ПРОТЕЗ КЛАПАНА СЕРДЦА Российский патент 1995 года по МПК A61F2/24 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в кардиохирургии для замены пораженных естественных аортальных и митральных клапанов сердца человека. Не менее успешно изобретение может быть использовано для замены пораженного трикуспидального клапана.

Известен протез клапана сердца, содержащий кольцеобразный корпус, в котором размещен запирающий элемент в виде двух поворотных относительно корпуса створок, каждая из которых имеет обращенные к прямому и обратному потоку крови восходящие и нисходящие соответственно поверхности, боковую поверхность, имеющую возможность контакта с внутренней поверхностью кольцеобразного корпуса и ограничители поворота створок, а также средства для установки створок внутри кольцеобразного корпуса, содержащие выемки с поверхностью тела вращения на внутренней поверхности корпуса и выступы на каждой из створок, боковая поверхность которых повторяет поверхность выемок. Средства для установки створок внутри кольцеобразного корпуса позволяют последним повернуться из положения закрытия клапана в положение открытия и обратно вокруг осей, параллельных плоскости разъема створок. Однако, этот протез клапана имеет существенный недостаток, снижающий его надежность, так как поверхности контакта средств для установки створок внутри кольцеобразного корпуса (выемка-выступ) имеют малую площадь, локальный характер износа и, следовательно, возможен повышенный износ этих поверхностей, а большие локальные напряжения материала протеза способствуют разрушению протеза клапана.

Известен протез клапана сердца, содержащий кольцеобразный корпус, в котором размещен запирающий элемент в виде двух поворотных относительно корпуса створок, каждая из которых имеет обращенные к прямому и обратному потоку крови восходящие и нисходящие соответственно поверхности, боковую поверхность, имеющую возможность контакта с внутренней поверхностью кольцеобразного корпуса и ограничители поворота створок, а также средства для установки створок внутри кольцеобразного корпуса, содержащие выемку, выполненную по всей длине окружности внутренней поверхности корпуса, и выступы на каждой из створок с поверхностью тела вращения. Средства для установки створок внутри кольцеобразного корпуса позволяют последним повернуться из положения закрытия клапана в положение открытия и обратно вокруг осей, параллельных плоскости разъема створок, а также вращаться вокруг центральной оси протеза. Однако, протез клапана обладает тем же недостатком, так как, если износ выемки кольцевого корпуса при вращении створок вокруг центральной оси корпуса имеет распределенный по всей длине окружности характер, возможен повышенный локальный износ и разрушение поверхностей выступов, имеющих меньшую площадь контакта. Этот протез клапана выбран в качестве прототипа.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности протеза клапана.

Данная задача может быть решена, если в известном протезе клапана сердца, содержащем кольцеобразный корпус, в котором размещен запирающий элемент в виде двух поворотных относительно корпуса створок, каждая из которых имеет обращенные к прямому и обратному потоку крови восходящие и нисходящие соответственно поверхности, боковую поверхность, имеющую возможность контакта с внутренней поверхностью кольцеобразного корпуса и ограничители поворота створок, по крайней мере часть внутренней поверхности корпуса выполнена в виде непрерывной вогнутой поверхности вращения, а боковая поверхность каждой створки выполнена в виде непрерывной выпуклой поверхности вращения, причем центры непрерывно вогнутой и непрерывно выпуклой поверхностей расположены на центральной оси протеза, при этом:
а) протез содержит один участок с вогнутой поверхностью, выполненный по всей длине окружности внутренней поверхности корпуса, а ограничители поворота створок выполнены в виде кулачков и упоров, при этом кулачки расположены на нисходящих, обращенных к обратному потоку крови поверхностях каждой створки с возможностью взаимодействия друг с другом своими профильными участками, а упоры расположены на противоположных сторонах створок, кроме того непрерывная вогнутая поверхность элемента кольцеобразного корпуса и боковая поверхность створок представляют собой боковую поверхность шаровых слоев с центрами, расположенными на центральной оси протеза, причем радиус шарового слоя элемента кольцеобразного корпуса больше, чем радиус шарового слоя боковой поверхности створок;
б) выполненная вогнутой часть внутренней поверхности корпуса представляет собой два диаметрально противоположных участка, ограничители поворота выполнены в виде кулаков, расположенных на нисходящих, обращенных к обратному потоку крови поверхностях каждой створки с возможностью взаимодействия друг с другом своими профильными участками и упоров, расположенных на противоположных сторонах створок, кроме того, непрерывная вогнутая поверхность элемента кольцеобразного корпуса и боковая поверхность створок представляют собой боковую поверхность шаровых слоев с центрами, расположенными на центральной оси протеза, причем радиус шарового слоя элемента кольцеобразного корпуса больше, чем радиус шарового слоя боковой поверхности створок.

