技术领域
[0001]本
发明涉及用于输送人工瓣膜到心脏的方法和系统。更具体地, 本发明涉及用于手术置换(替代,replacement)
心脏瓣膜而不打开胸 腔、并且使患者处于旁路(bypass)下或不使患者处于旁路下的方法和 装置,不使患者处于旁路下被称为“非体外循环”(off-pump)。
背景技术
[0002]当自体心脏瓣膜(native heart valve)变窄时——其一般被称为 狭窄,或者当自体瓣膜渗漏或返流时——如当小叶被
钙化时,表明需 要心脏瓣膜置换。置换瓣膜时,自体瓣膜可以被
切除并且被
生物瓣膜 或机械瓣膜所置换。机械瓣膜需要终生的抗凝血药物以防
止血凝块形 成,并且通过胸腔通常可以听到瓣膜的滴答声。
生物组织瓣膜一般不 需要这种药物。组织瓣膜可以从尸体获得或可以是猪或
牛的瓣膜,并 且通常附着在合成的环状物上,所述环状物被固定于患者的心脏瓣膜 环。
[0003]传统的心脏瓣膜手术是在全身麻醉下进行的心脏直视方法。穿 过患者的胸骨进行切割(胸骨切开术),并且患者的心脏被停止而血 流改道通过心脏-
肺“心肺”旁路控制机(体外循环机,″cardiopulmonary″ bypass machine)。瓣膜置换手术是具有明显的伴随
风险的高创伤性手 术,所述风险包括出血、感染、中风、心脏病发作、
心律失常、肾衰 竭、对麻醉药物的不良反应,以及猝死。在手术过程中达2-5%的患者 死亡。外科手术后,患者可能由于栓子和与体外循环机有关的其它因 素而被暂时干扰。手术后的最初2-3天在
重症监护室度过,在那里心功 能可以被密切监测。平均住院时间在1至2周之间,完全恢复还需要 数周至数月。
[0004]在近年来,“微创”手术(minimally-invasive surgery)和介入心 脏病学的进步促进了一些研究者从事主动脉心脏瓣膜的经皮置换。经 皮瓣膜技术公司(“PVT”)(Percutaneous Valve Technologies)——以 前是Fort Lee,N.J,现在是加利福尼亚州欧文市的爱德华兹生命科学 公司(Edwards Lifesciences of Irvine,CA)的一部分——已经开发了整 合有生物人工瓣膜的球囊扩张
支架(balloon-expandable stent)。支架/ 瓣膜装置在自体患病瓣膜上被展开,以永久地使瓣膜保持开放,从而 减少了切除自体瓣膜的需要。PVT装置被设计用于在心脏
导管插入术 实验室中、使用
荧光透视导向(fluoroscopic guidance)在局部麻醉下进 行输送,因此避免了全身麻醉和心脏直视手术。
[0005]其它
现有技术的微创心脏瓣膜使用自扩张支架作为锚。在经皮/ 血管内主动脉瓣膜置换术中,人工瓣膜相对于
冠状动脉口的准确放置 是关键的。尽管支架的近端直到通过荧光透视被证实放置正确才从输 送系统被释放,但自扩张支架一旦被释放仍然可以突然移动。因此, 通常难以知道支架的末端相对于自体瓣膜和周围结构将在何处。
[0006]Garrison等人的美国
专利公开第2002/0151970号公开了用于主 动脉瓣置换的两组件装置,其适合于通过患者的主动脉输送。支架被 放置在血管内跨过自体瓣膜,然后置换瓣膜被
定位在支架腔内并且连 接到支架。通过在输送过程中使支架和瓣膜分开——所谓的“两阶段” 方法,可以减小输送系统的轮廓(profile)。支架和置换瓣膜的
框架可 以是球囊式的或可自扩张的。
[0007]一些研究者提议通过心室途径在动脉环处植入
人工心脏瓣膜。 例如,哈佛医学院的布莱根妇女医院(Brigham and Women′s Hospital of Harvard Medical School)的Christoph H.Huber和其他人,已经建议了 其中应用直接进入经心尖(transapical)方法在主动脉
位置植入自扩张 瓣膜支架的过程(E.g.,Huber等,Direct-access valve replacement a novel approach for off-pump valve implantation using valved stents.J Am Coll Cardiol 2005;46:366-70)。Huber等的临床研究建议,所述方法只用于 具有正常的、非钙化瓣叶的动物。更近期,Bergheim在美国专利公开 第2005/0240200号中公开了另一种经心尖方法,其中可以植入或者球 囊瓣膜或者自扩张瓣膜,并且也提议除去狭窄的瓣膜或使狭窄的瓣膜 脱钙。
[0008]考虑到与以前已知的用于置换心脏瓣膜而不进行心脏直视手术 或心肺旁路,即微创过程有关的缺点,需要更强有
力并且创伤较小的 改进方法和装置。
发明内容
[0009]本发明的优选实施方式提供心脏瓣膜输送系统,用于不经开胸 步骤输送人工(即,置换)心脏瓣膜到自体瓣膜位点。输送系统包括 瓣膜输送导管,其具有操控部分以协助瓣膜的定位。
[0010]按照一个方面,本发明提供非体外循环、微创的手术方法,该 方法将
人工心脏瓣膜植入患者的主动脉瓣环,同时患者的心脏保持搏 动。方法包括提供球囊扩张的人工心脏瓣膜,所述瓣膜被安装在球囊 导管远端上的球囊上。医师通过位于或接近患者的左心室尖的室壁产 生穿刺孔并且通过该穿刺孔插入导入器鞘。
