RU2124333C1

RU2124333C1 - Heart valve prosthesis

Info

Publication number: RU2124333C1
Application number: RU96122330A
Authority: RU
Inventors: В.К. Кукольников; И.И. Юрченко; А.Н. Чеканов; В.М. Картошкин; Л.М. Попов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Кирово-Чепецкий химический комбинат им.Б.П.Константинова"
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 1999-01-10

Abstract

FIELD: medical engineering; cardiosurgery. SUBSTANCE: heart valve prosthesis has body 1, cusps 2 and 3 and cusp turning limiter in form of cams 4 and 5. Circular projection 6 is made on internal surface of body 1, and side surfaces 7 and 8 of cusps 2 and 3 are provided with recesses 9 and 10 which engage projection 6 with formation of clearance. Two circular members 11 and 12 are positioned on both sides of projection 6. They form transition sections 13 and 14. Side surfaces 7 and 8 are made as side surface of ball layer 15 center 16 of which is positioned on central axis 17 of body 1. In addition, clearance between surfaces 18 and 19 of projection 6 and of recesses 9 and 10 facing each other is variable in value. EFFECT: enhanced reliability, reduced thrombogenesis. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к протезам клапанов сердца, и может быть использовано в кардиохирургии. The invention relates to medical equipment, in particular to prosthetic heart valves, and can be used in cardiac surgery.

Известен протез клапана сердца [1], содержащий корпус, на внутренней поверхности которого расположены попарно диаметрально противоположно четыре паза параллельно центральной оси протеза и четыре паза, расположенные также, но под углом к центральной оси протеза. Кроме этого, протез содержит запирающий элемент в виде двух поворотных створок, каждая из которых снабжена четырьмя выступами, расположенными попарно диаметрально противоположно и взаимодействующими с упомянутыми выше пазами. Выступы во взаимодействии с пазами позволяют створкам повернуться из положения закрытия клапана в положение его открытия с перемещением по потоку крови и обратно. Однако этот протез клапана сердца имеет недостаток, снижающий его надежность, а именно: контактные поверхности выступов имеют малую в сравнении с пазами площадь, а длина пазов существенно меньше диаметрального расстояния между ними. В результате этого при работе протеза, во-первых, возникают повышенные контактные напряжения при взаимодействии выступов с пазами и, во-вторых, возможен перекос створок, что может привести к повышенному износу упомянутых выше элементов протеза, к их преждевременному разрушению, а также к заклиниванию створок в корпусе. Known prosthesis of the heart valve [1], containing a body on the inner surface of which are located in pairs diametrically opposite four grooves parallel to the central axis of the prosthesis and four grooves located also, but at an angle to the Central axis of the prosthesis. In addition, the prosthesis contains a locking element in the form of two rotary shutters, each of which is equipped with four protrusions arranged in pairs diametrically opposed and interacting with the above-mentioned grooves. The protrusions in interaction with the grooves allow the cusps to rotate from the valve closing position to its opening position with movement along the blood stream and back. However, this prosthesis of the heart valve has a drawback that reduces its reliability, namely: the contact surfaces of the protrusions have a small area compared to the grooves, and the length of the grooves is significantly less than the diametrical distance between them. As a result of this, during the operation of the prosthesis, firstly, increased contact stresses arise when the protrusions interact with the grooves and, secondly, the flaps can be skewed, which can lead to increased wear of the prosthesis elements mentioned above, to their premature destruction, as well as to jamming casements in the case.

