Сосудистая канюля

 

Изобретение относится к медицинским инструментам и может использоваться в медицине, преимущественно при искусственном кровообращении. Устройство включает в себя продолговатое тело, имеющее, по крайней мере, два конца. Участок, прилегающий к одному из названных концов, является соединительной частью канюли. Участок, прилегающий ко второму из названных концов, является рабочей частью канюли. В названном продолговатом теле выполнен сквозной канал таким образом, что в него поступает текучая среда с конца, прилегающего к соединительной части канюли, и выходит из конца, прилегающего к рабочей части канюли. Рабочая часть выполнена в форме спирали. Соотношение размера диаметра спирали и размера ее шага обеспечивает отношение величины вращательной скорости текучей среды к величине ее поступательной скорости как √2:1. В результате обеспечивается создание физиологичного винтового потока крови при искусственном кровообращении, который максимально приближается к естественному, обеспечивается эффективное преодоление сосудистого сопротивления и оптимальные условия для микрогемоциркуляции и транскапиллярного обмена. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицинским инструментам и может использоваться в медицине, преимущественно при искусственном кровообращении.

В общем виде медицинские канюли представляют собой полые трубки простой или сложной конфигурации с тупоконечной головной рабочей частью. В зависимости от назначения и области применения различают канюли: анатомические, нейрохирургические, офтальмологические, оториноларингологические, стоматологические, урологические, сосудистые и другие.

Сосудистые канюли предназначены для внутривенных вливаний, производимых способом венесекции, в том числе при переливании крови, а также для подсоединения аппарата искусственного кровообращения к артериальным и венозным сосудам больного при искусственном кровообращении. Сосудистые канюли различных конфигураций известны. Так, известна концевая сосудистая канюля, которая выполнена в виде стеклянной трубки, рабочая часть которой имеет оттянутый зауженный конец и перехват в виде желобка (шейка канюли). Рабочую часть канюли вставляют в разрез стенки сосуда - артерии или вены и фиксируют в сосуде с помощью нитяной лигатуры, затягиваемой в области шейки канюли. Конец стеклянной трубки, противоположный рабочей части канюли, является ее соединительной частью, на которую надеваются шланги от аппарата искусственного кровообращения, или капельницы [Большая медицинская энциклопедия /Под ред. А.Н.Бакулева, т. 12, - М.: Изд. “Большая советская энциклопедия”. 1959 г., стр. 167]. Эта сосудистая канюля является ближайшим аналогом предлагаемой канюли и принята за прототип изобретения по наибольшему количеству сходных с нею признаков. Недостатком прототипа является то, что при использовании этой канюли для подсоединения кровеносных сосудов к аппарату искусственного кровообращения она обеспечивает только поступательное движение крови в сосудах и не обеспечивает образования винтового потока крови в сосудах кровеносной системы. Вместе с тем, исследования биомеханики кровообращения, проведенные в последние годы, экспериментально показали, что в кровеносном русле, как и во всей сердечно-сосудистой системе, движение крови имеет не поступательный, как считалось раньше, а вращательно-поступательный характер, причем направление вращения потока крови в большом и малом кругах кровообращения - противоположное [В.Н.Захаров и др. Биогидромеханика движения крови в полостях сердца и магистральных сосудов” (препринт) - Новосибирск: Институт биоорганической химии СО АН СССР, 1989 г. и С.Н.Багаев, В.Н.Захаров, В.А.Орлов “Физические механизмы транспортных систем живого организма” (препринт) - Новосибирск: “Издательство СО РАН”, 1999 г.]. Винтовой поток крови имеет левую закрутку в большом круге кровообращения и правую закрутку - в малом круге.

