專利名稱：人造心瓣膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人造心瓣膜(人造心臟供血閥)，尤其是包括雙葉閥在內(nèi)的使用可轉(zhuǎn)動(dòng)閥件的人造心瓣膜。
至今已開(kāi)發(fā)出的多種類(lèi)型的人造心瓣膜在心臟的泵吸作用下按血流動(dòng)力學(xué)工作，在各種已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的人造心瓣膜中有些具有單葉結(jié)構(gòu)，其中的葉片可繞偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)以開(kāi)啟和關(guān)閉供血閥，如美國(guó)專利4,011,601,4,423,525和4,425,670，有些則具有雙葉結(jié)構(gòu)。如美國(guó)專利4,484,365和4,535,484上述專利提出的各種布置使閥件或遮擋葉片可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到閥體上，并提出了各種形狀的遮擋葉片，然而，這些設(shè)計(jì)中的大多數(shù)由于存在一些不足而都是不經(jīng)濟(jì)的。為讓人造心瓣膜能永久性地安入人的心臟內(nèi)，還需要對(duì)這種人造心瓣膜進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。
當(dāng)閥處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)。它必須具備大而流通性好的通道，以使血液能順利流過(guò)而不出現(xiàn)有害的邊界層分離并具有最小的阻力，在心臟泵血期間應(yīng)使該閥能對(duì)血液流動(dòng)快速作出反應(yīng)開(kāi)啟閥門(mén)，而當(dāng)心臟放松時(shí)快速關(guān)閉而防止血液的回流，閥的開(kāi)啟和關(guān)閉必須平穩(wěn)，以使病人不致于受其發(fā)出的噪音的干擾，當(dāng)然，這種人造心瓣膜還必須不致于使病人的生理功能紊亂或出現(xiàn)血栓，關(guān)于這一點(diǎn)，重要的是所有閥的表面都必須用血液進(jìn)行徹底的洗刷，以防止可能導(dǎo)致凝血的滯止現(xiàn)象的發(fā)生，而且，還應(yīng)該使其不致于產(chǎn)生溶血作用(損壞血細(xì)胞)，當(dāng)然，所制作的人造心瓣膜應(yīng)能進(jìn)行無(wú)數(shù)次的開(kāi)啟和關(guān)閉。
本發(fā)明提出一種具有前述理想特性的人造心瓣膜，其中所設(shè)計(jì)的閥的遮檔葉片能快速開(kāi)啟和關(guān)閉，以響應(yīng)血流的換向，減少開(kāi)啟位置時(shí)的脈動(dòng)，從而具有極好的工作性能。
通過(guò)后附的詳細(xì)說(shuō)明和附圖可以清楚地看出，本發(fā)明的目的是提供一種能讓血液順流通過(guò)的人造心瓣膜，其閥包括一個(gè)具有內(nèi)側(cè)壁的環(huán)形閥體，所述內(nèi)側(cè)壁形成了讓血液順流通過(guò)的通道；安裝在閥體內(nèi)的遮檔葉片，所述遮檔葉片允許血流順流通過(guò)并阻止血液的反向流動(dòng)，所述閥體和遮檔葉片具有樞軸式布置方式，采用這種布置方式，所述遮檔葉片可在開(kāi)啟位置和阻止血液反向流動(dòng)的關(guān)閉位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)，這種布置包括兩個(gè)從側(cè)壁向內(nèi)延伸的樞軸凸臺(tái)和兩個(gè)在遮檔葉片上用于與樞軸凸臺(tái)相配合的槽口。
每個(gè)凸臺(tái)上可以具有逆流平面和順流平面，平面之間具有一定的角度，而每個(gè)槽口上也可以具有若干個(gè)配合面。
在另一種情況下，每個(gè)凸臺(tái)上可以具有至少一個(gè)平面，而每個(gè)槽口上也可以具有至少一個(gè)平面和一個(gè)從平面的順流邊開(kāi)始延伸的曲面，在這種情況下，當(dāng)遮檔葉片處于開(kāi)啟位置時(shí)，所設(shè)計(jì)的上述平面的方向應(yīng)使每個(gè)樞軸凸臺(tái)上的平面能與每個(gè)槽口上的平面相面接觸，以使當(dāng)通過(guò)所述閥體的血液流動(dòng)換向時(shí)，所述遮檔葉片立即略朝反向流方向移動(dòng)使得所述槽口的曲面與所述樞軸凸臺(tái)的順流平面的下游邊相接觸，隨著朝反向流方向移動(dòng)的開(kāi)始，所述遮檔葉片立即開(kāi)始朝其關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)。