Известен протез клапана сердца [2], содержащий корпус, с двумя поворотными створками. В этом протезе боковая поверхность каждой створки выполнена в виде непрерывно выпуклой поверхности вращения и взаимодействует с непрерывно вогнутой внутренней поверхностью корпуса. Протез также содержит ограничитель поворота створок, выполненный в виде кулачков и упоров, при этом кулачки расположены на обращенных к обратному потоку крови поверхностях каждой створки и взаимодействуют между собой, а упоры образованы на противоположных сторонах створок и во время работы протеза взаимодействуют с корпусом. Недостаток этого протеза заключается в том, что упомянутые выше упоры не обеспечивают четкой фиксации створок в открытом положении клапана. Это происходит из-за того, что упоры взаимодействуют с корпусом в точке и при достаточно большом зазоре между створкам и корпусом, а зазор в процессе работы будет увеличиваться за счет износа взаимодействующих друг с другом поверхностей, точка контакта упоров с корпусом может переместиться на его внутреннюю непрерывно вогнутую поверхность, что в свою очередь может привести к выпадению вначале одной, а затем и другой створки. В результате наступит дисфункция протеза. Known prosthesis of the heart valve [2], containing the body, with two rotary valves. In this prosthesis, the lateral surface of each leaf is made in the form of a continuously convex surface of revolution and interacts with the continuously concave inner surface of the body. The prosthesis also contains a leaf rotation limiter made in the form of cams and stops, while the cams are located on the surfaces of each leaf facing the return flow of blood and interact with each other, and the stops are formed on opposite sides of the valves and interact with the body during the operation of the prosthesis. The disadvantage of this prosthesis is that the stops mentioned above do not provide a clear fixation of the valves in the open position of the valve. This is due to the fact that the stops interact with the body at a point and with a sufficiently large gap between the flaps and the body, and the gap during operation will increase due to wear of the surfaces interacting with each other, the contact point of the stops with the body can move to its internal continuously concave surface, which in turn can lead to the loss of first one and then the other sash. As a result, prosthesis dysfunction will occur.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является протез клапана сердца [3], содержащий корпус с выполненным на его внутренней поверхности кольцеобразным выступом, размещенными в нем двумя поворотными створками и ограничитель поворота створок, состоящий из расположенных на каждой створке кулачков, выполненных с обеспечением контакта между собой, и расположенных на боковых поверхностях каждой створки пазов, выполненных с возможностью взаимодействия с кольцеобразным выступом. Известный протез имеет следующие недостатки:
- невысокую надежность из-за возможности повышенного локального износа и разрушения взаимодействующих с выступом поверхностей пазов, имеющих меньшую в сравнении с выступом площадь;
- возможность тромбообразования из-за плохой омываемости контактирующих между собой во время работы протеза поверхностей выступа и пазов (зазор между упомянутыми выше элементами протеза должен быть минимальным, но достаточным для обеспечения плавного, без заклинивания, функционирования каждой створки; такая величина зазора обеспечивает четкую функцию створок, однако не создает принудительного потока крови).Closest to the technical essence of the present invention is a prosthetic heart valve [3], comprising a body with an annular protrusion made on its inner surface, two rotary shutters placed therein and a shutter rotation limiter, consisting of cams located on each shutter made to provide contact between each other, and grooves located on the lateral surfaces of each leaf, configured to interact with an annular protrusion. Known prosthesis has the following disadvantages:
- low reliability due to the possibility of increased local wear and destruction of the groove surfaces interacting with the protrusion, having a smaller area compared to the protrusion;
- the possibility of thrombosis due to poor washability of the surfaces of the protrusion and grooves that are in contact with each other during operation of the prosthesis (the gap between the elements of the prosthesis mentioned above should be minimal, but sufficient to ensure smooth functioning of each leaf without jamming; such a gap value provides a clear function of the shutters , however, does not create a forced blood flow).

Технической задачей изобретения является повышение надежности и уменьшение тромбообразования. An object of the invention is to increase reliability and reduce thrombosis.

