Brevet FR2011782A1 — publié le 19700306

i 2011782 Les recherches de diverses techniques ont montré que le mécanisme de l'aorte du coeur implique des adaptations qui, étant prévues par la nature pour répondre aux nécessités du fonctionnement du coeur, peuvent trouver une application dans 5 d'autres circonstances dans lesquelles une valve de retenue doit s'ouvrir et se fermer conformément à un écoulement pulsatoire, dans lequel une turbulence minimale est importante et dans lequel, lorsque les pulsations de l'écoulement changent de sens, il se produit non seulement une fermeture très rapide avec un minimum 10 de reflux, mais dans lequel la fermeture peut même précéder toute ou sensiblement toute inversion du sens de l'écoulement. Quand le fluide est le sang la réduction au minimum de la turbulence est une importante nécessité pour réduire le risque de provoquer dans l'écoulement du sang de l'anémie ou des 15 caillots sanguins. Des exigences analogues peuvent intervenir pour d'autres fluides qui sont sensibles à la turbulence, le lait par exemple, de sorte que la présente invention peut trouver son application dans les machines à lait ou dans les installations pour le traitement du lait. 20 Les recherches ont montré que les valves de prothè se employées dans la chirurgie du coeur présentent certains défauts qui peuvent avoir des effets funestes a long terme sur le patient et que ces défauts proviennent de ce que leur construction et leur installation ne tiennent pas compte des phénomènes hydro-25 dynamiques. Les valves existantes destinées à cet emploi peuvent produire une turbulence et des effets qui sont des causes reconnues d'anémie et de caillots dans le courant sanguin. Les examens nombreux de la situation, comprenant des observations cinématographiques visuelles de modèles transparents formant simulateurs 30 ont confirmé le fait que le configuration naturelle du passage dans les valves du coeur a non seulement pour effet de produire une commande appropriée des éléments des valves (les valvules tricuspi-des) eux-mêmes, mais aussi une turbulence réduite au minimum. L'invention qui est le résultat de ces recherches 35 se propose de réaliser à titre de produit industriel une valve qui fonctionne comme une valve animale naturelle comportant une valvule tricuspide. Cette valve étant un produit industriel peut être employée dans d'autres applications correspondant à des conditions semblables. 40 Léonard de Vinci, dans son étude remarquable sur bad original 69 22007 2 2011782 l'anatomie,. et sans connaître la circulation vasculaire, constata que la valve aortique du coeur comprenait trois petits replis semi-lunaires ou valvule tricuspide et que chaque repli correspondait à un sinus en forme d'un lobe dans la partie du vaisseau 5 sanguin qui forme une valve et il a prévu que des tourbillons se formeraient derrière le repli dans le sinus. On trouve une référence à Léonard de Vinci dans le volume : "Keeler, K.D. Leonardo da Vinci" sur le mouvement du coeur et du sang "(81) publié par Harvey and Blythe, Ltd Londre 1952". Cette découverte hydrodyna-10 mique semble avoir été ignorée ou négligée. Les présents inventeurs ayant étudié l'action de la valvulve tricuspide avec l'aide des techniques modernes ont découvert les moyens de réaliser une valvule tricuspide d'un fonctionnement sûr, efficace et pouvant être utilisée dans l'application envisagée, et ont mis en 15 oeuvre cette observation d'une façon pratique. L'invention décrite ci-après est le résultat de cette recherche. Il en résulte qu'une valve conforme à l'invention n'est pas seulement utilisable pour une prothèse chirurgicale : elle peut être employée (par exemple) dans le pompage de liquides-20 qui sont, pour une raison ou une autre, difficiles à manipuler de la façon ordinaire. Par exemple, la valve peut être utilisée pour régler l'écoulement d'un liquide qui est sensible à la turbulence, comme un liquide qui se coagule (le sang étant peut être le meilleur exemple mais le lait en est un autre), ou un liquide 25 contenant de la boue ou un solide en suspension. Les