专利名称：可植入的整体式心脏假体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可植入的整体式心脏假体。
背景技术：
通过文件US-5135539，已知一种可植入病人围心腔中的心脏假体，在切除所述病 人的天然左右心室之后，所述假体能够替代天然左右心室，并且包括-刚性体，其中布置有人工左心室和人工右心室，这些人工心室中的每个都包括柔 性搏动膜 柔性搏动膜能够在液压流体的作用下跳动，并且 柔性搏动膜被布置于腔中，该腔被所述膜以密封的方式分为两个室，其中一室 用于血液循环，另一室用于所述液压流体，人工左心室的血室用于与天然左心房及主动脉 连接，而人工右心室的血室则用于与天然右心房及肺动脉连接；-两个液压致动器，其与所述刚性体的所述腔的液压流体室连接，以交替地向其中 注入和从中排出液压流体，并且保证所期望的舒张和收缩流量值；及-柔性袋子，其通过围封所述液压致动器而以宽大(defacon ample)的和密封的 方式围绕所述刚性体的至少一部分，所述柔性袋子既用作所述液压致动器的液压流体储存 器，又用作顺应室(chambre de compliance)。在该已知的心脏假体中，每个致动器与一心室关联，并且为了符合生理学，两个致 动器能够相互独立地工作，尤其能够同步工作，即两个心室能够分别地以及同时地舒张或 收缩。在这种情况下，所导致的结果是所述柔性袋子是大位移的所在地，因为致动左右搏 动膜所需的全部流体被交替注入，然后被吸入所述柔性袋子中。如果每个心室的容量约为 75cm3，那么袋子体积的变化能够达到150cm3。袋子如此大幅度的搏动，一方面可能造成难 以将所述假体容置在围心腔中，另一方面引起周围组织的发炎，可能会产生能够妨碍袋子 搏动并能够损害假体工作的厚纤维囊。此外，这种同步工作需要两个致动器能够具有同样的性能，这在能量上花费大。为了弥补这些缺陷，如WO-O 191 828文件所建议的，可以去除所述致动器中的一 个，并使心室反相地工作，即当所述心室中的一个收缩时，另一个舒张。这样，液压流体从一 个心室传送到另一个心室，袋子的搏动大大地减小。此外，由于只包括一个致动器，这样的 心脏假体在体积和能量消耗上是有利的。然而，这种心脏假体的缺陷在于，根据一个心室的 排出来调节另一心室的吸入时长，使得舒张时长必须等于收缩时长，这不允许符合生理学。 另外，这样的单致动器式心脏假体在工作中具有抽吸心房而不适当地填充心室或排出不够 快而没有保持正确的压力的风险。
发明内容
本发明的目的在于通过完善上文所述的双致动器式心脏假体来弥补这些缺陷。为了这个目的，根据本发明，一种这样的双致动器心脏假体的显著之处在于
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-所述致动器中的一个是主要的，并且被布置在两个人工心室的液压流体室之间， 所述两个人工心室中的一个为主动，另一个为从动；-所述致动器中的另一个是辅助的，并且被布置在从动人工心室的液压流体室和 所述由柔性袋子构成的液压流体储存器之间；-所述主要致动器 向所述主动人工心室输送所述主动人工心室的具有相应期望值的舒张和收缩 流量，并且·向所述从动人工心室输送*与所述主动人工心室的具有期望值的舒张流量相反的收缩流量，以及*与所述主动人工心室的具有期望值的收缩流量相反的舒张流量；并且-所述辅助致动器向所述从动人工心室输送舒张和收缩修正流量，以修正由所述 主要致动器向所述从动人工心室所输送的舒张和收缩流量，并且分别向修正后的舒张和收 缩流量传送所述从动人工心室的期望值。因此，借助于本发明，密封袋子的搏动受到限制，因为在工作中液压流体从一个人 工心室输送到另一个人工心室。然而，借助于由所述辅助致动器所产生的所述修正流量，舒 张和收缩的时长不再必须相等。此外，辅助致动器可以具有比主要致动器小的功率，使得根据本发明的假体的能 量消耗低于已知的双致动器式假体的能量消耗。另外，辅助致动器可因此具有比所述主要 致动器的尺寸小的尺寸。优选地，主动人工心室与人工右心室对应，而从动人工心室则与人工左心室对应。 此外，有利的是，所述主要致动器和辅助致动器是容积式马达泵类型的。为了方便在围心腔内容置假体的原因，同样有利的是，所述主要致动器和所述辅 助致动器被布置在彼此附近。在这种情况下，为了获益于解剖学，所述主要致动器和辅助致 动器被布置在人工左心室附近，并因此共同与该心室的液压流体室相连通，而所述主要致 动器则通过所述刚性体外部的管道与人工右心室的液压流体室连接。
