БИОПРОТЕЗ ДЛЯ ТРАНСКАТЕТЕРНОЙ ЗАМЕНЫ МИТРАЛЬНОГО КЛАПАНА
BIOPROSTHESIS FOR TRANSCATHETER REPLACEMENT OF MITRAL VALVE

Изобретение относится к медицине, а именно - к сердечно-сосудистой хирургии, и может быть использовано для транскатетерной замены митрального клапана сердца -патологически измененного нативного клапана либо при повторном вмешательстве по поводу ранее установленного деградированного биопротеза.
Пороки митрального клапана - заболевание, стоящее по распространенности на втором месте после коронарного атеросклероза и быстро приводящее к тяжелой сердечной недостаточности. Ежегодно в России выполняется около 5500 операций протезирования митрального клапана, причем почти 1500 имплантатов -биологические протезы. Согласно данным мировой и отечественной статистики, риск дисфункций биопротезов, требующих повторных операций - 30% в течение 10 лет после операции. По мере развития кардиологии и кардиохирургии в нашей стране количество репротезирований ежегодно увеличивается, и хирурги все чаще сталкиваются с драматичной ситуацией, хорошо известной их зарубежным коллегам, когда повторная операция невозможна в силу технических причин либо тяжелого состояния пациента. В этих ситуациях единственным выходом для пациента становится малоинвазивная имплантация нового биопротеза без удаления ранее имплантированного, так называемая технология «клапан-в-клапан». Такое вмешательство выполняется на бьющемся сердце, без искусственного кровообращения. Клапан имплантируют через катетер, подведенный к зоне операции через верхушку левого желудочка, через левое предсердие (оба доступа мини-торакотомные) или через периферическую вену с заходом в правое предсердие, и, посредством пункции межпредсердной перегородки - в левое предсердие.
Впервые концепция имплантации «клапан-в-клапан» для митральной позиции была теоретически и экспериментально обоснована еще в 2005 г. Y. Boudjemline с соавторами (Boudjemline Y., Pineau Е., Borenstein N., Behr L., Bonhoeffer P. New insights in minimally invasive valve replacement: description of a cooperative approach for the off-pump replacement of mitral valves. Eur. Heart J. 2005; 26: 2013-17. doi:10.1093/eurheartj/ehi307). В 2007 г. Т. Walther с соавторами экспериментально обосновали трансапикальный доступ к митральному биопротезу, а также доказали возможность имплантации в него транскатетерного аортального биопротеза SAPIEN по методике «клапан-в-клапан» (Walther Т., Falk V., Dewey Т., Kempfert J., Emrich F., Pfannmiiller В.,  P., Borger M.A., Schuler G., Mack M., Mohr F.W. Valve-in-a-Valve Concept for Transcatheter Minimally Invasive Repeat Xenograft Implantation. J. Am. Coll. Cardiol. 2007; 50: 56-60. doi:10.1016/j.jacc.2007.03.030). Первые результаты использования этого метода у 7 пациентов были опубликованы J.G.Webb с соавторами в 2010 г. (Webb J.G., Wood D.A., Ye J., Gurvitch R., Masson J.-B., Rodes-Cabau J., Osten M., Horlick E., Wendler O., Dumont E., Carere R.G., Wijesinghe N., Nietlispach F., Johnson M., Thompson C.R., Moss R., Leipsic J., Munt В., Lichtenstein S.V., Cheung A. Transcatheter Valve-in-Valve Implantation for Failed Bioprosthetic Heart Valves. Circulation 2010; 121: 1848-1857 doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA. 109.924613). С 2010 г. проводится мультицентровое исследование VIVID ("The Valve-in-Valve International Data"), посвященное использованию методик «клапан-в-клапан» и «клапан-в-кольцо» для всех интракардиальных позиций. В 2016 г. стали известны результаты, полученные на выборке из 437 пациентов с дисфункцией ранее имплантированного митрального биопротеза (Simonato М., Webb J., Kornowski R., Vahanian A., Frerker C, Nissen H., Bleiziffer S., Duncan A., Rodes-Cabau J., Attizzani G.F., Horlick E., Latib A., Bekeredjian R., Barbanti M., Lefevre Т., Cerillo A., Hernandez J.M., Bruschi G., Spargias K., Iadanza A., Brecker S., Palma J.H., Finkelstein A., Abdel-Wahab M., Lemos P., Petronio A.S., Champagnac D., Sinning J.-M., Salizzoni S., Napodano M., Fiorina C, Marzocchi A., Leon M., Dvir D. Transcatheter Replacement of Failed Bioprosthetic Valves Large Multicenter Assessment of the Effect of Implantation Depth on Hemodynamics After Aortic Valve-in-Valve. Circ Cardiovasc. Interv. 2016; 9: e003651. doi: 10.1161/CIRCINTERVENTIONS.l 15.003651).
