DE3128704A1 - Artificial heart valve - Google Patents
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Abstract
Description
H e r z k l a p p e n p r o t h e s e H e r z k l a p p e n p r o t h e s e
Die Erfindung betrifft eine Herzklappenprothese nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a heart valve prosthesis according to the preamble of claim 1.
Wie aus "Deutsches Ärzteblatt", Heft 5 van 9.4.1981, Seiten 725 - 732, bekannt ist, gibt es verschiedene Typen von Herzklappenprothesen, nach lich solche mit einer Kugelklappe, einer Hubscheibenklappe oder einer Kippscheibenklappe sowie sogenannte Bloprothesen. Diese werden den vielfachen Eigenschaften einer intakten gesunden Herzklappe jedoch nicht in befriedigender Weise gerecht. So neigt die Kugelklappe zur Thrombusbildung auf ihrem Metallkäfig und damit zu arteriellen Embolien. Ein textiler Überzug vermindert zwar die Embolierate, erhöht jedoch Häufigkeit und Ausmaß mechanischer Hämolysen. Neben dem hörbaren "Klicken" besteht ein weiteres Problem in der Einbaugröße. Hubscheibenklappen ergaben wegen ungünstiger #modynamik, Thrcmbo'entolien, wämolysen und Abnutzungserscheinungen unbefriedigende Pssultate. Bioprothesen führen zu relativ hohen Druckgradienten ebenso wie Kippscheibenk#appen, die ferner ebenfalls Geräusche verursachen und zu Thromboembolien führen können. Dies trifft auch für die DcppelflUgelherzklappenprothese der Fa. St. Jude Medical zu, bei der die beiden Ventilklappen getrennt voneinander gelagert sind und im geschlossenen Zustand aneinander und an die Innenwand eines Klapeenrings stoßen. Hierbei ergeben sich ein nuttlerer und zwei seitliche Durchflußbereiche, wobei ein im mittleren relativ engen Durchflußbereich eingeklemmter Thrombus die Klappenfunktion beeinträchtigen oder gar beenden kann. Außerdem drehen sich hierbei die Ventilklappen im mittleren Bereich entgegen der Strömungsrichtung.As from "Deutsches Ärzteblatt", issue 5 of 9.4.1981, pages 725 - 732, it is known, there are different types of heart valve prostheses, according to Lich those with a ball valve, a lifting disc valve or a tilting disc valve as well as so-called bloprotheses. These will have the multiple properties of an intact however, does not do justice to healthy heart valves in a satisfactory manner. This is how the ball valve tilts to thrombus formation on their metal cage and thus to arterial embolisms. A Textile cover reduces the rate of embolism, but increases the frequency and extent mechanical hemolysis. There is another problem besides the audible "click" in the installation size. Due to unfavorable #modynamics, Thrcmbo'entolien, wämolysen and signs of wear and tear unsatisfactory results. Lead bioprostheses to relatively high pressure gradients as well as tilting disc caps, which also Cause noises and lead to thromboembolism. This also applies to the double-wing heart valve prosthesis from St. Jude Medical, in which the two Valve flaps are stored separately from one another and in the closed state against one another and hit the inner wall of a clapper ring. This results in a nuttlerer and two lateral flow areas, one in the middle being a relatively narrow flow area A trapped thrombus can impair or even stop the valve function. In addition, the valve flaps rotate in the middle area against the Direction of flow.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Herzklappenprothese nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, deren Funkttonseigenschaften sich der einer gesunden Herzklappe besser annähern.The object of the invention is to provide a heart valve prosthesis according to the preamble of claim 1 to create whose funct tone properties are that of a healthy one Bring the heart valve closer together.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.This task is according to the characterizing part of the claim 1 solved.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention can be found in the description below and to be found in the subclaims.
