(57)【要約】  スカートおよび複数の接合する尖部を備える弁体を支持する自動膨張式のマルチレベルのフレームを有する人工心臓弁が提供される。フレームは、経皮的で経血管的な送達を可能にする収縮した送達の構成と、非対称の砂時計形状を有する膨張した配置の構成との間で移行する。弁体のスカートおよび尖部は、接合の中心が、弁の交連に加えられた水平の力を低下させ、尖部に沿ってフレームに力を効果的に配分し、伝達するように選択できるように構築される。あるいは、弁体は外科的な移植の人工交換弁として使用できる。
2008539985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工弁であって、
収縮された送達の構成および膨張した配置の構成を有し、膨張した配置の構成で第１の呼び径を有する拡張した流出区画、第２の呼び径を有する円錐形の流入区域、および前記第１および第２の呼び径よりも小さな第３の固定された径を有する狭窄領域を有する自動膨張式のマルチレベルのフレームと、
マルチレベルのフレームに固着され、スカートに固着された複数の尖部を含む弁体と、を備える。
【請求項２】
請求項１に記載の人工弁において
前記マルチレベルのフレームは、等しくない長さのジグザクによって画定されるセルのパターンを備える。
【請求項３】
請求項１に記載の人工弁において、
前記円錐形の流入区画は基部の端部を有し、前記円錐形の流入区画は前記基部の端部に向かって外側にフレア形に広がっている。
【請求項４】
請求項１に記載の人工弁において、
隣接する尖部は、交連を形成するために共に固着され、接合縁部および接合の中心を画定する自由縁部を有し、前記交連は前記接合の中心から長手方向に偏っている。
【請求項５】
請求項４に記載の人工弁において、
前記交連は、前記接合の中心に隣接した位置で前記マルチレベルのフレームに固着されている。
【請求項６】
請求項５に記載の人工弁において、
前記マルチレベルのフレームはセルのパターンを有し、前記交連は前記セルのパターンのうちの少なくとも１つのセルの全体の領域にかかるフラップを備える。
【請求項７】
請求項４に記載の人工弁において、
前記交連および前記尖部の接合縁部は、前記尖部の上の負荷を実質的に均一に配分する懸垂曲線を画定する。
【請求項８】
請求項７に記載の人工弁において、
前記懸垂曲線は、前記交連に加えられた水平の負荷を低下させるように構成されている。
【請求項９】
請求項１に記載の人工弁において、
前記尖部は接合部で前記スカートに固着され、前記接合部は前記弁体を通って前記マルチレベルのフレームに力を均等に配分するように前記フレームに固着されている。
【請求項１０】
請求項９に記載の人工弁において、
前記マルチレベルのフレームは、前記接合部を支持するように構成された外形を画定するセルのパターンをさらに備える。
【請求項１１】
請求項４に記載の人工弁において、
各尖部は、個別に形成され、前記交連の耐久性を増加させるために折り重ねられた複数のフラップを有する拡張した側方端部を備える。
【請求項１２】
請求項１に記載の人工弁において、
前記スカートは、複数の長手方向に向けられた補強タブまたはプリーツをさらに備える。
【請求項１３】
請求項１２に記載の人工弁において、
前記補強タブまたはプリーツは、前記マルチレベルのフレームに固着されている。
【請求項１４】
請求項１２に記載の人工弁において、
前記スカートは、前記マルチレベルのフレームのセルの最も基部に近い列に固着されるようになされた複数の端部タブをさらに備える。
【請求項１５】
請求項１に記載の人工弁において、
前記尖部は、ブタ、ウシ、ウマ、またはその他の哺乳類の心膜組織、合成材料、またはポリマー材料のうちの１つから選択された材料を備える。
【請求項１６】
請求項１に記載の人工弁において、
前記弁体は、前記人工弁が患者の大動脈弁の中に送達され、前記マルチレベルのフレームが前記膨張した配置の構成になったとき、患者の大動脈輪の環上に配置される。
【請求項１７】
請求項１に記載の人工弁において、
前記マルチレベルのフレームは、患者の生来の弁を前記膨張した配置の構成で恒久的に開放して保持するように構成されている。
【請求項１８】
請求項１に記載の人工弁において、
前記マルチレベルのフレームは、前記膨張した配置の構成で患者の冠状動脈にアクセスできるように構成されている。
【請求項１９】
請求項１に記載の人工弁において、
マルチレベルのフレームは、基部および末端の端部、ならびに前記基部および末端の端部の間で寸法が変わる複数のセルのパターンを有する。
【請求項２０】
請求項１に記載の人工弁において、
前記狭窄領域は、前記狭窄領域から前記流出区画への移行部のための所定の半径の湾曲をもたらすように構成された複数のセルのパターンを備える。
【請求項２１】
請求項１に記載の人工弁において、
前記スカートは合成材料を備える。
【請求項２２】
請求項２１に記載の人工弁において、
前記スカートは、変形されない構成で環状の形状を備える。
【請求項２３】
請求項２２に記載の人工弁において、
スカートは、前記合成材料を変形することによって形成される円錐切頭体形に構成されている。
【請求項２４】
請求項２３に記載の人工弁において、
前記円錐切頭体形は、複数の長手方向に向けられたプリーツを前記合成材料で作成することによって形成されている。
【請求項２５】
請求項１に記載の人工弁において、
前記スカートは、動物の心膜の材料の２つ以上の個別のパネルを備える。
【請求項２６】
請求項１に記載の人工弁において、
前記スカートは、動物の心膜の材料の２つ以上の接合されたパネルを備える。
【請求項２７】
人工弁であって、
共に固着されて交連を形成する尖部に隣接するスカートに固着され、接合縁部および接合の中心を画定する自由縁部を有する複数の尖部を備える弁体を備え、
