RU2200506C2

RU2200506C2 - Heart valve prosthesis

Info

Publication number: RU2200506C2
Application number: RU2000130652A
Authority: RU
Inventors: С.В. Евдокимов; А.Н. Филиппов; Э.Ю. Гончаров
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Предприятие "Мединж"
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2003-03-20

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has ring-shaped casing provided with fixing members bounded with supporting surfaces presented to the direct and reverse blood flows and lateral surface facing the central casing axis and cusps rotatable in the ring-shaped casing between opened position letting direct blood flow pass and closed position restricting the reverse blood flow, each having lateral external surface having grooves with supporting surfaces presented to the direct and reverse blood flows. The grooves are engageable with corresponding supporting surfaces of the said fixing member of the casing, coupling surface engageable with matching coupling surface of another cusp in closed position, ascending and descending surfaces presented to the direct and reverse blood flows. The ring-shaped casing has central cusp rotation angle restrictors having supporting surfaces turned towards the descending cusp surfaces and lateral cusp rotation angle restrictors having supporting surfaces turned towards the ascending cusp surfaces, supporting surfaces of each of the lateral cusp rotation angle restrictors are smoothly conjugated to each other under obtuse angle and each lateral cusp rotation angle restrictor is connected to the central cusp rotation angle restrictor with a fixing member. EFFECT: low hydrodynamic resistance, high-speed response; high reliability. 8 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в кардиохирургии для замены пораженных естественных аортальных и митральных клапанов сердца человека. Не менее успешно настоящее изобретение может быть использовано для замены пораженного трикуспидального клапана. The invention relates to medical equipment and can be used in cardiac surgery to replace the affected natural aortic and mitral valves of the human heart. Equally successfully, the present invention can be used to replace an affected tricuspid valve.

Известен протез клапана сердца [1], содержащий кольцеобразный корпус с ограничителями угла поворота створок, и створки, установленные в кольцеобразном корпусе с возможностью поворота между положением открытия, обеспечивающим прохождение прямого потока крови, и положением закрытия, ограничивающим обратный поток крови, каждая из которых имеет восходящую и нисходящую поверхности, обращенные соответственно к прямому и обратному потокам крови, на которых расположены фиксирующие элементы, выполненные в виде выступов. Known prosthesis of the heart valve [1], containing an annular body with limiters of the angle of rotation of the valves, and the valves installed in an annular body with the possibility of rotation between the opening position, which allows the passage of direct blood flow, and the closing position, limiting the reverse blood flow, each of which has ascending and descending surfaces, respectively facing the direct and reverse blood flows, on which the fixing elements are arranged in the form of protrusions.

Выступы на восходящих и нисходящих поверхностях створок взаимодействуют с ограничителями угла поворота створок, обеспечивая поворот створок из положения закрытия в положение открытия. Однако этот протез клапана имеет существенный недостаток, снижающий его надежность, так как при открытии и закрытии створки совершают не только вращательное, но и поступательное движение, а взаимодействие выступов с ограничителями носит характер трения скольжения. Это вызывает повышенный износ элементов протеза. Кроме того, наличие выступов на створках повышает их момент инерции, что снижает быстродействие протеза клапана сердца. Кроме этого, выполнение ограничителей угла поворота створок внутри корпуса уменьшает его проходное отверстие и увеличивает гидродинамическое сопротивление протеза клапана потоку крови, ухудшая тем самым его гемодинамические характеристики. The protrusions on the ascending and descending surfaces of the flaps interact with the limiters of the angle of rotation of the flaps, providing rotation of the flaps from the closed position to the open position. However, this valve prosthesis has a significant drawback, which reduces its reliability, since when opening and closing the flaps perform not only rotational, but also translational movement, and the interaction of the protrusions with the limiters has the nature of sliding friction. This causes increased wear of the prosthesis elements. In addition, the presence of protrusions on the cusps increases their moment of inertia, which reduces the speed of the prosthetic heart valve. In addition, the implementation of the limiters of the angle of rotation of the valves inside the body reduces its bore and increases the hydrodynamic resistance of the valve prosthesis to blood flow, thereby impairing its hemodynamic characteristics.

Известен протез клапана сердца [2], содержащий кольцеобразный корпус с фиксирующими элементами, ограниченными опорными, обращенными к прямому и обратному потокам крови, поверхностями и боковой поверхностью, обращенной к центральной оси корпуса, и створки, установленные в кольцеобразном корпусе с возможностью поворота между положением открытия, обеспечивающим прохождение прямого потока крови, и положением закрытия, ограничивающим обратный поток крови, каждая из которых имеет боковую наружную поверхность, на которой выполнены выступы с опорными поверхностями, обращенными к прямому потоку крови, которые взаимодействуют с соответствующими опорными поверхностями упомянутого фиксирующего элемента корпуса, поверхность смыкания, взаимодействующую с соответствующей поверхностью смыкания другой створки в закрытом положении, на которой расположены выступы с опорными поверхностями, обращенными к обратному потоку и взаимодействующими с соответствующей опорной поверхностью фиксирующего элемента корпуса, восходящую и нисходящую поверхности, обращенные соответственно к прямому и обратному потокам крови, причем на нисходящей поверхности створок выполнены выступы-кулачки, предотвращающие смыкание створок в открытом положении и ограничивающие угол открытия створок. Known prosthetic heart valve [2], containing an annular body with locking elements bounded by support facing the direct and reverse blood flows, surfaces and a side surface facing the central axis of the body, and sashes mounted in an annular body with the possibility of rotation between the opening position providing the passage of a direct blood flow, and the closing position, limiting the return flow of blood, each of which has a lateral outer surface on which protrusions are made with supporting surfaces facing the direct flow of blood, which interact with the corresponding supporting surfaces of the said fixing element of the body, the contact surface interacting with the corresponding surface of the closure of the other leaf in the closed position, on which there are protrusions with the supporting surfaces facing the return flow and interacting with the corresponding supporting surface of the fixing element of the housing, the ascending and descending surfaces, facing respectively pr pit and reverse blood flow, moreover, on the descending surface of the cusps, cam projections are made to prevent the cusps from closing in the open position and limit the cusp opening angle.

