протез клапана сердца

Формула изобретения

Протез клапана сердца, содержащий манжету, дисковый запирающий элемент с концентричным круговым углублением, кольцеобразный корпус с расположенными в нем верхним упором с выступом и нижними упорами для ограничения перемещения запирающего элемента, отличающийся тем, что нижние упоры выполнены в виде выступающих внутрь корпуса стержней, смещенных в сторону верхнего упора относительно плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии нижних упоров и проходящей через центральную ось корпуса, и имеющих участки кольцевых поверхностей, концентричных отверстию корпуса, расположенных на концах стержней, сопряженных с корпусом и направленных в сторону от верхнего упора, а выступ верхнего упора, имеющий поверхность, контактирующую с поверхностью концентричного кругового углубления запирающего элемента во время открытия, смещен относительно плоскости симметрии нижних упоров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к протезам клапанов сердца, и может быть использовано в кардиохирургии для замены пораженных естественных клапанов сердца человека.

Известен протез клапана сердца, содержащий корпус, манжету, дисковый запирающий элемент с концентричным круговым углублением, ось поворота которого делит проходное сечение на две неравные части, ограничители поворота, расположенные в большей и меньшей частях проходного сечения. Ограничитель, расположенный в меньшей части проходного сечения, содержит выступ, взаимодействующий своей опорной поверхностью с концентричным круговым углублением дискового запирающего элемента, и перемычки, соединяющие выступ с корпусом в зоне большего проходного сечения. Перемычки выполнены с опорными поверхностями (патент 1761132 РФ, МКИ A 61 F 2/24; заявл. 04.05.87, опубл. 15.09.92. БИ № 34).

Недостатком протеза клапана является то, что ограничитель, содержащий выступ, взаимодействующий своей опорной поверхностью с концентричным круговым углублением дискового запирающего элемента, имеет большую протяженность и находится в потоке крови, ухудшая тем самым гидродинамические характеристики клапана. Еще одним существенным недостатком клапана является то, что у него нет конструктивного элемента, способствующего вращению запирающего элемента относительно своей центральной оси, что ведет к локальному износу запирающего элемента.

Известен протез клапана сердца, содержащий дисковый запирающий элемент и корпус с ограничителями поворота запирающего элемента, один из которых выполнен в виде двух соединенных перемычкой криволинейных участков, а другой - в виде радиально расположенного стержня, у которого дисковый запирающий элемент вращается относительно своей центральной оси (авторское свидетельство 1082425 СССР, МКИ A 61 F 1/22; заявл. 21.06.82; опубл. 30.03.84. БИ № 12).

Недостатком этого протеза клапана является то, что ограничитель поворота, состоящий из двух соединенных перемычкой криволинейных участков, имеет большую протяженность и находится в потоке крови, ухудшая тем самым гидродинамические характеристики клапана.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является протез клапана сердца (прототип), содержащий кольцеобразный корпус, установленный в нем с возможностью поворота для открытия и закрытия проходного сечения корпуса запирающий элемент в виде диска и верхний и нижние упоры для ограничения перемещения диска при открытии и закрытии клапана соответственно, при этом нижние упоры выполнены в виде полудуг, выступающих от внутренней боковой поверхности корпуса и установленных с образованием зазора между их свободными концами. Нижние упоры выполнены разновеликими, а свободные концы нижних упоров отстоят от поперечной оси симметрии проходного сечения клапана на разные расстояния (патент 2146905 РФ, МКИ A 61 F 2/24, заявл. 14.08.98; опубл. БИ № 27, 2000).

В данном протезе клапана есть существенный недостаток. Вращение запирающего элемента в этом клапане обеспечено конструктивным элементом нижних упоров, имеющих большую протяженность и находящихся в потоке крови, что ухудшает гидродинамические характеристики протеза клапана.

Технической задачей изобретения является улучшение гидродинамических характеристик протеза клапана.

Поставленная задача решается тем, что в протезе клапана сердца, содержащем манжету, дисковый запирающий элемент с концентричным круговым углублением, кольцеобразный корпус с расположенными в нем верхним упором с выступом и нижними упорами для ограничения перемещения запирающего элемента, нижние упоры выполнены в виде выступающих внутрь корпуса стержней, смещенных в сторону верхнего упора относительно плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии нижних упоров и проходящей через центральную ось корпуса и имеющих участки кольцевых поверхностей, концентричных отверстию корпуса, расположенных на концах стержней, сопряженных с корпусом и направленных в сторону от верхнего упора, а выступ верхнего упора, имеющий поверхность, с которой контактирует запирающий элемент во время открытия, смещен относительно плоскости симметрии нижних упоров.

Отличительными признаками заявляемого технического решения от прототипа являются:

а) нижние упоры выполнены в виде выступающих внутрь корпуса стержней, смещенных в сторону верхнего упора относительно плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии нижних упоров и проходящей через центральную ось корпуса протеза клапана;

б) указанные нижние упоры имеют участки кольцевых поверхностей, концентричных отверстию корпуса, расположенных на концах стержней, сопряженных с корпусом и направленных в сторону от верхнего упора;

в) выступ верхнего упора, имеющий поверхность, с которой контактирует запирающий элемент во время открытия, смещен относительно плоскости симметрии нижних упоров.