以下再對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明一種人造心瓣膜包含一個(gè)環(huán)形閥體，所述閥體具有內(nèi)側(cè)表面，該表面形成使血液順流通過(guò)的中央通道；具有逆流面和順流面的遮檔葉片，該遮檔葉片被安裝在所述閥體內(nèi)，交替地使血液沿順流方向流過(guò)和阻擋血液的反向流動(dòng)；所述閥體和遮檔葉片具有樞軸式布置結(jié)構(gòu)，所述遮檔葉片被安裝到樞軸結(jié)構(gòu)上處于開(kāi)啟位置和阻擋血液反向流動(dòng)的關(guān)閉位置之間；所述樞軸結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)從側(cè)壁向內(nèi)延伸的樞軸凸臺(tái)和兩個(gè)槽口，所述槽口在遮檔葉片上用來(lái)與樞軸凸臺(tái)相配合；每個(gè)樞軸凸臺(tái)上都具有相互間成一定角度的逆流平面和順流平面，每個(gè)槽口上都具有上游平面和中間平面，它們之間的夾角與上述樞軸凸臺(tái)上兩平面的夾角相一致；所述各個(gè)平面的布置使得當(dāng)所述遮檔葉片處于開(kāi)啟位置時(shí)，所述樞軸凸臺(tái)上的兩個(gè)平面分別與所述槽口上的兩平面相面接觸；所述的每個(gè)槽口上有一曲面從所述中間平面的下游邊延伸，當(dāng)通過(guò)所述閥體的血液流動(dòng)換向時(shí)，所述遮檔葉片立即略朝反向流方向移動(dòng)使得所述槽口的曲面與所述樞軸凸臺(tái)的順流平面的下游邊相接觸，隨著朝反向流方向移動(dòng)的開(kāi)始，所述遮檔葉片立即開(kāi)始朝其關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)；所述閥體上具有兩個(gè)臺(tái)肩，所述臺(tái)肩從閥體的內(nèi)側(cè)壁面向中心延伸，每個(gè)臺(tái)肩與每個(gè)樞軸凸臺(tái)相隔合適的距離，以使當(dāng)所述遮檔葉片從開(kāi)啟位置朝關(guān)閉位置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每個(gè)臺(tái)肩的部分區(qū)域與遮檔葉片的逆流表面相接觸；所述樞軸凸臺(tái)的逆流平面和順流平面相交于中間直線邊，所述每個(gè)臺(tái)肩位于所述中間直線邊沿的上游側(cè)；所述每個(gè)樞軸凸臺(tái)的順流面的方向與所述中央通道的中心線基本平行；所述樞軸凸臺(tái)的逆流面和順流面之間的夾角為110度至130度；所述遮檔葉片一般具有平直葉體段的構(gòu)形，其順流面上有兩個(gè)附屬的伸出端，所述槽口設(shè)置在所述伸出端上；所述遮檔葉片的平直葉體段在閥處于開(kāi)啟位置時(shí)與所述中央通道的中心線基本平行，所述遮檔葉片包含一個(gè)第二葉體段，它位于所述平直葉體段的下游側(cè)，與順流表面之間的夾角在120度到160度之間；所述閥體的內(nèi)側(cè)壁面具有兩徑向相對(duì)的平壁段，所述樞軸凸臺(tái)和臺(tái)肩均從此開(kāi)始向中心延伸；所述閥體包括四個(gè)樞軸凸臺(tái)，所述遮檔葉片組包括兩塊遮檔葉片，在每塊遮檔葉片上均有兩個(gè)槽口；所述每塊遮檔葉片上具有一個(gè)半圓的外沿和平直的內(nèi)側(cè)邊，在閥處于關(guān)閉位置時(shí)，所述兩內(nèi)側(cè)邊相鄰近，遮檔葉片的外邊沿接近所述閥體的內(nèi)側(cè)面上的落座區(qū)，所述閥體上具有凹區(qū)，所述凹區(qū)位于所述落座區(qū)的上游側(cè)壁上，并至少延伸成落座區(qū)的大部分長(zhǎng)度。
另一種情況則為一種人造心瓣膜包含一個(gè)環(huán)形閥體，所述閥體具有內(nèi)側(cè)表面，該表面形成使血液順流通過(guò)的中央通道；具有逆流面和順流面的遮檔葉片，該遮檔葉片被安裝在所述閥體內(nèi)，交替地使血液沿順流方向流過(guò)和阻擋血液的反向流動(dòng)；所述閥體和遮檔葉片具有樞軸式布置結(jié)構(gòu)，所述遮檔葉片被安裝到樞軸結(jié)構(gòu)上處于開(kāi)啟位置和阻擋血液反向流動(dòng)的關(guān)閉位置之間；所述樞軸結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)從側(cè)壁向內(nèi)延伸的樞軸凸臺(tái)和兩個(gè)槽口，所述槽口在遮檔葉片上用來(lái)與樞軸凸臺(tái)相配合；所述每個(gè)樞軸凸臺(tái)上至少有一個(gè)平面，而所述每個(gè)槽口上至少有一個(gè)平面和一個(gè)曲面，該曲面從所述平面的下游邊開(kāi)始延伸；所述各平面的布置使得當(dāng)所述遮檔葉片處于開(kāi)啟位置時(shí)，所述每個(gè)樞軸凸臺(tái)上的平面與所述每個(gè)槽口上的平面相面接觸；而當(dāng)通過(guò)所述閥體的血液流動(dòng)換向時(shí)，所述遮檔葉片立即略朝反向流方向移動(dòng)使得所述槽口的曲面與所述樞軸凸臺(tái)的順流平面的下游邊相接觸，隨著朝反向流方向移動(dòng)的開(kāi)始，所述遮檔葉片立即開(kāi)始朝其關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)；所述每個(gè)樞軸凸臺(tái)上的平面的方向與所述中央通道的中心線基本平行；所述遮檔葉片一般具有平直葉體段的構(gòu)形，其順流面上有兩個(gè)附屬的伸出端，所述槽口設(shè)置在所述伸出端上；所述遮檔葉片的平直葉體段在閥處于開(kāi)啟位置時(shí)與所述中央通道的中心線基本平行，所述遮檔葉片包含一個(gè)第二葉體段，它位于所述平直葉體段的下游側(cè)，與順流表面之間的夾角在120度到160度之間；所述閥體包括四個(gè)樞軸凸臺(tái)，所述遮檔葉片組包括兩塊遮檔葉片，在每塊遮檔葉片上均有兩個(gè)槽口；所述每塊遮檔葉片具有一個(gè)半圓的外沿和平直的內(nèi)側(cè)邊，在閥處于關(guān)閉位置時(shí)，所述兩內(nèi)側(cè)邊相鄰近，遮檔葉片的外邊沿接近所述閥體的內(nèi)側(cè)面上的落座區(qū)，所述閥體上具有凹區(qū)，所述凹區(qū)位于所述落座區(qū)的上游側(cè)壁上，并至少延伸成落座區(qū)的大部分長(zhǎng)度。
