Искусственный клапан сердца

Искусственный клапан сердца

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области медицинской техники и используется в сердечной хирургии при проведении операций по замене сердечных клапанов.

Известны конструкции искусственных клапанов сердца, содержащие кольцеобразный корпус, запорный элемент в виде диска, установленный с возможностью открывания и закрывания проходного сечения корпуса, а также верхний и симметричные нижние упоры для ограничения перемещения диска при открытии и закрытии клапана (см., например, авт. свид. SU 1832465, патенты GB 1089079, RU 2146905, US 4240161, US 4494253, US 4725275). Особенности конструкции и материалы клапанов в указанных патентах подбирались для решения различных задач, в частности для обеспечения биосовместимости, предотвращения тромбообразования, уменьшения шума при работе клапана и т.д.

В патенте США №4822355, 1989 описан искусственный клапан сердца, представляющий собой кольцевой корпус и перемещаемый в нем дисковый запорный элемент. Диск установлен на опорных элементах, которые выступают от внутренней поверхности радиально. Один опорный элемент размещен с одной стороны диска, два другие, выполненные в виде участков дуг, - с другой, опорные элементы отстоят друг от друга по окружности кольцевого корпуса примерно на 60°. Этот клапан обеспечивает хорошие условия обтекания и имеет высокие показатели тромборезистентности, однако уровень шума, создаваемый им при работе, высок и беспокоит пациентов.

Задача обеспечения продолжительной и бесперебойной работы клапана решалась в первую очередь подбором прочных, износостойких, химически инертных материалов и их покрытий (см. патенты, указанные выше). Однако, независимо от используемого материала, каждое открывание и закрывание диска приводит к контакту его с упорами в одних и тех же точках поверхности диска. При длительной работе клапана (в течение десяти лет и более) это может привести к неравномерному износу поверхности диска и, как следствие, нарушению ритмичности работы или прекращению работы клапана.

Предлагаемое изобретение за счет усовершенствования конструкции искусственного клапана сердца позволяет избежать неравномерного износа поверхности диска, а также снизить уровень шума, создаваемый при работе клапана.

Искусственный клапан сердца согласно изобретению содержит кольцеобразный корпус, запорный элемент в виде диска, установленный с возможностью открывания и закрывания проходного сечения корпуса, а также верхний и симметричные нижние упоры для ограничения перемещения диска при открытии и закрытии клапана соответственно.

Нижние упоры выполнены в виде выступающих от внутренней боковой поверхности корпуса полудуг, между свободными торцами которых имеется зазор. Расположение нижних упоров таково, что плоскость симметрии кольцеобразного корпуса, проходящая через верхний упор, и плоскость симметрии нижних упоров повернуты на угол 1,5-4°, предпочтительно на угол 2-3°. Торцы нижних упоров отстоят от плоскости симметрии кольцеобразного корпуса, проходящей через верхний упор, на неодинаковые расстояния, величины которых различаются между собой на 1/80-1/16 внутреннего диаметра корпуса.

Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 показана конструкция предлагаемого клапана, вид сбоку в разрезе, на фиг.2, 3 - вид клапана сверху и снизу соответственно.

Клапан состоит из кольцеобразного корпуса 1, содержащего верхний упор 2, ограничивающий перемещение запирающего элемента в виде диска 3 при открывании клапана, и нижние упоры 4, выполненные в виде полудуг, ограничивающих перемещение диска 3 при закрывании клапана. Полудуги нижних упоров 4 являются участками одной воображаемой дуги, которая тонким контуром показана на фиг.2, 3 (радиус этой воображаемой дуги обозначен на чертежах буквой R). Верхний упор 2 имеет верхнюю поверхность 5 и нижнюю поверхность 6. Нижние упоры 4 (в виде полудуг) имеют верхние поверхности 7 и нижние поверхности 8. Верхний упор 2 имеет также боковую угловую поверхность 9, определяющую угол открывания диска 3. Диск 3 имеет верхнюю фигурную поверхность с углублением в центре и нижнюю вогнутую поверхность. Полудуги закреплены на внутренней боковой поверхности корпуса 1 и выступают внутрь в направлении упора 2 с образованием зазора между своими свободными торцами. Полудуги выполнены разновеликими, их свободные торцы находятся на разном расстоянии от плоскости симметрии кольцеобразного корпуса 1, проходящей через верхний упор 2.

