ПРОТЕЗ КЛАПАНА СЕРДЦА Российский патент 2010 года по МПК A61F2/24 

Область техники

Настоящее изобретение относится к области медицины, в частности к сердечно-сосудистой хирургии, и предназначено для замены пораженных естественных клапанов сердца в ходе проведения кардиохирургических операций.

Уровень техники

Конструкция корпусного протеза клапана сердца включает корпус кольцеобразной формы. Как правило, две или три створки устанавливаются в корпусе с возможностью повтора между открытым положением для пропускания прямого (восходящего) потока крови и закрытым положением для перекрытия канала и ограничения обратного (нисходящего) потока крови. Кроме того, протез клапана сердца содержит соединительный механизм для соединения корпуса клапана с окружающими тканями сердца в виде манжеты, которая пришивается к тканям сердца и охватывает боковую поверхность корпуса протеза клапана. Важной проблемой является проблема высокого гемодинамического сопротивления, вносимого установленным в сердце протезом клапана сердца, и связанная с ней проблема потери энергии на клапане при его работе. Сопротивление определяется толщиной корпуса и створок, а также поверхностью ограничителей хода и поворота створок, частично перекрывающих проходное сечение клапана.

Из уровня техники известны конструкции клапанов сердца, в которых ограничители хода створок имеют минимальную площадь (см., например, опубликованную заявку США №2007193632). Однако в раскрытом здесь протезе створки вращаются на оси, закрепленной в корпусе и пересекающей проходное сечение по центру, поэтому сопротивление потоку крови создают сами створки из-за перекрытия центра проходного сечения в открытом положении клапана.

Известны конструкции протезов клапанов сердца (см. патент США 4274437, патент РФ 2066984) с обеспечением основной зоны проходного сечения по центру. При такой компоновке очевидно, что центральная часть потока через клапан остается слабо возмущенной, а искажения, вносимые створками, минимальны. Однако эти клапаны в хирургической практике не применяются из-за низкой надежности и высокой вероятности выпадения створок.

Таким образом, очевидна потребность в новой конструкции протеза клапана сердца, надежность которого сочеталась бы с неискаженной гемодинамикой потока крови и улучшенным смыванием элементов протеза клапана струями прямого и обратного потоков крови.

Наиболее близким аналогом для настоящего изобретения является искусственный клапан сердца, раскрытый в международной публикации WO 2007/075121 от 25 июля 2007, содержащий кольцеобразный корпус и, по меньшей мере, две створки, установленные в корпусе с возможностью образования зоны проходного сечения клапана по центру. Клапан имеет ограничители поворота створок в виде двух пар выступов, размещенных на его торцевой поверхности, обращенной к нисходящему потоку крови. Ограничители снабжены упорами. Однако этот протез клапана сердца также вносит весомые искажения в поток крови и, имея сложную конструкцию, плохо омывается потоком крови, что ведет к образованию застойных зон и возникновению связанных с этим осложнений. Корпус имеет существенную толщину, создавая сопротивление потоку и вызывая потери энергии.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение направлено на решение задачи создания искусственного клапана сердца, устраняющего недостатки известных аналогов, имеющего простую конструкцию, обеспечивающую улучшенное смывание элементов протеза струями прямого и обратного потоков крови, и имеющего низкие потери энергии при работе.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в снижении потерь энергии за счет уменьшения толщины корпуса и в улучшении смывания элементов протеза за счет упрощения конструкции ограничителей поворота створок.

Технический результат достигается за счет того, что в протезе клапана сердца, включающем кольцеобразный корпус, по меньшей мере, две створки, установленные в корпусе с возможностью поворота и образования основной зоны проходного сечения по центру отверстия корпуса, и ограничители хода створок, выполненные в виде выступов, расположенных на торцевой поверхности корпуса, обращенной к обратному потоку крови, на части боковой поверхности выполнена сквозная выемка, по меньшей мере, часть боковой поверхности которой выполнена выпуклой, а на каждой боковой стороне выступа ограничителей хода имеется вогнутая поверхность, обращенная к прямому потоку крови, выполненная с возможностью взаимодействия с выпуклыми частями выемки соответствующей створки при ее повороте из закрытого положения в открытое и обратно.

Технический результат усиливается за счет того, что, по меньшей мере, часть поверхности обоих выступов ограничителей хода, обращенная к прямому потоку крови, представляет собой часть цилиндрической поверхности, ось которой совпадает с осью поворота створок.

Кроме того, противоположные боковые поверхности сквозной выемки имеют выпуклые части, выполненные с возможностью взаимодействия с углублениями, выполненными на противоположных боковых поверхностях выступов ограничителей хода.

Торцевая поверхность корпуса, обращенная к обратному потоку крови, включает наклонные части, выполненные под углом к оси отверстия корпуса, расположенные по обеим сторонам каждого выступа ограничителей хода и имеющие возможность взаимодействия с поверхностями створок, обращенных к прямому потоку крови в их открытом положении.

