Kalp Pilinin Çalışma Şekli ve Dünden Bugüne Tarihi
kalp pili nasıl çalışır, hack'lenebilir mi?
“kalp pili” bu terim bile gelecekte yaşadığımızın bir göstergesi bence. ancak kalp pilinin geliştirilmesi için atılan adımlar ta 1889’a dayanıyor. işin tarihçesine daha sonra değineceğim. şimdi kalp pilinin nasıl çalıştığını anlamak için, önce kalbin nasıl çalıştığına kısaca bir göz atmamız gerekiyor.
kalbimiz, canımız, beynimizle birlikte en kıymetli organımızdır -kimilerinin bu iki organı düzgün çalışmadığı için başka yerleri daha kıymetli oluyor, onlara bakmayın siz.
vücudun yaşamsal ihtiyaçlarını en uzak hücrelere ulaştıracak kanı pompalamakla görevli kalbimiz, ana rahmine düştüğümüzün 5. haftasından itibaren biz ölene kadar hiç mola vermeden görevini yapmaya devam eder. biz doktorların deyişiyle toraksın, yani göğsümüzün tam ortasından sol mememize doğru uzanır. yani kiminizin hayal ettiği gibi sol yanımıza yapışık değildir. en kıymetli organımız diyoruz ya, o yüzden onu korumak lazım geldiğinden vücudun dışarıdan nispeten daha zor ulaşılan bir yerine, göğüs kafesinin koruması altına yerleşmiştir.
kalbimiz kabaca kirli kanın toplanıp akciğere gönderildiği sağ taraf -bizim sağımız- ve temiz kanın akciğerlerden alınıp vücuda pompalandığı sol taraf olarak iki kısma ayrılır. bu iki kısmın üst tarafında yer alan iki oda atrium, türkçede kulakçık olarak adlandırılır. vücuttan gelen karbondioksitle dolmuş kirli kan sağ kulakçığa, akciğerden gelen temiz kan ise sol kulakçığa dolar. buradan kulakçıkların kasılması ve iki ayrı valf, yani kapak marifetiyle kan kalbin alt odacıklarına iletilir. bu odacıklara da ventrikül yani karıncık denir. nasıl kulaklarımız üstte, karnımız altta, işte öylece hatırlayabilirsiniz.
karıncıklara dolan kan da, karıncıkların kasılması ile sağ taraftan temizlenmek, yeniden oksijenle dolmak üzere akciğere, sol taraftan ise vücuda temiz kanı taşımak üzere kalpten ayrılır.
işte tüm bu kasılma işini kalbin sağ karıncığının üstünde yer alan bir grup özelleşmiş hücreden çıkan elektrik sinyalleri başlatır. bu noktaya sinoatriyal düğüm denir. burası kalbin ingilizce tabiri ile pacemakerıdır. bunu türkçeye vuru üretici diye çevirmişler ancak ritim tutucu bence daha güzel bir terim olacaktır. çünkü kalbin “hızını”, nabzımızı bu düğümdeki aktivite belirler. pacemaker kelimesini de bilerek kullandım çünkü kalp pilinin ingilizcesi de pacemaker ya da artificial, yapay pacemaker olarak geçmektedir.
normal şartlar altında dakikada bu sinoatriyal düğümden kaç kere sinyal çıkarsa, kalbiniz de o kadar az veya çok atar. sağlıklı erişkinlerde bu dakikada 60 ile 80 atım arasındadır. bazen daha düşük bazen de daha yüksek olabilir, hemen panik yapmayın. bir sağlık probleminiz yoksa, 60 civarında olması genellikle daha iyi bir kardiyovasküler sistemin, kalp damar sağlığının işaretçisidir. dinlenirken 80 üstü nabız ise başlıca strese, fiziksel olarak tembelliğe, kafein içeren içeceklerin tüketimine veya sigara kullanımına bağlı olabilir.
bu sinyal önce kalbin üst odacıklarını yani kulakçıkları kastırır, daha sonra biraz gecikme ile alt odacıkları yani karıncıkları kastırır. eğer bu gecikme olmazsa birbirine zıt yönde oluşan basınç sebebiyle kalp görevini yeterli etkinlikte yapamaz. işte kimi zaman kalpteki bu uyumu bozan patolojik, yani normal fizyolojiye, sağlıklı bünyeye ters durumlar ortaya çıkabilir. çeşitli sebeplerden dolayı kalp durduk yerde yeterince hızlı atmamaya, ritmini bozmaya ya da yeterli sayıda ve güçte sinyal üretememeye başlayabilir. işte bu noktada devreye kalp pilleri girer.
önceden doktor tarafından ayarlanmış, sürekli sabit bir atım sağlayacak şekilde ayarlanan modelleri varken, günümüzde kullanılanların çoğu kalbin normal ritminden saptığını fark ettiği zaman ek sinyaller göndermek veya gönderdiği sinyalleri kesmek üzerine programlanmışlardır. kalbin kriz durumuna gireceği ciddi ritim bozukluklarını tespit ettiğinde otomatik olarak kalbe elektroşok verip, muhtemelen ölümcül sonuçlanabilecek bu gibi durumları atlatmak için tasarlanmış modelleri de mevcuttur.
peki kalp pili nasıl yerleştirilir?
