Искусственный клапан сердца

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатель Янович Иван Петрович(57) 1. Искусственный клапан сердца, содержащий кольцевой корпус в перепускном отверстии которого расположен запирающий элемент в виде, по меньшей мере, двух створок, связанных с корпусом посредством шарнирных соединений, образованных диаметрально расположенными на внутренней поверхности корпуса выемками и соответствующими им по форме выступами, выполненными на торцах створок, отличающийся тем, что выемки шарнирных соединений на внутренней поверхности корпуса выполнены в виде участков торовых поверхностей с образующими переменного радиуса, ограниченных вертикальными углами, вершины которых расположены на осях поворота створок запирающего элемента. 2. Искусственный клапан сердца по п.1, отличающийся тем, что в выемках шарнирных соединений в направлении потока крови дополнительно выполнены перегородки с радиусными поверхностями, центры образующих которых расположены на осях поворота створок, а в выступах створок выполнены соответствующие углубления. 2249 1 Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано в конструкциях механических искусственных клапанов сердца. Известны конструкции механических искусственных клапанов сердца, содержащих кольцевой корпус с отверстием для протока крови, две створки, запирающие отверстие корпуса, установленные в нем посредством шарниров, выполненных в виде выемок, противоположно расположенных на поверхности отверстия корпуса и размещенных в них направляющих выступов, например в виде ушек, расположенных на противоположных торцах створок. Выемки в корпусе выполнены серповидной формы, а ушки створок - в виде сферических выступов. Недостатком известных конструкций является то, что при работе клапана в местах контакта направляющих выступов створок с ограничивающими поверхностями развиваются процессы гемолиза и тромбообразования, а также наблюдается интенсивный локальный износ в шарнирных соединениях. Известен искусственный клапан сердца, содержащий кольцевой корпус с отверстием для протока крови и две створки, установленные в отверстии корпуса посредством шарниров, выполненных в виде выемок, образованных участками сферической поверхности, и размещенных в них радиусных выступов створок. Недостатком известного клапана является 1. Наличие замкнутых выемок на поверхности отверстия корпуса, что приводит к образованию застойных зон и развитию процесса агрегации тромбоцитов с последующим тромбообразованием и тромбоэмболией, а также гемолизу 2. Наличие интенсивного локального износа в шарнирных соединениях вследствие недостаточно развитых поверхностей контакта выемок корпуса и направляющих выступов створок. Задача предложенного изобретения состоит в повышении надежности функционирования искусственного клапана сердца. Поставленная задача достигается сущностью предложенного изобретения, заключающейся в том, что в искусственном клапане сердца, содержащем кольцевой корпус в перепускном отверстии которого расположены запирающий элемент в виде, по меньшей мере двух створок, связанных с корпусом посредством шарнирных соединений, образованных диаметрально расположенными на внутренней поверхности корпуса выемками и соответствующими им по форме выступами, выполненными на торцах створок, выемки шарнирных соединений на внутренней поверхности корпуса выполнены в виде участков торовых поверхностей с образующими переменного радиуса, ограниченных вертикальными углами, вершины которых расположены на осях поворота створок запирающего элемента в выемках шарнирных соединений в направлении потока крови дополнительно выполнены перегородки с радиусными поверхностями, центры образующих которых расположены на осях поворота створок, а в выступах створок выполнены соответствующие углубления. Предложенное техническое решение позволяет повысить надежность функционирования клапана за счет улучшения его гемодинамических и тромборезистентных характеристик. Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - изображен общий вид клапана с выемками на корпусе в виде участков торовых поверхностей с образующей переменного радиуса на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - местный вид выемки на корпусе на фиг. 4 - местный вид на торец створки на фиг. 5 - разрез по Б-Б на фиг. 2 на фиг. 6 - изображен общий вид клапана с торовыми выемками, разделенными перегородками в направлении потока крови на фиг. 7 - разрез по В-В на фиг. 6 на фиг. 8 - разрез по Г-Г на фиг. 7 на фиг. 9 - местный вид на выемки в корпусе, разделенные радиусными выступами на фиг. 10 - местный вид на торец створки с выступами торообразной формы на фиг. 11 - изображен общий вид клапана с вариантом выполнения торовых выемок, разделенных перегородками в направлении потока крови на фиг. 12 - разрез по Д-Д на фиг. 11 на фиг. 13 - местный вид на выемки в корпусе на фиг. 14 - местный вид на торец створки на фиг. 15 - разрез по Е-Е на фиг. 12 на фиг. 16 - изображен общий вид клапана с вариантом выполнения торовых выемок, разделенных перегородками в направлении потока крови на фиг. 17 - разрез по И-И на фиг. 16 на фиг. 18 - местный вид на выемки в корпусе на фиг. 19 - местный вид на торец створки на фиг. 20 - разрез по Н-Н на фиг. 17 2 2249 1 на фиг. 21 - изображен общий вид клапана с тремя створками на фиг. 22 - разрез по К-К на фиг. 21 на фиг. 23 - разрез по Л-Л на фиг. 22 на фиг. 24 - общий вид на корпус клапана со стороны истока на фиг. 25 - вид на створки клапана со стороны истока. Искусственный клапан сердца содержит кольцевой корпус 1 (фиг. 1,6, 11, 16, 21) с отверстием для протока крови, на поверхности которого диаметрально расположены плоские участки 2 запирающий элемент в виде двух и более створок 3, установленных шарнирно в корпусе 1. Шарниры выполнены в виде выемок 4 (фиг. 3, 9, 13, 18, 24) расположенных на поверхности отверстия корпуса 1, ограниченных вертикальными углами с образованием ограничивающих поверхностей 5, 6, 7 и 8, при этом вершины вертикальных углов расположены на осях 0-0 поворота створок 3 и направляющих выступов 9, противоположно расположенных на торцах створок 3 (фиг. 4, 10, 14, 25). Створки 3 установлены в корпусе 1 с возможностью контакта выступов 9 с торовыми выемками 4 по радиусам 1 - 11 (фиг. 5, 8, 15, 20) и с возможностью прилегания в открытом положении к поверхностям 5 и 6,а в закрытом положении створки 3 (закрытое положение створок изображено тонкими линиями) имеют возможность прилегания друг к другу скосами 10, а к корпусу 1 - скосами 11 (фиг. 7) или радиусными кромками 12 (фиг. 2, 12, 17, 22). Выемки 4 могут быть разделены в направлении потока крови радиусными выступами 13 (фиг. 9, 13, 18) с центрами образующими радиусные поверхности, расположенные на осях 0-0 поворота створок 3. В этом случае направляющие выступы 9 створок 3 выполнены охватывающими радиусные выступы 13 (фиг. 8, 15,20). При выполнении клапана с запирающим элементом в виде трех и более створок 3, последние со стороны стока выполнены с угловыми выступами 14 (фиг. 25), образующими в закрытом состоянии клапана боковые грани пирамиды, вершина которой расположена на оси клапана. На наружной поверхности корпуса 1 клапана размещается (условно не показано) элемент крепления клапана при имплантации. Для изготовления клапана применяются материалы, обладающие биологической инертностью, не способствующие процессу тромбообразования (например титан, углеситалл). Искусственный клапан в процессе операции крепится в сердце посредством пришивной манжеты из эластичной ткани вместо удаленного пораженного естественного клапана сердца. Клапан может работать при любой ориентации в пространстве и сила тяжести существенного влияния на его работу не оказывает. Поток крови в нормальном направлении поворачивает запирающие створки 3 вокруг осей 0-0 (фиг. 1,6, 11, 16, 21) приводя их в открытое положение. При этом поворот створок определяется формой торовых выемок 4 (фиг. 2,7, 12, 17, 22) и направляющих выступов 9 (фиг. 4, 10, 19, 25) запирающих створок 3, обеспечивающих взаимодействие выемок корпуса 1 и выступов створок 3 при повороте по