УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО И ЗАМЕСТИТЕЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК A61M1/10 

Изобретение относится к кардиохирургии, в частности к системам вспомогательного кровообращения с применением левожелудочкового обхода сердца и к системам заменительного кровообращения с заменой естественного сердца искусственным органом, выполняющим функции сердца.

В предлагаемом устройстве искусственного органа его рабочая полость имеет плоскоконическую форму и образована упругоэластичной оболочкой натянутой с помощью торообразного кольца жесткости, охваченного упругоэластичной манжетой, а сама рабочая полость герметично разделена упруго эластичной диафрагмой укрепленной по кольцевой периферии упругоэластичной оболочки с помощью торообразного кольца жесткости.

Существенной особенностью предлагаемого устройства является отсутствие в нем элементов из металлов и их сплавов, число элементов из твердых неметаллических материалов сведено к предельному минимуму, а также отсутствуют пары трения первого и второго рода и резьбовые соединения. При необходимой величине объема кровяной части полости искусственного органа его вес приведен к предельному минимуму, а составляющие его части и герметичные соединения выполнены в виде упругоэластичных элементов.

Для лучшей биосовместимости предусмотрены внешние и внутренние защитные оболочки, типа перчаток, выполненные из материала, отвечающего требованиям биосовместимости предъявляемым к материалам имплантируемых искусственных органов. Этим требованиям отвечает и материал главного рабочего органа – диафрагмы.

Для более широких возможностей применения предлагаемого устройства, например для экспериментальных исследований, тороидальное кольцо жесткости основной его части заменено тороидальным шлангом, выполненным с возможностью нагнетания и длительного сохранения в замкнутой его полости газовой или жидкой среды под строго фиксированным давлением для регулирования рабочего объема кровяной части полости действующего искусственного органа с целью увеличения или уменьшения величины ударного объема крови. Практическая необходимость такой возможности может быть продиктована изменением физического состояния пациента, например с возмужанием пациента юного возраста, или изменением состояния пациента преклонного возраста, или причинам иного рода.

На фиг.1 схематично показан вариант устройства искусственного органа для систем вспомогательного кровообращения, отображающий момент начала диастолы и конца систолы, а на фиг.2 - то же, но отображающий момент конца диастолы и начала систолы. На фиг.3 показан дополнительный вариант устройства искусственного органа, позволяющей изменять ударный объем крови действующего искусственного органа и необходимые при этом конструктивные изменения опорного узла такого устройства. На фиг.4 показан вариант устройства искусственного органа для систем заменительного кровообращения с применением дополнительного упругоэластичного натяжного элемента, а на фиг.5 - то же, но с применением двух идентичных исполнительных частей пневмопривода. На фиг.6 показана диафрагма (в разрезе) и фрагменты внешней защитной оболочки. Внутренняя защитная оболочка по форме и размерам подобна диафрагме.

Согласно предлагаемому техническому решению стенка искусственного органа состоит из двух упругоэластичных частей, образующих полость плоскоконической формы, герметично разделенную на кровяную полость и буферный объем упругоэластичной диафрагмой 1, имеющей осесимметрично расположенную глухую втулку 2. Эти три главных элемента устройства герметично соединены вместе по их кольцевой периферии с помощью тороидального кольца жесткости 3 и упругоэластичной кольцевой манжеты 4, туго охватывающей кольцевой герметичный стык этих элементов. Верхняя (по чертежу) часть 5 стенки искусственного органа имеет два шланговых патрубка, в которых герметично укреплены аортальный 6 и митральный 7 искусственные клапаны, причем аортальный расположен на главной оси устройства, а нижняя (по чертежу) часть 8 стенки искусственного органа имеет осесимметрично расположенное базовое кольцо 9 со сферической внешней поверхностью, туго охваченное упругоэластичной манжетой 10.

На базовом кольце 9 герметично укреплена исполнительная часть пневмопривода, осесимметрично расположенная внутри полости искусственного органа и представляющая короткий упругоэластичный шланг 11 с глухими гофрами на его концах. Нижний (по чертежу) гофр 12 имеет гибкую соединительную трубочку 13, а верхний гофр 14 - осесимметрично расположенную глухую втулку 15, которая, вместе с аналогичной втулкой 2 диафрагмы 1, туго охватывает подвижный крепежный палец 16 с кольцевой канавкой, образуя герметично-раздельное их соединение. Для большей надежности этого соединения оно может быть туго охвачено упругоэластичным кольцом 17 С-образного сечения.

При выполнении искусственного органа по дополнительному варианту его устройства (фиг.3) стенка упругоэластнчной оболочки выполнена как единое целое, а торообразное кольцо жесткости 3 заменено торообразным шлангом 18 с гибкой соединительной трубочкой 19, через которую его полость сообщается с внешним средством нагнетания в нее газовой среды. В этом варианте выполнения базовое кольцо 9 может быть разъемным, а полугофры, заменяющие глухой гофр 12, могут быть герметично соединены по их кольцевой периферии способом вулканизации или, как исключение, с помощью дифференциальной гайки 20 и прижимного диска 21.

Для систем заменительного кровообращения (фиг.4) буферный объем полости искусственного органа используется в качестве второй кровяной части полости с дополнением двух искусственных клапанов 22, 23, выполняющих функции предсердно-желудочкового клапана и клапана легочного ствола в естественном сердце, кроме того, эффект действия на диафрагму 1 разреженной газовой среды, заполняющей буферный объем искусственного органа, заменяется действием дополнительного упругоэластичного натяжного элемента 24, укрепленного одним концом на подвижном крепежном пальце 16, а другим - на упругоэластичном шланге 11, с помощью крепежного кольца 25 и охватывающего его упругоэластичного кольца 26.