球囊导管经过导入器鞘进 入到左心室内。球囊的远端前移以便人工心脏瓣膜被定位在主动脉环 内。最后,球囊膨胀以扩张主动脉环处的人工心脏瓣膜。
[0011]所述方法也可以包括将第一列荷包缝合线(a first line of purse-string sutures)布置在通常处于一个方向的第一圈中,所述第一圈 限定患者左心室尖或接近患者左心室尖的周界;并且随后将第二列荷 包缝合线布置在通常与第一圈同心但方向相反的圈中。在周界内产生 穿刺孔,并且在导入器鞘通过穿刺孔被插入后,系紧荷包缝合线以在 周围造成密闭。
[0012]期望地,球囊导管并入操控机构,并且该方法进一步包括操控 左心室内的球囊导管以协助人工心脏瓣膜在主动脉环内定位。球囊导 管也可以包括正位于球囊近端的偏转部分,其弯曲以使球囊和安放在 其上的人工心脏瓣膜形成
角度。球囊导管也可以具有推动器,其具有 安放在偏转部分上并与球囊近端接合的远端
套管。所述方法因此包括 使用推动器和套管以推进球囊和安放在其上的人工心脏瓣膜,并且在 使球囊膨胀之前,向近端移动推动器和套管相对于偏转部分的位置。 理想地,推动器和套管在偏转部分弯曲之前向近端被移动。
[0013]示范性的方法可以进一步包括使自体主动脉瓣叶处于适当位 置,以便膨胀球囊扩张人工心脏瓣膜至与其
接触。此外,预先膨胀的 球囊导管可以先于导入器鞘被插入,并且其上的球囊被膨胀以预膨胀 主动脉环。可选地,方法可以包括扩张人工心脏瓣膜至与以前在主动 脉环处植入的人工心脏瓣膜接触。
[0014]将人工心脏瓣膜输送到患者的主动脉瓣环同时患者的心脏保持 搏动的另一种非体外循环的
微创手术方法包括,提供扩张状态的可扩 张人工心脏瓣膜和具有远端的输送导管。心脏瓣膜在输送导管远端上 被皱缩成收缩状态。创造肋间入口以暴露患者的左心室尖,并且在左 心室尖处或接近左心室尖处形成穿刺孔。导入器鞘通过穿刺孔插入, 并且输送导管经过导入器鞘并进入左心室。输送导管的远端被推进和 操控以使人工心脏瓣膜在主动脉环内被适当地定位和定向。最后,人 工心脏瓣膜在主动脉环处扩张至与其接触。
[0015]输送导管理想地包括在其远端上的球囊,并且人工心脏瓣膜包 括球囊扩张支架,其中扩张步骤包括将
流体注入到球囊中以外向扩张 人工心脏瓣膜至与主动脉环接触。自体主动脉瓣叶可以留在合适的位 置,这样膨胀球囊扩张人工心脏瓣膜至与其接触。优选地,在插入导 入器鞘之前,在远端具有球囊的预先膨胀的球囊导管经由穿刺孔被插 入并且被膨胀以预膨胀主动脉环。
[0016]本发明进一步包括微创人工心脏瓣膜输送系统,其包括穿过其 中的腔不大于24弗伦奇(French)的引入器鞘和在远端上具有球囊的 球囊导管,球囊导管进一步包括用于使远端偏转的操控机构。系统包 括在球囊上皱缩的球囊扩张人工心脏瓣膜,其中在其上皱缩有人工心 脏瓣膜的球囊导管的外部尺寸足够小以通过导入器鞘腔。
[0017]理想地,操控机构包括球囊导管上的偏转部分,其正好位于球 囊近端。偏转丝(deflection wire)可以连接到偏转部分远端并且延伸 通过球囊导管到近端偏转柄。系统优选地具有推动器,其具有包绕偏 转部分和球囊近端的大小的远端套管,推动器对于偏转部分是纵向可 移动的。
[0018]在一个实施方式中,球囊导管进一步包括连接于球囊相对端的 内球囊膨胀管和外球囊膨胀管,它们被排列成彼此同心地滑动以便交 替地拉长和缩短球囊。内管柄移动内球囊膨胀管。内球囊膨胀管通过 其中的球囊膨胀连接器连接到外球囊膨胀管的近端。侧面端口开向球 囊膨胀连接器内限定的空间,侧端口协助引入膨胀流体到间隙中并且 进入内球囊膨胀管和外球囊膨胀管之间的管状空间,用于膨胀球囊。 外球囊膨胀管通过的偏转柄可以正好连接于球囊膨胀连接器的远端。 外球囊膨胀管包括用于内球囊膨胀管通过的第一腔,和第二腔。偏转 丝连接到偏转柄上的
致动器(actuator)上并且通过外球囊膨胀管的第 二腔到球囊导管的远端。
[0019]系统理想地相对短,以使球囊导管具有的工作长度大小适合不 超过大约24英寸(61cm)的导入器。同时,导入器优选地具有不超过 大约13英寸(33cm)的总长度。
[0020]对本发明的特征和优点的进一步理解在下面的
说明书和权利要 求中阐明,尤其是与
附图结合考虑时,其中同样的部分具有同样的参 考数字。附图简述
[0021]本发明的特征和优点将被理解,因为参照说明书、
权利要求书 和附图,其变得更好理解,其中:
[0022]图1是患者的示意性前视图,显示提供接近心脏左心室尖的肋 间切口位置;
[0023]图2A-2B是通过患者心脏左侧的截面图,显示按照本发明用于 在植入人工心脏瓣膜之前扩张钙化的主动脉环的程序;
[0024]图3A-3E是通过患者心脏左侧的截面图,显示按照本发明用于 植入人工心脏瓣膜的程序中的几个步骤;
[0025]图4A是在本发明的微创心脏瓣膜植入程序中使用的导入器的 侧面图;
[0026]图4B是图4A导入器的部件分解图;
[0027]图5是按照本发明用于植入人工心脏瓣膜的示范性球囊导管的 透视图;
[0028]图5A是提供图4A的导入器和图5的球囊导管之间的连接的加 载器的透视图;
[0029]图6A是图5的球囊导管的放大局部平面图;
[0030]图6B是图5的球囊导管沿着垂直面的放大局部图;
[0031]图7是如在图6B中所见的球囊导管的近端的放大局部部分;
