Протез клапана сердца

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в кардиохирургии для замены пораженных естественных клапанов сердца человека. Технический результат заключается в повышении надежности и уменьшении тромбообразования. Протез клапана сердца содержит корпус 1, створки 2 и 3 и ограничитель поворота створок в виде кулачков 4 и 5. На внутренней поверхности корпуса 1 выполнен кольцеобразный выступ 6, а на боковых поверхностях 7 и 8 створок 2 и 3- пазы 9 и 10, которые взаимодействуют с выступом 6 с образованием зазора. Два кольцеобразных элемента 11 и 12 расположены по обе стороны от выступа 6 с образованием переходных участков 13 и 14, причем боковые поверхности 7 и 8 выполнены в виде боковой поверхности шарового слоя 15, центр 16 которого расположен на центральной оси 17 корпуса 1. Кроме того, зазор между обращенными друг к другу поверхностями 18 и 19 выступа 6 и пазов 9 и 10 выполнен с возможностью изменения по величине. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к протезам клапанов сердца, и может быть использовано в кардиохирургии.

Известен протез клапана сердца [1], содержащий корпус, на внутренней поверхности которого расположены попарно диаметрально противоположно четыре паза параллельно центральной оси протеза и четыре паза, расположенные также, но под углом к центральной оси протеза. Кроме этого, протез содержит запирающий элемент в виде двух поворотных створок, каждая из которых снабжена четырьмя выступами, расположенными попарно диаметрально противоположно и взаимодействующими с упомянутыми выше пазами. Выступы во взаимодействии с пазами позволяют створкам повернуться из положения закрытия клапана в положение его открытия с перемещением по потоку крови и обратно. Однако этот протез клапана сердца имеет недостаток, снижающий его надежность, а именно: контактные поверхности выступов имеют малую в сравнении с пазами площадь, а длина пазов существенно меньше диаметрального расстояния между ними. В результате этого при работе протеза, во-первых, возникают повышенные контактные напряжения при взаимодействии выступов с пазами и, во-вторых, возможен перекос створок, что может привести к повышенному износу упомянутых выше элементов протеза, к их преждевременному разрушению, а также к заклиниванию створок в корпусе.

Известен протез клапана сердца [2], содержащий корпус, с двумя поворотными створками. В этом протезе боковая поверхность каждой створки выполнена в виде непрерывно выпуклой поверхности вращения и взаимодействует с непрерывно вогнутой внутренней поверхностью корпуса. Протез также содержит ограничитель поворота створок, выполненный в виде кулачков и упоров, при этом кулачки расположены на обращенных к обратному потоку крови поверхностях каждой створки и взаимодействуют между собой, а упоры образованы на противоположных сторонах створок и во время работы протеза взаимодействуют с корпусом. Недостаток этого протеза заключается в том, что упомянутые выше упоры не обеспечивают четкой фиксации створок в открытом положении клапана. Это происходит из-за того, что упоры взаимодействуют с корпусом в точке и при достаточно большом зазоре между створкам и корпусом, а зазор в процессе работы будет увеличиваться за счет износа взаимодействующих друг с другом поверхностей, точка контакта упоров с корпусом может переместиться на его внутреннюю непрерывно вогнутую поверхность, что в свою очередь может привести к выпадению вначале одной, а затем и другой створки. В результате наступит дисфункция протеза.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является протез клапана сердца [3], содержащий корпус с выполненным на его внутренней поверхности кольцеобразным выступом, размещенными в нем двумя поворотными створками и ограничитель поворота створок, состоящий из расположенных на каждой створке кулачков, выполненных с обеспечением контакта между собой, и расположенных на боковых поверхностях каждой створки пазов, выполненных с возможностью взаимодействия с кольцеобразным выступом. Известный протез имеет следующие недостатки: - невысокую надежность из-за возможности повышенного локального износа и разрушения взаимодействующих с выступом поверхностей пазов, имеющих меньшую в сравнении с выступом площадь; - возможность тромбообразования из-за плохой омываемости контактирующих между собой во время работы протеза поверхностей выступа и пазов (зазор между упомянутыми выше элементами протеза должен быть минимальным, но достаточным для обеспечения плавного, без заклинивания, функционирования каждой створки; такая величина зазора обеспечивает четкую функцию створок, однако не создает принудительного потока крови).

