Шунт для лечения гидроцефалии
Изобретение относится к медицине и используется при черепно-мозговой имплантации в нейрохирургии. Шунт содержит помпу из силиконовой резины, образованную между двумя обратными клапанами и мембраной. Клапаны выполнены в виде цилиндрических втулок с радиальным отверстием d, поджатым изнутри за счет изгиба лентой. Отношение производительности клапана к перепаду давления на нем пропорционально величине где δ - толщина ленты, мм; d - диаметр отверстия клапана, мм; b - ширина ленты, мм; N - расход ликвора (производительность клапана), мм3/мин; R - внутренний радиус втулки, мм; ΔР - перепад давления, мм вод. ст. Цилиндрические втулки выполнены заодно на плоском основании. Вторая втулка расположена сегментарно первой. Сверху между втулками расположена перегородка. Втулки перекрыты сверху по торцам мембраной, выполненной в виде купола с переменным радиусом и переменной толщиной в вершине купола δв и по краям δк по соотношению δк/δв=1,3±0,1. Конструкция технологична, имеется возможность регулировки параметров и минимизированы габариты. 4 ил.
Изобретение относится к медицинским изделиям, используемым в нейрохирургии при черепно-мозговой имплантации, которые предназначены для обеспечения однонаправленного регулируемого оттока ликвора из головного мозга в правое предсердие (в брюшную полость).
Известны шунтирующие клапанные системы Schulte США №3.759.982, класс А61М 27/00, 604/10, 1973 г.; США №4.364.395, кл. А61М 27/00, 604/10, 1982 г.; США №4.741.730 кл. А61М 27/00, 604/8,9, 1988 г.; США №5.176.627, кл. А61М 5/00, 604/8, 1993 г., которые сложны в изготовлении, содержат металлические детали, много склеек элементов вручную, требуют очень высокой культуры производства и поэтому не гарантируют стабильных характеристик.
За прототип принят шунт по патенту США №5.304.114, кл. А61М 5/00, 604/8,9, 1994 г., который так же как и аналоги имеет достаточно большие габариты, что для шунта, имплантируемого под кожей головы, является существенным недостатком.
Задача состоит в том, чтобы конструкцию клапана выполнить простой, технологичной, регулируемой, позволяющей минимизировать общие габариты шунта и обеспечить надежное функционирование без замены до конца жизни пациента.
Эта задача решена конструкцией клапана в виде цилиндрической втулки с радиальным отверстием d, поджатым изнутри за счет изгиба лентой, при этом отношение производительности клапана к перепаду давления на нем пропорционально величине
,
где δ - толщина ленты, мм;
d - диаметр отверстия клапана, мм;
b - ширина ленты, мм;
N - расход ликвора (производительность клапана), мм3/мин;
R - внутренний радиус втулки, мм;
ΔР - перепад давления, мм вод. ст.
Для черепно-мозговой имплантации цилиндрические втулки выполнены заодно на плоском основании, вторая из которых расположена сегментарно первой, сверху между ними расположена перегородка, обе перекрыты сверху по торцам мембраной, выполненной в виде купола с переменным радиусом и переменной толщиной в вершине купола δв и по краям δк по соотношению δк/δв=1,3±0,1.
Сама конструкция клапана с лентой позволяет минимизировать габариты шунта за счет компоновки второй втулки в виде сегмента первой и даже дальнейшей минимизации за счет первой втулки в виде сегмента, но это уже нецелесообразно, т.к. уменьшение объема помпы приводит к неудобству пользования ею.
Дана иллюстрация следующими чертежами, на которых показано:
На фиг.1 - общий вид шунта для имплантации.
На фиг.2 - сечение А-А в плане.
На фиг.3 - сечение Б-Б по штуцеру для выхода ликвора.
На фиг.4 - график зависимости производительности клапана от перепада давления при различных радиусах шунта.
На фиг.1 показан общий вид шунта для черепно-мозговой имплантации со следующими обозначениями:
δв - толщина мембраны в вершине купола, мм;
δк - толщина мембраны по краям купола, мм;
Помпа 1 образована между мембраной 2 и цилиндрическими втулками 3 и 4 на плоском основании 5, вторая втулка 4 выполнена в виде сегмента первой, основанием которого вместо хорды является внешняя сторона втулки 3. Обе сверху отделены от помпы 1 перегородкой 6, образующей камеру 7 перед штуцером 8 для выхода ликвора. Обе втулки 3 и 4 по торцам перекрыты мембраной 2, выполненной в виде купола с переменным радиусом в продольном - Rпр и Rпоп - поперечном направлении. Высота шунта в вершине купола равна ширине шунта, а высота купола - треть от высоты шунта. Толщина мембраны переменна от вершины купола δв до края δк по соотношению δк/δв=1,3±0,1, что придает ей увеличение жесткости при поджатии купола при принудительной прокачке ликвора помпой 1 и гарантирует упругое восстановление формы после снятия нагрузки.
