DE1541245B1

DE1541245B1 - Kuenstliches Herzventil

Info

Publication number: DE1541245B1
Application number: DE19661541245
Authority: DE
Inventors: Smeloff Edward A; Davey Trevor B; Boris Kaufman
Original assignee: Cutter Laboratories Inc
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1965-05-24
Filing date: 1966-05-14
Publication date: 1970-04-09
Also published as: DK115487B; BE681503A; NL148498B; CH452791A; SE338397B; NL6606924A; US3416159A

Description

Die Erfindung betrifft ein Herzventil mit einem vom Blutstrom betätigten Verschlußteil und einem ringförmigen Ventilkörper, dessen Innenwand die Ventilöffnung bildet.
Es sind bereits verschiedene Arten von künstlichen Herzventilen bekannt, die operativ in das Herz eines Patienten an Stelle einer natürlichen Herzklappe eingesetzt werden, wenn die Herzklappe von Geburt an oder auf Grund einer Herzkrankheit Schäden aufweist und nicht mehr einwandfrei arbeiten kann.
Bekannt ist ein künstliches Herzventil der eingangs beschriebenen Bauart, bei dem ein kugelförmiger Verschlußteil bei offener Ventilstellung in vom starren ringförmigen Ventilkörper abgerückter Stellung in einem Käfig gehalten wird und in geschlossener Ventilstellung auf einer auslaßseitig am Ventilkörper angebrachten Sitzfläche fest und dichtend zur Anlage kommt. Bei dem bekannten Herzventil wird für die den Verschlußteil bildende Kugel vorzugsweise nachgiebiges Material verwendet, das die beim Schließen des Ventils zwischen der Kugel und ihrem Sitz eingequetschten Blutkörperchen weniger beschädigt.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das zuvor beschriebene Ventil wie auch die übrigen bisher bekannten Ventile dem Blutfluß einen größeren Widerstand entgegensetzen als eine natürliche Herzklappe, und daß sie den Blutdurchsatz auch dadurch verringern, daß sie im Blutstrom in der Nähe der Klappe Turbulenz hervorrufen. Ferner besteht bei bekannten Ventilen stets die Gefahr einer Blutgerinselbildung um den Nahtring herum und die Gefahr einer Beschädigung von Blutzellen, die in einem eingepaßten Ventil auch dann auftreten können, wenn die Sitzfläche und/oder der Ventilkörper aus nachgiebigem Werkstoff hergestellt sind.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Lünstliches Herzventil anzugeben, welches dem Blutfluß einen der natürlichen Herzklappe entsprechenden Widerstand entgegensetzt und die Gefahr einer Blutgerinselbildung um den Nahtring herum und die Beschädigung von Blutzellen beim Schließen des Ventils weitgehend vermeidet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird, ausgehend von einem Herzventil der eingangs bezeichneten Art, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Querschnitt der Ventilöffnung etwas größer als der Außenquerschnitt des Verschlußteils ist, so daß bei geschlossenem Ventil ein geringer Spielraum zwischen dem Verschlußteil und der Innen wand des Ventilkörpers vorhanden ist; und daß die Innenwand des Ventilkörpers im Querschnitt eine nach innen konvexe Form hat, wobei das Verhältnis des Krümmungsradius der Innenwand zum Durchmesser der Ventilöffnung mindestens gleich 0,1 ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Herzventil bilden der Ventilkörper und der Verschlußteil eine Art Rückschlagventil, das durch in einer Richtung strömendes Blut geöffnet und durch in entgegengesetzter Richtung fließendes Blut geschlossen wird. Da der Verschlußteil einen etwas kleineren Durchmesser als die Ventilöffnung besitzt, ergibt sich auch bei geschlossenem Ventil ein geringer Rückstrom des Bluts, wodurch die Möglichkeit einer Blutgerinselbildung um den Nahtring herum und die Gefahr einer Beschädigung von Blutzellen, die in einem eingepaßten Ventil auftreten kann, wesentlich verringert wird. Auf Grund der besonderen Abstimmung des Krümmungsradius der Ventilkörperinnenwand in bezug auf den Durch- messer der Ventilöffnung wird der Blutdurchfluß im Vergleich zu bekannten künstlichen Herzventilen beträchtlich gesteigert und erreicht etwa dieselben Verhältnisse wie eine natürliche Herzklappe.