Отличительными признаками заявляемого технического решения от прототипа являются:
а) выполнение по крайней мере части внутренней поверхности корпуса в виде непрерывной вогнутой поверхности вращения;
б) выполнение боковой поверхности каждой створки в виде непрерывной выпуклой поверхности вращения;
в) расположение центров непрерывно вогнутой и непрерывно выпуклой поверхностей вращения на центральной оси протеза;
г) выполнение одного участка с вогнутой поверхностью по всей длине окружности внутренней поверхности кольцеобразного корпуса;
д) выполнение ограничителей поворота створок в виде кулачков и упоров с расположением кулачков на нисходящих, обращенных к обратному току крови поверхностях каждой створки с возможностью взаимодействия друг с другом своими профильными участками и расположением упоров на противоположных сторонах створок;
е) выполнение вогнутой части внутренней поверхности корпуса в виде двух диаметрально противоположных участков;
ж) выполнение непрерывной вогнутой поверхности элемента кольцеобразного корпуса и боковой поверхности створок в виде боковой поверхности шаровых слоев с центрами, расположенными на центральной оси протеза;
з) выполнение радиуса шарового слоя элемента кольцеобразного корпуса больше, чем радиус шарового слоя боковой поверхности створок.

Эти отличительные признаки обеспечивают соответствие заявляемого технического решения критерию "новизны". Известных технических решений с сочетанием признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не выявлено.

При выполнении по крайней мере части внутренней поверхности кольцеобразного корпуса протеза клапана в виде непрерывной вогнутой поверхности вращения, а боковой поверхности каждой створки в виде непрерывной выпуклой поверхности вращения и при расположении центров непрерывно вогнутой и непрерывно выпуклой поверхностей на центральной оси протеза, поверхности контакта кольцеобразного корпуса со створками значительно увеличиваются, а следовательно, износ этих поверхностей и локальные напряжения материала значительно уменьшаются, что повышает надежность протеза клапана.

При выполнении одного участка с вогнутой поверхностью по всей длине окружности внутренней поверхности кольцеобразного корпуса, выполнении ограничителей поворота створок в виде кулачков и упоров, расположении кулачков на нисходящих, обращенных к обратному току крови поверхностях каждой створки с возможностью взаимодействия друг с другом своими профильными участками и расположении упоров на противоположных сторонах створок во время работы протеза клапана происходит вращение створок вокруг центральной оси корпуса, при этом износ вогнутой поверхности корпуса имеет распределенный характер, т.е. уменьшается, а площадь поверхности контакта створок не изменяется.

Наиболее предпочтительно выполнение протеза клапана, когда непрерывно вогнутая поверхность элемента кольцеобразного корпуса и боковая поверхность створок представляют собой боковую поверхность шаровых слоев с центрами, расположенными на центральной оси протеза, причем радиус шарового слоя элемента кольцеобразного корпуса больше, чем радиус шарового слоя боковой поверхности створок, так как при этом обеспечиваются наилучший контакт поверхностей корпуса и створок и гарантированный зазор между ними, необходимые для надежной работы протеза клапана.