valves à billes utilisées dans la prothèse ont plusieurs inconvénients de même que les valves a clapet articulé. Aucun de ces types de valve ne fournit un écoulement qui, en aval de la valve, n'est pas sérieusement turbulent. Il semble qu'avec 30 ces valves et aussi avec une valve tricuspide flexible précédemment connue9 il a été admis par les observateurs, y compris Léonard de Vinci, que la valve doit être fermée au repos et qu'un critérium de son bon fonctionnement doit être une basse pression d'ouverture. Les inventeurs ont constaté que cette hypothèse est 35 erronée. Ils estiment (et cela est fondamental dans l'invention) que la valve doit rester ouverte au repos, bien que non nécessairement ouverte au maximum. Un objet de l'invention est de créer une valve pour la prothèse aortique du coeur qui est mécaniquement et hydrauli-40 quement plus efficace que les valves de prothèse actuellement BAD ORIGINAL 69 22007 3 2011782 connues. Un autre objet de l'invention est de créer une valve pour la prothèse cardiaque qui se ferme avec un reflux minimal, sa fermeture n'étant pas due seulement au renversement de l'écou-5 lement principal dans la valve, mais à une cause hydrodynamique secondaire. Un autre objet est de créer une valve de retenue fonctionnant en réponse aux impulsions provenant de l'écoulement d'un fluide et qui donne naissance à une très faible turbulence 10 quand elle est ouverte. Un autre objet est de réaliser une valve de retenue pour la prothèse qui peut être fabriquée économiquement sous une forme donnant lieu a un fonctionnement sur, très durable et qui est bien adaptée à être implantée dans des tissus vivants. 15 Conformément à l'invention, une valve de retenue destinée à être utilisée pour un écoulement pulsatoire dans un conduit comprend trois valvules ou cuspides flexibles qui au repos, tendent collectivement à prendre la forme approximative d'un cylindre coaxial avec le conduit, chacune étant associée à 20 un sinus ou chambre à tourbillons disposé en arrière de la valvule dans la paroi du conduit devant être contrôlé par la valve, chacune de ces chambres étant reliée à l'écoulement de façon que : a) Elle crée un £oint de stagnation dans la région de son côté aval et elle contient un tourbillon produit par 25 l'écoulement dans le conduit et porté au maximum par l'écoulement maximum dans le conduit» b) L'effet hydrodynamique persistant après la diminution de l'écoulement maximum dans le conduit, amorce la fermeture de la valve (en causant une différence de pression opérant 30 vers l'intérieur dans la cuspide) et la poussée exercée sur la cuspide vers l'intérieur du conduit, .garantit qu'un faible courant de retour dans le conduit complète la fermeture de la valve, (quand l'invention est appliquée comme une valve pour une prothèse aortique). 35 c) La haute pression dans les sinus peut être utili sée pour produire un écoulement du sang dans les artères coronaires artificielles. . - L'invention dans son premier aspect, concerne une valve tricuspide dans laquelle chaque cuspide est associée avec 40 un sinus formé derrière elle dans la paroi du conduit et les BAD ORIGINAL 69 22007 2011782 trois cuspides, collectivement et lorsqu'elles sont détendues, prennent approximativement la forme d'un cylindre : ainsi, la valve est ouverte à l'écoulement quand elle est au repos# Sous un autre aspect, les cuspides sont formées de 5 façon que leurs bords aval aient approximativement la forme d'arcs de 120° d'un cercle ayant approximativement le diamètre du conduit contrôlé par la valve- at ces bords sont libres et flexibles. Ils sont de préférence plus longs (linéairement) que l'arc ainsi défini dans le rapport-rr /3, de sorte que lorsqu'ils se rabattent 10 pour venir en position de fermeture ils se rencontrent le long de trois rayons à 120° et leurs longueurs sont telles que non seulement ils se rencontrent mais encore ont des longueurs en excès de sorte qu'ils doivent s'infléchir d'une faible longueur ce qui garantit qu'ils restent appliqués les uns contre les autres. 15 Cela sera plus facile à comprendre d'après la des cription qui suit. