導管引導式瓣膜置換裝置和方法
【專利說明】導管弓I導式瓣膜置換裝置和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年3月15日提交的美國臨時專利申請N0.61/802，311的優先權，該申請以引用的方式并入本文。
【背景技術】
[0003]人的心臟中的四個心臟瓣膜(位于左側的主動脈瓣和二尖瓣或位于右側的肺動脈瓣和三尖瓣)中的每一個可能以各種不同的方式在任何時間變得不正常。包括感染、諸如二尖瓣腱索等某些部分的撕裂或破裂等結構破壞、或因瓣膜材料的遺傳誘因等而造成的畸形在內的各種情況能夠破壞血液在心臟中的正常單向流動，并且通常給身體的其余部分帶來致命的后果。心臟瓣膜在以下方面執行關鍵的功能:通過充足供給由血液承載的營養來維持身體的每一個組織，以及保持脈動流穿過脈管系統來灌注人體內的各種器官。通常，當在出生時這些瓣膜中的一些或全部存在先天畸形時，嬰兒的生命依賴于瓣膜的快速且結構良好的修復或置換。
[0004]用人工心肺機進行外心肺氧合作用的發展使得能夠停止心臟跳動，以便于手術來修復或置換病變的或功能失調的瓣膜，以拯救生命，但存在創傷。開胸手術和開心手術的侵襲以及在此類手術中固有的術后并發癥也將老年人口置于高風險的死亡率。年老體弱者在風險評估后往往被拒絕手術，取而代之的是用一系列相對低效的藥物進行治療，以使心臟瓣膜病變的影響變得更能承受，同時患者繼續必然的衰弱直至死亡。
[0005]使用導管技術將血管支架輸送和植入在冠狀動脈中來再通或擴張這些動脈(以保持血液流向心臟肌肉)，從而允許除去堵塞并且使血液和氧氣恢復流向心臟肌肉。隨著在全世界范圍內以相對安全且有效的方式放置了上百萬個導管輸送支架，此類技術已變得常規。此類技術激勵著心瓣膜領域的開拓者嘗試以類似的方式輸送心臟瓣膜。該技術依賴于生產能夠容納瓣膜機構的框架或支架(稱為瓣膜支架)的能力，瓣膜機構由能夠保持瓣膜機構的結構且能夠在安裝在導管上的同時被引入穿過脈管系統且被引導的材料制成。瓣膜支架通常被放置在結合于導管遠側末端處的艙盒內，以在放置過程中盡量減小對瓣膜支架造成的損壞并將瓣膜支架放置到脈管壁。當末端靠近病變瓣膜時，則允許瓣膜支架從導管上的艙盒露出，自動展開或在因液體壓力而膨脹的氣囊的輔助下展開，達到該裝置的公稱尺寸。然后部署支架并將支架放置在適當的目標部位，其中，瓣膜支架將留下，并且瓣膜將執行預定的功能來替換病變的功能失調瓣膜的功能。
[0006]除了脈管路線之外，含有瓣膜支架的導管可以沿順行路線被引入到心臟中，這意味著跟隨血液的沿脈管或穿過心臟的流動。作為選擇，可以以逆行的方式引入置換瓣膜，即與末端一起逆著血液的流動前進。如果通過股動脈引入主動脈瓣膜支架，則導管逆著血液的流動行進，穿過主動脈，直至它到達病變主動脈瓣膜，主動脈瓣膜支架將被放置在病變主動脈瓣膜處。如果通過刺穿末端而穿過心臟的前端到達主動脈瓣膜，則可以發現順行路線，但這種方法需要穿過肋骨之間的切口手術進入，并且朝向直接通向主動脈瓣膜的左心室流出道引導導管穿過心室。這被稱為心尖路線(transapical route)。