Для замены ранее имплантированного митрального биопротеза применяют клапаны, созданные изначально для транскатетерной замены аортального клапана. Наибольшее применение находит баллоно-расширяемый клапан SAPIEN (патент США №7510575, кл. A61F 2/24, заявлен 08.08.2003, опубл. 31.03.2009). Данный клапан имеет стальной каркас цилиндрической формы, состоящий из ячеек закрытой формы и трех стоек для фиксации трех створок из глутаральдегид-обработанного перикарда крупного рогатого скота. Клапан имеет довольно низкий профиль, за счет чего его протрузия в левый желудочек не препятствует нормальным сокращениям миокарда. Фиксация осуществляется за счет высокой исходной жесткости каркаса, радиальное расширение которого под воздействием баллона создает высокую силу трения, препятствующую сдвигу протеза под действием сил кровотока. Имплантацию выполняют через верхушку левого желудочка (трансапикально), несмотря на то, что устройство доставки предназначено для трансфеморального прохождения (через бедренную артерию). Недостатком данного протеза являются:
1) Необходимость закрепления в зоне имплантации за счет раздувания баллона при высоких давлениях: при наличии кальцинатов в биоматериале створок ранее имплантированного биопротеза, что является самой частой причиной дисфункций, возможен отрыв отдельных кальцинатов или кусочков створок, становящихся хрупкими в результате отложения солей кальция. Эти фрагменты могут служить причиной кальциевых эмболий артерий различной локализации. Такие эмболии, как правило, приводят к фатальным последствиям (инсульт, некрозы внутренних органов или конечностей). Данный недостаток обусловлен выбором материала каркаса (сталь), не обладающим эффектом сверхэластичности и не способным спонтанно восстанавливать конечную форму.
2) Устройство доставки имеет большую длину, рассчитанную на прохождение катетером пути «бедренная артерия-полость сердца» (в пределах 1 м), и неудобно для выполнения трансапикальных манипуляций, требующих оптимальной длины доставочного устройства в пределах 0,4 м.
Известен транскатетерный биопротез Tiara Neovasc (патент США №8579964, кл. В2, заявлен 28.04.2011, опубл. 12.11.2013), предназначенный для имплантации при пороках нативного митрального клапана. Каркас биопротеза выполнен из материала, способного спонтанно восстанавливать заданную форму (в коммерческом изделии реализован из нитинола). Каркас клапана имеет две зоны крепления в митральной позиции. Со стороны предсердия это - манжета, препятствующая дислокации клапана в левый желудочек, состоящая из ячеек ромбовидной формы и имеющая в зоне митрально-аортального контакта часть, направленную перпендикулярно плоскости митрального кольца. Со стороны желудочка фиксирующим элементом являются закрытые ячейки каркаса, отклоненные кнаружи от оси цилиндрической части, в которой закреплен створчатый аппарат. Дистальная часть этих ячеек отогнута в направлении фиброзного кольца митрального клапана, образуя два «крючка»-фиксатора, иммобилизующие створки нативного клапана и, одновременно, служащие «якорем» для закрепления в левом желудочке, что препятствует дислокации клапана в левое предсердие. Створчатый аппарат (3 створки) выполнен из глутаральдегид-обработанного ксеноперикарда, облицовка каркаса - из синтетической ткани. Доставочная система предназначена для трансапикального или трансфеморального (через бедренную вену) способа имплантации. Недостатками протеза являются:
1) Овальная форма конструкции в поперечном сечении и форма створок, предназначенная для этой конструкции. Такая форма протеза имитирует форму нативного митрального клапана, но непригодная для протеза, имплантируемого по методике «клапан-в-клапан», т.к. все коммерческие модели биопротезов имеют округлое сечение. Следовательно, при имплантации «клапан-в-клапан» створчатый аппарат данного биопротеза деформируется и не будет адекватно выполнять функцию открытия-закрытия створок.
