技术领域
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
在脊椎动物中，心脏是具有四个泵送室的中空肌肉器官，该四个泵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瓣膜。天然心脏瓣膜被认为是主动脉瓣、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。
心房是血液接收室，将血液泵送至心室。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。
心脏的左侧和右侧的同步泵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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本发明解决了这些及其他需要。
发明内容
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，分流泵)使用的时间最少。
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。
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。
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；
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。
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。
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——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。
递送和植入混合人工心脏瓣膜系统的优选的方法包括：
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。
提供具有瓣膜构件和可扩展框架的混合心脏瓣膜；
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；
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；
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
使可扩展构件扩展以扩展框架。
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。
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。
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1.0-5.0mm以适应较大尺寸的人工瓣膜。
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。
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。
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1.0-5.0mm。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。
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。
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。
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相同的附图标记。
附图说明
现在将参考随附的示意附图对本发明进行说明，并且其他优点和特征将变得明显，其中：
图1A是示出升主动脉下方的邻近左心室的一部分的主动脉瓣环的剖切透视图，其示出示例性外科心脏瓣膜，该心脏瓣膜被安装在递送柄部的远侧部分上，沿引导缝线推进至主动脉瓣环内的位置；
图1B是类似于图1A的视图，其示出在缝线勒除器(snare)的放置期间在主动脉瓣环处的期望植入位置中的心脏瓣膜；
图2A是主动脉瓣膜植入部位的放大视图，示出球囊导管的球囊被膨胀以使锚固套筒扩展，而图2B示出球囊缩小并伸长；
图3和图3A分别是球囊导管处于回缩位置的心脏瓣膜递送系统的正视图和纵向截面剖视图；
图4和图4A分别是球囊导管处于延伸位置的心脏瓣膜递送系统的正视图和纵向截面剖视图；
图5A是心脏瓣膜递送系统的部分截面视图，其中该心脏瓣膜递送系统上具有人工心脏瓣膜和瓣膜保持器并且处于图4A的球囊推进配置；
图5B是类似于图5A的部分截面视图并且示出球囊延伸线的移动以在球囊膨胀时压缩弹簧；
图5C类似于图5A并且示出在球囊缩小时球囊延伸线和弹簧的返回移动；
图6是本申请的示例性心脏瓣膜递送系统的近端的透视图，示出从其中分解的锁定夹，而图7A和图7B分别是球囊导管通过锁定夹保持在回缩位置的心脏瓣膜递送系统的正视图和纵向截面剖视图；
图8A-8C是使用肘节杆(toggle lever)防止在瓣膜递送系统中过早部署球囊导管的替代实施例的视图；
图9-12示意性地示出防止球囊过早部署的用于流体的替代瓣膜系统，流体用于使本文公开的导管上的球囊膨胀；
图13是示例性防止扩张球囊过早膨胀的心脏瓣膜递送系统的侧面正视图，该心脏瓣膜递送系统具有附连在近端上的安全夹；
图14A-图14C是在若干部署位置的图13的安全夹的透视图；
图15A-图15C示出在其上具有图13的安全夹的心脏瓣膜递送系统的操作顺序，而图16A-图16C示出纵向剖面的相同顺序；
图17A和图17B是本申请的又一个安全罩的透视图，示出两种不同位置中的肘节杆；
图18A-图18E是具有图17A的安全罩附连其上的示例性心脏瓣膜递送系统的近端的侧面正视图，并且示出操作顺序；
图19A和图19B是示出安全罩和心脏瓣膜递送系统的一部分的相关接合和分离的放大截面图；
图20A和图20B是本申请的又一个安全罩的透视图，示出其与球囊导管处于回缩位置和推进位置的心脏瓣膜递送系统的相互作用；
图21A-21E是附连至心脏瓣膜递送系统的图20A的安全罩的侧面正视图和放大截面图并且示出其操作；
图22A-22C是类似于图20A所示并具有成角度的鲁尔连接器的替代安全罩的透视图和侧面正视图；
图23A-23C是本申请的又一个替代安全罩的透视图和纵向截面图；以及
图24A-24C是示例性心脏瓣膜递送系统和可扩展/可塌缩人工瓣膜的侧面正视图，示出其部署顺序。
具体实施方式