[0007]這條路線也可以以逆行的方式使用，以將二尖瓣膜支架放置在左心室與左心房之間的二尖瓣環，含有該瓣膜支架的末端逆著流向主動脈的血流行進。然而，被輸送穿過靜脈側的二尖瓣膜支架將在股靜脈處進行穿刺，繼續穿過腔靜脈到達右心房，并通過分隔心臟左側的上部腔室的壁、左心房、經中隔的路線。在這種方法中，必須進行壁(也稱為中隔)的穿刺，以允許導管末端到達心房并將其末端引導到放置瓣膜支架的二尖瓣環形平面。在無需重大手術技術的情況下，這種順行路線顯然是條到達心房和功能失調的二尖瓣的捷徑。通過導管引導來植入的第一主動脈瓣膜實際上是以這樣的方式完成的，穿過中隔、穿過二尖瓣和腱索團、并繼續到達主動脈的導管在其基部處發現病變主動脈瓣膜，并將主動脈瓣膜支架放置在該病變主動脈瓣膜處。在二尖瓣的情況下，另一種可能的路線是經心房(transatrial)的路線，作為微創手術技術的另一順行路線穿過胸部的相對小的切口(允許接近頭蓋面或上部方位)、左心房的頂部，這樣，可以通過跟隨血液流動的直接路徑引入瓣膜支架支承導管，以將該裝置放置到功能失調的二尖瓣中。
[0008]目前，技術的選擇取決于患者的病情，并盡量減少縱向的或干預后的并發癥。雖然用于主動脈瓣膜和肺動脈瓣膜的該導管引導技術已被廣泛使用，現在已超過300,000例患者，但這些技術還沒有轉化為成熟的二尖瓣置換技術。出現上述情況的顯而易見的原因是二尖瓣的復雜性。二尖瓣裝置由連續體組成，該連續體開始于心臟的壁部，乳頭肌從該壁部露出，乳頭肌連接到一組稱為腱索的腱狀肌絲。這些結構具有伸入二尖瓣小葉邊緣的降落傘繩的外觀。小葉本身具有不同的形狀和大小。具有較大表面的二尖瓣前葉與從主動脈垂下的心房下隔(atrial cur tain)連接，而二尖瓣后葉附接到心臟的壁部的外部或后部。這兩個小葉和腱索團都包含在不那么連續的結構內，該結構通常被稱為“瓣膜環”。從瓣膜的心房側或心室側接近其環形平面具有導航的困難，不僅對于接近而言，而且對于同軸地(支架與二尖瓣的中心軸線一致)精確放置瓣膜支架而言都存在困難，并且難以鎖卡所需的小葉和將環形部分保持在適當位置，難以密封兩個腔室之間的外周，并且難以提供所需的功會泛。
[0009]已經對成千上萬例二尖瓣功能失調執行了開放性手術置換，直至人們認識到，帶有一些病癥的瓣膜組織全部或一部分仍保存完好。在開心手術中，由頂級的外科醫生設計手術來修復疾病，但只有公認優異的心臟外科中心才能夠進行復雜的手術。患有二尖瓣回流或瓣膜關閉不全癥狀的患者就其嚴重程度分級而言高于輕度(中度)的數量和許多重癥患者的數量非常大，在全世界范圍內到達數百萬。Oern S , Liddicoat J.: EmergingOpportunities for Cardiac Surgeons withinStructural Heart Disease(結構性心臟病中的心臟外科醫生的新興機會).J Thorac and Card1vasc Surgery:132:1258-1261(2006)，作者描述了美國人口的心臟瓣膜的疾病發生率，并且表明:每年大約有230萬患者具有處于各個階段的功能失調二尖瓣，其中大約有22萬重癥患者。在這些重癥患者中，只有約23 % (48000)接受到適當的治療來矯治該病情。遺憾的是，有很大一部分得不到治療，并且自該報告撰寫以來超過一百萬患者已經死亡。現在二尖瓣修復中心只能處理少部分患者。
