用于确保人工心脏瓣膜安全和快速部署的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般涉及用于在人体通道中植入的人工瓣膜。更具体地，本发明涉及被配 置成通过外科手术以少于当前瓣膜植入时间植入的整体式外科人工心脏瓣膜以及相关联 的瓣膜递送系统。
【背景技术】
[0002] 在脊椎动物中，心脏是具有四个栗送室的中空肌肉器官，该四个栗送室为左心房 和右心房以及左心室和右心室，每个都提供有其自身的单向辦I旲。天然心脏辦I旲被认为是 主动脉瓣、二尖瓣（mitral)(或二叶瓣（bicuspid))、三尖瓣和肺动脉瓣，并且每个瓣膜安 在瓣环中，该瓣环包括或直接或间接地附连至心房和心室肌纤维的致密纤维环。每个瓣环 限定流量孔道。
[0003] 心房是血液接收室，将血液栗送至心室。心室是血液排放室。被称为心房间隔的 由纤维和肌肉部分构成的壁隔开右心房和左心房。纤维心房间隔与较脆弱的心脏肌肉组织 相比实质上是较强的组织结构。心房间隔上的解剖界标是椭圆形拇指印大小的凹陷，被称 为椭圆窝或卵圆窝。
[0004] 心脏的左侧和右侧的同步栗送动作构成心搏周期。该周期开始于被称作心室舒张 的心室松弛期间。该周期结束于被称为心室收缩的心室挛缩期间。四个瓣膜确保血液在心 搏周期内不在错误的方向上流动；即，确保血液不从心室回流至对应的心房，或不从动脉回 流至对应的心室。二尖瓣在左心房与左心室之间，三尖瓣在右心房和右心室之间、肺动脉瓣 在肺动脉的开口处，并且主动脉瓣在主动脉的开口处。
[0005] 二尖瓣瓣环的前部邻接主动脉瓣的非冠状小叶。二尖瓣瓣环在左冠状动脉的旋支 附近，并且后侧接近冠状窦及其支流。
[0006] 各种外科技术可用于修复患病或受损的瓣膜。在瓣膜置换术中，受损的小叶被切 除，并且瓣环被整修以接收置换瓣膜。由于主动脉狭窄以及其他心脏瓣膜疾病，每年有数千 名患者接受手术，其中有缺陷的天然心脏瓣膜被人造生物瓣膜或者人工机械瓣膜置换。用 于治疗缺陷瓣膜的另一种力度较小的方法是通过修复或重塑，其通常用在最少钙化的瓣膜 上。外科治疗的问题是明显的侵害，其给这些慢性病患者带来与外科修复相关联的高发病 率和高死亡率。
[0007] 在置换瓣膜时，人工瓣膜的外科植入通常需要开胸手术，在手术期间心脏停止并 对患者应用心肺分流术（所谓的"心肺机")。在一个常见的外科手术程序中，患病的天然瓣 膜小叶被切除，并且人工瓣膜被缝合到瓣膜瓣环处的周围组织。由于与手术程序相关联的 外伤以及伴随的体外血液循环的持续，一些患者死于外科手术程序或此后不久死亡。众所 周知，给患者带来的风险随体外循环所需的时间量的增加而增加。由于这些风险，大量有缺 陷瓣膜的患者被认为不宜手术，因为他们的身体状况过于脆弱而无法承受手术程序。据估 计，80岁以上患有主动脉狭窄的受试者中约30%到50%的人不能进行主动脉瓣膜置换术。
[0008] 由于与传统开胸手术相关联的缺点，所以经皮微创手术方法正受到较大关注。在 一种技术中，人工瓣膜被配置成在侵入性较小的手术程序中通过导管插入术的方式被植 入。例如，Andersen等人的美国专利No. 5, 411，552描述了可塌缩瓣膜，其通过导管以压缩 状态经皮地引入并且通过球囊膨胀在期望位置扩展。虽然这些远程植入技术对治疗某些患 者显出较好前景，但经由外科介入置换瓣膜仍然是首选治疗程序。对于接受远程植入的一 个阻碍是来自外科医生的阻力，可以理解，这些外科医生担心将（如果不完美，也是）有效 的用药法转换为承诺有较大成果但相对陌生的新方法。在外科医生向新的心脏瓣膜置换技 术转变中所引起的可理解的谨慎的同时，世界监管机构也在慢慢地进步。许多成功的临床 试验和后续研究正在进行中，但这些新技术的更多经验在被完全接受之前就已被需要。
[0009] 因此，需要有改进的装置和相关联的使用方法，其中人工瓣膜能够通过手术以更 有效的程序植入人体通道中，其中该程序减少了体外循环所需的时间。期望的是，此种装置 和方法能够帮助有缺陷瓣膜但被认为不宜手术的患者，因为他们的身体状况过于脆弱以至 于无法承受长时间传统外科手术程序。
