Искусственный клапан сердца и способ его изготовления Советский патент 1983 года по МПК A61F1/22 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к искусственным клапанам сердца.

Известен искусственный клапан сердца, содержащий шариковый запирающий элемент и седло, имеющее в плане овальную форму 1.

Недостатками этого клапана являются инерционность запирающего эле -:ента и большие массогабаритные характеристики.

Это приводит к травке форменных элементов крови, тромбообразованию (И вследствие больших габаритов клапана к снижению ударного объема сердца.

Известен также искусственный клапан сердца, содержащий корпус с канавкой для манжеты и с центральной стойкой, шариковые запирающие элементы и ограничители хода последних.

Кроме того, известен способ изготовления искусственного клапана сердца, заключающийся в вытачивании и полировании отдельных деталей клапана С 2.

Недостатками этого клапана и способа изготовления его является накоплениетромбов в зоне сопряжения Центральной стойки со стержнями ограничителей хода, а также большой . процент отходов материала при изготовлении клапана.

Целью изобретения является уменьшение тромбообразования, а также уменьшение расхода материала при изготовлении клапана.

Цель достигается тем, что в искусственном клапане сердца, содержащем корпус с канавкой для манжеты и с центральной стойкой, шариковые запирающие элементы и ограничители хода последних, каждый ограничитель хода выполнен в виде закрепленной в корпусе изогнутой несущей стойки и расположенными на ее конце двумя изогнутыми в сторону корпуса стержнями, при этом высота центральной стойки составляет 3/4 диаметра запирающего элемента.

Кроме того,цель достигается тем, что способ изготовления искусственного клапана, заключающемуся в вытачивании и полировании отдельных деталей клапана, из металлических заготовок выполняют отдельно корпус клапана с канавкой для манжеты и с центральной стойкой и ограничители хода запирающего элемента, которые изгибают по шаблонам и вставляют в Отверстия в корпусе, после чего со стороны канавки лазерной сваркой соединяют их с корпусом, затем в месте контакта ограничителей хода с корпусом методом плазменного напыления наносятслбй металла, из которого изготовлен корпус.

На фиг.1 показан искусственный клапан сердца; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.3 - то же, вид сверху; на фиг.4 - корпус клапана с центральной стойкой, .вид сверху; на

фиг.5 - разрез А-А на фиг.4; на фиг.6 - заготовка несущей стойки ограничителя хода запирающего элемента, развертка; на фиг.7 - ограничитель хода запирающего элемента,

0 вид сверху; на фиг.8 - вид по стрел- ке Б на фиг.7; на фиг. 9 - вид по стрелке В на фиг.7.

Искусственный клапан сердца содержит корпус 1, изготовленный в ви5,,де платы треугольной формы со скругленными углами или платы круглой формы, имеющей центральную стойку 2 и три несущие стойки 3. В корпусе I имеются три проходных отверстия 4 и три отверстия 5 для установки несущих стоек 3. В корпусе 1 предусмотрена канавка б для установки манжеты, при помощи которой клапан при имплантации пришивается к фиброзному кольцу сердца. Запирающие элементы 7 искусственного клапана сердца «выполнены в виде трех шариков, изготовленных из силиконового каучука, например СКТВ-1.

В открытом положении запиргиощие элементы 7 смещены относительно проходного отверстия 4 на угол vL 15-30 за счет смещения несущей стойки 3 на величину S в линейном

5 измерении (см. фиг.2).

На верхнем конце несущей, стойки расположены изогнутые в сторону корпуса стержни 8. Окончания стержней не доходят до корпуса 1на величину

0 „ 1 4

в 7 dujНесущая стойка 3 на нижнем конце имеет направляющую 9 и прилив 10 (см.фиг.6).

5 На фиг. 4 показан корпус 1 высотой с центральной стойкой 2 и тремя проходными отверстиями 4 На периферии, корпуса 1 имеются три отверстия 5 для установки несущих

Q стоек 3 (со стержнями 8), которые разнесены между собой на 120° и наклонены на угол об относительно оси проходного отверстия 4.

