Искусственные клапаны сердца

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ на тему:

«Искусственные клапаны сердца»

МИНСК, 2008

При нарушении работы клапанов сердца - их сужении (т.н. стеноз) или недостаточности существует возможность их замены или реконструкции.

При замене клапанов применяются современные механические и биологические модели. Механические клапаны очень надежны, служат всю жизнь и не нуждаются в замене, но требуют постоянного приёма специальных медикаментов для понижения свёртываемости крови. Биологические клапаны (свиные или сделанные из лошадиного перикарда) со временем могут разрушаться, при этом срок службы этих клапанов сильно зависит от возраста больного и его сопутствующих заболеваний. С возрастом процесс разрушения биологических клапанов сильно замедляется. Решение о том, какой клапан в конкретной ситуации является наилучшим вариантом, принимается индивидуально перед операцией в обязательной беседе между хирургом и больным моделей.

Обзор и сравнительная характеристика искусственных клапанов

Механические искусственные клапаны

1. Шариковые механические искусственные клапаны сердца (МИКС)

Рис. 1 Механический шариковый клапан Старра-Эдвардса

Клапан Старра-Эдвардса (Starr-Edwards) - первый МИКС. С 1961 г. выпускается корпорацией Бакстер, с 1966 г. в шарик стали добавлять 2% бария. Применяется в США и в мире до настоящего времени. Имеется недостаток: сам шар мешает кровотоку. Другие шариковые модели в США в настоящее время не используются.

2. Дисковые механические искусственные клапаны сердца

2.1. Однодисковые (одностворчатые) клапаны

Рис. 2. Однодисковый МИКС Бьёрк-Шили

Отличительной особенностью клапана с поворотным диском модели «МИКС» является его высокие показатели долговечности при хорошей гемодинамической эффективности.

По расчетам Института Машиностроения Академии Наук РФ клапан «МИКС» может работать более 100 лет. Проверки на стендах в условиях ускоренных испытаний подтверждают эти расчеты. Отсюда установленный в ТУ на клапаны гарантийный срок эксплуатации -- не менее 20 лет.

В конструкции клапана имеется ряд принципиальных особенностей. Основной особенностью является вращение диска внутри корпуса во время работы клапана, что существенно снижает риск износа материалов за счет распределенного контакта элементов.

Корпус клапана монолитный из титана медицинского назначения. Диск выполнен из углеродного высокопрочного материала углеситтал. Материал манжеты -- основовязаное медицинское (полиэфирное) полотно или углеродное полотно «Витлан». Манжета вращается вокруг корпуса клапана.

Основные характеристики клапанов «микс-роскардикс»

1. Конструкция клапана имеет оптимальные размеры при минимальной массе и обеспечивает пациентам преимущества по гемодинамике.

Высота открытого клапана -- 8,6 -- 13,6 мм

Масса -- не более 5,5 г

Угол открывания -- 86°

Площадь отверстия -- 1,76 -- 4,79 см2

2. В паспорт каждого клапана вносятся значения обратного перетока, установленные после испытаний на гидродинамическом стенде -- имитаторе работы сердца.

3. По клиническим данным средний перепад давления на клапане в аортальной позиции не превышает 15-20 мм рт. ст., на клапане в митральной позиции -- 6-9 мм рт. ст. и полностью обеспечивает объем кровотока на уровне 6,5-5,5 литров в минуту, что подтверждается отчетами кардиохирургов.

Рис. 3. Клапан Медтроник-Холл

Клапан Медтроник-Холл (Medtronic-Hall) - самый распространенный в мире однодисковый МИКС. Его рассчитанная износоустойчивость - тысячи лет.

2.2. Двустворчатые механические искусственные клапаны

Рис. 4. Клапан Сант Джуд Медикал - Регент

Клапаны корпорации St. Jude Medical: SJM Regent Valve и SJM Masters Series Valve. Regent - самый распространенный в мире механический протез. Это "золотой стандарт" МИКСов, с которым сравниваются все другие модели. Износоустойчивость - сотни лет. Выпускается с 1977 г., а 21.01.2000 г. был имплантирован миллионный образец.

Рис. 5. Клапан МедИнж

Лучшим клапаном мирового класса, производимых в РФ, являются клапаны завода МедИнж в г. Пенза. Створки и их опоры делаются из углеситалла, жесткость усиливается титановым кольцом. Для фиксации швов кольцо одето полиэфирной манжеткой. В процессе работы кольцо со створками свободно вращается относительно центральной оси, что обеспечивает постоянное омывание элементов клапана протекающей кровью и практически исключает тромбообразование на протезе.

