Шунт для лікування гідроцефалії
Власники патенту UA 2337721:
Винахід відноситься до медицини та використовується при черепно-мозковій імплантації в нейрохірургії. Шунт містить помпу з силіконової гуми, утворену між двома зворотними клапанами та мембраною. Клапани виконані у вигляді циліндричних втулок з радіальним отвором d, стиснутим зсередини за рахунок вигину стрічкою. Відношення продуктивності клапана до перепаду тиску на ньому пропорційно величині де - товщина стрічки, мм; d – діаметр отвору клапана, мм; b – ширина стрічки, мм; N - витрата ліквору (продуктивність клапана), мм 3/хв; R – внутрішній радіус втулки, мм; ΔР - перепад тиску, мм вод. ст. Циліндричні втулки виконані заодно на плоскій основі. Друга втулка розташована сегментарно першою. Зверху між втулками розташована перегородка. Втулки перекриті зверху по торцях мембраною, виконаною у вигляді купола зі змінним радіусом і змінною товщиною у вершині куполи δв і по краях δк по співвідношенню δк/δв=1,3±0,1. Конструкція технологічна, є можливість регулювання параметрів та мінімізовані габарити. 4 іл.
Винахід відноситься до медичних виробів, що використовуються в нейрохірургії при черепно-мозковій імплантації, які призначені для забезпечення односпрямованого регульованого відтоку ліквору з головного мозку в праве передсердя (черевну порожнину).
Відомі шунтуючі клапанні системи Schulte США №3.759.982, клас А61М 27/00, 604/10, 1973; США №4.364.395, кл. А61М 27/00, 604/10, 1982; США №4,741,730 кл. А61М 27/00, 604/8,9, 1988; США №5.176.627, кл. А61М 5/00, 604/8, 1993 р., які складні у виготовленні, містять металеві деталі, багато склейок елементів вручну, вимагають дуже високої культури виробництва і тому не гарантують стабільних характеристик.
За прототип прийнятий шунт за патентом №5.304.114, кл. А61М 5/00, 604/8,9, 1994 р., який як і аналоги має досить великі габарити, що з шунта, імплантованого під шкірою голови, є істотним недоліком.
Завдання полягає в тому, щоб конструкцію клапана виконати простий, технологічний, регульований, що дозволяє мінімізувати загальні габарити шунта та забезпечити надійне функціонування без заміни до кінця життя пацієнта.
Це завдання вирішена конструкцією клапана у вигляді циліндричної втулки з радіальним отвором d, підтисненим зсередини за рахунок вигину стрічкою, при цьому відношення продуктивності клапана до перепаду тиску на ньому пропорційно величині
,
де - товщина стрічки, мм;
d – діаметр отвору клапана, мм;
b – ширина стрічки, мм;
N - витрата ліквору (продуктивність клапана), мм 3/хв;
R – внутрішній радіус втулки, мм;
ΔР - перепад тиску, мм вод. ст.
Для черепно-мозкової імплантації циліндричні втулки виконані заодно на плоскій підставі, друга з яких розташована сегментарно першою, зверху між ними розташована перегородка, обидві перекриті зверху по торцях мембраною, виконаною у вигляді купола зі змінним радіусом і змінною товщиною у вершині купола δв δк по співвідношенню δк/δв=1,3±0,1.
Сама конструкція клапана зі стрічкою дозволяє мінімізувати габарити шунта за рахунок компонування другої втулки у вигляді сегмента першої і навіть подальшої мінімізації за рахунок першої втулки у вигляді сегмента, але це недоцільно, т.к. зменшення обсягу помпи призводить до незручності користування нею.
Дано ілюстрацію наступними кресленнями, на яких показано:
На фіг.1 - загальний вигляд шунту для імплантації.
На фіг.2 - перерізА-А у плані.
На фіг.3 - переріз Б-Б штуцером для виходу ліквору.
На фіг.4 - графік залежності продуктивності клапана від перепаду тиску при різних радіусах шунта.
На фіг.1 зображено загальний вигляд шунта для черепно-мозкової імплантації з наступними позначеннями:
δв - товщина мембрани у вершині купола, мм;
δк - товщина мембрани по краях бані, мм;
Помпа 1 утворена між мембраною 2 і циліндричними втулками 3 і 4 на плоскій підставі 5, друга втулка 4 виконана у вигляді сегмента першої, основою якого замість хорди є зовнішня сторона втулки 3. Обидві зверху відокремлені від 1 помпи перегородкою 6, утворює камеру 7 перед штуцером 8 для виходу ліквору. Обидві втулки 3 і 4 по торцях перекриті мембраною 2, виконаної у вигляді бані зі змінним радіусом в поздовжньому - Rпр і Rпоп - поперечному напрямку. Висота шунта у вершині купола дорівнює ширині шунта, а висота купола - третина від висоти шунта. Товщина мембрани змінна від вершини купола δв до краю δк по співвідношенню δк/δв=1,3±0,1, що надає їй збільшення жорсткості при стисненні купола при примусовому прокачуванні ліквору помпою 1 і гарантує пружне відновлення форми після зняття навантаження.