2) «Сплошная» облицовка желудочковой части биопротеза синтетической тканью. Во-первых, избыток синтетического материала в полости левого желудочка повышает риск тромбообразования на протезе. Во-вторых, облицовка корпуса протеза и фиксатора передней створки митрального клапана может, при маленькой полости левого желудочка, препятствовать кровотоку в выводном отделе левого желудочка, что ведет к острой левожелудочковой недостаточности.
3) Расположение манжеты в зоне митрально-аортального контакта под прямым углом к плоскости кольца митрального клапана создает потенциальные предпосылки для смещения биопротеза в сторону желудочка, что может привести к мальпозиции клапана.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является транскатетерный биопротез Fortis (патент США №8449599, кл. В2, заявлен 02.12.2010, опубл. 28.05.2013), предназначенный для имплантации при пороках нативного митрального клапана. Каркас биопротеза имеет округлое поперечное сечение и выполнен из материала, способного спонтанно восстанавливать заданную форму (в коммерческом изделии реализован из нитинола). Каркас имеет манжету, расположенную в плоскости фиброзного кольца митрального клапана и состоящую из одного ряда закрытых ячеек ромбовидной формы, предназначенную для закрепления клапана со стороны предсердия; корпус, состоящий из нескольких рядов закрытых ячеек; и два фиксатора - для передней и задней створок митрального клапана, являющихся продолжением нижнего ряда закрытых ячеек и отогнутых кнаружи и вверх, в направлении манжеты. В окончательном варианте раскрытия данные фиксаторы располагаются в осевом сечении параллельно корпусу клапана. Створчатый аппарат содержит три створки из глутаральдегид-консервированного перикарда крупного рогатого скота. Наружная облицовка корпуса и манжеты выполнена из синтетической ткани. Система доставки клапана к зоне имплантации предполагает различные варианты доступа: трансапикальный, трансфеморальный (через бедренную вену) и трансатриальный (через левое предсердие). Протез в своей конструкции имеет специальные элементы, предназначенные для позиционирования и закрепления в просвете фиброзного кольца митрального клапана - «желудочковые фиксаторы». В зависимости от способа доступа доставочная система обеспечивает открытие данных элементов до непосредственного извлечения протеза из катетера. Также возможен вариант протеза с наличием дополнительных атриальных фиксаторов К недостаткам относятся:
1) Конструкция манжеты, включающая ячейки ромбовидной формы и расположенная в плоскости кольца митрального клапана, является травмоопасной для зоны митрально-аортального контакта, в которой митральный клапан отделяет от аорты довольно тонкая перегородка.
2) Наличие двух контралатеральных фиксаторов для передней и задней створок нативного митрального клапана делает невозможным применение данного протеза для транскатетерной замены имплантированного ранее биопротеза, содержащего три осесимметричные створки.
3) Несколько рядов ячеек и «сплошная» облицовка желудочковой части биопротеза синтетической тканью могут, при маленькой полости левого желудочка, препятствовать кровотоку в выводном отделе левого желудочка, что ведет к острой левожелудочковой недостаточности.
4) Большое количество синтетического материала облицовки в полости левого желудочка повышает риск тромбообразования на протезе.
5) В конструкции клапана не предусмотрены рентген-контрастные метки, облегчающие позиционирование биопротеза в процессе имплантации.
6) Позиционирование протеза при трансапикальном доступе за счет фиксирующих элементов в желудочке не позволяют точно совместить проксимальную часть протеза с предсердием, что может привести к парапротезной регургитации.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка конструкции самораскрывающегося биологического протеза митрального клапана для транскатетерной замены, обладающего следующими характеристиками:
1) Клапан должен иметь три фиксатора в желудочковой зоне - в соответствии с количеством створок всех коммерческих моделей биопротезов, т.к. при использовании его для имплантации в ранее установленный деградированный биопротез створки последнего являются единственной зоной фиксации желудочковой части транскатетерного клапана;
2) Для предупреждения дислокации в левый желудочек клапан должен иметь манжету, позволяющую, с одной стороны, избежать травмы в достаточно тонкой зоне митрально-аортального контакта, а с другой - профилактировать дислокацию данной зоны в направлении левого желудочка;
3) Для облегчения позиционирования клапана во время имплантации клапан должен быть снабжен рентген-контрастными маркерами.
