Искусственный клапан сердца

Существующие модели механических искусственных клапанов сердца можно разделить на лепестковые и вентильные. Последние подразделяются на осесимметричные (с поступательным движением запирающего элемента, поворотно-дисковые и двустворчатые) клапаны и трёхстворчатые (в идеале — полнопроточные) клапаны.

•  
  Шаровой протез
•  
  Малогабаритный протез
•  
  Поворотно-дисковый протез
•  
  Двустворчатый протез
•  
  Трёхстворчатый протез

Многолетний (с конца 1950-х годов) мировой опыт применения механических протезов клапанов сердца сформировал следующие требования к ним^[2]:

• Механическая надёжность протеза должна обеспечивать долговечность его работы в течение жизни пациента.
• Гемодинамические свойства протеза должны быть близки к естественным и сохраняться во времени (поток должен быть ламинарным, запирающий элемент должен обладать минимальной инерционностью, регургитация на протезе не должна быть выше, чем у естественных клапанов).
• Протез должен быть биоинертным, не травмировать форменные элементы крови, обладать минимальным объёмом и массой.
• Протез должен быть удобен для хирурга при имплантации в любых анатомических условиях.
• Тромборезистентность должна исключать опасность развития тромбоза и тромбоэмболии без использования антикоагулянтной терапии.
• Размеры и форма протеза не должны ухудшать механику сердечных сокращений.
• Должен отсутствовать шумовой дискомфорт от работы протеза.
• Должны быть гарантированы простота хранения и стерильность протеза.

Лепестковый клапан своей конструкцией в наибольшей степени имитируют строение естественных клапанов сердца, но используются значительно реже протезов других типов. Во-первых, устаревшие конструкции лепестковых клапанов не используются из-за значительно большей вероятности осложнений (до полного разрушения клапана). Риск возникновения осложнений после имплантации современных лепестковых клапанов значительно ниже, но сложность их конструкции и необходимость использования дорогих материалов при изготовлении, делают их значительно дороже протезов других конструкций.

Известны три группы осесимметричных искусственных механических протезов клапанов сердца вентильного типа: клапаны с поступательным движением запирающего элемента (шаровые, полушаровые, чечевицеобразные и др.), поворотно-дисковые и двустворчатые.

Все эти протезы имеют одинаковый принцип работы и состав структурных элементов: запирающий элемент, ограничитель движения этого элемента, а также пришивную манжету для фиксации протеза. Запирающий элемент двигается пассивно в зависимости от изменения давления в сердечных камерах в течение сердечного цикла. Когда перед клапаном давление превышает давление после него, запирающий элемент открывается, и кровь протекает через клапан. При обратном перепаде давления запирающий элемент перекрывает проходное отверстие клапана и предотвращает регургитацию крови.

Клапан с поступательным движением запирающего элемента — протез, в котором запирающий элемент в виде шара, полушара, чечевицы, конуса, двояковыпуклой и вогнутой линзы, диска во время диастолы прижимается к седлу протеза и препятствует регургитации тока крови в желудочек сердца. Во время систолы запирающий элемент отходит к вершине ограничителя его хода и кровь свободно выходит из желудочков.

Первым по времени создания и наиболее распространённым стал шаровой клапан — протез, в котором запирающий элемент был выполнен в виде шара. Шаровые клапаны были наиболее распространены в 60—70 годах XX века (несколько сотен тысяч имплантированных клапанов). Более чем тридцатилетние отдалённые результаты позволяют использовать шаровые клапаны в качестве стандарта для оценки протезов других конструкций.

Шаровые клапаны имеют корпус с седлом и пришивной манжетой, запирающий элемент в виде шара, и ограничители хода (стопы), связанные с корпусом. Под действием разницы давления в сердечных камерах, разделённых протезом, шаровой элемент или отходит от седла на расстояние, определяемое ограничивающими ход стопами, или примыкает к седлу, препятствуя регургитации крови.

Переход разработчиков к нешаровым запирающим элементам в конце 1960-х годов объясняется стремлением уменьшить профиль протеза, сохранить полезный объём сердечных камер, улучшить обтекание кровотоком самого запирающего элемента.

Отличительной чертой поворотно-дисковых протезов стала конструкция запирающего элемента в виде диска, крепившегося шарнирно в цилиндрическом корпусе протеза, с возможностью вращения диска вокруг оси, расположенной в плоскости корпуса.

Благодаря хорошим гидродинамическим свойствам, низкопрофильности и износоустойчивости, они были наиболее востребованы в клинической практике 1970—1980 годов, а лучшие зарубежные и отечественные модели протезов этой конструкции успешно применяются в настоящее время.

Отличительной чертой двустворчатых протезов клапанов сердца стала конструкция запирающего элемента в виде двух симметрично расположенных полуокружных створок, крепление которых с каркасом протеза осуществляется посредством шарнирного соединения.