Плоскость симметрии кольцеобразного корпуса 1, проходящая через верхний упор 2, обозначена на чертежах буквой В. Плоскость симметрии нижних упоров 4 обозначена буквой Н. Нижние упоры 4 симметричны относительно плоскости симметрии Н по всей своей длине, за исключением свободных торцов. Неодинаковые расстояния от свободных торцов нижних упоров 4 до плоскости симметрии В обозначены на чертежах буквами L₁ и L₂. Экспериментально установлено, что оптимальная разность расстояний от каждого из торцов нижних упоров 4 до плоскости симметрии В составляет 1/80-1/16 внутреннего диаметра корпуса 1. В этом же диапазоне отличаются и расстояния от каждого из торцов нижних упоров 4 до плоскости симметрии Н.

Клапан работает следующим образом.

При открывании клапана происходит перемещение диска 3 до соприкосновения с верхним упором 2 и поток крови течет в прямом направлении. В конце обратного хода запорного элемента происходит соударение диска 3 и нижних упоров 4. Это соударение происходит не одновременно с обеими частями полудуг, а с некоторым запаздыванием. Звуковые волны, возникающие при их соударении, разделены по мощности и частоте колебаний, зависящих от длины упругих элементов (полудуг). Кроме того, слабое демпфирование полудуг снижает кинетическую энергию диска 3 и еще больше ослабляет удары и, соответственно, акустические колебания, воспринимаемые человеком.

При каждом цикле открывания и закрывания клапана происходит поворот диска 3 вокруг своей оси симметрии на несколько градусов. Такое движение происходит за счет того, что плоскость симметрии кольцеобразного корпуса, проходящая через верхний упор 2, и плоскость симметрии нижних упоров 4 повернуты на угол 1,5-4°. Оптимальный угол между указанными плоскостями симметрии составляет 2-3°. При величине угла менее 1,5° вращение диска 3 вокруг своей оси во время работы может отсутствовать. При величине угла более 4° возникает опасность перекоса диска, что сделает невозможным работу искусственного клапана сердца.

В зависимости от того, в какую сторону от плоскости симметрии В повернута плоскость симметрии Н, вращение диска 3 в процессе работы может происходить по часовой стрелке или против часовой стрелки. Оба направления вращения приемлемы в равной мере и не меняют сущности изобретения.

Технический результат изобретения заключается в том, что при долговременной работе клапана обеспечивается равномерность даже незначительного износа подвижного диска. Кроме того, соударение запирающего элемента происходит не одновременно с обеими полудугами упоров, а с незначительной задержкой из-за того, что диск приближается не параллельно плоскости их поверхности, обращенной к диску, а под некоторым углом к ним. Из-за фигурной поверхности диска, соприкасающегося с полудугами, удары будут следовать один за другим, а не происходить одновременно, каждый удар, естественно, слабее моноудара и с иным спектром акустических частот.

1. Искусственный клапан сердца, содержащий кольцеобразный корпус, запорный элемент в виде диска, установленный с возможностью открывания и закрывания проходного сечения корпуса, а также верхний и симметричные нижние упоры для ограничения перемещения диска при открытии и закрытии клапана соответственно, причем нижние упоры выполнены в виде выступающих от внутренней боковой поверхности корпуса полудуг, между свободными торцами которых имеется зазор, отличающийся тем, что плоскость симметрии кольцеобразного корпуса, проходящая через верхний упор, и плоскость симметрии нижних упоров повернуты на угол 1,5-4°.

2. Искусственный клапан сердца по п.1, отличающийся тем, что угол поворота между плоскостью симметрии кольцеобразного корпуса, проходящий через верхний упор, и плоскостью симметрии нижних упоров составляет 2-3°.

3. Искусственный клапан сердца по п.1, отличающийся тем, что торцы нижних упоров отстоят от плоскости симметрии кольцеобразного корпуса, проходящей через верхний упор, на неодинаковые расстояния, величины которых различаются между собой на 1/80-1/16 внутреннего диаметра корпуса.