本发明尝试克服与传统心脏直视手术相关的缺点，同时也采取减少治疗程序持续时间的较新技术中的一些技术。主要旨在通过使用传统外科技术包括前述心脏直视手术，递送并且植入本发明的人工心脏瓣膜。在此类手术中有许多途径，所有途径均导致进入特定心脏瓣膜瓣环的直接进入通路的形成。为了清楚起见，直接进入通路是允许直接(即，肉眼)目视心脏瓣膜瓣环的通路。另外，应当认识到本文所述的人工心脏瓣膜的实施例也可以被配置用于使用经皮途径的递送，以及那些需要使用间接目视进行瓣膜的远程植入的微创外科途径。然而，后两种途径，即经皮和微创，总是依赖于可塌缩/可扩展瓣膜构造。而且，虽然本文所述的某些方面对于此类瓣膜和技术有用，但本申请的主要焦点和优点在于以传统方式引入的非可扩展“外科”瓣膜的领域。
如本文所述，“整体式”人工心脏瓣膜包括连接至外科瓣膜构件的组织锚定件，从而产生某些优点。本文公开的整体式人工心脏瓣膜是混合瓣膜构件，如果需要，可以具有非可扩展和可扩展两部分。与为外科瓣膜用一组缝合线的传统缝合手术程序相比，通过利用耦连至非可扩展瓣膜构件的可扩展锚固套筒或支架，极大地减少了锚固操作的持续时间。可扩展锚固套筒可以简单地被向外径向扩展至与植入部位接触，或可以被提供有额外的锚固装置，诸如倒刺。如上所述，使用心脏外科医生所熟悉的传统心脏直视途径和心肺分流术。然而，由于使用可扩展锚固套筒，与先前的消耗时间的打结过程相比，因植入的相关速度极大地减少了分流术时间。
为了说明，术语“支架”或“耦连支架”是指能够锚固至心脏瓣膜瓣环的组织的结构部件。本文所述耦连支架最典型地是管状支架，或者具有变化的形状或直径的支架。支架通常由生物相容金属框架，诸如不锈钢或镍钛诺形成。更优选地，在本发明的上下文中，支架是由塑性可扩展金属的激光切割管制成。能够与本发明的瓣膜一起使用的其他耦连支架包括刚性环、螺旋卷绕管和紧紧装配在瓣膜瓣环内并限定穿过其中用于血液通过的孔道的其他此类管子。然而，完全可想到的是，耦连支架能够是不限定连续周边的分开的夹具或钩子。虽然此类装置损失了一些接触均匀性，以及速度和部署的简易性，但它们能够被配置成结合特定瓣膜构件工作。
在本领域中，自扩展支架和球囊扩展支架之间存在差别。自扩展支架可以被压褶或以其他方式压缩到小管内，并且具有足够的弹性以便在移除限制(诸如外部护套)时其自身向外弹出。相比之下，球囊扩展支架由基本弹性较小的材料制成，并且在从收缩直径转换成扩展直径时，实际上必须从内侧向外塑性扩展。应当理解术语球囊扩展支架涵盖塑性可扩展支架，不论实际上是否使用球囊来扩展支架(例如，具有机械指形件的装置能够扩展支架)。支架的材料在施加变形力诸如膨胀的球囊或扩展的机械指形件之后塑性变形。因此，术语“球囊可扩展支架”应当被理解为指代与专用扩展装置相对的支架的材料或类型。
术语“瓣膜构件”是指这样的心脏瓣膜部件，其占有流体闭塞表面以防止血液沿一个方向流动，同时允许血液在另一个方向流动。如上所述，瓣膜构件的各种构造是可用的，包括具有柔性小叶的那些构造和具有刚性小叶的那些构造，或者甚至是球笼形布置。小叶可以是人造生物的、合成的、金属的或其他合适的权宜手段。在优选实施例中，非可扩展的瓣膜构件是多年来使用缝线成功植入的“现成的”标准外科瓣膜类型，诸如从加利福尼亚州Irvine的爱德华兹生命科学公司(Edwards Lifesciences)可购得的Carpentier-Edwards PERIMOUNT 主动脉心脏瓣膜，尽管瓣膜构件的自主性质并非绝对需要的。在该意义上，“现成的”人工心脏瓣膜适于独立销售和使用，典型地包括具有缝合环的非可扩展、非可塌缩支撑结构，该结构在心脏直视外科手术程序中能够使用缝线通过缝合环被植入。
期望的是，本申请包括具有单个阶段植入的人工心脏瓣膜递送系统，在该单个阶段植入中，外科医生将具有锚固套筒和瓣膜构件的混合瓣膜稳固至瓣膜瓣环作为一个单元或单件(例如“整体式”瓣膜)。混合锚固套筒和瓣膜构件的某些特征被描述在2009年12月10日提交的美国专利No.8,308,798以及在2011年6月23日提交的美国专利公开No.2012/0065729中，其内容被明确地并入本文。应当注意，在前述公开中披露的“两阶段”人工瓣膜递送系统是指两个主要步骤，a)将结构锚固至瓣环，然后b)连接瓣膜构件，不必将瓣膜限制为仅两个部分。同样地，本文所述的瓣膜在单阶段植入程序中尤为有利，但不必将整个系统限制为仅一个部分。例如，本文公开的心脏瓣膜也能够使用扩展的基本支架，然后该支架通过随后植入的心脏瓣膜被加强。因为心脏瓣膜具有非可扩展和非可塌缩瓣环支撑结构以及塑性可扩展锚固套筒，所以有效地抵抗了自扩展基本支架的反冲。
作为进一步说明的一点，本文中使用的术语“可扩展”是指能够从第一递送直径扩展至第二植入直径的心脏瓣膜的组件。因此，可扩展结构并不意味着那种因温度上升或其他此类偶然原因(诸如作用在小叶或连合处的流体动力学)可能经历轻微扩展的结构。相反，“非可扩展”不应理解成意味着完全刚性或在尺寸上稳定，因为例如可以观察到传统“非可扩展”心脏瓣膜的一些轻微扩展。
在以下描述中，术语“人体通道”用于限定人体内的血管或脉管。当然，人工心脏瓣膜的特定应用确定了所讨论的人体通道。例如，主动脉瓣膜置换将被植入在主动脉瓣环中或邻近于主动脉瓣环。同样地，二尖瓣置换将被植入在二尖瓣瓣环处。本发明的某些特征对于一个植入部位或其他植入部位，尤其是主动脉瓣环尤为有利。然而，除非组合在结构上是不可能的，或者被权利要求语言所排除，否则本文所述的任何心脏瓣膜实施例均能够植入任何人体通道。
本文所述的“快速连接”主动脉瓣膜生物假体是用于治疗主动脉瓣膜狭窄的经外科手术植入的医学装置。示例性快速连接装置包括可植入生物假体和用于其部署的递送系统。该装置、递送系统和使用方法利用现有可商购非可扩展人工心脏瓣膜的被证实的血液动力学性能和耐久性，同时改进易用性和减少总的程序时间。这主要是通过消除将生物假体缝合至天然瓣环上的需要来实现，而这在当前每个标准外科实践中都需进行，并且典型地需要围绕瓣膜周边的12-24根手动打结缝线。而且，该技术可以消除对切除钙化瓣膜的小叶和清除或理平瓣膜瓣环的需要。
示例性混合人工心脏瓣膜和瓣膜保持器在Pintor等人于2011年6月23日提交的美国专利公开No.2012/0065729中被披露，本申请要求其优先权并因此明确地将其内容并入本文。为了更详细地描述心脏瓣膜，参考Pintor公开的图5-15。
如参见图1A-1B和图2A-2B，人工心脏瓣膜20被组装在瓣膜保持器22上。心脏瓣膜20理想地包括瓣膜构件24，该瓣膜构件24具有附连至其流入端(诸如缝合环28)的锚固套筒26。瓣膜构件24理想地是非可塌缩和非可扩展的，同时锚固套筒26可以从所示的收缩状态扩展至扩展状态，如将进行描述的。在一个实施例中，瓣膜构件24包括从加利福尼亚州Irvine的爱德华兹生命科学公司可购得的Carpentier-Edwards PERIMOUNT主动脉心脏瓣膜，而锚固套筒26包括被织物覆盖的内部塑性可扩展的框架或支架。
如参见图2B(并且在Pintor公开的图6-8更为详细)，瓣膜保持器22优选地包括具有内螺纹的中心管状轮毂部分30，以及从轮毂部分30轴向和径向伸出的多个稳定腿部32。三个稳定腿部32中的每个接触并且附连至连合柱36之间的瓣膜构件24的尖瓣部分(cusp portion)。轮毂部分30的上端还具有内部星形孔眼，其提供与递送系统专用瓣膜尺寸的键接合(keyed engagement)。瓣膜保持器22从制造时间到植入时间一直用缝线稳固至瓣膜构件24，并且用瓣膜构件储存。