Выполнение протеза клапана с вогнутой частью внутренней поверхности корпуса в виде двух диаметрально противоположных участков и выполнение ограничителей поворота створок в виде кулачков, расположенных на нисходящих, обращенных к обратному току крови поверхностях каждой створки с возможностью взаимодействия друг с другом своими профильными участками с расположением упоров на противоположных сторонах створок, наиболее предпочтительно в случае, если вращение створок вокруг центральной оси протеза невозможно из-за патологических аномалий левого желудочка сердца, что можно определить только во время проведения операции.

Указанные свойства обеспечивают создание положительного эффекта повышение надежности протеза клапана.

На фиг. 1 представлен протез клапана, в котором часть внутренней поверхности корпуса в виде непрерывной вогнутой поверхности вращения, например, боковой поверхности шарового слоя на внутренней поверхности кольцеобразного корпуса выполнена по всей длине окружности, общий вид; на фиг.2 протез клапана, в котором выполненная вогнутой часть внутренней поверхности корпуса представляет собой два диаметрально противоположных участка поверхности, например часть боковой поверхности шарового слоя, общий вид; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1.

В описании представлена конструкция протеза клапана, в котором взаимодействующие поверхности корпуса и створок выполнены в виде боковых поверхностей шарового слоя. Возможны другие варианты исполнения взаимодействующих поверхностей, не изменяющих сущность изобретения.

Протез клапана сердца содержит кольцеобразный корпус 1 (фиг.1), в котором размещен запирающий элемент в виде двух поворотных относительно корпуса створок 2. Часть внутренней поверхности 3 корпуса 1 по всей длине окружности и боковая поверхность 4 створок 2 представляют собой боковую поверхность шарового слоя. Каждая створка 2 снабжена кулачками 5, расположенными на нисходящих, обращенных к обратному току крови поверхностях 6 и взаимодействующими друг с другом своими профильными участками 7. Участки Б боковой поверхности створок 2, расположенные на их диаметрально противоположных сторонах, служат в качестве упоров, ограничивающих поворот одной из створок 2. Центры боковых поверхностей 3 и 4 шаровых слоев корпуса 1 и створок 2 находятся на центральной оси протеза клапана, при этом радиус поверхности 3 корпуса 1 больше радиуса поверхности 4 створки 2 на величину зазора между ними, гарантирующего надежную работу протеза клапана.

Обращенные к прямому потоку поверхность 8 и к обратному потоку поверхность 6 створок могут иметь любую наиболее приемлемую форму, например цилиндрическую, эллиптическую и т.д. Наиболее предпочтительно выполнение наружной поверхности 9 (фиг.3) кулачков 5 сферической, совпадающей с боковой поверхностью 4 створок 2, так как это увеличивает поверхность контакта корпуса 1 и створок 2.

Протез клапана сердца (фиг.2) отличается тем, что часть внутренней поверхности 10 корпуса 1 представляет собой два диаметрально противоположных участка 11 в виде непрерывной боковой поверхности шарового слоя с центром, расположенным на центральной оси протеза. Протез клапана сердца содержит манжету, которая на фиг.1-3 не показана.

Протез клапана сердца работает следующим образом. При возникновении избыточного давления на входе протеза створки 2, поворачиваясь вокруг оси, проходящей по диаметру шарового слоя, открываются, обеспечивая ток крови через клапан. При этом участки Б боковых поверхностей створок касаются внутренней поверхности корпуса 1 и ограничивают поворот створок 2. При возникновении избыточного давления на выходе протеза створки 2 закрываются и предотвращают обратный ток крови. При этом ограничителем обратного поворота может служить дистальная кромка В створок 2, радиус которой больше радиуса шарового слоя. При работе протеза клапана (фиг.1) створки 2 вращаются вокруг центральной оси протеза. Преимущественно поверхности вращения и плавные переходы существенно улучшают омывание створок и корпуса протеза, тем самым снижая тромбообразование. Кроме того, упрощается технология их изготовления.

