Çocuk Felciyle Savaşta Mekanik Askerler: Demir Ciğerler
Selen EMİRHANOĞLU - Biyomühendislik, Mühendislik Fakültesi, Marmara Üniversitesi
Çocuk felci, 18. yüzyılın sonlarında İngiliz hekim Michael Underwood tarafından ilk kez; genellikle sırt ve bacak ağrıları, solunum güçlüğü, ateş gibi şikâyetleri olan çocuklarda gözlemlenen, 1953 yılında elektron mikroskobu ile yapılan incelemelerde poliovirüs adı verilen virüsün tiplerinin omurilikte iltihaplanmaya sebep olmasıyla ortaya çıktığı anlaşılan bulaşıcı bir hastalıktır. Tıpta, Yunanca’da gri anlamına gelen polio ve ilik anlamına gelen myelon kelimelerinin birleşmesinden oluşmuş poliomyelit hastalığı olarak isimlendirilmektedir.[1]
Pek çok bulaşıcı hastalık gibi çocuk felci de besin, sucul ortam ve dışkı yoluyla yayılabildiği için 19. yüzyılın sonlarına gelindiğinde Avrupa ve Amerika’da çocuk felci salgınının boyutu artmıştır. Vakalar, enfeksiyonun bebeklik ve çocukluk çağında olan hastalarda sadece sindirim sistemi ve üst solunum yollarında grip benzeri semptomlarla etkisini gösterdiği, anne sütü bağışıklığı ile geçirilen hafif aşama ve hafif aşamada geçirip uzun vadede bağışıklık kazanmamış, enfeksiyonun merkezi sinir sistemini etkilediği, şiddetli göğüs ağrısı ile birlikte solunum güçlüğü çeken geç çocukluk ile yetişkinlik dönemindeki hastaların yaşam savaşı verdiği agresif aşama şeklinde kaydedilmiştir.[3,4]
Yazar Philip Roth, Nemesis adlı romanında çocuk felcinin korkutucu semptomlarını şöyle anlatmıştır: “ …ve felaket başladı - korkunç baş ağrısı, halsizlikten bitkinlik, şiddetli mide bulantısı, şiddetli ateş, dayanılmaz kas ağrısı ve onu izleyen kırk sekiz saatlik felç…”[5]
Dönemin hekimleri özellikle agresif aşamada olan hastaların solunum güçlüklerinin, göğüs ağrılarının hafifletilmesi ve iyileşme sürecine giren hastaların her yönden sağlıklı yaşam kalitelerine ulaşmaları için fiziki rehabilitasyonlarda dönemin teknoloji koşullarında geliştirilen giyilebilir veya taşınabilir destekleyiciler, mekanik solunum cihazları kullanmışlardır.
Şekil 2: Çocuk felci hastalarının tedavi süreci için 19. yüzyılın sonlarında üretimine başlanan giyiyebilir veya taşınabilir destekleyiciler (ortopedik botlar, kol destekleri, egzersiz sandalyeleri vb.)[6]
1832’de ilk kez İskoçyalı hekim Dalziel tarafından tasarlanan ve imal edilen, hastanın boynundan yukarısının dışarıda kalacak şekilde hava geçirmez bir metal kutu içerisinde oturduğu basit mekanik solunum cihazı, başta çocuk felci olmak üzere solunum güçlüğüne sebep olan dönemin pek çok hastalığın tedavisine yarar sağlayacak biyomedikal cihazların temelini oluşturmuştur. Benzeri bir cihazı Dr. Alfred Jones felç, nevralji gibi sinir sistemi hastalıklarının, romatizma ve bronşitin tedavisinde denemiştir. Paris’te Dr. Woillez tarafından 1876’da geliştirilen çalıştığı, bilinen ilk suni solunum cihazı diğer adıyla spirofor; Amerika, İngiltere ve Güney Afrika’da iyileştirilmiş modelleriyle 1900’lü yılların başında demir ciğerler olarak anılmaya başlamıştır.[7]
Geliştirilen modeller arasında günümüzde de anılmaya devam eden model; çocuk felci vakalarının Amerika’da ciddi boyutta arttığı 1894 yılında doğan, kariyeri boyunca Harvard Üniversitesinde halk sağlığı iyileştirmelerinde endüstriyel boyutta tasarımlar üzerine çalışan kimya mühendisi Philip Drinker ve sıra arkadaşı Louis Shaw’un, 1920’li yıllarda üzerine çalıştığı Drinker ve Shaw respiratörü diğer adıyla demir ciğerdir. Bu modeli, anestezi verilen bir kedinin manometre ile hava basıncı kontrol edilen bir metal kutu içerisine sırt üstü yatar pozisyonda yerleştirildiği, daha sonra kediye kürar* verilerek solunum kaslarının zayıflatıldığı, kedinin solunum fonksiyonlarının metal kutuya Luer şırıngası yardımıyla havanın kutunun içine ve dışına saatlerce pompalanmasıyla kedinin hayatta kalmasının sağlandığı bir dizi deneyle geliştirmişlerdir. Aylar süren deneyler sonunda, negatif basınçlı yapay ventilasyon yöntemiyle çalışan model olarak insanlar üzerinde kullanılması için prototipler geliştirmeye başlamışlardır. Drinker, ilk prototipi kendisi ve arkadaşları üzerinde denemiştir ancak modelin denendiği ilk hasta Boston’daki Çocuk Hastanesinde 8 yaşında çocuk felci geçiren, durumu ağırlaşan bir kız çocuğu olmuştur. Demir ciğerle verdiği 122 saatlik yaşam mücadelesinin sonunda kalp yetmezliği nedeniyle vefat etmiştir.[8]
