Из чего делают сердечные клапаны механические (8 видео)

В настоящее время имеется два основных типа искусственных клапанов сердца: механические и биологические, которые имеют свои особенности, преимущества и недостатки.

Механические клапаны сердца

Это протезы, которые служат для замены функции естественного клапана сердца человека. Сердце человека имеет четыре клапана: трехстворчатый, митральный, пульмональный и аортальный. Предназначение клапанов сердца — обеспечить беспрепятственный ток крови через сердце по малому и большому кругу кровообращения к органам и тканям. В результате различных заболеваний нарушается работа клапанов (одного или нескольких), что проявляется сужением отверстия клапана или его недостаточностью. Оба этих процесса могут привести к постепенному развитию сердечной недостаточности и ухудшению самочувствия. Механические клапаны сердца предназначены для замены пораженного клапана протезом, чтобы восстановить его функцию и тем самым восстановить адекватную работу сердца.

Типы механических клапанов сердца

Существует три типа механических клапанов сердца: шариковые, наклонный диск и двустворчатые — в различных модификациях.

Первый искусственный клапан сердца был шариковый, он состоит из металлического каркаса, в котором заключен шарик из силиконового эластомера. Когда давление крови в камере сердца превышает давление снаружи камеры, шарик выталкивается против каркаса и дает течь току крови. По завершении сокращения сердечной мышцы давление в камере снижается и становится ниже, чем за клапаном, поэтому шарик движется в обратную сторону, закрывая проход крови из одной камеры сердца в другую. В 1952 году Чарльз Хафнейджел имплоантировал шариковый клапан сердца десяти пациентам (шесть из них выжило после операции), что означало первый успешный опыт долгосрочного применения искусственных клапанов сердца. Подобный же клапан был изобретен Майлз «Лоуэлл» Эдвардсом и Альбертом Старром в 1960 году (в литературе он встречается под названием силастиковый шариковый клапан). Первый имплантат клапана сердца у человека был сделан 21 сентября 1960 года. Он состоял из силиконового шарика, заключенного в каркас, созданный из основания клапана. Шариковый клапан характеризуется высокой тенденцией к образованию тромбов, поэтому такие пациенты вынуждены постоянно принимать высокие дозы антикоагулянтов. Фирма «Edwards Lifesciences» прекратила производство этих клапанов в 2007 году.

Вскоре были созданы дисковые клапаны сердца. Первым доступным в клинике искусственным дисковым клапаном сердца был клапан Бйорк-Шили, который с момента изобретения в 1969 году претерпел различные значительные изменения. Дисковый клапан состоит из одного кругового обтуратора, который регулируется металлической распоркой. Они производятся из металлического кольца, покрытого пористым политетрафторэтиленом, Механические протезы значительно более долговечны, но требуют пожизненной антикоагулянтной терапии, менее физиологичны. В общем, проблема выбора протеза — действительно большая проблема как для хирурга, так и для пациента. Поэтому девиз «Каждому больному — свой протезочень актуален и вряд ли утратит актуальность в обозримом будущем.в котором подшиты нити для удерживания клапана на месте. Металлическое кольцо с помощью двух металлических опор, держит диск, который открывается и закрывается во время выполнения сердца своей насосной функции. Сам диск такого клапана обычно делается из чрезвычайно твердого углеродного материала (пиролитический углерод), для того, чтобы клапан мог работать без изнашивания в течение многих лет. В США наиболее популярной моделью дискового клапана сердца является модель Medtronic-Hall. В некоторых моделях механических клапанов сердца диск разделен на две части, которые открываются и закрываются как двери.

St. Jude Medical является лидером в производстве двустворчатых клапанов, который состоит из двух полукружных клапанов, которые вращаются вокруг распорки, прикрепленной к основанию клапана. Этот дизайн был предложен в 1979 году и, хотя, они помогали справиться с некоторыми проблемами, которые отмечались с некоторыми клапанами, двустворчатые клапаны подвержены наличию обратного тока крови (регургитации) и поэтому они не могут считаться идеальными. Однако, двустворчатые клапаны обеспечивают более естественный ток крови, по сравнению с шариковыми или дисковыми клапанами. Одним из преимуществ этих клапанов является то, что они хорошо переносятся пациентом.