Этот протез, обладая уменьшенным гидродинамическим сопротивлением из-за отсутствия выступов в гидравлическом отверстии корпуса, имеет недостаток, выраженный в том, что наличие многих выступов на створках увеличивает момент инерции створок, снижая быстродействие протеза, и увеличивает толщину заготовки из углеродного материала для изготовления створки, что увеличивает стоимость протеза. This prosthesis, having a reduced hydrodynamic resistance due to the absence of protrusions in the hydraulic opening of the casing, has the disadvantage that the presence of many protrusions on the flaps increases the moment of inertia of the flaps, reducing the speed of the prosthesis, and increases the thickness of the carbon material blank for the manufacture of the flap, which increases the cost of the prosthesis.

Этот протез клапана выбран в качестве прототипа. This valve prosthesis is selected as a prototype.

Предложен протез клапана сердца, содержащий кольцеобразный корпус с фиксирующими элементами, ограниченными опорными, обращенными к прямому и обратному потокам крови, поверхностями и боковой поверхностью, обращенной к центральной оси корпуса, створки, установленные в кольцеобразном корпусе с возможностью поворота между положением открытия, обеспечивающим прохождение прямого потока крови, и положением закрытия, ограничивающим обратный поток крови, каждая из которых имеет боковую наружную поверхность, на которой выполнены пазы с опорными поверхностями, обращенными к прямому и обратному потоку крови, которые взаимодействуют с соответствующими опорными поверхностями упомянутых фиксирующих элементов корпуса, поверхность смыкания, взаимодействующую с соответствующей поверхностью смыкания другой створки в закрытом положении, восходящую и нисходящую поверхности, обращенные соответственно к прямому и обратному потокам крови, и пришивную манжету, отличающийся тем, что:
а) в кольцеобразном корпусе выполнены центральные ограничители угла поворота створок с опорными поверхностями, обращенными к нисходящим поверхностям створок, и боковые ограничители угла поворота створок с опорными поверхностями, обращенными к восходящим поверхностям створок;
б) опорные поверхности каждого бокового ограничителя угла поворота створок плавно сопрягаются между собой под тупым углом;
в) каждый боковой ограничитель соединен с центральным ограничителем фиксирующим элементом;
г) одна из опорных поверхностей каждого бокового ограничителя угла поворота створок выполнена практически параллельной центральной оси корпуса, а другая опорная поверхность выполнена вблизи условной линии, пересекающей центр масс створки параллельно плоскости смыкания створок;
д) опорные поверхности, обращенные к прямому и обратному потокам, расположенные в пазах на боковых поверхностях створки, выполнены криволинейно-выпуклыми и с гарантированным зазором с соответствующими опорными поверхностями фиксирующих элементов корпуса;
е) боковые поверхности фиксирующих элементов выполнены плавно расширяющимися;
ж) центральный и боковые ограничители угла поворота створок и фиксирующий элемент корпуса выполнены в виде выступов, расположенных на диаметрально противоположных участках корпуса в зоне его торцевой поверхности, обращенной к прямому потоку крови;
з) опорные поверхности центрального ограничителя поворота створок расположены выше по потоку, чем плоскость торцевой поверхности корпуса, обращенной к прямому потоку крови;
и) высота выступов ограничителей угла поворота створок больше высоты выступов фиксирующих элементов;
к) на торцевой поверхности корпуса, обращенной к прямому потоку, выполнен кольцевой буртик, выступающий над внешней поверхностью корпуса, а части корпуса с ограничителями угла поворота створок выполнены выступающими над торцевой поверхностью корпуса, обращенной к прямому потоку крови, и внешняя поверхность упомянутых частей корпуса сопряжена с внешней поверхностью буртика.A heart valve prosthesis is proposed, comprising a ring-shaped body with fixing elements bounded by support facing the direct and reverse blood flows, surfaces and a side surface facing the central axis of the body, sashes installed in the ring-shaped body with the possibility of rotation between the opening position, providing the passage of direct blood flow, and a closure position restricting the return flow of blood, each of which has a lateral outer surface on which grooves with support surfaces facing the forward and reverse blood flow, which interact with the corresponding supporting surfaces of the said fixing elements of the body, a closure surface interacting with the corresponding closure surface of the other leaf in the closed position, the ascending and descending surfaces, respectively facing the direct and reverse blood flows, and a sewing cuff, characterized in that:
a) in the annular case there are central limiters of the angle of rotation of the flaps with supporting surfaces facing the descending surfaces of the flaps, and side limiters of the angle of rotation of the flaps with the supporting surfaces facing the ascending surfaces of the flaps;
b) the supporting surfaces of each lateral limiter of the angle of rotation of the leaves smoothly mate with each other at an obtuse angle;
c) each side stop is connected to the central stop by a fixing element;
d) one of the supporting surfaces of each lateral limiter of the angle of rotation of the flaps is made almost parallel to the central axis of the casing, and the other supporting surface is made near a conditional line crossing the center of mass of the flap parallel to the plane of closure of the flaps;
e) supporting surfaces facing the forward and reverse flows, located in grooves on the side surfaces of the sash, made curved and convex and with a guaranteed gap with the corresponding supporting surfaces of the fixing elements of the body;
e) the lateral surfaces of the locking elements are made smoothly expanding;
g) the central and lateral limiters of the angle of rotation of the valves and the fixing element of the body are made in the form of protrusions located on diametrically opposite parts of the body in the area of its end surface facing the direct blood flow;
h) the supporting surfaces of the central limiter of rotation of the valves are located upstream than the plane of the end surface of the body facing the direct blood flow;
i) the height of the protrusions of the limiters of the angle of rotation of the valves is greater than the height of the protrusions of the locking elements;
j) on the end surface of the body facing the direct flow, an annular bead protruding above the outer surface of the body, and parts of the body with limiters of the angle of rotation of the flaps are made protruding above the end surface of the body facing the direct blood flow, and the outer surface of the said parts of the body is paired with the outer surface of the shoulder.

