspired Heart Valve Prosthesis Made by Silicone Additive Manufacturing. Matter, 1 (1): 266-279 Munson, BR., Young, D.F., Okiishi, T.H., Huebsch, WW., 2010. Fundamentals of Fluid Mechanics, 6th (Ed) SI Version, John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd, pp. 99, 231, Saqr, KM., Tupin, S., Rashad, S., Endo, T., Niizuma, K., Tominaga, T. and Ohta, M. Alasflacmjfudk) HacimselAkisiLfdk) Hacimsel Akis-Zaman Grafigi (L/d k-s) TR TR

Claims (1)

ISTEMLER

1. Hastanin aort köküne entegre edilebilen aort kapakçigi protezi olup özelligi; Mil (1.b) ve kapakçik kanadina (1.0) durdurucu etki saglayarak iç yüzeyinin referans alindigi aort kökü modeli (2) arasindaki temas yüzeyinin yapisik oldugu halka (1 .a), 0 Kapakçik kanadi (1.c) ile temas yüzeyinin döner eklem biçiminde ve halka (1.a) ile temas yüzeyinin yapisik oldugu mil (1 .b) - Mil (1.b), halka (1.a) ve kapakçik kanadi (1.0) ile bütünlesik konumlandirilan aort kökü modeli (2) o Uygulanacagi bölgedeki türbülant akisla daha uyumlu olmasi için “5” sekilli olan ve tek eksende rotasyonel açilip, kapanabilen, montajda halkaya (1 .a) göre x-z eksenine göre simetrik yerlestirilen, arasinda kalan yüzeyin sürtünmesiz yüzey oldugu ve mil (1 .b) ile temas yüzeyinin döner eklem biçiminde ve alt sistem-2 (2) ile arasindaki temas yüzeyinin genel eklem biçiminde oldugu en az iki adet kapakçik kanadi (1.0) içermesidir. . Istem 1'e göre aort kapakçigi protezi olup özelligi; üç boyutlu baskiya uygun olmasi için titanyum alasimdan veya titanyumdan veya karbondan veya pirolitik karbondan mamul edilen halka (1.a) içermesidir. . Istem 1'e göre aort kapakçigi protezi olup özelligi; üç boyutlu baskiya uygun olmasi için titanyum alasimdan veya titanyumdan veya karbondan veya pirolitik karbondan mamul edilen mil (1 .b) içermesidir. . Istem 1'e göre aort kapakçigi protezi olup özelligi; üç boyutlu baskiya uygun olmasi için titanyum alasimdan veya titanyumdan veya karbondan veya pirolitik karbondan mamul edilen kapakçik kanadi (1 .a) içermesidir. . Hastanin aort köküne entegre edilebilen aort kapakçigi protezinde kisiye özel ölçülerin belirlenerek üretilmesi yöntemi olup, özelligi; o Kisinin aort damari, aort kökü ve kalbini kapsayan DICOM görüntülerinin 3D-MRP olarak görüntüleme programinda ayri pencerelerde açilmasi, i Baslangiç noktasinin anulüs pozisyonuna getirilmesi, o Eksenlerin, anulüse dik ve paralel olacak sekilde oryante edilmesi, Aort kökü boyunca görüntü segmenlerinde gezinerek koroner arterlerin baslangiç hizasindan sol ventriküle dogru, aort kökünde ölçülerin alinacagi genis bölgenin belirlenmesi, Anulüsten, ölçüleme eksenine kadar olan genisligin belirlenmesi, Aort kökünde bulunan her yaprakçigin dis kenarindan, karsisinda bulunan yaprakçik kesisimlerine kadar olan mesafeler ve aralarindaki ölçülerin belirlenmesi, Yaprakçiklarin kesisim noktalari arasindaki mesafelerin ve açilarin ölçülerek belirlenmesi, Yaprakçiklarin kesisim noktalarindan alinan uzunluk ve açi ölçülerine göre baz üçgenin çizilmesi, Baz üçgenin, her kösesinden, karsi yaprakçigin mesafesi kadar gerekli açisal deger kullanilarak birer çizgi elde edilmesi, Her bir yaprakçik için, bir uzun çizginin ucu ve üçgende kestigi kenarin iki kösesi kullanilarak, üç nokta ile olusturulan yaylarin olusturulmasi, Yaylar arasindaki kesisim noktalarinin belirlenen ölçekte bir yariçap ile dolgu komutu kullanilarak yaprakçiklara ters ve teget küçük yay parçalarinin olusturulmasi, Küçük yay parçalarinin orta noktalarindan olusan yeni bir üçgen olusturulmasi ve bu üçgenin köselerinden iç içe iki dairenin olusturulmasi, Elde edilen geometri ortasinda en içteki daire bosluk kalacak sekilde, alinan ölçülere göre uzatilmasi, Protez modelinin (1) halka (1.a) parçasi için belirlenen ölçüye göre ikinci daireye negatif uzatma komutu ile aort kökü parçasinin iç kismina kademe verilmesi, Parçanin anulüse oturmasi gereken alt tarafi için sürekli harmanlama komutunun uygun ölçüde çalistirilmasi, Aort kökü parçasinda gerekli kenar yuvarlama islemlerinin, uygun ölçülerde yapilmasi, Halka (1.a), mil (1.b) ve kapakçik kanadinin (1.0) ölçülerinin, alt sistem- 2 (2) modeline göre düzenlenerek, parçalarin montajinin tamamlanmasi islem adimlarini içermesidir.