在附圖中，類(lèi)似的元件參照同一視圖。


圖1是用來(lái)顯示本發(fā)明的各種特征的處于開(kāi)啟狀態(tài)的雙葉心臟供血閥的透視圖；圖2是圖1中的處于開(kāi)啟狀態(tài)的雙葉心臟供血閥沿線2-2剖開(kāi)的放大的橫剖圖；圖3是圖1中的處于開(kāi)啟狀態(tài)的雙葉心臟供血閥的平面圖；圖4是圖1所示雙葉心臟供血閥的葉片的局部視圖；圖5是圖4所示葉片的局部透視圖，主要顯示葉片的槽口；圖6是閥體的局部平面圖，主要顯示閥體的平壁段和從閥體平壁段開(kāi)始延伸的樞軸凸臺(tái)；圖7是樞軸凸臺(tái)和臺(tái)肩的局部放大視圖；圖8是圖3中的樞軸凸臺(tái)沿線3-3剖開(kāi)的放大的橫剖圖；圖9是顯示心臟供血閥關(guān)閉狀態(tài)的橫剖圖；圖10是當(dāng)閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)樞軸凸臺(tái)與葉片上的槽口之間相配合的局部放大橫剖圖；圖11是當(dāng)閥處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)樞軸凸臺(tái)與葉片上的槽口之間相配合的局部放大橫剖圖；圖12是當(dāng)閥正在開(kāi)始關(guān)閉時(shí)樞軸凸臺(tái)與葉片上的槽口之間相配合的局部放大橫剖圖；圖13用來(lái)表示在葉片關(guān)閉過(guò)程中的樞軸凸臺(tái)及點(diǎn)N和R以及瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心(IC)的運(yùn)動(dòng)軌跡；圖14用來(lái)表示在葉片開(kāi)啟過(guò)程中的樞軸凸臺(tái)及點(diǎn)N和R以及瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心(IC)的運(yùn)動(dòng)軌跡。
圖1--12表示根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)成的人造心瓣膜(人造心臟供血閥)的最佳實(shí)施例，在附圖上標(biāo)號(hào)為10的心臟供血閥具有雙葉結(jié)構(gòu)，但很顯然，將本發(fā)明的技術(shù)應(yīng)用到具有單個(gè)遮檔葉片或單葉結(jié)構(gòu)的人造心瓣膜在工藝上也是容易實(shí)現(xiàn)的。
上述兩種結(jié)構(gòu)型式具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如，這樣的心臟供血閥當(dāng)閥處于完全開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)將改進(jìn)血液流動(dòng)狀況，實(shí)際上是減少了葉片主表面的邊界層分離，從而減小流動(dòng)阻力，并提供良好的沖刷特性，以防止出現(xiàn)滯止現(xiàn)象，這種滯止現(xiàn)象有可能導(dǎo)致?lián)砣?。另外，這種閥對(duì)開(kāi)啟和關(guān)閉反應(yīng)靈敏，而當(dāng)葉片接觸閥體時(shí)沖擊較小，當(dāng)血液流過(guò)該閥時(shí)不會(huì)使血細(xì)胞產(chǎn)生溶血現(xiàn)象或其它類(lèi)似的損害。
如圖1--12所示，心臟供血閥10包括一個(gè)環(huán)形閥體12，并具有一對(duì)遮檔板或葉片14，該閥的開(kāi)啟和關(guān)閉用來(lái)控制血液沿圖2中箭頭18所示方向的正常流動(dòng)，血液通過(guò)通道16流動(dòng)，該通道16由閥體12的圓柱形內(nèi)表面或稱側(cè)壁20構(gòu)成，側(cè)壁20被一對(duì)徑向相對(duì)的平壁段24所斷開(kāi)，處于這兩平壁段兩邊的是一對(duì)臺(tái)肩26，這些臺(tái)肩用于當(dāng)葉片處于全開(kāi)狀態(tài)時(shí)停止葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1和2所示。