前記交連は、前記接合の中心から長手方向に偏り、前記尖部の上の負荷を実質的に均一に配分する懸垂曲線を画定する。
【請求項２８】
請求項２７に記載の人工弁において、
前記懸垂曲線は、前記交連に加えられた水平の負荷を低下させるように構成されている。
【請求項２９】
請求項２７に記載の人工弁において、
各尖部は、個別に形成され、前記交連の耐久性を増加させるために折り重ねられた複数のフラップを有する拡張した側方端部を備える。
【請求項３０】
請求項２７に記載の人工弁において、
前記スカートは、複数の長手方向に向けられた補強タブまたはプリーツをさらに備える。
【請求項３１】
請求項２７に記載の人工弁において、
前記尖部は、ブタ、ウシ、ウマ、またはその他の哺乳類の心膜組織、合成材料、またはポリマー材料のうちの１つから選択された材料を備える。
【請求項３２】
請求項２７に記載の人工弁において、
前記人工弁は自動膨張式のフレームをさらに備え、前記尖部は接合部で前記スカートに固着され、前記接合部は前記弁体を通って前記フレームに力を均等に配分するように前記フレームに固着されている。
【請求項３３】
請求項３２に記載の人工弁において、
前記フレームは、前記接合部を支持するように構成された外形を画定するセルのパターンをさらに備える。
【請求項３４】
請求項３０に記載の人工弁において、
前記人工弁は自動膨張式のフレームをさらに備え、前記補強タブまたはプリーツは前記フレームに固着されている。
【請求項３５】
請求項２７に記載の人工弁において、
収縮した送達の構成および膨張した配置の構成を有する自動膨張式のフレームをさらに備える。
【請求項３６】
請求項３５に記載の人工弁において、
前記フレームは、等しくない長さのジグザクによって画定されるセルのパターンを備える。
【請求項３７】
請求項３５に記載の人工弁において、
前記交連は、前記接合の中心に隣接した位置で前記フレームに固着されている。
【請求項３８】
請求項３５に記載の人工弁において、
前記フレームはセルのパターンを有し、前記交連は前記セルのパターンのうちの少なくとも１つのセルの全体の領域にかかるフラップを備える。
【請求項３９】
請求項３５に記載の人工弁において、
前記スカートは、前記フレームのセルの最も基部に近い列に固着されるようになされた複数の端部タブさらに備える。
【請求項４０】
請求項３５に記載の人工弁において、
前記弁体は、前記人工弁が患者の大動脈弁の中に送達され、前記フレームが前記膨張した配置の構成になったとき、患者の大動脈輪の環上に配置される。
【請求項４１】
請求項３５に記載の人工弁において、
前記フレームは、患者の生来の弁を前記膨張した配置の構成で恒久的に開放して保持するように構成されている。
【請求項４２】
請求項３５に記載の人工弁において、
前記フレームは、前記膨張した配置の構成で患者の冠状動脈にアクセスできるように構成されている。
【請求項４３】
請求項３５に記載の人工弁において、
フレームは、基部および末端の端部、ならびに前記基部および末端の端部の間で寸法が変わる複数のセルのパターンを有する。
【請求項４４】
請求項３５に記載の人工弁において、
前記フレームは、前記膨張した配置の構成で第１の呼び径を有する拡張した流出区画、第２の呼び径を有する円錐形の流入区域、および前記第１および第２の呼び径よりも小さな第３の固定された径を有する狭窄領域を有する。
【請求項４５】
請求項４４に記載の人工弁において、
前記円錐形の流入区画は基部の端部を有し、前記円錐形の流入区画は前記基部の端部に向かって外側にフレア形に広がっている。
【請求項４６】
請求項４４に記載の人工弁において、
前記狭窄領域は、前記狭窄領域から前記流出区画への移行部のための所定の半径の湾曲をもたらすように構成された複数のセルのパターンを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば大動脈弁閉鎖不全または大動脈弁狭窄などの心臓弁の機能障害に苦しむ患者の心臓機能を向上させる交換弁に関する。より詳細には、本発明は改善された耐久性をもたらし経皮送達に特に適切な心臓人工弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓弁の交換は、弁閉鎖不全または尖部（ｌｅａｆｌｅｔ）の狭窄性の石灰化に苦しむ患者に対するありふれた外科的な処置となっている。いくつかの処置は、低侵襲技術（「キーホール」技術と呼ばれる）を使用して行うことができるが、弁交換の大部分は、全面的な胸骨切開を伴い、患者を人工心肺を付けた状態にする。従来的な開腹手術は、患者にかなりの外傷や苦痛を与え、長い回復期間を必要とし、命にかかわる合併症を引き起こす可能性がある。
【０００３】
これらの問題に対処するために、過去十年間のうちに低侵襲技術を使用して心臓弁の交換を行う努力がなされてきた。これらの方法では、腹腔鏡の器具が使用されて、患者の肋骨を貫通する小さな開口を作り、心臓へのアクセス部を設ける。そのような技術にかなりの努力がつぎ込まれてきたが、臨床医が腹腔鏡の器具を使用して心臓の特定の領域にアクセスする能力しか持たないことよって、広範囲な受け入れが制限されてきた。
【０００４】
従来の開腹手術および低侵襲の外科的な方法によって起こる問題を解決するために、さらにその他の努力が、交換用の心臓弁の経皮的で経血管的な送達に注がれてきた。そのような方法では、人工弁が送達のためにカテーテル内にコンパクト化され、次いで、たとえば大腿動脈の開口を通して送られ、下行大動脈を通って心臓に達し、その人工器官は、大動脈弁輪（ａｏｒｔｉｃ  ｖａｌｖｅ  ａｎｎｕｌｕｓ）に配置される。血管の開存性を回復するためステントを送達することに対して、経血管的な技術が広範囲に受け入れられているが、比較的複雑な人工弁の経皮的な送達に対して、よくない結果しか得られなかった。
【０００５】