[0010] 此外，外科医生在尝试微创心脏瓣膜植入或通过小切口植入时涉及的最困难的任 务之一是系缝线结，该动作使瓣膜保持在适当的位置。典型的主动脉瓣膜植入利用12-24 根缝线（通常15根），这些缝线均匀地分布在缝合环周围并且被手动地系在缝合环的一侧 上。直接在人工主动脉瓣膜的连合柱后面的结由于空间限制而尤为具有挑战性。无需系缝 线结或者甚至减少易于接近的位置处的结的数量将极大地利于较小切口的使用，与通过通 常用于心脏瓣膜植入的完全胸骨切开术来植入瓣膜的患者相比，较小切口的使用降低了感 染风险，减少输血的需要并且允许更快地恢复。
[0011] 本发明解决了这些及其他需要。
【发明内容】
[0012] 本申请的各种实施例提供了人工瓣膜和用于置换人类心脏中有缺损的天然瓣膜 的方法。某些实施例特别适合用于外科手术程序以快速且轻松地置换心脏瓣膜，同时使体 外循环（即，分流栗）使用的时间最少。
[0013] 在一个实施例中，一种用于治疗人类心脏中的天然主动脉以代替主动脉瓣膜功能 的方法，包括：1)通过胸部开口进入天然瓣膜；2)在瓣环中放置引导缝线；3)将心脏瓣膜 推进至瓣环的内腔内；以及4)塑性扩展心脏瓣膜上的金属锚固套筒从而以快速和有效的 方式机械地耦连至瓣环。
[0014] 本申请预期了用于物理地防止球囊导管移动的各种装置，优选地结合可视化提示 而不过早地部署导管的各种装置。此外，示例性心脏瓣膜递送系统还优选地具有这样的器 件，该器件在球囊导管已被恰当地推进之前防止扩张球囊的过早膨胀。
[0015] 示例性心脏瓣膜是包括人工瓣膜的混合瓣膜，该人工瓣膜具有限定非可扩展、非 可塌缩孔道的内部框架组件，以及从其流入端延伸的可扩展框架，该可扩展框架具有用于 递送至植入位置的收缩状态和扩展状态；
[0016] 例如，一个用于递送示例性混合人工心脏瓣膜的系统包括瓣膜保持器和细长柄 轴，其中瓣膜保持器附连至心脏瓣膜并具有孔眼，细长柄轴附连至瓣膜保持器的近端并具 有内腔，该柄轴的近端具有手持件。扩展导管延伸通过柄轴，并且具有在远端上的可扩展构 件，可扩展构件的尺寸设计成通过瓣膜保持器的孔眼，扩展导管的近端从手持件外向近侧 突出。扩展导管相对于柄轴在回缩位置和推进位置之间轴向移动，其中在推进位置中可扩 展构件位于心脏瓣膜的可扩展框架内。最后，系统包括安全构件，该安全构件接合于扩展导 管和柄轴之间，防止扩展导管从其回缩位置向远侧移动。
[0017] 在一种形式中，扩展导管是具有鲁尔连接器的球囊导管，并且安全构件包括锁定 夹，该锁定夹卡接在手持件和扩展导管的近端上并且在移除前防止相关球囊导管手持件移 动。扩展导管可以是球囊导管并且可扩展构件是这样的球囊，在球囊中，球囊导管的近端具 有鲁尔连接器，其中锁定夹覆盖鲁尔连接器并且在移除前防止球囊膨胀。可替代地，安全构 件包括安全罩，该安全罩卡接在球囊导管的近端上并且具有肘节杆，肘节杆枢转至在球囊 导管和手持件的近端之间的位置，其中肘节杆的向外枢转允许球囊导管的远侧移动，并且 球囊导管和附连的安全罩的远侧移动能使安全罩移除以便在球囊导管远侧移动之前防止 球囊膨胀。
[0018] 另一个公开的用于递送示例性混合人工心脏瓣膜的系统包括附连至心脏瓣膜并 且具有孔眼的瓣膜保持器，以及柄轴和球囊导管的一体式组件。该组件具有手持件在近端 上的柄轴以及被配置为与瓣膜保持器的近端配合的远侧适配器。手持件和适配器的轴向位 置是固定的，并且柄轴和手持件限定柄部内腔。具有球囊的球囊导管被接收在柄部内腔内 并且具有近侧球囊移位器和近侧鲁尔连接器，近侧球囊移位器用于相对于柄部内腔手动地 移位导管，并且近侧鲁尔连接器用于附连使球囊膨胀的流体填充管。球囊导管相对于手持 件具有两种主要位置一一回缩位置和推进位置，其中在回缩位置中球囊移位器与手持件间 隔开并且球囊部分地驻留在柄轴适配器内，在推进位置中球囊移位器接合手持件并且球囊 从柄轴适配器向远侧延伸并且被定位在可扩展框架内。接合在球囊导管和手持件之间的安 全构件防止球囊导管从其回缩位置向远侧移动。
[0019] 递送和植入混合人工心脏瓣膜系统的优选的方法包括：
[0020] 提供一种包括具有从中穿过的内腔的柄轴的递送系统，并且其中扩展导管延伸通 过柄轴，并且具有在远端上的可扩展构件，和从柄轴外向近侧突出的近端，扩展导管能够相 对于柄轴线性移动。
