PL205923B1

PL205923B1 - Three-plate valve, particularly for medical appliances designed to force blood flow

Info

Publication number: PL205923B1
Application number: PL360799A
Authority: PL
Inventors: Roman Kustosz; Artur Kapis; Adam Jarosz
Original assignee: Fundacja Rozwoju Kardiochirurg
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2010-06-30
Also published as: PL360799A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Wynalazek dotyczy zastawki trójpłatkowej, zwłaszcza do medycznych urządzeń wymuszających przepływ krwi, stosowanych, jako urządzenia zewnętrzne bądź implantowalne podczas leczenia i/lub ratowania życia pacjentów z wadami układu krążenia.The invention relates to a trilobal valve, in particular for medical devices that impose blood flow as external or implantable devices in the treatment and / or life saving of patients with cardiovascular defects.

W urządzeniach służących do wymuszania przepływu krwi, przykładowo w sztucznych sercach implantowalnych do organizmu człowieka lub pompach wspomagających krążenie w trakcie i w okresie po zabiegach operacyjnych serca wykorzystywane są sztuczne zastawki, regulujące obieg krwi tak, żeby był on najbardziej zbliżony do obiegu naturalnego, zgodnego z rytmem pracy serca. Jednym z rodzajów zastawek wykorzystywanych w takich urządzeniach są zastawki trójpłatkowe. Najbardziej rozpowszechniona zastawka tego typu posiada trzy elastyczne płatki wykonane z tworzywa, zwłaszcza z poliuretanu. Płatki mocowane są wzdłuż swojej łukowej krawędzi stanowiącej ich podstawę do stentu o kształcie pierścieniowo - walcowym, posiadającym trzy równomiernie usytuowane wypusty o łukowym zarysie. Każdy z płatków posiada swobodną krawędź, utworzoną przez dwa odcinki prostych usytuowanych względem siebie pod pewnym kątem i zbieżnych w kierunku od podstawy do wierzchołka, przy czym swobodne krawędzie płatków w stanie zamkniętym zastawki szczelnie zwierają się, a w jej stanie otwartym rozwierają. Powierzchnia każdego z płatków wyznaczona jest przez tworzące o przebiegu od wierzchołka do krawędzi podstawy płatka i jest symetryczna względem płaszczyzny przechodzącej przez wierzchołek płatka. Zespół zastawki umieszczony jest w zewnętrznym korpusie, stanowiącym element systemu naczyniowego, w którym krąży krew. Jedną z niedogodności tego typu zastawek jest fakt niewystarczającego przemywania płatków oraz otoczenia płatków przez zwrotną strugę krwi podczas fazy zamknięcia zastawki. Taka sytuacja może doprowadzić do niepożądanego gromadzenia się krwi w rejonie wokół płatków zastawki, w skutek, czego powstają skrzepy zagrażające życiu pacjenta podłączonego do urządzenia.Devices used to force blood flow, for example, in artificial hearts implanted into the human body or pumps supporting circulation during and after heart surgery, use artificial valves regulating the blood circulation so that it is as close to the natural circulation as possible, consistent with the rhythm heart rate. One type of valve used in such devices are trilobal valves. The most common valve of this type has three flexible leaflets made of plastic, especially polyurethane. The flakes are attached along their arcuate edge on which they are based on a cylindrical, ring-shaped stent having three evenly spaced arcuate lugs. Each leaflet has a free edge formed by two sections of straight lines at an angle to each other and converging from the base to the apex, the free edges of the leaflets in the closed state, the valves tightly close, and in their open state they open. The surface of each of the petals is defined by an outline extending from the tip to the edge of the petal base and is symmetrical to the plane passing through the tip of the petal. The valve assembly is housed in an outer body that is part of a vascular system through which blood circulates. One of the disadvantages of this type of valve is that the leaflets are not sufficiently flushed and the leaflets are surrounded by the reflux of blood during the valve closure phase. This situation can lead to undesirable pooling of blood in the area around the valve leaflets, resulting in the formation of clots that threaten the life of the patient connected to the device.

Dodatkowo, na przykład z polskiego zgłoszenia patentowego P-331621 znana jest zastawka trójpłatkowa, która usytuowana jest w otaczającym ją korpusie tak, że płaszczyzna przechodząca przez oś wzdłużną zastawki oraz jeden z wierzchołków korpusu, w którym umieszczona jest zastawka, jest nachylona pod pewnym katem, korzystnie wynoszącym 30°, do płaszczyzny symetrii płatka zastawki. Takie usytuowanie zastawki powoduje, że cofająca się struga krwi z fazie zamknięcia zastawki wprowadzona zostaje w ruch wirowy, częściowo przemywający otoczenie wokół zastawki, zwłaszcza miejsca gromadzenia się krwi i powstawania skrzepów.In addition, for example, from the Polish patent application P-331621, a three-leaf valve is known, which is located in the body surrounding it so that a plane passing through the longitudinal axis of the valve and one of the vertices of the body in which the valve is placed is inclined at a certain angle, preferably at 30 °, to the symmetry plane of the valve leaflet. Such a positioning of the valve causes the receding blood stream from the valve closure phase to rotate, partially washing the environment around the valve, especially at the site of blood accumulation and clotting.