Кроме того, клапан должен упаковываться в катетер не более 8 мм (24 Fr) в диаметре, то есть, диаметр трубки, из которой он вырезается, должен быть не более 7 мм. Данное требование обусловлено тем, что одним из возможных мини-инвазивных доступов к зоне имплантации является полностью торакоскопический трансатриальный.
Техническим результатом изобретения является создание самораскрывающегося биологического протеза митрального клапана для транскатетерной замены митрального клапана сердца, обладающего малотравматичной манжетой, тремя фиксаторами створок ранее имплантированного биопротеза, с минимизированным содержанием инородного материала в корпусе протеза, снабженного рентген-контрастными метками, облегчающими его позиционирование при трансапикальном и трансатриальном доступе.
Технический результат достигается тем, что конструкция опорного каркаса биопротеза учитывает, как анатомию камер сердца, так и наличие в митральной позиции ранее имплантированного биопротеза. Самораскрывающийся биопротез митрального клапана включает сетчатый опорный каркас, створчатый аппарат, облицовку, манжету. Опорный каркас образован приточной, центральной, выводной зонами. Ячейки центральной зоны сопряжены с ячейками приточной и выводной зон. Выводная зона опорного каркаса образована тремя изогнутыми наружу в сторону приточной зоны ячейками-фиксаторами для закрепления за створки ранее имплантированного протеза. Ячейки-фиксаторы включают петлеобразный сегмент для фиксации в системе доставки, при этом на них нанесены рентгеноконтрастные метки. Центральная зона каркаса имеет сетчатую структуру и цилиндрическую форму, соответствующую форме стандартных шовных биопротезов, предназначенных для имплантации в митральную позицию. Между ячейками центральной зоны расположены по меньшей мере три вертикальные стойки. Приточная зона опорного каркаса имеет сложную пространственную геометрию. Ячейки, отклоненные наружу, образуют искривленную поверхность, при этом 1/2 ячеек образуют угол 90° относительно центральной оси биопротеза, а остальные отклонены с плавным переходом к вершине центральной ячейки, которая образует угол 40° относительно центральной оси биопротеза и расположена между стойками центральной зоны. По меньшей мере две ячейки приточной зоны включают петлеобразный сегмент для фиксации в системе доставки. На вершину ячейки приточной зоны, отклоненной на 40° относительно центральной оси биопротеза, нанесена рентгеноконтрастная метка.
Каркас манжеты образован приточной зоной опорного каркаса и покрыт с внутренней стороны биоматериалом полностью или частично. Облицовка биопротеза полностью покрывает с внутренней стороны манжету и лишь частично распространяется на центральную зону опорного каркаса, соответствуя линии основания створок. Необлицованные ячейки опорного каркаса не создают препятствия кровотоку, в том числе, в выводном отделе левого желудочка. Для облицовки биопротеза используется биологический материал, модифицированный гепарином, что снижает вероятность тромбообразования.
Ячейки приточной зоны имеют плавное увеличение угла отклонения от 40° до 90° относительно центральной оси биопротеза таким образом, что вершина одной из ячеек, расположенной по центру между двумя соседними стойками, отклонена от центральной оси на 40°, а вершина контралатеральной ей ячейки отклонена от центральной оси на 90°. В результате манжета, сформированная дистальными частями ячеек с фиксированной на них облицовкой, имеет форму изогнутого в пространстве кольца.
Часть манжеты с наименьшим углом отклонения от центральной оси после имплантации клапана должна прилегать к зоне митрально-аортального контакта. С одной стороны, это уменьшает травматичность манжеты в тонкой зоне митрально-аортального контакта, а с другой - препятствует смещению данной зоны в направлении левого желудочка за счет контакта с манжетой фиброзного кольца реципиента или ранее установленного биопротеза. Выводная зона биопротеза вкючает три ячейки-фиксатора, которые являются элементом закрепления транскатетерного биопротеза со стороны левого желудочка.
Сущность изобретения поясняется рисунками, на которых изображено:
На фиг. 1. - заявленный биопротез в сборе.
На фиг. 2. - опорный каркас заявленного биопротеза.
