John Gibbon: Kalp Cerrahisini Değiştiren Makinenin Öyküsü

Pasteur’den İstanbul’a: Kuduz Aşısını Taşıyan Üç Bilim İnsanı

İçeriği Görüntüle

Bugün kalp kapaklarının değiştirilmesi, bazı doğumsal kalp hastalıklarının onarılması ve çok sayıda açık kalp ameliyatının yapılabilmesinde kullanılan kardiyopulmoner bypassın, yani kalp ve akciğerin görevini geçici olarak bir makineye devretme yönteminin gelişiminde John H. Gibbon Jr.’ın çalışmaları belirleyici rol oynadı. Gibbon’ın 20 yılı aşan araştırmalarının ardından geliştirdiği sistem, 6 Mayıs 1953’te Philadelphia’daki Jefferson Medical College Hospital’da 18 yaşındaki bir genç kadının kalbindeki atriyal septal defektin, yani kalbin üst odacıkları arasındaki doğuştan deliğin başarılı biçimde kapatılmasını mümkün kıldı. [1]
Bir hastanın ölümü fikrin doğmasına yol açtı
John Heysham Gibbon Jr., 29 Eylül 1903’te Philadelphia’da doğdu. Jefferson Medical College’dan 1927’de mezun olduktan sonra cerrahi eğitimine devam etti.
Kalp-akciğer makinesine uzanan düşüncenin temeli ise 1931 yılında atıldı.
Gibbon, Harvard Medical School ve Massachusetts General Hospital’daki çalışmaları sırasında ağır pulmoner embolisi olan bir hastanın tedavisine katıldı. Pulmoner emboli, akciğer damarlarından birinin çoğunlukla kan pıhtısıyla tıkanması anlamına geliyor.
Hastanın dolaşımı hızla bozulurken Gibbon’ın zihninde basit ama dönemin teknolojisi açısından son derece zor bir soru oluştu: Kan vücuttan çıkarılıp dışarıda oksijenle buluşturulabilir ve ardından yeniden dolaşıma verilebilirse, kalp ve akciğer geçici olarak devre dışı bırakılabilir miydi?
Hasta kurtarılamadı. Ancak bu olay Gibbon’ın sonraki meslek yaşamının yönünü belirledi. [1]
Amaç kalbin ve akciğerin görevini makineye vermekti
Sorun yalnızca kanı vücudun dışında dolaştırmak değildi.
Makinenin aynı anda iki temel görevi yerine getirmesi gerekiyordu. Bir pompa kalbin yaptığı gibi kanı dolaştırmalı, bir oksijenatör ise akciğerlerin yaptığı gibi kana oksijen kazandırıp karbondioksitin uzaklaştırılmasına yardımcı olmalıydı.
Bu işleme “ekstrakorporeal dolaşım”, yani kanın bir süreliğine vücudun dışındaki bir sistemden geçirilmesi adı verildi.
Gibbon, 1930’lu yıllardan itibaren hayvan deneylerinde bu sistemi geliştirmeye başladı. İlk çalışmalar kediler, daha sonra köpekler üzerinde yürütüldü. Amaç, kalp ve akciğerin dolaşımdaki görevini makinenin güvenli biçimde ne kadar süre üstlenebileceğini anlamaktı. [2]
Bugünün gelişmiş kalp-akciğer makineleri düşünüldüğünde fikir basit görünebilir. Ancak kanın borular ve mekanik parçalar içinden geçirilmesi; pıhtılaşma, kan hücrelerinin hasar görmesi, oksijenlendirme ve uygun kan akımının sağlanması gibi çok sayıda sorunu beraberinde getiriyordu.
Bu başarı yalnızca John Gibbon’ın değildi
Kalp-akciğer makinesinin öyküsünde Gibbon’ın eşi Mary Hopkinson Gibbon’ın da önemli bir yeri bulunuyor.
