DE69007957T2 - Herzklappen mit auf Kugeln drehenden Blattelementen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Herzventil mit schwenkbaren Klappen entsprechend der Präambel des Anspruchs 1. Solche Ventile sind bekannt z.B. durch das Dokument EP-A-0 091 746.
• Man verwendet jetzt häufig in den Herzmuskel implantierte Ventile, die ermöglichen, die versagenden, natürlichen Herzklappen zu ersetzen. Diese Ventile umfassen generell einen Haltering des Ventils im Herzmuskel, der eine Schwenkeinrichtung für eine oder mehrere Klappen enthält, die sich unter der Wirkung des Blutflusses bewegen zwischen einer Öffnungsstellung, der gewünschten Strömungsrichtung entsprechend, und einer Verschlußstellung, der umgekehrten Richtung entsprechend. Die prinzipiellen Eigenschaften, die solche Ventile aufweisen sollten, sind im wesentlichen eine gute Dichtheit in Verschlußstellung, die Entstehung eines geringen Druckverlustes in Öffnungsrichtung, einen langsamen Verschleiß und, keine Koagulationen und Thrombosen zu verursachen.
• Die bestehenden Ventile erreichen alle diese Zielsetzungen nur unvollständig. Untere den bis heute bestehenden Systemen kann man zunächst die Ventile anführen, bei denen die Klappe sich bewegt durch abwechselnde Verschiebungen. Das Verbindungssystem mit dem Ring ist dann ein Element, das gebildet wird durch eine entsprechend gekrümmte Stange, und die Klappe kann gebildet werden durch eine Kugel oder eine Scheibe. Diese Ventile verursachen in Öffnungsrichtung einen erheblichen Druckverlust, denn die Klappe stört den Blutfluß weiterhin, und sie sind außerdem der Reibung und der Abnützung ausgesetzt. Daher hat man Ventile mit einer oder zwei Klappen entwickelt, die mit dem Ring verbunden sind über Drehzapfen, die exzentrische Rotationsachsen darstellen, so daß der Druck des Blutes genügt, um sie zu schwenken. Jedoch bleibt ein Verschleiß bestehen, sowie Belastungskonzentrationen an den Drehzapfen und den den Klappen und dem Ring benachbarten Teilen. Außerdem ist die Montage solcher Klappen nicht einfach, denn man muß elastische Deformierungen vornehmen, um die Drehzapfen einführen zu können in eine Vertiefung der Klappen oder des Rings. Eine solche Operation kann den Überzug aus Antikoagulationsmaterialien wie Pyrokohlenstoff verschlechtern, der das Rohmaterial der verschiedenen Teile normalerweise bedeckt.
• Zielsetzung der Erfindung ist es folglich, diese Nachteile zu vermeiden und ein Herzventil anzubieten, bei dem die Reibungen und der Verschleiß klein sind, und die Montage leicht ist und die Funktionsweise einfach.
• Dieses Ventil umfaßt generell einen Ring, wenigsten eine Klappe, umgeben von diesem Ring, Schwenkeinrichtungen, um die Klappen bezüglich des Rings zu schwenken, Anschlageinrichtungen für die Klappen, die einen Schwenkhub der Klappen begrenzen zwischen einer Öffnungstellung und einer Verschlußstellung des Ventils, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkeinrichtungen gebildet werden durch zwei Kugeln für jede Klappe und dadurch, daß der Ring und die Klappen mit Aufnahmen versehen sind, wobei jede Kugel partiell in einer Ringaufnahme und in einer Klappenaufnahme sitzt, und dadurch, daß der Ring gebildet wird durch einen Innenring und einen Außenring, konzentrisch und fugendicht, wobei die Ringaufnahmen ausschließlich in dem Innenring enthalten sind und den Innenring radial von einer Seite zur anderen durchdringen.
• Vorzugsweise haben die Klappenaufnahmen einen konischen Unterteil.