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la valve comporte un organe presque cylindrique faite d'un matériau flexible (elle peut être légèrement conique mais sera dési-20 gnée comme cylindrique), cet organe de forme cylindrique étant fixé le long de trois lignes dirigées axialement et écartées de 120° l'une de l'autre (autour de l'axe du cylindre) de sorte que les trois bords arqués éloignés, (qui forment les cuspides) s'allongent pour compléter un cercle approximatif et peuvent être 25 resserrées de sorte que chacune est limitée par deux rayons approximatifs, les trois cuspides en complément formant alors une fermeture totale du conduit dont le cylindre formait à l'origine une partie. La racine ou partie amont, c'est-à-dire le bord le plus . proche de l'organe cylindrique est de préférence fixé à une bague 30 adaptée a être installée dans le conduit contrôlé par la valve. Dans le cas d'une valve cardiaque, cette bague est une bague de suture et peut présenter vue en élévation latérale, des festons avec trois lobes correspondant aux cuspides de la valve. Cette bague peut posséder une base faite d'un métal inoxydable ou d'une 35 matière plastique et la base elle-même supporte de préférence trois branches s'étendant axialement auxquelles le cylindre flexible est attaché à 120°. Quoi qu'il en soit, dans le cas de la valve cardiaque, la base du cylindre peut être simplement une bague de suture 40 et les trois lignes de fixation qui ferment les trois cuspides BAD ORIGINAL 69 22007 5 2011782 peuvent être des tendeurs ayant chacun une perforation pour une suture à son extrémité aval . Suivant une variante de l'invention, la valve peut, à l'origine, être montée initialement sur une ossature relative-5 ment rigide pour permettre au chirurgien de le manipuler et cette ossature ou, au moins, sa base annulaire peut être enlevée après suturation de la valve ou peut être soluble sans danger dans le courant sanguin. La valve suivant 1'invention peut avoir 1s'forme d'une valve pouvant être i"pl?nt.3C dans un conduit qui cosport,s déjà les trois sinus et dans ?-? cas.- il est nécessaire bien entendu qu'elle soit fixée pour que les cuspides ccfitcidshi. exactement avec les sinus - eu bien elle peut être faite comme unes pièce complète qui s'ajuste "dans la longueur d8un conduits avec sa propre paroi équipée avec les sinus. Cette dernière forme est celle, que la valve prend ordinairement quand elle est destinée à d'autres usages que l'implantation, par exemple dans le cas d'un appareil pour le traitement du lait ainsi que cela a été mentionné plus haut. 20 A titre d'exemple on décrira une valve faite pour une implantation cardiaque permanente s, avec référence aux dessins annexés dans lesquels ; La figure 1 est une vue en perspective, montrant l'élément de valve, sous une forme rudimentaire, fait d'une feuil-25 le d'un matériau souple. La figure 2 montre, en un développement à plat (dans une vue en perspective non réelle mais illustrative), comment l'élément de valve doit être réalisé. La figure 3 représente, en un développement a plat, 30 une ossature faite d'un métal ou d'une matière plastique relativement rigide destiné à supporter l'élément de la figure 2. La figure 4 est une section transversale de la valve en place dans un conduit, (l'aorte par exemple) montrant sa position par rapport aux sinus de Valsava. 35 ■ La figure 5 est un schéma illustrant le rapport entre une cuspide de la valve (en position ouverte et en position fermée) et la paroi du conduit comprenant le sinus-correspondant. L'élément de valve 1 est de forme sensiblement cylindrique : les flèches indiquent le sens de direction de l'écou-40 lement sanguin. L'élément 1 est fait de préférence en térylène, BAD ORIGINAL 69 22007 6 2011782 en nylon ou en polypropylène recouvert de caoutchouc au silicone. Il est divisé en trois panneaux formant des cuspides 1A, 1B, 1C, chacun étant incurvé et s'étendant sur un arc de 120° de la section cylindrique. Comme on le voit dans la figure 2, le bord arncnt 5 de chaque cuspide est en forme de feston comme représenté en 1D. L'élément 1' est supporté par une ossature métallique ou en matière plastique 2, représentée en développement a plat dans la figure 3. L'ossature 2 forme une bague annulaire festonnée 2A. et ellr_ '■si formée à partir de cette bague en réalisant trois montants Iw replies en forme d94pinol.3s à chsv9i:>; 23,. 