Durch die Anordnung der Ventilklappen um eine zentrale Achse wird ein weitgehend ungehinderter Durchfluß mit vorteilhaften ha~mrdyn =ischen Strömungsverhältnissen gewährleistet. In geöffneter Stellung existieren zwei nahezu halbkreisförmige Strmungsöffnungen. Der öffnungswinkel der beiden Ventilklappen kann dabei etwa 80 bis 85° betragen. Die Magnetanordnung verhindert beim öffnen der Herzklappenprothese durch die auftretenden Abstoßungskräfte ein Zusammenschlagen der Ventilklappen, so daß keine Geräuschentwicklung eintritt. Außerdem wird durch die Magnetar.-ordnung zusätzlich ein rasches Verschließen der Herzklappenprothese ermöglicht, wobei je nach Lokalisation der Herzklappenprothese die Herzklappen durch systolische bzw. diastolische Pumpfunktion des Herzens in Offnungsstellung gekippt werden. In geschlossener Stellung sind die beiden halbkreisförmigen Ventilklappen vorzugsweise mit einer Neigung von etwa 300 zur Radialebene des Kleppenrings angeordnet.By arranging the valve flaps around a central axis a largely unhindered flow with advantageous ha ~ mrdyn = ical flow conditions guaranteed. In the open position there are two almost semicircular flow openings. The opening angle of the two valve flaps can be about 80 to 85 °. The magnet arrangement prevents the opening of the heart valve prosthesis from occurring Repulsive forces cause the valve flaps to collapse so that no noise is generated entry. In addition, the magnet arrangement ensures that the door closes quickly the heart valve prosthesis, depending on the location of the heart valve prosthesis the heart valves by systolic or diastolic pump function of the heart in Can be tilted in the open position. In the closed position, the two are semicircular Valve flaps preferably with an inclination of about 300 to the radial plane of the Kleppenring arranged.
Über die Stärke der Permanentmagnete kann die Verschlußzeit der Herzklappeeprothese sowie das Pendeluolumen günstig beeinflußt werden. Durch künstliche Alterung der Magnete ist eine weitgehende Konstanz der magnetischen Feldstärke problemlos und kostengünstig über ca. 70 Jahre möglich, so daß während des normalen Lebenszeitraums eines Menschen die Eigenschaften der Herzklappenprothese in diesem Zusamlenhang praktisch unverändert bleiben.The closure time of the heart valve prosthesis can be determined by the strength of the permanent magnets and the pendulum volume can be favorably influenced. By artificial aging of the Magnets is an extensive constancy of the magnetic field strength problem-free and inexpensive possible over approx. 70 years, so that during the normal period of life of a person the properties of the heart valve prosthesis in this context remain practically unchanged.
Infolge der Anordnung der Ventilklappen auf einer zentralen Achse bei nur einer Drehrichtung und aufgrund des relativ geringen Aktionswinkels ist ein schneller Klappenschluß bzw. eine schnelle Klappenöffnung erzielbar. Pendelvolumen, Verschlußzeit, Turbulenzentstehung und Druckgradient werden günstig beeinflußt, so daß das Herz entlastet wird. Durch den günstigen Stromfluß mit geringer Reibungsströmung, und auch begünstigt durch die Scheibenform der Ventilklappen, ist die Hämolyse gering. Dies gilt ebenfalls für die thrcmogenen Eigenschaften. A~qelöste Herzthrsmben sind ohne Einschränkung der Klappenfunktion aufgrund der großen Öffnungsfläche weitestgehend durchgängig. Die Herzklappenprothese kann jede der vier Herzklappen im Kindes- als auch irn Erwachsenenalter ersetzen.As a result of the arrangement of the valve flaps on a central axis with only one direction of rotation and due to the relatively small angle of action a quick flap closure or a quick flap opening can be achieved. Pendulum volume, The shutter speed, the generation of turbulence and the pressure gradient are favorably influenced, so that the heart is relieved. Due to the favorable current flow with low frictional flow, The hemolysis is low, also favored by the disc shape of the valve flaps. this also applies to the thrcmogenic properties. A ~ q solved Heart beats are without restriction of the valve function due to the large opening area largely consistently. The heart valve prosthesis can have any of the four heart valves in childhood as well as in adulthood.