從圖6，7，8可以清楚地看到，成對(duì)的徑向相對(duì)布置的樞軸凸臺(tái)42沿與平壁段24基本平行的方向延伸，樞軸凸臺(tái)42的兩邊部分43各包括3個(gè)平直落座面44a，44b，44c，它們相鄰兩面之間的夾角大約在110度至130度之間，近似為125度。在本實(shí)施例中，3個(gè)落座面之一44a與血液流動(dòng)方向基本平行，而其它兩個(gè)落座面44b，44c處于樞軸凸臺(tái)42的逆流側(cè)45，如圖7所示，樞軸凸臺(tái)42的中心部分47相對(duì)閥體12的中心軸46下凹以減小會(huì)阻礙血流通過(guò)通道16流動(dòng)的暴露部分的面積，樞軸凸臺(tái)42的邊部43直接相鄰的前部50是平面，它平行于閥體的平壁段24，因此，樞軸凸臺(tái)42的每個(gè)逆流端的3個(gè)落座面44a，44b，44c均垂直于閥體的平壁段24和樞軸凸臺(tái)42的平面部分50的平行平面，并在它們之間延伸，如圖6和8所示。正如下面將要說(shuō)明的那樣，這些樞軸凸臺(tái)42與在葉片14上形成的槽口53相配合。
下面參見(jiàn)圖2，葉片14具有一個(gè)逆流面也就是入流面30和相對(duì)的順流面也就是回流面32，從圖2所示的沿葉片中軸線剖開(kāi)的橫剖面圖很明顯地可以看出，葉片的截面厚度從葉片的一端到另一端是變化的，從而通過(guò)葉片入流面和回流面形成的三元復(fù)合曲面減少心臟供血閥對(duì)血液流動(dòng)的阻力，正如美國(guó)專利申請(qǐng)296,428所描述的那樣，該專利申請(qǐng)是1989年1月28日登記的，在此引入作為參考。
葉片14具有一弧形主表面36，該表面位于完全開(kāi)啟的葉片的后緣尾部，當(dāng)葉片仍處于全開(kāi)狀態(tài)時(shí)，一個(gè)輔助表面38位于與之相對(duì)的葉片的導(dǎo)向端，曲面36最好是弧面，而輔助面38最好是平直面，以給相對(duì)的葉片提供較平直的配合表面，該輔助表面38向里朝著葉片14的回流面32具有一定的錐度，以當(dāng)閥處于關(guān)閉位置時(shí)使葉片14的兩個(gè)輔助表面38在其整個(gè)長(zhǎng)度方向基本上相鄰接。
參見(jiàn)圖4和5，葉片14包含一對(duì)相對(duì)布置的側(cè)表面51，它們位于所述的弧形主配合表面36和輔助表面38之間，這些葉片的側(cè)表面51最好是平面，而葉片必須具有合適的尺寸，以使其與閥體12的平壁段24之間保持較小的間隙25，如圖3所示，從而使葉片緊靠平壁段轉(zhuǎn)動(dòng)。
參見(jiàn)圖5，在一對(duì)葉片14的兩側(cè)表面51上從回流面32上伸出的是伸出端52，這些伸出端52一般垂直于回流面32，并具有逆流面54和順流面59，伸出端52的上游側(cè)面54是錐狀或截錐狀的，并朝著葉片14的回流面32，以使其與錐形輔助面38一起形成連續(xù)光滑的表面，相對(duì)的主配合弧面36和伸出端52也是截錐狀的，以使表面具有合適的厚度，這將有利于閥的關(guān)閉，例如，輔助配合表面38的增大部分的面積將分擔(dān)一部分配合表面接觸引起的力，從而減小葉片的受力磨損，同時(shí)，當(dāng)閥處于全閉狀態(tài)時(shí)，該增大部分的表面積在葉片配合面與閥體之間提供了一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的的泄漏通道，這一特性除了可以減小泄漏容積外，對(duì)于減小關(guān)閉時(shí)葉片入流面鄰近配合弧面處的氣蝕作用顯得尤為重要。
每個(gè)伸出端52上都有槽口53，該槽口自伸出端的自由端面55向內(nèi)延伸，如圖11和12所示，槽口53具有兩個(gè)平面56、57和一個(gè)曲面58，平面56、57的方向正好與表面44a，44b相匹配，它們間的夾角可為125度。在本實(shí)施例中，第一平面57與葉片回流面32基本平行，并最好在同一平面內(nèi)，而第二平面56與之相鄰，并當(dāng)葉片處于開(kāi)啟位置時(shí)處于其上游側(cè)，而曲面58鄰近第一平面57并處于第一平面57的下游側(cè)，而且與其光滑連接，最好是相切。伸出端52的順流面59朝著葉片14成錐形，以減小血液流過(guò)通道16時(shí)的阻力。
葉片14是采用在閥體上徑向相對(duì)的部位，即閥體上圖1中參考線2-2所示位置施加擠壓力的方式裝到閥體12上的，這使得徑向相對(duì)布置的平壁段24之間的距離加大，而使葉片14滑入閥體的通道16中，葉片的伸出端52被固定在樞軸凸臺(tái)42的端部和作臺(tái)肩26用的閥體部分之間，樞軸凸臺(tái)42的平面端部50落座在槽口53中，然后移去壓力，使平壁段24返回原始位置，從而使閥體12的平壁段24與上述葉片的側(cè)表面51之間保持一個(gè)較小的間隙。葉片上的伸出端52上的槽口53與樞軸凸臺(tái)42相配合，使葉片可在開(kāi)啟和關(guān)閉位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)與滑動(dòng)，這些將在下面敘述閥的工作過(guò)程時(shí)再作討論。
參見(jiàn)圖3和圖5，葉片的側(cè)表面51和伸出端52應(yīng)具有合適的形狀尺寸，以使其與相鄰的閥體12的平壁段24之間具有小間隙25。
將會(huì)得到專家們贊賞的是葉片和閥體的結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，從面容易制作，成本低，閥件的公差容易保證。