在一个实施例中，保持器22由刚性聚合物诸如迭尔林聚丙烯(Delrin polypropylene)形成，刚性聚合物是透明的以增强植入程序的可视性。保持器22在稳定腿部32之间提供相对宽的开口，以向外科医生提供良好的瓣膜小叶的可视性，并且腿部的透明度进一步利于可视性并且允许光从中穿过使阴影最小化。
完整的瓣膜构件24提供了用于人工心脏瓣膜20的闭塞表面，优选为柔性人造生物小叶的形式。例如，瓣膜小叶可以取自另一个人类心脏(尸体)、牛(牛科动物)、猪(猪瓣膜)或马(马科动物)。替代地，瓣膜构件可以包括机械组件而不是生物组织。尽管描述并示出自主(即，能够独立的外科植入)柔性小叶瓣膜构件24，但具有刚性小叶或并非完全自主的替代瓣膜构件可以替代使用。
对于人造生物瓣膜，示例性过程包括在人工心脏瓣膜20制造之后使用之前将其储存在防腐溶液中。诸如戊二醛的防腐剂被提供在储存瓶内。该“湿”贮存布置应用于所示的说明的心脏瓣膜20，包括传统的人造生物小叶，但对于已干燥的人造生物小叶和机械瓣膜来说无防腐溶液情况下也能够使用。
锚固套筒26的一般功能是提供将人工瓣膜构件24附连至天然主动脉根部的手段。这种附连方式旨在作为将主动脉瓣膜生物假体缝合至主动脉瓣膜瓣环的现有标准外科方法的替代形式，并且以较少的时间完成。此外，该附连方法通过消除多数但非所有缝合而提高易用性。锚固套筒26可以是预压褶的呈锥形的316L不锈钢球囊可扩展支架，理想地被聚酯织物覆盖以有助于密封以对抗瓣周漏并且在组织一旦被植入瓣环内后促进其向内生长。锚固套筒26在图1A-1B的锥形紧缩形状和图2A-2B所示的其喇叭形扩展形状之间转换。
参照Pintor公开的图16A-16J，披露了人工心脏瓣膜20的示例性植入程序，在本申请的图1A-1B和图2A-2B中示出该程序的一部分。这些附图是孤立的主动脉瓣环的截面图，示出具有窦腔的邻近左心室和升主动脉的一部分。也示出两个冠状动脉。如将说明的，锚固套筒26被部署为紧靠天然小叶，或者如果小叶被切除则紧靠如图所示的清理的主动脉瓣环。
在下面的程序附图中，心脏瓣膜20沿流入端向下取向并沿流出端向上取向。即，如附图所示，血流向上流经瓣膜20。因此，术语流入侧和向下，以及术语流出侧和向上有时可以交替使用。此外，术语近侧和远侧根据外科医生首先递送瓣膜流入端的视角来限定，并且因此近侧与向上或流出侧同义，远侧与向下或流入侧同义。
植入程序涉及递送心脏瓣膜20并在主动脉瓣环处扩展锚固套筒26。因为瓣膜构件24是非可扩展的，整个程序典型地使用传统的心脏直视技术进行。然而，因为锚固套筒26通过简单扩展植入，缝合减少，所以整个手术花费更少的时间。该混合方法对于熟悉心脏直视手术程序和可商购的心脏瓣膜的外科医生而言更为舒适。
准备接收心脏瓣膜的主动脉瓣环的初步步骤包括安装引导缝线38。示意性示出的主动脉瓣环是孤立的，并且应当理解的是为了清晰起见未示出各种解剖结构。瓣环包括从围绕心脏壁向内突出的组织纤维环。瓣环限定升主动脉和左心室之间的孔道。尽管未示出，但天然小叶在瓣环处向内突出，以在孔道处形成单向瓣膜。小叶可以在程序之前被移除，或如上所述被留在原地。如果小叶被移除，则一些钙化瓣环也可以被移除，诸如用咬骨钳。升主动脉开始于瓣环处，具有三个向外的凸出部或窦部，其中两个集中于通向冠状动脉的冠状动脉口(开口)。如下所见，重要地是为人工瓣膜构件24取向，以便其连合柱36与冠状动脉口不对齐并且因此不阻挡冠状动脉口。
外科医生在围绕主动脉瓣环的三个均匀隔开的位置处附连引导缝线38。在所示实施例中，引导缝线38附连至冠状动脉口下方的位置或对应于冠状动脉口的位置(即，两个引导缝线与口对齐，并且第三根引导缝线集中在非冠状窦下方)。引导缝线38优选地从流出侧或升主动脉侧到流入侧或心室侧两次环绕通过瓣环。当然，其他缝合方法或小拭子(pledget)可以依据外科医生的偏好使用。
图1A示出在管状缝线勒除器放置期间在递送系统110远端上和在主动脉瓣环的期望植入位置处的心脏瓣膜20。缝合环28被定位在瓣环上(supra-annularly)或被定位在主动脉瓣环的最窄点之上，以便允许选择比在环内放置的瓣膜更大的孔道尺寸。能够看到递送系统110的球囊导管114的远端上的扩张球囊112恰好超过锚固套筒26的远端。
外科医生沿引导缝线38的每个自由长度向下递送多个缝线勒除器120，以便与缝合环28的向上侧或流出侧接触。勒除器120在植入程序期间能使向下压力施加至环28并因此施加至瓣膜20，这有助于确保环28较好地安置在瓣环上。勒除器120在每个柔性引导缝线38周围还提供了刚性封装，这有助于避免与其他移动外科仪器缠结，如可被理解的。因为有三对引导缝线38(六个自由长度)，因此利用了三个勒除器120，虽然更多或更少的数量都是可能的。勒除器120典型地是医学级塑料的吸管类(straw-like)构件。
图1A示出向外弯曲的所有对的缝线勒除器120以及大部分的递送系统110。递送系统110在球囊导管114和其扩张球囊112推进之前处于配置中。
图1B示出在球囊导管114和其扩张球囊112相对于细长柄轴130的近端上的手持件204推进之后的递送系统。虽然以下相对于图3-5将更为详细地进行描述，但柄轴130终止于直接连接至保持器22的瓣膜保持器适配器208。柄轴130理想地是可锻的/韧性的(malleable)，以用于在递送通过升主动脉期间操纵心脏瓣膜20的取向。
在远侧推进之后，球囊112穿过瓣膜20向下突出，并进入左心室。如下文将进行描述的，递送系统110提供球囊112的双位置移位，或者基本上回缩在人工心脏瓣膜20内或者准确地尽可能远地推进以扩展瓣膜的锚固套筒26。
图2A示出经膨胀以扩展紧靠主动脉瓣环的心室侧的锚固套筒26的扩张球囊112。球囊112理想地具有将锚固套筒26扩展至截头圆锥形扩展状态的截头圆锥形廓形。这不仅较好地符合子环轮廓，而且一定程度地过多扩展瓣环，使得相比于未扩展的情况可以利用较大瓣膜。使用塑性可扩展支架的一个优点是能够扩展天然瓣环以接收比传统手术所能实现的更大的瓣膜尺寸。理想地，左心室流出道(LVOT)明显扩展至少10％，或例如扩展1-5mm，并且外科医生能够选择具有相对于未扩展瓣环的较大孔道直径的心脏瓣膜20。瓣环尺寸甚至1mm的增加也是明显的，因为该梯度被认为与上升至第四动力的半径成比例。
锚固套筒26和瓣环之间的简单过盈可以足以锚固心脏瓣膜20，或者可以利用相互作用的特征，诸如突出、钩子、倒刺、织物等。例如，锚固套筒的远端可以比锚固套筒的其余部分扩展更多，使得离人工瓣膜最远的支柱(strut)行中的尖峰向外突出至周围瓣环。同样地，球囊112可以具有比其近侧扩展端更大的远侧扩展端，从而使得相比于施加至人工瓣膜构件24来说将更大的力施加至锚固套筒26的自由端。这样，其中的人工瓣膜构件24和柔性小叶并未遭受来自球囊112的高扩展力。
球囊112理想地呈锥形以具有约0-45°之间的角，并且更优选地约38°。(0°是圆柱形扩展)。可替代地，球囊112可以包括曲线或非轴对称轮廓，以使锚固套筒26变形为各种期望的形状以较好地装配在特定瓣环内。实际上，各种可能的形状被描述在2008年1月24日公开的题为“System for Deploying Balloon-Expandable Heart Valves(用于部署球囊可扩展心脏瓣膜的系统)”的美国专利公开2008/0021546中，其内容被明确地并入本文。
