ПРОТЕЗ КЛАПАНА, УСТАНАВЛИВАЕМЫЙ ПОСРЕДСТВОМ КАТЕТЕРА, И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ
VALVE PROSTHESIS INSTALLED BY CATHETER AND RELATED METHOD

Ссылка на связанную заявку
[001] Дата приоритета данной заявки определяется датой подачи предварительной патентной заявки США №61/802,311, которая подана 15.03.2013 и содержание которой включено в данное описание посредством ссылки.
Уровень техники
[002] Каждый из клапанов в сердце человека (аортальный и митральный клапаны на левой стороне или пульмональный и трикуспидальный клапаны на правой стороне) в любой момент может стать дисфункциональным вследствие различных факторов. Эти факторы, которые включают инфекции, структурные повреждения, такие как разрывы или иные подобные повреждения определенных компонентов (например хорд митрального клапана), или деформацию вследствие генетической предрасположенности клапанного (вальвулярного) материала, могут нарушить нормальный, имеющий постоянное направление кровоток в сердце и в остальной части тела, часто с фатальными последствиями. Сердечные клапаны играют критичную роль как в обеспечении снабжения каждой ткани тела адекватным количеством питательных веществ, переносимых кровью, так и в поддержании пульсирующего потока крови через сосудистую систему для обеспечения перфузии различных органов тела. Часто в случае врожденных пороков некоторых или всех этих клапанов, проявляющихся с самого рожденья, жизнь младенца зависит от быстрого и хорошо структурированного хирургического восстановления или замены клапанов.
[003] Развитие экстракорпоральной кардиопульмональной оксигенации с применением аппарата искусственного кровообращения сделало возможным останавливать сердце, чтобы облегчить хирургическое вмешательство с целью восстановления или замены поврежденных или дисфункциональных клапанов и, тем самым, спасения жизни, несмотря на возникшие дефекты. Инвазивность операций на открытой грудной клетке и на открытом сердце и послеоперационные осложнения, свойственные подобным операциям, также подвергают пожилых людей высокому риску смертности. Старым людям с плохим здоровьем часто отказывают в операции после оценки рисков и, вместо этого, проводят их медикаментозное лечение относительно неэффективными препаратами с целью сделать проявления дефектности клапана более переносимыми в процессе неизбежного продолжающегося ухудшения состояния пациентов вплоть до их смерти.
[004] Применение катетерных методов доставки и имплантации васкулярных стентов в коронарные артерии, чтобы расширить эти артерии и восстановить просвет сосудов с целью сохранить поступление кислорода к сердечной мышце, позволяет устранять обструкцию сосудов и восстановить подачу крови и кислорода в сердечную мышцу. Миллионы стентов, доставленных посредством катетеров, были установлены по всему миру относительно безопасным и эффективным образом, так что подобные методы стали рутинными. Эти успехи вдохновили пионеров в области разработки сердечных клапанов на попытки осуществить аналогичным образом доставку сердечных клапанов. Эффективность подобных методов зависит от способности разработать клапанный стент, т.е. каркас (именуемый далее стентом), в который помещается клапанный механизм, изготовленный из материалов, способных сохранять свою структуру, и пригодный для введения через сосудистую систему с гидированием посредством катетера, на который он устанавливается. Клапанный стент часто помещают в капсулу, образующую дистальную вершину катетера, чтобы минимизировать повреждения стента и стенки сосуда в процессе установки стента. Когда вершина оказывается вблизи дефектного клапана, обеспечивается возможность выведения из капсулы на катетере клапанного стента и его расширения (самопроизвольного или с помощью баллона, раздуваемого путем повышения давления находящейся в нем жидкости) до достижения номинального размера стента. В результате происходят раскрытие стента и его установка в заданное положение. Клапанный стент будет оставаться в этом положении, и клапан будет выполнять свою функцию, заменяя функционирование дефектного (дисфункционального) клапана.
