Перекачивающее устройство для правых отделов сердца при сложных врожденных пороках сердца, требующих проведения операции фонтена-правый неожелудочек



Перекачивающее устройство для правых отделов сердца при сложных врожденных пороках сердца, требующих проведения операции фонтена-правый неожелудочек
Перекачивающее устройство для правых отделов сердца при сложных врожденных пороках сердца, требующих проведения операции фонтена-правый неожелудочек
Перекачивающее устройство для правых отделов сердца при сложных врожденных пороках сердца, требующих проведения операции фонтена-правый неожелудочек
Перекачивающее устройство для правых отделов сердца при сложных врожденных пороках сердца, требующих проведения операции фонтена-правый неожелудочек

 


Владельцы патента RU 2523700:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научный центр сердечно-сосудистой хирургии имени А.Н. Бакулева" Российской академии медицинских наук (RU)

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиохирургии. Перекачивающее устройство содержит проточный канал и клапаны на входе и выходе из канала, при этом на обтекаемой кровью поверхности выполнен изменяющийся по времени рельеф, соответствующий соотношениям нестационарного самоорганизующегося закрученного потока крови. При этом в качестве источника энергии служит собственное сердце пациента, а проточный канал установлен в полости перикарда, примыкая к сердцу в анатомической позиции правого желудочка и повторяет его форму. Снаружи перекачивающее устройство закрывается листком перикарда, недостаток которого восполняют синтетической заплатой из биологически совместимого синтетического материала. Изобретение позволяет осуществлять перекачивание крови без использования внешних источников энергии, обеспечивая при этом частичное или полное восстановленные индивидуальных нормативных показателей кровообращения. 1 пр., 1 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к области анатомии, физиологии и патофизиологии кровообращения, кардиохирургии врожденных пороков сердца, в частности, к перекачивающим устройствам для коррекции сложных врожденных пороков, проявляющихся в недоразвитии правых отделов сердца.

В общей структуре заболеваемости врожденных пороков сердца (ВПС) пороки, требующие коррекции типа кавапульмонального анастомоза или операции Фонтена, занимают примерно 8%. Эти пороки характеризуются недостаточным развитием правых отделов сердца. При этом венозная кровь из полых вен дренируется через дефект межпредсердной перегородки в левые отделы сердца, откуда попадает одновременно в аорту и легочную артерию через дефект межжелудочковой перегородки. При атрезии легочного клапана кровь в малый круг кровообращения попадает через открытый артериальный проток. Методов радикальной коррекции пороков этого типа не существует.

Суть паллиативной операции состоит в двухэтапном соединении проточных каналов полых вен и легочной артерии: анастомоза верхней проточной вены (ВПВ) и легочной артерии (анастомоз Гленна), а затем подшивании клапаносодержащего протеза (кондуита) между нижней проточной веной (НПВ) и легочной артерией (операция Фонтена). В результате справа осуществляется пассивный переток крови из полых вен в легочную артерию, что возможно только при условии отсутствия значительной легочной гипертензии, развивающейся в результате сброса крови слева направо. Паллиативная операция позволяет продлить жизнь пациента, однако из-за дефицита насосной функции правых отделов сердца недостаточность кровообращения сохраняется и проявляется в виде застоев в большом круге (отеки, асцит и т.п.).

Для восстановления насосной функции правых отделов сердца предлагались различные перекачивающие устройства, действующие от пневматического или гидравлического привода или содержащие источник энергии, действующий от внешнего источника питания. Известно перекачивающее устройство для системы вспомогательного кровообращения (GB 2371230, МПК A61M 1/10, опубл. 24.07.2002 г.), формирующее закрученный поток крови, содержащее источник энергии, камеру с клапанами и направляющую в виде спирали Архимеда.

Недостатком данного устройства является то, что шнек, являющийся движущимся элементом устройства, создает закрученный поток, структура которого не соответствует физиологической норме. Результатом этого является нестабильность закрутки потока, формирование отрывных и застойных зон. Кроме того, для работы устройства необходимо использовать внешний источник энергии. Использование подобных устройств сопряжено с высоким риском тромбообразования, необходимостью чрезкожного проведения пневматической или гидравлической магистрали, или силового кабеля; устройства, содержащие в имплантируемой части источник движения, могут нагреваться, что неблагоприятно воздействует на окружающие ткани.