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Verhältnis des Krümmungsradius der Innenwand zum Durchmesser der Ventilöffnung im Bereich von etwa 0,1 bis 0,3 liegt.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Verschlußteil in an sich bekannter Weise kugelförmig ausgebildet ist und daß an der Einlaßseite und an der Auslaßseite des Ventilkörpers jeweils nach innen gebogene Stäbe angeordnet sind, wobei die einlaßseitigen Stäbe relativ kurz sind und einen den Verschlußteil in geschlossener Stellung haltenden Käfig bilden, und wobei die auslaßseitigen Stäbe wesentlich länger sind und in an sich bekannter Weise einen den Verschlußteil bei offener Ventilstellung in vom Ventilkörper abgerückter Stellung haltenden Käfig bilden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in einer an der Außenseite des Ventilkörpers vorgesehenen ringförmigen Ausnehmung, die zur Aufnahme des das Ventil am Herz befestigenden Nahtringes dient, eine sich radial nach außen erstreckende Rippe vorgesehen ist. Auf Grund dieser Ausgestaltung wird eine im Vergleich zum Außendurchmesser des jeweils verwendeten Nahtringes größere Querschnittsfläche der Ventilöffnung und dadurch ein größerer Durchsatz erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden Teil der Beschreibung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Herzventils in geschlossenem Zustand, F i g. 2 eine Seitenansicht des in offenem Zustand befindlichen Ventils, wobei der Nahtring weggelassen ist, F i g. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 2 gezeigten Ventils, F i g. 4 eine Ansicht des Ventils, gesehen von der Linie 4-4 der F i g. 3 aus, und Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt durch die ringförmige Ausnehmung, die zur Aufnahme des am Herz befestigten Nahtringes dient.
In der Zeichnung ist der mit 10 bezeichnete ringförmige Ventilkörper mit einer konvexen Innenwand 12 versehen, die die Ventilöffnung umgibt. An einer Seite des ringförmigen Körpers 10 ist eine Anzahl von nach innen abgekrümmten Stäben 13 vorgesehen, die an der Einlaßseite des Ventils einen Käfig bilden.
Üblicherweise sind drei Stäbe 13 mit 1200 Abstand voneinander am ringförmigen Körper 10 angeordnet.
An der gegenüberliegenden oder Auslaßseite des ringförmigen Körpers sind mehrere längere Stäbe 15 befestigt, die zunächst parallel zur Achse des Körpers 10 verlaufen und dann nach innen in Richtung auf diese Achse abgekrümmt sind. Üblicherweise sind drei dieser Stäbe 15 mit 1200 Abstand am Körper 10 angeordnet und bilden einen Käfig an der Auslaßseite des Ventils.
Innerhalb der von den Stäben 13 und 15 gebildeten Käfige ist der vorzugsweise kugelförmige Verschlußteil 17 angeordnet. Der Durchmesser dieses Verschlußteils ist etwas kleiner als der Durchmesser der Ventilöffnung, so daß der Verschlußteil innerhalb des von den beiden Käfigen gebildeten Raums frei hier und herrollen kann.
Aus Fig. 4 ist zu ersehen, daß die Innenwandung 12 eine nach innen konvexe Krümmung hat. Der Krümmungsradius dieser Fläche ist so gewählt, daß er mindestens gleich einem Zehntel des Kleinstdurchmessers der Ventilöffnung ist. Es wurde gefunden, daß fiir einen gegebenen Blutdruck der Gesamtdurchfluß durch die Ventilöffnung um 20 °/o oder mehr als 20 O/o größer als der Durchfluß bei bisher üblichen Ventilen ist, die im Querschnitt einen kleinen Krümmungsradius haben, oder bei denen die Wandung aus zwei sich unter einem Winkel schneidenden ebenen Flächen besteht.