[005] В рамках васкулярного введения катетеры, несущие клапанный стент, могут быть введены в сердце при антеградном доступе, т.е. следуя направлению кровотока в сосуде или через сердце. Альтернативно, протез клапана может быть введен по ретроградному пути, т.е. при движении вершины катетера встречно кровотоку. Если аортальный клапанный стент вводится через бедренную артерию, катетер проводится встречно по отношению к кровотоку, через аорту, до тех пор, пока он не достигнет дефектного аортального клапана, в котором он должен быть установлен. Антеградный доступ может использоваться, если подход к аортальному клапану осуществляется через верхушку сердца, посредством ее пункции. Однако этот подход требует хирургического входа через разрез между ребрами и проведения катетера через желудочек в направлении выхода из левого желудочка, т.е. непосредственно к аортальному клапану. Этот вариант доступа именуется трансапикальным.
[006] Такой доступ может быть использован также в ретроградном варианте для установки митрального клапанного стента в кольцо митрального клапана между левым желудочком и левым предсердием. В этом варианте вершина катетера, несущая клапанный стент, движется ретроградно, т.е. против кровотока, направленного к аорте. Альтернативно, митральный клапанный стент, доставляемый с венозной стороны, будет проходить через бедренную вену, затем через полую вену к правому предсердию и через стенку в камеру левой стороны сердца, т.е. в левое предсердие. В этом варианте, соответствующем транссептальному доступу, необходимо выполнить пункцию стенки (перегородки), чтобы вершину катетера можно было ввести в предсердие и направить к плоскости кольца митрального клапана, в которой должен быть позиционирован клапанный стент. Такой антеградный доступ к предсердию и дисфункциональному митральному клапану, очевидно, является более коротким и не требующим серьезного хирургического вмешательства. Действительно, катетерная имплантация первых аортальных клапанов была осуществлена именно этим методом, с проведением катетера через перегородку, через митральный клапан и через хордную массу с дальнейшим продвижением к аорте, у начала которой находится дефектный аортальный клапан, куда и нужно установить аортальный клапанный стент. В случае митрального клапана альтернативным доступом является трансатриальный доступ, т.е. другой антеградный доступ. Он соответствует минимально инвазивному хирургическому методу с входом в грудную клетку через относительно малый разрез, позволяющий подойти к верхнему концу левого предсердия, через которое катетер, несущий клапанный стент, может быть введен по направлению кровотока, чтобы установить устройство в дисфункциональном митральном клапане.
[007] В настоящее время выбор метода установки, зависящий от состояния пациента, направлен на минимизацию долгосрочных или постоперационных осложнений. В то время как катетерные методы установки аортального и пульмонального клапанов получили широкое применение (к настоящему времени для более 300000 пациентов), данные методы еще не привели к хорошо отработанным методикам замены митрального клапана. Очевидным объяснением такой ситуации является сложность митрального клапана. Митральный клапан представляет непрерывное образование, которое начинается от той части стенок сердца, от которых отходят папиллярные мышцы, связанные с группой тканей типа сухожилий, именуемых сухожильными хордами. Эти структуры имеют вид парашютных строп, которые доходят до краев створок митрального клапана. Сами створки имеют различные формы и размеры. Передняя митральная створка, имеющая большую поверхность, соединена с аортомитральной занавеской, отходящей от аорты, а задняя митральная створка присоединена к наружной (задней) части стенки сердца. Обе эти створки и хордная масса входят в состав неполностью непрерывной структуры, обычно именуемой "кольцом". Доступ к плоскости кольца со стороны клапана, обращенной к предсердию или желудочку, связан с трудностями гидирования не только при подведении, но и при точном коаксиальном позиционировании клапанных стентов (при котором стент находится на центральной оси митрального клапана) и при захвате нужной створки и компонентов кольца, которые должны оставаться на своем месте, чтобы герметизировать зону между двумя камерами и обеспечить необходимую функциональность.