Поставленная задача решается тем, что известный протез клапана сердца, содержащий корпус с выполненным на его внутренней поверхности кольцеобразны выступом, размещенными в нем двумя поворотными створками и ограничитель поворота створок, состоящий из расположенных на каждой створке кулачков, выполненных с обеспечением контакта между собой, и расположенных на боковых поверхностях каждой створки пазов, выполненных с возможностью взаимодействия с выступом, снабжен ограничителем перемещения створок, содержащим два кольцеобразных элемента, расположенных по обе стороны от выступа с образованием переходных участков, боковые поверхности створок выполнены в виде боковой поверхности шарового слоя, центр которого расположен на центральной оси корпуса, а каждый переходный участок выполнен в виде непрерывно вогнутой поверхности вращения, взаимодействующей с боковыми поверхностями створок, при этом зазор между обращенными друг к другу поверхностями выступа и пазов выполнен с возможностью изменения по величине. The problem is solved in that the known prosthesis of the heart valve, comprising a body with an annular protrusion made on its inner surface, placed in it by two pivoting wings and a leaf rotation limiter, consisting of cams located on each leaf, made to ensure contact between each other, and located on the lateral surfaces of each casement grooves configured to interact with the protrusion, is provided with a movement limiter of the casements containing two annular elements those located on both sides of the protrusion with the formation of transition sections, the side surfaces of the flaps are made in the form of a lateral surface of the spherical layer, the center of which is located on the central axis of the housing, and each transition section is made in the form of a continuously concave surface of revolution interacting with the side surfaces of the flaps, wherein the gap between the protruding surfaces of the protrusion and the grooves is configured to vary in magnitude.

Отличительными признаками заявляемого технического решения являются:
а) ограничитель перемещения створок, содержащий два кольцеобразных элемента, расположенных по обе стороны от выступа с образованием переходных участков;
б) боковые поверхности створок выполнены в виде боковой поверхности шарового слоя;
в) центр шарового слоя расположен на центральной оси корпуса;
г) каждый переходный участок выполнен в виде непрерывно вогнутой поверхности вращения, взаимодействующей с боковыми поверхностями створок;
д) зазор между обращенными друг к другу поверхностями выступа и пазов выполнен с возможностью изменения по величине.Distinctive features of the proposed technical solution are:
a) the movement limiter of the valves containing two annular elements located on both sides of the protrusion with the formation of transition sections;
b) the lateral surfaces of the valves are made in the form of a lateral surface of the spherical layer;
c) the center of the spherical layer is located on the central axis of the housing;
d) each transition section is made in the form of a continuously concave surface of revolution interacting with the side surfaces of the wings;
d) the gap between the facing surfaces of the protrusion and grooves is made with the possibility of changing in size.

Эти отличительные признаки обеспечивают соответствие заявляемого технического решения критерию "новизны". These distinctive features ensure compliance of the claimed technical solution to the criterion of "novelty."

Указанные особенности изобретения представляют его отличие от прототипа и обуславливают новизну предложения, эти отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают создание достигаемого технического результата, отраженного в технической задаче и отсутствуют в известных технических решениях с тем же эффектом. These features of the invention represent its difference from the prototype and determine the novelty of the proposal, these differences are significant, since they provide the achievement of the technical result achieved, reflected in the technical task and are absent in the known technical solutions with the same effect.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен протез клапана сердца, в котором взаимодействующие поверхности корпуса и створок представляют собой боковые поверхности шаровых слоев, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - протез, в котором боковые поверхности створок выполнены в виде боковой поверхности шарового слоя, а непрерывно вогнутая поверхность переходных участков имеет вид ломаной, описанной вокруг поверхности створок; на фиг. 4 - протез, в котором кольцевой выступ разделен на два диаметрально противоположных, общий вид, на фиг. 5 - протез с одним кольцеобразным элементом, расположенным от выступа в сторону прямого потока крови. The claimed technical solution is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a heart valve prosthesis in which the interacting surfaces of the body and the valves are the lateral surfaces of the spherical layers, a general view; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - a prosthesis in which the lateral surfaces of the flaps are made in the form of the lateral surface of the spherical layer, and the continuously concave surface of the transition sections has the form of a broken line, described around the surface of the flaps; in FIG. 4 - a prosthesis in which the annular protrusion is divided into two diametrically opposite, General view, in FIG. 5 - prosthesis with one annular element located from the protrusion towards the direct flow of blood.

Возможны и другие варианты исполнения взаимодействующих поверхностей корпуса и створок, не изменяющие сущность изобретения. There are other possible versions of the interacting surfaces of the body and wings, without changing the essence of the invention.