[0032]图8是管段的孤立侧面图,所述管段在一个末端上具有抗旋转 部件,形成图5的球囊导管的一部分;
[0033]图9是形成图5的球囊导管的一部分的外部球囊膨胀管的近端 的孤立侧面图;
[0034]图10是形成如在图6B中见到的球囊导管的一部分的推动器柄 的放大截面图;
[0035]图11是在图6B中见到的球囊导管的远端偏转部分的放大截面 图;
[0036]图12是本发明的球囊导管的远端球囊在其扩张状态下的放大 截面图;
[0037]图13是球囊导管的远侧软尖端的放大截面图;
[0038]图14是球囊导管远端的放大正视图,显示球囊在其缩小状态部 分地被推动器套管包围;和
[0039]图15是球囊导管远端的放大正视图,显示缩小球囊周围的保护 鞘。
具体实施方式
[0040]心脏是略微圆锥形的中空肌肉器官;它在纵隔中位于肺之间并 且被心包膜包绕。心脏倾斜地位于胸骨体后的胸中并且邻近肋软骨部 分,而且向胸腔的左半部分比向右半部分突出的更远,所以其大约三 分之一位于正中面的右侧而三分之二位于正中面的左侧。心脏被间隔 再分为右半部分和左半部分,并且缢痕将该器官的每一半部分再分成 两个腔,上面的腔被称为
心房,下面的腔为心室。心脏因此由四个室 组成:右心房和左心房,右心室和左心室。
[0041]如在图1中见到的,左心室尖LVA指向下、向前,和向左(从 患者的视角)。心尖典型地位于左侧第五肋间隙(或在第四肋和第五 肋之间)的后面,离胸骨中线8至9厘米,并且比左侧
乳头低大约4 厘米和距左侧乳头内侧2毫米。因此,对左心室的进入可以通过如以 虚线显示的肋间切口20实现,位于左侧第五肋间隙上。这种方法通常 被成为“迷你胸廓
造口术”(mini-thoracotomy)。
[0042]在本发明优选的一个实施方式中,外科医生在现有的一般被钙 化的自体瓣叶上植入人工心脏瓣膜。有用于除去钙化瓣叶的程序和装 置,但是与之有关的风险,包括钙化材料释放到血流中,不是微不足 道的。因此,优选将人工心脏瓣膜直接安装在自体瓣叶上并且包含自 体瓣叶的心脏瓣膜置换程序。
[0043]本领域技术人员将会意识到,在主动脉瓣膜内配置人工瓣膜之 前预先膨胀狭窄的主动脉瓣的瓣叶和环,可能是必要的。图2A和2B 是瓣膜成形术程序的两幅快照,该程序最初可以被实施以将自体心脏 主动脉瓣叶外向压缩到窦房结和升主动脉上。如上面提到的,自体主 动脉瓣叶可以实质上被钙化,并且瓣膜成形术对于破裂或推开硬化组 织可能是必需的。预先膨胀增加了通过主动脉瓣的流动面积并且在瓣 叶中产生足够大小的开口以接收人工瓣膜。使用可扩张部件如扩张球 囊导管,优选地实现预膨胀。瓣膜环的预膨胀的一个例子在2005年6 月21日公布的Cribier的美国专利第6,908,481号中被看到,其明确地 引入本文作为参考。
[0044]图2A说明通过左心室LV中的心尖穿刺孔32引入
导丝30。导 丝30的远端34延伸通过自体主动脉瓣AV并且进入升主动脉AA。远 端34可以在主动脉弓上进一步延伸,如在图2B中见到的,但是最小 的延伸是穿过主动脉瓣AV。
[0045]图2B说明在远端具有膨胀球囊42的球囊导管40,其通过导丝 30并且穿过心尖穿刺孔32。此处应当指出,一个或多个荷包缝合线44 穿过穿刺孔32周围的左心室尖的组织。这些缝合线44在最初的穿刺 孔形成之前被预先植入。在一个优选的实施方式中,外科医生通常将 第一列荷包缝合线布置在通常处于一个方向的第一圈中,并且随后将 第二列荷包缝合线布置在通常与第一圈同心但方向相反的圈中。结果 是两个单独的荷包缝合线44的同心圆限定了其中形成穿刺孔的外围。 荷包缝合线44可以因此被拉伸以系紧周围心室组织——不论任何物体 通过穿刺孔。尤其是,在导丝30和球囊导管40周围,荷包缝合线44 都被拉紧。在相反的方向安装单独的荷包缝合线44帮助
预防心室组织 的撕裂,并且对无论哪一种延长物体通过穿刺孔都提供更一致的压缩。
[0046]如在图2B中显示的,膨胀球囊42径向地向外扩张,与自体主 动脉瓣叶接触。根据关于具体主动脉瓣大小的信息,球囊42被选择以 使它向外扩张并且将主动脉瓣叶略微压缩到周围的主动脉壁上。有各 种用于评定特定患者主动脉瓣大小的方法,包括
超声波,其将不会在 本文中描述。足以说明,在图2B中见到的瓣膜形成术程序后,自体主 动脉瓣叶相对于主动脉壁被向外压缩并且产生实质上圆形的孔。关于 预膨胀和瓣膜置换的其它细节可以在2002年5月2日提交的、
申请人 的共同未决美国专利公开第20030014104号中找到,其明确引入本文 作为参考。
[0047]现在参照图3A-3E,使用经心尖方法配置和植入本
发明人工心 脏瓣膜的优选方法现在将更详细地描述。本文公开的装置和方法尤其 适合置换狭窄的主动脉瓣,并且同样地,在图2A-2B中见到的预膨胀 程序一般是在瓣膜植入之前以便使环和瓣叶的轮廓平滑。然而,应当 指出,本文描述的程序可以在没有瓣膜预膨胀的情况下进行。
[0048]此外,本发明程序可以作为第一次瓣膜植入或以前植入的补充。 相对大比例的人工心脏瓣膜的接受者是年长者,一般为60岁以上。随 着时间的推移,已经知道人工心脏瓣膜功效降低并且甚至失效。在七 十岁甚至八十岁的人中重新做手术是成问题的。然而,如本文公开的 微创程序消除了开心手术和潜在的心肺旁路,因此对于老年患者更为 可取。因此,本发明考虑在已有的人工瓣膜