[008] Замена митрального клапана посредством открытой операции была произведена для сотен тысяч случаев его дисфункции, пока не было осознано, что при некоторых нарушениях вальвулярная ткань в целом или ее часть все еще имеет хорошую сохранность. Хотя методики устранения дисфункций путем операций на открытом сердце были разработаны лучшими хирургами, только некоторые признанные центры кардиохирургии способны проводить соответствующие сложные хирургические вмешательства. Количество пациентов, у которых наблюдается митральная регургитация или клапанная недостаточность, которая по степени серьезности оценивается как более серьезная, чем слабая (т.е. как умеренная), а во многих случаях классифицируется как острая, достигает по всему миру нескольких миллионов. В работе S, Liddicoat J.: Emerging Opportunities for Cardiac Surgery in Structural Heart Disease. J Thorac and Cardiovasc Surgery: 132, 1258-1261 (2006), в которой рассматривается частота наблюдаемых дефектов сердечных клапанов среди населения США, показано, что различные стадии дисфункции митрального клапана ежегодно имеют место примерно у 2,3 миллионов пациентов, причем примерно у 220000 из них имеет место острая стадия. Из этой последней группы пациентов только около 23% (48000 человек) получают правильное лечение для улучшения их состояния. К сожалению, значительная часть пациентов не проходит лечения, так что в период после написания указанного обзора скончались более полумиллиона человек. Действующие в настоящее время центры по лечению митрального клапана в состоянии принять лишь ограниченное количество больных.
[009] Переход от методов хирургического вмешательства к менее инвазивным методам с использованием катетеров был начат в начале 1990-х годов в надежде облегчить методы хирургического лечения митрального клапана. В процессе оценки надежности, безопасности и, особенно, эффективности таких методов эта надежда столкнулась с многочисленными разочарованиями. Во многих случаях результаты оказались лишь частично удовлетворительными при значительной доле неполного устранения митральной регургитации. Хотя было испытано много различных подходов, наиболее разработанным является метод захвата центральных кромок створок митрального клапана и их смыкание с созданием в результате двойного отверстия, воспроизводящий катетерным методом способ пластики митрального клапана по Альфиери (Alfieri) и направленный на уменьшение митральной регургитации. Другие методы предусматривают уменьшение дилатации кольца путем введения металлических проволок через коронарную синусовую вену, чтобы ограничить кольцо митрального клапана и уменьшить его размеры. Однако эти методы также дают разочаровывающие результаты. Предлагались и другие минимально инвазивные методы, но полученные результаты в лучшем случае можно назвать ограниченными.
[010] Различные варианты замены сердечных клапанов могут использовать определенные компоненты, общие для большинства предназначенных для этого устройств. Так, часто используется компонент, действующий как несущий каркас и обычно именуемый стентом. Внутри этого каркаса (стента) находится клапанный (вальвулярный) механизм, часто (например, в случае так называемых биологических сердечных клапанов) имеющий более высокую гибкость, поскольку эти механизмы должны обеспечивать восстановление клапанной функции. Вальвулярные механизмы содержат секции из тонкого материала (обычно из биологической мембраны), которые являются подвижными под действием кровотока. Эти секции (количество которых может составлять одну, две или более) часто именуют "створками" или "клапанами". В зависимости от направления кровотока эти секции будут двигаться в том же направлении, чтобы открыть, насколько это возможно без повреждения створок, отверстие, задаваемое стентом, когда кровоток направлен из одной камеры сердца к следующей или к выходу из сердца. Затем, по завершении сердцем цикла выталкивания крови, кровоток мгновенно меняет свое направление на обратное и толкает створки в противоположном направлении, закрывая клапан и препятствуя ретроградному кровотоку, именуемому также регургитацией. Регургитация может значительно понизить эффективность сердца, так что она рассматривается как серьезный дефект, часто представляющий угрозу для жизни.
