DE19529388A1 - Künstliche Herzklappe als Ersatz für eine unheilbare Mitral- oder Trikuspidalklappe - Google Patents

Description

Kann eine kranke natürliche Herzklappe operativ nicht mehr geheilt werden, so wird diese entfernt und wahlweise durch eine künstliche mechanische Klappe ersetzt. Daraus ergibt sich die Aufgabe, mit einer technischen Konstruktion der Funktion und Leistung einer gesunden natürlichen Herzklappe möglichst nahe zu kommen. Technisch gesehen sind Herzklappen Rückschlagventile, die den Blutstrom in einer Richtung durchlassen und in der Gegenrichtung sperren. Die Erfindung bezieht sich auf die Mitral- oder Tricuspidalklappe. Jeweils auf der lin­ ken bzw. rechten Herzhälfte bewirken diese die Öffnung und Schließung vom Vorhof zur Kammer. Bei der natürlichen Mitralklappe öffnen sich trichterähnlich 2 und bei der Tri­ cuspidalklappe 3 "Klappensegel", wenn das Blut vom Herz­ vorhof zur Herzkammer fließt und schließen sich wieder, wenn sich das Herz zusammenzieht und dadurch das Blut von der Kammer in den Körperkreislauf gepumpt wird. Ersatzklappen sind mit einem kreisförmigen Rand versehen, mit dem sie am ganzen Umfang an der Übergangsstelle vom Vor­ hof zur Kammer angenäht werden. Bekannt sind sogen. Schei­ benklappen (s. Anlage). Bei dieser Klappenart kippt zum Öff­ nen und Schließen eine Scheibe, die im Durchmesserbereich an beiden Seiten im Ring drehbar gelagert ist. Diese Aus­ führung hat den Nachteil, daß die Scheibe im Strömungsquer­ schnitt kippt, wodurch Wirbel entstehen können, die das Durchflußvolumen innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeit reduzieren.

Mit der hier beschriebenen Konstruktion wurde angestrebt, die Wirkungsweise der natürlichen Mitral- und Tricuspi­ dalklappe mit technischen Elementen weitgehend nachzubil­ den und durch eine strömungsgünstige Gestaltung ein Maxi­ mum an Durchflußvolumen in der Öffnungsphase zu erreichen. Erfindungsgemäß wird das Öffnen und Schließen innerhalb eines Ringes dadurch bewerkstelligt, daß 2 Flügelelemente 40 und 50, die in den Lagerstellen 6 des Ringes 1, 12, 13 drehbar gelagert sind, in der Durchströmrichtung vom Vor­ hof zur Kammer sich öffnen und bei dem durch die Zusam­ menziehung des Herzens erzeugten Druck, der auf die Flä­ chen 42 und 52 der Flügelelemente wirkt, den Durchfluß­ querschnitt zum Vorhof verschließen. Die Flügelelemente sind so angeordnet, daß deren größere Flächen 42 und 52 den Mittelraum 10 und die kleineren Flächen 41 und 51 die Bereiche 7 öffnen und verschließen. Die Lagerposition der Flügelelemente ist so veränderbar, daß deren Lager­ mittelpunkte mehr zur Mitte oder nach außen gerückt wer­ den können, wobei die letztere Variante eine Vergröße­ rung des Mittelraumes 10 ergeben würde und die kleineren zwei Durchflußöffnungen 7 sowie die Flächen 41 und 51 entfallen könnten. Ebenso ist eine Verschiebung der Dreh­ punkte zum oberen Rand möglich, um die Gesamthöhe der Klappe zu verringern. Die Flächen 42 und 52 könnten auch mit einer leichten Wölbung zum Innenraum versehen werden. Auf die Flächen 42 und 52 der Flügelelemente werden beim Öffnen und Schließen unterschiedliche Druckkräfte ausge­ übt, die bezogen auf deren Lagermittelpunkte Drehmomente erzeugen. Beide Flügelelemente stehen über verzahnte Rippen 44, 45, und 54, 55, 56 miteinander im Eingriff, wodurch sich die in unterschiedlicher Größe auftretenden Drehmomente gegenseitig unterstützen und ein gleichmä­ ßiger synchroner Bewegungsablauf beim Öffnungs- und Schließ­ vorgang ermöglicht wird. Im geschlossenen Zustand bil­ den die Flügelelemente einen Trichter, so daß nach deren Öffnung der Durchfluß strömungsgünstig erfolgen kann. Beide Flügelelemente schwenken beim Öffnungs- und Schließvorgang um einen kleinen Winkel γ=90-(α+β) (Fig. 3). Dies ist besonders bei höheren Pulsfrequenzen von Vorteil, da hierbei die zur Verfügung stehende Öff­ nungszeit zwischen zwei Pulsschlägen entsprechend verkürzt wird. Die mit Winkel β festgelegte Endlage der geöff­ neten Flügelflächen 42 und 52 ermöglicht, daß auch Drücke, die nicht senkrecht auf die Flächen wirken, sondern mehr in Pfeilrichtung P (Fig. 3) einwirken, auch noch kleine Horizontalkomponenten ergeben und damit zur Sicherheit der Schließfunktion beitragen.

