Physical principles of the Edinburgh prosthetic heart valve

  • C. J. Knight
  • N. Macleod
  • D. E. M. Taylor
Article

Abstract

A new type of prosthetic heart valve, at present under development, has been designed according to a set of general assumptions, here made explicit, concerning the interaction of flowing blood with artificial structures. On these assumptions, it is shown that the characteristics desirable in a prosthetic heart valve are supplied by a form of butterfly valve in which an occluder, capable of rotation about a nearly diametral axis in a smooth-bore housing, rapidly assumes a low-drag position aligned with the forward flow and closes rapidly on flow reversal. These desiderata, not furnished by conventional butterfly valves, are achieved in the Edinburgh design, in which an occluder of suitable aerofoil shape is mounted pivotally in a housing of conical or similarly divergent bore. Certain forms of carbon are suitable materials of construction. Preliminary data forin vivo (canine) performance are given for Edinburgh valves fabricated from graphite coated with pyrolytic carbon.

Keywords

Artificial heart valves Haemolysis Hydrodynamics 

Sommaire

Un nouveau type de valve cardiaque de prothèse, à présent en cours de développement, a été conçu à partir d'une série d'hypothèses générales, explicitées dans cet article, et concernant l'interaction du sang en circulation avec les structures artificielles. L'article démontre, à partir de ces hypothèses, que les caractéristiques recherchées dans une valve cardiaque de prothèse sont présentées par une forme de soupape papillon dans laquelle un obturateur, capable de tourner sur un axe presque diamétral dans un carter à alésage lisse, adopte rapidement une position à faible traînée, alignée avec la circulation directe, et se ferme rapidement lors de l'inversion de la circulation. Ces conditions, qui ne sont pas satisfaites par les soupapes à papillon classiques, sont obtenues dans le modèle Edinburgh; dans celui-ci, un obturateur de forme profilée convenable est monté sur pivot dans un carter à alésage conique ou autre alésage divergent sembable.

Certaines formes de carbone sont des matériaux de fabrication convenables. L'article fournit des résultats de performance préliminaires pour des valves Edinburgh utiliséesin vivo (sur des chiens); ces valves étaient fabriquées en graphite à revêtement de carbone pyrolytique.

Zusammenfassung

Eine neue Ausführung einer künstlichen Herzklappe, die zur Zeit entwickelt wird, wurde in ihrer Konstruktion auf mehrere allgemeine Annahmen gestützt, die hier erklärt werden und die Wechselwirkung zwischen strömendem Blut und künstlichen Gefügen betreffen. Aufgrund dieser Annahmen zeigt sich, daß die von einer künstlichen Herzklappe gewünschten Eigenschaften von einer Art Drosselklappe geboten werden, in der ein Okkluder, der sich un eine nahezu diametrale Achse in einem glattwandigen Gehäuse drehen kann, schnell eine Position von niedrigem Widerstand einnimmt, die auf die Vorwärtsströmung ausgerichtet ist und sich bei Strömungsumkehr schnell schließt. Diese wünschenswerten Eigenschaften, die von konventionellen Drosselklappen nicht geboten werden, werden in der Edinburgh-Ausführung erzielt, in der ein Okkluder von geeigneter Stromlinienform gelenkig in einem Gehäuse von konischer oder ähnlich zusammenlaufender Bohrung montiert ist.

Bestimmte Kohlenstofformen sind geeignete Werkstoffe für diesen Zweck. Vorläufige Daten für das in-vivo-Leistungsverhalten (an Hunden_ werden für Einburgh-Klappen gegeben, die aus mit pyrolytischem Kohlenstoff überzogenem Graphit erzeugt wurden.

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References

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Copyright information

© International Federation for Medical & Biological Engineering 1977

Authors and Affiliations

  • C. J. Knight
    • 1
  • N. Macleod
    • 1
  • D. E. M. Taylor
    • 1
  1. 1.Department of Chemical EngineeringUniversity of EdinburghEdinburghScotland

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