Предпосылки к формированию вращательно-поступательного движения крови заключаются в том, что мышечные элементы миокарда желудочков сердца и кровеносных сосудов имеют спиральную упаковку, их полости представляют собой воронкообразные камеры с асимметрией входа и выхода. Поток крови, поступающий в магистральное артериальное русло во время систолы желудочков сердца, изначально имеет вращательно-поступательное движение. Поскольку, так же, как в миокарде, гладкие миоциты артериальных сосудов спирально упакованы, растяжение стенок сосудов, принимающих систолический выброс крови, приводит к натяжению гладкомышечных элементов и спиральной волне их возбуждения. Далее сложение сил упругой деформации эластического каркаса и активного сокращения гладких миоцитов стенок артерий создает в них волну скручивания, обеспечивающую сохранение закрученного потока крови при ее поступлении в кровеносный сосуд, и поддерживает наряду с поступательной составляющей движения крови его вращательную составляющую. За период одного сердечного цикла сокращение и расслабление активных элементов стенок сосудов происходит поочередно, причем этот процесс распространяется от сердца к периферии магистральных артериальных сосудов. Одному сердечному циклу соответствует один сосудистый артериальный цикл. Деятельность каждого участка магистрального артериального сосуда аналогична деятельности желудочка сердца, поскольку имеются фазы спирального сокращения и расслабления мышечного слоя кровеносных сосудов, а в целом деятельность сердца и сосудов синхронизована настолько, что по сути вся эта система является “распределенным сердцем”, обеспечивающим единый сердечно-сосудистый цикл. Установлено также (путем рентгеноконтрастных оригинальных исследований), что в начальных отделах артериального русла кровеносной системы вращательная энергия потока крови приблизительно в два раза больше его поступательной энергии, что обеспечивает оптимальные условия для сердечного выброса, при этом отношение величины вращательной скорости винтового потока крови к его поступательной скорости - как √2:1. Функциональная роль вращательной составляющей движения крови состоит в преодолении распределенного сопротивления сосудов, величина которого определяется вязким трением и протяженностью сосудистых магистралей. В сердечно-сосудистой системе генерируется столько вращательной энергии, сколько необходимо, чтобы преодолеть сосудистое сопротивление по пути кровотока. Поэтому исключительно важно при искусственном кровообращении не просто непрерывно прокачивать под давлением кровь через кровеносную систему, как это было принято ранее и сопровождалось множеством осложнений, а обеспечивать импульсное вращательно-поступательное движение крови в артериальном русле, возбуждая активную импульсную работу артерий. Спиральное сокращение артерий поддерживает необходимый уровень вращательной энергии в винтовом потоке крови, обеспечивая эффективное преодоление сосудистого сопротивления.

Изобретение решает задачу создания такой сосудистой канюли, которая обеспечивала бы вращательно-поступательное движение крови в кровеносной системе при искусственном кровообращении.

Поставленная задача решается тем, что предлагается канюля, включающая продолговатое тело, имеющее по крайней мере два конца, при этом участок, прилегающий к одному из названных концов, является соединительной частью канюли, а участок, прилегающий ко второму из названных концов, является рабочей частью канюли, причем в названном продолговатом теле выполнен сквозной канал, таким образом, что в него поступает текучая среда с конца канюли, к которому прилегает ее соединительная часть, и выходит из конца канюли, к которому прилегает ее рабочая часть, которая в свою очередь выполнена в форме спирали.

Текучей средой для сосудистой канюли может быть кровь, кровезаменитель, или их смесь. Если же такую канюлю использовать для других целей, кроме искусственного кровообращения, в качестве текучей среды могут быть различные лекарства, мази и др.

Для удобства подсоединения канюли к сосуду больного ее рабочая часть может быть расположена под углом к ее соединительной части, причем этот угол может быть острым, прямым или тупым.

Соединительная часть сосудистой канюли, которой она подсоединяется к шлангу аппарата искусственного кровообращения, может быть выполнена цилиндрической или конической формы. Упомянутый шланг может подсоединяться к канюле путем надевания его снаружи на ее соединительную часть без дополнительных средств, или с использованием известных дополнительных переходных штуцеров с разными диаметрами рабочих частей, одна из которых входит в соединительную часть канюли, а вторая - в шланг [Большая медицинская энциклопедия /Под ред. А.Н.Бакулева, т.12. - М.: Изд. “Большая советская энциклопедия”, 1959 г., стр.166, рис.11].

Как упомянуто выше, исследования кровеносной системы показали, что соотношение величин вращательной и поступательной скоростей как : 1 является оптимальным. Поэтому целесообразно выбирать такое соотношение диаметра спирали и ее шага, чтобы соблюдалось указанное соотношение величин вращательной и поступательной скоростей винтового потока крови в начальном отделе артериального русла.

