Sydänläppien palloproteesit kuuluvat läppätyyppisten aksisymmetristen mekaanisten tekosydänläppien ryhmään . Palloventtiileissä on runko, jossa on istukka ja ommeltu mansetti, pallon muotoinen lukituselementti ja runkoon liittyvät iskunrajoittimet (jalat). Proteesin erottamien sydänkammioiden paine-eron vaikutuksesta pallomainen elementti joko siirtyy pois satulasta kulkua rajoittavien jalkojen määräämällä etäisyydellä tai liitetään satulan yhteyteen, mikä estää veren regurgitaatiota .
Palloventtiilit olivat yleisimpiä XX-luvun 60-70-luvuilla (useita satojatuhansia implantaatioita). Yli 30 vuoden pitkän aikavälin tulokset mahdollistavat palloventtiileiden käytön standardina muun mallin proteesien arvioinnissa.
Ensimmäistä kertaa sydänläppäproteesin (pallon) läppätyyppiä käytti kokeessa vuonna 1951 Charles Hafnagel.Georgetownin yliopistosta [ 1] . Proteesi koostui rungosta, jossa oli kaksi putkimaista osaa ja niiden välissä laajennettu osa, jonka sisällä oli metyylimetakrylaattipallo . Ensimmäinen implantaatio suoritettiin 11. syyskuuta 1952 yliopistollisessa sairaalassa. Koska malli ei sallinut proteesin kiinnittämistä poistetun sydänläpän tilalle, kiinnitys suoritettiin laskevassa aortassa vasemman subclavian valtimon alkukohdan alapuolella säilyttäen samalla luonnollinen läppä. Samaan aikaan veren regurgitaatio väheni 70 % ja verenkierto parani vain distaalisesti sen istutuskohdasta. Vuodesta 1960 lähtien näiden proteesien käytöstä luovuttiin vian ei-radikaalin korjauksen vuoksi ja uuden pallomaisen proteesin mallin tultua käyttöön.
Maaliskuussa 1960 D. E. Harken Boston City Hospitalista raportoi onnistuneesta aorttaläpän korvaamisesta itse suunnitellulla proteesilla [2] . Sen runko- ja pysäytyspysäytit (neljä proteesin yläosaan yhdistettyä tukia) olivat ruostumatonta terästä ja pallo silikonikumista . Lisäksi oli toinen, ulompi telineiden rivi, joka estää pallon kosketuksesta aortan seiniin. Mansetti proteesin ompelemiseksi aortan sisäpintaan poistetun venttiilin kohdalla tehtiin polyvinyylialkoholista. Suunnittelupiirre oli kolmion muotoinen läppä, joka ulottui mansetista puoliympyrää pitkin (valmistettu samasta materiaalista), joka ommeltiin aortan seinämän viiltoon sen supravalvulaarisen osan laajentamiseksi, mikä vaikutti vapaaseen verenkiertoon. Myöhemmin samanlainen proteesi kehitettiin mitraalisen asentoon [3] .
Samana vuonna A. Starrja ML Edwards ehdottivat oman versionsa mitraaliläpästä. Starr-Edwards- proteesien suunnittelun piirteitä olivat muovinen satula ja neljä metyylimetakrylaatista valmistettua silastista palloa , jotka on yhdistetty proteesin yläosaan. Kiinnitysmansetti ensimmäisissä malleissa oli kaksoissilikonikiekko, joka oli kulunut annulus fibrosukseen. Ensimmäinen proteesin istutus tapahtui 25. elokuuta 1960 [4] . Myöhemmissä malleissa lukituspallo oli joko valettu silikonista tai ontto stelliitistä (stellit-21), tukirengas ja rajoittimet titaanista ja ompelumansetti teflonkankaasta . Vuonna 1962 samat kehittäjät ehdottivat aorttaventtiiliä, joka erosi pallon liikkeen titaanirajoittimien lukumäärästä - niitä oli kolme, komissuurien lukumäärän mukaan , jonka alueella ne sijaitsivat kiinnityksen aikana. Samanaikaisesti istuimen rakoon ilmestyi kolme pysäytintä, jotka mahdollistivat halkaisijaltaan pienemmän lukituselementin käytön samalla, kun läpimenevän reiän sulkemisen tiiviys säilyi. Vuodesta 1965 lähtien tukirengas on vuorattu huokoisella synteettisellä kankaalla.