Предлагаемый протез клапана сердца содержит корпус 1 (фиг. 1) с размещенными в нем двумя поворотными створками 2 и 3 и ограничитель поворота створок, состоящий из размещенных на створках 2 и 3 кулачков 4 и 5, выполненного на внутренней поверхности корпуса 1 кольцеобразного выступа 6 и выполненных на боковых поверхностях 7 и 8 (фиг. 2) створок 2 и 3 пазов 9 и 10, при этом кулачки 4 и 5 контактируют между собой, а пазы 9 и 10 взаимодействуют с выступом 6 с образованием зазора s. Кроме того, протез снабжен ограничителем перемещения створок, содержащим два кольцеобразных элемента 11 и 12, расположенных по обе стороны от выступа 6 с образованием переходных участков 13 и 14. Боковые поверхности 7 и 8 створок 2 и 3 в этом протезе выполнены в виде боковой поверхности шарового слоя 15, центр 16 которого расположен на центральной оси 17 корпуса 1, при этом переходные участки 13 и 14 имеют вид непрерывной вогнутой поверхности вращения (например шарового слоя, концентричного шаровому слою 15 фиг. 1, или ломаной, описанной вокруг шарового слоя 15 фиг. 3) и взаимодействуют с блоковыми поверхностями 7 и 8 створок 2 и 3. Кроме того, зазор s между обращенными друг к другу поверхностями 18 и 19 выступа 6 и пазов 9 и 10 выполнен с возможностью изменения по величине от нуля до максимального значения и обратно в процессе открытия и закрытия створок, так как пазы смещены относительно оси поворота створок. The proposed prosthesis of the heart valve comprises a housing 1 (Fig. 1) with two pivoting flaps 2 and 3 placed therein and a flap rotation stopper consisting of cams 4 and 5 placed on the flaps 2 and 3, made on the inner surface of the casing 1 of an annular protrusion 6 and made on the lateral surfaces 7 and 8 (Fig. 2) of the flaps 2 and 3 of the grooves 9 and 10, while the cams 4 and 5 are in contact with each other, and the grooves 9 and 10 interact with the protrusion 6 with the formation of a gap s. In addition, the prosthesis is equipped with a leaf movement limiter containing two annular elements 11 and 12 located on both sides of the protrusion 6 with the formation of transition sections 13 and 14. The lateral surfaces 7 and 8 of the valves 2 and 3 in this prosthesis are made in the form of a lateral surface of a spherical layer 15, the center 16 of which is located on the central axis 17 of the housing 1, while the transition sections 13 and 14 have the form of a continuous concave surface of revolution (for example, a spherical layer concentric with a spherical layer 15 of Fig. 1, or a broken line described around a ball with 15 and Fig. 3) and interact with the block surfaces 7 and 8 of the flaps 2 and 3. In addition, the gap s between the facing surfaces 18 and 19 of the protrusion 6 and the grooves 9 and 10 is configured to vary in magnitude from zero to maximum values and vice versa in the process of opening and closing the valves, since the grooves are offset relative to the axis of rotation of the valves.

Обращенные к прямому потоку и к обратному потоку поверхности створок могут иметь любую наиболее приемлемую форму, например цилиндрическую, эллиптическую и т.д. The surfaces of the flaps facing the direct flow and the reverse flow can have any most suitable shape, for example, cylindrical, elliptical, etc.

Протез клапана сердца (фиг. 4) отличается тем, что кольцеобразный выступ 6 разделен на два диаметрально противоположных выступа 20. The prosthesis of the heart valve (Fig. 4) is characterized in that the annular protrusion 6 is divided into two diametrically opposite protrusions 20.

Протез клапана сердца (фиг. 5) отличается тем, что ограничитель перемещения створок содержит один кольцеобразный элемент, расположенный от выступа в сторону прямого потока крови. The prosthesis of the heart valve (Fig. 5) is characterized in that the leaflet stop contains one annular element located from the protrusion towards the direct blood flow.

Протез клапана сердца содержит манжету 21. The heart valve prosthesis contains a cuff 21.

