ИСКУССТВЕННЫЙ КЛАПАН СЕРДЦА Российский патент 2000 года по МПК A61F2/24 

Изобретение относится к области медицинской техники и используется в сердечной хирургии при осуществлении операций по замене сердечных клапанов.

Уровень техники
До сих пор проблеме борьбы с шумом, создаваемым при работе искусственных клапанов сердца, не уделялось должного внимания. Практически все имплантированные механические клапаны при закрытии производят звук в форме щелчка, что часто слышно на расстоянии от пациента и вызывает дискомфортные ощущения самих больных, которые жалуются на нарушения сна, беспокойство в дневное время, шум работы клапана и предпочли бы иметь менее шумный протез.

При протезировании сердечных клапанов широко используются низкопрофильные конструкции с одним запорным элементом в виде диска, обладающие достаточно высокой надежностью и хорошей гемодинамикой. Например, в описании изобретения по авторскому свидетельству СССР 1832465 A1, дата публикации 10.12.95, представлен искусственный клапан сердца, содержащий кольцевой корпус и установленный в нем запирающий элемент в виде диска. Клапан выполнен из материалов с высокой тромборезистентностью - титана и углеситалла. Поворот диска при работе ограничен выступами, о которые во время срабатывания ударяется запорный элемент. Обеспечивая снижение травмы форменных элементов крови, известный клапан обладает существенным недостатком, т.к. его работа несет определенный дискомфорт и беспокойство пациенту. При закрытии клапана происходит ударение диска о выступы, и пациент слышит щелчки.

В иностранной патентной литературе описан искусственный клапан сердца (см. патент США 4822355, 18.04.89), представляющий собой кольцевой корпус и перемещаемый в нем дисковый запорный элемент. Диск установлен на опорных элементах, которые выступают от внутренней поверхности радиально. Один опорный элемент размещен с одной стороны диска, два другие, выполненные в виде участков дуг, - с другой, опорные элементы отстоят друг от друга примерно на 60 градусов. Этот клапан обеспечивает хорошие условия обтекания и имеет высокие показатели тромборезистентности, однако уровень шума, создаваемый им при работе, высок и беспокоит пациентов. Этот искусственный клапан сердца целесообразно принять в качестве наиболее близкого аналога.

Сущность изобретения
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения комфортности пациента с имплантированным искусственным клапаном сердца за счет усовершенствования его конструкции, обеспечивающего наряду с хорошими гемодинамическими характеристиками, надежной и безопасной работой бесшумность срабатывания.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в снижении уровня шума, возникающего при работе искусственного клапана сердца в организме человека.

Технический результат достигается за счет того, что в искусственном клапане сердца, содержащем кольцеобразный корпус, установленный в нем с возможностью поворота для открывания и закрывания проходного сечения корпуса запорный элемент в виде диска и верхний и нижние упоры для ограничения перемещения диска при открытии и закрытии клапана соответственно, в котором, кроме того, нижние упоры выполнены в виде полудуг, выступающих от внутренней боковой поверхности корпуса и установленных с образованием зазора между их свободными концами, нижние упоры выполнены разновеликими, а свободные концы нижних упоров отстоят от поперечной оси симметрии проходного сечения клапана на разные расстояния.

Технический результат усиливается за счет того, что величина зазора между свободными концами нижних упоров выбирается в пределах 1/12 - 1/4 от внутреннего диаметра корпуса.

Кроме того, технический результат усиливается за счет того, что расстояние между поперечной осью симметрии проходного сечения клапана и осью симметрии нижних упоров составляет 1/72 - 1/8 внутреннего диаметра корпуса.

Приведенный ниже пример конкретного выполнения конструкции искусственного клапана сердца позволяет более подробно пояснить получаемый технический результат.

Описание чертежей
Сущность изобретения и возможность достижения технического результата поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг. 1 показана конструкция предлагаемого клапана, вид сбоку в разрезе, на фиг. 2, 3 - вид клапана сверху и снизу соответственно.

Пример конкретного выполнения изобретения
Непосредственной основной причиной возникновения шумов в клапане является то, что при максимальной периферической скорости монодиск или створки (запирающий элемент) ударяется о металлическую дугу или корпус. Следовательно, необходимо таким образом сконструировать клапан, чтобы уменьшить или избавиться от шума.

Предлагаемый клапан решает эту проблему.

Сущность изобретения заключается в том, что соударение запирающего элемента происходит не одновременно с обеими полудугами упоров, а с незначительной задержкой из-за того, что монодиск приближается не параллельно плоскости их поверхности, обращенной к монодиску, а под некоторым углом к ним. Из-за фигурной поверхности монодиска, соприкасающегося с полудугами, удары будут следовать один за другим, а не происходить одновременно, каждый удар естественно слабее моноудара и с иным спектром частот.

