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: аортальных, митральных, а также успешно может быть использовано для замены трикуспидального клапана и клапана легочной артерии.

Уровень техники
До сих пор проблема борьбы с тромбообразованием в искусственных клапанах сердца решалась за счет конструктивного выполнения створок клапана и внутренней поверхности его корпуса. Так, известен клапан (см. патент США 4276658), содержащий кольцеобразный корпус и две створки, установленные посредством опор в углублениях на внутренней поверхности выступов корпуса. Углубления на поверхности корпуса имеют сферическое дно, ограниченное двумя V-образными ограничителями поворота, взаимодействующими своими боковыми поверхностями с опорами створок. На внутренней поверхности корпуса выполнены два диаметрально расположенных плоских участка.

Недостатком данного клапана является невозможность полного омывания боковых поверхностей створок как прямым, так и обратным потоком крови. Вследствие этого возникают застойные зоны, вызывающие активизацию процессов тромбообрзования. В этой конструкции, кроме того, не предусмотрена эвакуация застаивающейся в углублениях корпуса крови.

Развитие задачи снижения тромбообразования в искусственных клапанах сердца продолжено в конструкциях по патентам США 4443894, 4308624. Клапаны, защищенные этими патентами, содержат кольцеообразный корпус, запирающий элемент в виде двух створок, установленных посредством опор, размещенных на боковых поверхностях каждой створки в углублениях на внутренней поверхности корпуса с возможностью поворота между открытым и закрытым положениями клапана. Ограничители поворота створок расположены на выступах корпуса. Каждая из створок имеет обращенные к прямому и обратному потокам крови соответственно восходящие и нисходящие поверхности, боковую поверхность, выполненную с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью кольцеобразного корпуса, и поверхность смыкания с другой створкой. Створки в поперечном сечении имеют дугообразную форму, причем нисходящая поверхность каждой створки, обращенная в закрытом положении запирающего элемента к обратному потоку крови, выполнена вогнутой. На внутренней поверхности корпуса выполнены два диаметрально противоположных плоских участка по всей высоте корпуса. Для улучшения омывания опоры, расположенные на боковых поверхностях створок, имеют сферическую форму, углубления на внутренней поверхности корпуса выполнены удлиненными с наклоном к плоскости, перпендикулярной центральной оси корпуса и с полукруглым поперечным сечением, радиус которого несколько больше радиуса сферы опоры, а ограничители поворота вынесены из зоны взаимодействия опор с углублениями.

Недостатки известных конструкций состоят в следующем. В открытом положении створок из-за вогнутости нисходящих поверхностей створок между ними образуется канал для потока крови. Ширина канала в центральной части наибольшая и уменьшается в направлении к внутренней поверхности корпуса в местах размещения удлиненных углублений. Структура прямого потока между створками неоднородна. Если в плоскости, перпендикулярной плоскости створок, поток практически ламинарен и заполняет все сечение клапана, то в плоскости, параллельной поверхностям смыкания, прямой ламинарный поток наблюдается только в центральной части протеза, а в области шарниров существует обширная зона застоя, которая еще более увеличивается при такой форме выполнения створок. Скольжение створок вдоль потока, при их открытии и закрытии и по удлиненным выемкам, не решает проблему тромбообразования, так как не устраняет застойные зоны и не обеспечивает промывание зон взаимодействия опор створок с углублениями. Кроме того, отсутствует гарантия того, что опора будет синхронно с поворотом скользить по удлиненному углублению при каждом цикле работы протеза. Это обуславливает нестабильную работу протеза, выражающуюся в колебаниях величин прямого и обратного потока крови, и в различии механических усилий, действующих на элементы протеза.

Ближайшим аналогом изобретения является искусственный клапан сердца по патенту США 4308624.

Сущность изобретения
Изобретение направлено на решение задачи продления срока службы имплантированного искусственного клапана сердца за счет усовершенствования его конструкции, обеспечивающей снижение тромбообразования и гемолиза кровяных клеток.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в обеспечении полного удаления крови из зон взаимодействия опор с поверхностями углублении, по которым они перемещаются в процессе работы шарнирного соединения опора - углубление при перемещении створок из открытого положение в закрытое и обратно.

Технический результат достигается за счет того, что в искусственном клапане сердца, содержащем кольцеобразный корпус, установленный в нем посредством опор в углублениях корпуса с возможностью поворота запирающий элемент и ограничители поворота запирающего элемента, углубления выполнены в виде триады сообщающихся глухих отверстий, состоящей из центрального, предназначенного для установки в нем опоры, и двух боковых, предназначенных для эвакуации крови.

Технический результат усиливается за счет того, что запирающий элемент выполнен в виде по меньшей мере двух створок, снабженных четырьмя попарно расположенными на поверхности каждой створки опорами.

Центральное и боковые глухие отверстия имеют форму тела вращения с плавно вогнутым дном. Отверстия, кроме того, могут иметь форму полусферы. Кроме того, отверстия могут иметь боковую цилиндрическую поверхность и плавно вогнутое дно. Диаметр центрального отверстия может быть больше диаметров боковых отверстий. Диаметры боковых отверстий могут быть равными. Центральное и боковые отверстия могут иметь равную глубину. Предпочтительно, чтобы расстояние между осями центрального и боковых отверстий составляло не более R+1/2 r, где R - радиус центрального отверстия, r - радиус бокового отверстия. 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 клапана с выполнением запирающего элемента в виде двух створок, вид сбоку в разрезе, на фиг. 2 - вид клапана сверху и на фиг.3 - углубления в форме триады глухих отверстий.