然后图2B示出缩小和收缩的球囊112。当球囊缩小成使其易于移除的极窄配置时，递送系统110内的弹簧机构连同球囊112中的纵向褶利于球囊的收缩。
下一步是球囊112和整个递送系统110在勒除器120移除之前或之后从瓣膜保持器22回缩，这仅偶尔发生。虽然未示出，但在球囊112和锚固套筒26扩展之后的多数常用程序涉及外科医生切断瓣膜保持器22和人工瓣膜构件24之间的连接缝线，并且移除整个递送系统。切断连接保持器22与瓣膜构件24的每个缝线的中间长度，允许在远端处具有保持器的递送系统110从瓣膜20被自由拉动。然而，递送系统110还具有以下说明的简单接合和脱离机构的特征，该接合和脱离机构能使外科医生很容易从保持器22移除系统110，其中该保持器22保持附连至瓣膜20。需要该脱离以置换球囊导管，诸如如果初始球囊形成泄漏或因为一些原因未进行恰当地部署。该“快速释放”布置允许外科医生快速地交换导管的同时将瓣膜20留在原地。
最终，人工心脏瓣膜20通过在缝合环28的近侧面上打结的引导缝线38被完全植入。引导缝线38主要用于在心脏瓣膜20紧靠主动脉瓣环安置时可旋转地取向心脏瓣膜20，并且限定用于轴向定位的平面。因此，引导缝线38不被认为是用于将心脏瓣膜20稳固在瓣环处所严格必需的。此外，除了结以外的器件(诸如夹子或系带)能够用于稳固引导缝线38，以加速程序。
图3-3A和图4-4A示出处于球囊导管114的回缩位置和推进位置的人工心脏瓣膜递送系统110的正视图和截面图。在其近端，系统110包括具有鲁尔连接器192的端盖190、球囊延伸弹簧194、弹簧压缩销196、球囊移位器(displacer)198、膨胀管199和球囊延伸线200。系统110的中间部分包括定心垫圈202、手持件204以及前述可锻柄轴130。最后，系统110的远侧组件包括管状锁定套管206、瓣膜保持器适配器208、扩张球囊112以及插入模制的顶端210。整个系统优选地具有从鲁尔连接器192的近端到球囊线顶端210的约100到500mm的长度。
图3和图3A示出优选地通过粘合剂或其他此类耦连方式结合在一起的端盖190和球囊移位器198。端盖190和球囊移位器198的组件形成球囊导管114的柄部，并且可以相对于手持件204线性移位。可锻柄轴130从手持件204向远侧延伸并且优选地通过粘合剂等稳固到手持件204上。瓣膜保持器适配器208固定至柄轴130的远端，但锁定套管206在柄部上滑动。在这点上，球囊导管114沿“导入器”并在其内线性滑动，其中导入器包括手持件204、柄轴130和瓣膜保持器适配器208，如图4和图4A所示。
当按图3A所示组装时，细长内腔(未编号)从近侧鲁尔连接器192延伸至球囊112的内部。鲁尔连接器192为用于膨胀球囊112的膨胀系统(未示出)提供附连喷嘴(attachment nipple)。球囊112理想地使用受控的加压无菌生理盐水进行膨胀。内腔通过端盖190、球囊移位器198，并且然后通过膨胀管199，该膨胀管一端附接至移位器，另一端附接至球囊的近端。球囊移位器198因此移动球囊的近端。
递送系统110的球囊导管114具有相对于手持件204及其相关联结构的两个双纵向位置。在图3和图3A所示的回缩位置中，连接的端盖190、球囊移位器198、膨胀管199和球囊112相对于手持204回缩至左侧。注意，间距A在球囊移位器198的远侧肩部230和手持件204的定心垫圈202之间。在该位置中，球囊112的一半驻留在保持器适配器208内。一旦球囊导管被移至右侧时，如参见图4和图4A，间距A消失并且球囊112从柄部适配器208内突出。
递送系统110提供用于相对于心脏瓣膜(尤其是锚固套筒26)定位球囊112的极准确系统。因为柄部适配器208和柄轴130之间的简单接合，所以非常小的容许误差被引入。柄部适配器208被固定至细长柄轴130，其进而被固定至手持件204。因此，球囊导管114相对于手持件204的移动使球囊112相对于保持器22和附连的心脏瓣膜20以1:1对应移动。此外，在球囊移位器198上提供的一对小的弹性棘爪(detente)232接合手持件204近端上的类似尺寸的切口234。这样锁定了球囊导管114相对于手持件204的位置，或换句话说锁定了球囊112相对于锚固套筒26的位置。
本申请的一个方面是球囊导管一体形成于递送系统110内。即，用于以该方式递送人工心脏瓣膜的之前系统包括了分开的导入器和球囊导管元件，其中球囊导管插入通过管状导入器。虽然这种系统为其预期目的可起到适当作用，但递送系统110内的一体式球囊导管114提供不同的优点。首先，如果球囊有问题，诸如刺穿，则外科医生无需通过导入器回缩整个球囊导管114并用另一个置换它，这样费时。相反，递送系统110仅从瓣膜保持器22分离，并且包括新的球囊导管114的置换递送系统110接合至保持器。其次，也许更明显，置换多个零件的单个递送系统110加速了整个程序并促进易用性。外科医生无需在将多个零件附连至心脏瓣膜保持器之前将它们耦连在一起，或无需相对于导入器管操纵单独的球囊导管。使球囊导管滑动通过细长导入器开辟了擦破和球囊撕破的风险。最后，封装的数量相应地减少。
图5A-5C示出用于将递送系统110耦连至人工心脏瓣膜20和保持器22组件的优选配置。特别地，管状球囊导入器套管212拧入保持器22内。优选地，在为外科手术准备瓣膜20时，用户将导入器套管212耦连至保持器22，更优选地，套管212可以用于将瓣膜20从其储存罐中取出。套管212的一部分从保持器22内沿近侧方向突出，并且呈现用于球囊线顶端210和球囊112的管状入口。用户通过导入器套管212插入递送系统110直到瓣膜保持器适配器208接触保持器22。
参考图3A和5A，瓣膜保持器适配器208包括接收导入器套管212的近端的细长通孔214。虽然未示出，但是多个悬臂指形件沿端接在其远端的适配器208纵向延伸。每个指形件均包括向内取向的隆起218(图5A)。使适配器208在导入器套管212上滑动以便远端接触保持器22的近端，这将隆起218带至套管212外部上的外部沟槽(未编号)上以便提供过盈连接。然后，锁定套管206在保持器适配器208上滑动，如图5A所见。因为锁定套管206的内孔紧密装配在适配器208周围，所以悬臂指形件被保持在与套管212的沟槽内的隆起218对齐的取向。锁定套管206理想地摩擦接合适配器208的外部以防止两零件轻易地分离。可替代地，为了更加安全，可提供单独的棘爪或闩锁(latch)。最终，当锁定套管206处于图5A的位置时，递送系统110稳固地耦连至瓣膜保持器22。此外，球囊112延伸通过球囊导入器套管212，以便被定位在可扩展套筒26内。
本申请的另一有利特征是在相同尺寸的心脏瓣膜的递送系统110和保持器22之间的键接合。特别地，保持器22的轮毂部分30具有内部星形孔眼(未示出)，该内部星形孔眼的尺寸和图案设计成被键合至保持器适配器208上所提供的外部星形边沿220内(参见图4)。因为球囊导管114与递送系统110一体形成，并且每个球囊导管的尺寸用于特定瓣膜，仅有被设计用于特定瓣膜的递送系统110应当被耦连至其保持器。即，每个扩展套筒26必须扩展至特定直径，这需要不同尺寸的球囊112。因此，每个不同尺寸的瓣膜保持器和递送系统组合具有独特的星形图案，该图案防止与不同尺寸配合。