Циліндричні втулки 3 і 4 виконані з радіальним отвором d, стиснутим зсередини стрічкою 9 за рахунок її вигину при встановленні. Довжина стрічки на 1+1 мм менше, ніж внутрішній діаметр втулки 3 щоб кінці стрічки не торкалися один одного і стрічка не втрачала стійкість. Ширина стрічки (b=3d±0,3)мм, щоб забезпечити необхідну площу контакту навколо отвору d у вертикальному напрямку і тим самим герметичність клапана при Р, менше заданого для встановленого типу шунта: низького, середнього, високого тиску.
Радіальний отвір d у втулці 3 перетворюється на штуцер 10для входу ліквору через вентрикулярний катетер Радіальний отвір d у втулці 4 з'єднує порожнину 1 помпи з камерою 7 для виходу ліквору через штуцер 8, який через перехідник з'єднаний з кардіальним катетером.
При операції з імплантації шунт пришивають за припливи 11 (фіг.2) на плоскій підставі 5. При підвищенні внутрішньочерепного тиску вище встановленого для даного пацієнта і відповідно застосованого низького шунта - Н (50 мм вод. ст.), середнього - С (100 мм вод. ). Ліквора заповнює помпу 1 і при підвищенні тиску вище заданого для вихідного клапана у втулці 4 віджимає стрічку 9 і надходить у камеру 7, з якої через штуцер 8 і перехідник - кардіальний катетер (фіг.2, 3).
Для стабілізації характеристики шунта за витратою опір вихідного клапана 4 легко можна задавати трохи більше, ніж вхідного, за рахунок більшої товщини стрічки меншого діаметра d. Цим прийомом легко задавати і опір вхідного клапана 3 і тим самим призначення шунта - Н. С. В - тиску. Так шунт працює автоматично на заданий перепад тиску.
Для екстреного скидання несподіваного тиску ліквору лікар або хворий натискає на мембрану 2 і прокачує помпою 1 ліквор тільки в одному напрямку, т.к. клапани по черзі працюють як прямі, те як зворотні. При знятті навантаження на мембрану 2 вона за рахунок змінної товщини відповідно жорсткості миттєво відновлює форму і не втрачає стійкості. Співвідношення δк/δв=1,3±0,1 є оптимальним, т.к. при співвідношенні меншому 1,2 різниця у жорсткостінесуттєва /1/ і виключає втрату стійкості, а за більшому 1,4 зростає зусилля /2/ при прокачуванні ліквору, що незручно лікаря.
При дуже малій товщині стрічки = 0,3 мм жорсткість клапана мало залежить від його кривизни (1/R). На фіг.4 показано, що при випробуваннях на імітаторах клапани з R=1,5 і 2 мм цілком піддатливі і працюють за запропонованим механізмом на пружний вигин стрічки. Проте мінімізація менше R=2,5 мм недоцільна, т.к. обсяг помпи 1 при цьому замалий і на 2 мембрану тиснути незручно. Досягнутий результат (7,1×10×7 мм) з мінімізації габаритів шунта - висота, довжина, ширина - в 2, 3, 4 рази менше існуючих немає аналогів, але це вирішальний показник при імплантації.
Одночасно за рахунок простоти конструкції елементів клапана: отвори d та стрічки 9, що вирізується з пластини, яку легко виготовити будь-якої товщини, забезпечена технологічність та регульованість характеристик шунта.
Клапани на імітаторах випробувані на прилипання та старіння стрічки протягом 11 років при використанні звичайної води з-під крана замість дистильованої. Навіть у таких жорстких умовах за щорічної демонстрації лікарям показано надійне функціонування та збереження характеристик шунту.
1. Шпіндлер В.М. та ін // Каучук та гума. 1990. №4. З 26-28.
2. Шпіндлер В.М., Федюкін Д.Л. А.С. СРСР №945542: МКІ F16J 15/00 (БІ 1982. №27).
Шунт для лікування гідроцефалії при черепно-мозковій імплантації, що містить помпу з силіконової гуми, утворену між двома зворотними клапанами і мембраною, який відрізняється тим, що мембрана виконана у вигляді купола зі змінним радіусом і змінною товщиною у вершині купола δв по краях δк /δв=1,3±0,1, мембраною перекриті з торця два клапани, виконані на плоскій основі у виглядіциліндричних втулок, друга з яких розташована сегментарно першою, зверху між ними розташована перегородка, а втулки виконані з радіальним отвором, стиснутим зсередини за рахунок вигину стрічкою, при цьому відношення продуктивності клапана до перепаду тиску на ньому пропорційно величині
,
де - товщина стрічки, мм;
d – діаметр отвору клапана, мм;
b – ширина стрічки, мм;
N - витрата ліквору (продуктивність клапана), мм 3/хв;