Цилиндрические втулки 3 и 4 выполнены с радиальным отверстием d, поджатым изнутри лентой 9 за счет ее изгиба при установке. Длина ленты на 1+1 мм меньше, чем внутренний диаметр втулки 3, чтобы концы ленты не касались друг друга и лента не теряла устойчивость. Ширина ленты (b=3d±0,3)мм, чтобы обеспечить необходимую площадь контакта вокруг отверстия d в вертикальном направлении и тем самым герметичность клапана при ΔР, меньше заданного для установленного типа шунта: низкого, среднего, высокого давления.
Радиальное отверстие d во втулке 3 переходит в штуцер 10 для входа ликвора через вентрикулярный катетер. Радиальное отверстие d во втулке 4 соединяет полость помпы 1 с камерой 7 для выхода ликвора через штуцер 8, который через переходник соединен с кардиальным катетером.
При операции по имплантации шунт пришивают за приливы 11 (фиг.2) на плоском основании 5. При повышении внутричерепного давления выше установленного для данного пациента и соответственно примененного шунта низкого - Н (50 мм вод. ст.), среднего - С (100 мм вод. ст.) или высокого - В (150 мм вод. ст.) давления ликвора через вентрикулярный катетер поступает в штуцер 10 и давит на ленту 9, которая отжата от отверстия d втулки 3 тем больше, чем больше перепад давления (фиг.4). Ликвора заполняет помпу 1 и при повышении давления выше заданного для выходного клапана во втулке 4 отжимает ленту 9 и поступает в камеру 7, из которой через штуцер 8 и переходник - в кардиальный катетер (фиг.2, 3).
Для стабилизации характеристики шунта по расходу сопротивление выходного клапана 4 легко можно задавать несколько больше, чем входного, за счет большей толщины ленты и меньшего диаметра d. Этим же приемом легко задавать и сопротивление входного клапана 3 и тем самым назначение шунта - Н. С. В - давления. Так шунт работает в автоматическом режиме на заданный перепад давления.
Для экстренного сброса неожиданно повысившегося давления ликвора врач или больной нажимает на мембрану 2 и прокачивает помпой 1 ликвор только в одном направлении, т.к. клапаны поочередно работают то как прямые, то как обратные. При снятии нагрузки на мембрану 2 она за счет переменной толщины и соответственно жесткости мгновенно восстанавливает форму и не теряет устойчивости. Соотношение δк/δв=1,3±0,1 является оптимальным, т.к. при соотношении меньшем 1,2 разница в жесткости несущественна /1/ и не исключает потерю устойчивости, а при большем 1,4 возрастает усилие /2/ при прокачке ликвора, что неудобно врачу.
При очень малой толщине ленты δ=0,3 мм жесткость клапана мало зависит от его кривизны (1/R). На фиг.4 показано, что при испытаниях на имитаторах клапаны с R=1,5 и 2 мм вполне податливы и работают по предложенному механизму на упругий изгиб ленты. Однако минимизация менее R=2,5 мм нецелесообразна, т.к. объем помпы 1 при этом маловат и на мембрану 2 давить неудобно. Достигнутый результат (7,1×10×7 мм) по минимизации габаритов шунта - высота, длина, ширина - в 2, 3, 4 раза меньше существующих не имеет аналогов, а это решающий показатель при имплантации.
Одновременно за счет простоты конструкции элементов клапана: отверстия d и ленты 9, вырезаемой из пластины, которую легко изготовить любой толщины, обеспечена технологичность и регулируемость характеристик шунта.
Клапаны на имитаторах испытаны на прилипаемость и старение ленты в течение 11 лет при использовании обычной воды из-под крана взамен дистиллированной. Даже в таких жестких условиях при ежегодной демонстрации врачам показано надежное функционирование и сохранение характеристик шунта.
Источники информации
1. Шпиндлер В.М. и др. // Каучук и резина. 1990. №4. С 26-28.
2. Шпиндлер В.М., Федюкин Д.Л. А.с. СССР №945542: МКИ F16J 15/00 (БИ 1982. №27).
Шунт для лечения гидроцефалии при черепно-мозговой имплантации, содержащий помпу из силиконовой резины, образованную между двумя обратными клапанами и мембраной, отличающийся тем, что мембрана выполнена в виде купола с переменным радиусом и переменной толщиной в вершине купола δв и по краям δк по соотношению δк/δв=1,3±0,1, мембраной перекрыты с торца два клапана, выполненные на плоском основании в виде цилиндрических втулок, вторая из которых расположена сегментарно первой, сверху между ними расположена перегородка, а втулки выполнены с радиальным отверстием, поджатым изнутри за счет изгиба лентой, при этом отношение производительности клапана к перепаду давления на нем пропорционально величине
,
где δ - толщина ленты, мм;
d - диаметр отверстия клапана, мм;
b - ширина ленты, мм;
N - расход ликвора (производительность клапана), мм3/мин;
R - внутренний радиус втулки, мм;
ΔР - перепад давления, мм вод. ст.