Известных технических решений с сочетанием признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не выявлено. Known technical solutions with a combination of features similar to those that distinguish the claimed solution from the prototype, not identified.

Предлагаемый протез клапана сердца позволит повысить быстродействие протеза клапана сердца, улучшить его гемодинамические характеристики, повысить надежность и снизить стоимость. The proposed prosthesis of the heart valve will improve the speed of the prosthesis of the heart valve, improve its hemodynamic characteristics, increase reliability and reduce cost.

При выполнении в кольцеобразном корпусе центральных ограничителей угла поворота створок с опорными поверхностями, обращенными к нисходящим поверхностям створок, и боковых ограничителей угла поворота створок с опорными поверхностями, обращенными к восходящим поверхностям створок, выполнении опорных поверхностей каждого бокового ограничителя угла поворота створок плавно сопрягающимися между собой под тупым углом и выполнении каждого бокового ограничителя соединенным с центральным ограничителем фиксирующим элементом обеспечивается разделение функций и условий работы элементов протеза. А именно, в процессе поворота створки из положения закрытия в положение открытия, когда нагрузки на створку минимальны, происходит взаимодействие опорных поверхностей, обращенных к обратному потоку крови, выполненных в пазах на боковой поверхности створок с соответствующими опорными поверхностями, обращенными к прямому потоку, упомянутого фиксирующего элемента корпуса. При этом взаимодействие характеризуется в основном как трение качения, а ударные нагрузки отсутствуют. Для предотвращения нагрузок на опорные поверхности фиксирующего элемента в процессе закрытия створок обеспечивается взаимодействие части восходящей поверхности створок с боковыми ограничителями угла поворота в зоне плавного сопряжения под тупым углом их опорных поверхностей. В момент закрытия или открытия клапана происходит ударное взаимодействие створок с ограничителями поворота, при котором возникают значительные нагрузки. Однако в этом случае взаимодействуют опорные поверхности на ограничителях угла поворота створок, участки на нисходящей и восходящей поверхности створок, а поверхности в пазах створки и на фиксирующих элементах корпуса выводятся из взаимодействия. Этим достигается уменьшение сил трения и момента инерции створок, что повышает быстродействие клапана, достигается уменьшение износа элементов протеза и обеспечивается повышение его надежности. Отсутствие каких-либо дополнительных элементов в виде выступов на створках позволяет использовать для их изготовления заготовки минимальной толщины, что существенно снижает стоимость их изготовления. When the central limiters of the angle of rotation of the flaps with supporting surfaces facing the descending surfaces of the flaps and the lateral limiters of the angle of rotation of the flaps with the supporting surfaces facing the ascending surfaces of the flaps are made in the ring-shaped body, the supporting surfaces of each side limiter of the angle of rotation of the flaps are smoothly interconnected under obtuse angle and the implementation of each side stop connected to the Central stop locking element provides I separation of functions and the working conditions of the prosthetic components. Namely, in the process of turning the sash from the closing position to the opening position, when the load on the sash is minimal, there is an interaction of the supporting surfaces facing the return flow of blood, made in the grooves on the side surface of the valves with the corresponding supporting surfaces facing the direct flow, referred to the fixing body element. Moreover, the interaction is characterized mainly as rolling friction, and there are no shock loads. To prevent loads on the supporting surfaces of the locking element during the closing of the valves, interaction of a part of the ascending surface of the valves with side limiters of the angle of rotation in the zone of smooth conjugation at an obtuse angle of their supporting surfaces is ensured. At the moment of closing or opening the valve, the valves interact with the rotation limiters, during which significant loads occur. However, in this case, the supporting surfaces interact on the limiters of the angle of rotation of the flaps, the areas on the descending and ascending surfaces of the flaps, and the surfaces in the flaps of the flap and on the fixing elements of the casing are removed from the interaction. This achieves a decrease in the friction forces and the moment of inertia of the valves, which increases the speed of the valve, achieves a decrease in the wear of the prosthesis elements and ensures an increase in its reliability. The absence of any additional elements in the form of protrusions on the flaps allows the use of blanks of the minimum thickness for their manufacture, which significantly reduces the cost of their manufacture.

