УНИВЕРСАЛЬНОЕ КОМПЛЕКСНОЕ УСТРОЙСТВО ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ПЕРЕКАЧИВАНИЯ КРОВИ
INTEGRATED PULSATILE BLOOD PUMP

Изобретение относится к области медицины - кардиохирургии.
Универсальное комплексное устройство пульсирующего перекачивания крови предназначено для полной и частичной замены функции сердца в условиях искусственного и вспомогательного кровообращения и состоит из главной - биологической части, имплантируемой в грудную полость пациента и технической части - задающей части пневмо- и/или гидропривода, расположенной вместе с автономным источником электропитания, на медицинском поясе пациента.
Главная часть устройства состоит из трех видов основных конструктивных элементов: базового элемента, выполненного в виде твердого или упруготвердого торообразного кольца круглой или овальной формы поперечного сечения, плотно покрытого упругоэластичной оболочкой образующей упругоэластичную стенку или без стенки, двух упругоэластичных диафрагм окантованных кольцевыми гофрами, туго охватывающими торообразное кольцо базового элемента с исходным натяжением диафрагм и исполнительной части пневмо- и/или гидропривода, выполненной в виде одной или двух упругоэластичных герметично замкнутых полостей круглой формы, взаимодействующих с диафрагмами путем пульсирующего наполнения рабочей средой под давлением этих полостей, сообщающихся с задающей частью пневмо- и/или гидропривода, которая расположена на медицинском поясе пациента и состоит из подвижной и неподвижной створок, прижатых одна к другой с помощью охватывающей их упругоэластичной манжеты, а в некоторых вариантах универсального устройства, состоящей из двух пар створок, прижатых одна к другой упругоэластичными манжетами. Между створками помещены калиброванная по толщине сменная прокладка и замкнутый отрезок упругоэластичного шланга плоского или плоскоовального сечения, внутренняя полость которого служит рабочей полостью и с помощью одного или двух упругоэластичных соединительных шлангов сообщается с одной или двумя рабочими полостями исполнительной части пневмо- и/или гидропривода. Кроме того, на медицинском поясе расположено электронное коммутирующее устройство, предназначенное для включения одного или для одновременного и разновременного включения-выключения двух электромагнитов, воздействующих на подвижную створку или створки.
Каждый упругоэластичный соединительный шланг состоит из внутреннего и наружного отрезков, соединенных вне зоны трансплантации. Внутренний отрезок шланга герметично соединен одним концом с круглой полостью исполнительной части пневмо- и/или гидропривода в центральной или периферийной ее зоне, а другим концом с наружным отрезком соединительного шланга и герметично укреплен в зоне его прохождения через диафрагму с помощью разъемного или неразъемного соединения с диафрагмой.
В зависимости от варианта выполнения устройства на каждой диафрагме и на стенке базового элемента могут быть расположены один или два кровяных клапана.
По эксплуатационным и конструктивно-технологическим соображениям в предлагаемом универсальном устройстве целесообразно использование искусственных кровяных клапанов, выполненных по описаниям к патентам РФ №224519 и №2260401.
Следует заметить, что два последних из трех видов основных конструктивных элементов главной части универсального устройства могут быть выполнены как единое целое с помощью неразъемного их соединения в зоне прохождения внутреннего отрезка соединительного шланга через диафрагму.
Ближайшим аналогом предлагаемого технического решения может служить устройство пульсирующего перекачивания крови, состоящее из четырех видов основных конструктивных элементов, имплантируемое в грудную полость пациента - патент РФ №2267333.
Предлагаемое техническое решение направлено на дальнейшее, по сравнению с аналогом, приближение действия предлагаемого устройства к естественному кровообращению путем исключения, как и в аналоге, в главной его части пар трения первого и второго рода и весьма существенного уменьшения рабочего объема исполнительной части пневмо- и/или гидропривода (в несколько раз по сравнению с ударным объемом крови), а также создание возможности оперативной подготовки той или иной функциональной разновидности универсального устройства во время проведения кардиохирургической операции и повышение общей биосовместимости и весогабаритных характеристик главной части устройства.
Ожидаемый результат состоит в обеспечении более надежного и более широкого и оперативного использования предлагаемого универсального устройства в условиях искусственного и вспомогательного кровообращения.
На фиг.1, 2, 3 показаны варианты выполнения трех основных конструктивных элементов главной части предлагаемого устройства: базового элемента, упругоэластичных диафрагм и исполнительной части пневмо- и/или гидропривода.
Для более надежного скрепления основных конструктивных элементов может служить упругоэластичная кольцевая манжета С-образного сечения (фиг.4) с отверстиями для стягивающего жгута (хирургической нити), расположенными по ее краям, и с лепестками, предназначенными для ограничения пульсирующего перемещения внутренних отрезков соединительных шлангов.