為使葉片可在開(kāi)啟和關(guān)閉狀態(tài)之間運(yùn)動(dòng)，將葉片可滑動(dòng)、可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝。葉片的開(kāi)啟，尤其是關(guān)閉的動(dòng)作應(yīng)盡可能迅速，但必須限制葉片端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度以減小噪音和葉片磨損，例如，當(dāng)葉片接觸到限制其端點(diǎn)的落座面時(shí)不應(yīng)有反彈現(xiàn)象，當(dāng)閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，主配合弧面36不應(yīng)超出閥體12，可以看到，這些優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明均已具備。
圖1所示葉片14的入流面30正處于鄰近平直臺(tái)肩26的位置，該臺(tái)肩限定葉片的開(kāi)啟位置，從而成為葉片運(yùn)動(dòng)的一個(gè)終點(diǎn)，葉片關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)通過(guò)葉片的輔助面38和(或)主配合弧面36與閥體的內(nèi)表面或稱側(cè)壁20的接觸來(lái)限定，在閥體的側(cè)壁上處于附設(shè)的下游凹區(qū)19和上游凹區(qū)21之間的位置設(shè)置了一個(gè)落座區(qū)，如圖9所示。
參見(jiàn)圖2，臺(tái)肩26，樞軸凸臺(tái)42和平直落座面44a，44b確定了葉片14的全開(kāi)位置，理想的葉片全開(kāi)位置應(yīng)使血液流過(guò)閥體通道16時(shí)順流阻力最小，從圖2中可以看到，葉片14的平直導(dǎo)向段60的方向與血流的順流方向，即圖中箭頭18所示方向基本平行。
葉片14在全閉位置與全開(kāi)位置之間在一定的角度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，參見(jiàn)圖2，開(kāi)啟角，即葉片處于開(kāi)啟狀態(tài)所處的角度，圖中以表示，大約為70度至87度，推薦角度為70度至85度，最好是77度至83度。
這里使用的術(shù)語(yǔ)開(kāi)啟角定義為垂直于通過(guò)閥流動(dòng)的血液的流動(dòng)方向，即圖2中所示的L方向的平面與處于全開(kāi)狀態(tài)的葉片的中平面之間的角度。所述中平面在圖2中用字母M表示，它與輔助配合表面38相交于點(diǎn)37，該點(diǎn)37位于葉片的入流面30和回流面32的中間，與主配合弧面36的最遠(yuǎn)部分相交于點(diǎn)39，該點(diǎn)39亦位于葉片的入流面30和回流面32的中間，平面M將輔助配合面38分成兩半。
參見(jiàn)圖2，通過(guò)閥體10內(nèi)的通道16的中心線46位于與被布置于鄰近給定的平壁段24的樞軸凸臺(tái)42的中心軸線的中間。當(dāng)閥處于如圖2所示的全開(kāi)狀態(tài)時(shí)，葉片的回流面32相對(duì)于中心線46成對(duì)稱布置，葉片14的入流面30和回流面32在閥體12內(nèi)的部分沿與中心線46平行的方向延伸。當(dāng)閥處于如圖9所示的全閉狀態(tài)時(shí)，葉片的輔助配合面38相互鄰接。無(wú)論開(kāi)啟角 選擇什么樣的角度，當(dāng)閥處于關(guān)閉位置時(shí)最好不要使葉片14之間成直線，而應(yīng)相互保持一個(gè)角度，以避免出現(xiàn)葉片互相榫合的危險(xiǎn)，如圖9所示。
參見(jiàn)圖2至圖14，下面介紹閥10的工作過(guò)程，假設(shè)閥開(kāi)始是處于關(guān)閉位置。如圖9和圖10所示，在閥的全閉位置，每個(gè)葉片的槽口53上的兩個(gè)平面56和57與樞軸凸臺(tái)42的兩個(gè)逆流落座平面44b，44c相鄰，在相鄰兩表面之間有一個(gè)很小的間隙。當(dāng)心臟循環(huán)逆轉(zhuǎn)時(shí)，血液如圖2中箭頭18所示方向流動(dòng)。當(dāng)閥開(kāi)始開(kāi)啟時(shí)，葉片朝順流方向移動(dòng)，直到葉片的槽口53上的兩個(gè)平面56和57頂住樞軸凸臺(tái)42的逆流落座面44b和44c。由于葉片的入流面30處于樞軸凸臺(tái)42的下游的面積大于上游的面積，即槽口53離輔助配合面38比離主配合弧面36近，從而在葉片入流面的下游部分和上游部分出現(xiàn)動(dòng)量不平衡，這就使得葉片14開(kāi)始在閥的開(kāi)啟方向繞樞軸凸臺(tái)42轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片的輔助配合面38相互分離，而它們的主配合弧面36相互接近，在葉片開(kāi)啟過(guò)程中，臺(tái)肩26的邊緣P與葉片沒(méi)有接觸，由于阻礙血液流動(dòng)的葉片的橫截面積縮小，作用在樞軸凸臺(tái)42上的壓力隨著葉片的開(kāi)啟而減小，隨著葉片14逐漸趨近更大的開(kāi)啟位置，槽口53與樞軸凸臺(tái)42之間接觸點(diǎn)的位置也在不斷變化，這種接觸點(diǎn)位置的漂移造成的影響將在下面討論。