При выполнении одной из опорных поверхностей каждого бокового ограничителя угла поворота створок практически параллельной центральной оси корпуса восходящие поверхности створок устанавливаются практически параллельно линиям тока прямого потока крови, и створки оказывают минимальное сопротивление потоку. А при выполнении другой опорной поверхности вблизи условной линии, пересекающей центр масс створки параллельно плоскости смыкания створок, обеспечивается снижение нагрузок на створку и ограничители поворота в момент закрытия клапана и нахождения створок в положении закрытия из-за устранения возникновения моментов количества движения и моментов силы. When performing one of the supporting surfaces of each lateral limiter of the angle of rotation of the cusps almost parallel to the central axis of the casing, the ascending surfaces of the cusps are installed almost parallel to the current lines of direct blood flow, and the cusps provide minimal resistance to flow. And when you perform another supporting surface near the conditional line crossing the center of mass of the sash parallel to the plane of closure of the sash, the load on the sash and turn stops at the moment of closing the valve and the shutters are in the closed position due to the elimination of the occurrence of momentum and moment of force.

Выполнение опорных поверхностей, обращенных к прямому и обратному потокам, расположенных в пазах на боковых поверхностях створки, криволинейно-выпуклыми создает возможность обкатывания этих поверхностей при повороте створок, исключая скольжение, чем достигается снижение износа. The implementation of the supporting surfaces facing the forward and reverse flows located in the grooves on the side surfaces of the sash curvilinearly convex makes it possible to run these surfaces when turning the sash, eliminating slipping, thereby reducing wear.

А выполнение опорных поверхностей, обращенных к прямому и обратному потокам, расположенных в пазах на боковых поверхностях створки с гарантированным зазором с соответствующими опорными поверхностями фиксирующих элементов корпуса, устраняет нагружение фиксирующих элементов при закрытом положении створок. And the implementation of the supporting surfaces facing the forward and reverse flows, located in the grooves on the side surfaces of the sash with a guaranteed clearance with the corresponding supporting surfaces of the fixing elements of the body, eliminates the loading of the locking elements with the shutters closed.

При выполнении боковых поверхностей фиксирующих элементов плавно расширяющимися исключается поступательное движение створок в промежуточных положениях между открытием и закрытием и обеспечивается поддержание оптимального гарантированного зазора между опорными поверхностями в пазах на боковых поверхностях створок и соответствующими опорными поверхностями фиксирующих элементов. Этим устраняется возникновение неконтролируемых ударных воздействий на фиксирующие элементы корпуса, что повышает надежность протеза. When the lateral surfaces of the locking elements are smoothly expanding, the translational movement of the flaps in intermediate positions between opening and closing is excluded and the optimal guaranteed clearance is maintained between the supporting surfaces in the grooves on the side surfaces of the flaps and the corresponding supporting surfaces of the locking elements. This eliminates the occurrence of uncontrolled shock effects on the fixing elements of the body, which increases the reliability of the prosthesis.

При выполнении центральных и боковых ограничителей угла поворота створок и фиксирующих элементов корпуса в виде выступов, расположенных на диаметрально противоположных участках корпуса в зоне его торцевой поверхности, обращенной к прямому потоку крови, обеспечивается смещение осей вращения створок к плоскости их смыкания, что увеличивает момент сил, действующих на створки при их открытии и закрытии, и повышает быстродействие клапана. When the central and lateral limiters of the angle of rotation of the cusps and the fixing elements of the casing are performed in the form of protrusions located on diametrically opposite sections of the casing in the area of its end surface facing the direct blood flow, the axes of rotation of the cusps are shifted to the plane of their closure, which increases the moment of forces, acting on the sash when they open and close, and increases the speed of the valve.

Однако больший эффект достигается при выполнении опорных поверхностей центрального ограничителя поворота створок выше по потоку, чем плоскость торцевой поверхности корпуса, обращенной к прямому потоку крови. However, a greater effect is achieved when the supporting surfaces of the central limiter for the rotation of the valves are upstream than the plane of the end surface of the body facing the direct blood flow.

При выполнении высоты выступов - ограничителей угла поворота створок больше высоты выступов - фиксирующих элементов обеспечивается увеличение площади взаимодействия опорных поверхностей ограничителей угла поворота створок и соответствующих частей восходящих и нисходящих поверхностей створок. Этим снижается величина контактных напряжений и повышается надежность протеза. When performing the height of the protrusions - the limiters of the angle of rotation of the flaps greater than the height of the protrusions of the fixing elements, an increase in the area of interaction of the supporting surfaces of the limiters of the angle of rotation of the flaps and the corresponding parts of the ascending and descending surfaces of the flaps is provided. This reduces the magnitude of contact stresses and increases the reliability of the prosthesis.

