ПРОТЕЗ КЛАПАНА СЕРДЦА Российский патент 2003 года по МПК A61F2/24 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к протезам клапанов сердца, и может быть использовано в кардиохирургии для замены пораженных естественных клапанов сердца человека.

Известен протез клапана сердца (патент США 4276658, заявл. 07.02.80 г.; опубл. 07.07.81 г.), содержащий кольцеобразный корпус с размещенными в нем двумя поворотными створками и средства для удержания створок, состоящие из двух выступов, расположенных на противоположных сторонах боковой поверхности каждой створки, и двух пар выемок, имеющих сферическую поверхность и расположенных диаметрально противоположно на плоских участках внутренней поверхности корпуса с возможностью поворота створок между положениями закрытия и открытия, причем выемки ограничены двумя V-образными ограничителями поворота, взаимодействующими своими боковыми поверхностями с выступами створок.

Однако этот протез имеет существенный недостаток, а именно, невозможность полного смывания боковых поверхностей створок как прямым, так и обратным потоком крови, что вызывает возникновение застойных зон и, как следствие, активизацию процессов тромбообразования. Кроме того, в данном протезе не предусмотрена возможность удаления крови, застаивающейся в выемках корпуса.

Известен протез клапана сердца (патент США 4443894, заявл. 12.04.82 г.; опубл. 24.04.84 г. и патент США 4308624, заявл. 07.08.79 г.; опубл. 05.01.82 г.), содержащий кольцеобразный корпус с размещенными в нем двумя поворотными створками и средства для удержания створок, состоящие из двух сферических выступов, расположенных на противоположных сторонах боковых плоских поверхностей каждой створки, и двух пар удлиненных выемок, в поперечном сечении имеющих форму полукруга и расположенных диаметрально противоположно на плоских участках внутренней поверхности корпуса с возможностью поворота створок между положениями закрытия и открытия, и ограничителей поворота створок, расположенных диаметрально противоположно на торцевой поверхности корпуса со стороны прямого тока крови.

Однако этот протез имеет существенный недостаток, а именно, скольжение створок вдоль потока по удлиненным выемкам при их открытии и закрытии не решает проблему тромбообразования, так как не устраняет застойные зоны и не обеспечивает промывание зон взаимодействия сферических выступов створок с удлиненными выемками корпуса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является протез клапана сердца (патент РФ 2157674, заявл. 27.07.99 г.; опубл. 20.10.2000 г.), который выбран авторами в качестве прототипа. Указанный протез клапана сердца содержит кольцеобразный корпус с размещенными в нем двумя поворотными створками и средства для удержания створок, состоящие из двух выступов, расположенных на противоположных сторонах боковой поверхности каждой створки, сферических выемок, расположенных диаметрально противоположно на внутренней поверхности корпуса и взаимодействующих с выступами створок, выполненными с возможностью поворота створок между положениями закрытия и открытия, и двух пар ограничителей поворота створок, расположенных диаметрально противоположно на торцевой поверхности корпуса со стороны прямого потока крови. Кроме того, сферические выемки на внутренней поверхности корпуса выполнены в виде триады сообщающихся глухих отверстий, состоящей из центрального, предназначенного для установки в нем выступа створки, и двух боковых, предназначенных для эвакуации крови.

Однако данный протез клапана сердца имеет следующий существенный недостаток, а именно, его конструкция не решает проблему тромбообразования полностью, так как ввиду сложного профиля дна триады сообщающихся глухих отверстий по пути ограниченного обратного потока крови не устраняет застойные зоны и не обеспечивает полное промывание зон взаимодействия выступов створок со сферическими выемками корпуса.

Технической задачей изобретения является предотвращение гемолиза крови и уменьшение возможности тромбообразования в зоне средств для удержания створок протеза клапана.

