ПРОТЕЗ КЛАПАНА СЕРДЦА Российский патент 2001 года по МПК A61F2/24 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к протезам клапанов сердца, и может быть использовано в кардиохирургии.

Известен протез клапана сердца [1], содержащий кольцеобразный корпус с размещенными в нем двумя поворотными створками и средства для удержания створок, состоящие из двух пазов, расположенных на противоположных сторонах боковой поверхности каждой створки, и сопряженных с ними выступов на внутренней поверхности корпуса, а также стопорных элементов. Недостаток этого протеза клапана заключается в том, что ввиду близости расположения осей поворота створок к центральной оси протеза клапана последние при открытии протеза занимают положение, перекрывающее центральную область тока крови, в отличие от естественных клапанов сердца, при открытии которых беспрепятственно обеспечивается центральный ток крови. В результате этого при работе протеза увеличивается сопротивление прохождению крови и, естественно, увеличиваются энергозатраты сердца на пропускание крови через протез.

Известен протез клапана сердца [2], содержащий кольцеобразный корпус с размещенными в нем двумя поворотными створками и средства удержания створок, состоящие из двух кулачков, расположенных на противоположных сторонах каждой створки, с выполненными на их боковых поверхностях пазами и выступа на внутренней поверхности корпуса, выполненного концентрично относительно центральной оси протеза и взаимодействующего с пазами кулачков.

Известный протез имеет следующие недостатки:
- наличие выступа, концентричного относительно центральной оси протеза, который, уменьшая проходное сечение протеза, увеличивает сопротивление прохождению крови;
- близкое расположение осей поворота створок к центральной оси протеза и их перемещение в центральную область тока крови при открытии протеза клапана также увеличивает сопротивление прохождению крови.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является протез клапана сердца [3], содержащий кольцеобразный корпус с размещенными в нем двумя поворотными створками и средства для удержания створок, состоящие из двух пазов, расположенных на противоположных сторонах боковой поверхности каждой створки, и сопряженных с ними выступов на внутренней поверхности корпуса, причем средства удержания створок установлены таким образом, что при открытии последних по меньшей мере 70% потока крови проходит между ними, т.е. обеспечивается центральный ток крови. Однако данный протез клапана сердца имеет следующий существенный недостаток, снижающий его надежность, а именно: в момент открытия протеза, т.е. когда боковая поверхность наиболее удаленной от центральной оси части створки, ограниченная осью поворота, отходит от внутренней поверхности корпуса, а боковая поверхность центральной части створки, ограниченная указанной выше осью, еще не касается выступов на внутренней поверхности корпуса, створки имеют возможность смещения в противоположные от центральной оси протеза стороны до соприкосновения с внутренней поверхностью корпуса, при этом увеличивается рабочий зазор между поверхностью осеобразующих выступов корпуса и поверхностью пазов створок. Увеличение рабочего зазора ведет к повышенному износу поверхностей контакта и, как следствие этого, к повышению вероятности вылетания створок из корпуса. Другим недостатком протеза является сложность изготовления его из пироуглерода и низкая надежность такого протеза ввиду хрупкости данного материала.

Технической задачей изобретения является повышение надежности протеза клапана и упрощение его конструкции.

Поставленная задача решается тем, что в известном протезе клапана сердца, содержащем кольцеобразный корпус с размещенными в нем двумя поворотными створками и средства для удержания створок, состоящие из двух кулачков, расположенных на противоположных сторонах каждой створки, с выполненными на их боковых поверхностях пазами и диаметрально расположенных концентричных выступов на внутренней поверхности корпуса, взаимодействующих с пазами кулачков, торцевые поверхности каждого выступа выполнены сопряженными с пазами кулачков, а последние выполнены с возможностью поворота створки вокруг оси, проходящей через линии пересечения вышеуказанных торцевых поверхностей с внутренней поверхностью корпуса, при этом поверхности выступов со стороны входа протеза выполнены коническими. Кроме этого, выступы могут быть расположены на торцевой поверхности корпуса со стороны выхода протеза, корпус протеза может иметь два дополнительных выступа, расположенных на торцевой поверхности со стороны выхода протеза на диаметрально противоположных сторонах линии разъема створок и контактирующие с кулачками створок, боковые поверхности створок, расположенные со стороны выхода протеза, а также наружные и внутренние поверхности дополнительных выступов, расположенных на торцевой поверхности корпуса, могут быть скошены в направлении центральной оси.