参照附图将使得清楚地理解本发明是如何实现的。在这些图中，相同的附图标记 代表相似的元件。图1示意地以剖视图示出本发明旨在完善的已知心脏假体。图2示意地示出了图1的心脏假体在收缩结束时的状态。图3示意地示出了图1的心脏假体在舒张结束时的状态。图4示意地以与图1至3相似的视图示出了根据本发明的心脏假体。图5为图4的心脏假体的工作示意图。图6示出了图4和图5的心脏假体在正常舒张和收缩流量下的工作状况。图7示出了图4和图5的心脏假体在高的舒张和收缩流量下的工作状况。图8为本发明的心脏假体的一个实际实施例的透视图，其外罩由假设为透明的密 封柔性袋子构成。
图9为图8的心脏假体的俯视图。图10为图8和图9的心脏假体在去掉所述密封柔性袋子和穿孔围壁后的透视图。图11为透视图，其示出了图8至图10的心脏假体的人工心室的盖子和液压致动
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具体实施例方式在图1中示意地示出的已知假体P，用于在切除左右天然心室后替代患病心脏(没 有示出)的天然左右心室。心脏假体P应该至少能够被大致地容置于因所述天然心室的切 除而留空的围心腔的那部分中。如在图1中示意地示出的，心脏假体P包括-刚性体1，其中布置有人工左心室2，人工左心室2包括柔性膜3，该柔性膜将所 述人工心室2以密封的方式分为用于血液循环的室4和用于液压流体的室5，所述血室4用 于在一侧连接到与肺静脉VP相连通的天然左心房0G，在另一侧连接到主动脉AO ；-液压致动器7，例如为容积式马达泵类型的，其与人工左心室2的液压流体室5 相连通；-人工右心室8，其布置在所述刚性体1中，并且包括柔性膜9，该柔性膜将所述人 工心室8以密封的方式分为用于血液循环的室10和用于液压流体的室11，所述血室10用 于在一侧连接到与腔静脉VC相连通的天然右心房0D，在另一侧连接到肺动脉AP ；以及-液压致动器13，例如为容积式马达泵类型的，其与人工右心室8的液压流体室11 相连通。此外，柔性袋子12通过围封液压致动器7和13而以宽大的和密封的方式围绕刚 性体1的至少一部分。该柔性袋子12形成由所述致动器7和13所移动的液压流体的储存
ο在泵P中，每个致动器7和13分别专用于人工心室2或8中的一个，使得两个致 动器7和13具有相同的功率。如在图2和3中示意地示出的，对致动器7和13进行相位控制，使得人工心室2 和8的收缩同时发生(图2)并且人工心室2和8的舒张也同时发生(图3)时，由柔性袋 子12构成的储存器14的体积在大范围内变化。事实上，在同时收缩的情况下(图2)，所述 两个液压流体室5和11均被填满液压流体，使得储存器14内含有很少的液压流体并且其 体积减小。相反地，当所述人工心室2和8处于同时舒张的状态下时(图3)，所述两个液压 流体室5和11清空，使得储存器14被填满液压流体并且其体积变大。根据本发明的并且在图4、5及8至11中所示出的假体Pt允许避免储存器14的 体积发生这么大的变化，同时该假体工作需要更小的功率。该假体Pt与上述假体P在元件1至5、8至12和14方面是相同的。相反地-致动器7由功率更小的致动器7t替代；并且-致动器13由功率相同、但以不同方式布置的致动器13t替代。事实上，致动器 13t不再(像致动器13 —样)被布置在液压流体室11和储存器14之间，而是被布置在两 个人工心室2和8的液压流体室5和11之间。这样，所述致动器7t功率更小，并且可以比所述致动器13t有更小的体积。