Читайте также: Клапан вентиляции картерных газов akl

Механические клапаны сердца сегодня являются наиболее надежными и заслуживающими доверия и позволяют пациенту жить нормальной жизнью. Большинство механических клапанов служат минимум в течение

Многие осложнения, связанные с механическими клапанами сердца могут быть объяснены гидравликой. Например, образование тромба является побочным эффектом врезающего воздействия, созданного формой клапанов. Идеальный искусственный клапан в перспективе должен быть с минимальным давлением на свои компоненты, характеризоваться минимальной регургитацией, минимальной турбулентностью и не разделять ток крови в области клапана.

Воздействие на кровь

Одним из главных недостатков механических клапанов сердца является то, что пациенты с такими клапанами вынуждены постоянно принимать препараты, разжижающие кровь (антикоагулянты). Тромбы, которые формируются в результате разрушения эритроцитов и тромбоцитов могут блокировать просвет сосудов, что ведет к серьезным последствиям.

Все модели механических клапанов сердца подвержены образованию тромбов ввиду высокой стрессовой активности, стагнации и разделения потока крови. Шариковый дизайн клапана приводит к воздействию на стенки, что повреждает клетки, а также разделению поток крови. Дисковый клапан также страдает разделением потока крови за распоркой клапана и диском в результате сочетания быстрого и медленного потоков. Двустворчатые клапаны характеризуются высокой стрессовой активностью, а также протечкой и замедлением тока крови рядом с клапаном.

В целом, повреждение клеток крови отмечается как в митральном, так и аортальном искусственных клапанах. Вальвулярный тромбоз характерен чаще всего для искусственного митрального клапана.

Так как механические клапаны сердца подвержены стрессовому воздействию, пациентам требуется постоянный прием антикоагулянтов. Биопротезы менее подвержены образованию тромбов, но учитывая их срок службы, они обычно наиболее применимы у людей старше 55 лет.

Механические клапаны сердца также могут вызывать гемолитическую анемию и гемолиз эритроцитов, когда они проходят через клапан.

Биологические клапаны

Биологическое клапаны — это клапаны, которые создаются из животных тканей, например, из ткани клапанов сердца свиньи, при этом они проходят предварительно некоторую химическую обработку для того, чтобы они были пригодны для имплантации в сердце человека. Все дело в том, что свиное сердце больше других схоже с сердцем человека, и поэтому лучше всего подходит для использования в замене клапанов сердца. Имплантация свиных клапанов сердца — это тип т.н. ксенотрансплантации.

В другом типе биологических клапанов применяется биологическая ткань, которая подшивается к металлическому каркасу. Ткань для таких клапанов берется из бычьего или лошадиного перикарда. Ткань перикарда очень подходит для клапанов ввиду своих чрезвычайных физических свойств. Этот тип биологических клапанов очень эффективен для замены. Ткань для таких клапанов стерилизуется, ввиду чего они перестают быть чужеродными для организма, и реакции отторжения не отмечается. Такие клапаны гибкие и прочные.

Механические протезы значительно более долговечны, но требуют пожизненной антикоагулянтной терапии, менее физиологичны. В общем, проблема выбора протеза — действительно большая проблема как для хирурга, так и для пациента. Поэтому девиз «Каждому больному — свой протез» очень актуален и вряд ли утратит актуальность в обозримом будущем.

Содержание

Из чего делают сердечные клапаны механические
Искусственные клапаны сердца
Виды протезов клапанов
📺 Видео

Видео:13 лет после операции на сердце. Механический аортальный клапан. Жизнь клапанщика.Скачать

Из чего делают сердечные клапаны механические

На европейский рынок поступает необозримое количество различных клапанных протезов. В таблице ниже предпринята попытка по возможности шире охватить образцы имплантируемых в настоящее время клапанных протезов, а также представить более старые модели, так как они все еще встречаются при обследовании больных, которым были имплантированы ранее.