Mary Gibbon, laboratuvar çalışmalarında eşinin yanında yer aldı ve yıllarca süren deneysel araştırmalara aktif olarak katıldı. Tarihsel incelemeler, cihazın geliştirilmesinin tek bir kişinin ani buluşundan çok uzun süreli ekip çalışmasının sonucu olduğunu gösteriyor. [3]
İkinci Dünya Savaşı yıllarında çalışmalar kesintiye uğradı. Gibbon savaş sonrasında araştırmalarına yeniden döndü.
1940’ların sonlarında International Business Machines Corporation, yani IBM’in mühendislik desteği de projeye katıldı. Bu iş birliğiyle önce Model I, ardından insanlarda kullanılabilecek kapasiteye yaklaşan Model II kalp-akciğer makinesi geliştirildi. [1]
6 Mayıs 1953’te kalp cerrahisinde yeni bir dönem başladı
Gibbon’ın yıllarca üzerinde çalıştığı sistem için en önemli sınav 6 Mayıs 1953’te geldi.
Hasta, Cecelia Bavolek adlı 18 yaşında bir genç kadındı. Bavolek’te büyük bir atriyal septal defekt bulunuyordu. Bu durum, kalbin sağ ve sol üst odacıklarını ayıran duvarda doğuştan bir açıklık olması anlamına geliyor.
Bu açıklık nedeniyle kan kalbin iki tarafı arasında normal olmayan biçimde geçiyor ve zamanla kalbe ciddi yük bindiriyordu.
Gibbon ve ekibi hastayı kalp-akciğer makinesine bağladı. Sistem yaklaşık 45 dakika boyunca dolaşım desteği sağladı; bunun yaklaşık 26 dakikasında tam kardiyopulmoner bypass uygulandı. Bu sırada cerrahlar kalbin içindeki deliği doğrudan görerek kapatabildi. [4]
Hasta ameliyattan sağ çıktı.
Bu operasyon, kalp-akciğer makinesi kullanılarak gerçekleştirilen ilk başarılı açık kalp ameliyatı olarak tıp tarihinde önemli bir dönüm noktası haline geldi. Kalbe yönelik cerrahi girişimler daha önce de yapılmıştı; Gibbon’ın başarısını farklı kılan, kalp ve akciğerin görevlerinin mekanik bir sistem tarafından geçici olarak üstlenilmesiyle kalbin içinde doğrudan cerrahi işlem yapılabilmesiydi. [1]
Makine ameliyat sırasında ne yapıyordu?
Kalp-akciğer makinesinin temel mantığı bugün de aynı biyolojik ihtiyaca dayanıyor.
Normalde toplardamarlardan kalbe gelen oksijeni azalmış kan akciğerlere gönderilir. Akciğerlerde oksijen alan kan yeniden kalbe döner ve kalp tarafından bütün vücuda pompalanır.
Kardiyopulmoner bypass sırasında ise kan geçici olarak kalbe ulaşmadan makineye yönlendirilir.
Makine kanın oksijenlenmesini sağlar ve ardından kanı yeniden vücudun atardamar sistemine pompalar. Böylece beyin ve diğer organların kanlanması sürerken cerrah kalbin içinde daha kontrollü bir alanda çalışabilir.
Bu yöntem, daha önce ulaşılması son derece zor olan kalp içi yapıların doğrudan görülerek onarılmasının önünü açtı. [3]
Başarıya rağmen yol hemen açılmadı
6 Mayıs 1953’teki başarılı ameliyat, her sorunun çözüldüğü anlamına gelmiyordu.
Gibbon’ın daha sonraki klinik girişimlerinde ciddi sorunlar ve hasta kayıpları yaşandı. Bu nedenle yöntem kısa sürede rutin hale gelmedi.
Ancak Gibbon’ın ortaya koyduğu temel prensip başka cerrahlar tarafından geliştirilmeye devam edildi.