Şekil 3: Drinker ve Shaw’un geliştirdikleri demir ciğerin (negatif basınçlı respiratörün) bir kedi üzerinde laboratuvar denemeleri[7]
1929 yılında bir akademik dergide yayımlanan Drinker ve Shaw’un demir ciğeri, “oldukça hantal ve karmaşık bir aparat” olarak tanımlanmıştır. Hastalar için geliştirilen yeni prototip, hastanın boynundan yukarısının dışarıda kalacak şekilde başı ve boynu destekleyen lastik yakadan ve içerideki hava basıncını kontrol eden iki hava pompasına bağlı valf mekanizmasından oluşan silindirik metal bir tank olarak tasvir edilmiştir. Drinker’in bu modelini önceki demir ciğerlerden ayıran, en önemli avantajı manuel çalışma sistemi yerine sürekli güç kaynağının elektrik olmasıydı.[8]
Şekil 4: Drinker ve Shaw’un demir ciğer modelinin patentinde yer alan teknik çizimi[9]
(US Patent no. 1906 844, 1933. Amerika Birleşik Devletleri Patent ve Marka Ofisi.)
Şekil 5: 1930-1939 yılları arasında Siebe Gorman ve Limited Şirketi tarafından Londra’da üretilen Drinker tipi demir ciğer[10]
Michigan Üniversitesi tıp tarihi profesörü Howard Markel, Drinker ve Shaw’un demir ciğerleri hakkında fikirlerini şu şekilde dile getirmiştir: “Bu modelin geliştirilmesi, modern tıp teknolojileri için erken bir dönem noktası olmuştur. Düşünün, sizin için nefes alan bir makine var. Daha sonraları bu makine gibi birçok yapay organ geliştirildi; örneğin diyaliz makineleri, ama demir ciğerler, en erken denemeydi.” Anlaşılacağı gibi Drinker’ın demir ciğerleri büyük bir başarıydı ancak çocuk felci salgının yayılım hızına yetişebilecek hızda üretilemiyordu ve üretimi oldukça pahalıydı. 1931 yılında John H. Emerson adında bir girişimci, Drinker ve Shaw’un demir ciğer modeli üzerinde iyileştirmeler yaparak modelin ucuz maliyetle üretimini sağlamıştır. Modelin patenti tartışma konusu olsa da Drinker ve Shaw’un modeli de önceki demir ciğerlerden esinlenerek yapıldığı için Emerson modelin haklarını kendisinde bulundurmaya devam etmiştir. Her iki model de, yıllar boyunca peşine yenilerini ekleyerek çocuk felci hastalarının tedavi sürecinde kullanılmıştır.[8]
1950’lerde Amerika’da çocuk felci vakaları 60 bine yaklaşmıştır. Virolog Jonas Salk maymun böbreğinde ürettiği poliovirüs tipleri üzerinde çalışarak 1952 yılında geliştirdiği ve 1955’ten itibaren hastalara uygulanmaya başlanan çocuk felci aşısıyla hastalığın yayılımını büyük oranda azaltmayı başarmıştır. Philip Drinker, 1953’te Jonas Salk ile tanıştığında hissettiklerini şöyle anlatmıştır: “ Çocuk felcini kontrol altına almak için bu denli uğraşan bir adamla tanışmak daha iyi hissettiremezdi. Benim makinem vakaları önleyemedi, sadece iyileştirebildi.”[8]
Şekil 7: 1956 yılında Jonas Salk’ın, laboratuvarında bir kız çocuğuna çocuk felci aşısını uygularken çekilen fotoğrafı[11]
Başta çocuk felci olmak üzere solunum güçlüğüne neden olan hastalıkların tedavisinde, geliştirildiği tarihten itibaren yaklaşık 30 yıl boyunca sıklıkla kullanılan demir ciğerler, günümüzde nadiren de olsa kullanımı devam etmekte olup tıp teknolojilerinde kullanılan pek çok biyomedikal cihaz ile yapay organ teknolojilerinin temelini oluşturmuştur. Ayrıca demir ciğer modelleri ve çocuk felci aşısı geliştirme süreçlerinde yapılan hayvan deneyleri hakkındaki düşünceler biyoetik bilimine katkıda bulunmuştur.