下面參見(jiàn)圖2，當(dāng)入流面30接觸到平直臺(tái)肩26時(shí)，葉片的開(kāi)啟過(guò)程結(jié)束，臺(tái)肩26的方向最好平行于閥體的中心軸線46，以使葉片所處的全開(kāi)位置對(duì)血液流動(dòng)的阻礙作用最小。
在閥的全開(kāi)位置，葉片的槽口53的兩個(gè)平面56和57分別與平行于血液的正向和反向流動(dòng)方向的落座平面44a和與它直接相鄰的落座平面44b相配合。兩對(duì)配合表面相互接觸可使閥處于全開(kāi)狀態(tài)時(shí)提供穩(wěn)定、無(wú)抖動(dòng)的定向。
當(dāng)心臟循環(huán)逆轉(zhuǎn)時(shí)，血液沿逆流方向流動(dòng)，與圖2所示箭頭18的方向相反。先參見(jiàn)圖2，返流血液作用在葉片回流面32上的力使得葉片開(kāi)始朝關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，受作用在葉片表面的粘性阻力的作用，葉片略向反向流方向移動(dòng)，即朝圖2、圖11和圖12的朝上方向移動(dòng)。由于這種移動(dòng)，固定的樞軸凸臺(tái)42上標(biāo)號(hào)為A的邊與葉片的槽口53的曲面58相接觸，葉片的入流面與臺(tái)肩26的順流側(cè)的標(biāo)號(hào)為P的邊相接觸，這就使得葉片14朝關(guān)閉方向開(kāi)始迅速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而葉片的回流面32承受反向的血液流的壓力的面積就更大了。由于葉片的回流面32的更大部分的面積面對(duì)血液流動(dòng)的方向，從而提高了葉片關(guān)閉的速率。
當(dāng)葉片的輔助配合面38之間相接觸和(或)葉片的主配合弧面36與閥體12的內(nèi)側(cè)表面或稱為側(cè)壁20之間相接觸時(shí)，葉片的關(guān)閉過(guò)程結(jié)束，正如前面所述，上述側(cè)壁20在附設(shè)的下游凹區(qū)19和上游凹區(qū)21之間的位置形成一個(gè)落座區(qū)。值得注意的是，在閥的整個(gè)關(guān)閉過(guò)程中，葉片的入流面30與臺(tái)肩26的邊P相互接觸。在如圖9和圖10所示的葉片到達(dá)全閉位置靜止以待心臟循環(huán)的逆轉(zhuǎn)，并準(zhǔn)備緊接的開(kāi)啟動(dòng)作。如上所述，在閥體側(cè)壁20的上游側(cè)附設(shè)有一凹區(qū)21，該凹區(qū)沿側(cè)壁20的大部分長(zhǎng)度方向延伸。
下面參照?qǐng)D13和圖14討論本發(fā)明的鉸鏈機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)的鉸鏈機(jī)構(gòu)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)。圖13表示了在葉片關(guān)閉過(guò)程中，葉片14上的點(diǎn)N、R和瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心(IC)的運(yùn)動(dòng)軌跡，圖10，11和12表示了點(diǎn)N和R的位置。在葉片剛開(kāi)始關(guān)閉時(shí)，IC遠(yuǎn)在左端，如圖13中的點(diǎn)1所示，這有利于產(chǎn)生一個(gè)較大的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)動(dòng)量，使葉片對(duì)血流的換向反應(yīng)迅速，而隨著關(guān)閉過(guò)程的繼續(xù)，IC從點(diǎn)1移動(dòng)到點(diǎn)8，這表明當(dāng)葉片14接觸到閥體上的凹區(qū)19和21之間的落座區(qū)時(shí)，相對(duì)于一個(gè)類(lèi)似的閥件繞圓形截面中心旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的沖擊要??；同樣，圖14表示在閥的開(kāi)啟過(guò)程中的點(diǎn)N和R以及瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心(IC)的運(yùn)動(dòng)軌跡，在閥剛開(kāi)始開(kāi)啟時(shí)，IC遠(yuǎn)在右端，如圖14中的點(diǎn)1所示，這有利于產(chǎn)生一個(gè)較大的開(kāi)啟運(yùn)動(dòng)動(dòng)量，以使葉片對(duì)血流的換向反應(yīng)迅速，而隨著開(kāi)啟過(guò)程的繼續(xù)，IC從點(diǎn)1移動(dòng)到點(diǎn)6，再一次表明當(dāng)葉片14與臺(tái)肩26相接觸時(shí)葉片所產(chǎn)生的沖擊相對(duì)于它繞圓形截面的中心旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的沖擊要小。