При выполнении на торцевой поверхности корпуса, обращенной к прямому потоку кольцевого буртика, выступающего над внешней поверхностью корпуса, обеспечивается защита отверстия корпуса и поверхностей смыкания створок от наползания соединительных тканей организма, покрывающих пришивную манжету, и увеличивается сечение стенок корпуса в зоне расположения ограничителей поворота, что повышает устойчивость протеза к внешним воздействиям со стороны организма и повышает надежность протеза. When executed on the end surface of the casing facing the direct flow of an annular collar protruding above the outer surface of the casing, the opening of the casing and the closing surfaces of the cams is protected from creeping of the body tissue covering the sewing cuff, and the cross section of the walls of the casing in the area of rotation limiters increases, which increases the resistance of the prosthesis to external influences from the body and increases the reliability of the prosthesis.

Однако больший эффект достигается при выполнении частей корпуса с ограничителями угла поворота створок, выступающими над торцевой поверхностью корпуса, обращенной к прямому потоку крови и выполнении внешней поверхности упомянутых частей корпуса сопряженной с внешней поверхностью буртика. However, a greater effect is achieved when performing parts of the body with limiters of the angle of rotation of the flaps protruding above the end surface of the body facing the direct flow of blood and performing the outer surface of the said parts of the body conjugated with the outer surface of the bead.

Указанные свойства обеспечивают создание положительного эффекта - повышение быстродействия протеза клапана сердца, улучшение его гемодинамических характеристик, повышение надежности и снижение стоимости. These properties ensure the creation of a positive effect - increasing the speed of the prosthetic heart valve, improving its hemodynamic characteristics, increasing reliability and reducing cost.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен главный вид протеза клапана в диаметральном сечении, створки которого показаны в закрытом положении и условно не рассечены, штрихпунктирными линиями показаны створки в открытом положении. The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a main view of a valve prosthesis in a diametrical section, the flaps of which are shown in the closed position and are not conditionally dissected, the shutters in the open position are shown by dot-and-dot lines.

На фиг. 2 показан кольцеобразный корпус протеза клапана, представленного на фиг. 1, в диаметральном сечении, причем левая створка условно показана в закрытом положении штрихпунктирными линиями. In FIG. 2 shows the annular body of the valve prosthesis of FIG. 1, in a diametrical section, with the left wing conditionally shown in the closed position by dash-dotted lines.

На фиг. 3 показан вид А протеза клапана, представленного на фиг. 1. In FIG. 3 shows a view A of the valve prosthesis of FIG. 1.

На фиг. 4 показан разрез В кольцеобразного корпуса протеза клапана, представленного на фиг. 2. Штрихпунктирной линией показан контур створки в закрытом положении. In FIG. 4 shows a section B of the annular valve prosthesis body shown in FIG. 2. The dash-dot line shows the outline of the sash in the closed position.

На фиг. 5 показан разрез С кольцеобразного корпуса протеза клапана, представленного на фиг. 2. Штрихпунктирной линией показан контур створки в открытом положении. In FIG. 5 shows a section C of the annular valve prosthesis body shown in FIG. 2. The dash-dot line shows the outline of the sash in the open position.

На чертежах для удобства восприятия условно показан прямой поток крови I и обратный поток крови II. In the drawings, for ease of perception, the direct blood flow I and the reverse blood flow II are conventionally shown.

Протез клапана сердца содержит кольцеобразный корпус 1 с фиксирующими элементами 2 (фиг. 1-2), ограниченными опорными поверхностями 3 и 4, обращенными соответственно к прямому и обратному потокам крови, и боковой поверхностью 5, обращенной к центральной оси корпуса, и створки 6, установленные в кольцеобразном корпусе 1 с возможностью поворота между положением открытия, обеспечивающим прохождение прямого потока крови I, и положением закрытия, ограничивающим обратный поток крови II, каждая из которых имеет боковую наружную поверхность 7 (фиг. 1), на которой выполнены пазы 8 с опорными поверхностями 9 и 10, обращенными, соответственно, к прямому и обратному потоку крови, которые взаимодействуют с соответствующими опорными поверхностями 4 и 3 упомянутых фиксирующих элементов 2 корпуса 1, поверхность смыкания 11, взаимодействующую с соответствующей поверхностью смыкания 11 другой створки 6 в закрытом положении, восходящую 12 и нисходящую 13 поверхности, обращенные соответственно к прямому и обратному потокам крови. The heart valve prosthesis comprises an annular body 1 with fixing elements 2 (Fig. 1-2), limited by supporting surfaces 3 and 4, facing forward and reverse blood flows, respectively, and a lateral surface 5 facing the central axis of the body, and the sash 6, installed in an annular body 1 with the possibility of rotation between the opening position, providing the passage of the direct blood flow I, and the closing position, limiting the reverse blood flow II, each of which has a lateral outer surface 7 (Fig. 1), which grooves 8 are made with supporting surfaces 9 and 10 facing, respectively, the direct and reverse blood flow, which interact with the respective supporting surfaces 4 and 3 of the said fixing elements 2 of the housing 1, the contact surface 11 interacting with the corresponding contact surface 11 of the other leaf 6 in the closed position, ascending 12 and descending 13 of the surface, facing the forward and reverse blood flows, respectively.