Отличительными признаками заявляемого технического решения являются:
а) выполнение торцевых поверхностей каждого выступа сопряженными с пазами кулачков;
б) выполнение пазов кулачков с возможностью поворота створки вокруг оси, проходящей через линии пересечения торцевых поверхностей каждого выступа с внутренней поверхностью корпуса;
в) выполнение поверхностей выступов со стороны входа протеза коническими;
г) расположение выступов на торцевой поверхности корпуса со стороны выхода протеза;
д) выполнение двух дополнительных выступов корпуса протеза, расположенных на торцевой поверхности со стороны выхода протеза на диаметрально противоположных сторонах линии разъема створок и контактирующих с кулачками створок;
е) выполнение боковых поверхностей створок, расположенных со стороны выхода протеза, а также наружных и внутренних поверхностей дополнительных выступов, расположенных на торцевой поверхности корпуса, скошенными в направлении центральной оси протеза.

Эти отличительные признаки обеспечивают соответствие заявляемого технического решения критерию "новизны".

Указанные особенности изобретения представляют его отличие от прототипа и обуславливают новизну предложения, эти отличия являются существенными, поскольку они обеспечивают создание достигаемого технического результата, отраженного в технической задаче, и отсутствуют в известных технических решениях с тем же эффектом.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 и 2 представлен протез клапана сердца, в котором торцевые поверхности каждого выступа сопряжены с пазами кулачков, а последние выполнены с возможностью поворота створки вокруг оси, проходящей через линии пересечения торцевых поверхностей каждого выступа с внутренней поверхностью корпуса, при этом торцевые поверхности каждого выступа со стороны входа протеза выполнены коническими; на фиг. 3 - протез клапана, в котором выступы расположены на торцевой поверхности корпуса со стороны выхода протеза; на фиг. 4 - протез клапана, корпус которого имеет два дополнительных выступа, расположенных на торцевой поверхности со стороны выхода протеза на диаметрально противоположных сторонах линии разъема створок и контактирующих с кулачками створок; на фиг. 5 - протез клапана, боковые поверхности створок которого, расположенные со стороны выхода протеза, а также наружные и внутренние поверхности дополнительных выступов, расположенных на торцевой поверхности корпуса, скошены в направлении центральной оси протеза.

Протез клапана сердца содержит кольцеобразный корпус 1 (фиг. 1 и 2) с размещенными в нем двумя поворотными створками 2 и средства для удержания створок 3, состоящие из расположенных на противоположных сторонах каждой створки 2 кулачков 4 с выполненными на их боковых поверхностях 5 пазами 6 и диаметрально расположенных выступов 7 на внутренней поверхности корпуса 1. Торцевые поверхности 8 каждого выступа 7, обращенные к внутренней поверхности 9 корпуса 1, расположены в пазах 6 кулачков 4, а пазы 6 выполнены с возможностью поворота створки 2 вокруг оси 10, проходящей через линии пересечения 11 торцевых поверхностей 8 с внутренней поверхностью 9 корпуса 1, а поверхности 12 каждого выступа 7 выполнены коническими. При этом ось 10 поворота створки 2 делит ее поверхность на удаленную от центральной оси протеза 13 и центральную 14 части в соотношении, меньшем единицы, что обеспечивает центральный ток крови. Створка 2 протеза выполнена выпуклой по направлению потока, а восходящая 15 и нисходящая 16 поверхности имеют торообразную форму, причем величина радиуса тора в осевом сечении протеза ограничена высотой протеза, а в поперечном сечении выбирается конструктивно. Это позволяет уменьшить толщину створок.

В протезе клапана (фиг. 3) выступы 7 расположены на торцевой поверхности корпуса 1 со стороны выхода протеза, при этом увеличивается проходное сечение клапана.

В протезе клапана (фиг. 4) корпус снабжен двумя дополнительными выступами 17, расположенными на торцевой поверхности 18 со стороны выхода протеза на диаметрально противоположных сторонах линии разъема 19 створок 2 и контактирующими с их кулачками 4 в момент закрытия протеза. Это позволяет уменьшить массу центральной части створок.

В протезе клапана (фиг. 5) боковые поверхности створок 20, расположенные со стороны выхода протеза, а также наружные и внутренние поверхности 21 и 22 дополнительных выступов 17, расположенных на торцевой поверхности корпуса 1, скошены в направлении центральной оси протеза. Скосы на боковых поверхностях 20 створок 2 и на выступах 21 и 22 уменьшают ширину створок по линии разъема, что важно при открытом положении створок, а выполнение внутренних поверхностей 23 выступов 7 с меньшим радиусом кривизны увеличивает проходное сечение протеза на выходе.

