Устройство для вспомогательного и заместительного кровообращения

 

Изобретение используется в кардиохирургии. Основная часть устройства выполнена в виде полости, ограниченной упругоэластичной оболочкой, полость разделена упругоэластичной диафрагмой на кровяную часть и буферный объем, в котором укреплена исполнительная часть пневмопривода, приводящая в движение диафрагму. Упругоэластичная оболочка имеет два шланговых патрубка с искусственными клапанами сердца. Предусмотрена биосовместимая защитная оболочка внешней и омываемой кровью внутренней поверхности искусственного органа. Технический результат состоит в уменьшении размеров и снижении веса устройства. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к кардиохирургии, в частности к системам вспомогательного кровообращения с применением левожелудочкового обхода сердца и к системам заменительного кровообращения с заменой естественного сердца искусственным органом, выполняющим функции сердца.

В предлагаемом устройстве искусственного органа его рабочая полость имеет плоскоконическую форму и образована упругоэластичной оболочкой натянутой с помощью торообразного кольца жесткости, охваченного упругоэластичной манжетой, а сама рабочая полость герметично разделена упруго эластичной диафрагмой укрепленной по кольцевой периферии упругоэластичной оболочки с помощью торообразного кольца жесткости.

Существенной особенностью предлагаемого устройства является отсутствие в нем элементов из металлов и их сплавов, число элементов из твердых неметаллических материалов сведено к предельному минимуму, а также отсутствуют пары трения первого и второго рода и резьбовые соединения. При необходимой величине объема кровяной части полости искусственного органа его вес приведен к предельному минимуму, а составляющие его части и герметичные соединения выполнены в виде упругоэластичных элементов.

Для лучшей биосовместимости предусмотрены внешние и внутренние защитные оболочки, типа перчаток, выполненные из материала, отвечающего требованиям биосовместимости предъявляемым к материалам имплантируемых искусственных органов. Этим требованиям отвечает и материал главного рабочего органа – диафрагмы.

Для более широких возможностей применения предлагаемого устройства, например для экспериментальных исследований, тороидальное кольцо жесткости основной его части заменено тороидальным шлангом, выполненным с возможностью нагнетания и длительного сохранения в замкнутой его полости газовой или жидкой среды под строго фиксированным давлением для регулирования рабочего объема кровяной части полости действующего искусственного органа с целью увеличения или уменьшения величины ударного объема крови. Практическая необходимость такой возможности может быть продиктована изменением физического состояния пациента, например с возмужанием пациента юного возраста, или изменением состояния пациента преклонного возраста, или причинам иного рода.

На фиг.1 схематично показан вариант устройства искусственного органа для систем вспомогательного кровообращения, отображающий момент начала диастолы и конца систолы, а на фиг.2 - то же, но отображающий момент конца диастолы и начала систолы. На фиг.3 показан дополнительный вариант устройства искусственного органа, позволяющей изменять ударный объем крови действующего искусственного органа и необходимые при этом конструктивные изменения опорного узла такого устройства. На фиг.4 показан вариант устройства искусственного органа для систем заменительного кровообращения с применением дополнительного упругоэластичного натяжного элемента, а на фиг.5 - то же, но с применением двух идентичных исполнительных частей пневмопривода. На фиг.6 показана диафрагма (в разрезе) и фрагменты внешней защитной оболочки. Внутренняя защитная оболочка по форме и размерам подобна диафрагме.

Согласно предлагаемому техническому решению стенка искусственного органа состоит из двух упругоэластичных частей, образующих полость плоскоконической формы, герметично разделенную на кровяную полость и буферный объем упругоэластичной диафрагмой 1, имеющей осесимметрично расположенную глухую втулку 2. Эти три главных элемента устройства герметично соединены вместе по их кольцевой периферии с помощью тороидального кольца жесткости 3 и упругоэластичной кольцевой манжеты 4, туго охватывающей кольцевой герметичный стык этих элементов. Верхняя (по чертежу) часть 5 стенки искусственного органа имеет два шланговых патрубка, в которых герметично укреплены аортальный 6 и митральный 7 искусственные клапаны, причем аортальный расположен на главной оси устройства, а нижняя (по чертежу) часть 8 стенки искусственного органа имеет осесимметрично расположенное базовое кольцо 9 со сферической внешней поверхностью, туго охваченное упругоэластичной манжетой 10.

На базовом кольце 9 герметично укреплена исполнительная часть пневмопривода, осесимметрично расположенная внутри полости искусственного органа и представляющая короткий упругоэластичный шланг 11 с глухими гофрами на его концах. Нижний (по чертежу) гофр 12 имеет гибкую соединительную трубочку 13, а верхний гофр 14 - осесимметрично расположенную глухую втулку 15, которая, вместе с аналогичной втулкой 2 диафрагмы 1, туго охватывает подвижный крепежный палец 16 с кольцевой канавкой, образуя герметично-раздельное их соединение. Для большей надежности этого соединения оно может быть туго охвачено упругоэластичным кольцом 17 С-образного сечения.

При выполнении искусственного органа по дополнительному варианту его устройства (фиг.3) стенка упругоэластнчной оболочки выполнена как единое целое, а торообразное кольцо жесткости 3 заменено торообразным шлангом 18 с гибкой соединительной трубочкой 19, через которую его полость сообщается с внешним средством нагнетания в нее газовой среды. В этом варианте выполнения базовое кольцо 9 может быть разъемным, а полугофры, заменяющие глухой гофр 12, могут быть герметично соединены по их кольцевой периферии способом вулканизации или, как исключение, с помощью дифференциальной гайки 20 и прижимного диска 21.