2Dc tes plis dans X*élément 1 représenté" en 3 détendent, radiaiement vers l'ex-térlsur st sorxx, pincés d?«n? l~s r?or.te.nts ?C 29 qui représentent- des commis?ures ds 12 val»/-? cardiaque» Cette construction permet aux bords libres snaval des cuspides 1&, 1BS 1C, d'avoir 15 une longueur un peu plus grande que ne serait l'arc circulaire réel si la valve était réellement cylindrique. En théorie,le bord de chaque cuspide devrait être */3 fois le diamètre de la valve, de façon que les trois bords viennent complètement en contact les uns avec les autres quand la valve est fermée, ainsi que cela est 20 représenté en pointillés dans la figure 4, En pratique, néanmoins cette longueur supplémentaire est un peu pl«s grande que. cela '«st théoriquement néesssaire peur garantir que les trois cuspides viennent toujours -complètement en contact et assurent l'étanchéité. Le bord amont de l'élément 1 est fixé a la partie annulaire 2A de 25 l'ossature 2 de préférence en enveloppant complètement la partie 2A qui est ensuite collée et cousue : la partie annulaire est , alors pourvue d'une bague de suture extérieure pour que l'ensemble puisse être cousu à la paroi du conduit (comme représenté en 4 dans la figure 5), la bague de suture étant faite par exem-30 pie de velours de térylène. Des boucles ou des ouvertures sont prévues aux extrémités des montants 2BS 2C, 2D, pour permettre une suture dans la paroi du conduit entre les sinus. L'invention ne se limite pas à ce procédé de fabrication. La valve peut être faite en une seule pièce à partir d'un 35 matériau unique tel que le polypropylène ou un matériau à deux composants, par exemple le polypropylène et le "silastic". Dans les figures 4 et 5, on voit la relation entre les cuspides et les sinus. Dans la figure 4, les parois des trois sinus sont indiquées en trait mixte en 5 et l'un deux est repré-40 senté en coupe en 5 dans la figure 5. On voit dans la figure 5 gAB ORIGINAL 69 22007 2011782 qu'une cuspide 1B, dans sa position ouverte et de repos, représentée en trait plein, obture presque complètement le sinus correspondant mais qu'un intervalle est laissé en 6 entre le bord de la cuspide 1B et le bord du sinus qui se trouve en 7. La po-5 sition fermée de 1s cuspide 13 est indiquée schématiquement en trait interrompu dans la figure 5. On notera que 1s position naturelle de "repos" de la valve est la position ouverte (traits pleins dans les figures 4 et 5) et cela est une caractéristique de l'invention. Lors de la pointe du débit de l'écoulement dans 10 la valve, un fort tourbillon est produit dans le sinus, ainsi que cela est indiqué par la flèche dans la figure 5, puis quand l'écoulement diminue, le tourbillon persistant repousse vers l'intérieur la cuspide qui est près de la position de fermeture au moment où se produit une inversion effective du sens de l'é-15 coulement dans le conduit, cette inversion achevant la fermeture de la valve. La valve s'ouvrirait spontanément s'il n'y avait pas de différence de pression mais, la pulsation suivante du liquide aura probablement un effet encore plus grand sur l'ouverture. La longueur axiale d'une cuspide est égale à environ un 20 diamètre de conduit. La valve décrite est destinée à être implantée dans un conduit qui présente des sinus. L'invention s'applique également à une valve déjà intégrée dans un bout de conduit qui est pourvu de lobes ou cavités semblables à des sinus, de sorte que 25 l'ensemble peut être inséré dans un conduit par voie d'implantation ou pour un contrôle purement externe de l'écoulement. Dans ce cas, la profondeur radiale du sinus sera de préférence égale au rayon du conduit associé à la valve. Cette valve lorsqu'elle est destinée à une prothèse aortique, peut comporter des artères 