图5中所示出的假体Pt的工作示意图允许清楚地理解图4中的假体Pt的工作， 在图5中，人工心室2和8以圆柱体的形式示出，由膜3和9构成的活塞分别在其中移动。 从该图中可见，致动器7t被布置在连接储存器14和人工心室2的液压流体室5的连接15 中，致动器13t被布置在连接人工心室2和8的两个液压流体室5和11的连接16中。装置17控制致动器7t和13t的工作，使得致动器13t起主要作用，而致动器7t 则起修正流量的辅助作用。下面参照图6的时间图来更详细地说明心脏假体Pt的工作。在该时间图上示出 了随时间t变化的液压流体的不同流量d(分别对应于血液流量)。特别地在该时间图中 (以实线)示出了曲线18，曲线18对应于在人工心室8的舒张D8和收缩S8期间主要致动 器13t的期望流量值，并(以虚线)示出了曲线19，曲线19对应于在人工心室2的舒张D2 和收缩S2期间辅助致动器7t的期望流量值。将会注意到，在所示出的例子中，收缩S2和 S8的时长小于舒张D2和D8。装置17控制主要致动器13t，以使其向人工心室8输送由曲线18所示出的舒张和 收缩期望流量。因此，人工心室8提供所期望的血液体积。相反地，由于在人工心室2和8的液压流体室5和11之间存在连接16，故主要致 动器13t将由点划线表示的曲线20所示出的收缩和舒张流量强加于人工心室2，使得所述 人工心室2的收缩和舒张流量分别为人工心室8的舒张和收缩流量(曲线18)的相反值。 因此，在该工作状况中，人工心室8是主动的，而人工心室2是从动的。另外，为了使人工心室2能够接收由曲线19所示出的期望流量，装置17控制辅助 致动器7t，以使其向人工心室2输送收缩和舒张的修正流量(由图6中的曲线21示出)， 这些修正流量能够修正由主要致动器13t强加的所述收缩和舒张流量(曲线20)。图6示出了对应于正常的平均血流量(例如大约每分钟5升)的舒张和收缩流 量的形状。在血流量高的情况下，例如大约每分钟8升，流量的形状将更像图7中所示出的 一样。在这种情况下，曲线18和19与反相的相同正弦曲线相似，使得因此不需要辅助致动 器7t方面任何的修正(这在图7中由曲线21与正弦曲线18和19的轴线重叠这一事实示 出)。在图8和图9所示出的实际实施例中，假体Pt以具有解剖形态(对应于围心腔的 解剖形态)的体积的形式呈现，其包括板31，在该板上布置有孔32，其用于连接到天然左 心房OG ；孔33，其用于连接到天然右心房OD ；孔34，其用于连接到主动脉AO ；孔35，其用于 连接到肺动脉AP。另外，在这些图中示出了与所述假体Pt外部的电气连接的基座36。该心脏假体以密封的方式被围封在柔性袋子12(在图8中假设是透明的)中，该 柔性袋子以宽大的方式围绕所述假体，并充有液压流体，液压流体由浸在该流体中的致动 器7t和13t致动。柔性袋子12形成用作该液压流体的贮存箱的储存器14。刚性体1以及致动器7t和13t被穿孔的刚性壁包围，该壁构成滤网并允许液压流 体在袋子12内部循环。穿孔的壁37避免所述柔性袋子被致动器7t和13t吸入。在图10中示出了位于穿孔围壁37和柔性袋子12内部的刚性体1和致动器7t和 13t这一整体的实施例的透视图。在该图中，可见辅助液压致动器和主液压致动器7t和13t 被安置成彼此接近，靠近人工左心室2。此外，如在图11中更清晰地示出的，人工心室2和 8的液压流体室5和11的外壁2E和8E (也参见图4)是由可拆除的盖子38和39构成的，这些盖子分别封塞所述心室。辅助致动器7t通过孔40与人工左心室2的室5相连通，该孔40穿过盖子38，且 充当图5中的连接15。主要致动器13t —方面通过相同的孔40与人工心室2的室5相连 通，另一方面借助于外部管道41与人工心室8的室11相连通，其中所述外部管道41通向 盖子39上的孔42。管道41以及孔40和42对应于图5中的连接16。如图11中所示出的，致动器7t和13t、盖子38和39、以及管道41可固定到彼此， 以形成构造单元。在图10中还示出了电子控制元件( ement de pilotage)，例如柔性袋子12内 部的压力的传感器43、人工左心室2中的压力的传感器44、以及人工右心室8中的压力的 传感器45。
