ПРОТЕЗ КЛАПАНА СЕРДЦА
PROSTHESIS OF HEART VALVE

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в кардиохирургии для замены пораженных естественных аортальных клапанов сердца человека.
Известен протез клапана сердца [1], содержащий кольцеобразный корпус, две створки, установленные в нем с возможностью поворота и образования основной зоны проходного сечения по центру отверстия корпуса, и ограничители поворота створок, выполненные в виде двух пар выступов, расположенных на торцевой поверхности корпуса, обращенной к нисходящему потоку крови. Каждый выступ второй пары расположен напротив максимально удаленной от центральной оси протеза части боковой поверхности соответствующей створки. На боковых сторонах первой пары выступов выполнены направляющие поверхности, имеющие возможность взаимодействия с соответствующими упорными поверхностями боковой поверхности створок при их закрытии и открытии. На каждой створке выполнен сквозной паз, имеющий возможность взаимодействия с соответствующим выступом второй пары ограничителей поворота во время работы протеза.
Этот протез обладает хорошими гемодинамическими характеристиками, однако в открытом положении упорные поверхности боковой поверхности створки теряют контакт с направляющими поверхностями первой пары выступов, что приводит к неуправляемой подвижности створки в различных направлениях из-за наличия зазоров между сквозным пазом на створке и выступом второй пары ограничителей поворота. В результате этого возможны критические контакты створки с окружающими сердечными структурами или перекосы створки при закрытии, что снижает надежность функции клапана.
Известен протез клапана сердца [2], содержащий кольцеобразный корпус с внутренней поверхностью, формирующей поток крови через протез клапана, и створки, установленные в кольцеобразном корпусе с возможностью поворота вокруг условной оси вращения между положением открытия, обеспечивающим прохождение прямого потока крови, и положением закрытия, ограничивающим обратный поток крови, каждая из которых имеет восходящую поверхность, обращенную к прямому потоку крови, нисходящую поверхность, обращенную к обратному потоку крови, поверхность смыкания, взаимодействующую с соответствующей поверхностью смыкания другой створки в закрытом положении, и боковую поверхность, взаимодействующую с внутренней поверхностью корпуса.
На внутренней поверхности корпуса выполнены, по крайней мере, два радиально ориентированных консольных выступа, направленных преимущественно перпендикулярно к условной оси вращения створок, а на каждой створке выполнен паз, охватывающий соответствующий консольный выступ на корпусе, при этом на боковых сторонах консольных выступов на корпусе, взаимодействующих с пазами на створках, выполнены поверхности, образующие опорную часть шарнира, а на внутренних сторонах паза каждой створки, обращенных к боковым поверхностям соответствующего консольного выступа корпуса, выполнены ответные поверхности, образующие подвижную часть шарнира.
Этот протез также обладает хорошими гемодинамическими характеристиками, однако при открытии (закрытии) из-за наличия зазоров между поверхностями, образующими опорную часть шарнира, и поверхностями створки, образующими подвижную часть шарнира, также возможно возникновение неуправляемой подвижности створки в различных направлениях. В результате этого возможны перекосы створки при закрытии, что снижает надежность функции клапана. Кроме этого створки клапана в открытом положении расположены внутри корпуса, уменьшая диаметр проходного отверстия корпуса на толщину створок, что несколько увеличивает гидродинамическое сопротивление протеза.
Этот протез клапана выбран нами в качестве прототипа.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности клапана сердца.
Предложен протез клапана сердца, содержащий кольцеобразный корпус и створки, установленные в кольцеобразном корпусе с возможностью поворота вокруг условной оси вращения между положением открытия, обеспечивающим прохождение прямого потока крови, и положением закрытия, ограничивающим обратный поток крови, каждая из которых имеет восходящую поверхность, обращенную к прямому потоку крови, нисходящую поверхность, обращенную к обратному потоку крови, поверхность смыкания, взаимодействующую с другими створками, и боковую поверхность, взаимодействующую в закрытом положении с корпусом. На корпусе выполнены радиально ориентированные консольные выступы, направленные перпендикулярно к условным осям вращения створок, а на каждой створке выполнен паз, охватывающий соответствующий консольный выступ на корпусе, образуя подвижный шарнир, ось вращения которого совпадает с осью вращения створки. При этом на торцевой поверхности корпуса по обе стороны от каждого консольного выступа выполнены выемки с поверхностями вращения, например, цилиндрическими, центральные оси которых совпадают с осью вращения соответствующей консольному выступу створки, а на боковой поверхности каждой створки выполнены ответные выступы с поверхностями вращения, например, цилиндрическими, которые взаимодействуют с выемками, образуя дополнительные подвижные шарниры, оси вращения которых совпадают с осями вращения створок.
Без ограничения сущности изобретения в протезе клапана сердца может быть установлено как две, так и три створки.
В предложенном протезе клапана сердца для каждой створки в дополнение к основному шарниру на консольном выступе выполнены два шарнира, расположенных на торцевой поверхности корпуса, которые разнесены вдоль оси вращения створки, что снижает неуправляемую подвижность створки, повышая тем самым надежность функции протеза.