В кольцеобразном корпусе 1 выполнены центральные ограничители 14 угла поворота створок 6 с опорными поверхностями 15, обращенными к нисходящим поверхностям 13 створок 6, и боковые ограничители 16 угла поворота створок 6 с опорными поверхностями 17 и 18, обращенными к восходящим поверхностям 12 створок 6, причем опорные поверхности 17 и 18 каждого бокового ограничителя 16 угла поворота створок 6 плавно сопрягаются между собой под тупым углом, и каждый боковой ограничитель 16 связан с центральным ограничителем 14 фиксирующим элементом 2 (фиг. 2). In the annular body 1, central limiters 14 for the angle of rotation of the flaps 6 with supporting surfaces 15 facing the descending surfaces 13 of the flaps 6, and side limiters 16 for the angle of rotation of the flaps 6 with the supporting surfaces 17 and 18 facing the ascending surfaces 12 of the flaps 6, the supporting the surfaces 17 and 18 of each side stop 16 of the angle of rotation of the leaves 6 smoothly mate with each other at an obtuse angle, and each side stop 16 is connected to the central stop 14 by the locking element 2 (Fig. 2).

Опорные поверхности 17 каждого бокового ограничителя 16 угла поворота створок 6 выполнены практически параллельными центральной оси корпуса 1, а опорные поверхности 18 выполнены вблизи условной линии III (фиг. 4), пересекающей центр масс створки 6 параллельно поверхности смыкания 11 створок 6. The supporting surfaces 17 of each lateral limiter 16 of the angle of rotation of the flaps 6 are made substantially parallel to the central axis of the housing 1, and the supporting surfaces 18 are made near the conditional line III (Fig. 4), intersecting the center of mass of the flap 6 parallel to the closing surface 11 of the flaps 6.

Опорные поверхности 9 и 10, обращенные к прямому и обратному потокам крови, расположенные в пазах 8 на боковых поверхностях 7 створки 6, выполнены криволинейно-выпуклыми и с гарантированным зазором (фиг. 2) с соответствующими опорными поверхностями 4 и 3 фиксирующих элементов 2 корпуса 1. Боковые поверхности 5 фиксирующих элементов 2 выполнены плавно расширяющимися (фиг. 2). The supporting surfaces 9 and 10, facing the direct and reverse blood flows, located in the grooves 8 on the side surfaces 7 of the sash 6, are made curved-convex and with a guaranteed gap (Fig. 2) with the corresponding supporting surfaces 4 and 3 of the fixing elements 2 of the housing 1 The side surfaces 5 of the locking elements 2 are made smoothly expanding (Fig. 2).

Центральный 14 и боковые 16 ограничители угла поворота створок 6 и фиксирующий элемент 2 корпуса 1 выполнены в виде выступов (фиг. 3), расположенных на диаметрально противоположных участках корпуса 1 в зоне выше плоскости торцевой поверхности 19 (фиг. 2), обращенной к прямому потоку крови. Высота H₁ и Н₂ выступов - ограничителей 14 и 16 угла поворота створок 6 больше высоты h выступов - фиксирующих элементов 2 (фиг. 3).The central 14 and lateral 16 limiters of the angle of rotation of the leaves 6 and the fixing element 2 of the housing 1 are made in the form of protrusions (Fig. 3) located on diametrically opposite sections of the housing 1 in the area above the plane of the end surface 19 (Fig. 2) facing the direct flow blood. The height H ₁ and H _{2 of the} protrusions - stops 14 and 16 of the angle of rotation of the flaps 6 is greater than the height h of the protrusions of the locking elements 2 (Fig. 3).

На торцевой поверхности 19 корпуса 1, обращенной к прямому потоку, выполнен кольцевой буртик 20, выступающий над внешней поверхностью 21 корпуса 1 (фиг. 1), а части 22 корпуса 1 с ограничителями 14 и 16 угла поворота створок 6 (фиг. 1, 4 и 5) выполнены выступающими над торцевой поверхностью 19 корпуса 1, обращенной к прямому потоку крови, и внешняя поверхность 23 упомянутых частей 22 корпуса 1 сопряжена с внешней поверхностью 24 буртика 20. Протез клапана сердца содержит манжету 25, которая условно показана на чертежах. Протез клапана сердца работает следующим образом. An annular bead 20 is made on the end surface 19 of the housing 1 facing the direct flow, protruding above the outer surface 21 of the housing 1 (Fig. 1), and the parts 22 of the housing 1 with limiters 14 and 16 of the angle of rotation of the shutters 6 (Fig. 1, 4 and 5) are made protruding above the end surface 19 of the housing 1 facing the direct blood flow, and the outer surface 23 of the said parts 22 of the housing 1 is associated with the outer surface 24 of the flange 20. The prosthesis of the heart valve contains a cuff 25, which is conventionally shown in the drawings. The prosthesis of the heart valve works as follows.