[0021] 提供具有瓣膜构件和可扩展框架的混合心脏瓣膜；
[0022] 推进递送系统使得具有框架在其收缩状态的心脏瓣膜位于邻近瓣环的植入位 置；
[0023] 自从柄轴突出的扩展导管的一部分和柄轴的近端之间的接合移位安全构件，其中 安全构件在移位之前防止扩展导管相对于柄轴的远侧移动；
[0024] 向远侧移位扩展导管以便可扩展构件位于心脏瓣膜框架内；以及
[0025] 使可扩展构件扩展以扩展框架。
[0026] 安全构件可以包括锁定夹，其卡接在手持件和扩展导管的近端上，从而在移除之 前防止相关球囊导管手持件移动，其中该方法包括在向远侧移位扩展导管的步骤之前移除 锁定夹。如果扩展导管是具有近侧鲁尔连接器的球囊导管，则锁定夹也覆盖鲁尔连接器并 且在移除之前防止球囊膨胀，并且该方法包括在向远侧移位扩展导管的步骤之前在远侧移 除锁定夹并且在球囊膨胀之前向远侧移位扩展导管。
[0027] 在一个实施例中，安全构件包括安全罩，该安全罩具有卡接在手持件的近端上的 静态零件，和形成球囊导管的近端并且具有鲁尔连接器的可移动零件。静态零件上的细长 臂终止于鲁尔罩，该鲁尔罩在球囊导管的回缩位置中接收鲁尔连接器并且防止流体源的配 对鲁尔连接器与其耦连。因此，球囊导管和可移动零件的远侧移动暴露了鲁尔连接器，以 允许耦连配对的鲁尔连接器，并且该方法包括在使球囊膨胀之前推进球囊导管和可移动零 件。
[0028] 天然瓣膜小叶可以在递送人工瓣膜之前被移除。可替代地，天然小叶可以被留在 原位以减少手术时间并提供稳定基底用于将锚固套筒固定在天然瓣膜内。在该方法的一个 优点中，天然小叶向内反冲以增强金属锚固套筒在人体通道内的固定。当天然小叶被留在 原位时，球囊或其他扩展构件可以用于将瓣膜小叶推出并因此在植入锚固套筒之前扩张天 然小叶。天然瓣环可以从其初始孔道大小扩张 I. 0-5. Omm以适应较大尺寸的人工瓣膜。
[0029] 根据优选方面，心脏瓣膜包括人工瓣膜，该人工瓣膜在其中限定了非可扩展、非可 塌缩孔道以及从其流入端延伸的可扩展锚固套筒。锚固套筒具有递送至植入位置的收缩状 态以及被配置为向外连接至周围瓣环的扩展状态。有利地，锚固套筒是塑性可扩展的。
[0030] 在一个实施例中，心脏瓣膜包括具有缝合环的可商购的可用人工瓣膜，并且锚固 套筒附连至缝合环。锚固套筒的收缩状态可以是圆锥形的，从第一端朝向第二端向内呈锥 形，而在扩展状态，框架是圆锥形的但从第一端朝向第二端向外呈锥形。锚固套筒优选地包 括多个径向可扩展支柱，其中至少一部分可扩展支柱以行布置。缝合环可以包括坚固但可 压缩材料，该材料相对硬以便提供对瓣环的密封并且具有符合瓣环的凹进流入形状。
[0031] 本申请的一个方法涉及通过塑性扩展框架而使心脏瓣膜瓣环的孔道尺寸增加 I. 0-5. 0mm。在一个实施例中，瓣膜部件的人工瓣膜被选择具有与心脏瓣膜瓣环的增加的孔 道尺寸匹配的孔道尺寸。
[0032] 该方法的一个实施例进一步包括将心脏瓣膜安装在保持器上，该保持器具有近侧 轮毂和从中穿过的内腔。保持器安装在具有从中穿过的内腔的柄轴的远端，并且该方法包 括使球囊导管穿过柄轴的内腔和保持器并在心脏瓣膜内，并且使球囊导管上的球囊膨胀以 扩展锚固套筒。安装在保持器上的心脏瓣膜可以与柄轴和球囊导管分开封装。包括瓣膜保 持器的递送系统被设计以将球囊定位在心脏瓣膜内以便其在锚固套筒内而不是实际心脏 部件内膨胀。自球囊导管的近侧部分和柄轴的近端之间的接合位置移位安全构件，安全构 件在移位之前防止球囊导管相对于柄轴的远侧移动。
[0033] 优选地，瓣膜递送系统包括一体式球囊导管和管状柄轴，导管通过该管状柄轴延 伸。柄轴的远端包括与心脏瓣膜的保持器配合的适配器，以及用于将递送系统快速连接至 心脏瓣膜保持器的锁定套管。球囊导管的球囊驻留在适配器内并且可以向远侧推进至用于 扩展锚固套筒的位置。在从储存瓶移除心脏瓣膜时附连的管状球囊导入器套管有助于球囊 通过心脏瓣膜。
[0034] 在随后具体实施例和权利要求中，尤其是结合附图考虑时，阐述了对本发明的性 质和优点的进一步理解，在附图中相同部分具有