Palloventtiilin perusrakennetta (pallon lukituselementti tukirenkaan rajoittavien pylväiden metallihäkissä) parannettiin edelleen tromboosin vähentämiseksi. Joten vuonna 1962 RS Cartwright huomautti, että rajoittavien pylväiden liitosalueella esiintyy voimakkaita virtaushäiriöitä, ja ehdotti venttiilimallia avoimilla kolonneilla [5] .
Vuonna 1961 kirurgit E. Smeloff , RS Cartwright ja mekaanikot T. Davey , B. Kaufman Kalifornian yliopistosta aloittivat oman proteesin kehittämisen. Sen kliininen käyttö alkoi vuonna 1964. Luodussa mallissa, joka on nimetty tekijöiden nimien lyhenteen mukaan SCDK , käytettiin satulaa, jossa oli suurennettu hydraulireikä, sekä pääliikepysäyttimet, joiden takana oli rajapylväät pallon jumiutumisen estämiseksi. Pallo oli valmistettu silikonista, runko titaanista ja mansetti teflonkankaasta. Silikonipallon nopea tuhoutuminen esti Cutter Laboratoriesissa tehdyllä materiaalin vulkanoinnilla, jonka jälkeen malli sai nimekseen Smeloff-Cutter . Sen ensimmäinen kliininen käyttö on peräisin vuodelta 1966 [6] .
M. E. DeBakey kiinnostui 1960-luvun puolivälissä turvotuksen aiheuttamasta pallojen juuttumisesta proteesin istuimeen (joka johtuu lipidien imeytymisestä veriplasmasta silikonimateriaaliin) . Aluksi hän ehdotti yhdessä H. Cromien kanssa venttiiliä, jossa oli ontto titaanipallo ja Dacron - pinnoitettuja tukia [7] . Toisessa mallissa, nimeltään DeBakey-Surgitool , oli titaaninen istuin ja tolpat, jotka oli päällystetty korkean molekyylipainon polyeteenillä [8] . J. Bokrosin kanssa yhteistyössä kehitetyssä mallissa runko peitettiin pyrolyyttisellä hiilellä ja vuonna 1969 tästä materiaalista luotiin myös pallolukituselementti, mutta vuonna 1978 mallin kliininen käyttö lopetettiin lisääntyneen hemolyysin vuoksi . [9] .
Neuvostoliitossa sydämen palloventtiilin luominen kirurgien B.P. Petrovskyn ja G.M. A. V. Martynov 1. MMI im. I. M. Sechenov Neuvostoliiton terveysministeriöstä aloitti vuonna 1962 Kirovo-Tšepetskin kemiantehtaan asiantuntijoiden toimesta, jota johti pääinsinööri B. P. Zverev .
Pohjimmiltaan uusien keinotekoisten venttiilien tuotantoon tarkoitettujen laitteiden kehittämisen ja valmistuksen suoritti tehtaan kokeellinen mekaaninen laboratorio (EML), jota johti S. V. Mikhailov. Kotimaiset palloventtiilit luotiin: mitraaliasentoon - alle vuodessa, aorttalle - vuonna 1964. 23. toukokuuta 1966 perustettiin Lääketieteellisten kohteiden erityissuunnittelutoimisto ( OKB (med.) ) järjestämään EML-pohjaisten sydänläppäproteesien massatuotantoa . Aloitettu vuonna 1963 yksittäisten kopioiden tuotannolla, tuotanto vuosina 1964-1965 oli 10-15 proteesia kuukaudessa ja vuonna 1966 se kasvoi 353 tuotteeseen vuodessa.
Vuonna 1967 Neuvostoliiton terveysministeriö määritti sarjatuotannossa hallittujen proteesien istuttamiseen kirurgiset keskukset, mukaan lukien kirurgiset tutkimuslaitokset ja klinikat Moskovassa, Leningradissa, Kiovassa, Kaunasissa, Vilnassa, Gorkyssa, Kuibyshevissä ja Novosibirskissa.