周知の人工心臓弁の１つのそのような例がＳｃｈｒｅｃｋの米国特許第６，４５４，７９９号に記載されている。その特許に記載された人工器官は、塑性変形可能なワイヤメッシュのベース内に配置された布をベースにした心臓弁を備え、バルーンカテーテルの膨張によって送達される。人工弁のバルーンカテーテルでの送達に伴う１つの欠点は、配置する間にバルーンとベースの間で圧縮された場合に弁尖を損傷する可能性があることである。さらに、バルーンの膨張可能な構造は、バルーンの収縮に続いてある程度の跳ね返りを受ける傾向にあるので、人工弁の周辺部の周りで弁周囲逆流が生じる可能性がある。
【０００６】
したがって、その人工器官を配置する間の尖部の損傷の危険を低下させる経皮的に送達可能な人工弁を提供することが望ましい。さらに、配置に続く人工器官の跳ね返りから生じる弁周囲逆流の危険を低下させる人工弁を提供することが望ましい。
【０００７】
Ｓｕｈ等の米国特許第６，０２７，５２５号は、ポリマーのカバーに固着された一連の自動膨張式ユニットを備え、その中に配置された弁を有する人工弁を記載している。そのようなデバイスは、人工器官の中に配置された弁をコンパクト化する能力が限られているので心臓弁の交換に適していない。さらに、ポリマーのカバーが冠状動脈口を覆い隠し、それによって冠状動脈への血流が分裂し、それに続くそれらの動脈のカテーテル処置を妨げるので、そのような人工弁は、特に大動脈弁の欠陥を処置するのに不適切である。したがって、自動膨張式であり、その上弁が周知の設計よりもさらにコンパクト化できるようにする人工弁を提供することが望ましい。
【０００８】
また、Ｍｙｅｒｓ等の米国特許第６，６８２，５５９号は、本質的に管状の設計を有する人工弁を記載している。そのような構成の１つの欠点は、比較的大きな水平の力が尖部の接合縁部に沿って生じ、交連の点に伝達されることである。これらの力は、尖部の耐久性に悪影響し、弁の故障を招く可能性がある。これを考慮すると、尖部の接合の中心が、尖部の接合縁部および交連の点に加えられた水平の力を低下させるように選択でき、それによって弁の耐久性を向上させる弁を提供することが望ましい。さらに、水平の力を交連の点に集中させるのではなく、尖部の接合縁部の上に水平の力をより均一に配分する弁設計を提供することが望ましい。
【０００９】
天然の組織の弁の尖部に沿った力の配分をより近似して再生する努力において、いくつかの周知の弁の設計は、Ｂｅｓｓｌｅｒ等の米国特許第５，８５５，６０１号およびＡｎｄｅｒｓｅｎ等の米国特許第６，５８２，４６２号に記載されるような交連の点に関するアンカーとして機能する長手方向の突起部を有する円形のベース部分を備える。
【００１０】
ＢｅｓｓｌｅｒおよびＡｎｄｅｒｓｅｎの人工弁は、送達ために容易に折りたたむことができるが、それらの設計は配置された後で問題の影響を受けやすい。たとえば、そのような人工器官の長手方向の突出は、心臓の通常の動きの間に加えられる圧縮力に耐えるための十分な剛性をもたらさない可能性がある。交連のアンカーの変形は、交連および尖部に加わる様々な力を生じる可能性があり、尖部の機能に悪影響を与える。さらに、前述の人工弁の外側は実質的に円筒形であるので、人工器官は、配置する間に弁輪の解剖学的な構造に適切に合致し、その中に定着するようになることがあまり見込めない。その結果、周期的に弁に負荷をかけることによって、患者の解剖学的な構造に対してアンカーのずれまたは移動を招く可能性がある。
【００１１】
上記のことを考慮すると、患者の解剖学的な構造に合致し、重要な弁の構成要素に関して均一な程度の剛性および保護を提供することができる弁を提供することが望ましい。
【００１２】
また、既存の弁輪の形状に適合するために周辺部を変形できるが、心臓の通常の動きによる変形または移動の影響を受けにくい部分を有する人工弁を提供することが望ましい。
【００１３】
さらに、配置されたとき解剖学的な形状にされるマルチレベルの構成要素を有する人工弁を提供することが望ましく、それによって弁の定着を向上させ、ならびに移動および弁周囲逆流の危険を低下させることが望ましい。
【００１４】
さらに、弁体が、その機能的な構成要素を損なうことなく周知の設計と比較して、製造を容易にし、縮小された送達の輪郭を形成するように構成された人工弁を提供することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前述のことを考慮すると、本発明の目的は、周知の設計の欠点を克服し、開腹手術の、低侵襲の、または経皮的な移植技術を使用して移植できる人工弁を提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は周知の設計より優れた、際立って縮小された送達の輪郭を示す経皮的に送達可能な人工弁を提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、その人工器官を送達および配置する間の尖部または弁体のその他の機能的な構成要素の損傷の危険を低下させる経皮的に送達可能な人工弁を提供することである。
【００１８】
本発明の別の目的は、配置に続く人工器官の弾力的な跳ね返りから生じる弁周囲逆流の危険を低下させる人工弁を提供することである。
【００１９】
本発明の別の目的は、自動膨張式で冠状動脈などの隣接する解剖学的な構造に容易にアクセスすることができるようにする人工弁を提供することである。
【００２０】
本発明の別の目的は、尖部の接合の中心が、尖部の接合縁部および交連の点に加えられた水平の力を低下させるように選択でき、それによって弁の耐久性を向上させる弁を提供することである。
【００２１】
また、本発明の目的は、力を交連の点に集中させるのではなく尖部の接合縁部の上に力をより均一に配分させる弁設計を提供することである。
【００２２】
本発明の別の目的は、解剖学的な形状にされ、重要な弁の構成要素に均一で高度な剛性および保護をもたらし、心臓の通常の動きから生じる変形に影響を受けにくい弁を提供することである。
