(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒト以外の自然組織心臓弁を固定する方法であって、
上記自然組織心臓弁が、通路を画定する管状壁13と、上記自然組織心臓弁への流入部位17と上記自然組織心臓弁から出てゆく流出部位19とに上記通路を分割している弁体15とを含み、上記流入部位の圧力が上記流出部位より高い場合に上記流入部位から上記流出部位への流出を許容するために上記弁体が開くものであり、
固着液の浴に上記自然組織心臓弁を浸し、
上記流入部位中へ液源S1から、及び上記流出部位中へ他の液源S2からそれぞれ固着液を流し、
上記流入部位中及び流出部位中での上記固着液の圧力を、上記自然組織心臓弁に作用する上記浴の圧力より大きくして上記流入部位及び流出部位から外に向かって作用して上記流入部位及び流出部位で上記管状壁を膨張させるのに十分な大きさの差圧を供し、
上記流入部位及び上記流出部位間の差圧を上記弁体に掛けた状態で、該弁体に掛かる差圧を上記流出部位の管状壁を膨張させるための差圧よりも小さくするとともに、上記固着液に上記心臓弁を浸して該心臓弁に上記固着液を通す間に可変させるものであり、該差圧の可変を、上記液源の上下移動による定常水頭の変化で作り出し、
この差圧を上記心臓弁を固定するまでの時間にわたって掛けつづける
ことを特徴とする、ヒト以外の自然組織心臓弁を固定する方法。
【請求項２】
上記弁体に掛かる差圧が4mmHgを越えない請求項１の方法。
【請求項３】
請求項１または２の方法で固定したヒト以外の自然組織心臓弁。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は、自然組織心臓弁を固定する方法に関する。ブタ等の動物の心臓弁を皮下埋設して人間の心臓弁の代わりに使用することが行なわれている。動物の心臓弁を皮下埋設して使用できるようにする前に、人間に使用するための適当な処理が施されなければならないが、その処理の１つの重要なステップは、固定、即ち分解に対して組織を安定化させることである。
自然組織の動物あるいは人間の心臓弁は、通路を画定する管状壁と流入部位と小葉から出てゆく流出部位に通路を分割している弁体とを含む。このような弁は、弁の前後の圧力差に応じて流入部位から流出部位へ血液が流れることを許容する。
収縮後、心臓弁の流入部位及び流出部位の管状壁の円周方向寸法は、弁が緩和状態、即ち圧力が掛かっていない状態に至るために減少する。流出部位の管状の壁は、大動脈弁が大動脈根である場合、その原寸、即ちその自然生理的な状態に適合するサイズにに近づくために、放射状に外側へ広がらなければならない。そしてその状態で固定されると、その後縮んだり放射状に内側に部分的につぶれたりしなくなる。所望のように流出部位を拡大させるためには、適当な時間の間に所望の膨張を達成するのに十分でかつ半径方向で外向きの流体の差圧が、流出部位の管状壁に作用することが必要である。このための所望の差圧は広範囲に可変するが、外向きに作用する差圧は大体20mmHgから120mmHgである。
固定処理について他に考えなければならないことは、弁体がさらされる流体の差圧である。弁葉に掛かる差圧は、広い範囲で可変する。しかしながら、弁に掛かる差圧がほとんどない固定的なものとすることが望ましい。例えば、流入部位から流出部位への方向で弁葉に掛かる差圧は大体0mmHgから4mmHgであろう。
問題は、弁葉に対する要求圧力と流出部位の管状壁に対する要求圧力が、非常に異なり、実際の動作では、管状壁の膨張に必要な圧力が弁に要求される圧力より通常は大きいことである。もし流出部位の管状壁に必要な圧力より高い圧力で弁が固定されるならば、弁が好ましくない堅さになるまで、弁のコラーゲン波形が伸びる傾向がある。他方、弁の固定に所望される低い圧力は、流出部位の管状壁を拡大させるのに不十分である。
発明の開示
本発明は、異なる差圧に流出部位の管状壁と弁体をさらすことによってこの問題を解決するものである。本発明は、流出部位の管状壁と弁に掛かる差圧を独立して選択可能にする。従ってこれらの差圧の各々を、流出部位の管状壁と弁体において所望の結果を達成するように選択できる。それに加えて本発明は、先行公知技術における固定技術に固有の自然組織心臓弁の変形を減少させる。
本発明において、自然組織心臓弁は、固着液に弁をさらすことによって固定され、流出部位の管状壁に掛かる第１の差圧と弁に掛かる第２の差圧を供給する。第１の差圧は、管状壁で外向きに作用し、両差圧は等しくない。