Поставленная задача решается тем, что в протезе клапана сердца, содержащем кольцеобразный корпус с размещенными в нем двумя поворотными створками и средствами для удержания створок, состоящими из двух кулачков, расположенных на противоположных сторонах каждой створки и имеющих на боковых поверхностях сферические выступы, двух пар сферических выемок, расположенных диаметрально противоположно на плоских, имеющих торцевые поверхности, участках внутренней поверхности корпуса и взаимодействующих со сферическими выступами кулачков с возможностью поворота створок между положениями закрытия и открытия, и двух пар ограничителей поворота створок, расположенных диаметрально противоположно на торцевой поверхности корпуса со стороны прямого потока крови, кулачки створок выполнены с обеспечением постоянного контакта между собой, между каждой парой сферических выемок, расположенных по обе стороны линии смыкания створок на плоских участках внутренней поверхности корпуса, выполнены углубления, периметр которых имеет форму ромба, одна из диагоналей которого параллельна центральной оси корпуса, другая проходит через центры сферических выемок, стороны ромба образованы касательными к линиям пересечения сферических выемок с плоским участком внутренней поверхности корпуса, поверхности углублений расположены на глубине сферических выемок и имеют переходные цилиндрические участки на сторонах ромба, радиус которых равен радиусу сферических выемок, при этом:
а) на плоских участках внутренней поверхности корпуса протеза клапана сердца вдоль оси ромба, параллельной центральной оси корпуса, выполнены цилиндрические выемки, выходящие на торцевые поверхности плоских участков внутренней поверхности корпуса, причем радиус цилиндра равен радиусу сферических выемок, а глубина цилиндрических выемок равна глубине сферических выемок;
б) на плоских участках внутренней поверхности корпуса протеза клапана сердца вдоль оси ромба, перпендикулярной центральной оси корпуса, выполнены кольцевые выемки, выходящие на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса;
в) на плоских участках внутренней поверхности корпуса протеза клапана сердца выполнены цилиндрические и кольцевые выемки;
г) в протезе клапана сердца на поверхности углублений, периметр которых имеет форму ромба, между сферическими выемками расположены выступы, соприкасающиеся боковыми поверхностями со сферическими выступами створок.

Отличительными признаками заявляемого технического решения являются:
а) выполнение кулачков створок с обеспечением постоянного контакта между собой;
б) выполнение между каждой парой сферических выемок, расположенных по обе стороны линии смыкания створок на плоских участках внутренней поверхности корпуса, углублений, периметр которых имеет форму ромба, одна из диагоналей которого параллельна центральной оси корпуса, другая проходит через центры сферических выемок, стороны ромба образованы касательными к линиям пересечения сферических выемок с плоским участком внутренней поверхности корпуса, поверхности углублений расположены на глубине сферических выемок и имеют переходные цилиндрические участки на сторонах ромба, радиус которых равен радиусу сферических выемок;
в) выполнение на плоских участках внутренней поверхности корпуса протеза клапана сердца вдоль оси ромба, параллельной центральной оси корпуса, цилиндрических выемок, выходящих на торцевые поверхности плоских участков внутренней поверхности корпуса, причем радиус цилиндра равен радиусу сферических выемок, а глубина цилиндрических выемок равна глубине сферических выемок;
г) выполнение на плоских участках внутренней поверхности корпуса протеза клапана сердца вдоль оси ромба, перпендикулярной центральной оси корпуса кольцевых выемок, выходящих на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса;
д) выполнение на плоских участках внутренней поверхности корпуса протеза клапана сердца цилиндрических и кольцевых выемок;
е) выполнение в протезе клапана сердца на поверхности углублений, периметр которых имеет форму ромба, между сферическими выемками выступов, соприкасающихся боковыми поверхностями со сферическими выступами створок.

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

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, 2 и 3 представлен протез клапана сердца, в котором кулачки створок выполнены с обеспечением постоянного контакта между собой, а между каждой парой сферических выемок, расположенных по обе стороны линии смыкания створок, на плоских участках внутренней поверхности корпуса выполнены углубления, периметр которых имеет форму ромба, одна из диагоналей которого параллельна центральной оси корпуса, другая проходит через центры сферических выемок, стороны ромба образованы касательными к линиям пересечения сферических выемок с плоским участком внутренней поверхности корпуса, поверхности углублений расположены на глубине сферических выемок и имеют переходные цилиндрические участки на сторонах ромба, радиус которых равен радиусу сферических выемок.