торовым поверхностям с образующими 1 и 2 (фиг. 4, 5, 23), 3 и 4 (фиг. 9, 10), 5, 6 и 7 (фиг. 14, 15), 8, 9, 10 и 11 (фиг. 19, 20). В открытом положении створки 3 ограничены в повороте поверхностями 5 и 6 торовых выемок корпуса, определяемых вертикальными углами, вершины которых расположены на осях 0-0 поворота створок 3. В конце хода запирающих створок 3 при наступлении фазы диастолического расслабления, возникающий обратный поток крови оказывает гидравлическое воздействие на удаленные от оси шарниров участки створок 3, вследствие чего створки 3 быстро перемещаются в закрытое положение(фиг. 2, 7, 12, 17 - створки в закрытом положении изображены тонкими линиями, а на фиг. 22 - в открытом). Для того, чтобы обратный поток крови оказывал на створки 3 воздействие достаточное для их быстрого закрытия, в открытом положении они должны быть несколько наклонены к диаметральной плоскости клапана(к направлению потока крови). В закрытом положении створки ограничены от поворота поверхностями 8 в виде направляющих дорожек к которым прилегают радиусные поверхности 12 створок 3 (фиг. 2, 12, 17, 22) либо поверхностью отверстия корпуса 1 к которой прилегают створки 3 со скошенными поверхностями 11 (фиг. 7). Створки 3 в этом положении прилегают друг к другу скосами 10, обеспечивая наряду с контактом по поверхностям корпуса 1 достаточную плотность закрытия клапана для предохранения обратного перетока крови в нем. Предохранением выпадения створок 3 из корпуса 1 в процессе работы клапана является величинавыступов 9 створок 3, размещаемых в выемках 4 корпуса 1 (фиг. 5,8, 15, 20, 23) и выполнение торовых поверхностей переменного радиуса. При открывании и закрывании клапана во время поворота створок запирающего элемента на поверхности контакта направляющих выступов створок с поверхностями выемок корпуса действуют механические силы динамические - под воздействием давления потока крови и - сила трения при относительном перемещении в шарнирах. Силы, действующие в момент закрывания, являются наибольшими, поскольку в указанный момент присутствует гидравлический удар. При нахождении форменных элементов крови в зонах контакта с ограниченным выходом в проток клапана (например, в замкнутых углублениях) происходит гемолиз (разрушение эритроцитов), а образование застойных зон в местах поворотного механизма приводит к тромбообразованию. 2249 1 Силы трения, действующие на поверхностях контакта в шарнирах, ограниченных малыми размерами,приводят к локальному интенсивному износу в местах контакта и, как следствие, к снижению надежности функционирования клапана. Выполнение предложенной конструкции шарниров с выемками 4 (фиг. 3, 13, 18, 24) торообразной формы с открытым выходом в общий проток клапана обеспечивает свободное промывание потоком крови зон контактирования створок 3 с корпусом 1 клапана. Это предотвращает гемолиз и тромбообразование. Вместе с тем конструкция шарниров в виде торовых выемок с развитыми поверхностями и выступов на створках с поверхностью, соответствующей поверхностям выемок, позволяет снизить удельное давление на поверхностях трения в шарнирах и уменьшить износ его элементов. При выполнении шарниров с выемками, разделенными в направлении потока крови радиусными выступами 13 (фиг. 9, 13, 18) и выступами 9 (фиг. 10, 14, 19) створок 3 торообразной формы в соответствии с торовыми выемками корпуса 1, устраняет точечный контакт в шарнирных соединениях, снижает износ в местах контакта и улучшает динамику клапана. В предложенной конструкции трение между корпусом и створками распределено по развитым торовым поверхностям и радиусным поверхностям выступов корпуса, разделяющих торовые выемки в направлении потока крови. Данное решение позволяет улучшить гидродинамические характеристики клапана, предотвратить гемолиз и повысить тромборезистентность за счет хорошего промывания застойных зон, снизить износ на поверхностях контакта корпус - запирающий элемент, что положительно сказывается на надежности функционирования клапана. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 6