固着液は、自然組織心臓弁を固定することができれば液体でもガスでもよい。現在では、グルタルアルデヒド溶液が望ましい。
広義には本発明は、採用した個々の差圧に依存しない。しかしながら望ましい実施例では、第１の差圧は、流出部位の管状壁を拡大するのに十分なものである。通常、流出部位の管状壁に作用する第１の差圧は、弁小葉に作用する第２の差圧より大きい。多くの適用例で第１の差圧は、好ましくは大体20mmHgから80mmHgの範囲である。ブタの大動脈心臓弁では、第１の差圧が、好ましくは大体20mmHgから50mmHgの範囲であり、大体40mmHgが最適である。弁に作用する第２の差圧は、好ましくは低レベルのもので、好ましくは大体0mmHgから4mmHgの範囲のものであり、最適値は0mmHgぐらいである。
また本発明は、固定の間に圧力差を可変することを可能にする。例えば第２の差圧は、弁の開放と閉鎖を引き起こす方法で可変され得る。これは弁を通る固着液の流れに起因する。
種々の方法で実施できるが、１つの望ましい技術では、加圧された固着液がこれらの部位の分離した通路を通して流入、流出部位に供給される。それによって、流入、流出部位が加圧された固着液に接触する。また弁は、固着溶液浴に浸す。好ましくは、弁の外側に作用している浴の圧力より大きい流出部位中の固着液の圧力で固着液が流入部位と流出部位に流入し、流出部位の管状壁に対して外向きに作用する所望の差圧を供給する。
流入部位中の固着液の圧力は、流出部位中の固着液の圧力に関して弁に掛ける所望の差圧を作り出すのに十分なものである。例えば、流入、流出部位に40mmHgで固着液を供給することによって、流出部位の管状壁に作用する差圧が40mmHgとなり、弁に作用する差圧が0mmHgとなる。
流入、流出部位は、固着液の同一のあるいは分離した加圧源に結合される。本発明方法を実行するために使用された１つの装置で、流入、流出部位はそれぞれ固着液の第１、第２の源に結合される。
固着液は異なる方法で加圧できるが、心臓弁に関する固着液源の定常水頭高さを制御することによって容易に達成できる。本発明では、対応する部位への１つあるいは両方の圧力源によって供給される固着液の圧力は、圧力源の定常水頭高さを変えることによって可変できる。
本発明の方法は、複数の自然組織心臓弁をほぼ同時に固定できる。これは、例えば第１のマニホールドへ複数の心臓弁のすべての流入部位を結合し、かつ心臓弁のすべての流出部位を第２のマニホールドに結合することによって達成できる。弁の外面は固着液の作用にさらされ、加圧された固着液は、心臓弁の流入、流出部位にそれぞれ第１、第２のマニホールドを通して供給される。
心臓弁の流入、流出部位での加圧された固着液受け入れを適切なものにするために、流入と流出部位に終端壁を結合して流入と流出室を形成することが望ましい。終端壁の各々が、対応する室へつながっている入口を有する。この構成により、加圧された固着液が、対応する室へその入口を通して流入する。
一般に、加圧された液体によって流入部位の管状壁を膨張させることは望ましくない。それゆえに本発明は、流入部位中の加圧された固着液による膨張に対して、流入部位の管状壁を支えることを可能にする。もちろん流入部位の管状壁の膨張が適当であるか、或いは流入部位の管状壁が内圧に耐えるのに十分な強度を有し、いかなる膨張も或いはいかなる不適当な膨張も生じないようであれば、支持の必要性はない。これは好流入部位の周りに支持リングを備えることによって達成される。大動脈弁の固定のために、弁のつば部を支えるために位置決めされる波のような縁を有する支持リングを利用する。
弁に支持リングを結合するために、弁の組織を支持リングの縁部分の周りに折り畳み、折り畳まれた組織を、弾性を有するスリーブと支持リングの間でクランプする。終端壁は、弾性を有するスリーブに結合される。この構成では、支持リングが折り畳まれた組織をクランプし得る比較的硬質のベースを形成し、弾性を有するスリーブはクランプされた組識が切断されることを防ぎ、そして心臓弁に終端壁を弾力的に結合する。
【図面の簡単な説明】
図１は、概略的に示された加圧された固着液源を伴うブタの大動脈心臓弁と対応する固定具の横断面図である。
図２は、図１の線２−２に沿う断面図である。
図３は支持リングの斜視図である。
図４は、同時に複数の心臓弁を固定するのに望ましい装置を示す管系図である。