Пример конкретного выполнения изобретения
Клапан состоит из кольцеобразного корпуса 1 с внутренней поверхностью 2 и запирающего элемента в виде двух створок 3. Каждая створка 3 имеет восходящую поверхность 4, обращенную к прямому потоку крови 5, нисходящую поверхность 6, обращенную к обратному потоку крови 7, боковую поверхность 8 и поверхность смыкания 9. Створки 3 посредством опор 10, расположенных на боковой поверхности 8, установлены в углублениях 11. На поверхности 12 корпуса 1, обращенной к прямому потоку крови 5, выполнены два диаметрально противоположных выступа 13, которые имеют М-образную форму. Ограничители поворота створок выполнены в виде четырех выступов 14, попарно расположенных на выступах 13 корпуса 1. Углубления 11 выполнены в виде триады сообщающихся через боковые поверхности глухих отверстий. Одно отверстие центральное 19 предназначено для установки в нем опоры створки, а два боковых отверстия 20 - для эвакуации крови из зоны шарнирного соединения створки 3 и корпуса 1, осуществляемого посредством опор 10 и углублений 11. Отверстия 19, 20 триады могут иметь цилиндрическую боковую поверхность с плавно вогнутым дном. Как вариант они могут быть полусферическими. В общем случае их боковая поверхность представляет собой поверхность тела вращения, а дно плавно вогнуто. Продольные оси каждого углубления 11 лежат в плоскости А, которая перпендикулярна центральной оси 18 протеза. Опоры 10 имеют сферическую форму. Однако могут быть выполнены с наличием боковой цилиндрической поверхности, расположенной со стороны боковой поверхности 8, и заканчиваться плавно выпуклой, например, сферической поверхностью. Размеры опор 10 створок 3 выбраны таким образом, чтобы они могли размещаться с зазором в углублениях 11 корпуса 1. Две диаметрально расположенные части 9 внутренней поверхности 2 корпуса 1 со стороны прямого потока 7 крови выполнены в виде частей конусной поверхности с образующими, наклонными под углом 8-10^o к центральной оси 18 протеза. Размеры глухих отверстий 19, 20 могут быть одинаковыми, как вариант выполнения - они могут иметь разные диаметры.

Клапан работает следующим образом.

При возникновении избыточного давления на входе клапана створки 3, взаимодействуя опорами 10 с углублениями 11, поворачиваются и открывают проходное сечение клапана, обеспечивая через него прямой поток крови 5. При полном открытии створки 3 взаимодействуют своими боковыми поверхностями 8 с выступами 14 ограничителей поворота. Этим достигается заданный угол открытия створок 3.

При возникновении избыточного давления на выходе клапана створки 3, взаимодействуя опорами 10 с углублениями 11 кольцеобразного корпуса 1, поворачиваются и, взаимодействуя боковой поверхностью 8 с внутренней поверхностью 2 корпуса 1 и своими поверхностями смыкания 9, ограничивают обратный поток 5 крови через клапан. При этом за счет дополнительных зазоров между опорами 10 и углублениями 11, а также между боковой поверхностью створок 3 и наклоненными частями 18 внутренней поверхности 2 корпуса 1 ограниченный обратный поток 7 крови омывает поверхности опор 10 и поверхности выступов ограничителей поворота. Кровь из области шарнирного соединения опор и углублений удаляется через боковые глухие отверстия 20 триады отверстий и таким образом предотвращается гемолиз клеток крови и исключается тромбообразование.

Следует отметить, что конкретное воплощение заявленного изобретения, представленное в описание 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.

Изобретение применяется при проведении кардиохирургических операций по замене клапанов сердца. Искусственный клапан сердца содержит кольцеобразный корпус, установленный в нем посредством опор в углублениях корпуса с возможностью поворота запирающий элемент и ограничители поворота запирающего элемента. Углубления выполнены в виде триады сообщающихся глухих отверстий, состоящей из центрального, предназначенного для установки в нем опоры, и двух боковых, предназначенных для эвакуации крови. Технический результат заключается в обеспечении полного удаления крови из зон взаимодействия опор с поверхностями углублений, по которым они перемещаются в процессе работы шарнирного соединения опора - углубление при перемещении створок из открытого положения в закрытое и обратно. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Искусственный клапан сердца, содержащий кольцеобразный корпус, установленный в нем посредством опор в углублениях корпуса с возможностью поворота запирающий элемент и ограничители поворота запирающего элемента, отличающийся тем, что углубления выполнены в виде триады сообщающихся глухих отверстий, состоящей из центрального, предназначенного для установки в нем опоры, и двух боковых, предназначенных для эвакуации крови. 2. Искусственный клапан сердца по п.1, отличающийся тем, что запирающий элемент выполнен в виде, по меньшей мере, одной створки. 3. Искусственный клапан сердца по п.1, отличающийся тем, что запирающий элемент выполнен в виде, по меньшей мере, двух створок, снабженных четырьмя попарно расположенными на поверхности каждой створки опорами. 4. Искусственный клапан сердца по п.1, отличающийся тем, что центральное и боковые глухие отверстия имеют форму тела вращения с плавно вогнутым дном. 5. Искусственный клапан сердца по п.1, отличающийся тем, что отверстия имеют форму полусферы. 6. Искусственный клапан сердца по пп.1, 4 или 5, отличающийся тем, что радиус центрального отверстия больше радиусов боковых отверстий. 7. Искусственный клапан сердца по п.6, отличающийся тем, что радиусы боковых отверстий равны. 8. Искусственный клапан сердца по любому из пп.1, 4, 5, 6 или 7, отличающийся тем, что центральное и боковые глухие отверстия имеют разную глубину, причем глубина центрального отверстия больше. 9. Искусственный клапан сердца по любому из пп.1, 4, 5, 6, 7 или 8, отличающийся тем, что расстояние между осями центрального и боковых отверстий составляет не более R + 1/2 r, где R - радиус центрального отверстия, r - радиус бокового отверстия.