通常，递送系统110独立于心脏瓣膜20和保持器22进行封装，并且该键合布置防止误用错误的递送系统。此外，如果球囊损坏并且必须快速获得和利用另一递送系统，则键合布置防止错误的递送系统被替代。通常有2毫米增量的6-8个瓣膜尺寸，并因此将提供类似数量的独特的键耦连。此外，公开的星形图案允许在多个可旋转取向处的接合。在优选实施例中，在适配器208的星形边沿220与保持器22的内部星形孔眼配合之前，用户必须旋转递送系统110不超过30°。在变动递送系统110的条件下这是极为有利的，因为初始细长柄轴130可以弯曲成特定取向，这在键特征不必以仅一个或二个角度关系被取向的情况下更易于重复。
如所提及的，细长柄轴130是韧性的或可弯曲成各种形状。在心脏瓣膜朝向瓣环推进时，柄轴130的该可弯性显著地增强外科医生正确定位心脏瓣膜20的能力。时常，在外科手术程序期间到心脏的进入通道一定程度地受到限定，并且可不提供到瓣环的线性途径。因此，外科医生弯曲柄轴130以适合特定外科手术。各种材料和构造均可以用于提供用作柄轴130的可锻管。柄轴130必须是轴向刚性的，以便用户能够有信心将心脏瓣膜定位在瓣环中。在优选实施例中，使用具有铬酸盐(例如，铬化镀层(Iridite))涂层的铝管。铝特别适于形成能够弯曲却无扭结的小管，但应当涂有铬化镀层等以防止在人体内劣化以及与人体反应。
球囊膨胀管199和球囊延伸线200由具有柱强度但在弯曲时相对柔性的材料制成。如下进一步说明，线可以是镍钛诺的，而膨胀管199理想地由编织增强型热塑弹性体(TPE)形成，诸如的商品名称下已知的聚醚嵌段酰胺(法国Colombes的Arkema)。
因为递送系统110在使用中可能经受若干弯曲，所以必须小心确保同心管和线不引入未对准。也就是，较小直径对象倾向于在较大同心管内行进较短路径，因此致使其在弯曲之后从管的远端伸出。这样，理想地球囊膨胀管199的尺寸设计成紧密匹配可锻柄轴130的内直径。管子尺寸的这种紧密匹配确保球囊112的轴向位置相对于人工心脏瓣膜20的轴向位置并不移位太多，其中该球囊112被附接到球囊膨胀管199的端部，该人工心脏瓣膜相对于可锻柄轴130的端部附接。球囊延伸线200具有相对于球囊膨胀管199的ID足以允许盐水在填充球囊112时具有良好流动的尺寸。
本申请还提供了改进的球囊112和用于部署并将其移除的系统。如参见缩小视图，球囊112优选地包括多个纵褶，这些纵褶有助于减小其用于通过递送系统110的径向配置。此外，球囊延伸线200延伸通过球囊膨胀管199，通过扩张球囊112，并终止于附接至球囊远端的模制的球囊线顶端210。在图3A和4A截面图中看到线200的路径。虽然球囊112的近端牢固到膨胀管199，并因此从膨胀管199牢固到手持件204，但是远侧顶端210并非如此。相反，线200牢固到弹簧压缩销196，该弹簧压缩销在近侧端盖190中的内腔内平移，并且在其中接合球囊延伸弹簧194。在这方面，球囊延伸线200在递送系统110内独立地移动而不是被固定地附连。进而，这允许球囊112的远端相对于近端移动。该布置最佳示于图5A-5C中。
示例性递送系统球囊112具有与其他外科手术球囊相比的相对大的直径与长度比，其他外科手术球囊是诸如用于扩展心血管支架。这使得球囊112很难在部署之后在缩小时返回至小的几何形状。该尺寸比的球囊通过形成翼而倾向于呈“蝶形”，翼在未施加强力的情况下防止通过瓣膜保持器移除，施加强力可能引起对瓣膜本身的损坏。示例性递送系统110和球囊112包括相对于较早心脏瓣膜递送系统的若干进展，其有利于球囊112的无损伤移除。首先，如上所述，一系列纵褶被热定型至球囊112的壁体以促进缩小期间的自塌缩。此外，球囊112的远端相对于近端移动，从而能使球囊在缩小期间加长。该加长借助于线200自动进行，线200被弹簧偏压以纵向地伸长球囊。应当注意，球囊112容易的缩小和移除允许球囊导管在出现问题诸如膨胀不足的情况下快速置换。
图5A是如图4A的被推进的球囊112的截面图。在该配置下，弹簧194具有长度X1，并且弹簧压缩销196在端盖腔体内一直向右。在球囊112缩小的这种“静止”状态中，弹簧194可以是松弛的或在轻微的压缩预载下。随后，盐水经由近侧鲁尔连接器192引入并沿着球囊导管部件的长度向远侧行进以膨胀球囊112。球囊112的膨胀引起径向扩展但轴向缩短，因此如图5B所示远侧顶端210移至左侧。进而，这将球囊延伸线200和附连的弹簧压缩销196向左移位以对抗弹簧194的弹性。最终，弹簧被压缩至第二较短长度X2。在优选实施例中，弹簧194经历完全压缩至其固体长度，以便对线200和附加的球囊远侧顶端210的近侧运动提供实际停止。这有助于确保锚固套筒26的适当扩展，如将更充分地说明的。对抗弹簧194的反作用力的远侧顶端210的近侧运动使线200处于压缩中。
最终，图5C示出通过膨胀运动和返回运动将真空牵引至远侧顶端210和球囊延伸线200的右侧而使球囊112缩小。该运动受到弹簧194的扩展激励，并且实际上受其迫使。弹簧194的力被校准以便拉长褶皱的球囊112，所以该球囊呈现出其以前的径向紧缩的直径，或尽可能地接近该直径。此外，线200可以绕其轴线旋转，以便通过使褶以螺旋方式进一步折叠而进一步激励球囊112的紧缩。这能够通过以下动作来完成：使一部分线200从鲁尔连接器192的近端延伸，以便通过钳子抓握并旋转，或以其它方式提供被牢固到线并从系统横向突出的杆或拇指柱塞(未示出)。进一步，弹簧压缩销196可以被约束为在螺旋状轨道内平移。在后一种情况下，销196可以包括卡口式底座，该卡口式底座锁定在螺旋轨道的两端中的棘爪内。球囊112的弹簧偏压的加长和随后径向收缩促进其通过新部署的人工心脏瓣膜20的近侧移除。
如上所述，球囊112理想地具有将锚固套筒26扩展至截头圆锥扩展状态的截头圆锥廓形。更典型的，如图5B所示，球囊112在扩展时通常是球形。然而，由于在内部支架框架80的一端至心脏瓣膜缝合环28的连接，球形球囊将使锚固套筒26向外扩展为截头圆锥形。为了确保锚固套筒26充分且恰当的向外扩展，球囊112被轴向定位，从而使得围绕其最大圆周(赤道线)表示的中线280与锚固套筒的最远端282配准。这样，球囊112的最宽部分对应于锚固套筒26的端部，其倾向于成圆锥形地扩展锚固套筒。中线280的位置和锚固套筒的最远端282之间的1-2mm的公差是可接受的，这对于不同尺寸的瓣膜和相关联的锚固套筒26可能出现。
图5A示出示例性台阶形球囊构造，其中球囊112理想地被偏移模制以形成作为球囊壁中的小台阶的中线280。即，相对的两个半块球囊模具将具有稍微不同的直径，从而使得形成最终产品中的物理台阶——中线280。可替代地，中线280可以由模制工艺所形成的小赤道肋或凹痕形成，或甚至是油墨标记形成，尽管油墨标记可能不适合用于外科手术应用。中线280在球囊112处于其缩小状态和膨胀状态中均可见，并且在递送系统110的组装和质量控制期间作为基准线极其有用。例如，组装该系统110的部件，并且核查在推进位置的球囊112相对于锚固套筒26的定位。因为球囊112在被膨胀时缩短，所以在球囊缩小时，基准中线280应当超出锚固套筒26的最远端282，即，在组装期间能够容易检查的位置。