В настоящее время двустворчатые протезы являются наиболее популярными в кардиохирургии.

Биологические искусственные клапаны сердца — протез, который частично состоит из неживых, специально обработанных тканей человека или животного.

В терминологии, относящейся к биопротезированию, встречаются понятия, имеющие латинское происхождение: heterogenic — разнородный, homogeneous — однородный, xenogenic — относящийся к другому биологическому виду, allogenic — относящийся к другой особи того же биологического вида, autogeneous — выделен от самой особи, graft — трансплантат. Соответственно, при пересадке между разными видами, например, от животного к человеку (как правило, свиные или бычьи участки), используют термин «ксенографт», при пересадке у одного и того же человека из одной позиции в другую — термин «аутографт», при пересадке от человека к человеку — «гомографт».

Разработка и применение биологических заменителей клапанов сердца (биокпапанов) начались в середине 1950-х годов, но основное развитие получили два десятилетия спустя. Их использование в клинической практике связано с недостатками их механических конкурентов: тромбоэмболическими осложнениями, необходимостью пожизненного приёма антикоагулянтов, протезным эндокардитом и острыми дисфункциями. Напротив, биологические заменители формируют структуру кровотока, близкую к физиологической, обладают низкой тромбогенностью, в большинстве случаев позволяют избежать приёма антикоагулянтной терапии, а постепенное развитие их дисфункций даёт возможность выполнить повторную операцию в плановом порядке.

Развитие биопротезов для сердечно-сосудистой системы проходит, преимущественно, по двум направлениям: первое — развитие конструкции каркасных биопротезов, второе — совершенствование технологий структурной стабилизации биоткани.

Стабильность коллагеновой структуры биологических протезов во времени (основа их длительной работы) достигается сохранением естественной архитектоники биологической ткани при её химической обработке и консервации. Одновременно решаются задачи повышения устойчивости коллагена к ферментативному и механическому разрушению, предотвращению ��леточных и иммунных воздействий со стороны организма реципиента, уменьшения зон концентрации напряжения при фиксации биологической части протеза на каркасе^[3].

Стабилизация биоткани ведётся путём её химической обработки веществами, образующими интрамолекулярные и межмолекулярные поперечные связи с аминокислотами молекул коллагена^[4][5]. Химические агенты предотвращаются также кальцификацию и сохраняют эластические свойства биоткани, а различными методами стерилизации и консервации обеспечивается сохранение морфологической целостности и функциональной полноценности биоматериала, достигнутых при его стабилизации^[4].

Каркасные биологические клапаны сердца — протез, в котором неживые, специально биологические обработанные ткани зафиксированы на опорном каркасе (стенте), покрытом синтетической тканью.

Впервые предложены в 1967 году^[6], и в дальнейшем, помимо улучшения способов стабилизации биоткани, совершенствовались по конструкции и свойствам опорных каркасов для фиксации их биологической части.

Изначально использовался жёсткий опорный каркас, который приводил к отрыву протеза по линии крепления комиссур к его стойкам, а в ряде наблюдений — к разрывам самих створок. Было установлено, что нагрузки на створки биопротеза при фиксации в каркасе способствуют развитию усталостных повреждений коллагеновых волокон в центре створок и в местах фиксации комиссур — то есть механические и биологические повреждающие факторы суммируются^[4].

Для уменьшения нагрузки на створки биоклапана в настоящее время широко применяются гибкие каркасы, сохраняющие жёсткое кольцо в основании. Напряжение в их створках по сравнению с жёстким каркасом уменьшалось в экспериментах in vitro на 90 %. Известны гибкие каркасы из стали различных марок, титановых сплавов, а также комбинированные — содержащие металлические и полимерные элементы конструкции^[4][7].

Сосудистый клапанный гомографт («гомографт» от лат. homo — человек, либо лат. homogeneus – однородный, и лат. graft — трансплантат, протез) — имплантируемый протез, который полностью или частично состоит из неживых, специально обработанных тканей человека, включающих сердечные клапаны.

• Кардиопротезный психопатологический синдром

• Вербовая Т. А., Гриценко В. В., Глянцев С. П., Давыденко В. В., Белевитин А. Б., Свистов А. С., Евдокимов С. В., Никифоров В. С. Отечественные механические протезы клапанов сердца (прошлое и настоящее создания и клинического применения). — СПб.: Наука, 2011. — 195 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-02-025450-3.
• Орловский П. И., Гриценко В. В., Юхнев А. Д., Евдокимов С. В., Гавриленков В. И. Искусственные клапаны сердца. — СПб.: ОЛМА Медиа Групп, 2007. — 448 с. — 1500 экз. — ISBN 978-5-373-00314-8.