植入物上经心尖植入人工 心脏瓣膜。在这种情况下,尽管预膨胀步骤是可能的,但其一般是不 需要的。
[0049]在程序本身的讨论之前,应当指出,本发明的优选输送系统将 参照图4-15在下面更详细地描述。在说明最终将瓣膜植入主动脉环中 所采取的步骤之后,本输送系统的工作方式可以被更容易地理解。
[0050]本文描述的人工心脏瓣膜植入程序可以与心肺旁路联合进行, 或在所谓的非体外循环程序中没有心肺旁路而进行。旁路的必要性取 决于许多因素,包括患者的年龄、对这种程序的易损性、和天然瓣叶 的存活性。理想地,在非体外循环下进行植入程序。
[0051]使用身体定径机(physical sizer)或超声心动图,外科医生或心 脏病学家首先测定主动脉瓣的大小。然后,医师和
手术室工作人员在 球囊导管54的球囊52上使可扩张的人工瓣膜50皱缩(目前描述的一 些元件可以在图3A-3E的程序图中见到,而其它元件可以在图4-15的 系统图中见到)。通过已经插入穿过左心室尖穿刺孔32的导入器鞘70, 外科医生推进导丝60(其可以是在预膨胀程序中使用的相同导丝30) 上的球囊导管54。
[0052]用于预膨胀程序的同一荷包缝合线44也可以用于密封导入器 鞘70周围的心肌组织。在没有预膨胀程序的情况下,荷包缝合线44 在最初的穿刺孔形成之前被预先植入。如同以前所述,外科医生将第 一列荷包缝合线布置在通常处于一个方向的第一圈中,并且随后将第 二列荷包缝合线布置在通常与第一圈同心但方向相反的圈中。结果是 两个单独的荷包缝合线44的同心圆限定了一个外围——在其中形成穿 刺孔并且其对导入器鞘70周围进行密闭。
[0053]此外,扩张穿刺孔32的内径并且跨过导丝60的扩张器(没有 显示)可以在导入器鞘70之前被插入。优选的扩张器直径在12和22 弗伦奇之间的范围。导入器鞘70包括导入器的远端,其将在下面被描 述。不大于24弗伦奇,理想地为22或24弗伦奇(Fr)的导入器鞘直 径是优选的。
[0054]图3A显示导入器鞘70通过穿刺孔32和在向上延伸通过钙化 的主动脉瓣AV的导丝60上穿过进入左心室。外科医生将导入器70 的远端72放置在恰好主动脉瓣AV的流入侧,如在图3A中见到的。 在这点上,本领域技术人员应当理解,使用不透射线的标志物 (radiopaque markers)和荧光透视(fluoroscopy),或使用其它成像系 统,如经食道超声(transesophageal echo)、经胸廓超声(transthoracic echo)、
血管内超声成像(intravascular ultrasound imaging(IVUS)), 或是不透射线的可注射染料,导入器鞘70相对于主动脉瓣AV的位置, 以及系统的其它元件的位置被监控。
[0055]图3B显示球囊导管54在导丝60上和通过导入器鞘70的前进。 最后,如在图3C中见到的,人工心脏瓣膜50定位于主动脉环并且在 自体主动脉瓣叶之间。图3C也说明导入器鞘70从图3B中它的更前的 位置的
撤回。可以在导入器鞘72的远端上提供的不透射线的标志物, 以便更准确地确定它相对于瓣膜50和球囊52的位置。
[0056]另外,通过使不透射线的标志物定位于人工瓣膜50的远端和近 端,可以完成人工心脏瓣膜50的精确定位。理想地,外科医生可以通 过启动球囊导管54内的操控机构或偏转机构,调整瓣膜50的位置, 如下文将描述的。而且,通过从其近端扭曲球囊导管54并且在荧光透 视下观察瓣膜(或球囊导管)上的特定标记物,可以相对于自体主动 脉瓣的尖端和接合处调整瓣膜50的转动方向。显示了通向一个升主动 脉窦的一个冠状动脉口80,并且本领域的技术人员将理解,不使人工 瓣膜50闭塞两个冠状动脉口是重要的。也应当指出,尽管图3A中显 示主动脉瓣AV的自体瓣叶是合紧的,并且在图3B和3C中被球囊导 管54灵活地移位,在预膨胀程序中,它们可能实际上被进一步向外压 缩到主动脉环上。
[0057]图3C显示在球囊52周围皱缩的、收缩或未扩张状态的人工心 脏瓣膜50。当外科医生对瓣膜50的正确定位和转动方向满意时,球囊 52如图3D中所见被扩张。自体主动脉瓣AV的正确的大小测定使外 科医生能够选择最佳尺寸的瓣膜50,以使它向外扩张到与主动脉环良 好接触。术语“良好接触”意指足够的接触以确保人工心脏瓣膜50在植 入后不移动。然而,瓣膜的过度扩张可以损害周围组织或妨碍邻近瓣 膜的功能。
[0058]许多装置可用以帮助将人工瓣膜50锚定到主动脉环中,如倒刺 (barb)和类似物。用于本发明的人工心脏瓣膜50的优选结构在2004 年6月30日提交的、共同未决美国专利申请系列第10/883,575号中被 公开,在此明确引入其公开内容作为参考。当然,瓣膜50可以有各种 不同的形式,但是通常包括
支撑瓣膜结构的可扩张的支架部分。支架 部分具有足够的径向强度以在
治疗位点支撑瓣膜并且抵抗狭窄瓣叶的 弹回。在美国专利第6,730,118和6,893,460号中,可以见到关于优选 的球囊扩张瓣膜实施方式的其它细节,它们都明确引入本文作为参考。 优选的人工心脏瓣膜50包括在它外表面上的足够的不规则性,因此它 可以在不使用倒刺或其它组织刺穿结构的情况下被锚定在主动脉环 内。