Der Wirkungsgrad des Ventils kann zusätzlich dadurch erhöht werden, daß man das Verhältnis dieses Krümmungsradius zum Durchmesser der Ventilöffnung auf etwa 0,5 erhöht. Im allgemeinen ist jedoch dieses Verhältnis auf den Bereich von 0,1 bis etwa 0,3 beschränkt, damit die Breite des Ventilkörpers in tragbaren Grenzen bleibt.
Der Ausdruck » Krümmungsradius « ist hier in der allgemein üblichen Weise als der reziproke Wert der Krümmung an einem Punkt einer Kurve zu verstehen.
»I(rümmung« ist hier ebenfalls in üblicher Weise als die Größe der Richtungsänderung entlang einer Kurve zu verstehen.
An der Außenfläche des Ventilkörpers ist eine ringförmige Ausnehmung20 vorgesehen, in deren Mitte eine ringförmige Rippe 22 angeordnet ist. An beiden Seiten dieser Rippe liegt der Nahtring 24, mit dem der Ventilkörper an der Herzwand befestigt wird. Der Nahtring wird durch einen Umwicklungsfaden oder Draht in der üblichen Weise an seinem Platz gehalten.
Beispielsweise zeigt F i g. 5 einen Nahtring aus mel. lreren zusammengefalteten Lagen aus flachem Material, die in der Ausnehmung 20 durch mehrere Windungen aus Faden oder Draht 25 befestigt sind.
Die aneinanderliegenden Falten des Nahtringes werden durch Nähte 28 oder auf andere übliche Weise zusammengehalten.
Die Rippe 22 verhindert, daß der Nahtring sich in Längsrichtung des Ventilkörpers verlagern kann. Auf Grund dieser Rippe kann die Ausnehmung 20 verhältnismäßig flach sein, wodurch der Anteil der Ventilöffnung an der Gesamtfläche des Ventilkörpers vergrößert und die Größe des im Blutstrom angeordneten, Turbulenz verursachenden Teils des Ventilaufbaus geringer wird.
In der bevorzugten Ausführungsform sind der Ventilkörper, die Rippe und die Stäbe in einem Stück aus Titanium geformt, das sich wegen seines leichten Gewichtes und seiner guten Bearbeitbarkeit als besonders geeignet erwiesen hat, und das ferner nach dem Einsetzen in den menschlichen Körper im wesentlichen inert ist. Ein Silikongummi, wie das als »Silastic« bekannte Material, ist für den Verschlußteil geeignet, während übliches chirurgisches Nahtmaterial, wie Dakron, für den Nahtring verwendet werden kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Herzventil mit einem vom Blutstrom betätigten Verschluß teil und einem ringförmigen Ventilkörper, dessen Innenwand die Ventilöffnung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Ventilöffnung etwas größer als der Außenquerschnitt des Verschlußteils (17) ist, so daß bei geschlossenem Ventil ein geringer Spielraum zwischen dem Verschlußteil und der Innenwand (12) des Ventilkörpers (10) vorhanden ist; und daß die Innenwand des Ventilkörpers im Querschnitt eine nach innen konvexe Form hat, wobei das Verhältnis des Krümmungsradius der Innenwand zum Durchmesser der Ventilöffnung mindestens gleich 0,1 ist.
2. Herzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Krümmungsradius der Innenwand (12) zum Durchmesser der Ventilöffnung im Bereich von etwa 0,1 bis 0,3 liegt.
3. Herzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnct, daß der Verschlußteil (17) in an sich bekannter Weise kugelförmig ausgebildet ist und daß an der Einlaßseite und an der Auslaßseite des Ventilkörpers (10) jeweils nach innen gebogene Stäbe (13, 15) angeordnet sind, wobei die einlaßseitigen Stäbe (13) relativ kurz sind und einen den Verschlußteil (17) in geschlossener Stellung haltenden Käfig bilden, und wobei die auslaßseitigen Stäbe (15) wesentlich länger sind und in an sich bekannter Weise einen den Verschlußteil bei offener Ventilstellung in vom Ventilkörper abgerückter Stellung haltenden Käfig bilden.
4. Herzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer an der Außenseite des Ventilkörpers (10) vorgesehenen ringförmigen Ausnehmung (20), die zur Aufnahme des das Ventil am Herz befestigenden Nahtringes (24) dient, eine sich radial nach außen erstreckende Rippe (22) vorgesehen ist.