应当提及，作为球囊的替代形式，机械扩展器可以用于扩展如上所示的锚固套筒26。例如，机械扩展器可以包括通过注射器类设备致动的多个可展开指形件，如参见以上引用的2009年12月10日提交的美国专利US8,308,798所示。指形件被轴向地固定但是能够相对于筒体枢转或挠曲。柱塞的远端的外直径大于由可展开指形件的内表面的边界限定的直径，从而使得柱塞相对于筒体的远侧运动在耦连支架内逐渐地向外凸起(cam)指形件。替代形式包括非枢转附连至柄部附连构件的机械指形件。以这种方式，膨胀球囊引起指形件的直接径向扩展而不是枢转运动。因此，术语“扩展导管”属于球囊导管，导管端部上的纯粹机械展开器或其组合。同样，“塑性-可扩展”涵盖以下材料，该材料基本上能够由施加的力(诸如通过球囊或机械展开器)变形以呈现出不同的形状。一些自扩展支架可以因所施加的力变形到超出它们最大扩展尺寸的程度，但是形变的主要原因是与塑性变形相对的弹性回跳。
本递送系统有利地防止球囊导管(或扩展器)过早推进，使得在瓣膜推进至主动脉瓣环内的位置期间，球囊112保持在人工心脏瓣膜20的限制内回缩。如易于明白的，外科医生将在远端处具有心脏瓣膜20的整个递送系统110推进通过开胸腔体或端口以及通过主动脉弓并且沿升主动脉降至植入位置。推动递送系统110的近端带来在期望的部署阶段之前相对于手持件204偶然地移动球囊导管114的风险。突出球囊112可能损坏冠状动脉口或由于放大装置轮廓而使插入困难。因此，本申请考虑用于物理上防止球囊导管运动的各种装置，优选地与可视化提示耦合以便不过早地部署导管。
例如，图6是示出附连在其上的锁定夹240的示例性心脏瓣膜递送系统110的近端的透视图。如图7A和图7B所示，锁定夹240卡接至端盖190的外部和手持件204并且通过提供对那两个元件的相对运动的物理障碍而使球囊导管保持在回缩位置。锁定夹240包括半管状主体242，其终止于其远端上的拇指台肩244。半管状主体242具有与手持件204上的外部特征配合的内部特征。具体地，虽然未示出，但半管状主体242的内部具有接合手持件204的近端的圆周脊部，并且两者摩擦地接合手持件并提供夹240相对于手持件的远侧轴向运动的障碍。锁定夹240分成两个细长导轨246，导轨246从主体242近侧延伸并且在具有向内指向的节点250(图7B)的近侧桥接件248处会聚。节点250紧密装配在鲁尔连接器192的内腔内，并且提供物理障碍和目视指示器以防止过早附连球囊膨胀源。此外，两个细长导轨246上的内部特征接合匹配球囊导管端盖190上的轮廓。
夹240组装至如图所示的递送系统110，其中球囊导管在回缩位置(即，图3所示位置)。首先，节点250插入鲁尔连接器192内腔，然后夹240卡接在端盖190和手持件204上。夹240和递送系统110之间的连接是摩擦的，并且夹能够易于移除，但提供了物理障碍和可视化提示以防止球囊导管114的过早远侧部署，以及防止连接球囊膨胀源。此外，夹240上的拇指台肩244提供便利的人体工程学特征，该特征利于系统推进的单手控制。在外科医生将系统和人工心脏瓣膜20推进至主动脉瓣环内的位置之后，他/她移除夹240以能够部署球囊导管114和连接膨胀源。夹240通常是塑料的并被丢弃。
可预期到其他可能的针对过早球囊导管部署/球囊膨胀的障碍。在图8A-8C所示的一个配置中，肘节杆260连接到端盖190和手持件204两者，并且可以在任一方向上移动以交替地部署和回缩球囊导管。更具体地，肘节杆260包括从递送系统110向外突出的拇指件262、枢转地安装到手持件204的铰链264和阻挡端266，该阻挡端266在图8A的回缩位置中装配在端盖190和手持件204之间的轴向空间中。连接杆268枢转地附连在沿拇指件262的中途并且在连接杆268的相对端处枢转地附连至端盖190。
图8A的回缩位置对应于如图3所示的递送系统110中的球囊导管114的回缩位置。在这种状态下，阻挡端266紧密装配在间隔开的端盖190和手持件204的相对表面之间，并因此针对端盖和球囊导管在递送系统110内的远侧推进提供物理障碍。在合适的时刻，外科医生沿图8B中的箭头270的方向枢转肘节杆260，这同时移除了在端盖190和手持件204之间的阻挡端266并且借助于连接杆268朝向手持件牵拉端盖。在肘节杆的完整行进的整个范围内枢转肘节杆260可部署球囊导管114并且将球囊112移至其在锚固套筒26内的恰当位置。即，端盖190相对于手持件204所行进的距离被精准地校准到与将球囊112推进至用于恰当扩展锚固套筒26的位置所需的相同距离，该距离确保其最佳血液动力性能。因此，肘节杆260不仅防止过早部署球囊导管，而且它还能确保在球囊膨胀之前球囊导管的推进，并且这样做确保准确的推进。此外，由于肘节杆260的连接性质，所以在外科手术期间不存在干扰手术程序或可能被错放的松散的零件。以下提供关于确保在锚固套筒26内正确设置球囊112的进一步细节。
当外科医生将肘节杆260推至推进位置时，它理想地卡接到手持件204上的一些特征中，以标志完整的部署并且将其保持在原位。例如，图8C示出杠杆260的远侧顶端272，其被捕获在手持件204的外部中的互补缺口或凹口中。当然，许多其他此类配置是可能的，一般，肘节杆260及其与端盖190和手持件204的相互作用仅是示例性的。可预期到替代形式，诸如滑块、旋转旋钮或杠杆、着色的或甚至发光的指示器等。此类替代形式的目的是防止过早推进球囊导管，确保在球囊膨胀之前推进，并且确保人工心脏瓣膜20在锚固套筒26内的准确推进。
预期到防止过早的球囊导管部署/球囊膨胀的其它装置，包括物理障碍诸如上述肘节杆260，以及防止部署的可视指示器或可听指示器。例如，在图9-12中看见在导管推进之前阻碍球囊膨胀流体流的可替代配置，其示意性地示出这样的系统，该系统在球囊扩展之前，必须首先打开用于使导管上球囊膨胀的流体的端口。
图9是类似于图8A-8C视图的可替代递送系统110的近端的一部分正视图，并且示出球囊导管114的相对可移动端盖190和手持件204。图10A中示意性示出的端盖190的管状延伸件350包括闭合的远端352和恰好在远端近侧的一对侧端口354。(应当注意，连接到远侧球囊112的先前示出的膨胀管199被省略以示出液流控制。)管状延伸件350紧密装配在手持件204的近端中形成的孔眼356内。在球囊扩展之前，如在图10B可看到的，部件被设置，其中管状延伸件350的远端被设置在孔眼356内，从而使得侧端口354被阻挡。如图10C可见的端盖190的远侧运动致使管状延伸件350从孔眼356内突出至较大室358，因此暴露侧端口354，所以流体可以朝远侧球囊注入。在该配置下，流体能够被注入以膨胀球囊之前，端盖190必须首先相对于手持件204向远侧移动，从而推进远侧球囊112。
