Протез клапана сердца

Протез клапана сердца

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано в кардиохирургии при проведении операций по замене сердечных клапанов.

Известен протез клапана сердца (патент US № 5207707, 1993 г.), содержащий кольцеобразный корпус с размещенными в нем тремя поворотными плоскими створками. Недостатком этой конструкции является повышенная нагрузка на элементы узла поворота створки, что уменьшает надежность и срок службы клапана.

Известен также протез клапана сердца (международная заявка WO 00/38595), один из конструктивных вариантов которого включает кольцевой корпус с двумя ребордами разной толщины и запирающий элемент, содержащий три створки. Одна из поверхностей каждой створки выполнена плоской, а вторая - вогнутой сферической. К недостаткам устройства относится неустойчивость при открывании из-за малого момента сил, которые прилагаются к каждой створке в процессе их поворота.

В патенте RU № 2173969, 2001 г. описан протез клапана сердца, имеющий кольцевой корпус и три плоские поворотные створки. Для крепления створок на внутренней поверхности корпуса выполнены три консольных выступа. При работе клапана под консольными выступами в потоке крови могут возникать застойные зоны, способствующие тромбообразованию.

Предлагаемая конструкция позволяет преодолеть недостатки известных искусственных клапанов сердца.

Согласно изобретению протез клапана сердца содержит кольцевой корпус с двумя ребордами и запирающий элемент в виде трех одинаковых выпукло-вогнутых створок. Каждая из створок снабжена двумя полусферическими выступами для крепления в корпусе. Наружная поверхность корпуса между ребордами является цилиндрической.

Внутреннюю поверхность корпуса в верхней ее части (верхней считается та сторона, в которую открываются створки) образуют три пары цилиндрических пересекающихся поверхностей одинакового диаметра. Геометрические оси этих цилиндрических поверхностей смещены от геометрической оси наружной поверхности на расстояние L, равное 1/8-1/4 диаметра D наружной цилиндрической поверхности. Цилиндрические поверхности в каждой паре повернуты одна относительно другой вокруг оси наружной поверхности на угол 18-40°. Пары цилиндрических поверхностей повернуты одна относительно другой на 120°. В местах пересечения цилиндрических поверхностей на корпусе образованы шесть выступов двух разных размеров. На внутренней поверхности корпуса три выступа одного размера чередуются через один с тремя выступами другого размера. То есть выступы одного размера расположены в плоскости корпуса через 120°. В выступах большего размера выполнены полусферические углубления, соответствующие полусферическим выступам створок. Выступы меньшего размера определяют положение периферийной кромки каждой из створок запирающего элемента в закрытом положении.

В нижней части корпуса его внутренняя поверхность образована тремя цилиндрическими пересекающимися поверхностями одинакового диаметра. Геометрические оси этих цилиндрических поверхностей смещены от геометрической оси наружной поверхности на расстояние L₁, равное 1/10-1/5 диаметра наружной цилиндрической поверхности. Цилиндрические поверхности повернуты одна относительно другой на 120°.

Выпукло-вогнутые створки запирающего элемента имеют неравномерную толщину, которая увеличивается от плоскости симметрии створки к полусферическим выступам в 1,13-1,25 раза. Вогнутая поверхность створок совпадает по форме с частью поверхности тора, образованного путем вращения круга радиуса R вокруг оси, отстоящей от центра круга на расстояние 0,1-0,3 радиуса R, а выпуклая поверхность створок совпадает по форме с частью поверхности тора, образованного путем вращения круга радиуса R₁ вокруг оси, отстоящей от центра круга на расстояние 0,1-0,3 радиуса R₁, при этом радиусы R и R₁ составляют 0,3-0,6 диаметра наружной цилиндрической поверхности корпуса.

На внутренней поверхности корпуса клапана в его нижней части диаметрально напротив каждого выступа большего размера выполнена цилиндрическая проточка.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен протез клапана сердца при закрытом положении створок в разрезе по диаметральной плоскости.

На фиг.2 - протез клапана сердца при закрытом положении створок, вид сверху.

На фиг.3 показан протез клапана сердца с открытыми створками в разрезе по диаметральной плоскости.

На фиг.4 - протез клапана сердца с открытыми створками, вид сверху.

На фиг.5 - протез клапана сердца с открытыми створками, вид снизу.

На фиг.6 схематически показано, как образуются выпуклая и вогнутая поверхности створки, каждая из которых является (совпадает с) частью поверхности тора.

Протез клапана сердца состоит из кольцевого корпуса 1 с двумя ребордами 2 и запирающего элемента в виде трех выпукло-вогнутых створок 3. Каждая из створок 3 снабжена двумя полусферическими выступами 4 для крепления в корпусе 1. Наружная поверхность 5 корпуса между ребордами 2 является цилиндрической, а его внутреннюю поверхность в верхней части образуют три пары пересекающихся цилиндрических поверхностей 6 одинакового диаметра. Геометрические оси Х (X₁-Х₆) внутренних цилиндрических поверхностей 6 смещены относительно геометрической оси Z наружной поверхности на расстояние L, равное 1/8-1/4 диаметра D наружной цилиндрической поверхности 5, и попарно расположены в плоскости корпуса 1 через 120°. Цилиндрические поверхности 6 в каждой паре повернуты одна относительно другой вокруг оси Z наружной поверхности на угол α=18-40°. Пары цилиндрических поверхностей 6 повернуты одна относительно другой на 120°. В местах пересечения цилиндрических поверхностей на корпусе образованы шесть выступов (7 и 8) двух разных размеров. На внутренней поверхности корпуса три выступа 7 одного размера чередуются через один с тремя выступами 8 другого размера. Выступы одного размера (7 или 8) расположены в плоскости корпуса через 120°. В выступах 7 большего размера выполнены полусферические углубления 9, соответствующие полусферическим выступам 4 створок 3. Выступы 8 меньшего размера определяют положение периферийной кромки каждой из створок 3 запирающего элемента в закрытом положении.