Читайте также: Электромагнитный клапан распредвала как работает

1. Принцип. Наиболее «старыми» из механических протезов являются так называемые шаровые протезы. Запирающим элементом клапанов данного типа служит шар, сделанный из пластмассы или металла. Шар заключен в своеобразную «клетку», которая определяет объем его движений. В открытом положении шар клапана удерживается ориентированной вдоль потока крови клеткой протеза; при закрытии клапана шар либо плотно «садится» на кольцо протеза, как в клапане Starr-Edwards, либо, реже, погружается в другую, маленькую, клетку, располагающуюся со стороны притока крови, как в клапане Smeloff-Cutter.

2. Преимущества и недостатки. Для шаровых клапанных протезов характерна очень высокая износостойкость и низкая частота тромботической окклюзии. Существенными недостатками этих протезов являются высокий профиль и неоптимальные гемодинамические характеристики, в том числе относительно высокий градиент давления, особенно при имплантации в аортальную позицию клапанов относительно небольшого размера. Кроме того, шаровые клапанные протезы вызывают гемолиз и чаще, чем клапаны других типов, — тромбоэмболические осложнения, даже на фоне правильно подобранной антикоагулянтной терапии.

Регургитации через шаровые клапанные протезы не происходит, если не считать незначительный обратный ток крови в самом начале закрытия клапана. Шаровые клапанные протезы в настоящее время почти не применяются и в основном вытеснены поворотно-дисковыми и двустворчатыми клапанными протезами.

Различные модели клапанных протезов сердца:
а — Двустворчатый клапан (St. Jude Medical).
б — Поворотно-дисковый клапан (Medtronic-Hall).
в — Поворотно-дисковый клапан (Sorin).
г — Шаровой клапанный протез (Starr-Edwards).
д — Каркасный биологический клапанный протез (Hancock).
е — Бескаркасный биологический клапанный протез.

б) Двустворчатые клапанные протезы:

1. Принцип. На сегодняшний день при имплантации механического клапанного протеза предпочтение отдают двустворчатому клапанному протезу. В клапанах данного типа имеются две полукруглые створки одинакового размера, которые удерживаются на уровне середины клапана с помощью шарниров.

2. Преимущества и недостатки. В двустворчатых низкопрофильных клапанных протезах в силу особенностей конструкции створки поворачиваются на угол 80°, что обеспечивает относительно беспрепятственное движение крови через клапан. Клапаны данного типа имеют превосходные гемодинамические характеристики. Ток крови через клапан симметричный и центрально ориентированный. По сравнению с клапанными протезами других типов для захлопывания створок необходим более значительный обратный ток крови через клапан.

Даже в закрытом положении происходит небольшой обратный ток крови между обеими створками, а также между створками и корпусом клапана и через шарнир клапана. Этот обратный кровоток на гемодинамику существенного влияния не оказывает и в какой-то мере даже полезен, так как препятствует образованию тромботических наложений.

Схематическое изображение потока крови через клапанные протезы различного типа, имплантированные в аортальную позицию: сравнение профиля кровотока через естественный аортальный клапан (а), шаровой протез (б), поворотно-дисковый протез Bjork-Shiley (в),
поворотно-дисковый протез Medtronic-Hall (г), двухстворчатый клапанный протез St. Jude (д), двустворчатый клапанный протез Duromedics (е), биологический клапанный протез Hancock (ж),
биологический клапанный протез Carpentier-Edwards (з), биологический клапанный протез Mitroflow (и), биологический клапанный протез lonescu-Shiley (к).

в) Поворотно-дисковые протезы клапанов сердца:

1. Принцип. Запирающий элемент поворотнодискового клапанного протеза представлен одним округлым диском, который удерживается на месте хомутом, состоящим из двух опор. Угол открытия диска в зависимости от модели колеблется от 55 до 70°.

2. Преимущества и недостатки. При повороте диска в клапане открывается малое и большое отверстие, что обусловливает большее отклонение струи от центрального положения, чем в двустворчатом низкопрофильном клапанном протезе (86). Чем меньше угол открытия диска, тем больше зона застоя крови, образующаяся за диском, и, следовательно, выше риск тромбообразования. Тромб может вызвать не только эмболию, но и тромботическую окклюзию клапана. В клапане модели Medtronic-Hall конструкция улучшена тем, что одна из опор хомута проходит через отверстие, сделанное в диске, что обеспечивает больший радиус движения диска.