Die Gewebeverträglichkeit ist im Vergleich zu anderen Kippscheibenklappen unverändert, da bis auf die Magnete praktisch gleiche Materialien verwendet werden. Die Röntgendichte ist gegeben. Die Koronarostien werden in Aortenposition nicht blockiert. Die Befestigung der Herzklappenprothese im Gewebe kann in bekannter Weise iiber einen Gewebering, der den Klappenring aueenumfänglich umgibt, erfolgen. Als tlberkipps icherung fiir die Ventilklappen können Anschläge vorgesehen werden.The tissue compatibility is compared to other tilting disc flaps unchanged, since practically the same materials are used with the exception of the magnets. The radiopacity is given. The coronary ostia are not in the aortic position blocked. The fastening of the heart valve prosthesis in the tissue can be carried out in a known manner via a tissue ring that surrounds the valve ring on the outside circumference. as Stops can be provided to prevent the valve flaps from tipping over.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen im wesentlichen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is described below with reference to the accompanying figures substantially schematically illustrated embodiments explained in more detail.
Fig. 1 zeigt eine Herzklappenprothese in teilweise geöffnetem Zustand entgegen der Stromungsrichtung in Stirnansicht.Fig. 1 shows a heart valve prosthesis in a partially open state against the direction of flow in front view.
Fig. 2 zeigt eine Herzklappenprothese im Schnitt bei etwas geänderter Ausführungsforrti.Fig. 2 shows a heart valve prosthesis in section with something changed Execution form
Fig. 3 und 4 zeigen zwei Ausflihrungsformen von Anschlägen für die Ventilklappen.Fig. 3 and 4 show two Ausihrungsformen of stops for Valve flaps.
Die in Fig. 1 dargestellte Herzklappenprothese besitzt einen Klappenring lo, auf dem außenurnfänglicb ein Gewebering 11 zur Einnähen der Herzklappenprothese in das umgebende Herzgewebe befestigt ist. Der Klappenring 1o nimmt eine zentrale im Bereich eines Endes des zylindrischen Klappenrings 1o in einer Radialebene hiervon angeordnete Achse 12 (in Fig. 1 nicht sichtbar) auf, um die zwei halbkreis- und scheibenförmige Ventilklappen 13 drehbar angeordnet sind.The heart valve prosthesis shown in FIG. 1 has a valve ring lo, on the outside a tissue ring 11 for sewing in the heart valve prosthesis is attached to the surrounding heart tissue. The valve ring 1o takes a central one in the region of one end of the cylindrical valve ring 1o in a radial plane thereof arranged axis 12 (not visible in Fig. 1) to the two semicircular and disc-shaped valve flaps 13 are rotatably arranged.
Die Ventilklappen 13 können hierbei wie bei einer Klavierbandanordnung jeweils mit einer Hülse 13a auf die Achse 12 aufgesteckt und drehbar um diese gelagert sein, wobei gegebenenfalls eine Trennscheibe 14 zwischen den beiden sich gegenläufig drehenden Hülsen 13a angeordnet ist.The valve flaps 13 can here as in a piano hinge arrangement each with a sleeve 13a attached to the axle 12 and rotatably mounted about it be, with optionally a separating disk 14 between the two in opposite directions rotating sleeves 13a is arranged.
Da die Ventilklappen 13 aus dem Klappenring 1o in geöffnetem Zustand herausragen, wird zweckmäßigerweise die Achse 12 etwas außerhalb des gegenüberliegenden Randes des Klappenrings 10 angeordnet, um ein nijgliches Blockieren der Koronarostien in Aortenposition zu vermeiden.Since the valve flaps 13 from the flap ring 1o in the open state protrude, the axis 12 is expediently slightly outside of the opposite Edge of the valve ring 10 arranged to prevent a possible blocking of the coronary ostia Avoid in aortic position.