При выполнении на торцевой поверхности корпуса по обе стороны от каждого консольного выступа двух выемок с поверхностями вращения, например, цилиндрическими, либо коническими или сферическими, центральные оси которых совпадают с осью вращения соответствующей консольному выступу створки, и выполнении па боковой поверхности каждой створки ответных выступов с соответствующими поверхностями вращения, например, цилиндрическими (коническими или сферическими), которые взаимодействуют с выемками, образуются дополнительные подвижные шарниры, оси вращения которых совпадают с осями вращения створок. Благодаря этим шарнирам повышается устойчивость створки, обеспечивается ее целенаправленное движение из положения открытия в положение закрытия и обратно, исключается возможность неконтролируемой подвижности в неопределенных направлениях. Указанные свойства обеспечивают создание положительного эффекта - повышение надежности функции протеза клапана сердца.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен внешний вид протеза в изометрии, с тремя створками в открытом положении.
На фиг.2 показан кольцеобразный корпус протеза клапана, представленного на фиг.1, в изометрии.
На фиг.3 показана в изометрии створка протеза клапана сердца, изображенного на фиг.1.
На чертежах для удобства восприятия условно показан прямой поток крови I и обратный поток крови II.
Протез клапана сердца содержит кольцеобразный корпус 1, формирующий поток крови I через протез клапана, и створки 2, установленные в кольцеобразном корпусе 1 с возможностью поворота вокруг условной оси вращения (показана штрихпунктиром 0-0) между положением открытия, обеспечивающим прохождение прямого потока крови I, и положением закрытия, ограничивающим обратный поток крови II. Каждая створка 2 имеет восходящую поверхность 3, обращенную к прямому потоку крови I, нисходящую поверхность 4, обращенную к обратному потоку крови II, поверхность смыкания 5 и боковую поверхность 6.
На корпусе 1 выполнены радиально ориентированные консольные выступы 7, а на каждой створке выполнен соответствующий выступу паз 8, образуя подвижный шарнир, ось вращения которого совпадает с осью вращения створки 0-0.
На торцевой поверхности 9 корпуса 1 по обе стороны от каждого консольного выступа 7 выполнены выемки 10 с поверхностями вращения 11, например, цилиндрическими, центральные оси которых совпадают с осью вращения 0-0 соответствующей консольному выступу 7 створки 2. На боковой поверхности 6 каждой створки 2 выполнены ответные выступы 12 с поверхностями вращения 13, например, цилиндрическими, которые взаимодействуют с выемками 10, образуя дополнительные подвижные шарниры, оси вращения которых совпадают с осями вращения 0-0 створок 2.
Протез клапана сердца работает следующим образом.
При возникновении избыточного давления на входе протеза, створки 2 поворачиваются вокруг оси вращения 0-0. При этом происходит взаимодействие паза 8 на створке 2 с консольным выступом 7, образуя подвижный шарнир, который удерживает створку 2 в корпусе 1. При любых случайных отклонениях движения створки вокруг оси 0-0, происходит взаимодействие поверхностей 13 на выступах 12 створки 2 с поверхностями 11 выемок 10 на торцевой поверхности 9 корпуса 1. Благодаря этим взаимодействиям обеспечивается целенаправленное движение створки 2 вокруг оси 0-0 и исключается возникновение дополнительных степеней свободы движения створки 2, которые могут вызвать дисфункцию протеза. Протез клапана сердца открывается, обеспечивая прохождение прямого потока крови I. При этом восходящие поверхности 3 створок 2 выходят за пределы корпуса 1 и не создают препятствия потоку крови I. В результате достигаются минимальные энергетические потери - минимальный перепад давления на клапане и предотвращается травма крови.
При возникновении избыточного давления на выходе протеза начинается формирование обратного потока крови II, который, воздействуя на нисходящие поверхности 4 створок 2, вызывает движение створок 2 вокруг оси 0-0 в положение закрытия. При этом происходит взаимодействие поверхностей 13 на выступах 12 створки 2 с поверхностями 11 выемок 10 на торцевой поверхности 9 корпуса 1. При любых случайных отклонениях движения створки вокруг оси 0-0, происходит взаимодействие паза 8 на створке 2 с консольным выступом 7. Благодаря этим взаимодействиям обеспечивается целенаправленное движение створки 2 вокруг оси 0-0 и исключается возникновение дополнительных степеней свободы движения створки 2, которые могут вызвать дисфункцию протеза.
При достижении контакта боковой поверхности 6 с торцевой поверхностью 9 корпуса 1, створки 2 прекращают вращение и протез клапана сердца закрывается. Створки 2 взаимодействуют между собой поверхностями смыкания 5 и боковыми поверхностями 6 с торцевой поверхностью 9 корпуса 1, ограничивая обратный поток крови II и герметизируя протез клапана сердца.
Патентуемый протез аортального клапана сердца, сохраняя такие качественные показатели аналога и прототипа, как улучшенные гемодинамические характеристики и повышенная тромборезистентность, обладает повышенной надежностью.
Источники информации:
1. Протез клапана сердца. Патент РФ №2380060.
2. Протез клапана сердца. Патент РФ №2373900.