【００２３】
さらに、本発明の目的は、既存の弁輪の形状に適合するために周辺部を変形できるが、心臓の通常の動きによる変形または移動の影響を受けにくい部分を有する人工弁を提供することである。
【００２４】
本発明の別の目的は、配置されたとき解剖学的な形状にされたマルチレベルの構成要素を有し、それによって弁の定着を向上させ、ならびに移動および弁周囲逆流の危険を低下させる人工弁を提供することである。
【００２５】
本発明の別の目的は、弁領域および機能が損なわれないがマルチレベルのフレームの流入および／または流出部分が患者の解剖学的な変則性に合致することができるように、弁がマルチレベルのフレームの剛性部分内に配置される人工弁を提供することである。
【００２６】
本発明の別の目的は、血流方向に人工心臓弁の位置を整合することを容易にする人工弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明のこれらのおよびその他の目的は、自動膨張式のマルチレベルのフレームがスカートおよび複数の接合する尖部を備える弁体を支持する人工心臓弁を提供することによって達成される。フレームは、経皮的な送達のためのカテーテル内に人工器官が収容できる収縮した送達の構成を有し、非対称の砂時計形を有する膨張した配置の構成を有する。
【００２８】
第１の好ましい実施形態では、弁体のスカートおよび尖部が、ブタ、ウシ、ウマ、またはその他の哺乳類の心膜組織などの組織から構築され、尖部に沿ってフレームに力を効果的に配分させるように共に縫合され、溶接され、成形され、または糊付けされる。特に好ましい実施形態では、スカートが哺乳類の組織の３つの区画を備え、それらは、組織が固まりにならずに折りたたまれた送達の輪郭に容易に折り重なるように隣接する縁部に沿って接合される。
【００２９】
あるいは、弁体のスカートは、ダクロン（Ｄａｃｒｏｎ）、膨張したポリテトラフルオロエチレン（「ｅＰＴＦＥ」）またはその他の適切な合成の移植材料などの合成またはポリマー材料を備えることができる。弁体の尖部は、ブタ、ウシ、ウマ、またはその他の哺乳類の心膜組織などの組織から構築され、尖部に沿ってフレームに力を効果的に配分させるようにスカートに縫合され、溶接され、成形され、または糊付けされる。哺乳類の組織の尖部と共に弁のスカートのための合成またはポリマーの材料を使用することは、明確な利点をもたらすことができる。特に、合成材料は、哺乳類の組織と同じ構造特性を縮小した厚さでもたらすことができ、それによって弁体がより小さい送達の輪郭に折りたたむことができるようになる。あるいは、尖部は、合成またはポリマーの材料を備えることもできる。
【００３０】
本発明の原理によれば、フレームは、基部の円錐形の流入区画、狭窄領域、およびフレア形に広がる（ｆｌａｒｅｄ）末端の流出区画を備えるマルチレベルを備える。各流入および流出区画は、患者の解剖学的な構造に合致するように非円形の断面に変形することが可能であり、狭窄領域は弁体の適切な機能を保つように円形の断面を維持するように構成される。
【００３１】
フレームは、人工弁の高度な定着および位置の整合をもたらすためにフレームの長手方向に沿って変わるパターンを有する複数のセルを有する。セルのパターンはさらに、均一の直径をもたらすように選択され、その場合に、尖部の交連の接合部がフレームに取り付けられ、その一方で、患者の解剖学的な構造に合致するように流入および流出領域が膨張できるようにする。この様式で、フレームがある範囲の寸法を有する解剖学的な構造に配置されても、弁体の最適な機能が得られる。さらに、フレームは、心臓の動きによって生じる変形に抵抗し、人工弁の一部分が生来の弁輪の中に延出して弁体の機能的な部分が生来の弁に対して環上に配置できるようにする。
【００３２】
大動脈弁の交換に適した１つの実施形態では、弁体は３つの尖部に連結されたスカートを備える。構成要素は、動物の心膜組織または合成材料から形成され、共に縫合され、糊付けされ、溶接され、または成形できる。尖部の側方端部は、交連の接合部を形成し、交連の接合部をフレームに締結するために折り重ねられる、拡張した領域を備える。スカートおよび尖部はさらに、接合部がフレームのセルのパターンの外形と位置が整合するように構成される。
【００３３】
好ましい実施形態では、交連の接合部は、選択可能な尖部の接合の中心を提供するために、接合の領域の上の位置でフレームに固着される。この設計は、人工弁が収縮した送達の構成に縮小される場合に交連が尖部に対して圧縮されないので、より効率的な送達の構成を提供する。さらに、交連への距離を長くすることで、接合縁部に沿って力を分配し、交連の接合部に伝達される水平の力を低下させることによって、設計は天然の組織の弁の機能を近似する。
【００３４】
別の実施形態では、本発明の弁体は、外科的な移植を容易にするためにフレームの代わりに縫合リングを備えることができ、少なくて２つ、多くて４つの尖部を使用することができる。
【００３５】
本発明の人工弁を作成および使用する方法も提供される。
【００３６】
本発明の上記のおよびその他の目的および利点は、全体を通して同様の参照番号が同様の部品を示す添付の図面と共に、以下の詳細な説明を考察することによって明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明は、弁体を支持する自動膨張式フレームを有する人工心臓弁を対象とする。好ましい実施形態では、フレームは円錐形の基部区画、拡張した末端区画、およびフレームが配置された場合に規定の湾曲を有する狭窄領域を有する３つのレベルの非対称の砂時計形状を有する。本発明の文脈では、基部区画は人工弁の「流入」部分を構成し、患者の左心室の大動脈輪（ａｏｒｔｉｃ  ａｎｎｕｌｕｓ）に配置され、末端区画は、人工弁の「流出」部分を構成し、患者の上行大動脈に配置される。