Zastawka trójpłatkowa według wynalazku, osadzona w zewnętrznym korpusie, w której płatki zamocowane są swoimi podstawami, do stentu, charakteryzuje się tym, że krawędź podstawy każdego płatka ma przebieg krzywej wielomianowej, wyznaczonej, przez co najmniej trzy punkty charakterystyczne, przy czym kształt powierzchni każdego płatka jest w pełni niesymetryczny. Dodatkowo tworzące tej w pełni niesymetrycznej powierzchni są odcinkami prostej i/lub krzywej zbliżonej do paraboli.The three-leaf valve according to the invention, embedded in an outer body, in which the leaflets are attached with their bases to the stent, is characterized in that the edge of the base of each leaflet follows a polynomial curve defined by at least three characteristic points, the shape of the surface of each leaflet it is fully unbalanced. Additionally, those that make up this fully unsymmetrical surface are segments of a straight line and / or a curve close to a parabola.

W korzystnym wykonaniu każ dy z pł atków zastawki ma identyczny kształ t, przez co struga zwrotna krwi zostaje ukształtowana bez niepożądanych zawirowań.In a preferred embodiment, each valve leaf has an identical t-shape, whereby the blood reflux is formed without undesirable turbulence.

Celowym jest również, gdy na punkty charakterystyczne określające przebieg podstawy każdego płatka składają się dwa punkty końcowe krawędzi podstawy oraz punkt na podstawie najbardziej oddalony od wierzchołka płatka.It is also expedient when the characteristic points defining the course of the base of each petal consist of two end points of the edge of the base and the point on the base farthest from the tip of the petal.

Wówczas preferowanym jest takie wykonanie, w którym każda z dwóch swobodnych krawędzi płatka ma postać odcinka prostej, a tworzące powierzchni zawartej między nimi mają postać odcinków krzywej parabolicznej.Then, the preferred embodiment is one in which each of the two free edges of the petal has the form of a straight section, and the surfaces that form between them are sections of a parabolic curve.

W takim wykonaniu korzystnym jest, gdy na każdym z płatków szczyty tworzących parabolicznych wyznaczają odcinek krzywej, będący śladem powierzchni przecinającej każdą ze swobodnych krawędzi płatka zasadniczo pod innym kątem, co ukierunkowuje przebieg strugi krwi względem powierzchni płatka zastawki.In such an embodiment, it is preferred that, on each of the leaflets, the peaks of the parabolic formers define a curve segment tracing the surface crossing each of the leaflet's free edges at a substantially different angle, which directs the course of the blood stream relative to the valve leaf surface.

Konstrukcja zastawki według wynalazku pozwala na wykorzystanie jej płatków, jako kierownicy strumienia zwrotnego krwi, powstającego podczas zamykania zastawki, do skutecznego przemywania płatków zastawki oraz obszaru pomiędzy płatkami a zewnętrznym korpusem. W pełni asymetryczna powierzchnia trzech identycznych płatków zastawki skutkuje tym, że tor przepływu strugi zwrotnej krwi zostaje uformowany w płaszczyźnie prostopadłej do osi głównej zastawki. Dzięki takiemu wirującemu wokół zastawki rozprowadzeniu strugi zwrotnej zapobiega się gromadzeniu krwi wokół zastawki, zwłaszcza w rejonie podstawy płatków zastawki, a tym samym przeciwdziała się powstawaniu skrzepów krwi zagrażających życiu ludzi. Uformowany przez płatki strumień zwrotny krwi charakteryzuje sięThe design of the valve according to the invention allows its leaflets to be used as a guide for the reflux of blood generated during valve closure to effectively flush the valve leaflets and the area between the leaflets and the outer body. The fully asymmetric surface of three identical valve leaflets results in the blood flow path being formed in a plane perpendicular to the main valve axis. By distributing the backflow around the valve in this way, blood is prevented from accumulating around the valve, especially in the region of the base of the valve leaflets, and thereby life-threatening blood clots are prevented. The reflux blood formed by the flakes is characterized by

PL 205 923 B1 ciągłością oraz brakiem niepożądanych zawirowań, co dodatkowo zapobiega degradacji i niszczeniu krwi.Continuity and the absence of undesirable turbulence, which further prevents degradation and destruction of blood.

Wynalazek został bliżej przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który ukazuje zespół zastawki w stanie zamkniętym umieszczony w zewnętrznym korpusie w częściowym przekroju wzdłużnym.The invention is illustrated in more detail in the drawing, which shows the valve assembly in a closed state placed in the outer body in a partial longitudinal section.