图11也示出类似于图9-10的视图的可替代递送系统110的近端的一部分，其具有球囊导管114的相对可移动端盖190和手持件204。在图12A中分解示出的端盖190的管状延伸件360也包括通过柱塞362闭合的远端并且具有恰好在远端近侧的一对侧端口364。管状延伸件350紧密装配在手持件204的近端中所形成的孔眼366内。在球囊扩展之前，如图12B所见，部件被设置，其中柱塞362被密封以隔绝孔眼366的开口，从而使得侧端口364被阻挡。如图12C所见的端盖190的远侧运动致使柱塞362运动进入较大室368，从而打开侧端口364，所以流体可以朝远侧球囊注入。如上述图10A-10C，连接到远侧球囊112的球囊膨胀管199被省略以示出液流控制。同样地，在流体能够注入以膨胀球囊之前，该配置确保端盖190必须首先相对于手持件204向远侧移动，从而移动远侧球囊112。
图13示出本文所述心脏瓣膜递送系统110，其具有附连在其近端的可替代的安全罩400。如将要说明的，安全罩400防止球囊导管114的扩张球囊112过早膨胀。
图14A-14C示出处于若干部署位置的图13的安全罩400。安全罩400包括远侧轮毂402，该远侧轮毂在固定位置中夹至递送系统110的手持件204的近端。轮毂402通常是柱形并且在其一个周侧上具有近侧延伸的引导件404。引导件404限定其中的轴向通道(未编号)，该轴向通道接收在导管推动构件408上所形成的近侧指向的指形件406。导管推动构件408相对于在通道内由指形件406所引导的远侧轮毂402而轴向滑动。
导管推动构件408具有导管接合件410，该导管接合件的形状符合球囊导管114的端盖190的轮廓，如图13所见。导管接合件410进一步包括向内指向的节点412，其紧密装配于鲁尔连接器192的内腔内，如图16A最佳所见，并且提供物理障碍和目测指示器，以防止过早附连球囊膨胀源。重要的是在球囊112膨胀之前完全推进球囊导管114，以便避免心脏瓣膜的错误扩展，该错误扩展可能引起性能问题并且甚至迫使瓣膜移除。
图15A-15C示出具有安全罩400的心脏瓣膜递送系统110的操作顺序，而图16A-16C以纵向截面示出相同顺序。最初，安全罩400和球囊导管114处于近侧位置，其中推动构件408的指形件406被完全接收在轮毂402的引导件404中所形成的通道(见图16A)内。在该位置中，球囊导管114的球囊112回缩在心脏瓣膜(未示出)内以促进其推进至植入部位。一旦心脏瓣膜安置在瓣环处时，外科医生通过例如推动推动构件408的面向近侧的表面而推进球囊导管114。最终，端盖190接合导入器的手持件204，如图15B和图16B所见，表示球囊112完全推进至心脏瓣膜内。在该位置，推动构件408的指形件406从引导件404的通道内露出。
最终，在图15C和图16C中，推动构件408可以从固定轮毂402拆卸并被丢弃。这使鲁尔连接器192暴露，以便流体膨胀系统的互补连接器414能够与之附连。推动构件408不能被移除，直到其沿远侧方向伴随球囊导管114推进以使指形件406从通道引导件404内脱离。这确保流体膨胀系统的连接器414不能被耦连到鲁尔连接器192，直到球囊导管114已被完全推进，因此确保球囊112在膨胀之前被恰当地设置在心脏瓣膜内。
图17A和图17B是本申请的具有肘节杆502的又一个安全罩500的透视图，而图18A-18E示出在操作顺序期间的心脏瓣膜递送系统110的近端上的安全罩。安全罩500包括具有闭合端的近侧管状件504，其中闭合端装配在球囊导管114的端盖190和鲁尔连接器192上并将其覆盖(参见图18D)。如图17B和图18B所示，管状件502包括在其中间截面中的向外指向的圆形凸缘506，以及围绕其远端周向分布的多个成形的悬臂指形件508。管状件504装配在球囊导管114的近端上，使得指形件508分散开并卡接至球囊移位器198上的向外指向肋上，如图19A的放大图所见。
肘节杆502围绕被提供在管状件504任一侧上的铰接点510在轴向平面内枢转，如图18B中的移动箭头所示。肘节杆从在铰接点510处枢转的凸缘512延伸至拇指突片(thumb tab)514。铰接点510和拇指突片514之间的距离被校准，从而使得在抵靠在球囊导管114时，拇指突片514向导管的远侧运动提供障碍。即，拇指突片514抵靠手持件204的近侧面。
图19A和图19B是安全罩500和心脏瓣膜递送系统110的一部分的放大截面图，示出了其相对接合和脱离。更具体地，当球囊导管114处于图18A的回缩位置时，如通过肘节杆502保持，每个悬臂指形件508接合球囊移位器198上的向外圆形肋，如图19A所见。通过向上枢转肘节杆502，用户可以相对于手持件204向远侧推进球囊导管114，如图18B和图18C所见。向外指向的圆形凸缘506提供便利的推动表面。最后，球囊移位器198的远端被装配在手持件204的管状端部内，这致使手持件的近侧边缘使悬臂指形件508的成角度表面向外凸起(cam)，如图19B所见。此时，不存在任何东西阻止用户将安全罩500牵拉出端盖190，因此暴露鲁尔连接器192，如图18D所见。最终，在流体输送管518的端部处的配对鲁尔连接器516能够被附连至鲁尔连接器192上，因此为球囊导管140提供流体。
因此安全罩500提供两种重要的安全功能。第一，通过将肘节杆502安放在球囊导管114和手持件204之间，用户不能相对于递送系统110的剩余部分推进球囊导管。因此，虽然用户将递送系统110的远端上的心脏瓣膜推进至植入部位，但是他/她不能无意间将扩张球囊112推进通过心脏瓣膜。一旦心脏瓣膜安置在瓣环处，用户就向外翻转肘节杆502，因此能使球囊导管114推进。在球囊导管行进的整个范围，悬臂指形件508通过与手持件204接合而被释放，并且安全罩500可以被移除，如图18D。这允许流体供应至鲁尔连接器192的连接。因此，用户在球囊112被完全推进到心脏瓣膜内之前不能为使球囊膨胀。
图20-21示出本申请的又一个安全罩600，其示出与具有球囊导管114的心脏瓣膜递送系统110的近端相互作用，如上所述。安全罩600包括附连至手持件204的近端的静止零件602，以及连接在球囊导管114的近端上并且提供鲁尔连接器606的可移动零件604。即，可移动零件604实质上代替了先前描述的诸如图3所示的端盖190和鲁尔连接器192，并且附连至球囊移位器198。
静止零件602包括管状截头圆锥套管608，其以过盈配合方式接合手持件204的近端，或其可以被粘附至手持件204的近端。细长臂610从套管608向近侧并且大体轴向延伸至可移动零件604的近端。臂610紧密平行球囊导管114，但是臂610沿邻近可移动零件604的偏移区段612分叉，至少在如图20A所见的导管的回缩位置中是这样。在其近端，臂610朝向可移动零件604向后弯曲并且提供沿球囊导管114的轴为中心的一部分管状鲁尔罩614，该鲁尔罩614接收鲁尔连接器606。鲁尔连接器606位于管状区段620的端部上，在其上具有压印的或印刷的箭头622。恰好在球囊移位器198近侧，具有防滑沟槽的放大的拇指板624利于以单手操作推进球囊导管114。