На фиг. 4 представлен корпус этого протеза. На фиг.5 и 6 показан корпус протеза с выполнением на плоских участках внутренней поверхности корпуса вдоль оси ромба, параллельной центральной оси корпуса, цилиндрических выемок, выходящих на торцевые поверхности плоских участков внутренней поверхности корпуса, причем радиус цилиндра равен радиусу сферических выемок, а глубина цилиндрических выемок равна глубине сферических выемок, и соответственно вдоль оси ромба, перпендикулярной центральной оси корпуса кольцевых выемок, выходящих на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса. На фиг. 7 представлена створка протеза с кулачками на ее боковых поверхностях и выполненными на их боковых поверхностях сферическими выступами. На фиг.8, 9 и 10 показан протез с выполненными на плоских участках внутренней поверхности корпуса протеза клапана сердца цилиндрическими и кольцевыми выемками, а на фиг.11 - корпус этого протеза. На фиг.12 и 13 представлен протез с выполнением на поверхности углублений, периметр которых имеет форму ромба, между сферическими выемками выступов, соприкасающихся боковыми поверхностями со сферическими выступами створок, а на фиг.14 - корпус этого протеза.

Протез клапана сердца содержит кольцеобразный корпус 1 (фиг.1-4) с размещенными в нем двумя поворотными створками 2 и средства для удержания створок, состоящие из двух кулачков 3, расположенных на противоположных сторонах каждой створки и имеющих на боковых поверхностях сферические выступы 4, двух пар сферических выемок 5, расположенных диаметрально противоположно на плоских участках 6 внутренней поверхности корпуса 7 и взаимодействующих со сферическими выступами кулачков с возможностью поворота створок между положениями закрытия и открытия, и двух пар ограничителей поворота створок 8, расположенных диаметрально противоположно на торцевой поверхности корпуса со стороны прямого потока крови 9. Кулачки створок 3 выполнены с обеспечением постоянного контакта между собой, а между каждой парой сферических выемок, расположенных по обе стороны линии смыкания створок, на плоских участках внутренней поверхности корпуса выполнены углубления, периметр которых имеет форму ромба 10, одна из диагоналей 11 которого параллельна центральной оси корпуса 12, другая проходит через центры сферических выемок, стороны 13 ромба образованы касательными к линиям пересечения 14 сферических выемок с плоским участком внутренней поверхности корпуса, поверхности углублений расположены на глубине сферических выемок и имеют переходные цилиндрические участки 15 на сторонах ромба, радиус которых равен радиусу сферических выемок.

Корпус протеза клапана сердца (фиг.5) показан с выполненными цилиндрическими выемками 16 на плоских участках внутренней поверхности корпуса вдоль оси ромба, параллельной центральной оси корпуса, выходящими на торцевые поверхности плоских участков внутренней поверхности корпуса, причем радиус цилиндра равен радиусу сферических выемок, а глубина цилиндрических выемок равна глубине сферических выемок, а протез (фиг.6) - с выполненными на плоских участках внутренней поверхности корпуса вдоль оси ромба, перпендикулярной центральной оси корпуса кольцевыми выемками 17, выходящими на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса 18. Протез клапана сердца (фиг.12,13) имеет выступы 19 на поверхности углублений, периметр которых имеет форму ромба, между сферическими выемками, соприкасающиеся боковыми поверхностями 20 с выступами створок.

Протез клапана сердца работает следующим образом.

При возникновении избыточного давления на входе протеза створки 2, поворачиваясь вокруг своих осей 21, открываются, обеспечивая ток крови через протез. При этом поверхности 22 створок 2 касаются поверхности 23 выступов 8 и ограничивают поворот створок 2. При возникновении избыточного давления на выходе протеза створки 2 закрываются и предотвращают обратный ток крови.