OKB:n (med.) kehittämistä lukuisista palloventtiilimalleista vain kuusi käytettiin kliinisessä käytännössä, joista parhaiden (mitral MKCh-25, aortta AKCh-02, AKCh-06) valmistus jatkui vuoteen 1992 asti.
Palloventtiilien tuotannon dynamiikka ( KCCW :n mukaan )
vuosi | 1970 | 1971 | 1972 | 1973 | 1974 | 1975 | 1976 | 1977 | 1978 | 1979 | 1980 | 1981 | 1982 | 1983 | 1984 | 1985 | 1986 | 1987 | 1988 | 1989 | 1990 | 1991 | 1992 | Kaikki yhteensä |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AKCh-02 | 144 | 202 | 313 | 261 | 154 | 270 | 237 | 451 | 891 | 789 | 530 | 405 | 535 | 761 | 799 | 971 | 860 | 589 | 629 | 750 | 620 | 502 | 83 | 11746 |
AKCh-06 | 430 | 541 | 128 | 284 | 304 | 407 | 455 | 681 | 766 | 716 | 810 | 723 | 534 | 1063 | 1526 | 1149 | 1222 | 880 | 926 | 700 | 760 | 597 | 120 | 15722 |
MKCh-25 | 447 | 581 | 746 | 442 | 821 | 1075 | 1101 | 1226 | 1093 | 1307 | 1175 | 1218 | 1329 | 1590 | 2005 | 2223 | 1249 | 1288 | 1185 | 1150 | 950 | 410 | 200 | 24811 |
Vuodessa | 1021 | 1324 | 1187 | 1359 | 1529 | 1792 | 2317 | 2712 | 2952 | 2844 | 2635 | 2456 | 2454 | 3414 | 4330 | 4343 | 3331 | 2757 | 2740 | 2600 | 2330 | 1509 | 403 | 54339 |
Vuonna 1975 OKB:n (lääketieteellisten) tuotteiden tuottamien tuotteiden valtion merkityksen vuoksi se muutettiin Neuvostoliiton keskikokoisen koneenrakennusministerin B.P. Slavskyn määräyksellä lääketieteellisten aineiden erityissuunnittelutoimistoksi (SKB MT), enemmän oikeuksia alojen välisten suhteiden alalla ja oikeaa tuotteiden myyntiä kotimaassa ja ulkomailla.
Keinotekoisten sydänläppäproteesien (ja erityisesti palloventtiilien) luomista ja parantamista koskeva työ tehtiin tiiviissä yhteistyössä Neuvostoliiton johtavien lääketieteellisten tutkimuskeskusten kanssa .
Tietojen systematisoinnin ihmisen sydämen suun halkaisijasta luonnollisten läppien leikkauksen jälkeen suoritti vanhempi tutkija Neuvostoliiton terveysministeriön kliinisen ja kokeellisen kirurgian tutkimuslaitoksessa, Venäjän tiedeakatemian tuleva akateemikko ja Venäjän lääketieteen akatemia V. I. Shumakov . Hänen väitöskirjassaan [10] esitetyt arvot muodostivat perustan kotimaisten pallomaisten mekaanisten sydänläppäproteesien standardikoot. Niiden määritysmenetelmä kuvattiin Yu.A. Perimovin Ph.D. N. V. Dobrovan johtamassa sydän- ja verisuonikirurgian laboratoriossa polymeerien soveltamiseksi sydän- ja verisuonikirurgiaan suoritettiin 600 koetta penkkiasennuksilla , joiden avulla pystyttiin määrittämään lukittavien reikien ja pallomaisten elementtien halkaisijoiden optimaalinen suhde , joka osoittautui 0,78 mitraaliläpälle -0,8 ja aorttalle - 0,95-0,96 [11] .
Pallon lukituselementtien luomiseen valittiin polyvinyylisilikonikumiin SKTV-1 perustuva kumi. Järjestellessämme sen tuotantoa CCCP:ssä ratkaisimme materiaalin puhdistamisen mekaanisista epäpuhtauksista, määritimme seoksen reseptin ja ainesosien lisäämis- ja sekoitusajan, vulkanointiparametrit , ohjausmenetelmät. Tutkimukset ovat osoittaneet, että tämä kumi oli trombogeenista ja biologisesti inerttiä, ei verestä kostutettu ja sen ominaispaino oli lähellä verta .