[0059]一旦瓣膜50被正确地植入,如在图3D中见到的,球囊52被 缩小,并且包括球囊导管54的整个输送系统经导丝60被撤回。然后 导丝60被撤回,接着导入器鞘70被撤回。最终,先前描述的荷包缝 合线44被系紧并打结以便封闭穿刺孔32,如在图3E中见到的。
[0060]认识到本发明的心脏瓣膜输送系统特别适合顺行的、左心室尖、 “经心尖”方法是重要的。更具体地,迷你胸廓造口术需要相对短的器 械。因此,延伸到体内的导入器鞘70部分理想地不大于大约8英寸(20 厘米)长,并且延伸到导入器鞘70内的球囊导管54的长度,即“工作 长度”理想地不大于大约24英寸(61厘米)。相对短长度的球囊导管 54和导入器鞘70的进一步细节将在下面被提供。本文描述的人工心脏 瓣膜输送系统的短长度也非常适合其它的解剖学途径,包括经由颈动 脉或
锁骨下动脉。短长度的系统是理想的,因为,相对于较长的系统, 它增强了远端的可控制性和可操控性,这有助于改善精确性并且减少 瓣膜定位的时间。
[0061]本发明的输送系统基本上包括导入器100、球囊导管54、和伴 随的联接器以及操作结构,包括在导入器和球囊导管之间的加载器 140,如在图5A中见到的。导入器100在图4A和4B中说明,而球囊 导管54和加载器140在图5-15中说明。应当指出,输送系统与用于经 皮植入人工主动脉瓣膜的另一系统相似,该系统在2005年6月13日 提交的、共同未决的美国专利申请系列号11/152,288中被公开,并且 明确引入本文作为参考。尽管一些特征是共同的,但本系统在几个方 面不同,所述几个方面使它更适合用于经心尖方法。
[0062]如在图4A和4B中见到的,导入器100包括上述的远端鞘70, 该远端鞘70与包含一系列
阀(valve)的导入器架(导入器罩)102相 连接。图4B的部件分解图显示了从导入器架102分离的末端帽104。 末端帽104包括与加载器140接合的凸缘接管头(
法兰接管头,flanged nipple)105,如下文将解释的。末端帽104以拧
螺母的方式或以其它 方式连接到导入器架102上并且保持在那里,从近端到远端串连排列 为:十字阀(cross-slit valve)106、间隔装置108、盘状阀110、和鸭 嘴兽阀(duck-bill valve)112。当没有器械穿过导入器100和当几种不 同大小的器械从其穿过时,这三种阀行使提供密封的功能。例如,如 先前显示,阀在导丝60和球囊导管54周围进行密封。导入器鞘70延 伸进入到体腔内,而导入器架102位于体腔外。在一个优选的实施方 式中,导入器鞘70具有外部亲
水性涂层并且具有大约8英寸的长度, 因而它可以通过进入切口20(见图1)延伸进入到左心室中并且到达 主动脉环。
[0063]导入器鞘70通过管120的中间部分连接到导入器架102上。管 120的大小理想地比鞘70略大,因而它可以在其近端周围收缩。管120 的近端包括与从架102延伸的远端接管头124接合的密封凸缘(密封 法兰)122。优选地,在这两个接合部分之间使用
粘合剂。螺母架126 在管120上越过并且连接到
螺纹128上,所述螺纹128在架102上刚 好位于接管头124的近端处被提供。以这种方式,各种组件可以被单 独制造(典型地铸模或挤出)并且在装配过程中被容易地连接在一起。 [0064]侧端口管130以一定角度远离导入器架102而延伸并且终止在 三通活拴132。这使得使用者能够通过导入器100的腔注入药物或其它 的流体——即使装置如球囊导管54在其中存在。
[0065]图5透视说明球囊导管54,其包括在近端以小型快速接头(luer fitting)142起始并在远端以软尖端(soft tip)144终止的相关部件的集 合。在图5A中以透视显示的加载器140将在下面更详细地描述并且提 供球囊导管54和上述导入器100之间的连接。球囊导管54也在图6-15 的平面图、截面图、和单独的视图中被显示,并且从近端到远端包括: 具有小型快速接头142的内管柄150、球囊膨胀连接器152、偏转柄154、 外球囊膨胀管156、推动器柄158、推动器主体160、推动器套管162、 偏转部分164、和刚好位于软尖端144近侧的可扩张球囊52。
内螺纹 加载器帽170安装在推动器主体160之上并且连接到加载器140。
[0066]在具体描述示范性球囊导管54之前,将要说明它经由加载器 140与导入器100的相互作用。加载器140具有管型的主体,在近端具 有用于与加载器帽170上的内
螺纹连接的
外螺纹172,并具有适合导入 器100内的外部略呈锥形的远前端(distal nose)174。加载器140包括 一对与其平行延伸的、带内面搭钩脊(internally facing snap ridge)178 的附加的悬臂式指状物(cantilevered fingers)176,用于将加载器140 固定到导入器100。环状加载器密封装置180——其在图6A和6B中 更好地看到,位于加载器帽170内。环状加载器密封装置180包括一 对优选尼龙的环状
垫圈182,其夹在优选
硅树脂的环状弹性密封物184 之间。
[0067]加载器140便于球囊导管54引入到导入器100中。如上面描述 的,导入器架102包含一系列阀106、110、112,在不同大小的医疗器 具缺乏或存在下,其聚集在一起提供针对通过导入器100流出的血液 的有效流体密封。加载器140的远前端174通过导入器架102和这些 阀106、110、112延伸以保持它们开放以及提供与导入器鞘70的腔尺 寸相匹配的平滑内腔。以此方式,具有在球囊52周围皱缩的人工瓣膜 50的略不规则形状的球囊导管54可以平稳地穿入导入器鞘70。