Thronben, die sich in Durchstromrichtung gegen die Hülsen 13a im Bereich der Achse 12 legen, werden wegen der beiden großen Öffnungsflächen der Herzklappenprothese ohne Funktionsbeeinträchtigung der beiden Ventilklappen 13 wssggespült.Throne beneath the flow direction against the sleeves 13a in the area the axis 12 are because of the two large opening areas of the heart valve prosthesis rinsed in water without impairing the function of the two valve flaps 13.
Die Ventilklappen 13 besitzen benachbart zur Achse 12 einen verdickten Bereich 13b, in denl jeweils ein Permanentmagnet 15 eingebettet ist. Die beiden Permanentmagnete 15 der Ventilklappen 13 besitzen eine solche Polanordnung, daß sie sich abstoßen, d.h. daß die Nord- und/oder Siidpole <je nach Magnetisierungsrichtung) einander gegenüberliegen. Die Magnetisierung der Permanentmagnete 15 ist so zu wählen, daß sie ausreicht, um ein Zusaffrnenschlagen der Ventilkiappen 13 zu verhindern, jedoch sollen sie das öffnen der Herzklappenprothese nicht beeinträchtigen, d.h. maximalen öffnungswinkel. der Ventilklappen 13 zulassen.The valve flaps 13 have a thickened one adjacent to the axis 12 Area 13b, in each of which a permanent magnet 15 is embedded. The two Permanent magnets 15 of the valve flaps 13 have such a pole arrangement that they repel each other, i.e. that the north and / or south poles <depending on the direction of magnetization) face each other. The magnetization of the permanent magnets 15 is to be selected so that it is sufficient to prevent the valve flaps 13 from slamming shut, however, they should not interfere with the opening of the prosthetic heart valve, i. maximum opening angle. the valve flaps 13 allow.
Gegebenenfalls kann auch ein Permanentnagnetstab 16 parallel zur Achse 12 unmittelbar über den beiden Hülsen 13a in dem Klappenring 10 angeordnet sein, der die Permanentmagnete 15 abstößt und so ein Zusammenschlagen und zusätzlich ein Uberkippen der Ventilklappen 13 verhindert.If necessary, a permanent magnet rod 16 can also be parallel to the axis 12 be arranged directly above the two sleeves 13a in the valve ring 10, which repels the permanent magnets 15 and so a knocking together and additionally a The valve flaps 13 are prevented from tipping over.
Als Material für die Magnete 15, 16 kann ein Seco-Material (Selten Erden -Kobalt), gegebenenfalls mit einer Kunststoffumhüllung, oder auch ein keramisches magnetiscbes Material verwendet werden. Durch künstliche Alterung des Inagnet ischen Materials läßt sich eine weitgehend konstante Magnetfeldstärke über Jahrzehnte erreichen. Mögliche Auf lagerungen auf den Magneten 15, 16 hätten bezüglich der Feldstärke keinen Einfluß, jedoch dürfte Derartiges durch die ständige Bewegung der Ventilklappen 13 vermieden werden.A Seco material (rare Earth-cobalt), if necessary with a plastic coating, or a ceramic one magnetic material can be used. By artificial aging of the magnet Materials, a largely constant magnetic field strength can be achieved over decades. Possible deposits on the magnets 15, 16 would have with regard to the field strength no influence, but something like this should be caused by the constant movement of the valve flaps 13 should be avoided.
Die zur Offnungsseite hin gelegenen Flächen der beiden Ventilkiappen 13 sind mit einer hämodynamisch guten Form zu versehen, während die andere, den Ausflußtrakt bsEgrenzencle Seite eben gestaltet ist. Die Verschlußkante beider Ventilklappen 13 ist derart auszubiLden, daß Einklemmungen in geschlossener Position vermieden werden. Hierzu kann der Umfang der Ventilklappen 13 verstärkt und/ader abgerundet werden sowie im Klappenring 10 eine Auflagerung für die Ventilkiappen 13, die vorzugsweise die Durchflußweite nicht einengt, vorgesehen sein.The surfaces of the two valve caps facing the opening side 13 are to be provided with a hemodynamically good shape, while the other, the Outflow tract bsEgrenzencle side is just designed. The locking edge in the Valve flaps 13 is to be designed in such a way that jamming in the closed position be avoided. For this purpose, the circumference of the valve flaps 13 can be reinforced and / or be rounded off and in the flap ring 10 a support for the valve flaps 13, which preferably does not restrict the flow width, may be provided.