Возможен другой вариант конструктивного выполнения искусственного органа для систем заменительного кровообращения, по которому перемещение диафрагмы из одного крайнего положения в другое крайнее положение осуществлено с помощью двух идентичных исполнительных частей пневмопривода (фиг.5), осесимметрично расположенных с противоположных сторон диафрагмы, при этом сама диафрагма тоже состоит не из одного, а из двух идентичных элементов, кроме того, газовая среда под давлением поступает из задающей части пневмопривода в две исполнительные его части по двум гибким трубочкам - в противофазе.

Действие устройства искусственного органа, выполненного по первому конструктивному варианту (фиг.1, 2) происходит следующим образом: при подаче газовой среды под давлением из задающей в исполнительную часть пневмопривода, последняя растягивается вдоль своей оси и диафрагма 1 принимает крайнее верхнее (по чертежу) положение, соответствующее концу систолы и началу диастолы, при этом заполняющая кровяную часть полости кровь выталкивается через аортальный искусственный клапан 6, а при последующем уменьшении давления газовой среды происходит всасывание крови через митральный искусственный клапан 7 в кровяную часть полости под действием кровяного давления, стягивания упругоэластичной диафрагмы и разреженного состояния газовой среды в буферном объеме полости искусственного органа и диафрагма принимает крайнее нижнее (по чертежу) положение, соответствующее концу диастолы и началу систолы. На этом цикл подачи крови заканчивается.

Если устройство искусственного органа выполнено по дополнительному конструктивному варианту (фиг.3), то в процессе его работы ударный объем крови можно изменять путем изменения давления газовой среды в тороидальном шланге 18.

Действие устройства искусственного органа для систем заменительного кровообращения, выполненного по первому конструктивному варианту (фиг.4) происходит аналогичным образом, только при подаче газовой среды под давлением в исполнительную часть пневмопривода буферный объем полости искусственного органа, служащий в этом варианте второй кровяной частью полости, заполняется через искусственный клапан 22 венозной кровью, а с уменьшением давления газовой среды в исполнительной части пневмопривода и действия упругоэластичного натяжного элемента 24 диафрагма 1 перемещается в крайнее нижнее (по чертежу) положение и венозная кровь через искусственный клапан 23 выталкивается из кровяной части полости.

Действие подобного устройства, выполненного по второму конструктивному варианту (фиг.15) происходит путем поочередной по-. дачи по гибким трубочкам 13 газовой среды под давлением из задающей части в две исполнительные части пневмопривода, расположенные с противоположных сторон диафрагмы.

Для осуществления возможности изменения величины ударного объема крови в действующем устройстве искусственного органа такого назначения основная его часть должна быть выполнена не с торовидным кольцом жесткости, а с торообразным шлангом 18.

По сравнению с известными аналогами предлагаемые разновидности искусственного органа обладают более широкими возможностями их использования в системах вспомогательного и заменительного кровообращения, лучшей биосовместимостыо, большей простотой и надежностью в конструктивно-технологическом отношении и большей доступностью для широкой многофункциональной реализации, кроме того, значительная часть элементов искусственных органов различного функционального назначения могут быть унифицированы, что существенно снижает затраты на их изготовление.

Изобретение используется в кардиохирургии. Основная часть устройства выполнена в виде полости, ограниченной упругоэластичной оболочкой, полость разделена упругоэластичной диафрагмой на кровяную часть и буферный объем, в котором укреплена исполнительная часть пневмопривода, приводящая в движение диафрагму. Упругоэластичная оболочка имеет два шланговых патрубка с искусственными клапанами сердца. Предусмотрена биосовместимая защитная оболочка внешней и омываемой кровью внутренней поверхности искусственного органа. Технический результат состоит в уменьшении размеров и снижении веса устройства. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для вспомогательного и заместительного кровообращения, включающее основную имплантируемую в грудную полость пациента часть, выполненную с полостью, образованной натянутой упругоэластичной разъемной оболочкой с помощью торообразного кольца, охваченного манжетой и разделенной на две части упругоэластичной диафрагмой с осесимметрично расположенной на ней глухой втулкой, при этом внутри полости осесимметрично укреплена исполнительная часть пневмопривода, представляющая собой упругоэластичный шланг с гофрами на концах, один из концов заканчивается гибкой трубкой, а другой - осесимметрично расположенной глухой втулкой, которая вместе с втулкой диафрагмы охватывает подвижный крепежный палец, при этом диафрагма герметично делит полость устройства на кровяную и заполненную газовой средой буферную части, оболочка кровяной части полости имеет два шланговых патрубка, в одном из которых, расположенном на оси устройства, герметично укреплен искусственный аортальный клапан, в другом патрубке установлен искусственный митральный клапан, а в буферной части полости осесимметрично расположенная исполнительная часть пневмопривода герметично укреплена гофром, заканчивающимся гибкой трубкой, на кольце оболочки.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что втулка диафрагмы и втулка гофра исполнительной части пневмопривода охвачены на крепежном подвижном пальце упругоэластичным кольцом С-образного сечения.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешняя и омываемая кровью поверхности оболочки покрыты защитной оболочкой из биосовместимого материала.