[0068]在如图5中见到的球囊扩张之前,加载器140在球囊导管54的 远端范围连接并且向近端移动,直到它可以加载器帽170连接。将加 载器帽170螺纹连接在加载器140的外螺纹172上轴向压缩加载器密 封装置180,以提供流体紧密配合并且相对于球囊导管54锁住加载器 140。在这点上,包括球囊160的球囊导管54的远端,位于加载器140 的管状体内。远前端174插入到导入器架102中并且悬臂式加载器指 状物176与末端帽104的凸缘接管头105接合(图4A)。球囊导管54 因此连接到导入器100中。然后加载器帽170被解开,允许球囊导管 54相对于加载器140的轴向移位。将整个球囊导管54
滑行到远端允许 其最远端的不规则外形安全通过阀106、110、112并且进入到导入器 鞘70中。在瓣膜植入程序中,加载器140保持与导入器100连接,并 且如果需要,加载器帽170可以被重新加紧以确保球囊导管54和导入 器100的相对位置。
[0069]现在将针对图5和图6-15的更详细的视图描述球囊导管54的 各种组件。参照图6A和6B,球囊膨胀连接器152包括具有近端部分 188和远端部分190的主体186。纵向延伸通过近端部分188的是第一 孔192,而纵向延伸通过远端部分190的是与第一孔192相通的第二孔 194。第一孔192具有非圆形的截面结构,其理由将在下面更详细的讨 论。布置在远端部分190的远端上的是远端连接器螺母196,而布置在 近端部分188近端上的是膨胀帽198,其保持膨胀连接器152内的膨胀 密封物199。第二孔194在其远端变宽为放大的开口,其接收同样连接 在偏转柄154内的连接器接管头200。
[0070]本发明的球囊导管54理想地并入相对滑动的同心内球囊膨胀 管和外球囊膨胀管,该管连接到球囊52的相对端。没有具体描述,同 心管允许球囊52变短或变长,这取决于两者之间的相对运动。这提供 了在球囊52被缩小后轴向延伸球囊52的能力,因而其径向轮廓减小 并且它可以容易地从周围结构被解剖地或其它的方式除去。膨胀流体, 优选盐水,在同心球囊之间提供的管状空间中通过。在本发明中,球 囊52扩张人工心脏瓣膜52,以将它植入在环中,其后球囊在从瓣膜内 除去之前被缩小并轴向拉长。这种同心管结构的结构和功能的详细讨 论可以在美国专利第5,968,068号中见到,其公开内容明确引入本文作 为参考。
[0071]在图6B中见到,内球囊膨胀管210的近端延伸到内管柄150 中,并且在图7的放大视图中也可见到。管210被同心地固定在管段 212(在图8中单独见到)内,管段212的近端又被固定在管柄150的 孔内。固定在管段212的远端的抗旋转部件(抗旋转块)214在膨胀连 接器主体186的第一孔192内轴向滑动。第一孔192和抗旋转部件214 在径向截面上是非圆形的,以防止在其之间的相对旋转。优选地,这 些部件是方形的。这也防止内管210和膨胀连接器152之间的旋转。
[0072]在图6B和7中看到外球囊膨胀管156的近端延伸到偏转柄154 中以在连接器接管头200内被固定地接收。如在图9中看到的分离图, 外球囊膨胀管156在偏转柄154的远端具有比它在连接器接管头200 中的末端更大的截面。管156的外部分在偏转柄154的中空主体230 的远端的连接器内系紧,而较小直径的流体运送管215通过偏转柄延 伸到连接器接管头200。流体运送管215接收内球囊膨胀管210,而另 一个在外球囊膨胀管156内限定的腔接收偏转丝,如下面所述。连接 器接管头200相对于膨胀连接器152和偏转柄154被固定(如,被粘 附或类似地被系紧),使这两个部件基本上接近。因此,如在图6B中 见到的,内管柄150相对于膨胀连接器152的移位也使内管210相对 于外管156移位。
[0073]在球囊膨胀连接器主体186的远端部分190中的Y端口216通 向侧管和活拴阀(stop-cock valve)218。阀218提供用于膨胀球囊52 的盐水源的连接点。主体186中的第二孔194开向第一孔192,第一孔 192又在膨胀连接器152近端上的膨胀帽198处被密封。盐水因此以远 端方向通过连接器接管头200经过内管210外部和外管156的流体运 送管215内部的管状空隙。管210、215之间的同心空间提供盐水进入 远端球囊152的通路。
[0074]仍然参照图7,内管柄150的特征是一对相对的悬臂式夹 (cantilevered clips)220,其功能是暂时将管柄连接到膨胀连接器152 近端上的膨胀帽198。通过按压夹220的近端,它们的远端打开并且内 管柄150可以在相对于膨胀帽198的近端方向被移位。在短距离一般 是1-2厘米之间行进后,夹220的远端位于膨胀帽198上的凸缘接管头 222上并且可以被松开,从而夹220上面向内的锯齿
啮合凸缘。这种 操作相对于外球囊膨胀管156移动内球囊膨胀管210,其又引起球囊 52的相对轴向末端移开。如上面提到的,这种运动促使缩小球囊的轮 廓减小。夹220上的锯齿和凸缘接环头222之间的相互作用保持外管 和内管156、210的相对位置,从而球囊52以其延伸结构保持锁定, 易于去除。