Технической задачей изобретения является повышение надежности и уменьшение тромбообразования.

Поставленная задача решается тем, что известный протез клапана сердца, содержащий корпус с выполненным на его внутренней поверхности кольцеобразны выступом, размещенными в нем двумя поворотными створками и ограничитель поворота створок, состоящий из расположенных на каждой створке кулачков, выполненных с обеспечением контакта между собой, и расположенных на боковых поверхностях каждой створки пазов, выполненных с возможностью взаимодействия с выступом, снабжен ограничителем перемещения створок, содержащим два кольцеобразных элемента, расположенных по обе стороны от выступа с образованием переходных участков, боковые поверхности створок выполнены в виде боковой поверхности шарового слоя, центр которого расположен на центральной оси корпуса, а каждый переходный участок выполнен в виде непрерывно вогнутой поверхности вращения, взаимодействующей с боковыми поверхностями створок, при этом зазор между обращенными друг к другу поверхностями выступа и пазов выполнен с возможностью изменения по величине.

Отличительными признаками заявляемого технического решения являются: а) ограничитель перемещения створок, содержащий два кольцеобразных элемента, расположенных по обе стороны от выступа с образованием переходных участков; б) боковые поверхности створок выполнены в виде боковой поверхности шарового слоя; в) центр шарового слоя расположен на центральной оси корпуса; г) каждый переходный участок выполнен в виде непрерывно вогнутой поверхности вращения, взаимодействующей с боковыми поверхностями створок; д) зазор между обращенными друг к другу поверхностями выступа и пазов выполнен с возможностью изменения по величине.

Эти отличительные признаки обеспечивают соответствие заявляемого технического решения критерию "новизны".

Указанные особенности изобретения представляют его отличие от прототипа и обуславливают новизну предложения, эти отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают создание достигаемого технического результата, отраженного в технической задаче и отсутствуют в известных технических решениях с тем же эффектом.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен протез клапана сердца, в котором взаимодействующие поверхности корпуса и створок представляют собой боковые поверхности шаровых слоев, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - протез, в котором боковые поверхности створок выполнены в виде боковой поверхности шарового слоя, а непрерывно вогнутая поверхность переходных участков имеет вид ломаной, описанной вокруг поверхности створок; на фиг. 4 - протез, в котором кольцевой выступ разделен на два диаметрально противоположных, общий вид, на фиг. 5 - протез с одним кольцеобразным элементом, расположенным от выступа в сторону прямого потока крови.

Возможны и другие варианты исполнения взаимодействующих поверхностей корпуса и створок, не изменяющие сущность изобретения.

Предлагаемый протез клапана сердца содержит корпус 1 (фиг. 1) с размещенными в нем двумя поворотными створками 2 и 3 и ограничитель поворота створок, состоящий из размещенных на створках 2 и 3 кулачков 4 и 5, выполненного на внутренней поверхности корпуса 1 кольцеобразного выступа 6 и выполненных на боковых поверхностях 7 и 8 (фиг. 2) створок 2 и 3 пазов 9 и 10, при этом кулачки 4 и 5 контактируют между собой, а пазы 9 и 10 взаимодействуют с выступом 6 с образованием зазора s. Кроме того, протез снабжен ограничителем перемещения створок, содержащим два кольцеобразных элемента 11 и 12, расположенных по обе стороны от выступа 6 с образованием переходных участков 13 и 14. Боковые поверхности 7 и 8 створок 2 и 3 в этом протезе выполнены в виде боковой поверхности шарового слоя 15, центр 16 которого расположен на центральной оси 17 корпуса 1, при этом переходные участки 13 и 14 имеют вид непрерывной вогнутой поверхности вращения (например шарового слоя, концентричного шаровому слою 15 фиг. 1, или ломаной, описанной вокруг шарового слоя 15 фиг. 3) и взаимодействуют с блоковыми поверхностями 7 и 8 створок 2 и 3. Кроме того, зазор s между обращенными друг к другу поверхностями 18 и 19 выступа 6 и пазов 9 и 10 выполнен с возможностью изменения по величине от нуля до максимального значения и обратно в процессе открытия и закрытия створок, так как пазы смещены относительно оси поворота створок.