Нельзя не отметить, что в процессе изготовления створки полируются с шероховатостью менее 0,05 мкм. Гарантируется долговечность клапана не менее 20 лет, а прогнозируемая - свыше 100 лет. Всего уже имплантировано 5399 клапанов МедИнж, в т.ч. в 2001 г. - 2109. Кроме РФ, данный клапан запатентован в США, награжден Гран-При и Золотой медалью с отличием на Всемирном Салоне "Брюссель-Эврика - 95" МИКС Карбомедикс (Carbomedics) выпускается с 1986 г. по настоящее время.

Рис. 6. Биологический клапан фирмы Hancock

Рис. 7. Биологический клапан фирмы Carpentier-Edwards, модель "Перимоунт"

Клапан Карпентье-Эдвардса (Carpentier-Edvards) производится корпорацией Бакстер с 1975 г. по настоящее время. Кобальто-никелевое кольцо, к которому крепятся свиные клапаны, по краю "одето" дакроном. Чтобы уменьшить антигенность гетеротканей, клапан обрабатывают глютаровым альдегидом.

Альтернативой свиному является перикардиальный клапан тех же Карпентье-Эдвардса, долговечность которого достигает 12 лет.

Рис. 8. Вид на кальцифицированный аортальный клапан со стороны разреза восходящей аорты.

Рис. 9. После удаления кальцифицированных створок клапана и вшивания биологического протеза типа Mitroflow 23 мм. Больной в этот момент находится на аппарате искусственного кровообращения, его сердце не бьётся.

Искусственное сердце

Искусственное сердце или искусственные желудочки применяются у больных в терминальной стадии сердечной недостаточности для спасения их жизни и поддержки кровообращения до того момента, когда найдется подходящей для пересадки сердца донорский орган. У некоторых больных с противопоказаниями для пересадки сердца (возраст, сопутствующие заболевания и т.д.) искусственное сердце может быть имплантировано как окончательный вариант.

Различные типы искусственного сердца были использовано более чем для 800 больных. Более чем у 240 больных была впоследствии успешно произведена пересадка сердца, более чем у 60 искусственное сердце было удалено после того, как собственное сердце восстановило свою работу. Свыше 40 больных с противопоказаниями для пересадки сердца получили искусственный желудочек в качестве окончательной терапии. В настоящее время не менее 40 больных наблюдаются после вживления искусственных желудочков различных. Некоторые больные остались настолько довольны результатами операции и улучшением качества своей жизни, что отказались от дальнейшей пересадки сердца.

Рис. 10. Искусственное сердце

Рис. 11. Искусственные желудочки

На рис. 10. показана модель искусственного сердца, разработанного в Берлине. Эта модель была впервые имплантирована профессором Хетцером в 1987 г. Всего было проведено две успешные операции.

После этого удачного опыта Центр перешел на вживление искусственных желудочков фирмы BerlinHeart, показанных на рис. 11.

Искусственные желудочки

В 1998 году впервые в мире был имплантирован искусственный желудочек с принципиально новым принципом действия, сконструированный при участии специалистов NASA. Этот маленький насос массой всего 93 грамма способен перекачивать до 6-7 литров крови в минуту и тем самым обеспечивать нормальную жизнедеятельность всего организма (рис. 12 и 13.)

Рис. 12. Расположение искусственного желудочка.

Рис. 13. Схема искусственного желудочка

В 2002 г. в был также впервые был имплантирован миниатюрный искусственный желудочек ИНКОР с магнитными опорами. На рис. 14. левосторонний искусственный желудочек ИНКОР показан вместе с находящимися снаружи блоком управления и двумя аккумуляторами. На рис. 15. эта система представлена отдельно. Она способна перекачивать до 10 литров крови в минуту при потребляемой мощности около 4 - 5 Вт. Благодаря магнитной опоре турбины трение и износ деталей отсутствуют.

Рис. 14. Левосторонний искусственный желудочек с блоком управления и двумя аккумуляторами.

Рис. 15. Левосторонний искусственный желудочек.

ЛИТЕРАТУРА

1. Белова А.Н. Нейрореабилитация .-М. Антидор, 2000 г. - 568с.

2. Прикладная лазерная медицина. Под ред. Х.П. Берлиена, Г.И. Мюллера.- М.: Интерэкспорт, 2007г.

3. Александровский А.А. Компьютеризованная кардиология. Саранск; "Красный Октябрь" 2005: 197.

4. Разработка и постановка медицинских изделий на производство. Государственный стандарт Республики Беларусь СТБ 1019-2000.

5. Штарк М.Б., Скок А.Б. Применение электроэнцефалографического биоуправления в клинической практике. М. - 2004г

6. Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия. М.,СПб.: СЛП, 2008.

7. Ультрафиолетовое излучение в профилактике инфекционных заболеваний./ А.Л. Вассерман, М.Г. Шандала, В. Г.Юзбашев. М. 2003г.