На фиг. 3А. - опорный каркас заявленного биопротеза, вид сбоку
На фиг. 3Б. - опорный каркас заявленного биопротеза, вид сверху
На фиг. 4. - пример лекала для лазерного вырезания трубчатой заготовки
На фиг. 5. - система доставки с клапаном.
На фиг. 6. - биопротез, упакованной в катетер системы доставки, вид без кожуха, с сечением центрального стержня.
На фиг. 7А. - биопротез, частично извлеченный из катетера системы доставки при трансапикальном доступе.
На фиг. 7Б. - биопротез, частично извлеченный из катетера системы доставки, с зацепами в кожухе системы доставки при трансапикальном доступе.
На фиг. 8А. - биопротез, частично извлеченный из катетера системы доставки при трансатриальном доступе.
На фиг. 8Б - биопротез, частично извлеченный из катетера системы доставки, с зацепами в кожухе системы доставки при трансатриальном доступе.
Предложенный биопротез митрального клапана (фиг. 1) для транскатетерной замены имплантированного ранее биопротеза представляет собой сетчатый опорный каркас 1, на который монтируют створчатый аппарат 2, облицовку 3 корпуса биопротеза и манжеты 4.
Опорный каркас 1 (фиг. 2) представляет собой ячеистую конструкцию рабочим диаметром 25-55 мм, который определяется либо диаметром ранее имплантированного биопротеза, либо размерами фиброзного кольца пациента. Каркас имеет три функциональные и геометрические зоны (фиг. 2; 3А; 4) - приточную 5, центральную 6 и выводную 7.
Приточная зона 5 (фиг. 1; 2; 4) представляет собой аналог манжеты традиционного шовного клапана - замкнутое кольцо из ячеек, сопряженных с ячейками центральной части 6 опорного каркаса 1. Манжета 4, образованная приточной зоной 5 опорного каркаса 1, покрыта с внутренней стороны биоматериалом полностью или частично. Ячейки 5а и 5б приточной зоны 5 отклонены в направлении от центральной оси биопротеза, при этом ячейки 5б включают петлеобразный сегмент 8 для фиксации биопротеза в системе доставки. Вершина 11 ячейки, расположенной по центру между двумя соседними стойками, отклонена от центральной оси на α1, равный 40° (фиг. 3А), а вершина 12 контралатеральной ей ячейки отклонена от центральной оси на 90°. В результате манжета 4, сформированная дистальными частями ячеек 5а и 5б с фиксированной на них облицовкой, имеет форму изогнутого в пространстве кольца (Фиг. 3Б): внешняя полуокружность 13 образована вершинами  ячеек с отклонением на 90° от центральной оси биопротеза, а внешняя полуокружность 14 образована вершинами ячеек, у которых центральная ячейка с вершиной И отклонена от центральной оси на 40°, а соседние - с плавным увеличением угла отклонения до 90° к точкам 16 и 16' первой полуокружности, граничащим с первой полуокружностью 13 манжеты.
Высота приточной зоны 5 составляет 5-20 мм, ширина образованного кольца - 8-20 мм, что определяется размерами камер сердца и размерами самого биопротеза; ширина кольца увеличивается пропорционально диаметру биопротеза: диаметр/ширина манжеты = 2,7. Образованное кольцо в горизонтальной плоскости (Фиг. 3Б) имеет асимметричную геометрию, такую, что его радиус R1 в проекции одного из расстояний между двумя соседними стойками уменьшен относительно радиуса R2 в проекции двух других межстоечных расстояний. Вершина 11 данной части манжеты (фиг. 3А) образует угол α1=40° по отношению к центральной оси биопротеза или α2=50° по отношению к его горизонтальной плоскости. Данная особенность обусловлена анатомией левого предсердия, в котором расположена зона митрально-аортального контакта в виде тонкой перегородки, отделяющей корень аорты от левого предсердия. Приточная зона 5 включает, по меньшей мере, две ячейки 5б (фиг. 4), которые имеют сегменты 8, расположенные в нижней части приточной зоны. Данные сегменты 8 являются непосредственной частью ячейки. Сегменты 8 предназначены для фиксации протеза в системе доставки в случае трансатриальной имплантации. Функция приточной зоны 5 опорного каркаса заключается в создании плотного примыкания к основанию и манжете ранее установленного протеза при репротезировании либо к фиброзному кольцу реципиента при первичной имплантации.