図５は、マニホールドの１つへ心臓弁アセンブリを結合するのに望ましい方法を示す拡大部分断面図である。
図６は、この発明の方法を実施する装置を示す斜視図である。
好ましい実施例の説明
図１に、ブタの大動脈心臓弁11を示す。心臓弁11は通路を画定している管状壁13と弁に入る流入部位17と弁から出てゆく流出部位19に通路を分割している弁体15とを含む。流入部位17と流出部位19はそれぞれ、この発明の固定技術の目的のために入口となる開口を有する。弁体15は、流入部位17の圧力が流出部位19より高い場合に流入部位17から流出部位19への血液の流出を許容するために明く。弁体15は、環状部21の近くで管状壁に取り付いている。流出部位19の管状壁13部分が、一般に大動脈根と称される。図１で示すように、弁11は、適切に固定するために適当に切り整えられており、右及び左の冠状動脈23、25が従来の態様で縛りつけられている。弁11はブタの大動脈弁であるが、本発明は大動脈弁に或いはブタの心臓弁に限定されず、動物であれ人間であれ他の自然組織心臓弁を固定できる。
流入部位17と流出部位19はそれぞれ、所望圧力に固着液を加圧する液源S1、S2に結合される。液源S1、S2は単一源でも分離したものでもいずれでもよい。異なる固着液を使用できるが、固着液にはグルタルアルデヒド溶液を利用することが望ましい。
固着液加圧源に大動脈の自然組織心臓弁の流出部位19を結合するために知られている先行公知技術を利用してもこれを行うことはできるが、所望であれば、突出する軸状通路29を有する管状の固定具27を利用することが望ましい。固定具27は、流出部位19とともに流出室30を形成する。固定具27は、Delrinのような好ましくは硬質の高分子物質からなり、環状の末端リブ31と基部ショルダー33と滑らかな外周面の筒部35を有する。筒部35は、ショルダー33とリブ31間に位置する好ましくは円柱形のものである。固定具27は、基部ショルダー33と基部リブ39間に減少した直径の頚部37を有する。
以下において述べる態様を含む適当な態様で、固定具27は液源S2に結合されている。固定具27は、終端壁41と流出部位19への入口43を有する。固定具27は、滑らかな表面の筒部35により流出部位19へ所望の深さで挿入でき、従来の取り外し可能な締付けバンド45を図１で示すようにリブ31のすぐ上で管状壁13の周囲に嵌めて、固定具27に管状壁13をクランプする。この挿入機構の深さを変えることが、図１で示された全体アセンブリの長さを可変させ、以下に詳細に述べるようにアセンブリの取付けを容易にする。
この発明の１つの特徴は、液源S1への流入部位17の結合である。この特徴は種々の異なる方法において流入部位17と協調して動作する固定具46を採用して流入室48を形成することが望ましい。固定具46は、流入部位に印加される加圧された固着液によって流入部位17が放射状に外に向けつ膨張しようとするのを支えるために、管状壁13の流入部位17を囲む支持リング47を含む。支持リング47は硬質で、そして好ましくはDelrinのような硬質の高分子物質からなる。また、支持リング47は弾性を有し、半径方向で外へ向かう膨張を制限するために、限度内で管状壁13の流入部位17を伸ばす。支持リング47は、波打つような端縁49と、基端部分51及び基端部分51近傍の環状溝52を有し、内部通路が貫通している。
心臓弁11に取り付けたとき、波打つ縁49は弁11の環状部21に沿って伸びる。特に、半径方向で外へ向かう膨張に対して環状部21が支持リング47によって支えられる構造を形成するように、波打つような形状の端縁49が構成される。
弁組識、特に、管状壁13の部分55が、図１で示すように支持リング47の基端部分51の周りに折り畳まれる。固定具46はまた、従来公知の取り外し可能な締付けバンド57と弾性を有するスリーブ59を含み、部分55は、弾性スリーブ59と支持リング47の間に締付けバンド57によってクランプされる。弾性スリーブ59は、比較的細い締付けバンド57によって管状壁13の部分55が切断されることを防ぐ。支持リング47は、管状壁13の部分55をクランプする硬質のベースを備える。締付けバンド57は溝52に嵌められ、部分55の組織を溝に押し付けて支持リング47に固定する。
固定具46は、頚部63を有し、端部がリブ65なっている終端壁61を含み、スリーブ59に結合される。終端壁61は、頚63を貫通する入口部67を有し、固定具46は、弾性のあるスリーブ59に終端壁を結合する従来の取り外し可能な締付けバンド69を含む。入口67は液源S1に結合され、液源S1からの加圧された固着液は流入部位17に入口67を通して流れる。