Читайте также: Показания ацп дмрв ваз 2112 16 клапанов

Этим усовершенствованием достигается не только улучшение гемодинамики, но и снижение тромбогенности клапана. В поворотно-дисковых клапанных протезах в закрытом состоянии также отмечается незначительный обратный кровоток между хомутом и диском.

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 6.1.2020

Видео:Протезирование аортального клапанаСкачать

Искусственные клапаны сердца

При относительно сохранном клапанном аппарате сердца у детей, как и у взрослых больных, наиболее предпочтительным методом коррекции являются различные виды реконструктивных клапаносохраняющих операций. Вместе с тем, анатомические особенности порока, высокая частота грубой клапанной патологии, наличие сопутствующих ВПС, а также присоединение инфекции зачастую делают восстановительные операции малоэффективными или технически невыполнимыми. В подобных ситуациях единственным методом лечения больного является замена пораженного сердечного клапана механическим или биологическим протезом.

В то же время, протезирование клапанов сердца у детей на протяжении многих лет является поистине «камнем преткновения» для кардиохирургических клиник всего мира. Эти операции сопровождались высокой госпитальной летальностью, частыми послеоперационными осложнениями, значительным количеством неудовлетворительных отдалённых результатов и повторных операций. Основная причина столь неблагополучных результатов протезирования клапанов сердца у детей кроется в несовершенстве клапанных заменителей и в отсутствии идеального протеза, отвечающего всем требованиям кардиохирургии детского возраста.

Основной причиной клапанных пороков сердца среди пациентов детского и подросткового возраста являются врожденные пороки сердца. В данную категорию входят пациенты с изолированной врождённой патологией клапанного аппарата (врождённая недостаточность митрального клапана, аномалия Эбштейна, двухстворчатый аортальный клапан, стеноз аортального клапана и др.), с сочетанием клапанных аномалий с другими врожденными пороками, а также больные после ранее выполненных пластических операций на клапанах сердца или коррекции других врожденных пороков сердца. На втором месте находится ревматизм, на третьем — инфекционный эндокардит, причем оба этих заболевания могут выступать как самостоятельные нозологические единицы, так и в сочетании друг с другом.

Видео:Клапаны сердцаСкачать

Виды протезов клапанов

Все существующие в настоящее время протезы клапанов сердца делят на две группы по типам используемых при их изготовлении материалов: механические и биологические клапаны, т.е. клапаны из биологических тканей.

В настоящее время детям в основном имплантируются двухстворчатые механические клапаны как отечественного, так и импортного производства. Основным конструктивным принципом всех моделей двухстворчатых механических протезов клапанов сердца является наличие двух симметрично расположенных створок, крепление которых с корпусом протеза осуществляется посредством шарнирного соединения. При открытии створок клапана образуются три гидравлических отверстия, поперечное сечение которых достаточно для полного омывания створок клапана и обеспечения минимального сопротивления потоку крови. Имеется широкий диапазон размеров современных двухстворчатых клапанов (от 16 до 33 мм). Тромбоэмболические осложнения после имплантации детям двухстворчатых клапанов встречаются значительно реже, чем при других типах протезов, однако, всем пациентам необходимо пожизненно принимать антикоагулянты независимо от возраста, позиции имплантации и срока после операции. Одной из основных причин, ограничивающих применение механических протезов клапанов сердца у детей, была и остаётся опасность повторной операции вследствие стенозирующего эффекта протеза при физиологическом росте ребёнка, или т.н. проблема «перерастания» протеза.

Более предпочтительными для детей являются биологические клапаны. Их преимущество — высокая тромборезистентность и возможность отказа больных от пожизненной антикоагулянтной терапии, а также прекрасные гемодинамические показатели биологических протезов, близкие к естественным сердечным клапанам. Недостаток — возможность имплантации только в правые отделы сердца и достаточно короткий срок функционирования (5–7 лет) из-за быстрого развития дисфункции протеза у детей.

В последние годы, благодаря накоплению хирургического опыта, совершенствованию методов искусственного кровообращения и защиты миокарда, разработке и внедрению в клиническую практику новых типов механических и биологических протезов удалось достичь заметных успехов в хирургическом лечении больных с клапанными пороками сердца.