В нижней части корпуса 1 его внутренняя поверхность образована тремя пересекающимися цилиндрическими поверхностями 10 одинакового диаметра. Геометрические оси Y (Y₁-Y₃) цилиндрических поверхностей 10 смещены от геометрической оси Z наружной поверхности на расстояние L₁, равное 1/10-1/5 диаметра D наружной цилиндрической поверхности 5. Цилиндрические поверхности 10 повернуты одна относительно другой на 120°

Выпукло-вогнутые створки 3 запирающего элемента имеют неравномерную толщину h, которая увеличивается в 1,13-1,35 раза в направлении от плоскости S симметрии створки 3 к полусферическим выступам 4. Выпуклая и вогнутая поверхности створок 3 совпадают по форме с частью поверхностей торов (сечение тора - круг), образованных путем вращения круга радиусом R для вогнутой поверхности и путем вращения круга радиусом R₁ для выпуклой поверхности вокруг оси, отстоящей от центра круга на расстояние 0,1-0,3 радиусов R и R₁ соответственно. Радиусы R и R₁ составляет 0,3-0,6 диаметра D наружной цилиндрической поверхности корпуса, причем R₁ больше R.

Для создания управляемой обратной утечки крови (что является обязательным условием для предотвращения тромбообразования) используются выполненные на внутренней поверхности корпуса 1 клапана в его верхней части шесть смещенных цилиндрических поверхностей 6, которые совместно со створками 3 образуют относительно независимые каналы, которые обеспечивают омывание шарнирного соединения створок с корпусом клапана. Изменение обратной утечки крови в зонах шарнирного соединения створок с корпусом клапана обеспечивается изменениями смещения геометрических осей Х (Х₁-Х₆) и радиуса шести цилиндрических поверхностей 6.

Экспериментально определено, что указанные форма и соотношение размеров позволяют обеспечить оптимальное омывание шарнирного соединения створок 3 с корпусом 1 клапана и создают оптимальные условия открывания и закрывания створок 3, а также обеспечивают длительную и бесперебойную работу клапана.

Протез клапана сердца работает следующим образом: при открывании клапана происходит поворот створок 3 относительно воображаемой оси, образуемой соединением противоположных полусферических выступов 4 до установки их в равновесное состояние. Поток крови при этом течет в прямом направлении. При прекращении прямого потока крови створки 3 начинают поворачиваться в исходное положение до момента касания выступов 8 периферийной кромкой створки 3. Форма и соотношение размеров позволяют занять створке 3 оптимальное положение при прямом потоке крови, что обеспечивает минимальное сопротивление потоку и практически не создает возмущенных зон. Кроме того, смещенные внутренние цилиндрические поверхности 6, совместно со створками 3, образуют относительно независимые каналы, способствующие уменьшению гидравлического сопротивления и улучшающие использование площади поперечного сечения клапана.

1. Протез клапана сердца, содержащий кольцевой корпус с двумя ребордами и запирающий элемент в виде трех одинаковых выпукло-вогнутых створок, каждая из которых снабжена двумя полусферическими выступами, при этом наружная поверхность корпуса между ребордами является цилиндрической, а его внутренняя поверхность в верхней части образована тремя парами цилиндрических пересекающихся поверхностей одинакового диаметра, причем геометрические оси этих цилиндрических поверхностей смещены от геометрической оси наружной поверхности на расстояние L, равное 1/8-1/4 диаметра D наружной цилиндрической поверхности, и сами цилиндрические поверхности в каждой паре повернуты одна относительно другой вокруг оси наружной поверхности на угол 18-40°, а пары цилиндрических поверхностей повернуты одна относительно другой на 10°, причем в местах пересечения цилиндрических поверхностей на корпусе образованы шесть чередующихся выступов двух разных размеров и в выступах большего размера выполнены полусферические углубления, соответствующие полусферическим выступам створок, а выступы меньшего размера определяют положение периферийной кромки каждой из створок запирающего элемента в закрытом положении, при этом в нижней части корпуса его внутренняя поверхность образована тремя пересекающимися цилиндрическими поверхностями одинакового диаметра, причем геометрические оси этих цилиндрических поверхностей смещены от геометрической оси наружной поверхности на расстояние равное 1/10-1/5 диаметра наружной цилиндрической поверхности, а сами цилиндрические поверхности повернуты одна относительно другой на 120°.

2. Протез клапана сердца по п.1, отличающийся тем, что выпукло-вогнутые створки запирающего элемента имеют толщину, увеличивающуюся от плоскости симметрии створки в сторону полусферических выступов в 1,13-1,35 раза, причем вогнутая поверхность створок совпадает по форме с частью поверхности тора, образованного путем вращения круга радиуса R вокруг оси, отстоящей из центра круга на расстояние 0,1-0,3 радиуса R, а выпуклая поверхность створок совпадает по форме с частью поверхности тора образованного путем вращения круга радиуса R₁ вокруг оси, отстоящей от центра круга на расстояние 0,1-0,3 радиуса R₁, при этом радиусы R и R₁ составляют 0,3-0,6 диаметра наружной цилиндрической поверхности корпуса и R₁ больше R.