図１から明らかなように、流入部位17と流出部位19は各々所望の圧力の固着液にさらされ、流出部位19の管状壁13と弁体15に対して掛かる異なる差圧を作りだす。上述のようにこれらの圧力は幅広く可変できるが、好ましい実施例では、流入部位17と流出部位19中の流体圧が40mmHgである。これは弁体15に差圧を作り出さず、壁13の流出部位19に対して外に向かって作用する40mmHgの差圧を作り出す。
圧力が液源S1、S2から印加されたている間に、以下に述べるように、弁11の外面が好ましくは固着溶液浴への浸漬によって固着液の作用にさらされる。この場合、管状壁13の流出部位19に掛かる差圧は、浴からの静水圧と源S2の内圧の差圧である。しかしながら浅い浸漬では、管状壁13の流出部位19に掛かる差圧は、源S2によって印加される内圧とほぼ等しい。
印加されたこれらの圧力により、管状壁13は収縮状態から内圧によって拡大され、広がった状態で固定される。弁体15は、差圧なしの状態で固定される。これは、弁体のコラーゲン波形が逆に変更されず、また堅くならないないことを意味する。管状壁13の流入部位17は、支持リング47によって膨張を防がれ、端縁49は、流入部位内で内圧による膨張に対して環状部を支える。
本発明は、複数の自然組織心臓弁の同時固定に適用できる。そしてこれをなす望ましい方法を、図４で示す。特に図４は、想像線で概略的に浅いタンク71及び並列の流入マニホールド73、75及び並列の流出マニホールド77、79を示す。流入マニホールド73、75は流入ヘッダー81に結合され、それによって液源S1に結合される。同様に、流出マニホールド77、79は流出ヘッダー83に結合され、それによって液源S2に結合される。弁11の第１列は、流入マニホールド73と流出マニホールド77間に平行に連結され、弁11の第２列は、流入マニホールド75と流出マニホールド79間に平行に連結される。特に、弁11の各流入部位17は、対応する流入マニホールド73、75に連結され、弁11の各流出マニホールド19は、対応する流出マニホールド77、79に連結される。マニホールド73、75、77、79とヘッダー81、83はタンク71内に設けられる。
種々の組立行程を採用できるが、望ましい工程では、図１で示されるように、弁11の各々が、対応する固定具27、46と組み立てられる。それから図４で示されるように、この弁と固定具のアセンブリは、対応するマニホールド73、77あるいはマニホールド75、79の間に連結される。次にタンク71内に、グルタルアルデヒド固定溶液を適切な高さまで満たし、すべての弁11、固定具27、46及びマニホールドを固着溶液に浸す。最後に、それぞれの弁11に液源S1、S2から、固着溶液を対応するヘッダーとマニホールドを通して流入部位17と流出部位19に導き入れる。それから弁11は、十分な時間に渡って固着溶液の作用にさらされ、すべての弁がほぼ同時に固定される。固定に必要な時間は変化するが、たとえばおよそ24時間から３日である。
マニホールド73、75、77、79は固定的に並列関係でタンク71に取り付けられる。弁と固定具アセンブリの各々が、対応する一対のマニホールドに結合するのに十分な長さであることが重要である。本発明は２つの方法でこれを達成する。最初に、異なる長さの弁−固定具アセンブリを適応させるようにして、固定具の各々が対応するマニホールドに結合される。次に、図１と関連して述べたように、固定具27が流出部位19に挿入されている程度によって、弁−固定具アセンブリの長さを可変する。
図５は、固定具46の結合長さが異なる弁−固定具アセンブリをマニホールド73に適応させる１つの方法を示す。図５は、マニホールド73の一部を示す。マニホールドは、開口85とその周りに取り付けた環状シールまたは、即ちグロメット87を有する。シール87は、エラストマー材料から作られ、その開口をリブ65が通ることを許容し、シール87は頚部63の外面に密着する。シール87を通る頚部63の挿入深さはさまざまに変化させることができ、固定されたマニホールド73、75は異なる長さの弁−固定具アセンブリに適応できる。それゆえに、図４のシステムで使用するためには、ある許容範囲内の長さの弁−固定具アセンブリとすることだけが必要である。リブ65は、頚部63がシール87から外れることに抵抗する。図示された開口87におけるマニホールド73の構造は、すべての開口とすべてのマニホールド73、75、77、79に特有のものである。