因此，根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)成的心臟供血閥的開(kāi)啟和關(guān)閉已消除了反彈的可能性，同時(shí)可見(jiàn)葉片在全閉位置的落座既平穩(wěn)又可靠，而葉片在全開(kāi)位置的落座也是既無(wú)抖動(dòng)又可靠。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)成的人造心瓣膜(人造心臟供血閥)具有許多優(yōu)點(diǎn)，其中包括閥件的制造成本低。閥的葉片的入流面和回流面的形狀的協(xié)調(diào)使得通過(guò)全開(kāi)的心臟供血閥的血液流動(dòng)的滯止現(xiàn)象出現(xiàn)前所未有的減少，并補(bǔ)充了前述的由于樞軸式設(shè)計(jì)而獲得的優(yōu)點(diǎn)，而且，葉片的表面容易加工，這些表面最好是由二維曲面組合而成。
本發(fā)明在此僅以一種結(jié)構(gòu)型式為例進(jìn)行說(shuō)明，在不超出本發(fā)明及其所附的權(quán)利要求的范圍的情況下，這種裝置的結(jié)構(gòu)型式還可是多種多樣的。
權(quán)利要求
1.一種人造心瓣膜包含一個(gè)環(huán)形閥體，所述閥體具有內(nèi)側(cè)表面，該表面形成使血液順流通過(guò)的中央通道；具有逆流面和順流面的遮檔葉片，該遮檔葉片被安裝在所述閥體內(nèi)，交替地使血液沿順流方向流過(guò)和阻擋血液的反向流動(dòng)；所述閥體和遮檔葉片具有樞軸式布置結(jié)構(gòu)，所述遮檔葉片被安裝到樞軸結(jié)構(gòu)上處于開(kāi)啟位置和阻擋血液反向流動(dòng)的關(guān)閉位置之間；所述樞軸結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)從側(cè)壁向內(nèi)延伸的樞軸凸臺(tái)和兩個(gè)槽口，所述槽口在遮檔葉片上用來(lái)與樞軸凸臺(tái)相配合；每個(gè)樞軸凸臺(tái)上都具有相互間成一定角度的逆流平面和順流平面，每個(gè)槽口上都具有上游平面和中間平面，它們之間的夾角與上述樞軸凸臺(tái)上兩平面的夾角相一致；所述各個(gè)平面的布置使得當(dāng)所述遮檔葉片處于開(kāi)啟位置時(shí)，所述樞軸凸臺(tái)上的兩個(gè)平面分別與所述槽口上的兩平面相面接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造心瓣膜，其特征是，所述的每個(gè)槽口上有一曲面從所述中間平面的下游邊延伸，當(dāng)通過(guò)所述閥體的血液流動(dòng)換向時(shí)，所述遮檔葉片立即略朝反向流方向移動(dòng)使得所述槽口的曲面與所述樞軸凸臺(tái)的順流平面的下游邊相接觸，隨著朝反向流方向移動(dòng)的開(kāi)始，所述遮檔葉片立即開(kāi)始朝其關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造心瓣膜，其特征是，所述閥體上具有兩個(gè)臺(tái)肩，所述臺(tái)肩從閥體的內(nèi)側(cè)壁面向中心延伸，每個(gè)臺(tái)肩與每個(gè)樞軸凸臺(tái)相隔合適的距離，以使當(dāng)所述遮檔葉片從開(kāi)啟位置朝關(guān)閉位置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每個(gè)臺(tái)肩的部分區(qū)域與遮檔葉片的逆流表面相接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的人造心瓣膜，其特征是，所述樞軸凸臺(tái)的逆流平面和順流平面相交于中間直線邊，所述每個(gè)臺(tái)肩位于所述中間直線邊沿的上游側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造心瓣膜，其特征是，所述每個(gè)樞軸凸臺(tái)的順流面的方向與所述中央通道的中心線基本平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的人造心瓣膜，其特征是，所述樞軸凸臺(tái)的逆流面和順流面之間的夾角為110度至130度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造心瓣膜，其特征是，所述遮檔葉片一般具有平直葉體段的構(gòu)形，其順流面上有兩個(gè)附屬的伸出端，所述槽口設(shè)置在所述伸出端上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造心瓣膜，其特征是，所述遮檔葉片的平直葉體段在閥處于開(kāi)啟位置時(shí)與所述中央通道的中心線基本平行，所述遮檔葉片包含一個(gè)第二葉體段，它位于所述平直葉體段的下游側(cè)，與順流表面之間的夾角在120度到160度之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造心瓣膜，其特征是，所述閥體的內(nèi)側(cè)壁面具有兩徑向相對(duì)的平壁段，所述樞軸凸臺(tái)和臺(tái)肩均從此開(kāi)始向中心延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造心瓣膜，其特征是，所述閥體包括四個(gè)樞軸凸臺(tái)，所述遮檔葉片組包括兩塊遮檔葉片，在每塊遮檔葉片上均有兩個(gè)槽口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的人造心瓣膜，其特征是，所述每塊遮檔葉片上具有一個(gè)半圓的外沿和平直的內(nèi)側(cè)邊，在閥處于關(guān)閉位置時(shí)，所述兩內(nèi)側(cè)邊相鄰近，遮檔葉片的外邊沿接近所述閥體的內(nèi)側(cè)面上的落座區(qū)，所述閥體上具有凹區(qū)，所述凹區(qū)位于所述落座區(qū)的上游側(cè)壁上，并至少延伸成落座區(qū)的大部分長(zhǎng)度。
