制备人工心脏瓣膜瓣叶的方法
【专利摘要】本发明涉及一种制备人工心脏瓣膜瓣叶的方法，其包括，将动物组织膜冷冻，对冷冻状态下的动物组织膜进行加工以使其达到设定厚度。本发明提供的制备人工心脏瓣膜瓣叶的方法通过冷冻动物组织膜再进行加工，能够方便地获得所需厚度的人工心脏瓣膜瓣叶，提高动物组织膜瓣叶的产出率。
【专利说明】制备人工心脏瓣膜瓣叶的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备人工心脏瓣膜瓣叶的方法，属于医疗器械【技术领域】。
【背景技术】
[0002]心脏瓣膜疾病目前是心脏病的主要种类之一，可以导致心脏重大功能障碍，并且最终需要用人工心脏瓣膜替换自体心脏瓣膜。生物瓣膜是一类目前常用的人工心脏瓣膜。生物瓣膜的瓣叶通常采用动物组织膜制成，例如猪动脉瓣膜或牛的心包，经过交联和抗钙化处理后缝制到人工心脏瓣膜的瓣架上。
[0003]为满足瓣膜的功能，每个瓣膜的瓣叶需要符合特定指标，例如在一些情况下，同一瓣膜的不同瓣叶需要保持一致的厚度。对于外科植入的生物瓣膜，根据瓣膜尺寸的差另IJ，其对瓣叶厚度的要求通常为0.3-0.6mm。而目前从屠宰厂采集的牛心包厚度通常为
0.1-0.8_，并且每片牛心包各点的厚度也不一致。因此每片心包往往只能够制取1-2片合格的瓣叶，产出成品率很低。而对于经皮介入的生物瓣膜，为了提高经血管的可输送性，需要降低介入瓣膜的预装直径，这使得要求采用的动物组织膜更薄，往往要低于0.25mm,因此可用于经皮介入的生物瓣膜的动物组织膜很少，产出成品率更低。
[0004]另一些情况下，为了满足特定功能，人工心脏瓣膜的瓣叶各点需要具有不同的厚度，而上述的处理方法很难满足。
[0005]因此，需要对动物 组织膜进行加工，以满足对瓣膜瓣叶厚度的要求。专利US7141064中公开了采用在交联过程中加压的方法获得厚度较均匀或较薄的动物组织膜，能够提高成品率。然而此方法容易使动物组织膜(如牛的心包)中的波纹状纤维变直，降低其弹性，进而影响瓣叶在心脏扩张和收缩时的弯曲舒展的效果，并且难以获得各点厚度不一致的瓣叶。专利US2013110097、US20130116676和US20130310929中公开了采用激光去除，刮削，研磨等方法对交联或半交联状态的组织进行处理使其厚度均匀或减小，并且能够获得各点厚度不同的瓣叶结构。但人工心脏瓣膜采用的动物组织膜多为软体组织，采用上述方法加工时容易变形或起皱，不易操作，并且加工后难以去除组织的残留碎屑。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种人工心脏瓣膜瓣叶的制备方法，通过冷冻动物组织膜再进行加工，能够方便地获得所需厚度的人工心脏瓣膜瓣叶，提高动物组织膜瓣叶的产出率，并且能够保留动物组织膜原有的弹性纤维层。
[0007]本发明提供一种制备人工心脏瓣膜瓣叶的方法，其包括，将动物组织膜冷冻，对冷冻状态下的动物组织膜进行加工以使其达到设定厚度。本领域技术人员可以理解，所述动物组织膜在展开或平铺的状态下冷冻，更有利于所述加工的进行。
[0008]进一步地，使用液氮将所述动物组织膜冷冻。
[0009]进一步地，将所述动物组织膜浸泡在液氮中进行所述加工。
[0010]进一步地，所述加工为磨削、切削、刮削、铣削和研磨中的一种或几种。[0011]进一步地，在将所述动物组织膜冷冻之前，或者对所述冷冻状态下的动物组织膜进行加工以使其达到设定厚度之后，还包括将所述动物组织膜制成人工心脏瓣膜瓣叶所需形状。
[0012]进一步地，将所述动物组织膜置于与人工心脏瓣膜瓣叶厚度分布对应的模具上，再将所述动物组织膜冷冻。
[0013]进一步地，在将所述动物组织膜冷冻之前，还包括使用冷冻保护剂对其进行预处理。
[0014]进一步地，所述对冷冻状态下的动物组织膜进行加工以使其达到设定厚度为将所述动物组织膜的厚度整体降低至一设定厚度，或者将所述动物组织膜的不同部位按需加工成不同厚度。
[0015]进一步地，所述加工为将所述动物组织膜置于深度为所述设定厚度的凹模内进行加工以将所述动物组织膜的整体厚度降低至所述设定厚度。
[0016]进一步地，所述动物组织膜为哺乳动物的心包、膈膜或硬脑膜。
[0017]进一步地，所述加工是对所述动物组织膜的粗糙面进行的。