1953’te Gibbon, sistemine ilişkin bilgi ve tasarım birikimini Mayo Clinic ekibiyle paylaştı. John Kirklin ve çalışma arkadaşları daha sonra Gibbon’ın sisteminden geliştirilen pompa-oksijenatörlerle başarılı ameliyat serileri gerçekleştirdi. Aynı dönemde C. Walton Lillehei ve başka cerrahların çalışmaları da açık kalp cerrahisinin hızla gelişmesine katkı sağladı. [3]
Böylece Gibbon’ın tek bir başarılı ameliyatla gösterdiği “kalp ve akciğerin görevleri geçici olarak makine tarafından sürdürülebilir” düşüncesi, birkaç yıl içinde modern kalp cerrahisinin temel yöntemlerinden birine dönüştü.
Bir makine kalp cerrahisinin sınırlarını değiştirdi
Kalp-akciğer makinesi yalnızca yeni bir cihaz değildi. Cerrahın kalbin içini görerek çalışabilmesi için gerekli zamanı ve dolaşım desteğini sağladı.
Bu gelişme; doğumsal kalp kusurlarının onarımından kalp kapak cerrahisine ve çok sayıda koroner bypass ameliyatına kadar geniş bir cerrahi alanın gelişmesine zemin hazırladı. Günümüzde bazı koroner bypass ameliyatları kalp-akciğer makinesi kullanılmadan da gerçekleştirilebilse de kardiyopulmoner bypass, kalp cerrahisinin temel teknolojilerinden biri olmaya devam ediyor. [5]
Gibbon’ın çalışmasının önemi, insan kalbinin bir makineyle değiştirilmesi değildi. Asıl yenilik, yaşamsal dolaşım ve oksijenlenme görevlerinin sınırlı bir süre için güvenli biçimde vücut dışındaki bir sisteme aktarılabileceğini göstermesiydi.
Yirmi yılı aşan bir arayışın sonucu
Gibbon, tarihi ameliyattan sonra akademik cerrahi çalışmalarını sürdürdü. 1967’de aktif görevlerinden emekli oldu ve 5 Şubat 1973’te 69 yaşında yaşamını yitirdi.
Ancak 1931’de ağır bir hastanın başında ortaya çıkan düşünce, tıp tarihinin yönünü değiştirmişti.
Kalp-akciğer makinesi zaman içinde Gibbon’ın kullandığı büyük ve karmaşık sistemden çok daha güvenli, kontrollü ve gelişmiş cihazlara dönüştü. Günümüz ameliyathanelerinde kullanılan sistemler teknik açıdan ilk modellerden çok farklı olsa da temel fikir değişmedi: Kalp ve akciğerin yaşamsal görevlerini ameliyat boyunca geçici olarak üstlenmek.
John Gibbon’ın tıp tarihindeki yeri de tam olarak burada bulunuyor. Bir hastanın başında başlayan soru, onlarca yıllık deney ve başarısızlığın ardından cerrahlara daha önce doğrudan ulaşamadıkları kalbin içine güvenli bir yol açtı.
Kaynaklar
[1] Hill JD. John H. Gibbon, Jr. Part I. The development of the first successful heart-lung machine. The Annals of Thoracic Surgery. 1982;34(3):337-341. DOI: 10.1016/S0003-4975(10)62507-6.
[2] Gibbon JH Jr. Application of a mechanical heart and lung apparatus to cardiac surgery. Minnesota Medicine. 1954;37(3):171-185.
[3] Passaroni AC, Silva MAM, Yoshida WB. Cardiopulmonary bypass: development of John Gibbon's heart-lung machine. Revista Brasileira de Cirurgia Cardiovascular. 2015;30(2):235-245. DOI: 10.5935/1678-9741.20150021.
[4] Kurusz M. May 6, 1953: the untold story. ASAIO Journal. 2012;58(1):2-5. DOI: 10.1097/MAT.0b013e31823ccfe7.
[5] Lena T, Amabile A, Morrison A, Torregrossa G, Geirsson A, Tesler UF. John H. Gibbon and the development of the heart-lung machine: The beginnings of open cardiac surgery. Journal of Cardiac Surgery. 2022;37(12):4199-4201. DOI: 10.1111/jocs.17067.