Центральная зона 6 (фиг. 2; фиг. 4) опорного каркаса 1 представляет собой правильную цилиндрическую структуру, состоящую из ячеек открытого или закрытого типов, или их комбинации, расположенных не менее чем в один ряд, соединенных друг с другом. Ячейки центральной зоны 6 соединены между собой, по меньшей мере, тремя вертикальными стойками 15. Стойки 15 расположены симметрично относительно центральной оси протеза и под углом 120° относительно друг друга и выполняют функцию опор, поддерживающих створчатый аппарат, за счет формирования его комиссур. Стойки 15 имеют отверстия 16, расположенные в виде вертикальных равномерных или неравномерных рядов. Данные отверстия могут быть круглой, треугольной, овальной, квадратной формы или сочетанием описанных форм и служат для облегчения фиксации створчатого аппарата 2, облицовки 3 и/или манжеты 4, а также для формирования комиссур. Данные стойки 15 выполняют функцию поддержки створчатого аппарата 2 и его комиссур, а также участвуют в демпфировании гидродинамической нагрузки на закрытый протез.
Выводная зона 7 (фиг. 2; фиг. 4) опорного каркаса 1 представляет собой три ячейки-фиксатора 9 створок ранее имплантированного протеза в виде ячеек, с шириной основания, которое зависит от сопряженности с ячейками центральной зоны и конечным диаметром биопротеза. Данные фиксаторы 9 имеют изгиб наружу, направленный в сторону приточной зоны 5 опорного каркаса 1, т.е. в обратном направлении относительно тока крови имплантированного протеза. Такая геометрия позволяет отдавить и иммобилизовать створки ранее имплантированного протеза и улучшить фиксацию заявленного устройства в месте имплантации за счет создания дополнительных распирающих усилий. Ячейки-фиксаторы 9 содержат сегменты 10, аналогичные сегментам в приточной зоне и выполняющие функцию фиксации изделия в системе доставки в случае трансапикальной имплантации.
Для обеспечения возможности репозиционирования биопротеза во время имплантации (фиг. 5), сегменты для фиксации в системе доставки 8 на манжете 4 каркаса 1 (в приточной зоне 5) и сегменты для фиксации в системе доставки 10 на ячейках-фиксаторах 9 створок ранее имплантированного биопротеза (в выводной зоне 7) комплементарны фиксирующим элементам 22 (Фиг. 6) в фиксаторе биопротеза 21 центрального катетера системы доставки. Это обеспечивает связь биопротеза с системой доставки до момента окончательного позиционирования, которое возможно после закрепления биопротеза в одной из анатомических зон - в предсердии (при трансапикальном доступе) либо в желудочке (при трансатриальном доступе). Только после этого биопротез полностью освобождается из системы доставки.
Для облегчения позиционирования клапана предусмотрены рентген-контрастные метки: на центр полуокружности 14 манжеты 5 - при трансапикальном доступе; в трех ячейках-фиксаторах 9 - при трансатриальном доступе.
Опорный каркас 1 биопротеза клапана сердца изготовлен из материала с памятью формы или сверхэластичного сплава никелида титана, либо другого материала, обладающего данными свойствами, в т.ч. полимеров. Изготавливают конструкцию путем лазерного раскроя исходной нитиноловой трубки-заготовки диаметром 5-8 мм, с толщиной стенки 0,25-0,75 мм.
Дополнительно на элементы опорного каркаса монтируют по известным технологиям рентген-контрастные метки, облегчающие позиционирование устройства во время имплантации. Данные метки выполнены из известных для этих целей материалов, например, тантала. Для этого зашивают метку в дупликатуру облицовочного материала либо приваривают к каркасу методом лазерной сварки. Метку располагают по центру той части манжеты, которая расположена под максимальным углом к плоскости окружности протеза, что отмечает часть биопротеза, которую нужно позиционировать в зоне митрально-аортального контакта при трансапикальном доступе. При трансатриальном доступе метки фиксируют непосредственно под сегментами 10 фиксаторов створок 9 с тем, чтобы фиксаторы 9 не попадали при позиционировании в выводной отдел левого желудочка.
В целом, ячеистая конструкция опорного каркаса, его компоновка в виде трех функциональных зон, соединенных между собой, и способность материала изменять свойства и форму под воздействием температуры, позволяют конструкции значительно уменьшать свой внешний диаметр при упаковке в систему доставки и, следовательно, позволяет имплантировать ее транскатетерно.