Указанные недостатки не позволяют использовать подобное устройство в течение длительного времени и обусловливают высокую вероятность жизненно опасных осложнений. Кроме того, указанное устройство не предусматривает адаптации к росту сердца, что особенно важно при лечении данной патологии, поскольку применение устройства, как правило, необходимо в первые годы жизни пациента.

Известно, что поток крови в сердце и магистральных артериях (в том числе, легочной артерии) относится к классу самоорганизующихся смерчеобразных потоков, обеспечивающих безотрывное и свободное от застойный зон течение крови, не провоцирующее тромбообразование.

Количественный анализ кровообращения в целом и структуры потока крови в сердце и магистральных сосудах человека позволил создать устройства для сердечно-сосудистой хирургии, позволяющие частично или полностью восстановить индивидуальные нормативные показатели кровообращения, за счет формирования физиологической закрученной структуры потока крови (Kiknadze G.I., Krasnov Yu.K., Evolution of a spout like flow of a viscous fluid. Sov. Phys. Dokl. 1986; 31 (10): 799-810).

Известно перекачивающее устройство для крови (WO №2009/022940, МПК A61M 1/10, A61M 1/12, опубл. 19.02.2009), учитывающее закрученную структуру потока крови и позволяющее частично или полностью восстановить индивидуальные нормативные показатели кровообращения. Устройство содержит источник энергии, проточный канал и клапаны на входе и выходе из канала, при этом на обтекаемых кровью поверхностях и направляющих элементах выполнен рельеф.

Недостатком устройства является необходимость использования внешнего источника энергии для подачи пневматического, гидравлического или механического импульса, а также невозможность адаптации устройства к условиям роста организма.

Техническим результатом предлагаемого устройства является осуществление перекачивания крови без использования внешних источников энергии, обеспечивая при этом частичные или полностью восстановленные индивидуальные нормативные показатели кровообращения.

Перекачивающее устройство для правых отделов сердца содержит проточный канал (1) мешочного типа из эластичного биосовместимого материала с двумя входными (2) и (3), и выходным патрубком (4). Причем эластичность, геометрические формы, размеры и поверхностный рельеф проточного канала (1) рассчитывают, конструируют и изготавливают в соответствии с нестационарными уравнениями гидродинамики для смерчеобразных потоков вязкой жидкости

где φ0 - начальный угол закрутки по отношению к нормали оси потока, φi, Zi и Ri - текущие значения угловой, продольной и радиальной координат вдоль линии тока, Q(t), Z0(t), k(t), Г0(t), C0(t) - параметры нестационарного смерчеобразного потока крови, соответствующие индивидуальным нормативным показателям. Входные патрубки (2), (3), соответственно, сообщены с верхней (5) и нижней (6) полыми венами, выходной патрубок (4), снабженный биологическим трехлепестковым клапаном (7), сообщен с легочной артерией (8) «конец-в бок», причем устройство установлено в полости перикарда (9) таким образом, что оно огибает собственное сердце (10) пациента в анатомической позиции правого желудочка и повторяет его форму, а снаружи устройство закрывается листком перикарда (11), недостаток которого восполняется синтетической заплатой из биологически совместимого синтетического материала.

На Фиг.1 представлена гемодинамическая схема подключения правого желудочка к сердцу с пороками развития правых отделов, на Фиг.2 - вид устройства со стороны передней поверхности, Фиг.3 - вид сверху, Фиг.4 - вид со стороны входных патрубков, где:

1 - проточный канал, 2 и 3 - входные патрубки, 4 - выходной патрубок, 5 - верхняя полая вена, 6 - нижняя полая вена, 7 - трехлепестковый клапан, 8 - легочная артерия, 9 - полость перикарда, 10 - сердце, 11 - листок перикарда.

Технический результат предложенного решения достигается тем, что в перекачивающем устройстве для правых отделов сердца при сложных врожденных пороках сердца, требующих проведения операции Фонтена, содержащем источник энергии, проточный канал, клапаны на входе и выходе из канала, при этом на обтекаемой кровью поверхности выполнен изменяющийся по времени рельеф, соответствующий соотношениям нестационарного самоорганизующегося закрученного потока крови, в качестве источника энергии потока служит собственное сердце пациента, а проточный канал установлен в полости перикарда, примыкая к сердцу в анатомической позиции правого желудочка, и повторяет его форму, снаружи перекачивающее устройство закрывается листком перикарда, недостаток которого восполняют синтетической заплатой из биологически совместимого синтетического материала.