çok ince iletken kablolarla damarların içinden geçip kalpteki sinyalin başlatılacağı yere küçük elektrotlar yerleştirilir. ihtiyaca göre bazıları sadece kulakçıklardan başlayan bir sinyal üretmek için kullanılabilirken, kimisi kulakçıklara da kasılma için elektrik sinyali yollayacak şekilde yerleştirilir. daha sonra bu kabloların diğer ucu, elektriksel sinyali üretecek kalp pili cihazına bağlanır. kalp pili cihazları geçici olarak kullanılacaksa vücudun dışında tutulabildiği gibi, kalıcı kullanımlarında hastanın sol veya sağ memesinin biraz üstüne açılacak bir yarıktan cilt altına yerleştirilir. cilt altındaki yerleri genelde kasların üstünde, biraz daha korunaklı olması için de cilt altı yağ dokusunun altındadır. bu işlemler hasta genel anestezi altındayken yapılabileceği gibi sadece lokal anesteziyle ve biraz sedasyonla, hastaya sakinleştirici verilmesi ile de halledilebilir.
günümüzde ufak bir kapsül büyüklüğünde, direkt kalbin içine yerleştirilecek, kablo kullanmayan modelleri geliştirilmektedir. henüz, bulundukları yerden çıkıp sağı solu delme gibi ufak pürüzlerinin halledilme aşamasındadırlar. kablolu veya kablosuz kalp pili cihazları sızdırmazlığı sağlamak için vücutla etkileşime girmeyen titanyumla kaplanır.
kalp pili cihazlarının lityum-iyon pilleri 5-10 yıl ömre sahiptir. bitmelerine yakın cihazların değiştirilmeleri lazım gelir. bu değişiklik işlemi yeni kablo “döşeme”si gerektirmediği için çok daha kısa sürer. hastalar genelde 6 ayda bir kontrole gidebilir ancak artık güncel modellerde cihazın durumu uzaktan da kontrol edilebilir.
kalp pili takıldıktan sonra dışarıdan doktor ve/veya teknisyen tarafından programlanabilir. ancak bu dışarıdan müdahale edilebilme durumu teorik olarak kalp pilinin “hack”lenebilmesine olanak tanır. kalp pillerinin hacklenebilir güvenlik zafiyetlerine sahip oldukları pratik olarak da kanıtlanmıştır. ancak bunun yapılabilmesi için kalp piline yakın bir mesafeden erişim sağlamak gerekir. kalp pilinin uzaktan, güçlendirilmiş bir anten aracılığı ile de hacklenebilme ihtimali vardır.
güçlü manyetik alanlar da kalp piline zarar verebileceği için bu tip ortamlardan ve cihazlardan uzak durulmalıdır. bunun başında manyetik rezonans cihazları gelir. içlerinde ufak mıknatısların bulunduğu kulaklıkların da direk kalp pilinin üzerine konmasının olumsuz etkileri olabilir. ancak yeni nesil kalp pilleri içinde mr için bile koşullu olarak uygun olabilecek
cihazlar artık bulunabilmektedir.
bunun dışında kalp pili takılan insanlar normal, faal bir hayat sürebilir, hekimlerine danışarak spor da yapabilirler. ancak kalp piline direkt temasla zarar verebilecek aktivitelerden uzak durmalı ya da cihazı koruyacak ekipmanlarla bu işler yapılmalıdır.
kalp bilinin tarihine bakacak olursak
ilk kez 1889 yılında, asistoldeki yani vücuda kan pompalayacak kulakçıkları kasılmayan bir insan kalbine dışarıdan verilen bir elektriksel uyaran ile bu kasılmanın sağlanabildiği, hatta bu işlemi dakikada 60-70 kez tekrarlanabildiği bildirilmiştir. bu buluşun sahibi iskoç fizyolog john alexander william’dır.
kalbin dışarıdan elektrikle “dürtüklenerek” çalıştırılabileceği kanıtlandıktan sonra bir çok bilim adamı bu alanda çalışmalar yapmıştır. hatta 1928’de avustralya’da ölü doğan bir bebek bu tip bir cihaz sayesinde hayata döndürülmüş ve yaşatılmıştır. ancak konunun hassasiyetinden dolayı 1930 ile ikinci dünya savaşının bittiği döneme kadar yapılan araştırmalar çok fazla yayınlanmamıştır. ölüyü diriltiyorlar çünkü bir anlamda.
1950’de kanada’lı bir ekip, cildin içinden geçip, kalbe elektrik sinyalleri gönderecek bir sistem geliştirirler. ancak oldukça büyük bu cihaz aynı zamanda duvardaki bir elektrik prizinden faydalanmayı gerektirdiği için pek pratik değildir. gittikçe daha ufak, şarj edilebilir pillerin kullanıldığı cihazlar üretilir ancak bunlar hala pek de taşınabilir değildir. bence, 1958’de kolombiya’da geliştirilen araba aküsü kullanan 45 kiloluk bir kalp pili içlerinde en enteresan olanıdır.
ancak aynı yıl, silikon transistörlerin icadı ve kullanıma girmesi ile ilk taşınabilir daha doğrusu giyilebilir kalp pili amerika’da icat edilir. bilimin, bilimde öncülüğün ne kadar önemli olduğu sırf bu örneğe bakılarak görülebilir. 1958 yılı cilt altına gömülü ilk kalp pilinin de uygulamaya girdiği yıl olur. bu iş amerika’da değil, isveç’teki karolinska enstitüsünde, rune elmqvist tarafından icat edilip, ake senning tarafından arne larsson isimli hastaya takılır.
arne larsson kalan 43 senelik ömrü boyunca 26 kalp pili değiştirir. bunun ana sebebi 1970’lerin ikinci yarısında kullanıma giren lityum-iyon pillere kadar eski pillerin daha sık değiştirilmeye ihtiyaç duymasıdır. larsson, 2001 yılında, tam 86 yaşında, hem modern kalp pilini icat eden, hem de onu ilk yerleştiren isveç’li cerrahtan daha uzun yaşayarak bu dünyadan göçer.
işte ihtiyaç duyanlar için kalbin çalışmasını sağlayan kalp pilinin işleyişi, pacemaker'ın kısa tarihçesi budur.