图21A-21E示出在球囊导管114推进期间的安全罩600的操作的若干步骤。最初，如上所说明的，球囊导管114和安全罩600的可移动零件604被缩回，从而使得鲁尔连接器606驻留在鲁尔罩614内。在该配置中，流体供应系统不能被连接到球囊导管114。在准备心脏瓣膜和递送系统110以及将心脏瓣膜推进至目标瓣环内的位置之后，用户通过沿管状区段620上的箭头622的方向移动拇指板624而推进球囊导管114。一旦球囊导管114被完全推进，则鲁尔连接器606暴露在由细长臂610的偏移区段612所形成的空间内，如图21B所见。这时，流体供应管632的端部上的配对鲁尔连接器630能够被附连到球囊导管614的鲁尔连接器606。此外，流体供应管632能够被捕获在部分管状鲁尔罩614内以帮助防止管和配对鲁尔连接器630的接合处的应力。
此外，各种方式能够被提供用于防止球囊114相对于手持件204的过早推进。例如，能够提供可移除的安全夹，诸如以上关于图6所述的夹240。可替代地，为了消除松散的零件，静止零件602和可移动零件604能够被设置有协作特征以防止其过早相对运动，并且防止直接的轴向球囊导管推进，直到协作结构被脱离。
例如，图21D和21E的放大图示出一个版本的协作特征。更具体地，拇指板624的一侧可以向外突出至与静止零件602的拐角640在偏移区段612的开始处干涉。以这种方式，防止了拇指板624以及附连的球囊导管114的远侧轴向运动。当期望推进球囊导管114时，拇指板624可以横向移动较短距离，从而使其自由地向远侧移动以便推进球囊导管114，如图21E中的箭头所示。其他配置是可能的，诸如在静止的或可移动零件602，604任一个上提供可移动触发器或闩锁。
图22A-22C示出类似于在图20A所示的可替代的安全罩650，但是该安全罩在可移动零件654上具有成角度的鲁尔连接器652。如图22C所见，鲁尔连接器652远离球囊导管的轴线以角度β延伸，优选地在30-60°之间，更优选地约45°。此外，附连至手持件204的静止零件656包括鲁尔罩658，其具有模仿鲁尔连接器652的角的角。在图22A的回缩位置，鲁尔罩658紧密容纳鲁尔连接器652并且防止流体供应与其附连。仅在球囊导管114和附连的可移动零件654向远侧移动之后，流体供应鲁尔连接器才能够附连到鲁尔连接器652。此外，理想地包括用于防止过早推进球囊114的装置，诸如图6中的可移除安全夹，或可移动零件654和静止零件656之间的协同特征结构，诸如图21D和21E所见。
在图23A-23C中，示出本申请的另一安全罩700，其具有连接到心脏瓣膜递送系统110的手持件204的半管状静止零件702，以及在静止零件上轴向滑动的半管状可移动盖704。如图23C的截面图所示，静止零件702包括在其近端上的鲁尔连接器706。球囊导管114的端盖708经由盘绕的柔性管710流体连接至鲁尔连接器706，其中盘绕的柔性管710被设置在静止零件702和可移动零件704之间的柱形空间中。以这种方式，球囊导管114能够相对于静止零件702轴向滑动，同时保持与近侧鲁尔连接器706流体连通。然而，在图23A所示的回缩位置中，可移动盖704在鲁尔连接器706上方延伸并且防止流体供应与其附连。这防止球囊导管114的球囊在推进通过心脏瓣膜之前过早膨胀。可移动盖704包括拇指突片712，用户在单手操作中能够轴向地按压拇指突片712以使盖移动。可移动盖704的内肩714接合球囊导管114的一部分并且将其向远侧推动。如前所述，理想地包括用于防止球囊114过早推进的解决方法，诸如图6中的可移除夹，或在可移动盖704和静止零件702之间的协作特征，诸如图22D和22E所示。
应当理解能够将本文所述的各种安全罩和夹的个体特征进行交换。例如，如上所述，图6的可移除安全夹240能够提供有图20-23中所公开的安全罩。同样，如图22D和22E中所示的可移动零件和静止零件之间的协作特征能够被并入到较早描述的安全罩内。总之，能够做出本文所公开的安全夹和安全罩的个体特征的任何可想到的组合，并且这些组合应当被认为是本申请的一部分。
各种心脏瓣膜可以结合本文所述的递送系统部件利用，并且预期到未另外明确描述的任何组合。实际上，图24A-24C示出用于部署完全扩展的心脏瓣膜(诸如通常经皮植入的心脏瓣膜)的递送系统110。递送系统110可以通过使用传统的心脏直视外科技术，或通过较少侵入性途径诸如通过小型胸廓切开术被推进至植入位置。外科医生将完全扩展的心脏瓣膜定位在正确位置并且对齐在瓣环内，并且使用球囊或其他扩展器将其扩展。完全可扩展的人工心脏瓣膜主要发展用于经皮程序，因为能够在不使患者进行心肺分流术的情况下植入瓣膜。然而，本文所述的递送系统极大地减少了分流术时间，并且提供可以应用于完全可扩展瓣膜的许多其他利益。因此，应当理解的是本文的递送系统不被限于具有非可塌缩/非可扩展部分和可扩展支架的所谓“混合型”瓣膜，而且是能够用于植入完全可扩展的瓣膜。
图24A-24C示出心脏瓣膜递送系统110的远端，诸如本文所述的那些，使用瓣膜保持器802将可扩展/可塌缩人工心脏瓣膜800递送至治疗部位。在2008年10月8日提交的美国专利公开No.2009/0281619中示出相似的瓣膜保持器802，该申请的公开明确地并入本文。
为了一致性的目的，如上所用的心脏瓣膜递送系统110的相同元件将被给予相同标记。更具体地，递送系统的远端包括可锻轴130，在其上安有适配器208。适配器208在其孔眼中接收来自瓣膜保持器802的近侧管状延伸件804。如较早描述的在瓣膜保持器22和瓣膜保持器适配器208之间的接合，如图5A所见，管状延伸件804理想地在其中具有圆形沟槽(未编号)，该圆形沟槽接收适配器208上的向内突出的隆起218。锁定套管206紧密装配在适配器208周围并且将隆起218保持在沟槽内，因此将瓣膜保持器802锁定到递送系统110的远端上并且能够在其中进行快速释放。
瓣膜保持器802具有相对薄的远侧套管部分806，其理想地由镍钛诺、不锈钢或聚合物形成，聚合物是诸如尼龙、PET、PEEK、PE、Pebax(聚醚酰胺)、尿烷和PVC。最初，人工心脏瓣膜800被压褶至套管806的远端部分。理想地，套管806形成为编织物或用激光切割形成，使得其能够在瓣膜800植入在治疗部位处期间径向延伸。如果需要，套管806能够以仅其部分被编织或激光切割的方式形成，其中瓣膜800压褶在该部分上，使得套管806的编织部分能够连同瓣膜800扩展。
本领域已知各种可扩展心脏瓣膜，并且本申请不应被认为是限制为任何特定的瓣膜。此类瓣膜通常包括管状支架框架810，多个柔性小叶或异种移植瓣膜(未示出)被附连到管状支架框架810内，以提供血液闭塞表面。支架框架810可以类似于可扩展的不锈钢支架，该不锈钢支架用于从加利福尼亚州Irvine的爱德华兹生命科学公司可获得的SAPIEN经导管心脏瓣膜。
在瓣膜800处于用于部署的位置之后，外科医生相对于可锻轴130向远侧推动球囊112并且将其定位在瓣膜800内，如图24B所示。图24C示出处于扩展状态的球囊112，以抵靠瓣环扩展套管806和瓣膜800两者。一旦瓣膜800扩展到期望的直径，球囊112能够缩小(未示出)，并且递送系统110从患者脉管系统缩回。优选地，套管806由弹性材料形成，该材料能使其向内弹回并且随递送系统110一起被移除。
虽然已在本发明的优选实施例中描述了本发明，但应理解的是，所使用的词汇是描述词汇而不是限制词汇。因此，可以在随附权利要求中做出改变，而不脱离本发明的真正范围。