В предложенном техническом решении проточный канал установлен в полости перикарда, примыкая к сердцу в анатомической позиции правого желудочка, и повторяет его форму. При таком расположении сокращение собственного сердца обеспечивает перемещение стенки проточного канала, примыкающей к сердцу, которое в свою очередь, обеспечивает изменение объема проточного канала, равное объему крови, изгнанному сердцем за одно сокращение. При этом объем перекачиваемой крови не превышает конечнодиастолического объема левых отделов сердца, где формируется смерчеобразный закрученный поток, соответствующий по структуре физиологической норме. В соответсвии с принципами фомирования смерчеобразных закрученных потоков, собственное сопротивление перекачивающего устройства становится минимальным, и толчка сердца достаточно для обеспечения достаточной производительности устройства. Перикард при этом ограничивает объем перекачивающего устройства за счет своей жесткости. При этом энергетический баланс сердца не нарушается, поскольку результирующий перекачиваемый объем будет тем же, что и до коррекции порока. При росте организма объем сердца увеличивается. Размеры перикарда при этом также увеличиваются за счет собственного биологического перикарда, причем процессы адаптационного ремоделирования будут ограничивать этот рост таким образом, чтобы обеспечить адекватную производительность перекачивающего устройства, которая будет увеличиваться по мере увеличения сердечного выброса в соответствии с ростом пациента. Внешним регулирующим фактором выступает величина сердечного выброса левых отделов сердца.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Устройство подшивают в анатомическую позицию правого желудочка сердца (Фиг.1). Поток крови поступает в полость перекачивающего устройства (1) по направлениям патрубков (2, 3, 4), ориентированных тангенциально относительно оси потока. Однонаправленность потока обеспечивается с одной стороны за счет самоорганизации смерчеобразного потока, определяемой геометрией проточного канала (1), с другой стороны клапаном (7), расположенным в выходном патрубке (4) устройства.

Таким образом, за счет того, что проточный канал, эластичность, геометрические формы, размеры и поверхностный рельеф которого рассчитывают, конструируют и изготавливают в соответствии с нестационарными уравнениями гидродинамики для смерчеобразных потоков вязкой жидкости

где φ0 - начальный угол закрутки по отношению к нормали оси потока, φi, Zi и Ri - текущие значения угловой, продольной и радиальной координат вдоль линии тока, Q0(t), Г0(t), C0(t), Z0(t), R0(t), Ф0(t) - индивидуальные параметры нестационарного смерчеобразного потока крови, и устанавливают его в полости перикарда, примыкая к сердцу в анатомической позиции правого желудочка, повторяя его форму, при этом объем перекачиваемой крови не превышает конечнодиастолический объем собственного сердца пациента, а снаружи перекачивающее устройство закрывают листком перикарда, недостаток которого восполняют синтетической заплатой из биологически совместимого синтетического материала, обеспечивается структурная смерчеобразная организация потока, позволяющая осуществить перекачивания крови без использования внешних источников энергии.

Положительным результатом также является то, что предложенное устройство способно адаптироваться к увеличению размеров сердца за счет возрастного роста, т.к. это устройство находится в перикардиальной полости, увеличивающей свои размеры вместе с ростом сердца за счет оставшегося биологического перикарда пациента.

Пример. Больной Н. 2 мес. Диагноз - единственный желудочек сердца (по левому типу), атрезия трикуспидального клапана.

Для моделирования проточного канала предварительно провели диагностику индивидуального состояния кровообращения пациента любым, в том числе, ультразвуковым и магнитно-резонансным методом. Обработали результаты с помощью программного обеспечения и на основе результатов диагностики, моделирования течения крови и расчетных данных получили параметры устройства, при этом эластичность, геометрические формы, размеры и поверхностный рельеф проточного канала рассчитали в соответствии с соотношениями:

где φ0 - начальный угол закрутки по отношению к нормали оси потока, φi, Zi и Ri - текущие значения угловой, продольной и радиальной координат вдоль линии тока, Q(t), Z0(t), k(t), Г0(t), C0(t) - параметры нестационарного закрученного потока крови, соответствующие индивидуальным нормативным показателям (Фиг.2, 3, 4). На обтекаемых поверхностях выполнили рельеф в виде ребер, направление которых соответствует направлению линий тока смерчеобразного закрученного течения. Данные расчетов приведены в таблице 1.