【００３８】
好ましい実施形態では、弁体が交連の接合部を形成するために拡張した側方端部領域で共に締結される３つの尖部を備え、取り付けられていない縁部が弁の接合縁部を形成している。尖部はスカートに締結され、スカートはフレームに固着される。尖部の拡張した側方端部領域は、弁の耐久性を向上させ、尖部の疲労または裂けを招くおそれのある応力集中の点を減少させるために材料を折り重ねることができるようにする。人工弁の収縮した送達の輪郭を最小限に抑えるために交連の接合部が弁体の接合縁部の平面の上に装着され、縁部の構成が接合縁部に沿って均一に応力が配分できるようにする。
【００３９】
図１を参照すると、本発明の原理に従って構築された弁体の例示の実施形態が説明される。人工弁１０は、たとえば糸によって内側の表面に固着された弁体１４を有する膨張性のフレーム１２を備える。フレーム１２は、たとえばステンレス鋼またはニッケルチタンなどの形状記憶材料を含む金属合金管をレーザで切断し、または、エッチングすることによって形成される自動膨張式構造を備えることが好ましい。フレームは、当分野でそれ自体が周知の技術を使用して金属合金管の上に押しつけられた、膨張した配置の構成を有する。弁体１４は、スカートに組み立てられた個別の尖部を備えることが好ましい。弁体１４の全ての構成要素、すなわちスカートおよび尖部は、天然または人工の材料から形成できる。あるいは、尖部は、ブタ、ウマ、またはウシの心膜などの天然の材料から形成することができ、スカートはダクロン、ｅＰＴＦＥなどの合成またはポリマーの材料、あるいは同様の材料を含む。
【００４０】
フレーム１２は、流出区画１５、流入区画１６、および狭窄領域１７を備えるマルチレベルを有することが好ましい。図１Ｂの拡大図に示されるように、フレームは人工器官の長手方向に沿って変化する寸法を有する複数のセルを有する。点線ａ、ｂ、およびｃによって示されるように、各セルは等しくない長さのストラットを有する２つのジグザグの構造を有し、ジグザグの頂点は共に連結される。たとえば、ジグザグ１８は長さｚ１を有し、それに対してジグザグ１９はより大きな長さｚ２を有する。このセルの設計は、弁体の取付けに適した外形を定義するように、フレームの基部の端部と末端の端部との間のセルの各レベルが、圧縮性、膨張特性、径方向強度などの特定の設計要件を満たすように調整できるようにする。
【００４１】
フレーム１２のセルのパターンは、フレームが、円錐形の流入区画、拡張した流出区画、および固定された径の狭窄した領域を有する図１Ａに示された３つのレベルの非対称の砂時計形状に膨張できるようにもする。フレーム１２の各区画は、膨張した配置の構成で実質的に円形の断面を有するが、さらに、流入および流出区画のセルのパターンが、これらの区画を患者の特定の解剖学的な構造に適合できるようにし、それによって移動の危険を低下させ、弁周囲逆流の危険を低下させる。狭窄領域に使用されるセルのパターンは、配置された場合に狭窄領域に対して均一の円形の断面領域、およびフレームの狭窄領域と流出区画の間の移行部に所定の曲率半径をもたらすように選択される。特に、狭窄領域内のフレーム１２の凹凸形状は、フレームが上行大動脈の反対側の洞の壁から離れて保持されることを確実にし、したがって冠状動脈への適切な血流を確実にし、カテーテルが冠状動脈へアクセスするのを容易にする。
【００４２】
拡張した流出区画は配置の呼び径ＤＯを有し、流入区画は配置の呼び径ＤＩを有し、狭窄領域は実質的に固定された径ＤＣを有する。流入領域の円錐形状、およびフレーム１２の隣接する区画の間の円滑な移行が、外科的に移植された交換弁に観察される直径の段階的変化と比較して、血流をほとんどあるいは全く乱流なく弁体を通って流すのに特に有利であると予想できる。
【００４３】
上述のセルのパターンにより、狭窄領域１７を実質的に一定の直径に保持しながら、フレーム１２の流入および流出区画のそれぞれが配置された直径の範囲内での直径に膨張できるようになる。したがって、たとえば流出直径ＤＯは、３０から５５ｍｍの間で変わることができ、流入直径ＤＩは１９から３４ｍｍの間で変わることができる。実例として、フレーム１２は、以下の表１に示されるように直径ＤＯ、ＤＩ、およびＤＣの範囲を有する４つの寸法で製造できる。
【００４４】
【表１】
2008539985.tif 000003
有利なことには、これらの４つのフレーム寸法は、患者の解剖学的な広範囲の構造をカバーすることが予測され、弁体は２つの寸法（２２および２４ｍｍ）しか構築する必要がない。１ミリメートル刻みで約１７ｍｍから３１ｍｍに変わる周知の市販の外科的な弁と比較して、本発明の上記の４つの寸法の人工弁は、患者の人口の７５％より多くに対して使用することができ、したがって多数の部品を製造し在庫をかかえることに関する費用を大きく削減することが予測される。
【００４５】
大動脈弁に対する交換として構成される場合、流入区画１６は患者の左心室の大動脈輪内に延出および定着し、流出区画１５は患者の上行大動脈に位置決めされる。重要なことは、流出区画１５の構成は、弁体が血流方向と最適な位置の整合を行うように予測されることである。さらに、流出区画１５のセルのパターンは、フレーム１２の側方の動きまたは移動を防止するために、患者の上行大動脈内に流出区画を定着させるようにも働く。図１Ｃに示されるように、狭窄領域１７の凹凸形状と組み合わせてフレーム１２の流出区画に比較的大きなセルを使用することは、フレームが配置された場合に患者の冠状動脈への血流を妨害せず、カテーテルが冠状動脈にアクセスすることができるようにする。フレーム１２は、人工心臓弁１０を送達カテーテル内に装填するのに使用するアイレット２０を備えることもできる。
【００４６】