[0010]手術修復技術到導管引導微創技術的轉變開始于上世紀90年代末，這給二尖瓣手術修復技術帶來了希望。當評估安全性的可靠性時，更具體而言，當評估此類方法的有效性時，這種希望遇到了許多失望。在許多情況下，結果是:僅部分令人滿意，而二尖瓣回流的不完全修復占據相當大的百分比。雖然已經嘗試了各種方法，圈閉二尖瓣小葉的中心邊緣并將它們置于中央從而產生雙孔(用導管再現手術阿爾菲里(Alfieri)邊到邊修復技術)來減少二尖瓣回流是最先進的。其他方法通過引入金屬線材使之穿過冠狀竇靜脈外接二尖瓣環來減少環形擴張并通過塌縮減小其尺寸，但這也遇到了令人失望的結果。一些方法聲稱通過微創手術進行修復矯治該病情，但效果不佳。
[0011]在各個實施例中，置換心臟瓣膜可以包括用于置換心臟瓣膜的大多數設備所共有的某些部件。經常有作為支撐件、框架的部件，通常被稱為支架。在框架或支架內，瓣膜機構被包圍，往往在所謂的生物心臟瓣膜的情況下具有更大的靈活性，因為這些瓣膜機構將承擔瓣膜功能的恢復。這些瓣膜機構由薄材料(通常是生物膜)的在血液的流動的作用下可動的部分組成。可以是單個部分或兩個以上部分的這些部分通常被稱為“小葉”或“瓣膜”。根據血液流動的方向，這些表面將沿同一方向移動，以便當血液從心臟的一個腔室流到下一個腔室或流向心臟外面時，在不損壞小葉的情況下盡可能大地打開由支架提供的孔口。接著，當心臟的栗送沖程完成時，血流瞬時發生反轉并沿相反方向推動小葉，從而關閉瓣膜并阻止逆行的血流或回流，也稱為反流。反流可能大大降低心臟的效率，并被認為是嚴重的、常危及生命的病情。
[0012]被作為植入物的主要部分而使用了幾十年的瓣膜由相同的部件(S卩，一般由用線材增強了的聚合物制成的支架)和小葉機構組成。瓣膜治療的“新時期”的瓣膜支架一般為由金屬制成的圓管狀框架，以這種方式切割并成形為被壓縮到非常小的直徑，在包括組織瓣膜機構的同時接近管的原始直徑，使得整個瓣膜可以以較小的可能外形在導管的輔助下通過脈管系統。這些金屬支架一般由無銹高純的不銹鋼(鐵和其他金屬的合金)制成，該不銹鋼需要液體填充的球囊，以在壓力作用下擴展到它們的最終直徑或公稱直徑。然而，在它們的最終擴展直徑中，此類支架仍然承受組織可能施加的壓力，并且可能向內變形，從而導致試圖復原的功能的喪失。所使用的其它金屬合金是所謂的形狀記憶金屬，形狀記憶金屬可以在規定的低溫范圍內被壓縮至所需的小直徑，并且形狀記憶金屬因它們的分子組合物而可以憑借自身的力量在某溫度(體溫)下擴展到其原始的壓縮前公稱直徑。心臟瓣膜治療的“新時期”的支架(實際上為瓣膜)能夠滿足特定且嚴格的要求，以執行所需的功能，具體而言，保持在原生瓣膜環的目標部位而不移位或迀移的能力，使得在病人余生中，置換的瓣膜能夠保持定位在適當的位置。瓣膜功能是必要的。此外，瓣膜支架必須密封周邊，以避免可能對血液和患者健康非常有害的泄漏(實際上一些泄漏是反流)，否則可能就需要修正或手術進行矯治。
[0013]支架在主動脈瓣膜置換治療中的使用多是因為主動脈瓣狹窄，主動脈瓣狹窄是因構成主動脈心臟瓣膜的組織的病理性礦化而經常發生的一種疾病。主動脈瓣膜的小葉變厚，并且鈣從小葉組織內的血漿擴散而沉積并且有時沉積在組織的表面上，從而使小葉硬化并使它們的流動性達到以下程度:它們因從左心室通往主動脈的孔口變窄(狹窄)而幾乎閉合，使得血液不能進行正常的流動。心室栗送過度地使用其肌肉，而使肌肉變厚，以試圖通過主動脈瓣膜的較小的孔口栗血，并且慢慢使其功能衰減。身體喪失血液，并且器官狀況和生活質量迅速下降。被用于矯治該疾病的導管引導植入瓣膜支架純粹依靠支架對鈣化小葉施加的力。瓣膜附近的這些支架是圓筒形的，圓筒壁部施加將瓣膜支架保持在原生主動脈瓣膜的區域中的壓力。這種壓