Development of heart turcica centrifugal (A left ventricular assist device) for in vitro blood tests

Abstract

İleri seviye kalp hastalıklarına sahip hastalarda acil olarak kalp nakli gerekmektedir, fakat organ bağışçı sayısının azlığı nedeniyle bu hastalara kalp nakli yapılamamaktadır. İleri seviye kalp hastalıklarına sahip ve nakil olamayan hastaları hayatta tutmak için sol karıncık destek üniteleri (LVAD) geliştirilmiştir. Heart Turcica Centrifugal (HTC LVAD) adıyla geliştirilen sistem Türkiye'de geliştirilen ilk sol karıncık destek ünitesi olacaktır. Bu proje kapsamında yapılan çalışmalarla HTC LVAD, hemolitik performansını saptamak üzere kan testleri aşamasına gelmiştir. Bu tez çalışması HTC LVAD sisteminin in vitro kan testlerine girebilmesi için geliştirilmesi ile ilgili çalışmaları kapsamaktadır. HTC LVAD'nin ilk prototipi biyo-uyumlu Ti-6Al-4V ELI malzemesinden üretilmiştir. Fakat kanatçıkların altında yer alan sürücü mıknatıslar biyouyumlu olmadığı için kan testleri için bir çözüm geliştirme gerekliliği doğmuştur. İlk aşamada kanatçığa gömülü şekilde bulunan bu mıknatısların yüzeyleri elmas benzeri karbon (DLC) ile kaplanması üzerine çalışılmıştır. Fakat bu kaplamalar başarısızlıkla sonuçlanmıştır. Bunun devamında sorunu çözmek için kanatçığın tasarımı değiştirilmeden yapısı üzerinde birkaç değişiklik yapılmıştır. Kanatçık tek parça yerine iki parçalı bir tasarımda üretilmiş ve yeni tasarımda mıknatıs yüzeylerinin kan ile temasları kesilmiştir. Bütün problemlerin çözüldüğü bu noktada HTC LVAD'nin son prototipi in vitro kan testlerine tabi tutulabilir haldedir. In vitro kan testleri sırasında uluslar arası ASTM International F1830 ve F1841 standartları kullanılmıştır. Bu standartlar ışığında bir deney düzeneği hazırlanacaktır ve 6 saatlik kan testi boyunca her saat başı kandan alınan örneklerle Normalize Edilmiş Hemoliz İndeksi (N.I.H.) ASTM International F1841'e göre hesaplanacaktır.

Patients need heart transplantation in order to recover from heart related diseases but there is shortage of donor. Left ventricular assist devices (LVADs) are developed for patients that are in the late stages of cardiovascular diseases. Heart Turcica Centrifugal (HTC) is the first centrifugal LVAD that is being developed in Turkey. In the previous stages of the development, HTC was brought to the stage of blood tests in order to determine its hemolytic performance. This thesis covers the development process of HTC for in vitro blood tests. First prototype of HTC was manufactured of biocompatible Ti-6Al-4V ELI for the in vitro blood tests. However, the driver magnets on the bottom of the impeller were not biocompatible, so a solution had to be developed. The first approach was to coat these magnet surfaces with biocompatible coatings such as Diamond Like Carbon (DLC) coatings. Those coating failed to solve the problem. In order to solve the problem a design modification has been made. Impeller of HTC was manufactured from two components, which encapsulated driver magnets and prevented their blood contact. HTC could be subjected to in vitro blood testing for hemolytic performance. During in vitro blood test ASTM International standards F1830 and F1841 will be used. A test loop with proper equipment will be prepared and HTC will be connected to this setup for the in vitro blood testing. According to the ASTM F1841, Normalized Index of Hemolysis (N.I.H.) will be calculated in every hour for test duration of 6 hours.