Способ испытания искусственных клапанов сердца

Способ испытания искусственных клапанов сердца

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицине, а именно к способам испытаний искусственных клапанов сердца.

Известен способ испытаний протезов клапанов сердца (а.с. СССР №787022, А 61 F 2/24, 1980), включающий помещение испытуемого клапана сердца в канал системы искусственной циркуляции, заполненный жидкостью, близкой по своим свойствам к крови. Недостатками данного способа являются несоответствие создаваемого потока рабочей жидкости физиологическому потоку, а также невозможность адекватной оценки величины степени гемолиза в силу конструктивных особенностей системы циркуляции.

Наиболее близким является способ испытаний искусственных клапанов сердца (патент РФ №2120256, А 61 F 2/24,1998), включающий размещение испытуемого клапана сердца в канале системы искусственной циркуляции, воспроизводящей физиологический поток и заполненной рабочей жидкостью с добавкой полимера и вязкостью крови. Степень гемолиза определяют по изменению времени релаксации упругих напряжений в отбираемых в процессе испытаний пробах рабочей жидкости. Недостатком данного способа является невозможность адекватной оценки величины гемолиза в силу того, что используются данные одного испытания, а испытуемые клапаны устанавливаются одновременно на вход и выход искусственного желудочка сердца.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения величины степени гемолиза для искусственных клапанов сердца.

Способ испытания искусственных клапанов сердца осуществляется следующим образом:

Для проведения испытаний используют установку для исследования искусственных клапанов сердца (патент РФ №2120256, А 61 F 2/24, 1998), схема которой представлена на чертеже.

Установка для испытаний содержит замкнутую систему циркуляции рабочей жидкости, включающую имитатор эластичности 1 для обеспечения плавности изменения давления, искусственный желудочек сердца 2, соединенный с пневмостанцией 3. Система циркуляции снабжена гидравлическим сопротивлением 4. На вход и выход искусственного желудочка в соответствии с задачей испытания совместно устанавливаются испытуемый и дополнительный клапаны 5 и 6. Стрелками указано направление потока рабочей жидкости в системе циркуляции. Поток рабочей жидкости контролируется по параметрам частоты пульсаций, времени систолы, величине ударного выброса, величине и форме изменения давления в системе циркуляции, которые устанавливаются соответственно физиологическим параметрам потока крови через испытуемый клапан.

Устанавливают параметры потока рабочей жидкости, соответствующие схеме испытания клапана, например, в позиции на выходе искусственного желудочка сердца.

Перед проведением испытаний клапана при заданных параметрах потока рабочей жидкости проводят предварительные испытания нескольких дополнительных клапанов различных типов с различными гемолитическими свойствами, по два клапана каждого типа. При каждом испытании через определенные промежутки времени работы клапанов, а также в начале и конце испытания проводят забор проб рабочей жидкости. С помощью прибора “Реотестер”, предназначенного для определения времени релаксации упруговязких жидкостей, измеряют время релаксации упругих напряжений в отобранных пробах. Суммарную степень гемолиза определяют по изменению времени релаксации упругих напряжений. Комбинаторным путем варьируя сочетания типов дополнительных клапанов на входе и выходе желудочка, получают значения суммарной степени гемолиза для различных сочетаний установки клапанов в систему циркуляции. Используя аддитивную природу возникновения гемолитической травмы крови в системе, составляют систему линейных уравнений, представляющих суммарную степень гемолиза для каждой комбинации как сумму степени гемолиза, вносимого системой циркуляции, степени гемолиза от клапана на входе в желудочек и степени гемолиза от клапана на выходе из желудочка. В общем случае потоки, создаваемые через клапаны на входе и выходе искусственного желудочка сердца, не идентичны, поэтому величины степеней гемолиза, вносимые клапанами одного и того же типа на входе и выходе желудочка, будут различны. Требуемое количество предварительных испытаний дополнительных клапанов в различных сочетаниях должно быть равно количеству различных степеней гемолиза, входящих в состав системы уравнений. Для удовлетворения этого условия требуется использовать дополнительные клапаны трех типов, по два каждого типа. Если величины степеней гемолиза, вносимые клапанами хотя бы двух из трех используемых типов, равны, система уравнений будет вырожденной. В этом случае необходимо подобрать дополнительные клапаны таких типов, для которых величины степеней гемолиза различны. Решение системы уравнений дает значение абсолютной величины степени гемолиза, вносимого системой циркуляции, и степеней гемолиза, соответствующих каждому из типов дополнительных клапанов в положении на входе и на выходе искусственного желудочка сердца.

Затем в поток рабочей жидкости в соответствии со схемой испытания клапана устанавливают на входе и выходе искусственного желудочка испытуемый клапан и один из испытанных в предварительных испытаниях дополнительных клапанов. Определяют величину суммарной степени гемолиза. Полученные данные о величинах вкладов системы циркуляции Г₀ и используемого дополнительного клапана Г_доп в суммарную степень гемолиза Г∑ используют для определения значения степени гемолиза для испытуемого клапана Г_N по формуле:

Г_N=Г∑-Г₀-Г_доп.

Для испытания при тех же параметрах потока рабочей жидкости нескольких испытуемых клапанов в одной и той же позиции достаточно однократного проведения предварительных испытаний. Также следует отметить, что при условии идентичности потоков на входе и выходе искусственного желудочка сердца для проведения предварительных испытаний достаточно использовать дополнительные клапаны только двух типов.