Venttiilin runko valmistettiin alun perin ruostumattomasta teräksestä ja myöhemmin - VT-1-1, VT-1-0 titaanista, jolla on pienempi ominaispaino ja parempi tromboosin vastustuskyky .
Ommeltujen mansettien valmistukseen valittiin fluoroplast-4 , jonka ainoa valmistaja Neuvostoliitossa oli Kirovo-Tšepetskin kemiantehdas, mikä oli syy sen valintaan sydänläppäproteesien luomisen alussa. Fluoroplastisen 4:n prosessoimiseksi neulekankaaksi ja kampaksi kehitettiin alkuperäinen teknologinen prosessi [12] .
Vuonna 1963 valmistettiin kokeellisen pallomaisen mitraaliläpän MKCh-01 kolme ensimmäistä standardikokoa [13] . Proteesi koostui renkaan muotoisesta rungosta, lukituselementistä (pallosta), sen suunnan rajoittimista (ylhäältä suljetut pystytuet) ja mansetista. Pallon puolella renkaassa oli 1,4 mm korkea vaippakankaasta vapaa satula, jonka taso loi 45–47° kulman pystysuoran kanssa: nämä kokeellisesti valitut arvot mahdollistivat renkaan halkaisijan kasvattamisen. hydraulireikään muuttamatta renkaan ulkokokoa. Kuuden rajoittavan pylvään päät vietiin rungon reikien läpi ja kiinnitettiin niitamalla rungon uraan (johon mansetti asetettiin aiemmin, mikä varmisti sen luotettavan kiinnityksen).
Ensimmäinen aortan pallomainen proteesi AKCh-01 kehitettiin vuonna 1964 [14] neljässä koossa. Sen runko ja kolme kaarevaa rajoitinpylvästä olivat kiinteät ja valmistettu ruostumattomasta teräksestä. Lisäksi rungossa oli kolme pysäytintä, jotka estävät pallon juuttumisen istuimeen. Ommeltava mansetti koostui kahdesta kerroksesta fluoroplastista kangasta, jotka oli ommeltu samalla langalla. Sille annettu katkaistun kartion muoto esti nousevan aortan seinämiä asettumasta tiukasti rajoittaviin pylväisiin ja paransi verenkiertoa. Kartiomaisen muodon vakauden varmisti puolijäykkä fluoroplastinen runko.
Ensimmäisten palloventtiilien hydrodynaamisten ominaisuuksien tutkimuksen ja ulkomaisten kokemusten tutkimuksen tulokset mahdollistivat (vuonna 1964) mitraaliproteesin MKCh-02 luomisen , jonka suunnittelussa kaikki metalliosat valmistettiin yhdestä työkappaleesta , ja telineiden lukumäärää vähennettiin kuudesta neljään. Osaston telineet saivat pisaran muodon, mikä vähensi merkittävästi vastustusta veren virtaukselle, vähensi turbulenssia ja turbulenssia . Niitä ei suljettu ylhäältä hyytymien muodostumisen estämiseksi sulkemiskohdassa ja rungon tilavuuden pienentämiseksi kääntöpylväitä käytettiin hydrauliportin leventämiseksi ja pallon juuttumisen estämiseksi. Mitraalisten läppien MKCh-01 ja MKCh-02 geometristen ominaisuuksien vertailu yleisimmän ulkomaisen analogin (Starr-Edwards) kanssa osoittaa, että yhtä suurella ulkohalkaisijalla hydrodynaamisten reikien pinta-ala (ja siten verenvirtausolosuhteet) kotimaiset mallit ovat paljon korkeammat:
Proteesin ulkohalkaisija , mm |
Hydrodynaaminen reiän halkaisija, mm | Hydrodynaaminen aukkoalue | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
MKCh-01 | St.-Edw. | MKCh-02 | MKCh-01 | St.-Edw. | MKCh-02 | |
33 | 18.5 | 17.9 | 22.3 | 2.7 | 2.36 | 3.9 |
35 | 20.5 | 18.8 | 25.5 | 3.9 | 2.77 | 4.98 |
38 | 22.5 | 20.0 | 26.8 | 4.0 | 3.14 | 5.64 |
Vuonna 1967, useiden kokeellisten päivitysten jälkeen, Design Bureau (med.) kehitti parannetun proteesin MKCh-25 , jota valmistettiin massatuotantona vuosina 1968-1992. Tämän venttiilin runko oli valmistettu titaanista VT-1-1 ja siinä oli neljä avointa pisaran muotoista kaaria. Runko peitettiin koko pinnalta fluoroplastista-4:stä valmistetulla kankaalla, jonka huokoskoko oli 0,5 mm (kokeessa vahvistettiin optimaaliseksi sidekudoksen itämisen kannalta ). Kehossa itsessään oli rei'itys , jonka ansiosta se ei vain peittänyt sitä pinnallisesti sidekudoksella, vaan myös varmistaa sen itämisen. Pallo oli valmistettu SKTV-1 silikonikumista ja sen ominaispaino oli 1,05–1,15, mikä on lähellä veren ominaispainoa.