30 coronaires artificielles reliées aux sinus. PAO ORIGINAL 69 22007 8 2011762 - REVENDICATIONS - 1. Une valve comprenant : Un organe sensiblement cylindrique fait d'un matériau souple, ayant une longueur axiale supérieure à son rayon, 5 un dispositif supportant cet organe cylindrique le long de trois génératrices dirigées axialement et espacées les unes des autres d'environ 120° sur la périphérie du cylindre et divisant cet organe cylindrique en trois cuspides, une ossature relativement rigide supportant une ex- 10 trémité de cet organe cylindrique à la façon d'un anneau avec un diamètre sensiblement égal à celui du conduit qui doit être uni à la valve. 2. Valve suivant la revendication 1 destinée à être implantée, comprenant une bague de suture attachée périphérique-. 15 ment âu support annulaire ou faisant corps avec celui-ci. 3. Valve suivant la revendication 1, caractérisée : par le fait que l'organe cylindrique est fait de feuilles d'une matière plastique flexible et les moyens de support sont constitués par une ossature de forme annulaire faite de fils métalliques 20 ou plastiques formant trois montants semblables à des épingles à cheveux, s'étendant axialement et correspondant aux commissures d'une valve naturelle à trois cuspides. 4. Valve suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que l'ossature présente une forme festonnée à son ex- 25 trémité annulaire amont. 5. Valve suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que la longueur totale des bords situés en aval est un peu supérieure à trois fois le diamètre du cylindre formé par , cette valve. 30 6. Valve suivant la revendication 3, caractérisée par le fait que pour l'implantation sous forme de prothèse, les .montants présentent à leurs extrémités extrêmes des moyens pour la fixation de sutures. 7. Valve suivant la revendication 1, caractérisée 35 par le fait que pour l'implantation sous forme de prothèse, la longueur axiale des cuspides est inférieure à la dimension axiale maxima des sinus auxquels elles correspondent. 8. Valve aortique pour une prothèse comprenant un corps tubulaire sensiblement rigide de section transversale sensi- 40 blement circulaire, possédant trois sinus s'étendant vers l'exté BAD ORIGINAL 69 22007 2011782 rieur dans sa paroi, un organe souple sensiblement cylindrique fait d'un matériau en feuille attachée à proximité de l'une de ses extrémités, cet organe ayant une longueur plus petite que les sinus, une ossature relativement rigide attachée à cet organe 5 souple le long de trois montants longitudinaux disposés symétriquement qui représentent des commissures naturelles et forment un anneau attaché à cet organe souple à son extrémité aval, cette ossature positionnant l'organe souple de façon que chacune de ses cuspides corresponde en position à un sinus, et une bague de 0 suture entourant ou faisant corps avec ledit anneau. 9. Valve suivant la revendication 89 caractérisée par le fait que l'anneau de l'ossature relativement rigide présente trois lobes en forme de festons. 10. Valve de retenue destinée à être utilisée dans un 5 conduit transportant un fluide à écoulement pulsatoire et qui est constituée par un élément souple sensiblement cylindrique, supporté le long de génératrices espacées de 120° autour de l'axe et ayant une longueur axiale suffisante pour assurer une fermeture complète de la section transversale du conduit pour empêcher îO l'écoulement à travers celui-ci dans un sens, ledit élément ayant au repos une surface en section transversale, qui correspond à celle du conduit ouvert, chacune des sections de cet élément constituant une cuspide correspondant en position à un sinus dans la paroi du conduit de sorte qu'un tourbillon produit dans ces -5 sinus persiste après l'écoulement maximal du fluide dans un sens. 11. Valve suivant la revendication 10, comprenant un tube d'une certaine longueur auquel ledit élément souple est attaché intérieurement,la paroi du tube formant les trois sinus l'extrémité aval des sinus étant toujours en communication ouverte '0 avec le fluide dans ce conduit. bad original