Табл.1
Таблица размеров устройства
R0 24-26 мм
Rла 4-6 мм
Rв вх 5-6 мм
Rн вх 5-6 мм
ZΣ 90-110 мм
Rc 20-25 мм

Устройство подшили в анатомическую позицию правого желудочка сердца (Фиг.1) таким образом, что входные патрубки (2, 3) сшили с отрезками верхней (5) и нижней (6) полой вен, а выходной патрубок (4), содержащий биологический протез клапана (7), подшили к легочной артерии (8) «конец в бок» таким образом, что при этом перекачивающее устройство оборачивали вокруг собственного сердца пациента и располагали в пространстве между единственным желудочком сердца (10) и перикардом (11). При каждом сокращении сердца объем устройства изменялся, что обеспечивало клапаном (7) однонаправленное движение крови. Геометрия устройства (Фиг.2, 3, 4) способствовала самоорганизации смерчеобразного потока и обеспечивала движение крови. Целостность перикарда (11) восстановили, причем дефицит перикарда (11) восполнили синтетической заплатой из пористого политетрафторэтилена, жесткость которого значительно больше жесткости стенки перекачивающего устройства.

Перекачивающее устройство для правых отделов сердца при сложных врожденных пороках сердца, требующих проведения операции Фонтена, содержащее источник энергии, проточный канал и клапаны на входе и выходе из канала, при этом на обтекаемой кровью поверхности выполнен изменяющийся по времени рельеф, соответствующий соотношениям нестационарного самоорганизующегося закрученного потока крови, отличающееся тем, что в качестве источника энергии служит собственное сердце пациента, а проточный канал установлен в полости перикарда, примыкая к сердцу в анатомической позиции правого желудочка, и повторяет его форму, снаружи перекачивающее устройство закрывается листком перикарда, недостаток которого восполняют синтетической заплатой из биологически совместимого синтетического материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицинским насосам и предназначено для введения в систему кровообращения млекопитающего с целью поддержки сердца в осуществлении кровообращения.

Изобретение относится к медицине, в частности к экспериментальной фармакологии, и может быть использовано для изучения механизмов коррекции эндотелиальной дисфункции у беременных.

Изобретение относится к органам и тканям, конкретнее к способам и материалам для удаления и восстановления содержания клеток в органах и тканях. .
Изобретение относится к медицине, в частности к экспериментальной фармакологии, и может быть использовано для изучения процессов коррекции эндотелиальной дисфункции у беременных.
Изобретение относится к медицине, в частности к экспериментальной фармакологии, и может быть использовано для изучения возможностей коррекции нарушения микроциркуляции в плаценте у беременных.
Изобретение относится к медицине, а именно к кардиохирургии, и может быть использовано при лечении тромбоэмболии легочной артерии. .
Изобретение относится к медицине, а именно к кардиохирургии, и может быть использовано во время проведения эндартерэктомии с использованием искусственного кровообращения.

Изобретение относится к медицине, а именно к трансплантологии, и предназначено для восстановления и поддержания жизнеспособности ишемически поврежденного донорского органа.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при лечении и профилактике заболеваний сердечно-сосудистой системы, а также при тренировке выносливости при физических нагрузках.

Группа изобретений относится к кардиохирургии. Искусственный желудочек сердца, включающий двухкамерный диафрагменный насос и канюлю, состоящую из последовательно расположенных по отношению к насосу желудочковой и аортальной частей, насос выполнен из разделенных мембраной газовой камеры, которая трубопроводом или каналом соединена с устройством, обеспечивающим импульсную поочередную подачу газа под давлением и создание вакуума, и камеры перекачиваемой среды, снабженной штуцером для соединения с желудочковой частью канюли, при этом желудочковая часть выполнена в виде жесткого трубчатого элемента с перфорацией по периферии его диаметрального сечения, выполненной между упорными шайбами во внутренней стенке трубчатого элемента канюли со смещением в сторону упорной шайбы, дальней от штуцера диафрагменного насоса, и цилиндрического стакана, высотой, меньшей расстояния между упорными шайбами, с отверстием на его основании, размещенного во внутренней части трубчатого элемента канюли и имеющего возможность линейного перемещения между упорными шайбами с функцией открытия-перекрытия отверстий перфорации, а аортальная часть канюли выполнена из мягкой силиконовой трубки. Раскрыт вариант искусственного желудочка, отличающийся конструктивным выполнением. Изобретение позволяет осуществить разгрузку сердца для восстановления функции миокарда при сохранении в системе кровообращения артериального давления. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 пр.
Изобретение относится к области медицины, а именно к хирургии, в частности к сердечно-сосудистой хирургии. Выполняют пункцию бедренной артерии справа с установкой в ней интродьюсера. Пунктируют лучевую артерию для подключения перистальтического насоса для забора артериальной крови. Осуществляют пункцию подключичной или внутренней яремной вены для доступа к коронарному синусу с последующей установкой ретроперфузионного баллона. При этом ретроперфузионный баллон вводят в проксимальный отдел большой или средней кардиальной вены. После чего раздувают баллон и проводят ретроперфузию со скоростью 20 мл/мин во время баллонной ангиопластики и/или имплантации стента. Затем баллон сдувают после восстановления антеградного кровотока. Способ позволяет сократить риск возникновения интраоперационных и послеоперационных осложнений, снизить риск развития кровотечения, тромбозов и ишемии конечности, за счет пункции лучевой артерии. 2 пр.