权利要求
一种可植入病人的围心腔中的心脏假体，在切除所述病人的天然左右心室之后，所述假体能够替代所述天然左右心室，所述假体包括 刚性体(1)，其中布置有人工左心室和人工右心室(2，8)，所述人工心室中的每个都包括柔性搏动膜(3，9)●所述柔性搏动膜能够在液压流体的作用下跳动，并且●所述柔性搏动膜被布置于腔中，所述腔被所述膜以密封的方式分为两个室(4，5；10，11)，其中一室用于血液循环，另一室用于所述液压流体，人工左心室(2)的血室(4)用于与天然左心房(OG)及主动脉(AO)连接，而人工右心室(8)的血室(10)则用于与天然右心房(OD)及肺动脉(AP)连接； 两个液压致动器，与所述人工心室(2)的液压流体室(5，11)连接，以交替地向其中注入和从中排出液压流体，并且保证所期望的舒张和收缩流量值；及 柔性袋子(12)，通过围封所述液压致动器而以宽大的和密封的方式围绕所述刚性体的至少一部分，所述柔性袋子既用作所述液压致动器的液压流体储存器(14)，又用作顺应室，所述心脏假体的特征在于 所述致动器中的一个(13t)是主要的，并且被布置在所述两个人工心室(2，8)的液压流体室(5，11)之间，所述两个人工心室中的一个(8)为主动的，另一个(2)为从动的； 所述致动器中的另一个(7t)是辅助的，并且被布置在所述从动人工心室(2)的液压流体室(5)和由所述柔性袋子(12)构成的所述液压流体储存器(14)之间； 所述主要致动器(13t)●向所述主动人工心室(8)输送所述主动人工心室(8)的具有相应期望值(18)的舒张和收缩流量，并且●向所述从动人工心室(2)输送*与所述主动人工心室(8)的具有期望值的所述舒张流量相反的收缩流量(20)，以及*与所述主动人工心室(8)的具有期望值的所述收缩流量相反的舒张流量(20)；并且 所述辅助致动器(7t)向所述从动人工心室(2)输送舒张和收缩修正流量(21)，以修正由所述主要致动器(13t)向所述从动人工心室(2)所输送的舒张和收缩流量，并且分别向修正后的舒张和收缩流量传送所述从动人工心室(7)的期望值(19)。
2.如权利要求1所述的心脏假体，其特征在于，所述辅助致动器(7t)比所述主要致动 器(13t)功率小。
3.如权利要求2所述的心脏假体，其特征在于，所述辅助致动器(7t)的尺寸比所述主 要致动器(13t)小。
4.如权利要求1至3之一所述的心脏假体，其特征在于，主动人工心室对应于人工右心 室(8)，而从动人工心室对应于人工左心室。
5.如权利要求1至4之一所述的心脏假体，其特征在于，所述主要致动器(13t)和所述 辅助致动器(7t)是容积式马达泵类型的。
6.如权利要求1至5之一所述的心脏假体，其特征在于，所述主要致动器(13t)和所述 辅助致动器(7t)被布置在彼此附近。
7.如权利要求2和6所述的心脏假体，其特征在于，所述主要致动器和辅助致动器(13t，7t)被布置在人工左心室(2)附近，并共同(通过40)与所述人工左心室(2)的液压 流体室(5)相连通，并且特征在于，所述主要致动器(13t)通过所述刚性体(1)外部的管道 (41)与所述人工右心室(8)的液压流体室(11)连接。
全文摘要
根据本发明的假体包括主液压致动器(13t)，其被安置在人工心室(2和8)之间，负责以期望的流量致动所述人工心室中的一个(8)；辅助液压致动器(7t)，用以修正所述人工心室中的另一个(2)的舒张和收缩流量。
文档编号A61M1/10GK101970028SQ200980109091
公开日2011年2月9日 申请日期2009年1月7日 优先权日2008年1月14日
发明者A·卡尔庞捷, C·瓦泰勒, J-E·古尔格, M·格里姆 申请人:卡马特公司