Samanaikaisesti tehtiin töitä aorttaläpän parantamiseksi. Vuonna 1964 kehitetyssä ja massatuotannossa vuosina 1968–1992 valmistetussa AKCh-02- venttiilissä ei ollut sisäistä hydraulista reiän vuorausta, vaan se tehtiin yhdestä titaanilaadun VT-1-1 aihiosta, jossa oli kolme pisaran muotoista avointa telinettä ristissä. osio. Jatkamalla niitä taaksepäin suunnatuilla rajoitinpylväillä mahdollisti suuremman hydraulisen reiän luomisen ja estäen pallon juuttumisen. Kapenevan kauluksen puolijäykkä runko on korvattu ohuella silikonikumirenkaalla. Kaksikerroksisen PTFE-kankaan, jota käytettiin ommeltujen mansettien muodostamiseen, huokoskoko oli 0,5 mm.
Vuonna 1968 Design Bureaussa (med.) luotiin palloproteesi AKCh-06 , jota valmistettiin massatuotantona vuosina 1969-1992. Sen rungossa, joka oli kokonaan vuorattu fluoroplastisella kankaalla, oli ura ommeltun mansetin kiinnitystä varten. Pallonrajoitintankojen korkeus laskettiin siten, että venttiilin avausasennossa verenvirtauksen poikkileikkaus istukan ja pallon välillä oli sama kuin tiivisteen hydraulinen aukko. Muualla käytettiin AKCh-02 mallissa käytettyjä ratkaisuja .
Työ pallorakenteiden parantamiseksi pysähtyi vasta 1990-luvun alussa. 1970-luvulla ehdotettiin kokeellisia malleja MKCh-44 , AKCh-08 ja AKCh-10N , joissa oli onton titaanipallon muodossa oleva lukituselementti. Malleissa MKCh-44 , AKCh-14 runko, mukaan lukien telineet, oli kokonaan päällystetty fluoroplastisella kankaalla, mallissa MKCh-53 mansetin muodostamiseen käytettiin materiaalia, jossa ei ollut kampaa (se oli havaitsi, että se ei itä sidekudoksen kanssa).
Samaan aikaan kliinisessä käytännössä käytettiin vain sarjamalleja MKCh-01, MKCh-02, MKCh-25, AKCh-01, AKCh-02, AKCh-06.
Ensimmäiset MKCh-01- ja AKCh-01-tyyppisten pallomaisten sydänläppäproteesien leikkaukset Neuvostoliitossa suoritti G. M. Solovjov Neuvostoliiton terveysministeriön kliinisen ja kokeellisen kirurgian tutkimuslaitoksessa : mitraaliläppä - marraskuussa 1963 , aorttaläppä - helmikuussa 1964 [15] .
Ensimmäiset mitraaliläpän vaihtoleikkaukset tehtiin vasemmanpuoleisesta torakotomiasta , vasen eteinen avattiin yhdensuuntaisesti vasemman sepelvaltimon sulkusin kanssa. Venttiilin lehdet sekä papillaarilihasten jänteet ja kärjet leikattiin pois, jolloin annulus fibrosukseen jäi 2–3 mm leveä kudosnauha. Palloproteesi MKCh-01 istutettiin 17 katkenneella ompeleella.
