Sentrifugal pompa başlığı çıkımında ultrasonik rezonatörlerle akım ölçümü

Abstract

Açık kalp ameliyatları esnasında, ameliyat sahasının hareketsiz ve kandan arındırılmış olabilmesi için vücuda gerekli olan kan dolaşımı Kalp-akciğer makinesi ( The Heart-Lung Machine ) adı verilen bir mekanizma ile sağlanır. Kalp-akciğer makinesi, ameliyat sırasında kalp ve akciğerin durdurulmasına olanak vererek, görevlerini üstlenir. Ayrıca, kardiyak veya pulmoner yetmezlik durumlarında kısa süreli yaşam destek ünitesi olarak, kardiyo-pulmoner bypass devresinin (pompa) bir değişkesi olan ECMO (Ekstrakorporeal Membran Oksijenizasyonu) kullanılır. Kalp-akciğer makinası roller (silindirik) veya santrifugal pompa başlıklarından oluşan bir dizayna sahiptir. ECMO' da ise santrifügal pompa başlığı vardır. Santrifugal pompalardaki akım, çıkan hattaki basınçla orantılıdır ve santrifügal pompa çıkımından ölçülen akım, pompanın çalışmasını doğrudan etkilediği için ultrasonik akımölçerlerle devamlı izlenmelidir. Bu çalışma, hem kısa süreli yaşam destek cihazlarında (ECMO) hem de Kalp-Akciğer makinesinde kullanılmak üzere kana en az hasarı veren ve enerji korunumu prensipleriyle en etkili çalışabilecek sentrifugal pompa başlığında akış parametrelerini incelemek amacıyla yapıldı. Sentrifugal pompa başlığı prototipinin outflow (çıkım) noktasında akım debisi ölçümünün gerçeğe en yakın biçimde saptanması amaçlandı. Çalışmada, Dokuz Eylül Üniversitesi Hastanesi'nin Depark Z.07 Akış Fizyolojisi Laboratuvarı'nda ve Ege Dinamik A.Ş'de tasarladığımız prototip sentrifugal pompa başlığı modellemesi, ultrasonik rezonatörler içeren akım ölçer ve donanıma gömülü yazılım kullanıldı. Karşılıklı ultrasonik dalga alım-verimiyle ve time of flight yöntemi kullanılarak, sentrifügal pompa başlığının prototipi üzerinde sistemden pompalanan sıvının debisi, karşılıklı konumlanmış, fakat çıkan kan hattına 45 derece açıyla yerleştirilmiş iki adet ultrasonik rezonatör aracılığıyla ölçüldü. Kurulan dolaşım devresinde, plazma ile aynı viskoziteye sahip solüsyon kulanıldı. Akım debisi ölçümünün gerçeğe en yakın biçimde saptanması için ultrasonik rezonatörlerle elde edilen veri, akredite bir akımölçerden elde edilen veriyle karşılaştırıldı. İstatistiksel analizler sonucunda akım parametreleri bakımından iki grup (ölçüm grubu ve sonotec grubu) arasında anlamlı bir fark saptanmamıştır (p=0,998), ultrasonik akımölçer düzeneğinin ölçüm hata payı hedeflenenden azdır.

During heart surgeries, the blood circulation required for the body to be immobile and free of blood is provided by a mechanism called the Heart-Lung Machine. The heart-lung machine does its job by allowing the heart and lungs to be stopped during surgery. In addition, ECMO (Extracorporeal Membrane Oxygenation), a variant of the cardio-pulmonary bypass circuit (pump), is used as a short-term life support unit in cases of cardiac or pulmonary insufficiency. The heart-lung machine has a design consisting of roller (cylindrical) or centrifugal pump heads. ECMO has a centrifugal pump head. The flow in centrifugal pumps is proportional to the pressure in the outlet line and the flow measured from the centrifugal pump outlet must be continuously monitored by ultrasonic flowmeters as it directly affects the operation of the pump. This study was carried out to examine the flow parameters in the centrifugal pump head, which causes the least damage to the blood and can work most effectively with energy conservation principles, for use in both short-term life support devices (ECMO) and Heart-Lung machine. It was aimed to determine the flow rate measurement at the outflow point of the sentrifugal pump head prototype in the most realistic way. In the study, the prototype centrifugal pump head model we designed in Dokuz Eylul University Hospital's Depark Z.07 Flow Physiology Laboratory and Ege Dynamic A.Ş, a flowmeter with ultrasonic resonators and embedded software were used. By using mutual ultrasonic wave intake-efficiency and time of flight method, the flow rate of the liquid pumped from the system (leaving the pump head) on the prototype of the centrifugal pump head was measured precisely by means of two ultrasonic resonators placed at an angle of 45 degrees to the blood line. In the established circulation circuit, the solution with the same viscosity as the plasma was used. In order to determine the current flow measurement in the most realistic way, the data obtained with ultrasonic resonators were compared with the data obtained from an accredited flowmeter. As a result of the statistical analyzes, no significant difference was found between the two groups (measurement group and sonotec group) in terms of flow parameters (p=0.998), the measurement error margin of the ultrasonic flowmeter assembly is less than the target.