Предложенный протез клапана сердца, сохраняя такие преимущества прототипа, как обеспечение снижения тромбообразования и гемолиза кровяных клеток, позволяет решить эту задачу более качественно. Такое техническое решение средств удержания створок в корпусе протеза, как сочетание выполнения сферических выемок на плоских участках внутренней поверхности корпуса, а также сферических выступов на кулачках створок, и выполнения кулачков створок с обеспечением постоянного контакта между собой при открытии и закрытии протеза, позволяет выполнить на плоских участках внутренней поверхности корпуса углубления в форме ромба, одна из диагоналей которого параллельна центральной оси корпуса, а другая проходит по центрам сферических выемок, что позволяет создать ограниченный обратный поток крови вдоль дна этих углублений между сферическими выступами, причем профиль поверхностей этих элементов обеспечивает удаление крови из зоны средств удержания створок и, в результате, предотвращает гемолиз клеток крови и уменьшает тромбообразование. Выполнение цилиндрических и кольцевых выемок на плоских участках внутренней поверхности корпуса обеспечивает более полное удаление крови из зоны средств удержания створок, а выполнение выступов на поверхности углублений, соприкасающихся боковыми поверхностями со сферическими выступами створок, позволяет регулировать обратный поток крови через протез за счет изменения их высоты.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в кардиохирургии для замены пораженных естественных клапанов сердца человека. Протез содержит кольцеобразный корпус с размещенными в нем двумя поворотными створками и средства для удержания створок, состоящие из двух кулачков, расположенных на противоположных сторонах каждой створки и имеющих на боковых поверхностях сферические выступы, двух пар сферических выемок, расположенных диаметрально противоположно на плоских участках внутренней поверхности корпуса и взаимодействующих со сферическими выступами кулачков с возможностью поворота створок между положениями закрытия и открытия, и двух пар ограничителей поворота створок, расположенных диаметрально противоположно на торцевой поверхности корпуса со стороны прямого потока крови. Кулачки выполнены с обеспечением постоянного контакта между собой, между каждой парой сферических выемок, расположенных по обе стороны линии смыкания створок на плоских участках внутренней поверхности корпуса выполнены углубления, периметр которых имеет форму ромба, одна из диагоналей которого параллельна центральной оси корпуса, другая проходит через центры сферических выемок, стороны ромба образованы касательными к линиям пересечения сферических выемок с плоским участком внутренней поверхности корпуса, поверхности углублений расположены на глубине сферических выемок и имеют переходные цилиндрические участки на сторонах ромба, радиус которых равен радиусу сферических выемок. Техническая задача изобретения - предотвращение гемолиза крови и уменьшение возможности тромбообразования в зоне средств для удержания створок протеза клапана сердца. 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Протез клапана сердца, содержащий кольцеобразный корпус с размещенными в нем двумя поворотными створками и средства для удержания створок, состоящие из двух сферических выступов, расположенных на противоположных сторонах каждой створки, двух пар сферических выемок, расположенных диаметрально противоположно на плоских, имеющих торцевые поверхности участках внутренней поверхности корпуса и взаимодействующих со сферическими выступами с возможностью поворота створок между положениями закрытия и открытия, и двух пар ограничителей поворота створок, расположенных диаметрально противоположно на торцевой поверхности корпуса со стороны прямого потока крови, отличающийся тем, что на каждой створке со стороны обратного потока крови выполнена пара кулачков со сферическими выступами средств удержания створок на боковых поверхностях и с обеспечением постоянного контакта кулачков створок между собой, между каждой парой сферических выемок, расположенных по обе стороны линии смыкания створок, на плоских участках внутренней поверхности корпуса выполнены углубления, периметр которых имеет форму ромба, одна из диагоналей которого параллельна центральной оси корпуса, другая проходит через центры сферических выемок, стороны ромба образованы касательными к линиям пересечения сферических выемок с плоским участком внутренней поверхности корпуса, поверхности углублений расположены на глубине сферических выемок и имеют переходные цилиндрические участки на сторонах ромба, радиус которых равен радиусу сферических выемок.2. Протез клапана сердца по п.1, отличающийся тем, что на плоских участках внутренней поверхности корпуса вдоль оси ромба, параллельной центральной оси корпуса, выполнены цилиндрические выемки, выходящие на торцевые поверхности плоских участков внутренней поверхности корпуса, причем радиус цилиндра равен радиусу сферических выемок, а глубина цилиндрических выемок равна глубине сферических выемок.3. Протез клапана сердца по п.1, отличающийся тем, что на плоских участках внутренней поверхности корпуса вдоль оси ромба, перпендикулярной центральной оси корпуса, выполнены кольцевые выемки, выходящие на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса.4. Протез клапана сердца по п.2, отличающийся тем, что на плоских участках внутренней поверхности корпуса выполнены кольцевые выемки, выходящие на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса.5. Протез клапана сердца по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на поверхности углублений, периметр которых имеет форму ромба, между сферическими выемками расположены выступы, соприкасающиеся боковыми поверхностями со сферическими выступами створок.