Углубления выполнены в виде части вогнутой сферической поверхности, а взаимодействующие с ней части боковых поверхностей выемок выполнены в виде части выпуклой сферической поверхности.

Внутренняя поверхность отверстия кольцеобразного корпуса выполнена в виде боковой поверхности кругового цилиндра и ограничена двумя плоскими торцами, обращенными к прямому и обратному потокам крови.

На наружной поверхности корпуса выполнена кольцевая канавка для крепления пришивной манжеты.

Корпус и створки выполнены из пиролитического углерода.

Перечень чертежей

Сущность изобретения будет более понятна из описания, приведенного далее со ссылками на позиции чертежей, где

на фиг.1 и 2 изображен протез двустворчатого клапана сердца с закрытыми створками, соответственно вид спереди и вид сверху,

на фиг.3 и 4 изображен протез двустворчатого клапана сердца с открытыми створками, соответственно вид спереди и вид сверху,

на фиг.5 и 6 изображен вариант протеза трехстворчатого клапана сердца с закрытыми створками, соответственно вид спереди и вид сверху,

на фиг.7 и 8 - вариант протеза трехстворчатого клапана сердца с открытыми створками, соответственно вид спереди и вид сверху,

а на фиг.9 разрез по И-И на фиг.8, показывающий сопряжение выреза створки и выступа корпуса.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Протез клапана сердца содержит кольцеобразный корпус 1, изготовленный из пироуглерода и имеющий две (фиг.1-4) или три (фиг.5-8) створки 2, также выполненные из пироуглерода и с возможностью поворота и образования основной зоны проходного сечения (отверстия) 3, по центру установленные в корпусе 1. Кольцевой корпус 1 ограничен двумя верхним 7 и нижним 20 торцами (направление определяется в соответствии с прямым потоком крови через клапан).

Ограничители хода створок 2 выполнены в виде выступов 5, расположенных на торцевой поверхности 7 корпуса 1, обращенной к обратному потоку крови 8. На части боковой поверхности створки 2 выполнена сквозная выемка 10, по меньшей мере, часть боковой поверхности которой выполнена выпуклой 15. На каждой боковой стороне выступа 5 ограничителей хода 4 имеется вогнутая поверхность 14, обращенная к прямому потоку крови 19, выполненная с возможностью взаимодействия с выпуклыми частями 15 выемки 10 соответствующей створки 2 при ее повороте из закрытого положения в открытое и обратно. По меньшей мере, часть поверхности обоих выступов 5 ограничителей хода 4, обращенная к прямому потоку крови 19, представляет собой часть цилиндрической поверхности, ось которой совпадает с осью поворота створок 17. Противоположные боковые поверхности сквозной выемки 10 имеют выпуклые части 15, выполненные с возможностью взаимодействия с углублениями 12, выполненными на противоположных боковых поверхностях выступов 5 ограничителей хода 4. Торцевая поверхность 7 корпуса 1, обращенная к обратному потоку крови 8, включает наклонные части 21, выполненные под углом к оси отверстия 3 корпуса 1, расположенные по обеим сторонам каждого выступа 5 ограничителей хода 4 и имеющие возможность взаимодействия с поверхностями створок 2, обращенных к прямому потоку крови 19 в их открытом положении. Углубления 12 выполнены в виде части вогнутой сферической поверхности 14, а взаимодействующие с ней части боковых поверхностей выемок 10 выполнены в виде части выпуклой сферической поверхности 15. Внутренняя поверхность 18 отверстия 3 кольцеобразного корпуса 1 выполнена в виде боковой поверхности кругового цилиндра и ограничена двумя плоскими торцами 20 и 7, обращенными к прямому 19 и обратному 8 потокам крови. На наружной поверхности корпуса 1 выполнена кольцевая канавка 24 для крепления пришивной манжеты (не показана). Корпус 1 и створки 2 выполнены из пиролитического углерода.

Клапан работает следующим образом. Под действием возникшего прямого перепада давлений створки 2, взаимодействуя выпуклыми поверхностями 15 выемок 10 с соответствующими углублениями 12 выступов 5, поворачиваются относительно оси поворота 17 створок 2 из закрытого положения в открытое до контакта поверхностью створки 2, обращенной к восходящему 19 (прямому) потоку крови, с наклонной частью 21 торцевой поверхности 7 корпуса 1. При этом кровь течет в прямом направлении, центральная часть отверстия 3 корпуса 1 протеза свободно без искажения пропускает поток, который полностью омывает поверхности ограничителей 4 хода створок 2.

Уменьшение толщины стенок корпуса 1 и расположение створок 2 вне зоны проходного отверстия 3 позволяют снизить потери энергии на протезе до минимума.