[0075]内管柄150近端上的小型快速接头(luer fitting)142提供放射
造影剂注射的进入点。小型快速接头142向内部球囊膨胀管210的腔 开放,管210延伸到球囊导管54的远端,在所述远端提供出口。造影 剂对于检查人工瓣膜植入后的瓣周渗漏(perivalvular leaks)是有用的。
[0076]参照图6B和图7,偏转柄154包括一般中空的主体230,其在 接收滑动器(slider)232的一侧上具有轴向缝隙,见图6A。中空主体 230限定了一系列在滑动器232对面的局部外圆周肋状物(partial external circumferential ribs)234以便于使用者夹持。尽管从图7的截 面图不是显而易见的,但滑动器232在柄主体230内连接到偏转丝236, 偏转丝236进入外球囊膨胀管156的较大部分内提供的一个腔中。图 11的放大图说明外管156的远端并且显示从其延伸的偏转丝236。偏 转丝236连接到球囊导管54远端的详述将在下面提供。足以说明,滑 动器232的轴向运动转换成偏转丝236的轴向运动。
[0077]参照图6A-6B和图10,推动器柄158包括管状主体240,其具 有滑动接收通过其中的外管156的纵向延伸的内腔242。一对连接器螺 母244、246连接主体240的各自近端和远端,并且尤其是与在其上提 供的外螺纹配合。管状侧臂(tubular side arm)248从主体240有角度 地延伸并且与其中的腔242相通。推动器主体160的近端理想地在主 体240的远端中连接,并且推动器主体内限定的腔与推动器杆主体240 的腔242流体相通。由于侧臂248开放到围绕外球囊膨胀管156的腔 242中,通过侧面臂被引入的流体进入在外管156和推动器主体160 之间的同心空隙。侧臂248提供导入
血管造影流体、肝素、或其它这 样的治疗物质的多功能端口。近端的连接器螺母244轴向压缩密封元 件252以将推动器柄158固定到外球囊膨胀管156,并且提供其间的流 体密封。
[0078]现在参照图11,推动器主体160的远端连接到张开的(flared) 推动器套管162。尽管被单独显示,在通过导入器鞘70期间,推动器 套管162包围偏转部分164和球囊52的近端部分。偏转部分164通常 包括包围内部螺形
弹簧264的外部柔韧盖262。推动器主体160和推动 器套管162促进偏转部分164和连接的球囊52前进通过导入器鞘70, 所述球囊52具有在其上皱缩的瓣膜50。推动器主体160相对于外球囊 膨胀管156的近端撤回使偏转部分164和球囊52脱离(free)。如在 图5中见到最好的,推动器柄158可以通过松开近端连接器螺母244 在球囊膨胀管156上向近端滑动,从而相对于管156拉回推动器主体 160。
[0079]如上面提到的,偏转柄154支撑连接到偏转丝236的滑动器232 (图6A),在图11中看到偏转丝236延伸通过偏转部分164。在这方 面,偏转丝236从偏转柄154沿着外球囊膨胀管156中的一个腔延伸。 管156正好在偏转部分164的柔韧盖262内终止,并且更具体的是, 在刚性的近端管段274内被固定,柔韧盖262也连接于管段274,如应 用粘合剂。螺形弹簧264理想地包括在两端的紧密缠绕部件270、272, 其中近端的一个紧密缠绕部件被固定在管156的远端内。偏转丝236 从外管156离开并且在螺形弹簧264的外部周围经过,最后固定到偏 转部分164的远端管段276上。管段276提供对柔韧盖262、螺形弹簧 264、和球囊52近端的刚性锚定。
[0080]偏转丝236中的
张力拉紧远端管段276的一侧,其引起偏转部 分164的远端在该方向弯曲。当然,通过使整个球囊导管54环绕它的 轴旋转,偏转部分164可以在任何方向被操控。螺形弹簧264提供柔 韧性和弹性,以便偏转丝236上的张力释放允许偏转部分164返回直 线方向。因为球囊52连接到偏转部分164的远端,在其上皱缩的人工 心脏瓣膜50可以在自体环内被精确地确定方向。
[0081]再次参照图6A和6B和12,球囊52包括第一锥形部分288、 主要圆柱部分290、和第二锥形部分292。人工心脏瓣膜50理想地在 主要圆柱部分290周围皱缩,如在图12中的剖示图中显示的。球囊52 可以由尼龙形成,并且在6-8atm的破裂压力下被评价。在优选的实施 方式中,球囊的扩张直径在大约20至28mm的范围,具体的尺寸取决 于被植入的心脏瓣膜50的尺寸。
[0082]内球囊膨胀管210通过球囊52并且在被上面提到的软尖端144
覆盖的远端终止,最好见图13。软尖端144促进球囊导管54的导入并 且减少对周围组织的损伤。这在本发明的优选程序——其中导管进入 左心室尖并且通过主动脉瓣膜行进到升主动脉中——是特别重要的。 如图3D中见到的,导管的远端可以延伸得足够远以进入主动脉弓,而 软尖端144因此防止了对周围血管组织造成破裂或其它擦伤。图13也 说明内管210和软尖端144的开放远端,在植入之后,放射造影剂可 以通过它们被注入以检验瓣膜充分性(valve sufficiency)。
[0083]图14是球囊导管54远端的正视图,显示缩小的球囊52和被推 动器套管162包绕的球囊近端。本图也显示内管210中提供的一系列 膨胀孔298,盐水通过所述孔来膨胀球囊52。