Протез клапана сердца работает следующим образом. При возникновении избыточного давления на входе протеза со стороны прямого тока крови, направление которого на чертежах показано стрелкой, створки 2, поворачиваясь за счет разности площадей удаленной от центральной оси протеза 13 и центральной 14 частей поверхности створок вокруг своих осей 10, проходящих через линии пересечения торцевых поверхностей 8 с внутренней поверхностью 9 корпуса 1, открываются, обеспечивая центральный ток крови через протез. При этом поверхности 24 пазов 6 створок 2 касаются конической поверхности 12 выступов 7 и ограничивают поворот створок 2 и их расхождение в противоположные стороны относительно центральной оси протеза в момент поворота створок. При возникновении избыточного давления на выходе протеза со стороны обратного тока крови, направление которого противоположно направлению стрелки на чертежах, створки 2 закрываются и предотвращают обратный ток крови. При этом поверхности кулачков 4 касаются торцевой поверхности 18 выступов 7 (фиг. 1 и 2) и выступов 17 (фиг. 4). Возможно выполнение поверхности 12 торообразной формы. При вышеуказанном исполнении средств удержания створок и при наличии рабочих зазоров в них, необходимых для работы протеза, при повороте створки 2 возможно перемещение ее оси поворота 10 в пространстве, однако ось поворота 10 остается в данном изобретении в зоне линии пересечения торцевых поверхностей 8 с внутренней поверхностью 9 корпуса 1.

Предложенный протез клапана сердца, сохраняя такие преимущества прототипа, как центральный ток крови, 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, а конструкция его - более простая, в частности, для изготовлении из пироуглерода, т.к. внутренние поверхности выступов концентричны центральной оси протеза, а торцевые поверхности могут быть выполнены плоскими с выходом наружу.

Источники информации
1. Патент США N 4692165, заявл. 06.12.85 г.; опубл. 08.09.87 г.

2. Европейский патент N 403649 В1, заявл. 14.12.88 г.; опубл. 15.02.95 г.

3. Европейский патент N ЕР 0542828 В1, заявл. 09.08.91 г.; опубл. 14.02.96 г. (прототип),

Изобретение используется в кардиохирургии для замены пораженных естественных клапанов сердца человека. Протез клапана сердца содержит корпус с двумя створками и средства для удержания створок, состоящие из кулачков на створках с выполненными на их боковых поверхностях пазами и выступов на корпусе. Торцевые поверхности выступов расположены в пазах с возможностью поворота створки вокруг оси, проходящей через линии пересечения поверхностей с внутренней поверхностью корпуса, а поверхности выступов выполнены коническими. Кроме того, в протезе выступы могут быть расположены на торцевой поверхности корпуса со стороны выхода протеза. Технический результат заключается в повышении надежности клапана и его упрощении. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Протез клапана сердца, содержащий кольцеобразный корпус с размещенными в нем двумя поворотными створками и средства для удержания створок, состоящие из двух кулачков, расположенных на противоположных сторонах каждой створки, с выполненными на их боковых поверхностях пазами и диаметрально расположенных выступов на внутренней поверхности корпуса, взаимодействующих с пазами кулачков, отличающийся тем, что торцевые поверхности каждого выступа сопряжены с пазами кулачков, а последние выполнены с возможностью поворота створки вокруг оси, проходящей через линии пересечения вышеуказанных торцевых поверхностей с внутренней поверхностью корпуса, при этом поверхности выступов со стороны входа протеза выполнены коническими. 2. Протез клапана сердца по п.1, отличающийся тем, что выступы расположены на торцевой поверхности корпуса со стороны выхода протеза. 3. Протез клапана сердца по п.1 или 2, отличающийся тем, что корпус протеза имеет два дополнительных выступа, расположенных на торцевой поверхности со стороны выхода протеза на диаметрально противоположных сторонах линии разъема створок и контактирующих с кулачками створок. 4. Протез клапана сердца по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что боковые поверхности створок, расположенные со стороны выхода протеза, а также наружные и внутренние поверхности дополнительных выступов, расположенных на торцевой поверхности корпуса, скошены в направлении центральной оси протеза.