Протез клапана сердца работает следующим образом. При возникновении избыточного давления на входе протеза створки 2 и 3, поворачиваясь вокруг оси, проходящей по диаметру шарового слоя, открываются, обеспечивая ток крови через клапан, при этом пазы 9 и 10 являются ограничителями поворота створок 2 и 3, при этом зазор s увеличивается от нуля до максимального значения на выходе протеза, способствуя лучшему омыванию потоком крови поверхностей, бывших в контакте. При возникновении избыточного давления на выходе протеза створки 2 и 3 закрываются и предотвращают обратный ток крови, при этом зазор s увеличивается от нуля до максимального значения на вход протеза, способствуя лучшему омыванию потоком крови перед моментом закрытия створок поверхностей, бывших в контакте. Максимальное значение зазора s определяется конструктивно. При работе протеза клапана (фиг. 1 и 3) возможно вращение створок вокруг центральной оси протеза. The prosthesis of the heart valve works as follows. When excessive pressure occurs at the inlet of the prosthesis, the valves 2 and 3, turning around an axis passing along the diameter of the spherical layer, open, providing blood flow through the valve, while the grooves 9 and 10 are the rotation limiters of the valves 2 and 3, while the gap s increases from zero to the maximum value at the exit of the prosthesis, contributing to a better washing with the blood stream of the surfaces that were in contact. When excessive pressure arises at the outlet of the prosthesis, the valves 2 and 3 close and prevent the return flow of blood, while the gap s increases from zero to the maximum value at the entrance of the prosthesis, contributing to a better washing with the blood flow before closing the casement surfaces that were in contact. The maximum value of the gap s is determined constructively. During the operation of the valve prosthesis (Figs. 1 and 3), the valves can rotate around the central axis of the prosthesis.

Предложенный протез клапана сердца, сохраняя такие преимущества прототипа, как распределенный по всей длине окружности внутренней поверхности корпуса характер износа, обладает повышенной надежностью в работе за счет увеличения площади контакта взаимодействующих поверхностей корпуса и створок и тем самым уменьшения их износа и снижения локальных напряжений материала, вызывающих разрушение протеза, а расширение пазов на боковой поверхности створок улучшает омываемость потоком крови поверхностей контакта корпуса и створок путем создания принудительного потока, что уменьшает возможность тромбообразования. The proposed prosthesis of the heart valve, while retaining the advantages of the prototype, such as the wear pattern distributed over the entire circumference of the inner surface of the body, has increased reliability in operation by increasing the contact area of the interacting surfaces of the body and the flaps and thereby reducing their wear and lowering local stresses of the material, causing destruction of the prosthesis, and the expansion of the grooves on the lateral surface of the cusps improves the washability by the blood flow of the contact surfaces of the body and cusps by creating pressure flow, which reduces the possibility of thrombosis.

Источники информации
1. Патент США N 5236451, заявл. 14.07.1992 г.; опубл. 17.08.1993 г.Sources of information
1. US patent N 5236451, the claimed. July 14, 1992; publ. 08/17/1993

2. Патент Российской Федерации N 2032389, заявл. 13.01.92 г.; опубл. 10.04.95 г. 2. Patent of the Russian Federation N 2032389, decl. 01/13/92; publ. 04/10/95

3. Европейский патент N 403649 B1, заявл. 14.12.88 г.; опубл. 15.02.95 г., (прототип). 3. European patent N 403649 B1, declared. 12/14/88; publ. 02/15/95, (prototype).

Claims

1. A prosthetic valve of the heart, comprising a housing with an annular protrusion made on its inner surface, two pivoting flaps placed in it with grooves made on the sides of each flap, and a flap rotation limiter, consisting of cams placed on each flap, providing for contact between each other , and grooves located on the lateral surfaces of each leaf, configured to interact with a protrusion, characterized in that it is provided with a stop for movement of the shutters containing two ring-shaped elements located on both sides of the protrusion with the formation of transition sections, the side surfaces of the flaps are made in the form of a side surface of the spherical layer, the center of which is located on the central axis of the housing, and each transition section has the form of a continuously concave surface of revolution interacting with the side the surfaces of the wings, while the gap between the facing surfaces of the protrusion and grooves is made with the possibility of changing in size.

2. The prosthesis according to claim 1, characterized in that the leaflet stopper comprises one annular element located from the protrusion towards the direct blood flow.