Claims (6)

1. Künstliche Herzklappe mit kreisförmig geschlossenem zum Annähen am Rand gelochten Kragen (1) mit anatomisch festgelegtem Außendurchmesser, der über einen Radius (12) in einen Gehäusering (13) einmündet, in welchem zwei Flü­ gelelemente (40 u. 50) zum Öffnen und Schließen der Klap­ pe drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß deren Lagerstellenpaare (6) zur Gehäuseringmitte einen größeren Abstand aufweisen, als zum Rand des Gehäuserin­ ges (13) und beide Flügelelemente vom Drehpunkt aus in bei­ den Richtungen in Länge und Form derart unterschiedlich ausgebildet sind, daß bei geschlossener Klappe (Fig. 1) die Flächen (41 u. 51) die kleineren Öffnungen (7) jeweils bis zu den inneren Stirnflächen (61) der Lagerstellen (6) und die Flächen (42 u. 52) den größeren Innenbereich (10) ab­ decken, wobei sie an den bis zu den Lagerstellen (6) ge­ führten Auflagekanten (18) anliegen und zur horizontalen Ver­ bindungslinie der beiden Lagermittelpunkte einen Winkel (α) bilden, dabei einander an den unteren Längskanten (43 u. 53) berühren und damit den Innenraum (10) nach unten schlie­ ßen.

2. Künstliche Herzklappe nach Anspruch 1 dadurch gekenn­ zeichnet, daß an beiden Flügelelementen (40 u. 50) senkrecht an deren zum Innenraum (10) weisenden Flächen die Rippen (44 u. 54) angeformt sind, an deren Enden Verzahnungen (45 bzw. 55 u. 56) ausgebildet sind, die zahnradartig im Eingriff stehen und dadurch eine gleichzeitige Öffnungs- und Schließfunktion beider Flügelelemente bewirken.

3. Künstliche Herzklappe nach Anspruch 1 u. 2 dadurch gekennzeichnet, daß die beiden größeren Flächen (42 u. 52) in ihrer Öffnungsendlage, ausgehend von der Vertikalen durch die Drehmittelpunkte zum Innenraum (10) mit einem Winkel (β) (Fig. 3) geneigt sind, wobei der Flügel (42) am inneren Verbindungssteg (14) des Bügels (11) anliegt und dieser mit dem Gehäusering (13) verbunden ist. Die gegen­ überliegende Flügelfläche (52) wird ebenfalls in der selben Winkellage (β) gehalten, in dem der oberste Zahn (56) sich auf dem gegenüberliegenden obersten Zahn (45) abstützt.

4. Künstliche Herzklappe nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende am Gehäusering (13) angeformte Schutzblenden (19) im unteren Bereich mit einem Radius versehen sind und beidseits daran anschlie­ ßend die gerundeten Blendenkanten bis nahe an die Lager­ stellen (6) geführt sind, so daß die Auflagekanten (18) und im Schließzustand die Flügelflächen (42 u. 52) weitgehend abgedeckt sind.

5. Künstliche Herzklappe nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß jedes Flügelelement mittels eines durchgehenden oder zweier Einzelbolzen (20) in den Lager­ stellen (6) drehbar gelagert ist.

6. Das beschriebene Herzklappenkonzept bietet Konstruk­ tionsvarianten, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lager­ stellenpaare (6) weiter in Richtung zum Innenraum (10) ge­ rückt werden können, wodurch sich die Querschnitte (7) vergrößern würden bei gleichzeitiger Einengung des Mit­ telraumes (10), oder diese Lagerstellen weiter nach außen zum Rand (13) verlagert werden, und die Querschnitte (7) sowie die Flächen (41 u. 51) ganz entfallen können und nur noch der dadurch vergrößerte Mittelraum (10) verbleibt, des weite­ ren, daß die Lagerstellen zum oberen Rand hin verschoben werden können und daß die Flächen (42 u. 52) eine leichte Wöl­ bung nach innen zum Mittelraum (10) erhalten können.