*: Güney Amerika’da yetişen ve bölge yerlilerinin genellikle ok zehiri olarak kullandıkları, felç etme özelliğine sahip bitkisel nörotoksindir.
Referanslar
1. De Jesus, N. H. (2007). Epidemics to eradication: the modern history of poliomyelitis. Virology journal, 4(1), 1-18. 12 Şubat 2021 tarihinde,
https://link.springer.com/article/10.1186/1743-422X-4-70 adresinden erişildi.
2. Public Health Image Library (PHIL), geçirimli elektron mikroskobu fotoğrafları web arşivinden, Poliovirus type-1. 12 Şubat 2021 tarihinde,
https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=235 adresinden erişildi.
3. Barr, M. (2010). The iron lung–a polio patient's story. Journal of the Royal Society of Medicine, 103(6), 256-259. 13 Şubat 2021 tarihinde,
https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.1258/jrsm.2010.100003 adresinden erişildi.
4. Drutz, J. E., & Ligon, B. L. (2000, October). Polio: Its history and its eradication. In Seminars in Pediatric Infectious Diseases (Vol. 11, No. 4, pp. 280-286). WB Saunders. 13 Şubat 2021 tarihinde, https://link.springer.com/article/10.1186/1743-422X-4-70 adresinden erişildi.
5. Burki, T. (2011). Nemesis. The Lancet Infectious Diseases, 11(2), 90. 16 Şubat 2021 tarihinde, https://doi.org/10.1016/S1473-3099(11)70023-8 adresinden erişildi.
6. “Pair of child's orthopaedic boots, made by I.A. Best and Son, Birmingham, 1879-1923.”
Bir çift ortopedik çocuk botu, Science Museum Group Koleksiyonları, Ortopedi kategorisi web arşivinden. (Object Number:1984-817) 13 Şubat 2021 tarihinde,
https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co126885 adresinden erişildi.
7. Maxwell, J. H. (1986). The iron lung: halfway technology or necessary step?. The Milbank Quarterly, 3-29. 13 Şubat 2021 tarihinde,
https://doi.org/10.2307/3350003 adresinden erişildi.
8. Akkermans, R. (2014). Philip Drinker. The Lancet Respiratory Medicine, 2(7), 525-526. 12 Şubat 2021 tarihinde,
https://www.thelancet.com/action/showPdf?pii=S2213-2600%2814%2970130-4 adresinden erişildi.
9. “A page from Philip Drinker's and Louis Agrassiz Shaw's patent for an artificial respirator. US Patent no. 1906453. United States Patent and Trade Mark Office.”
Drinker ve Shaw’un demir ciğer modelinin patentinde yer alan teknik çizimi, Science Museum Group Koleksiyonları web arşivinden. (Şekil 4)
“The Emerson Iron Lung introduced portholes to give medical staff access to the patient without having to open the cabinet, 1950.”
Hasta kabinini açmadan tıbbi personelin hastayla ilgilenmesini sağlayan pencereleri bulunan Emerson modeli demir ciğer, CDC Public Health Image Library, Science Museum Group Koleksiyonları web arşivinden. (Şekil 6) 18 Şubat 2021 tarihinde,
https://www.sciencemuseum.org.uk/objects-and-stories/medicine/iron-lung adresinden erişildi.
10. “Drinker iron lung respirator, by Siebe Gorman and Co. Ltd., London, 1930s”
Drinker demir ciğer respiratörü, Science Museum Group Koleksiyonları, Tedavi bilimi kategorisi web arşivinden. (Object Number:1982-1449) 18 Şubat 2021 tarihinde,
https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co143405?_ga=2.76535249.531499728.1613895326-1468649434.1613652441 adresinden erişildi.
11. “Jonas Salk in his laboratory vaccinating a girl with his polio vaccine in 1956. Photo taken by Yousuf Karsh specifically for Wisdom Magazine.”
1956 yılında Jonas Salk’ın, laboratuvarında bir kız çocuğuna çocuk felci aşısını uygularken Wisdom Magazine için Yousuf Karsh tarafından çekilen fotoğraf. 18 Şubat 2021 tarihinde,
https://www.sciencemuseum.org.uk/objects-and-stories/medicine/polio-20th-century-epidemic adresinden erişildi.