На фиг. 5 показан разрез А-А корC пуса 1. Центральная стойка 2 имеет высоту 3/4 диаметра запирающего элемента 7, T.e.H-ii 3/4с|щ . Проходные отверстия 4 выполнены по образующей R для плотного прилегания шариков 7 к корпусу 1 и создания обтекаемой

0 поверхности, а также исключения заклинивания запирающих элементов.

На фиг.6 показана заготовка несущей стойки 3 с плавным переходом в виде прилива 10 у направляющей 9 с

5 расходящимися в противоположные стороны стержнями 8. Стержни 8 имеют конусность к окончаниям. На фиг. 7, 8 и 9 показана несущая стойка 3 с плавным переходомприливом 10 и со стержнями 8, устанавливаем ами в отверстия 5 корпу,са 1. Стержни 8 изогнуты по радиусу определяемому по формуле тй.. R -V изг ш радиус запирающего элемент (шарика); диаметр стержня В; зазор между шариком и стер нем 8 для обеспечения свободного хода запирающего элемента 7. ,, i- ш- мъг. ГдеАц| - допуск на радиус шарикаR ; Д-Ц51-- допуск на изгиб; допуск, определяемый услрвием свободного перемещени шарика без сопротивления трения, например 0,2-0,4 м Кроме того, несущая стойка 3 изо нута в сторону от своей оси на угол (i 15-30. Несущая стойка 3 имеет прилив 10 профиль которого выбирается из усло вия безотрывного обтекания потоком крови. Фиг. 1-3 поясняют взаимосвязь всех элементов конструкции искусственного сердечного клапана при его .работе., При повышении давления в области перед клапаном шарики 7 выходят из отверстий 4 корпуса 1, перемещаясь вдоль изогнутых стержней 8. При вытекании крови из проходных (гидроди намических) отверстий 4 возникает несимметричное обтекание шариков 7 (запирающих элементов), смещенных в сторону, в область гидродинамическо тени, образованной перегородками ко пуса 1 между гидродинамическими отверстиями 4. В результате несимметрии обтекания происходит отклонение потока в сторону, что при наличии трех шариков приводит к закрутке по тока. Вызванная закрутка потока яв-ляется Функционально необходимой для оптимального режима работы серд ца. Поскольку поток, протекающий через клапан, обтекает каждый шарик несимметрично, возникает сила, кото рая приводит не только к поступател ному, но и вращательному перемещени шариков. TaKde вращение шариков обе печивает их равномерный износ, а та же очищает ограничители хода (центральную стойку 2, несущие стойки 3, стержни 8, а также места их сочленений) от возможных даромбонакоплёний. Запирающие элементы смещены относительно оси проходных отверстий на величину S t например в (p,2-0,4) (мм), или на угол ч6 - 15-30. При этом шарики 7 частично располагаются в области гидродинамической тени, образованной перегородками между отверстиями 4 в корпусе 1 клапана. После окончания рабочего цикла за клапаном возникает повышенное давление, что приводит к быстрому возвращению шариков 7 в отверстия 4, и клапан закрывается. В закрытом состоянии клапана каждый из трех шариков 7 располагается в своем гидродинамическом отверстии 4 и плотно его закрывает. Плотно прилеганию запирающего элемента способствует профиль образующей 1 проходного отверстия. Стержни 8 не доходят до корпуса 1 на величину t 0,5 радиуса шарика 7, поэтому кровь, вытекая из гидродинамических отверстий 4, не встречает на пути своего движения препят.ствия и плавно обтекает стержни 8. Этому способствует также и сужение стержней 8 к окончанию. В свдзи с наличием -изогнутости стержней 8 шарики 7, смещаясь в сторону на угол р/ от оси проходных (гидродинамических) отверстий 4, способствует лучшему обтеканию клапана.Перечисленные факторы в виде создания условий плавного натекания крови на стержни 8, а также отсутствие центральной зоны создают условия, снижающие гидродинамическое сопротивление и уменьшающие тромбообразование по сравнению с известными клапанами. Кроме того, в предлагаемом клапане вследствие меньшей инерционности запирающих элементов и меньшего их хода уменьшена травма форменных элементов крови. Несимметричное обтекание шариков 7 приводит к возникновению за клапаном потока крови, закрученного по часовой стрелке что соответствует оптимальной структуре потока в сердце с естественными клапанами. Лабораторные испытания показали, что угол закрутки потока за клапаном составляет 15-30 и близок к естественному. Указанный угол закрутки потока получен в результате смещения шариков 7 в-плоскости корпуса 1. Величины смещения шариков 7 получены экспериментальным путем. Исходя из этого, ход шариков 7 oi плоскости корпуса 1 вдоль стержней 8 соответствует оптимальному значению, обеспечивс1ющему минимальное сопротивление, клапана и оптимальную закрутку потока. Выбранное количество шариков, равное трем, также является оп- .