Zespół zastawki 1, na który składa się stent 2 oraz trzy identyczne, cienkościenne płatki 3 wykonane z elastycznego poliuretanu, umieszczony jest wewnątrz korpusu 4 stanowiącego element systemu naczyniowego urządzenia do wymuszania przepływu krwi. Stent 2 ma kształt zbliżony do pierścienia i wyposażony jest w trzy ramiona 5 o łukowym zarysie zewnętrznym, równomiernie rozmieszczone na obrysie swojego pierścieniowego korpusu 6. Każdy z płatków 3 zamocowany jest do stentu 2 swoimi krawędziami, stanowiącymi podstawę 7 płatków 3 i mającymi przebieg krzywej wielomianowej wyznaczonej przez trzy punkty charakterystyczne A, B, C. Na punkty charakterystyczne A, B, C skreślające przebieg podstawy 7 każdego płatka 3 składają się dwa punkty końcowe A, B krawędzi podstawy 7 oraz punkt C najbardziej oddalony od wierzchołka 8 płatka 3. Każdy z płatków 3 ma dwie swobodne krawędzie 9 o postaci odcinka prostej, zbieżne pod kątem w kierunku od podstawy 7 do wierzchołka 8, przy czym swobodne krawędzie 9 płatków 3 w stanie zamkniętym zastawki 1 zwierają się, a w jej stanie otwartym rozwierają, kształt powierzchni każdego płatka 3 jest w pełni niesymetryczny, i powierzchnia każdego z płatków 3 wyznaczona jest przez tworzące 10 przebiegu od wierzchołka 8 do krawędzi podstawy 7 płatka 3. Tworzące 10 powierzchni płatka 3 zawartej między swobodnymi krawędziami 9 mają postać odcinków krzywej parabolicznej. Na każdym z płatków 3 szczyty 11 tworzących parabolicznych 10 wyznaczają odcinek krzywej 12, będący śladem powierzchni przecinającej każdą ze swobodnych krawędzi 9 płatka 3 zasadniczo pod innym kątem.The valve assembly 1, which consists of the stent 2 and three identical thin-walled petals 3 made of flexible polyurethane, is placed inside the body 4 which is part of the vascular system of the device for blood flow. The stent 2 has a shape similar to a ring and is equipped with three arms 5 with an arcuate outer contour evenly spaced on the outline of its annular body 6. Each of the petals 3 is attached to the stent 2 with its edges, which form the base 7 of the petals 3 and follow a polynomial curve. defined by three characteristic points A, B, C. The characteristic points A, B, C delimiting the course of the base 7 of each petal 3 consist of two end points A, B of the edge of the base 7 and the point C farthest from the tip 8 of the petal 3. Each of of the petals 3 has two free edges 9 in the form of a straight segment, converging at an angle from the base 7 to the apex 8, the free edges 9 of the petals 3 in the closed state of the valve 1 contracting, and in its open state opening, the shape of the surface of each leaf 3 it is fully unsymmetrical, and the area of each of the petals 3 is defined by a line extending from the top 8 to the edge of the base 7 of the petal 3. The surfaces 10 of the petal 3 between the free edges 9 are in the form of parabolic curve sections. On each of the petals 3, the peaks 11 of the parabolic 10 define a section of the curve 12, which is the trace of the surface intersecting each of the free edges 9 of the petal 3 at a substantially different angle.

Zwrotna struga krwi przed kontaktem z płatkami zastawki ma kierunek zasadniczo równoległy do osi wzdłużnej zastawki. Kontakt tej strugi z całkowicie niesymetrycznymi płatkami skutkuje odchyleniem tej strugi zwrotnej, zasadniczo zgodnie z przebiegiem odcinka krzywej 12, przez co odchylona struga zwrotna krwi skutecznie przemywa rejon wokół płatków zastawki, zapobiegając powstawaniu stacjonarnych skupisk krwi.The reflux blood stream prior to contact with the valve leaflets has a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the valve. The contact of this jet with the completely unsymmetrical leaflets results in the deflection of the return jet substantially along the course of curve segment 12, whereby the deflected blood reflux effectively washes the area around the valve leaflets, preventing stationary blood clumps from forming.

Claims

Patent claims

1. A trilobal valve, especially for medical devices that induce blood flow, embedded in the outer body and secured to a ring-shaped stent by the base edges of the petals, each leaflet having two free edges converging at an angle from the base to the apex, and the free edges of the leaflets in the closed state the valves shorten, and in its open state they open, while the surface of each leaflet is defined by forming lines running from the apex to the edge of the leaflet base, characterized in that the edge of the base (7) of each leaflet (3) has the course of a polynomial curve, defined by at least three characteristic points (A, B, C), where the shape of the surface of each petal (3) is fully asymmetrical, and the surfaces that make up (9, 10) are straight line segments and / or curve close to a parabola.

2. Valve according to claim The flap of claim 1, characterized in that each of the petals (3) has an identical shape.

3. Valve according to p. The characteristic points (A, B, C) defining the course of the base (7) of each petal (3) consist of two end points (A, B) of the edge of the base (7) and the point (C) of the most away from the tip (8) of the petal (3).

4. Valve according to p. The flap according to claim 3, characterized in that each of the two free edges (9) of the petal (3) has the form of a straight section, and the surfaces (10) between them have the form of parabolic curve sections.

5. Valve according to p. 4. A method according to claim 4, characterized in that the peaks (11) of the parabolic (10) forms on each of the petals (3) define a section of the curve (12) tracing the surface intersecting each of the free edges (9) at a different angle.