На фиг.5 показан основной вариант выполнения главной части универсального устройства для систем искусственного кровообращения, выполненный в виде базового элемента 1 с упрутоэластичной стенкой, торообразное кольцо которого туго охвачено гофрами двух упругоэластичных диафрагм 2, образующих вместе с упругоэластичной стенкой базового элемента две кровяные полости 3 и 4, выполняющие функции левого и правого желудочков сердца. Каждая кровяная полость ограничена одной из диафрагм и упругоэластичной стенкой базового элемента. В периферийных зонах диафрагм расположено по два шланговых патрубка 5 с кольцевыми гофрами 6 для закрепления в них кровяных клапанов, выполняющих функции аортального и митрального, расположенных на одной диафрагме, и предсердно-желудочкового, и клапана легочного ствола, расположенных на другой. На первой из диафрагм шланговые патрубки расположены на радиальных осях под центральным углом, а на второй - на диаметральной оси, при этом внутренние отрезки соединительных шлангов соединены с рабочими полостями 7 исполнительной части пневмо- и/или гидропривода с помощью герметичных разъемных 8 или неразъемных 9 соединений с диафрагмами.
На фиг.6 показана видоизмененная главная часть универсального устройства подобного назначения, выполненная из тех же основных конструктивных элементов, в которой торообразное кольцо базового элемента и окаймленные кольцевыми гофрами упругоэластичные диафрагмы имеют не круглую, а овальную форму, и внутренние отрезки соединительных шлангов соединены с рабочими полостями 7 в более удаленной периферийной зоне диафрагм. В центре круглых рабочих полостей 7 выполнены пробкообразные выступы 10, а в центральной зоне диафрагм выполнены впадины 11 для пробкообразных выступов с целью фиксирования рабочих полостей 7 на главной оси универсального устройства. В некоторых вариантах впадины для пробкообразных выступов могут быть выполнены и в центре упругоэластичной стенки базового элемента.
Оба этих конструктивных варианта выполнены с возможностью синфазного и противофазного пульсирования крови в кровяных полостях устройства, а при необходимости - с любым фазовым смещением.
На фиг.7 показан вариант выполнения главной части универсального устройства, предназначенной для частичной замены функции сердца в условиях вспомогательного кровообращения, например для левожелудочкового обхода сердца. Базовый элемент главной части устройства выполнен без упругоэластичной разделительной стенки с соответствующим уменьшением общего размера устройства, необходимым для получения нужного объема кровяной полости, ограниченной в этом случае внутренними поверхностями двух диафрагм и равного ударному объему крови.
Шланговые патрубки 5 с кольцевыми гофрами 6 выполнены по одному на каждой из диафрагм или в виде двух шланговых патрубков только на одной из них, а герметичный ввод соединительного шланга выполнен на одной из диафрагм в центральной или периферийной ее зоне.
На фиг.8 показан конструктивный вариант главной части универсального устройства, подобный предыдущему варианту, по своему назначению, а по форме - подобный варианту, показанному на фиг.6, со всеми перечисленными выше особенностями, кроме того, функцию второй диафрагмы выполняет упругоэластичная стенка базового элемента.
На фиг.9 показан модуль задающей части пневмо- и/или гидропривода, состоящий из двух створок подвижной 12 и базовой 13 плотно прижатых упругоэластичной манжетой 14 и взаимосовмещенных сферической опорой 15. В зазоре между створками помещены калиброванная по толщине прокладка 16 и отрезок упругоэластичного шланга 17 плоского или плоскоовального сечения, глухой с одного конца и герметично соединенный с наружным отрезком соединительного шланга с другого конца. На базовой створке укреплен электромагнит 18 плоской формы, расположенный с внешней стороны подвижной створки, на которой жестко укреплен двухплечий якорь 19 электромагнита, взаимодействующий с его полюсами. При необходимости форма створок может быть не плоской, а изогнутой (фиг.10), и сферическая опора 15 может быть выполнена из упругожесткого материала.
Действие такого модуля в универсальном устройстве можно показать на примере основного конструктивного варианта (фиг.5).
При включении электромагнита 18 двухплечий якорь 19 электромагнита притягивается к его полюсам, створки раздвигаются и рабочая среда заполняет упругоэластичный шланг 17 под действием упругоэластичных диафрагм 2 на рабочие полости 7, сжимая их до минимума, при этом кровь из кровяных полостей 3 и 4 через кровяные клапаны, выполняющие функции аортального и предсердно-желудочкового выталкивается, а при последующем выключении электромагнита 18 створки сдвигаются под действием упругоэластичной манжеты 14, упругоэластичный щланг 17 сжимается, выталкивая рабочую среду через соединительный шланг в рабочие полости 7, воздействуя на диафрагмы 2, в результате чего диафрагмы растягиваются и кровь через кровяные клапаны, выполняющие функции митрального и клапана легочного ствола, заполняет кровяные полости 3 и 4. При последующем повторном включении электромагнита 18 - цикл работы повторяется.
Для синфазного режима работы основного конструктивного варианта универсального устройства необходим один или два таких модуля с величиной рабочего объема, равного рабочему объему двух рабочих полостей 7 исполнительной части пневмо- и/или гидропривода, а для режима работы в противофазе обязательно необходимы два таких модуля.
Универсальное устройство для систем вспомогательного кровообращения (фиг.7 и 8) значительно проще и для его действия необходим только один модуль задающей части пневмо- и/или гидропривода.
Если упругоэластичные материалы, из которых изготовлены основные конструктивные элементы главной части универсального устройства, имплантируемой в грудную полость пациента, по той или иной причине окажутся не достаточно биосовместимыми, то сравнительно просто можно применить защитные пленки, подобно перчаткам оперирующего хирурга, изготовленные из более биосовместимого материала (см. фиг.1 - З, И, К, фиг.3 - В, Г).