[0018]进一步地，所述动物组织膜为经过交联处理后的动物组织膜。
[0019]本发明方案的实施，至少具有以下优势:
[0020]1、本发明提供的方法在获得所需厚度的人工心脏瓣膜瓣叶的同时，对动物组织膜容易固定和加工，而且能够减少动物组织膜的损坏，增加了人工心脏瓣膜瓣叶的厚度精度；
[0021]2、本发明提供的方法能够提高人工心脏瓣膜瓣叶的产出率，进而降低原材料的使用成本；
[0022]3、本发明提供的方法能够保留动物组织膜(如哺乳动物的心包)中波纹状纤维层的弹性功能，保证人工心脏瓣膜瓣叶在心脏扩张和收缩时的弯曲舒展效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为一种介入人工心脏瓣膜的结构示意图。
[0024]图2为本发明一个实施例制备的可用于图1中介入人工心脏瓣膜的瓣叶。
[0025]图3A和图3B为本发明另一实施例制备的瓣叶。
[0026]图4为本发明提供的人工心脏瓣膜瓣叶制备方法的流程图。
[0027]图5为本发明一实施例提供的人工心脏瓣膜瓣叶制备方法的示意图。
[0028]图6为本发明另一实施例提供的人工心脏瓣膜瓣叶制备方法的示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下参照本发明实施例的附图来更充分地描述本发明。然而，本发明可以许多不同形式来体现，不应理解为限于本文陈述的实施例。
[0030]本发明提供一种人工心脏瓣膜瓣叶的制备方法，通过冷冻动物组织膜再进行加工，能够方便地获得所需厚度的人工心脏瓣膜瓣叶，提高动物组织膜瓣叶的产出率，并且能够保留动物组织膜原有的弹性。
[0031]冷冻前预处理:[0032]因采用的动物组织膜中含一定的水，通常需要对该动物组织膜进行冷冻前预处理，更有利于保护动物组织膜的结构完整性。冷冻前预处理可以直接对整片动物组织进行，也可以对裁制成瓣叶形状的动物组织进行。冷冻前预处理为将该动物组织膜浸入冷冻保护剂中处理。所述冷冻保护剂可以为甘油、二甲基亚砜、乙二醇或丙二醇等物质。
[0033]冷冻:
[0034]进行冷冻前预处理之后，将动物组织膜置于冷冻装置(如液氮罐等容器)中进行冷冻，直至该动物组织膜在加工时不变形，从而能够进行加工为止。为了更有利于所述加工的进行，所述动物组织膜在展开或平铺的状态下冷冻。也可以将动物组织膜在冷冻前平铺置于与瓣叶厚度分布对应的模具上；如采用中心凸起，四周相对凸起部凹陷的模具，可使得动物组织膜在冷冻过程中与模具贴合，后续加工时，可以直接将动物组织膜不与模具贴合的一面加工成平面，并使得所述动物组织膜与模具的中间凸起部位贴合的部位厚度较小，四周与模具的凹陷部位贴合的部位厚度较大，能够制备具有相应厚度分布的瓣叶。
[0035]本发明中可使用商购的液氮，温度一般在_196°C左右，可实现快速冷冻。
[0036]加工:
[0037]将动物组织膜冷冻后，在冷冻状态下对动物组织膜的一个表面进行加工。可以先在动物组织膜上确定需要制成瓣叶的区域，当瓣叶各部位实际所需的厚度(即设定厚度)一致时，上述加工为减小该区域动物组织膜较厚部位的厚度使得其在该区域的厚度均匀一致；或者，对于一些设定厚度较小的瓣叶，可再进行加工，进一步整体减小动物组织膜的厚度使得其符合设定厚度。当瓣叶各部位的设定厚度不一致时，可以直接按各部位所要求的设定厚度进行加工。或者， 对动物组织膜整体的厚度加工至稍大于瓣叶各部位所要求的设定厚度，然后再在动物组织膜上确定需要制成瓣叶的区域，并根据需要对该区域内的动物组织膜进行厚度加工。
[0038]对该动物组织膜加工完成后可以在冷冻状态下通过机械切割等方式加工成瓣叶所需形状，也可以在解冻后通过机械或激光等方式加工成瓣叶所需的形状。
[0039]或者，在冷冻之前先按常规方式将该动物组织膜制成瓣叶所述的形状，然后进行冷冻，之后在冷冻状态下根据需要进行加工，减小该区域动物组织膜较厚部位的厚度使得其厚度均匀；或者，对于一些设定厚度较小的瓣叶，可再进行加工，进一步整体减小动物组织膜的厚度使得其符合更小的设定厚度，也可以直接按各部位所要求的设定厚度进行加工。