Группа изобретений относится к медицине и может быть использована для временной поддержки кровообращения. Катетерный насос содержит удлиненную гильзу с приводным стержнем, проходящим сквозь гильзу и присоединяемым своим проксимальным концом к внешнему источнику приводной энергии. Ротор установлен со стороны дистального конца приводного стержня на приводной вал, соединенный с приводным стержнем, и представляет собой пропеллер, заключенный в клетку, образованную лентами, нитями или полосками. Концы группы указанных лент, нитей или полосок закреплены на взаимно подвижных трубках, находящихся на приводном валу. Пропеллер и клетка выполнены с возможностью развертывания из сложенного положения, соответствующего примыканию к приводному валу, в развернутое, рабочее положение. Средство фиксации ротора после его введения в восходящей части аорты вблизи аортального клапана образовано элементом, выступающим из дистального конца катетера и предназначенным для введения в сердце с целью использования его стенки в качестве опоры. Длина выступающего элемента выбрана такой, что при упоре его дистального конца в стенку сердца пропеллер и клетка находятся снаружи сердца, но в восходящей части аорты вблизи аортального клапана. Раскрыты альтернативные варианты выполнения катетерного насоса, имеющие конструктивные отличия. Изобретения позволяют обеспечить повышение производительности при малоинвазивном вмешательстве для имплантации насоса. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области мониторинга насекомых. Ловушка содержит устройство для улавливания летающих насекомых и контрольный цилиндр. Цилиндр соединен с выпуском устройства для улавливания насекомых. Цилиндр содержит детектор насекомых и камеру. Камера получает изображения находящихся внутри цилиндра насекомых. Размеры сечения контрольного цилиндра выбраны такими, что насекомые вынуждены не пролетать, а проползать сквозь него. Обеспечивается возможность автоматизированного мониторинга насекомых. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к медицинской технике. Кровяной насос снабжен ротором, установленным в корпусе насоса с помощью подшипника. Корпус насоса содержит металлический штифт, направленный от наружной стенки корпуса к его внутренней стороне. Штифт выполнен коническим из теплопроводного материала, установлен в коническом корпусном образовании на внешней стороне стенки корпуса насоса коаксиально подводу насоса. Шарик подшипника расположен в вершине конического корпусного образования. Технический результат состоит в обеспечении теплоотвода от стенки корпуса и стабилизации деталей насоса, выступающих из корпуса. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в трансплантологии для восстановления и поддержания ишемически поврежденых донорских органов для целей их последующей трансплантации. Устройство для экстракорпоральной аппаратной перфузии донорских органов внутри тела донора выполнено с возможностью работы от сети или автономного источника питания и включает перфузионный контур донорских органов с лейкоцитарным фильтром, оксигенатором, насосом с блоком управления и энергопитания насоса, артериальной и венозной канюлями и датчиками давления, подключенными с возможностью реализации алгоритма «обратной связи», обеспечивающего постоянную двухканальную регистрацию измеренных в перфузионном контуре донорских органов величин давления и программное управление двигателем насоса. Один из датчиков давления установлен на входе в артериальную канюлю, другой - на выходе из венозной канюли. Оксигенатор соединен с источником кислорода. Блок управления и энергопитания насоса имеет возможность контроля объема перфузата и подключен с возможностью увеличения оборотов ротора насоса в зависимости от разницы давлений на артериальной и венозной канюлях. Изобретение позволяет восстановить и поддерживать жизнеспособность донорских органов. 1 ил.
Наверх