• Nun werden zwei Ausführungen der Erfindung beschrieben mit Hilfe der folgenden, beigefügten, beispielhaften und nicht einschränkenden Figuren:
• - die Figuren 1 und 2 stellen eine Ausführung der Erfindung mit einer einzigen Klappe dar, im Längsschnitt und als Draufsicht; und
• - die Figuren 3 und 4 stellen ähnliche Ansichten einer weiteren Ausführung der Erfindung dar, mit Doppelklappe.
• Das Ventil der Figuren 1 und 2 umfaßt also einen Ring 1, gebildet aus einem Innenring 2 und einem Außenring 3, die konzentrisch sind und fugendicht mittels einer zylindrischen Verbindungsfläche 4. Jeder der Innen- und Außenringe 2 bzw. 3 weist einen nach außen gerichteten Umfangswulst 5 bzw. 6 auf, wobei jeder der Wülste in einer Fläche 7 bzw. 8 endet, mit der eine Endauflagefläche des anderen Rings zum Anschlag kommt. Man sieht, daß der Zusammenbau des Rings 1 möglich ist, indem man zunächst die Innen- und Außenringe 2 bzw. 3 fluchtend ausrichtet und dann ineinanderschiebt, bis die Flächen 7 und 8 miteinander zum Anschlag kommen. Nach dieser Zusammenfügung kann die Verbindung irreversibel gemacht werden mittels einer Schweißung, oder jedem anderen gleichwertigen Mittel, an den Fugen. Die Wülste 5 und 6 befinden sich dann an den Längsenden des Rings 1, und die Außenfläche 9 bildet eine Vertiefung zwischen ihnen.
• Der Außenring 3 ist glatt und durchgehend, d.h. vollkommen zylindrisch, außer dem Wulst 6; hingegen ist der Innenring 2 auf seiner Innenfläche 10 versehen mit einem Anschlag 11 der Verschlußstellung und einem Anschlag 12 der Öffnungsstellung des Ventils, sowie mit zwei Ringaufnahmen 13, die ihn von einer Seite zur anderen durchdringen und deren Ausrichtung radial ist. Jedoch stehen sich die beiden Aufnahmen 13 nicht diametral gegenüber auf dem Innenring 2.
• Jede der Ringaufnahmen 13 nimmt etwa die Hälfte einer Kugel 14 auf, deren Rest zum größten Teil in einer konusförmigen Klappenaufnahme 15 sitzt, angebracht an einer scheibenförmigen Klappe 16. Wie man in Figur 2 sieht, ist das Radialspiel zwischen der Klappe 16 und dem Innenring 2 gering, und das Umfangs- und Radialspiel des Ausschlags der Kugeln 14 in den jeweiligen Ringaufnahmen 13 und Klappenaufnahmen 15 ist fast Null. Hingegen können die Ringaufnahmen 13 einen länglichen Querschnitt haben, größer in Axialrichtung des Rings 1, was Ausschläge der Kugeln 14 und der Klappe 16 um einige Zehntelmillimeter oder einige Millimeter in dieser Richtung erlaubt. Diese Anordung hat den Zweck, Koagulationen zu verhindern, indem sie eine Bewegung der das Ventil bildenden Teile nahe der Schwenkachse ermöglicht. Das französische Patent 2 331 997 beschreibt eine analoge Konzeption bei einem Ventil, bei dem die Drehzaphen aus einem Stück mit dem Ring oder der Klappe sind.
• Man kann die besonderen Vorteile der vorliegenden Erfindung folgendermaßen zergliedern. Zunächst ermöglicht die Konstruktion des Rings 1 aus zwei fugendichten Ringen 2 und 3, wovon der erstere durchbohrt ist von Ringaufnahmen 13, das Anbringen der Klappe 16 bezüglich des Innenrings 2, dann kann man die Kugeln 14 in die Ring- und Klappenaufnahmen 13 und 15 einsetzen, und schließlich kann man die beiden Ringe zusammenfügen. Zu keinem Zeitpunkt nimmt man größere Deformierungen vor. Außerdem begrenzt die sphärische Form der Kugeln 14 die Reibungsflächen und folglich deren Größe, was dem Herzmuskel zusätzliche Anstrengungen erspart. Zusätzliche Vorteile der Kugelform sind die Verringerung der auftretenden Belastungskonzentrationen und eine gleichmäßige Verteilung der Abnützung infolge von unvermeidlichen Drehungen der Kugeln 14 in ihren Aufnahmen, entsprechend aleatorischen Bewegungen, die unabhängig sind von den Drehbewegungen der Klappe 16, was dazu beitragen sollte, die vorhersehbare Laufzeit dieser Ventile wesentlich zu erhöhen. Schließlich eröffnet die Tatsache, über getrennte Gelenkstellen sowohl des Rings 1 wie der Klappe 16 zu verfügen, zusätzliche Möglichkeiten der Auswahl und Kombination der Materialien. Abhängig von den eventuell unterschiedlichen Materialien, die für den Ring 1 und die Klappe 16 verwendet werden, ist es möglich, für die Kugeln 14 ein Material zu wählen, das optimal ist hinsichtlich des Verschleißes und der Reibungen.