[0040]其中在冷冻状态下的上述加工可以选自磨削、切削、刮削、铣削、研磨等其他任意能够部分或整体减小组织厚度的方法，也可以将上述方法组合使用。比如将动物组织膜固定在工装夹具内一起放入液氮进行冷冻，然后将带有工装夹具的冷冻后的动物组织膜进行加工；当然也可以先冷冻再行固定，然后进行加工。所述加工可以为固定在磨削(如磨床)、铣削(如铣床)或切削(如刨床)设备上进行加工，或者采用手动的磨削工具、研磨工具、或刮刀等对其进行加工。
[0041]本发明中，所使用的动物组织膜为可用于人工心脏瓣膜瓣叶的任意动物组织膜，如哺乳动物牛、马的心包(或称心包片)等。所述动物组织膜通常具有一个粗糙表面和一个相对光滑的表面，粗糙表面往往是与生物体内其它组织相连的表面，而与光滑表面相接近部分往往是该动物组织膜内部包覆的组织，通常为由胶原蛋白等构成的波纹状弹性纤维层。在具体的实施方式中，可选择对动物组织膜的粗糙面进行加工，这样加工后利于保留弹性纤维层，并使得粗糙面变得光滑平整。
[0042]在一些情况下，瓣叶不同部位可具有不同厚度，便于与瓣叶固定件进行连接固定，提高瓣叶的耐久性，或对瓣叶进行支撑防止其坍塌等。本发明中可根据上述需求对动物组织膜进行加工。比如瓣叶与瓣架需要缝合连接的部位可保留较大的厚度；或者模拟人体生理瓣膜的厚度结构和力学特点，将其加工成与人体生理瓣膜具有相同或相似厚度分布的厚度结构。
[0043]本发明中，所述在冷冻状态下加工，所需要加工的组织或瓣叶可以直接浸泡在液氮中，并可以通过工装夹具进行固定；或将冷冻后的组织或瓣叶置于采用液氮制冷的装置内或置于采用液氮制冷的装置表面，有利于维持其冷冻状态，同时易于加工操作。
[0044]本发明中，当需要的设定厚度一致时，加工时可将动物组织膜置于凹模内，所述凹模具有所需厚度和形状的凹槽，凹槽的深度为与所需的设定厚度一致，采用工作表面稍大于凹模宽度的加工工具(如手动刮刀或研磨工具)进行加工，利用凹模表面进行限位，这样可以使加工工具沿着凹模外表面运动，获得厚度一致的动物组织膜。使用凹模进行加工更易于操作，且有利于获得厚度更均匀一致的动物组织膜。
[0045]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行说明。
[0046]实施例1
[0047]本实施例提供了一种人工心脏瓣膜瓣叶的制备方法。图1为一种人工介入瓣膜的结构示意图。该瓣膜包括圆柱形框架100、具有3个瓣叶的瓣叶结构200以及缝合裙300。瓣叶结构200设置在圆柱形框架100的内部，其中各瓣叶具有如图2所示的形状，并通过缝合线固定在圆柱形框架100上。缝合裙300沿周向设置在圆柱形框架100和瓣叶结构200之间。
[0048]其中，瓣叶20的制备流程如图4所示，将采集的作为瓣叶用的牛的心包片1(其厚度在0.3-0.8mm之间)在进行冷冻前的预处理，然后将其放入提篮2内，上述心包片I可为经交联的心包片，有利于提高心包片的组织的稳定性。然后将提篮2放入液氮罐3内冷冻。将冷冻后的心包片1从液氮罐3和提篮内2取出固定在液氮制冷设备的表面31，由于该表面作为加工时厚度测量的基准平面，因此要求其平整，固定时使心包片I光滑面向下。
[0049]如图5所示采用磨削的方式对固定的心包片I粗糙表面进行打磨，直致将心包片I厚度打磨到0.25mm,以使其厚度均匀一致。然后取下打磨后的心包片1，进行清洗，去除打磨后的碎屑和残渣。然后解冻，再根据瓣叶的尺寸选取合适的区域加工成所需的瓣叶形状，最终获得瓣叶20。
[0050]实施例2
[0051]本实施例提供了一种人工心脏瓣膜瓣叶的制备方法，其可用于如实施I中描述的介入瓣膜，也可以应用于其它采用动物心包片膜作瓣叶的生物瓣膜。
[0052]其中，瓣叶20制备方法仍可以如图4所示，将牛的心包片剪裁为瓣叶形状；挑选各部位厚度均大于最终需求的设定厚度的具有瓣叶形状的心包片1，对其进行冷冻前的预处理；然后将该具有瓣叶形状的心包片1放入图6所示的凹模内，放入时使心包片I光滑面向下；所述凹模中的凹槽形状与瓣叶外形相同，凹槽的深度为瓣叶的设定厚度；然后将该心包片I连同凹模一同放入提篮2内，将提篮2放入液氮罐3内冷冻。将冷冻后的凹模连同该心包片I取出，将凹模固定于液氮制冷设备的表面31。
[0053]如图6所示，采用刮削的方式进行加工，使用的刮刀工作表面的尺寸大于凹槽的宽度，逐层对该具有瓣叶形状的心包片I进行刮削，直至该心包片I的厚度等于凹槽深度(即瓣叶的设定厚度)，获得瓣叶。因为刮刀尺寸较大，这样凹模边缘可以起到限位作用，有利于控制最终的瓣叶的厚度精度，提高其厚度的均匀性。加工完成后将获得的瓣叶取下，进行清洗，去除打磨后的碎屑和残渣，然后解冻。