Предложенный протез клапана сердца, сохраняя такие преимущества прототипа, как распределенный по всей длине окружности внутренней поверхности корпуса характер износа, обладает повышенной надежностью в работе за счет увеличения площади контакта взаимодействующих поверхностей корпуса и створок и тем самым уменьшения их износа и снижения локальных напряжений материала, вызывающих разрушение протеза. Кроме того, протез более прост в изготовлении и контроле профиля взаимодействующих поверхностей, так как эти поверхности представляют собой поверхности вращения с центрами на центральной оси протеза.

Использование: в кардиохирургии для замены пораженных естественных клапанов сердца человека. Сущность изобретения: протез клапана содержит кольцеобразный корпус 1, в котором размещен запирающий элемент в виде двух поворотных относительно корпуса створок 2, каждая из которых имеет обращенные к прямому и обратному потоку крови восходящие и нисходящие поверхности соответственно, боковую поверхность, имеющую возможность контакта с внутренней поверхностью кольцеобразного корпуса, и ограничители поворота створок. Внутренняя поверхность 3 корпуса 1 по всей длине окружности или ее часть в виде двух диаметрально противоположных участков и боковая поверхность створок 2 представляют собой поверхность тела вращения, например боковую поверхность шарового слоя, с центром на центральной оси протеза, причем радиус шарового слоя элемента кольцеобразного корпуса 1 больше, чем радиус шарового слоя боковой поверхности створок 2. Каждая створка 2 снабжена кулачками 5, расположенными на нисходящих, обращенных к обратному току крови поверхностях каждой створки и взаимодействующими друг с другом своими профильными участками 7. Участки Б боковой поверхности створок 2, расположенные на диаметрально противоположных сторонах, служат в качестве упоров, ограничивающих поворот одной из створок 2. Ограничителем обратного поворота служит дистальная кромка В каждой створки 2. В первом варианте створки 2 при работе протеза вращаются вокруг его центральной оси. Повышение надежности протеза обеспечивается увеличением площади контакта взаимодействующих поверхностей корпуса 1 и створок 2. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ПРОТЕЗ КЛАПАНА СЕРДЦА, содержащий кольцеобразный корпус, в котором размещен запирающий элемент в виде двух поворотных относительно корпуса створок, каждая из которых имеет обращенные к прямому и обратному потокам крови восходящие и нисходящие соответственно поверхности, боковую поверхность, имеющую возможность контакта с внутренней поверхностью кольцеобразного корпуса, и ограничители поворота створок, отличающийся тем, что по крайней мере часть внутренней поверхности корпуса выполнена в виде непрерывной вогнутой поверхности вращения, а боковая поверхность каждой створки выполнена в виде непрерывной выпуклой поверхности вращения, причем центры непрерывной вогнутой и непрерывной выпуклой поверхностей расположены на центральной оси протеза. 2. Протез по п.1, отличающийся тем, что он содержит один участок с вогнутой поверхностью, выполненный по всей длине окружности внутренней поверхности кольцеобразного корпуса, а ограничители поворота створок выполнены в виде кулачков и упоров, при этом кулачки расположены на нисходящих, обращенных к обратному току крови поверхностях каждой створки с возможностью взаимодействия друг с другом своими профильными участками, а упоры расположены на противоположных сторонах створок. 3. Протез по п.1, отличающийся тем, что выполненная вогнутой часть внутренней поверхности корпуса представляет собой два диаметрально противоположных участка, ограничители поворота створок выполнены в виде кулачков, расположенных на нисходящих, обращенных к обратному потоку крови поверхностях каждой створки с возможностью взаимодействия друг с другом своими профильными участками, и упоров, расположенных на противоположных сторонах створок. 4. Протез по п.1, отличающийся тем, что непрерывная вогнутая поверхность кольцеобразного корпуса и боковая поверхность створок представляет собой боковую поверхность шаровых слоев с центрами, расположенными на центральной оси протеза, причем радиус шарового слоя элемента кольцеобразного корпуса больше, чем радиус шарового слоя боковой поверхности створок.