При возникновении избыточного давления на входе протеза створки 6, взаимодействуя опорными поверхностями 10, обращенными к обратному потоку с опорными поверхностями 3 фиксирующих элементов 2, поворачиваются до взаимодействия нисходящих поверхностей 13 створок 6 с опорными поверхностями 15 центрального ограничителя 14 и восходящих поверхностей 12 створок 6 с опорными поверхностями 17 бокового ограничителя 16 угла поворота и открывают клапан. Поскольку взаимодействующая поверхность 10 на створке 6 наиболее удалена от центра масс створки и соответственно от точки приложения сил, действующих на створку со стороны потока крови, то создается максимальный момент сил, который обеспечивает более быстрое открытие клапана. Вследствие того, что опорная поверхность 10 створок 6 выполнена криволинейно-выпуклой, во время движения створок характер взаимодействия поверхностей 10 и 3 имеет вид как трение качения, при котором, как известно, коэффициент трения и величина износа минимальны. Выполнение боковых поверхностей 5 фиксирующих элементов 2 плавно расширяющимися обеспечивает поддержание оптимального зазора между поверхностями 4 и 9 без его увеличения. Выполнение высоты ограничителей 14 и 16 угла поворота створок большей, чем высота фиксирующего элемента 2 обеспечивает увеличение площади опорных поверхностей 15 и 17 и снижает величину контактных напряжений. Ширина центрального ограничителя 14 определяет расстояние между нисходящими поверхностями 13 створок 6 и обеспечивает распределение прямого потока крови, движущегося через открытый протез клапана сердца. А при выполнении опорных поверхностей 17 каждого бокового ограничителя 16 угла поворота створок 6 практически параллельными центральной оси корпуса 2 восходящие и нисходящие поверхности 12 и 13 створок 6 устанавливаются практически параллельно линиям тока прямого потока крови, при этом происходит практически безотрывное обтекание створок 6 потоком крови, и створки 6 оказывают минимальное сопротивление потоку. When excessive pressure occurs at the inlet of the prosthesis, the flaps 6 interacting with the supporting surfaces 10 facing the return flow with the supporting surfaces 3 of the fixing elements 2 are turned until the descending surfaces 13 of the flaps 6 interact with the supporting surfaces 15 of the central stop 14 and the ascending surfaces 12 of the flaps 6 with the supporting surfaces 17 of the lateral limiter 16 of the rotation angle and open the valve. Since the interacting surface 10 on the leaflet 6 is farthest from the center of mass of the leaflet and, accordingly, from the point of application of the forces acting on the leaflet from the side of the blood flow, a maximum moment of force is created, which ensures a quicker opening of the valve. Due to the fact that the supporting surface 10 of the flaps 6 is curved-convex, during the movement of the flaps, the interaction of the surfaces 10 and 3 has the form of rolling friction, in which, as is known, the friction coefficient and the amount of wear are minimal. The implementation of the side surfaces 5 of the locking elements 2 smoothly expanding ensures the maintenance of an optimal gap between surfaces 4 and 9 without increasing it. The execution of the height of the limiters 14 and 16 of the angle of rotation of the valves greater than the height of the locking element 2 provides an increase in the area of the supporting surfaces 15 and 17 and reduces the magnitude of contact stresses. The width of the central limiter 14 determines the distance between the descending surfaces 13 of the valves 6 and ensures the distribution of the direct flow of blood moving through the open prosthesis of the heart valve. And when the supporting surfaces 17 of each lateral limiter 16 of the angle of rotation of the flaps 6 are almost parallel to the central axis of the casing 2, the ascending and descending surfaces 12 and 13 of the flaps 6 are installed almost parallel to the current lines of the direct blood flow, while there is an almost continuous flow of the flaps 6 around the blood stream, and the leaves 6 have minimal flow resistance.

Выполнение центральных и боковых ограничителей 14 и 16 угла поворота створок 6 и фиксирующих элементов 2 корпуса 1 в виде выступов, расположенных на диаметрально противоположных участках корпуса 2 в зоне его торцевой поверхности 19, обращенной к прямому потоку крови, обеспечивается смещение осей вращения створок 6 к поверхности их смыкания 11, что увеличивает момент сил, действующих на створки при их открытии и закрытии и повышает быстродействие клапана. The implementation of the Central and lateral limiters 14 and 16 of the angle of rotation of the flaps 6 and the fixing elements 2 of the housing 1 in the form of protrusions located on diametrically opposite sections of the housing 2 in the area of its end surface 19 facing the direct blood flow, provides a shift axis of rotation of the flaps 6 to the surface their closure 11, which increases the moment of forces acting on the sash when they open and close and increases the speed of the valve.

Однако больший эффект достигается при выполнении опорных поверхностей центрального ограничителя 14 поворота створок выше по потоку, чем плоскость торцевой поверхности 19 корпуса 2, обращенной к прямому потоку крови I. However, a greater effect is achieved when the supporting surfaces of the central stopper 14 of the rotation of the valves are upstream than the plane of the end surface 19 of the housing 2 facing the direct blood flow I.