тимальным, так как меньшее количеств шариков 7 не обеспечивает необходимой полезной закрутки потока крови, а применение количества шариков 7 более трех приводит к резкому возрастанию гидродинамического сопротивления клапана, к. тромбообразованию.

Фиг.4 - 9 поясняют способ изготовления искусственного клапана сердца. На токарном станкевытачивается корпус 1 с центральной стойкой 2, тремя проходными отверстиями 4 со скругленными кромками под углом 120 по отношению одного к другому, а ра периферии корпуса 1 высверливаются три отверстия 5 для установки несущих стоек 3 со стержнями 8. В корпусе 1 вытачивается канавка б для уста новки манжеты. Из заготовки вырезают например, на электроискровом, станке, оснащенном фотокопировальной головкой или другим видом электроэрозионной обработки, или штаМпуют несущие стойки 3 со стержнями 8 с плавным переходом 10 и направляющей 9. в дал нейшем выре -йанные несущие стойки 3 обрабатываются до 0,16, например, электрополированием. Изгиб нужного профиля стержней 8 ос5Ществляется последовательно по угловому и радиjycHOMy шаблонпйл при помода штампа с

Фиг. 2

возможным формообразованием, несущие стойки 3 со стержнями 8 вставляются по направляющим 9 в отверстия 5 корпуса 1 и со стороны канавки б для размещения манжеты лазерной сваркой соединяют их с корпусом 1. В местах соединения несущих стоек 3 с корпусом 1 со стороны центральной стойки 2 методом плазменного напыления наносят слой металла, из которого изготовлен корпус 1, для приДания эрозионной стойкости конструкции клапана.

Указанные особенности изготовления предлагаемого искусственного клапана позволяют значительно снизить отход материала и трудоемкость изготовления , т ак как позволяют применить в производстве автоматы с программным управлением, штампы и приспособления.

Перечисленные качества клапана, а также уменьшение зон тромбонакопления за счет плавного перехода несущей стойки и освобождения центральной зоны, снижение механической травмы форменных элементов крови приводят к снижению гемолиза и тромбообразования, что способствует в целом снижению послеоперационных осложнений и улучшению результатов протезирования.

g

1. Искусственный клапан сердца, содержащий корпус с канавкой для манжеты и с центральной стойкой, шариковые запирающие элементы и ограничители хода последних, отличающийся тем, что, с целью уменьшения тромбообразования, каждый ограничитель хода выполнен в виде закрепленной в корпусе изогнутой несущей стойки с расположенными на ее верхнем конце двумя изогнутыми в сторону корпуса стержнями, при этом высота центральной стойки составляет 3/4 диаметра запирающего элемента. 2. Способ изготовления искусственного клапана сердца, заключакадийся в вытачивании и полировании отдельных деталей клапана, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода материала, из металлических заготовок выполняют отдельно корпус клапана с канавкой для манжеты и с центральной стойкой и ограничители хода запирающего элемента, -( которые изгибгиот по шаблонам и встав ляют в отверстия в корпусе, после (Л чего со стороны канавки лазерной сваркой соединяют их с корпусом, зас тем в местах контакта ограничителей хода с корпусом методом плазменного напыления наносят слой-металла, из которого изготовлен корпус. ф 4 IQI 00

Фиг. 5

fe/

Buff б