Die Ventilklappen 13, die Achse 12 und gegebenenfalls der Klappenring lo können aus einem zähen Polycarbonat wie Pyrolyt o.dgi. bestehen. Alternativ können die Achse 12 und der Klappenring lo aus Metall bestehen.The valve flaps 13, the axis 12 and, if necessary, the flap ring lo can be made of a tough polycarbonate such as Pyrolyt o.dgi. exist. Alternatively you can the axis 12 and the flap ring lo are made of metal.
Bei der in Fig. 2 dargestellten AusfWhrungsfonm dient der Permanentmagnetstab 16 als Anschlag für die Ventilklappen 13 in Form einer Uberkippsicherung. Bei entsprechender Wahl der Magnetstärken der Permanentmagnete 15 kann dieser Stab jedoch auch aus einem anderen nicht magnetischen Material, etwa einem Metall bestehen. Außerdem kann er ersetzt werden durch jeweils einen Anschlag 17 (vgl. Fig. 3) für jede Ventilklappe 13, die jeweils im Klappenring lo befestigt sind, jedoch nicht durchgehend wie der Stab 16 sind. Die Anschläge 17 können gegebenenfalls auch aus magnetischem Material bestehen. Sie verhindern ein Überkippen derjenigen Ventilklappe 13, deren Hülse 13a der Seite des entsprechenden Anschlags 17 zugewandt ist. Die Anschläge für die Uberkippsicherung können aber auch auf der Achse 12 angeordnet sein, wobei dann die H~ulson 13a entsprechende, die Bewegung der Ventilklappen 13 nicht beeinträchtigende Ausnehmungen aufweisen, so daß die Anschläge nur in der maximal geöffneten Position der Ventilkiappen 13 wirksam werden. Auch ist es möglich, im Klappenring 1o benachbart zu der Achse 12 jeweils eine kreisausschnittförrnige Nut 18 (vgl. Fig. 4) im Schwenkbereich der jeweiligen Ventilklappe 13 anzuor& nen, deren Länge dem Schwenkwinkel der Ventilklappe 13 entspricht und in die ein an der Ventilklappe 13 befindlicher Ansatz (nicht dargestellt) ragt. Für diese Ansätze dienen dann die inneren Enden der Nuten 18 als Anschläge fiir die Uberkippsicherung.In the embodiment shown in FIG. 2, the permanent magnet rod is used 16 as a stop for the valve flaps 13 in the form of an anti-tip device. With the appropriate Selection of the magnetic strengths of the permanent magnets 15 can, however, also be made from this rod another non-magnetic material, such as a metal. aside from that it can be replaced by a stop 17 (see FIG. 3) for each valve flap 13, which are each attached in the valve ring lo, but not continuously like the Rod 16 are. The stops 17 can optionally also be made of magnetic material exist. They prevent that valve flap 13, the sleeve from tipping over 13a facing the side of the corresponding stop 17. The attacks for that Overturning protection can also be arranged on the axis 12, in which case the shell 13a corresponding to the movement of the valve flaps 13 not impairing Have recesses so that the stops only in the maximally open position the valve caps 13 become effective. It is also possible to be adjacent in the valve ring 1o a groove 18 (cf. FIG. 4) in the swivel area for the axis 12 of the respective valve flap 13, the length of which corresponds to the pivot angle of the Valve flap 13 corresponds to and in which an approach located on the valve flap 13 (not shown) protrudes. The inner ends of the grooves are then used for these approaches 18 as stops for the overturn protection.
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