Для систем заменительного кровообращения (фиг.4) буферный объем полости искусственного органа используется в качестве второй кровяной части полости с дополнением двух искусственных клапанов 22, 23, выполняющих функции предсердно-желудочкового клапана и клапана легочного ствола в естественном сердце, кроме того, эффект действия на диафрагму 1 разреженной газовой среды, заполняющей буферный объем искусственного органа, заменяется действием дополнительного упругоэластичного натяжного элемента 24, укрепленного одним концом на подвижном крепежном пальце 16, а другим - на упругоэластичном шланге 11, с помощью крепежного кольца 25 и охватывающего его упругоэластичного кольца 26.

Возможен другой вариант конструктивного выполнения искусственного органа для систем заменительного кровообращения, по которому перемещение диафрагмы из одного крайнего положения в другое крайнее положение осуществлено с помощью двух идентичных исполнительных частей пневмопривода (фиг.5), осесимметрично расположенных с противоположных сторон диафрагмы, при этом сама диафрагма тоже состоит не из одного, а из двух идентичных элементов, кроме того, газовая среда под давлением поступает из задающей части пневмопривода в две исполнительные его части по двум гибким трубочкам - в противофазе.

Действие устройства искусственного органа, выполненного по первому конструктивному варианту (фиг.1, 2) происходит следующим образом: при подаче газовой среды под давлением из задающей в исполнительную часть пневмопривода, последняя растягивается вдоль своей оси и диафрагма 1 принимает крайнее верхнее (по чертежу) положение, соответствующее концу систолы и началу диастолы, при этом заполняющая кровяную часть полости кровь выталкивается через аортальный искусственный клапан 6, а при последующем уменьшении давления газовой среды происходит всасывание крови через митральный искусственный клапан 7 в кровяную часть полости под действием кровяного давления, стягивания упругоэластичной диафрагмы и разреженного состояния газовой среды в буферном объеме полости искусственного органа и диафрагма принимает крайнее нижнее (по чертежу) положение, соответствующее концу диастолы и началу систолы. На этом цикл подачи крови заканчивается.

Если устройство искусственного органа выполнено по дополнительному конструктивному варианту (фиг.3), то в процессе его работы ударный объем крови можно изменять путем изменения давления газовой среды в тороидальном шланге 18.

Действие устройства искусственного органа для систем заменительного кровообращения, выполненного по первому конструктивному варианту (фиг.4) происходит аналогичным образом, только при подаче газовой среды под давлением в исполнительную часть пневмопривода буферный объем полости искусственного органа, служащий в этом варианте второй кровяной частью полости, заполняется через искусственный клапан 22 венозной кровью, а с уменьшением давления газовой среды в исполнительной части пневмопривода и действия упругоэластичного натяжного элемента 24 диафрагма 1 перемещается в крайнее нижнее (по чертежу) положение и венозная кровь через искусственный клапан 23 выталкивается из кровяной части полости.

Действие подобного устройства, выполненного по второму конструктивному варианту (фиг.15) происходит путем поочередной по-. дачи по гибким трубочкам 13 газовой среды под давлением из задающей части в две исполнительные части пневмопривода, расположенные с противоположных сторон диафрагмы.

Для осуществления возможности изменения величины ударного объема крови в действующем устройстве искусственного органа такого назначения основная его часть должна быть выполнена не с торовидным кольцом жесткости, а с торообразным шлангом 18.

По сравнению с известными аналогами предлагаемые разновидности искусственного органа обладают более широкими возможностями их использования в системах вспомогательного и заменительного кровообращения, лучшей биосовместимостыо, большей простотой и надежностью в конструктивно-технологическом отношении и большей доступностью для широкой многофункциональной реализации, кроме того, значительная часть элементов искусственных органов различного функционального назначения могут быть унифицированы, что существенно снижает затраты на их изготовление.

Формула изобретения

1. Устройство для вспомогательного и заместительного кровообращения, включающее основную имплантируемую в грудную полость пациента часть, выполненную с полостью, образованной натянутой упругоэластичной разъемной оболочкой с помощью торообразного кольца, охваченного манжетой и разделенной на две части упругоэластичной диафрагмой с осесимметрично расположенной на ней глухой втулкой, при этом внутри полости осесимметрично укреплена исполнительная часть пневмопривода, представляющая собой упругоэластичный шланг с гофрами на концах, один из концов заканчивается гибкой трубкой, а другой - осесимметрично расположенной глухой втулкой, которая вместе с втулкой диафрагмы охватывает подвижный крепежный палец, при этом диафрагма герметично делит полость устройства на кровяную и заполненную газовой средой буферную части, оболочка кровяной части полости имеет два шланговых патрубка, в одном из которых, расположенном на оси устройства, герметично укреплен искусственный аортальный клапан, в другом патрубке установлен искусственный митральный клапан, а в буферной части полости осесимметрично расположенная исполнительная часть пневмопривода герметично укреплена гофром, заканчивающимся гибкой трубкой, на кольце оболочки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что втулка диафрагмы и втулка гофра исполнительной части пневмопривода охвачены на крепежном подвижном пальце упругоэластичным кольцом С-образного сечения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешняя и омываемая кровью поверхности оболочки покрыты защитной оболочкой из биосовместимого материала.

РИСУНКИ