図６は、図４と５のシステムを具体化することができる１つの方法を示す。図６は、脚89によって床の上に支えられたタンク71を示す。タンク71は内部に適当に取り付けた流入ヘッダー81と流出ヘッダー83を有している。流入マニホールド73、75と流出マニホールド77、79はヘッダー81、83に結合するそれらの対向端を有する。加えて、２つの付加的マニホールド73a、77aと75a、79aのセットも、ヘッダー81、83に結合するそれらの対向端を有する。マニホールド73a、75a、77a、79aはマニホールド73、75、77、79と全く同一のものである。流出ヘッダー83に隣接した流入マニホールド73、75、73a、75aの終端は、各々位置91で栓をされている。流出マニホールド77、79、77a、79aの終端は、流入ヘッダー81に隣接した位置93で栓をされている。これによって流入ヘッダー81から流入マニホールド73、75、73a、75aにだけ固着液が供給される。またこれによって流出ヘッダー83から流出マニホールド77、79、77a、79aにだけ固着液が供給される。
オーバーフロー管95はタンク71の底から上向きに突き出て、そしてタンク71の底から下方へ突出して固着溶液（この実施例ではグルタルアルデヒド溶液）の容器97に接続している。オーバーフロー管95の頂部は、タンク71中の固着溶液の所望の最大レベルに位置し、対応するマニホールドに結合した弁11の上面を越える。好ましくは、パイプ95の頂部はヘッダー83、85とマニホールドの上面を越える。
この実施例では、液源S1、S2はそれぞれ、回転ねじ99、101で垂直動可能に取り付けられている。回転ねじ99、101は回転可能にタンク71など適当な支持物に取り付けてあるが、これらのねじは移動しない。それゆえに、液源S1、S2をねじ99、101で取り付けることによって、ねじ99、101の回転運動により所望のように液源を上下動させることができる。
液源S1、S2は各々、固着溶液の入口105、孔107、排出口109及びドレン排出管111を有している容器103を含む。弁113は、孔107、排出口109及びドレン排出管111を備える。
初めに、容器103の入口105にはポンプ112によって容器97から固着溶液が供給される。この間に、孔107用の弁113が開口し、ドレン排出管111用の弁113が閉じられる。固着溶液は、それぞれ対応する弁113を開くことによって排出口109を通してヘッダー81、83に液源S1、S2から供給される。空気はヘッダー81、83の孔115を通してマニホールドとヘッダー81、83からそれぞれパージされる。孔115は止め栓（図示せず）によって適宜開閉できる。
固着溶液は、ドラム缶117からタンク71に供給される。供給はポンプによって或いは重力によって行なえる。
液源S1、S2からの流れは、液源中の固定溶液の定常水頭による。この定常水頭は、ねじ99、101に沿って容器103を上下動させることによって、及び／又は容器内の固着溶液の高さを可変させることによって変化させることができる。さらに、これらの水頭高さは、弁体15と管状壁13に掛かる差圧を変えるために、固定の間に可変させることができる。
液源S2に対して液源S1を高くすることによって、流入部位17中の圧力が、流出部位19の圧力を越え、弁体を開かせる差圧を作りだす。これによって固着溶液が流出部位19へ流入部位17から弁を通して流出することを許容する。弁体15は、液源S1、S2の一方あるいは両方の高さを変え、流出部位19中の流体圧を流入部位17の圧力より高くすることによって閉じられる。もし弁に掛かる差圧の方向をくり返し逆転させれば、弁の動的固定が得られる。しかしながら動的固定のためには、液源S1、S2の定常水頭をくり返し可変させるよりも、各容器103中の圧縮可能な不活性気体の圧力を変えるようにすることが好ましい。動的な弁の固定は、Eberhardt氏の米国特許出願第366,375（出願日:1989年６月９日）で論じられている。
【図３】
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【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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