Общий вид предлагаемой сосудистой канюли приведен на фиг.1. Канюля имеет соединительную часть 1, рабочую часть 2, и сквозной канал 3. Рабочая часть канюли 2 выполнена в форме спирали. На фиг.2 приведен общий вид канюли с рабочей частью, расположенной под прямым углом к соединительной части, причем рабочая часть ее выполнена в форме левозакрученной спирали. Такие канюли предназначены для сосудов большого круга кровообращения, прежде всего, для присоединения к артериальным сосудам, где существует винтовой поток крови с левым направлением закрутки. На фиг.3 приведен общий вид канюли с рабочей частью, расположенной под прямым углом к соединительной части, причем рабочая ее часть выполнена в форме правозакрученной спирали. Такие канюли предназначены для сосудов малого круга кровообращения, где существует винтовой поток крови с правым направлением закрутки.

Канюля работает следующим образом. Прежде всего ее необходимо подсоединить к кровеносному сосуду путем введения конца ее рабочей части 2 внутрь сосуда через разрез в его стенке. Через подсоединенные к соединительной части канюли 1 шланги из аппарата искусственного кровообращения в сквозной канал канюли 3 поступает кровь, кровезаменитель, или их смесь (далее - кровь). В соединительной части канюли 1 кровь движется поступательно, а в рабочей части 2, проходя по каналу спирали 3, она обретает вращательно-поступательное движение, характер которого сохраняется в артериях ниже по потоку в связи с активным взаимодействием стенки кровеносного сосуда и среды. Артерии восполняют потери энергии вращательного движения и обеспечивают оптимальное соотношение вращательной и поступательной скоростей в винтовом потоке крови.

Установлено, что неизвестное ранее свойство для закрученного потока жидкости в конусоидальных каналах создавать силу тяги в винтовом потоке, которая обусловлена существованием вращательной энергии в винтовом потоке. В общем виде сердечно-сосудистая система представляет собой конусоидальные каналы, в которых существует закрученный поток крови. Благодаря вращательной составляющей движения крови преодолевается распределенное сопротивление сосудов, величина которого определяется вязким трением, происходит “запуск” механизма проталкивания крови через сосуды по спирали, т.е. непосредственно стенки сосудов начинают работать, проталкивая кровь. Поток крови в кровеносной системе максимально приближается к естественному. В результате исключается множество осложнений, наблюдаемых при традиционном искусственном кровообращении, причины которых заключаются в нарушении потока крови, отсутствии обратной связи между нагнетанием крови в артерии и их активной работой.

Предлагаемая сосудистая канюля обеспечивает создание физиологичного винтового потока крови при искусственном кровообращении, который максимально приближается к естественному. Оптимальное соотношение вращательного и поступательного компонентов винтового движения крови обеспечивает эффективное преодоление сосудистого сопротивления и оптимальные условия для микрогемоциркуляции и транскапиллярного обмена.

В конечном итоге посредством применения предлагаемой сосудистой канюли при искусственном кровообращении реализуется транспортная функция сердечно-сосудистой системы в целом, поскольку достигается высокая эффективность транспортировки крови в сосудах.

Формула изобретения

1. Канюля, включающая продолговатое тело, имеющее, по крайней мере, два конца, при этом участок, прилегающий к одному из названных концов, является соединительной частью канюли, а участок, прилегающий ко второму из названных концов, является рабочей частью канюли, причем в названном продолговатом теле выполнен сквозной канал таким образом, что в него поступает текучая среда с конца, прилегающего к соединительной части канюли, и выходит из конца, прилегающего к рабочей части канюли, отличающаяся тем, что ее рабочая часть выполнена в форме спирали таким образом, что соотношение размера диаметра спирали и размера ее шага обеспечивает отношение величины вращательной скорости текучей среды к величине ее поступательной скорости как .

2. Канюля по п.1, отличающаяся тем, что соединительная часть канюли подсоединяется к источнику текучей среды.

3. Канюля по п.1 или 2, отличающаяся тем, что текучей средой является кровь.

4. Канюля по п.1 или 2, отличающаяся тем, что текучей средой является кровезаменитель.

5. Канюля по п.1 или 2, отличающаяся тем, что текучей средой является смесь крови и кровезаменителя.

6. Канюля по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что ее рабочая часть выполнена в форме правозакрученной спирали.

7. Канюля по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что ее рабочая часть выполнена в форме левозакрученной спирали.

8. Канюля по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что ее рабочая часть находится под углом к соединительной части.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3