Створчатый аппарат 2 (фиг. 1) биопротеза представляет собой три лепестка биологического материала, сформированные по типу усеченных сфер. Данные лепестки монтированы на ячейки и стойки 15 центральной зоны опорного каркаса с использованием отверстий 16 в стойках 15 и к облицовке 3 по известным технологиям, например, непрерывным обвивным или матрацным швом с использованием нерассасывающихся атравматических хирургических нитей 6/0-9/0. Описанные лепестки монтируют к опорному каркасу таким образом, чтобы нижний край был надежно фиксирован к опорному каркасу 1 и/или облицовке 3, а свободный край располагался в просвете протеза и при закрытии клапана создавал надежное, герметичное смыкание всех трех створок. Таким образом, функция створчатого аппарата заключается в создании однонаправленного тока крови, т.е. способствовании ее движения из приточной зоны протеза в выводную и препятствовании обратному току.
Облицовка 3 опорного каркаса 1 представляет собой замкнутую цилиндрическую конструкцию из биологического материала, частично повторяющую геометрию опорного каркаса 1, расположенную с внутренней стороны биопротеза. Облицовка 3 соединена с каждой из трех створок створчатого аппарата 2 и с манжетой 4. Монтируют облицовку 3 к опорному каркасу 1, к створчатому аппарату 2 и манжете 4 по известным технологиям, например, непрерывным швом с использованием нерассасывающихся атравматических хирургических нитей 6/0-9/0. Функция облицовки 3 заключается в покрытии предсердной части каркаса - манжеты для профилактики тромбообразования на элементах каркаса в условиях низкой скорости потока крови в левом предсердии.
Манжета 4 представляет собой приточную зону 5 опорного каркаса 1, покрытую с внутренней стороны биоматериалом частично или полностью. Биоматериал монтируют к ячейкам приточной зоны 5 по известным технологиям, например, непрерывным швом с использованием нерассасывающихся атравматических хирургических нитей 6/0-9/0. Функция манжеты 4, прикрытой облицовкой 3, заключается в предотвращении потенциальных утечек крови мимо створчатого аппарата (парапротезных); манжета является также зоной фиксации, предотвращающей дислокацию биопротеза в направлении левого желудочка.
В качестве материала для створок 2, облицовки 3 и манжеты 4 могут выступать ксено-, алло- и аутогенный биологические материалы (например, аллогенная твердая мозговая оболочка, широкая фасция бедра, ксеноперикард КРС, овечий, свиной) или тканеинженерные продукты, содержащие или не содержащие клетки донора - человека или животного, либо комбинации данных вариантов. Изготавливают створки и облицовку методом лазерной резки плоского листа необходимого материала по набору цифровых лекал, соответствующих необходимому типоразмеру изделия. В качестве стабилизатора для биоматериала могут выступать поперечно-сшивающие химические вещества, например, эпоксидные соединения или глутаровый альдегид. Все или часть биологических элементов протеза могут быть обработаны на этапе до или после стабилизации (консервации) дополнительными соединениями, повышающими их биосовместимость и долговечность, например, антикальциевыми, антитромботическими агентами, дубильными веществами как биологического, так и синтетического происхождения.
Сборку биопротеза осуществляют путем последовательного монтирования облицовки и створчатого аппарата на опорный каркас необходимого диаметра с использованием предварительно полученного набора выкроек биоматериала для каждого типоразмера изделия. Сначала три створки объединяют друг с другом и облицовкой протеза с помощью швов таким образом, чтобы створки создавали необходимую и достаточную высоту зоны смыкания - коаптацию и, при этом, были плотно соединены в основании с облицовкой. Затем осуществляют монтирование получившегося комплекса на опорный каркас с использованием его элементов - ячеек, стоек и отверстий. Биоматериал манжеты может являться отдельным элементом или быть частью облицовки. В первом случае возможно дополнительное соединение манжеты и облицовки швами.
Система доставки (фиг. 5; фиг. 6) представляет собой катетер 17, удерживающий внутри сжатый до малого диаметра биопротез, ручки управления 18 процедурой имплантации и соединителя 19, объединяющего данные элемента в единую конструкцию.