Технический результат достигается тем, что проводят предварительные испытания с дополнительными клапанами, а степень гемолиза для испытуемого клапана определяют по формуле.

Пример. Проведение испытаний искусственного клапана сердца в позиции на выходе искусственного желудочка сердца.

Для предварительных испытаний используют дополнительные клапаны трех типов: “трехстворка”, “МедИнж” и “МедИнж Н” (далее тип А, тип В, тип С) с различньми гемолитическими свойствами по два каждого типа. Всего шесть дополнительных клапанов. Перед проведением испытаний устанавливают параметры потока рабочей жидкости, соответствующие схеме испытания клапана в позиции на выходе искусственного желудочка сердца. Для этого на вход и выход искусственного желудочка сердца устанавливают дополнительные клапаны в произвольном сочетании, например клапан типа А на вход и клапан типа В на выход. Режим работы искусственного желудочка сердца 2, задаваемый с помощью пневмостанции 3, обеспечивает систолическое давление 220±10 мм рт. ст. и диастолическое давление разрежения -15±5 мм рт. ст. при частоте сердечных сокращений 70 уд/мин и длительности систолы 30±5% от длительности сердечного цикла. Параметры имитатора эластичности 1 и гидравлического сопротивления 4 устанавливают таким образом, чтобы ударный выброс искусственного желудочка сердца составлял 80±5 мл, а среднее давление за клапаном на выходе искусственного желудочка составляло 95±5 мм рт. ст. В качестве рабочей жидкости используют воду с добавкой 0,05% по объему полиэтиленоксида. При проведении всех испытаний установленные параметры потока рабочей жидкости сохраняют неизменными. Перед проведением очередного испытания проводят замену использованной рабочей жидкости на указанную неиспользованную рабочую жидкость.

Далее проводят испытания для семи возможных различных сочетаний типов дополнительных клапанов при их установке на вход и выход искусственного желудочка сердца. Через каждые 15 мин работы клапанов, а также в начале и в конце испытаний берут пробы рабочей жидкости. Длительность всего испытания составляет 120 мин. С помощью прибора “Реотестер”, предназначенного для определения времени релаксации упруговязких жидкостей, измеряют время релаксации упругих напряжений в отобранных пробах. Суммарную степень гемолиза определяют по изменению времени релаксации упругих напряжений.

Обозначив степени гемолиза как Г₀ для системы циркуляции, г_А1, Г_В1, Г_С1 для клапанов типов А, В и С соответственно при установке на вход желудочка и Г_А2, Г_В2, Г_С2 для клапанов типов А, В и С соответственно при установке на выход желудочка, составляют систему линейных уравнений для проведенных испытаний семи вариантов установки дополнительных клапанов, используя принцип аддитивности величины степени гемолиза. В уравнениях суммарную степень гемолиза для каждого варианта установки представляют как сумму степени гемолиза, вносимого системой циркуляции, степени гемолиза от клапана на входе в желудочек и степени гемолиза от клапана на выходе из желудочка:

Решая данную систему уравнений, находят значения Г₀=0,220, Г_А1=0,061, Г_В1=0,180, Г_С1=0,097, Г_А2=0,066, Г_В2=0,195, Г_С2=0,104. Проведенные эксперименты показали, что степень гемолиза, вносимого системой циркуляции, составляет до 60% от измеряемой суммарной величины степени гемолиза.

Далее проводят испытания клапана по описанной методике. В рассматриваемом случае испытуемый клапан устанавливают на выходе желудочка в позиции 6. В качестве используемого дополнительного клапана, устанавливаемого на входе желудочка в позиции 5, применяют клапан типа А. Величину степени гемолиза Г_N для испытуемого клапана определяют как

Г_N=Г∑-0,281,

где Г∑ - измеренная величина суммарной степени гемолиза при испытании испытуемого клапана. В данном случае степень гемолиза для используемого дополнительного клапана Г_доп равна степени гемолиза для клапана типа А в позиции на входе желудочка г_А1. Так для испытуемого клапана измеренная суммарная величина степени гемолиза Г∑=0,456, а степень гемолиза для собственно клапана Г_N=0,175.

Способ испытания искусственных клапанов сердца, включающий размещения испытуемого и дополнительного клапанов в канале системы циркуляции с физиологическими параметрами потока рабочей жидкости с добавкой полимера, имеющей вязкость крови, и определения величины степени гемолиза по изменению времени релаксации упругих напряжений в отбираемых в процессе эксперимента пробах рабочей жидкости, отличающийся тем, что при фиксированных параметрах потока рабочей жидкости проводят предварительные испытания для нескольких дополнительных клапанов различных типов с различными гемолитическими свойствами, измеряют величину суммарной степени гемолиза для различных сочетаний установки дополнительных клапанов в канале системы циркуляции и в результате решения системы линейных уравнений определяют величины степени гемолиза, вносимые системой циркуляции и дополнительными клапанами, а степень гемолиза для испытуемого клапана при испытании с одним из дополнительных клапанов определяют по формуле где - суммарная степень гемолиза, Г₀ - степень гемолиза, вносимая системой циркуляции, Г_доп - степень гемолиза для используемого дополнительного клапана.