[0054]实施例3
[0055]本实施例提供了一种不同厚度瓣叶的制作方法。不同厚度的瓣叶结构可以参照专利US20130116676中的瓣叶，如图3A所示，其瓣叶外周相对中心部位较厚，以便于增加与瓣架缝合时的强度，另外其中心部位还可以设置加强筋，当瓣叶较薄时对瓣叶起支撑作用。也可以如图3B所示与人体生理瓣膜具有类似厚度分布，即瓣叶的中心部位较薄，外周相对中心部位逐渐增厚。
[0056]其中，瓣叶20的制备方法仍可以如图4所示，将牛的心包片I剪裁为瓣叶形状；挑选各部位厚度均大于最终需求的设定厚度的具有瓣叶形状的心包片1，对其进行冷冻前的预处理；然后将该具有瓣叶形状的心包片I放入图6所示的凹模内，放入时使心包片I光滑面向下；所述凹模中的凹槽形状与瓣叶外形相同，凹槽的深度可以为瓣叶最薄处的设定厚度；然后将该心包片I连同凹模一同放入提篮2内，将提篮2放入液氮罐3内冷冻。将冷冻后的凹模连同该心包片I取出，将凹模固定于液氮制冷设备的表面31。
[0057]如图6所示采用刮削方式进行加工，或如图5所示采用磨削的方式进行加工。刮削或磨削时可以采用较小的刀头或磨头，利于局部减小厚度，边加工边对各部位进行测量，直到各部位均加工到所需的设定厚度，获得瓣叶20。加工完成后取下瓣叶20，进行清洗，去除刮削或打磨后的碎屑和残渣`，然后解冻。
[0058]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种制备人工心脏瓣膜瓣叶的方法，其包括，将动物组织膜冷冻，对冷冻状态下的所述动物组织膜进行加工以使其达到设定厚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用液氮将所述动物组织膜冷冻。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述动物组织膜浸泡在液氮中进行所述加工。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加工为磨削、切削、刮削、铣削和研磨中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在将所述动物组织膜冷冻之前，或者对所述冷冻状态下的动物组织膜进行加工以使其达到设定厚度之后，还包括将所述动物组织膜制成人工心脏瓣膜瓣叶所需形状。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述动物组织膜置于与人工心脏瓣膜瓣叶厚度分布对应的模具上，再将所述动物组织膜冷冻。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在将所述动物组织膜冷冻之前，还包括使用冷冻保护剂对其进行预处理。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对冷冻状态下的动物组织膜进行加工以使其达到设定厚度为将所述动物组织膜的厚度整体降低至一设定厚度，或者将所述动物组织膜的不同部位按需加工成不同厚度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述加工为将所述动物组织膜置于深度为所述设定厚度的凹模内进行加工以将所述动物组织膜的整体厚度降低至所述设定厚度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述动物组织膜为哺乳动物的心包、膈膜或硬脑膜。
11.根据权利要求1或10所述的方法，其中，所述加工是对所述动物组织膜的粗糙面进行的。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述动物组织膜为经过交联处理后的动物组织膜。
【文档编号】A61F2/24GK103750922SQ201310752640
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】钟生平, 金昌 , 刘静 申请人:金仕生物科技（常熟）有限公司