図１をさらに参照すると、弁体１４がフレーム１２および尖部２２に固着されたスカート２１を備える。尖部２２は、スカート２１にそのベースに沿って、たとえば構造２３または適切な生体適合性の接着剤を使用して取り付けられる。尖部の隣接する組がそれらの側方端部で互いに取り付けられて交連２４を形成し、尖部の自由端部２５が接合の領域２６で接触する接合縁部を形成する。
【００４７】
図１Ａに示されるように、尖部２２とスカート２１のそれぞれのベースの間の接合２７に形成された湾曲が、接合２７の長さのほとんどがフレーム１２によって直接的に支持されるように、フレーム１２のセルのパターンの外形に追随し、それによって弁体に加えられた力を弁体のフレームに直接的に伝達する。図１Ｃにさらに示されるように、交連２４は、力が交連内およびフレーム１２に均等に配分されるように、フレーム１２のセルにかかるように構成される。
【００４８】
図２を参照すると、人工弁１０が収縮した送達の構成で示される。この状態では、人工弁は、大腿動脈および上行大動脈を介して患者の大動脈弁に経皮的で経血管的に送達するためにカテーテル内に装填できる。本発明の１つの態様によれば、交連２４が弁体の接合縁部２５から長手方向に偏って配置され、それによって周知の交換弁で達成可能であるよりも小さな送達の輪郭を可能にする。さらに、フレーム１２は送達カテーテルから開放されるとき自動的に膨張するので、人工弁１０を配置する間、バルーンカテーテルを使用する必要がなく、それによってバルーンを膨らませる間に弁尖に圧縮性の損傷を与える可能性を回避する。
【００４９】
次に図３Ａおよび３Ｂを参照すると、本発明の好ましい大動脈弁の実施形態のスカート２１および尖部２２が描かれている。好ましい実施形態では、スカート２１および尖部２２は、ブタの心膜組織などの動物の心膜組織のシートから手作業で、あるいはダイまたはレーザ切断システムを使用して切断される。心膜組織は、組織の弁の材料を形成および処置するための当分野でそれ自体が周知の組織処理技術によって処理できる。好ましい実施形態では、スカート２１および尖部２２は、０．００８インチと０．０１６インチの間、より好ましくは０．０１２インチと０．０１４インチの間であることが好ましい。
【００５０】
別の好ましい実施形態では、尖部２２が上述のような動物の心膜組織から形成され、スカート２１は、ダクロン、ｅＰＴＦＥ、または当分野で周知のその他の同様な材料などの合成またはポリマー材料のシートから切断される。この場合には、スカート２１は、０．００４インチと０．０１２インチの間、より好ましくは、０．００６インチと０．００８インチの間の厚さを有し、したがって実質的により小さな送達の輪郭に圧縮できる。あるいは、スカート２１および尖部２２は、合成またはポリマー材料から構築できる。
【００５１】
尖部２２は、自由縁部３２および本体３３の両端部に配置された、拡張した側方端部３０および３１を備える。自由縁部３２は仕上げられた弁体１４の接合縁部２５を形成し、側方端部３０および３１は折り重ねられ、隣接する尖部に接合されて交連２４を形成する。本発明の１つの態様によれば、自由縁部３２は弁体がフレーム１２に固着されるときに懸垂曲線の形をとり、それによってつり橋と同様に接合縁部の長手方向に沿って均一な負荷をもたらす。本体３３は、下記に述べられるようにスカート２１に接合される。側方端部３０および３１は、例示的に、フラップ３４、３５、および３６を定義するために折り重ね線ｄ、ｅ、およびｆを有するものとして図３Ａに示される。
【００５２】
図３Ｂの実施形態では、スカート２１は、パネル２１ａ、２１ｂ、および２１ｃを備え、それぞれのパネルが扇形領域３７、補強タブ３８、および端部タブ３９を有する。扇形領域３７または各パネル２１ａ、２１ｂ、および２１ｃは、それぞれの尖部２２の本体３３に接合される。補強タブ３８は、１個につき１つの折り重ねのみを有するパネル２１ａおよび２１ｃの側方端部にある補強タブ４０および４１を除いて、パネル２１ａ〜２１ｂおよびパネル２１ｂ〜２１ｃの間に折り重ね線ｇ、ｈ、およびｉを備える。下記に述べら
れるように、補強タブ４０および４１は、スカート２１が円錐形の切頭体を形成するように、たとえば糸または糊付けによって互いに接合される。１つの好ましい実施形態では、パネル２１ａ、２１ｂ、および２１ｃが図３Ｂに示されるように、動物の心膜の１片から切断されて結合される。
【００５３】
端部タブ３９は、スカート２１をフレームに固定し、弁周囲のバイパス流れ（図１Ａ）に対して密封するためにフレーム１２のセルの最も基部に近い列の端部の上に折り重ねられる。端部タブ３９は、フレーム１２のセルの最後のジグザグ列によって直接的に支持されるので、スカートの支持されていない縁部がフラップし、または、スカート２１の流入縁部に沿った流れ通路内に延出する可能性が全くない。したがって、人工弁の設計は、流れを分裂し、または血栓形成に関する部位として働くフラップが全くないだけでなく、そのようなフラップに対する血行力学的な流れがフレーム１２を移動させる可能性がある危険も低下させることを確実にする。
【００５４】
パネル２１ａ〜２１ｃが動物の心膜の一片から切断されて結合される場合に、弁体がその縮小した送達の構成に折りたたまれたとき、スカートが固まりまたは「アコーディオン状」になる傾向を有することが観察されている。しかし、パネル２１ａ〜２１ｃが図３Ｂの折り重ね線ｈに沿って裂け、または動物の心膜の一片から個別に切断された場合、この現象は観察されず、スカートは、実質的により小さな輪郭に折りたたむことができることを出願者等は発見した。特に、図３Ｂに示されるように、結合されたパネル２１ａ〜２１ｃを備える組織を基にしたスカートは、２１フレンチの送達カテーテル内に嵌合するのに対して、個別のパネル２１ａ〜２１ｃのスカート２１を形成することは、デバイスが１８フレンチのカテーテル内に嵌合できるようにし、それによって約２５パーセント（２５％）の送達の輪郭に縮小される。
【００５５】