Обращенные к прямому потоку и к обратному потоку поверхности створок могут иметь любую наиболее приемлемую форму, например цилиндрическую, эллиптическую и т.д.

Протез клапана сердца (фиг. 4) отличается тем, что кольцеобразный выступ 6 разделен на два диаметрально противоположных выступа 20.

Протез клапана сердца (фиг. 5) отличается тем, что ограничитель перемещения створок содержит один кольцеобразный элемент, расположенный от выступа в сторону прямого потока крови.

Протез клапана сердца содержит манжету 21.

Протез клапана сердца работает следующим образом. При возникновении избыточного давления на входе протеза створки 2 и 3, поворачиваясь вокруг оси, проходящей по диаметру шарового слоя, открываются, обеспечивая ток крови через клапан, при этом пазы 9 и 10 являются ограничителями поворота створок 2 и 3, при этом зазор s увеличивается от нуля до максимального значения на выходе протеза, способствуя лучшему омыванию потоком крови поверхностей, бывших в контакте. При возникновении избыточного давления на выходе протеза створки 2 и 3 закрываются и предотвращают обратный ток крови, при этом зазор s увеличивается от нуля до максимального значения на вход протеза, способствуя лучшему омыванию потоком крови перед моментом закрытия створок поверхностей, бывших в контакте. Максимальное значение зазора s определяется конструктивно. При работе протеза клапана (фиг. 1 и 3) возможно вращение створок вокруг центральной оси протеза.

Предложенный протез клапана сердца, сохраняя такие преимущества прототипа, как распределенный по всей длине окружности внутренней поверхности корпуса характер износа, обладает повышенной надежностью в работе за счет увеличения площади контакта взаимодействующих поверхностей корпуса и створок и тем самым уменьшения их износа и снижения локальных напряжений материала, вызывающих разрушение протеза, а расширение пазов на боковой поверхности створок улучшает омываемость потоком крови поверхностей контакта корпуса и створок путем создания принудительного потока, что уменьшает возможность тромбообразования.

Источники информации 1. Патент США N 5236451, заявл. 14.07.1992 г.; опубл. 17.08.1993 г.

2. Патент Российской Федерации N 2032389, заявл. 13.01.92 г.; опубл. 10.04.95 г.

3. Европейский патент N 403649 B1, заявл. 14.12.88 г.; опубл. 15.02.95 г., (прототип).

Формула изобретения

1. Протез клапана сердца, содержащий корпус с выполненным на его внутренней поверхности кольцеобразным выступом, размещенными в нем двумя поворотными створками с выполненными на боковых поверхностях каждой створки пазами и ограничитель поворота створок, состоящий из размещенных на каждой створке кулачков, выполненных с обеспечением контакта между собой, и расположенных на боковых поверхностях каждой створки пазов, выполненных с возможностью взаимодействия с выступом, отличающийся тем, что он снабжен ограничителем перемещения створок, содержащим два кольцеобразных элемента, расположенных по обе стороны от выступа с образованием переходных участков, боковые поверхности створок выполнены в виде боковой поверхности шарового слоя, центр которого расположен на центральной оси корпуса, а каждый переходный участок имеет вид непрерывно вогнутой поверхности вращения, взаимодействующей с боковыми поверхностями створок, при этом зазор между обращенными друг к другу поверхностями выступа и пазов выполнен с возможностью изменения по величине.

2. Протез по п.1, отличающийся тем, что ограничитель перемещения створок содержит один кольцеобразный элемент, расположенный от выступа в сторону прямого потока крови.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5