Выпуклые части 15 выемок 10 створок 2 размещены в углублениях 12 выступов 5, что надежно удерживает их при повороте и в открытом положении. При прекращении прямого потока и при появлении обратного перепада давлений на протезе створки 2, взаимодействуя выпуклыми поверхностями 15 выемок 10 с соответствующими углублениями 12 выступов 5, начинают поворачиваться и возвращаются в исходное положение до момента касания друг с другом поверхностями смыкания 11, взаимодействуя поверхностью створки, обращенной к восходящему (прямому) потоку крови, с торцом 7 корпуса 1 и выступами 6 ограничителя хода, перекрывая проходное отверстие протеза. В закрытом положении протеза прохождением ограниченного обратного потока крови через зазоры между выемками 10 створок 2 и выступами 5 корпуса 1 обеспечивается дополнительное омывание их взаимодействующих поверхностей.

Работа трехстворчатого протеза (фиг.5-8) аналогична работе двухстворчатого. При этом створки 2 в начале цикла открытия и в конце цикла закрытия протеза дополнительно удерживаются взаимодействием опорных поверхностей 25 боковой поверхности 9 створок 2 с направляющими поверхностями 26 боковых сторон выступов 6, что увеличивает надежность функционирования протеза.

Конструкция искусственного клапана cepдца имеет следующие преимущества:

1. улучшено смывание элементов протеза струями прямого и обратного потоков крови,

2. обеспечена высокая эффективность проходного сечения клапана, практически не оказывается сопротивление потоку в открытом положении створок,

3. исключено образование застойных зон за счет обмывания областей расположения ограничителей потока и упоров прямым и обратным потоком крови,

4. значительно снижен фактор тромбообразования,

5. уменьшена толщина стенок корпуса,

6. минимизированы потери энергии при работе протеза,

7. обеспечена высокая надежность и долговечность протеза,

8. обеспечена хорошая совместимость с естественными тканями.

Настоящее изобретение относится к области медицины, в частности к сердечно-сосудистой хирургии, и предназначено для замены пораженных естественных клапанов сердца в ходе проведения кардиохирургических операций. Протез включает кольцеобразный корпус, по меньшей мере, две створки, установленные в корпусе с возможностью поворота и образования основной зоны проходного сечения по центру отверстия корпуса, и ограничители хода створок, выполненные в виде выступов, расположенных на торцевой поверхности корпуса, обращенной к обратному потоку крови. На части боковой поверхности створки выполнена сквозная выемка, по меньшей мере, часть боковой поверхности которой выполнена выпуклой. На каждой боковой стороне выступа ограничителей хода имеется вогнутая поверхность, обращенная к прямому потоку крови, выполненная с возможностью взаимодействия с выпуклыми частями выемки соответствующей створки при ее повороте из закрытого положения в открытое и обратно. Технический результат заключается в снижении потерь энергии за счет уменьшения толщины корпуса и в улучшении смывания элементов протеза за счет упрощения конструкции ограничителей поворота створок. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Протез клапана сердца, включающий кольцеобразный корпус, по меньшей мере, две створки, установленные в корпусе с возможностью поворота и образования основной зоны проходного сечения по центру отверстия корпуса, и ограничители хода створок, выполненные в виде выступов, расположенных на торцевой поверхности корпуса, обращенной к обратному потоку крови, отличающийся тем, что на части боковой поверхности створки выполнена сквозная выемка, по меньшей мере, часть боковой поверхности которой выполнена выпуклой, а на каждой боковой стороне выступа ограничителей хода имеется вогнутая поверхность, обращенная к прямому потоку крови, выполненная с возможностью взаимодействия с выпуклыми частями выемки соответствующей створки при ее повороте из закрытого положения в открытое и обратно.

2. Протез по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть поверхности обоих выступов ограничителей хода, обращенная к прямому потоку крови, представляет собой часть цилиндрической поверхности, ось которой совпадает с осью поворота створок.

3. Протез по п.1, отличающийся тем, что противоположные боковые поверхности сквозной выемки имеют выпуклые части, выполненные с возможностью взаимодействия с углублениями, выполненными на противоположных боковых поверхностях выступов ограничителей хода.

4. Протез по п.1, отличающийся тем, что торцевая поверхность корпуса, обращенная к обратному потоку крови, включает наклонные части, выполненные под углом к оси отверстия корпуса, расположенные по обеим сторонам каждого выступа ограничителей хода и имеющие возможность взаимодействия с поверхностями створок, обращенных к прямому потоку крови в их открытом положении.

5. Протез по п.3, отличающийся тем, что углубления выполнены в виде части вогнутой сферической поверхности, а взаимодействующие с ней части боковых поверхностей выемок выполнены в виде части выпуклой сферической поверхности.

6. Протез по п.1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность отверстия кольцеобразного корпуса выполнена в виде боковой поверхности кругового цилиндра и ограничена двумя плоскими торцами, обращенными к прямому и обратному потокам крови.

7. Протез по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что на наружной поверхности корпуса выполнена кольцевая канавка для крепления пришивной манжеты.

8. Протез по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что корпус и створки выполнены из пиролитического углерода.

9. Протез по п.7, отличающийся тем, что корпус и створки выполнены из пиролитического углерода.