Катетер 17 состоит из центрального стержня 20, вокруг которого расположен протез клапана в сжатом состоянии. Центральный стержень включает, по меньшей мере, один фиксатор биопротеза 21, содержащий фиксирующие элементы 22, комплементарные сегментам 8 приточной зоны протеза, а также сегментам 10 выводной зоны опорного каркаса. Фиксирующие элементы 22 представляют собой выпячивания, углубления, шипы, пазы или сочетание описанных вариантов круглой, квадратной, ромбовидной или сложной сплайновой формы. Фиксирующие элементы 22 предназначены для надежной фиксации протеза в момент его имплантации. Сверху центральный стержень 20 покрыт кожухом 23, представляющим собой одно- или многослойную цилиндрическую конструкцию, удерживающую сжатый протез от самопроизвольного восстановления своей формы.
Ручка управления 18 представляет собой конструкцию в виде цилиндра или рукоятки, на которой расположены стандартный порт 24 для введения рентген-хирургического проводника и порт для контрастирующего вещества 25, а также элементы управления 26 процедурой имплантации и движения кожуха 20. Данные элементы 23 представляют собой набор рукояток или колес, связанных с кожухом 20, которые обеспечивают плавное контролируемое его движение.
Соединитель (рабочая трубка) 19 представляет собой многослойную армированную трубчатую конструкцию, объединяющую катетер 17 и ручку 18 в единую систему доставки. Помимо структурной функции, соединитель 19 содержит слой, передающий механические движения с элементов управления 26 ручки 18 на кожух 20 катетера 17. За счет этого, оперирующий хирург может контролировать положение кожуха 20 и осуществлять процедуру извлечения протеза из системы доставки. Сдвигая кожух в нужном направлении, хирург поэтапно освобождает элементы протеза (фиг. 7А-Б, фиг. 8А-Б), которые за счет эффекта сверхэластчиности или памяти формы восстанавливают свою рабочую геометрию - раскрываются, и имплантирует биопротез. Система доставки является одноразовым стерильным изделием, полностью совместимым с заявленным протезом клапана.
Имплантацию заявленного протеза осуществляют малоинвазивным трансапикальным и трансатриальным доступом под рентгенологическим и/или эхокардиографическим контролем и/или под контролем эндоскопа. Предварительно хирург и специалисты функциональных методов исследования неинвазивно оценивают геометрию и особенности места имплантации - несостоятельный биопротез митрального клапана сердца с развившейся дисфункцией, потребовавшей его замены. После утверждения плана вмешательства, хирург и его ассистенты подготавливают пациента и обеспечивают предварительно выбранный доступ - через верхушку сердца (трансапикально) или через левое предсердие (трансатриально) по известным методикам. Затем ассистент охлаждает заявленный протез в ледяной воде температурой не выше 5°С и поступательными движениями сжимает его до малого диаметра, достаточного для упаковки его в катетер 17 системы доставки. За счет свойств материала пластично деформироваться при действии низких температур, опорный каркас теряет свою способность самопроизвольно раскрываться и принимает необходимую сжатую форму. Ассистент помещает биопротез таким образом, чтобы центральный стержень 20 оказался в центре изделия, фиксирует биопротез к фиксатору 21 за счет зацепа за элементы 22, после чего, манипулируя элементами управления 26 ручки 18, натягивает кожух 23 на биопротез. Таким образом, ассистент ограничивает самопроизвольное раскрытие биопротеза, обеспеченное восстановлением сверхэластичных эффектов или эффектов памяти формы, после прекращения действия ледяной воды. После полной упаковки биопротеза в систему доставки, хирург вводит его в катетер 17 и позиционирует его в необходимом месте с использованием стандартного проводника, помещенного в порт 24 ручки 18, ориентируясь по рентгенконтрастным меткам каркаса и/или эндоскопически. Затем, манипулируя органами управления 26 ручки 18, хирург сдвигает кожух 23 в необходимом направлении и постепенно контролируемо высвобождает элементы протеза из системы доставки. При этом возможно временное искусственное увеличение частоты сердечных сокращений по известным методикам для уменьшения ударного объема левого предсердия для защиты устанавливаемого протеза от сдвига током крови. После полного извлечения биопротеза, через порт для контрастирующего вещества 25 ручки 18, хирург определяет качество проведенной имплантации - наличие парапротезных и/или транспротезных утечек, после чего извлекает катетер системы доставки и завершает вмешательство по стандартному сценарию.