別の代替として、スカート２１は、ダクロン、ｅＰＴＦＥ、またはその特性および生体適合性に関して選択された同様の材料などの合成またはポリマー材料から形成できる。動きを通して機械的な機能をもたらす尖部２２とは異なり、スカート２１は、弁周囲逆流を防止するためのシールを形成するために第１に機能する。したがって、この目的を果たすために薄い合成材料がより厚い哺乳類の組織の代わりに使用できる。その結果、デバイスは、スカートの減少した体積によって縮小した送達の輪郭にコンパクト化することができる。たとえば、組織を基にした尖部を有する弁体を備える合成スカートを使用することで、デバイスが１８フレンチ未満の直径を有するカテーテルの中にも嵌合可能にすることができる。
【００５６】
図４Ａおよび４Ｂを参照すると、スカート２１および尖部２２の上述の実施形態からの弁体１４のアセンブリが描かれている。図４Ａでは、フラップ３４が最初に線ｄに沿って折り重ねられる。フラップ３５は、フラップ３４の上に置かれるように線ｅに沿って折り重ねられ、３倍の厚さの組織を備えるシーム４２を形成する。次いで、フラップ３６は線ｆに沿って折り重ねられる。次いで隣接する尖部２２は、隣接するシーム４２に沿って共に締結され、それによって尖部のアセンブリになる。
【００５７】
補強タブ３８は、線ｇ、ｈ、ｉに沿って折り重ねられて２倍の厚さの組織を備えるシーム４３を形成し、または別々のパネル２１ａ〜２１ｃの場合には、接合されてタブ３８に沿ったシームを形成する。次に、尖部のアセンブリは、尖部の本体３３の底縁に沿ってスカート２１に取り付けられて接合部４４を形成する。アセンブリのこの段階では、補強タブ４０を補強タブ４１および尖部２２の残りのシーム４２に取り付ける前に、弁体が図４Ｂに示されるように見える。次いで、補強タブ４０および４１は、共に締結されてスカート２１に沿って別のシーム４３、および尖部２２の間に残りのシーム４２を形成する。次いで、弁体１４は、フレーム１２にすぐにも取り付けられる状態になる。
【００５８】
図４Ｃを参照すると、本発明の弁体用の合成スカートの別の実施形態が描かれている。図４Ｃのスカート４５が上述のような市販の合成材料のチューブ４７から形成される。チューブ４７は、一方の端部を切断されて扇形３７を形成し、ノッチがチューブの他方の端部で切断されて端部タブ３９を形成する。次いで、天然または合成材料を備えることができる尖部２２が上記に示されるものと同様に組み立てられ、スカート４５に取り付けられる。スカート４５は本質的に円筒形なので、端部タブ３９がフレーム１２に取り付けられた場合に所望のフレームの形状に合致するように伸ばすのに十分可撓性がある材料を備えることが好ましい。
【００５９】
図４Ｄでは、本発明の弁体用の合成スカートの別の実施形態が描かれている。この場合には、最初にスカートがチューブ４７から切断されて図４Ｃに示される形状になり、次いで三角形のプリーツ４８を形成することによって円錐形の切頭体に似た形状に形づくられる。特に、尖部のアセンブリの取付けの前に、扇形領域３７の頂点が、縫合、接着、溶接、成型、または糊付けなどによってそれ自体の上に共に折り重ねられて接合されてプリーツ４８を形成する。図４Ｄに示されるように、プリーツ４８は、シーム４９によって形成され、スカート４６に任意の所望の量のテーパを与えるように選択された幅を有する。次いで上述のように、尖部が組み立てられ、スカートに取り付けられ、弁体がフレーム１２に取り付けられる。有利なことに、プリーツ４８は、スカート４６をフレーム１２に固定するために強化された取付け点をもたらす。
【００６０】
図５を参照すると、弁体１４がフレーム１２に取り付けられたときに見られるように示されるが、フレーム１２は、弁体がフレームに固着された場合をより良く示すために除外されている。弁体をフレームに固着させるステップの間に、隣接する尖部のフラップ３６が、支持の交連２４にフレームのセルをかけるためにたとえば糸によって固着され（図１Ｂを比較されたい）、端部タブ３９が、フレーム１２のセルの最も基部に近い列に折り重ねられ、固着される（図１Ａと比較されたい）。弁体１４も補強タブによって形成されたシーム４３に沿ってフレーム１２に取り付けられる。各接合部４４は、接合部４４がその長さの大部分にわたってフレーム１２によって固着および支持されるように、フレーム１２のセルのストラットによって画定される湾曲した外形に（たとえば糸または糊によって）位置を整合され、締結される。上記に論じたように、フレーム１２のセルの構成は、弁体の接合部４４を支持する湾曲した外形を画定するように具体的にカスタマイズできる。
【００６１】
フレーム１２への組立てが完了したとき、弁体１４は交連のフラップ３６、端部タブ３９、尖部のシーム４２、強化タブのシーム４３、および接合部４４の縁部に沿ってフレーム１２に固着される。このようにして、尖部２２、交連２４、および接合部４４に加えられた力が弁体の上に効率的にかつ均等に配分され、フレーム１２に伝達され、したがって弁体の構成要素の応力集中および疲労を低下させる。さらに、複数の厚さの材料をシーム４２および４３に沿って使用することは、患者に移植された後に長年の間継続する高度に耐久力のある弁体を提供することが予測される。
【００６２】
本発明の別の態様によれば、尖部２２の接合の中心は、図５に示されるように交連がフレームに固着された点の下の距離Ｌにある。周知の設計と比較して、本発明では、接合縁部の全体の長さが増加され、尖部２２はこれらの長さのより短い部分に沿って接合する。いくつかの利点がこの設計から生じる。
【００６３】
・尖部は開放するために最小限の圧力のみを必要とし、急速な閉鎖時間を有する。
【００６４】
・弁は開放するとき、より優れた洗浄のダイナミクス、すなわち尖部の自由縁部に沿って乱流がより少ないことを実証する。
【００６５】
・弁は、尖部２２の接合縁部に沿ってより均一な応力の配分を提供する。
【００６６】