В процессе испытаний различных модификаций клапана установлено, что линейная величина полудуг также влияет на величину шума. Оптимальная величина зазора между свободными концами полудуг A лежит в пределах от 1/24 до 1/4 внутреннего диаметра корпуса.

Кроме того, эмпирически установлено, что на акустические характеристики клапана влияют величины расстояний Б и С от свободных концов полудуг нижних упоров до поперечной оси симметрии проходного сечения, оптимальные значения расстояний D между поперечной осью симметрии проходного сечения клапана и осью симметрии нижних упоров составляют от 1/72 до 1/8 от величины внутреннего диаметра корпуса.

Клапан состоит из кольцеобразного корпуса 1, содержащего верхний упор 2, ограничивающий перемещение запирающего элемента в виде диска 3 при открывании клапана, и нижние упоры 4, выполненные в виде полудуг, ограничивающих перемещение диска 3 при закрывании клапана. Верхний упор имеет верхнюю поверхность 5 и нижнюю поверхность 6. Полудуги имеют верхние поверхности 7 и нижние поверхности 8. Верхний упор 2 имеет также боковую угловую поверхность 9, определяющую угол открывания диска 3. Диск 3 имеет верхнюю фигурную поверхность с углублением в центре и нижнюю вогнутую поверхность. Полудуги установлены с образованием зазора между своими свободными концами. Противоположные их концы закреплены на внутренней боковой поверхности корпуса и выступают внутрь в направлении упора 2. Полудуги выполнены разновеликими, их свободные концы установлены на разном расстоянии от поперечной оси симметрии проходного сечения корпуса.

Клапан работает следующим образом.

При открывании клапана происходит перемещение диска 3 до соприкосновения с верхним упором 2 и поток крови течет в прямом направлении. В конце обратного хода запорного элемента происходит соударение диска 3 и нижних упоров 4. Это соударение происходит не одновременно с обеими частями полудуг, а с некоторым запаздыванием. Звуковые волны, возникающие при их соударении, разделены по мощности и частоте колебаний, зависящих от длины упругих элементов (полудуг). Кроме того, слабое демпфирование полудуг снижает кинетическую энергию монодиска 3 и еще больше ослабляет удары и преобразование механической энергии в акустические колебания, воспринимаемые человеком.

Следует отметить, что конкретное воплощение заявленного изобретения, представленное в описании и на прилагаемых чертежах, является только примером и ни в коей мере не ограничивает данное изобретение.

Для специалистов в данной области будут очевидны различные модификации и варианты, и изобретение ограничивается только объемом приведенной формулы.

Источники информации
1. SU 1832465 A1, 10.12.95.

2. US 4822355 A, 18.04.89.

Изобретение применяется при проведении кардиохирургических операций по замене клапанов сердца. Технический результат заключается в снижении уровня шума, возникающего при работе имплантированного искусственного клапана сердца. Искусственный клапан сердца содержит кольцеобразный корпус, установленный в нем с возможностью поворота для открывания и закрывания проходного сечения корпуса запорный элемент в виде диска и верхний и нижние упоры для ограничения перемещения диска при открытии и закрытии клапана соответственно, при этом нижние упоры выполнены в виде полудуг, выступающих от внутренней боковой поверхности корпуса и установленных с образованием зазора между их свободными концами. Согласно изобретению нижние упоры выполнены разновеликими, а свободные концы нижних упоров отстоят от поперечной оси симметрии проходного сечения клапана на разные расстояния. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Искусственный клапан сердца, содержащий кольцеобразный корпус, установленный в нем с возможностью поворота для открывания и закрывания проходного сечения корпуса запорный элемент в виде диска и верхний и нижние упоры для ограничения перемещения диска при открытии и закрытии клапана соответственно, при этом нижние упоры выполнены в виде полудуг, выступающих от внутренней боковой поверхности корпуса и установленных с образованием зазора между их свободными концами, отличающийся тем, что нижние упоры выполнены разновеликими, а свободные концы нижних упоров отстоят от поперечной оси симметрии проходного сечения клапана на разные расстояния. 2. Искусственный клапан сердца по п.1, отличающийся тем, что величина зазора между свободными концами нижних упоров составляет 1/12 - 1/4 внутреннего диаметра корпуса. 3. Искусственный клапан сердца по пп.1 и 2, отличающийся тем, что расстояние между поперечной осью симметрии проходного сечения клапана и осью симметрии нижних упоров составляет 1/78 - 1/8 внутреннего диаметра корпуса.