Aorttaläpän vaihto suoritettiin mediaani transsternaalisella lähestymistavalla. Aortta avattiin poikittaisella viillolla, venttiililehtien leikkaamisen jälkeen palloproteesi ommeltiin U-muotoisilla ompeleilla (ensin ompeleet asetettiin läppäkudosten jäännöksiin, sitten niiden lankojen päät vietiin proteesin mansetti [16] .
Keinotekoisten sydänläppäproteesien ompelumenetelmän muutokset koskivat pääasiassa ompeleiden määrän ja tyypin vähenemistä: U-muotoinen (8 - N. M. Amosovissa ; 10-12 G. M. Solovjovissa ; 10-14 G. I. Tsukermanissa), 8- muotoinen ( F. G. Uglov ), solmittu (M. I. Burmistrov). Tiivisteinä käytettiin erilaisia synteettisiä materiaaleja: polyeteenirei'itettyjä putkia, fluoroplastisia kudottuja tiivisteitä, fluoroplastista huopaa . Proteesin suunnittelun ja leikkausten suoritustekniikan parantaminen, kardiopulmonaalinen ohitusmenetelmä ja kardioplegia johtivat lopulta menestykseen: V.I. Burakovskyn mukaan [17] 72,5 %:lla havaittiin erinomaisia ja hyviä tuloksia mitraaliläpän vaihdossa 10 vuotta leikkauksen jälkeen. sairaalakuolleisuus 15,7 %; G. I. Tsukermanin mukaan sairaalakuolleisuus aorttaläpän korvaamisessa Institute of Aortic Surgeryssa. A. N. Bakuleva Neuvostoliiton Lääketieteellinen Akatemiasta oli 5,7 %, ja potilaiden eloonjäämisprosentti AKCh-02- ja AKCh-06-proteesien jälkeen 10-vuotiaaksi oli 72,8 % [18] .
Palloproteesien tärkein etu oli niiden mekaaninen luotettavuus ja kestävyys [19] [20] sekä kyky tarjota keholle hyvä hemodynamiikka pitkäksi aikaa [21] [22] . Siirtyminen pallomaisen lukituselementin valmistukseen silikonista teki proteesin työn vartalossa hiljaiseksi, mikä lisäsi leikattujen potilaiden elämänmukavuutta. Toisin kuin terälehtiventtiilit , palloventtiileissä, jotka on testattu asennuksissa, jotka simuloivat jaksojen määrää aikayksikköä kohti, joka on kymmeniä kertoja suurempi kuin ihmisen sydämenlyöntien määrä, ei tapahtunut havaittavissa olevia muutoksia ajanjakson aikana, joka vastaa useiden vuosikymmenten sydäntyötä . 4] .
Samanaikaisesti proteesin merkittävästä korkeudesta ja kehon suuresta tilavuudesta johtuen mitraaliasennossa oleva palloventtiili voi tukkia vasemman kammion ulostulon (sen pienellä koolla), mikä rajoittaa veren virtausta [23] . Kun syke nousee pallon lukituselementin hitaudesta, venttiili ei avaudu ja sulkeudu kokonaan, mikä lisää painegradienttia ja regurgitaatiota [24] . Tämä edistää läppätromboosia , tromboemboliaa ja kroonista intravaskulaarista hemolyysiä , mikä vaatii elinikäistä antikoagulanttihoitoa . Palloproteesien mekaanisista toimintahäiriöistä [25] on tunnettuja tapauksia : pallon hyppääminen ulos kehyksestä tai juuttuminen satulaan, käytetyn silikonin lipidien imeytyminen [26] ja rappeutuminen [27] .
Kaikki tämä oli syynä vuosien 1980-1990 vaihteessa massaventtiilien käyttöön ja sai etsimään potilaille vähemmän traumaattisia pienikokoisia rakenteita.
Keinotekoiset sydänläpät ja niiden valmistajat | |
---|---|
Mekaaninen |
|
Biologinen |
|
Valmistajat Neuvostoliitto / IVY |
|
Valmistajat muista maista |
|