12.一種人造心瓣膜包含一個(gè)環(huán)形閥體，所述閥體具有內(nèi)側(cè)表面，該表面形成使血液順流通過(guò)的中央通道；具有逆流面和順流面的遮檔葉片，該遮檔葉片被安裝在所述閥體內(nèi)，交替地使血液沿順流方向流過(guò)和阻擋血液的反向流動(dòng)；所述閥體和遮檔葉片具有樞軸式布置結(jié)構(gòu)，所述遮檔葉片被安裝到樞軸結(jié)構(gòu)上處于開(kāi)啟位置和阻擋血液反向流動(dòng)的關(guān)閉位置之間；所述樞軸結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)從側(cè)壁向內(nèi)延伸的樞軸凸臺(tái)和兩個(gè)槽口，所述槽口在遮檔葉片上用來(lái)與樞軸凸臺(tái)相配合；所述每個(gè)樞軸凸臺(tái)上至少有一個(gè)平面，而所述每個(gè)槽口上至少有一個(gè)平面和一個(gè)曲面，該曲面從所述平面的下游邊開(kāi)始延伸；所述各平面的布置使得當(dāng)所述遮檔葉片處于開(kāi)啟位置時(shí)，所述每個(gè)樞軸凸臺(tái)上的平面與所述每個(gè)槽口上的平面相面接觸；而當(dāng)通過(guò)所述閥體的血液流動(dòng)換向時(shí)，所述遮檔葉片立即略朝反向流方向移動(dòng)使得所述槽口的曲面與所述樞軸凸臺(tái)的順流平面的下游邊相接觸，隨著朝反向流方向移動(dòng)的開(kāi)始，所述遮檔葉片立即開(kāi)始朝其關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的人造心瓣膜，其特征是，所述每個(gè)樞軸凸臺(tái)上的平面的方向與所述中央通道的中心線基本平行。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的人造心瓣膜，其特征是，所述遮檔葉片一般具有平直葉體段的構(gòu)形，其順流面上有兩個(gè)附屬的伸出端，所述槽口設(shè)置在所述伸出端上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的人造心瓣膜，其特征是，所述遮檔葉片的平直葉體段在閥處于開(kāi)啟位置時(shí)與所述中央通道的中心線基本平行，所述遮檔葉片包含一個(gè)第二葉體段，它位于所述平直葉體段的下游側(cè)，與順流表面之間的夾角在120度到160度之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的人造心瓣膜，其特征是，所述閥體包括四個(gè)樞軸凸臺(tái)，所述遮檔葉片組包括兩塊遮檔葉片，在每塊遮檔葉片上均有兩個(gè)槽口。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的人造心瓣膜，其特征是，所述每塊遮檔葉片具有一個(gè)半圓的外沿和平直的內(nèi)側(cè)邊，在閥處于關(guān)閉位置時(shí)，所述兩內(nèi)側(cè)邊相鄰近，遮檔葉片的外邊沿接近所述閥體的內(nèi)側(cè)面上的落座區(qū)，所述閥體上具有凹區(qū)，所述凹區(qū)位于所述落座區(qū)的上游側(cè)壁上，并至少延伸成落座區(qū)的大部分長(zhǎng)度。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種雙葉人造心瓣膜(人造心臟供血閥)具有改進(jìn)的鉸鏈型布置結(jié)構(gòu)，從而使得閥對(duì)血液流動(dòng)換向反應(yīng)迅速，減小葉片處于開(kāi)啟位置時(shí)的脈動(dòng)。葉片被既可滑動(dòng)又可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到閥體上使其可在關(guān)閉位置和開(kāi)啟位置之間運(yùn)動(dòng)，葉片上具有槽口，所述槽口與從閥體側(cè)壁向中心延伸的樞軸凸臺(tái)上的配合表面相配合，這些配合表面的形狀和相互關(guān)系改進(jìn)了閥的工作性能。
文檔編號(hào)A61F2/24GK1049278SQ9010677
公開(kāi)日1991年2月20日 申請(qǐng)日期1990年8月11日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月11日
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