Эти отличительные признаки обеспечивают соответствие заявляемого технического решения критерию “новизны”.

Указанные особенности изобретения представляют его отличие от прототипа и обуславливают новизну предложения, эти отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают достижение технического результата, отраженного в технической задаче, и отсутствуют в известных технических решениях с тем же эффектом.

Малая длина нижних упоров, а также их расположение на периферии отверстия корпуса, где поток крови по массе и скорости минимален, существенно уменьшают турбулизацию потока крови, а участки поверхностей, расположенные концентрично внутреннему диаметру корпуса, обеспечивают устойчивое положение запирающего элемента в закрытом положении. Оптимальная длина этих участков определяется из условия равенства центральных углов и .

Смещение относительно плоскости симметрии нижних упоров выступа верхнего упора, с которым контактирует запирающий элемент во время открытия, приводит к тому, что касание запирающим элементом нижних упоров во время открытия происходит не одновременно, что в конечном итоге приводит к сложному пространственному движению запирающего элемента, эквивалентному его вращению вокруг своей центральной оси. Такой поворот происходит при каждом открытии протеза клапана сердца, что ведет к равномерному износу запирающего элемента и повышению надежности протеза. Вращение запирающего элемента способствует лучшему омыванию участков, находящихся в теневых по отношению к потоку крови зонах, что снижает риск тромбообразования на запирающем элементе.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, на которых:

на фиг.1 представлен протез клапана сердца, вид сверху, с запирающим элементом, изображенным в начале фазы открывания; на фиг.2 - разрез по линии А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид сверху на протез клапана сердца в открытом положении; на фиг.4 - вид сверху на корпус протеза клапана сердца.

Протез клапана сердца содержит корпус 1 (фиг.1), манжету 2, закрепляемую на наружной поверхности корпуса 1, дисковый запирающий элемент 3 с концентричным круговым углублением, верхний упор 4 и нижние упоры 5 (фиг.4) для ограничения перемещения запирающего элемента 3. Нижние упоры 5 выполнены в виде выступающих внутрь корпуса 1 стержней, смещенных в сторону верхнего упора относительно плоскости 2-2, перпендикулярной плоскости симметрии нижних упоров и проходящей через центральную ось корпуса 1 и имеющих участки кольцевых поверхностей, концентричных отверстию корпуса, расположенных на концах стержней, сопряженных с корпусом и направленных в сторону от верхнего упора корпуса протеза клапана сердца. Верхний упор 4 выполнен в виде стержня со смещенным относительно плоскости симметрии нижних упоров выступом 7, имеющим поверхность 8, контактирующую с запирающим элементом 3 во время открытия.

Протез клапана сердца работает следующим образом.

В результате сердечной деятельности давление крови на входе клапана становится больше давления на выходе. Дисковый запирающий элемент 3 начинает движение вместе с потоком крови, выбирая зазор до поверхности 8 выступа 7. В момент касания дискового запирающего элемента 3 поверхности 8 выступа 7, кроме силы Р, обусловленной разностью давления на входе и выходе и силы Q - реакции верхнего упора на силу Р, которые создают момент, поворачивающий запирающий элемент относительно верхнего упора, возникает сила Р₁, обусловленная сопротивлением, которое запирающий элемент оказывает потоку крови. Одновременно на поверхности 8 выступа 7 возникает сила реакции Q₁, направленная противоположно силе Р₁. Из-за того, что поверхность 8 выступа 7 смещена относительно плоскости симметрии нижних упоров на величину L, дисковый запирающий элемент начинает поворачиваться относительно оси 1-1, перпендикулярной линии, соединяющей точку приложения сил Р и Р₁ и точку контакта на поверхности 8 выступа 7. В дальнейшем под действием этих сил в результате сложного пространственного движения, эквивалентного его вращению вокруг своей центральной оси, запирающий элемент занимает положение, показанное на фиг.3. Такой поворот запирающего элемента 3 приводит к тому, что в каждом цикле работы протеза клапана с верхним 4 и нижними упорами 5 контактируют новые поверхности запирающего элемента 3, что обеспечивает равномерный износ запирающего элемента и повышает надежность клапана. Вращение запирающего элемента 3 способствует лучшему омыванию участков, находящихся в теневых по отношению к потоку крови зонах, что снижает риск тромбообразования на запирающем элементе.

Предложенный протез клапана сердца, сохраняя такое преимущество прототипа как вращение запирающего элемента относительно своей центральной оси, обладает более высокими гидродинамическими характеристиками, так как предлагаемое конструктивное выполнение нижних упоров оказывает гораздо меньшее воздействие на турбулизацию потока крови по сравнению с прототипом. Кроме того, малая по сравнению с прототипом длина нижних упоров позволяет сделать предположение о том, что предложенный протез клапана издает при работе меньше шума, чем прототип.