При возникновении избыточного давления на выходе протеза створки 6, взаимодействуя восходящей поверхностью 12 с боковыми ограничителями 16 в зоне плавного сопряжения опорных поверхностей 17 и 18 поворачиваются в положение закрытия до взаимодействия поверхностей 12 с опорными поверхностями 18 боковых ограничителей 16 и взаимодействия поверхностей смыкания 11 створок 6. При закрытии створок 6 прерывается обратный поток крови II. Во время поворота створок возможно случайное дополнительное взаимодействие поверхностей 4 и 9, но в момент закрытия створок 6 и удара поверхностей 12 о поверхности 18 создается зазор между поверхностями 4 и 9 и предотвращается ударное воздействие на фиксирующие элементы 2 корпуса 1. Вся сила удара воспринимается поверхностями 12 и 18, имеющими существенно большую площадь, чем поверхности 4 и 9. Этим достигается снижение напряжений в элементах протеза клапана сердца и обеспечивается повышение его надежности. А при выполнении опорной поверхности 18 вблизи условной линии III, пересекающей центр масс створки 6 параллельно поверхности смыкания 11 створок 6, обеспечивается снижение нагрузок на створки 6 и ограничители поворота 16 в момент закрытия клапана и нахождения створок 6 в положении закрытия из-за устранения возникновения моментов количества движения и моментов силы. If there is excess pressure at the exit of the prosthesis of the sash 6, interacting with the ascending surface 12 with the side stops 16 in the smooth conjugation zone of the supporting surfaces 17 and 18, they turn to the closed position until the surfaces 12 interact with the supporting surfaces 18 of the side stops 16 and the interaction of the closing surfaces 11 of the leaves 6. When closing the valves 6 interrupted the return flow of blood II. During the rotation of the flaps, a random additional interaction of the surfaces 4 and 9 is possible, but at the moment of closing the flaps 6 and the impact of the surfaces 12 on the surface 18, a gap is created between the surfaces 4 and 9 and the impact on the fixing elements 2 of the housing 1 is prevented. All the impact force is perceived by the surfaces 12 and 18, having a significantly larger area than the surface 4 and 9. This achieves a reduction in stresses in the elements of the prosthesis of the heart valve and provides an increase in its reliability. And when the abutment surface 18 is made near the conditional line III crossing the center of mass of the sash 6 parallel to the closing surface 11 of the sash 6, the load on the sash 6 and turn stoppers 16 is reduced at the moment the valve is closed and the sash 6 is in the closed position due to elimination of the occurrence of moments amounts of movement and moments of power.

Предложенный протез клапана сердца, сохраняя такие преимущества прототипа, как уменьшенное гидродинамическое сопротивление, обладает повышенным быстродействием, улучшенными гемодинамическими характеристиками и повышенной надежностью. The proposed prosthesis of the heart valve, while retaining such advantages of the prototype as reduced hydrodynamic resistance, has increased speed, improved hemodynamic characteristics and increased reliability.

Источники информации
1. Протез клапана сердца. Патент США 5137532.Sources of information
1. Prosthesis of the heart valve. U.S. Patent 5137532.

2. Протез клапана сердца. Патент России 2113191. 2. Prosthesis of the heart valve. Patent of Russia 2113191.

Claims

1. A prosthetic valve of the heart, comprising an annular body with locking elements bounded by support facing the direct and reverse blood flows, surfaces and a side surface facing the central axis of the body, and sash mounted in an annular body with the possibility of rotation between the opening position, providing the passage of a direct blood flow, and a closure position restricting the return blood flow, each of which has a lateral outer surface on which grooves are made with supporting legs by surfaces facing the forward and reverse blood flow, which interact with the corresponding supporting surfaces of the said fixing element of the body, the closure surface interacting with the corresponding closure surface of the other leaf in the closed position, the ascending and descending surfaces facing the forward and reverse blood flows, respectively, characterized the fact that in the ring-shaped body, central limiters of the angle of rotation of the flaps are made with the supporting surfaces facing the top dyaschim surfaces of the flaps and side flaps stops rotation angle with support surfaces facing the surfaces of the rising flaps, wherein each side bearing surface limiting the rotation angle of the leaflets mate smoothly with each other at an obtuse angle, and each lateral stop associated with the central stopper fixing member.

2. The prosthesis of the heart valve according to claim 1, characterized in that one of the supporting surfaces of each lateral limiter of the angle of rotation of the valves is made almost parallel to the central axis of the body, and the other supporting surface is made near a conditional line crossing the center of mass of the valve parallel to the closing surface of the valves.

3. The heart valve prosthesis according to claim 1, characterized in that the supporting surfaces facing the forward and reverse flows, located in the grooves on the side surfaces of the sash, are curved and convex and with a guaranteed clearance with the corresponding supporting surfaces of the fixing elements of the body.

4. The prosthesis of the heart valve according to claim 1, characterized in that the lateral surfaces of the locking elements are made smoothly expanding.

5. A prosthetic heart valve according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the said central and lateral limiters of the angle of rotation of the valves and the fixing element of the body are made in the form of protrusions located on diametrically opposite sections of the body in the area of its end surface facing the direct blood flow.

6. The prosthesis of the heart valve according to claim 1, characterized in that the supporting surfaces of the central limiter of rotation of the valves are located above the plane of the end surface of the body facing the direct blood flow.

7. A prosthetic heart valve according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the height of the protrusions of the limiters of the angle of rotation of the valves is greater than the height of the protrusions of the locking elements.

8. The heart valve prosthesis according to claim 1, characterized in that on the end surface of the casing facing the direct flow, an annular bead protruding above the outer surface of the casing, and parts of the casing with limiters of the angle of rotation of the flaps are made protruding above the end surface of the casing facing to a direct flow of blood, and the outer surface of the mentioned parts of the body is paired with the outer surface of the shoulder.