・力が交連に伝達される角度が増加され、それによって交連をフレームから離れるように引く傾向にある交連に加えられる水平の力を実質的に低下させる。
【００６７】
・接合の高さの中心を制御することによって、交連が接合の中心に近接して配置できるようにし、それによって人工弁の収縮した送達の輪郭を縮小する。
【００６８】
前述の利点の全ては、弁体に加えられた一様でない負荷を緩和し、実質的に人工弁の耐久性を向上させることが予測される。
【００６９】
当然のことながら、人工弁の設計の分野の技術者には明らかになるように、上述の組立ての段階は例示のものに過ぎず、弁体１４を形成するための尖部およびスカートを組み立てる異なる順序を用いることができる。別の実施形態では、従来の逢着リングを弁体１４に取り付けることができ、フレーム１２を除外できる。この場合には、人工弁は、経皮的で経血管的な送達によってではなく外科的に移植できる。この場合には、交連２４を糸または上述のようなその他の手段によって上行大動脈に取り付けることができる。
【００７０】
次に図６を参照すると、本発明の人工弁１０の移植が描かれ、図４Ｄからのスカート４６を有して示されている。上記に論じたように、人工弁は、送達カテーテルの内側の部材の上に図３に示されるように収縮した送達の構成に圧縮できる自動膨張式のマルチレベルのフレームを備えることが好ましい。次いで、人工弁および内側の部材は、たとえば１８〜２０フレンチ以下の直径を有する従来の設計の送達シース内に装填できる。部分的には交連２４が尖部の接合縁部から長手方向に偏っていること、およびフレームの長手方向に沿ってセルのパターンおよびスカートの構造をカスタマイズする能力により、人工弁は周知の経皮的に送達可能な交換弁よりもかなり小さな送達の輪郭を達成するように設計できる。
【００７１】
次いで、送達カテーテルおよび人工弁は、逆行する方式で静脈切開によって大腿動脈に送られ、患者の下行大動脈に達する。次いで、カテーテルは、蛍光透視ガイダンス（ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｉｃ  ｇｕｉｄａｎｃｅ）の下で大動脈弓を超えて、上行大動脈を通って、欠陥のある大動脈弁を横切る途中のところに送られる。カテーテルの位置決めが確認された後に、送達カテーテルのシースが基部方向に引き抜かれ、それによって人工弁が自動膨張できるようにする。
【００７２】
人工弁が膨張すると、患者の欠陥のある大動脈弁の生来の尖部ＬＮを弁輪に対して閉じ込め、生来の弁を恒久的に開放した状態に維持する。図６にさらに示されるように、人工弁の流出区画１５が、上行大動脈に対して膨張し、上行大動脈にその中の人工器官の位置を整合し、流入区画１６は、スカート２１が弁周囲逆流の危険を低下させるように左心室の大動脈輪内に定着される。
【００７３】
図６にも示されるように、狭窄領域１７の配置の構成は、弁体１４を環上の位置に心臓の壁から離れるように保持し、それによって狭窄領域が所定の固定された径に膨張することを確実にする。これは、弁体がどのような予期しない側方の負荷も受けず、したがって、たとえば上記の表１のように実例として２２または２４ｍｍの設計直径に膨張することを確実にする。
【００７４】
フレーム１２の流出区域１５がフレームの残りの部分よりも比較的大きなセルを使用するので、人工弁１０は、配置された場合に血流を冠状動脈ＣＡ内に分裂させず、またそれに続いてカテーテルが冠状動脈にアクセスするのを妨害しない。したがって、臨床医は、たとえば単純に血管形成またはステント送達システムのガイドワイヤをフレーム１２のセルのパターンの開口を通って導くことによって、血管形成またはステント留置を行うために、冠状動脈に容易にアクセスすることができる。
【００７５】
本発明の好ましい実施形態を上記に説明したが、当業者には様々な変更および修正を行うことができることが明らかになるであろう。添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲内に収まるそのような全ての変更および修正を包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１Ａ】膨張した配置の構成での本発明の例示の人工弁の側面図である。
【図１Ｂ】膨張した配置の構成での本発明の例示の人工弁のフレームの拡張した領域の側面図である。
【図１Ｃ】膨張した配置の構成での本発明の例示の人工弁の上端面図である。
【図２】収縮した送達の構成での図１の人工弁の側面図である。
【図３Ａ】本発明の弁体で使用される尖部の平面図である。
【図３Ｂ】本発明の弁体で使用されるスカートの平面図である。
【図４Ａ】尖部の拡張した領域が折り重ねられた尖部の斜視図である。
【図４Ｂ】尖部がスカートに締結された本発明の弁体の１つの実施形態の平面図である。
【図４Ｃ】スカートの別の実施形態の斜視図である。
【図４Ｄ】スカートのもう１つ別の実施形態の斜視図である。
【図５】図４Ｂの弁体が完全に組み立てられた側面図である。
【図６】患者の大動脈弁の上部に配置された本発明の人工弁を示す側面図である。
【図１Ａ】
2008539985.tif 000004
【図１Ｂ】
2008539985.tif 000005
【図１Ｃ】
2008539985.tif 000006
【図２】
2008539985.tif 000007
【図３Ａ】
2008539985.tif 000008
【図３Ｂ】
2008539985.tif 000009
【図４Ａ】
2008539985.tif 000010
【図４Ｂ】
2008539985.tif 000011
【図４Ｃ】
2008539985.tif 000012
【図４Ｄ】
2008539985.tif 000013
【図５】
2008539985.tif 000014
【図６】
2008539985.tif 000015
【国際調査報告】
2008539985.tif 000016