[0084]图15显示当球囊导管54在其
包装中输送时,球囊导管54的远 端。具体的,保护鞘300被提供在球囊52的周围,其在植入手术之前 在手术室中被除去。
[0085]在使用中,本发明提供用于在主动脉环中植入人工心脏瓣膜50 的新的有效的方法。所述程序的步骤,至少直至最后的植入步骤,已 经在上文参考图1-3中描述。现在将提供在进行整个程序中示范性球囊 导管54的有利应用的描述。
[0086]首先,如上所述,医师测定患者的环的尺寸。这可以通过在左 心室尖创造切口20和穿刺孔32和将定径器插入到主动脉环中而在机 体中完成。然而,穿刺孔32可能不足够大以通过传统的定径机,而且 可供选择的技术如超声心动描记或其它这样的成像系统可以被利用。
[0087]随后,球囊导管54、导入器100、加载器140、和人工心脏瓣 膜50被选择,并且通过将它们从任何包装中取出并按照需要冲洗或消 毒,准备使用。可以进行上文针对图2A-2B描述的预膨胀步骤以扩大 或破裂主动脉环中现有的钙化物。
[0088]可以用许多方法完成人工心脏瓣膜50在球囊52上的皱缩过程, 而且市场上有用于在球囊上皱缩球囊扩张支架的合适装置。在一个优 选的实施方式中,具有如
照相机的可变
光圈(aperture iris)一样工作的
压缩机构的装置被利用。在这样的装置中,包绕人工心脏瓣膜50外围 的多个连续部分独立但一致地关闭,从而均一的内向压力被施加在心 脏瓣膜上。所述装置一般为人工操作。
[0089]随后,前述的推动器主体160和展开的套管162在球囊52的近 端上向远侧推进,如在图14中见到的。通过旋紧连接器螺母244,推 动器柄158被固定在此位置。然后加载器140在球囊导管54的远端上 被固定,其包括偏转部分164、球囊52和人工瓣膜50的集合。通过加 载器帽170与加载器主体的近端螺纹172的接合,加载器140被固定 在这个位置。
[0090]在这点,或在球囊导管准备的同一时间,导入器100被定位在 左心室内,如图3A中见到的。另外,荷包缝合线44在导入器鞘70周 围保持流体紧密密封。在整个程序过程中,心脏可以继续跳动。医师 将加载器140的远前端174插入到导入器架102的近端开口并且使加 载器到达最低点,以使悬臂式指状物176接合导入器的凸缘接管头 105。在这点,球囊导管54准备好导入体内。
[0091]加载器帽170的松开允许球囊导管54相对于加载器140和导入 器100向远侧推进。然后,医师通过松开连接器螺母244(图10)并 且拉回外球囊膨胀管156上的推动器柄158,从偏转部分164和球囊 52的近端部分撤回推动器套管164。医师推进导管54直到它到达图3C 中显示的位置,这也涉及导入器鞘70的撤回。使用荧光透视标记物和 荧光检查可见到整个操作,并且通过导管54的轴向运动和旋转结合偏 转部分164的角度变化,完成球囊52和安放在其上的人工瓣膜50的 准确定位。具体而言,当人工瓣膜54前进时,通过导管54的总运动 以及用滑动器232拉紧偏转丝236轻微改变它的角度方向(图6A), 它尽量沿着自体主动脉瓣AV的流动轴(flow axis)排列。
[0092]最后,瓣膜50如图3被正确定位,注意当扩张时,瓣膜50不 易于阻塞任一冠状动脉口80。然后,通过活栓218(图6B)注射盐水, 其经过Y-端口216并进入到外球囊膨胀管和内球囊膨胀管156、210 之间的管状间隙中。盐水向远端持续经由球囊导管54中的流体通路并 充满球囊52。球囊52是具有最大扩张直径的类型,其以前已经被选择 以便将人工心脏瓣膜52适当地扩张到与周围主动脉瓣AV和钙化的瓣 叶——如果它们保持在适当位置——接触的最适直径。该步骤在图3D 中被说明。
[0093]随后,球囊52中的盐水压力降低使其缩小。通过向膨胀柄152 远端移动内管柄150而轴向延伸球囊52的相对端,辅助缩小(见图6B)。 可以从球囊导管54的近端口(proximal lure)142注入放射造影剂通过 远端软尖端144离开并且测试刚刚植入的人工瓣膜50的效力。如果瓣 膜正确地行使功能,球囊导管54被撤回导入器鞘70中,其从穿刺孔 32被移除。荷包缝合线44被关闭以密封穿刺孔32。
[0094]又一次,本文描述的输送系统特别适合顺行的、经心尖方法, 这部分是由于它的相对短的长度。参考图4A,导入器100的全长是大 约13英寸(33厘米),而可以在
机体内延伸的鞘70的长度是大约8 英寸。延伸到导入器100中的球囊导管54的部分(即,从远端软尖端 144到大约偏转柄154的球囊导管部分)不多于大约24英寸(61厘米), 其允许大约11英寸(28厘米)的球囊导管延伸超过导入器远端72(见 图4)。应当指出,输送系统相对短的长度不适合经由周围血管的较长 的、更迂回的方法,如在共同未决的美国专利申请系列第11/152,288 号中显示的。同样,操控机构在球囊导管54本身上被提供,而不是在 用于导向球囊导管的第二导管上,如在申请系列号11/152,288中完成 的。球囊导管的短的长度和直接操作的能力大大提高了人工心脏瓣膜 在主动脉环内的成功定位。
[0095]尽管本发明已其优选的实施方式被描述,应该理解,被使用的 词语是描述性词语而不是限制性的。因此,在附加的权利要求内可以 进行改变而不背离本发明的真正范围。