• In den Figuren 4 und 5 ist eine weitere Ausführung dargestellt, bei der die einzige Klappe 16 ersetzt wird durch zwei Klappen 16', im wesenlichen halbkreisförmig. Infolgedessen ist es nötig, den nun mit 2' bezeichneten Innenring zu modifizieren: er enthält von nun an vier Ringaufnahmen 13' für die partielle Aufnahme von vier Kugeln 14. Die Anordnung des Aufbaus ist so, daß jede Kugel 14, indem sie dem Umfang des Innenrings 2 entlangläuft, einer zweiten Kugel nahe ist und einer dritten Kugel diametral gegenübersteht, wobei die zweite und die dritte Kugel dazu dienen, eine der Klappen 16' schwenkbar zu machen. Daraus resultiert, daß die Klappen 16' um parallele Achsen schwenken, die einander nahe sind; in Verschlußstellung ist die Dichtheit gesichert, denn die beiden Klappen 16' berühren sich in einer zentralen Fugenlinie 17; in Öffnungsstellung fließt das Blut symetrisch in drei benachbarten Kanälen, begrenzt durch den Ring 1 und die Klappen 16', und seine Strömung ist folglich besser als bei dem vorhergehenden Ventil; dieser Vorteil wird verstärkt, wenn die Klappen 16' gekrümmt sind und flußaufwärts eine konkave Fläche 18 aufweisen und flußabwärts eine konvexe Fläche 19, wohingegen die vorhergehende Klappe 16 flach war, wobei sie sich mit zunehmender Entfernung von der Schwenkachse verjüngte.
• Selbstverständlich ist wenigstens ein Verschlußstellungsanschlag 11' erforderlich und ein Öffnungsstellungsanschlag 12' für jede der Klappen 16'. Abgesehen davon kann man alle bei der ersten Ausführung anwendbaren Konstruktionsanordnungen hier wiederfinden.

Claims (5)

1. Herzventil, umfassend einen Ring (1), wenigstens eine Klappe (16, 16'), umgeben von dem Ring, Schwenkeinrichtungen für das Schwenken der Klappen bezüglich des Rings, Anschlageinrichtungen (11, 12, 11', 12') für die Klappen, die einen Schwenkhub der Klappen begrenzen zwischen einer Öffnungsstellung und einere Verschlußstellung des Ventils, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkeinrichtungen gebildet werden durch zwei Kugeln (14) für jede Klappe und dadurch, daß der Ring (1) und die Klappen (16. 16') mit Vertiefungen (13, 13', 15) versehen sind, wobei jede Kugel (14) partiell in einer Ringvertiefung (13, 13') und partiell in einer Klappenvertiefung (15) sitzt, und dadurch, daß der Ring gebildet wird durch einen Innenring (2) und einen Außenring (3), konzentrisch und fugendicht, wobei die Ringvertiefungen ausschließlich auf dem Innenring (2) enthalten sind und den Innenring radial von einer Seite zur anderen durchqueren.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Vertiefungen (13, 13') einen gestreckten Querschnitt aufweisen, der Längsverschiebungen der Klappen (16, 16') erlaubt.

3. Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenvertiefungen (15) einen konischen Unterteil aufweisen.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine einzige Klappe.

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei Klappen, schwenkbar um parallele Achsen.