[011] Клапаны, используемые в качестве имплантатов в течение десятилетий состояли, в основном, из одних и тех же компонентов, а именно из стента, обычно изготавливаемого из полимеров, армированных проволокой, и механизма створок. Клапанные стенты, соответствующие "новой эре" клапанной терапии, представляют собой трубчатые цилиндрические каркасы из металла, которые изготавливаются таким образом и с такой формой, чтобы их можно было сжать до очень малого исходного диаметра с помещением в трубку тканого клапанного механизма. В результате такой протез, которому придан минимальный возможный профиль, может быть проведен, с помощью катетера, через сосудистую систему,. Соответствующие металлические стенты обычно изготавливают из подходящих сортов очень чистой нержавеющей стали (т.е. из сплавов железа с другими металлами), которые для своего расширения до окончательного (номинального) диаметра требуют использования баллона, заполненного жидкостью под давлением. Однако в своем конечном расширенном состоянии такие стенты остаются чувствительными к давлениям со стороны сердечной ткани и могут прогибаться внутрь, что приведет к потере функциональности, для восстановления которой они предназначались. Другими используемыми сплавами являются так называемые металлы с памятью формы, которые, благодаря их особому молекулярному составу, способны самопроизвольно сжиматься до желательных малых диаметров в заданном диапазоне относительно низких температур и расширяться при определенной температуре (например температуре тела) до их первоначального (предшествующего сжатию) номинального диаметра. Стенты (и протезы клапанов в целом), соответствующие "новой эре" терапии сердечных клапанов, должны отвечать конкретным жестким требованиям, чтобы они могли обеспечивать требуемые функции, в частности способность оставаться в заданном месте на природном кольце без смещения (миграции). Другими словами, протез должен оставаться закрепленным в заданном месте в течение всей оставшейся жизни пациента при осуществлении функции клапана. В дополнение, клапанный стент должен обеспечивать герметизацию по своей периферии, чтобы устранить утечки (некоторые из которых, по существу, являются регургитацией), способные причинить значительный вред крови и здоровью пациента и привести к необходимости повторной установки или хирургического устранения этого дефекта.
[012] Применение стентов в терапии путем замены аортального клапана, в основном, связано с лечением аортального стеноза, заболевания, которое часто вызывается патологическим кальцинозом ткани, образующей аортальный сердечный клапан. Створки аортального клапана становятся утолщенными, а отложения кальция, обусловленные диффузией плазмы крови в ткань створок и, в некоторых случаях, образующиеся на поверхности ткани, делают створки более жесткими и ухудшают их подвижность вплоть до того, что они почти полностью перекрывают отверстие, ведущее из левого желудочка в аорту. В результате нарушается нормальный кровоток. Как следствие, мышцы желудочка при прокачке крови через уменьшившееся отверстие аортального клапана перенапрягаются и утолщаются, так что их функциональность постепенно ухудшается. Тело испытывает недостаток крови, и состояние его органов и качество жизни быстро ухудшаются. Действие имплантируемых с помощью катетеров клапанных стентов, которые используются для лечения данного заболевания, функционируют исключительно за счет усилия, прикладываемого со стороны стента к кальцифицированным (затвердевшим) створкам. Такие стенты в зоне клапана имеют цилиндрическую форму, и стенки цилиндра создают давление, которое удерживает клапанный стент в области природного аортального клапана. Это давление создается за счет расширения клапанного стента из нержавеющей стали посредством баллона или за счет эффекта памяти формы. В случае регургитации в митральном клапане имеет место совершенно иное сочетание условий.
[013] Митральная регургитация (MP) может вызываться многими факторами, в отношении некоторых из которых применение клапанных стентов может оказаться достаточно эффективным. Одна из форм заболевания вызывается изменениями формы и размеров сердца вследствие одновременной дилатации сердца и кольца митрального клапана (дилатационная кардиомиопатия) и приводит к изменению клапанной функции. Поэтому она именуется также "функциональной митральной регургитацией". Возникает неблагоприятный цикл, когда повреждение миокарда (сердечной мышцы) приводит к дилатации левого желудочка, что, в свою очередь, приводит к апикальному смещению папиллярной мышцы, ведущему к дилатации кольца. Два названных эффекта комбинируются и вызывают митральную регургитацию, приводящую к перегрузке левого желудочка, в свою очередь, приводящую к дилатации левого желудочка, так что цикл возобновляется. Когда кольцо, митральный клапан и аортомитральная занавеска теряют способность поддерживать размер отверстия митрального клапана, дилатация сможет в экстремальных случаях почти удвоить размеры этого отверстия. В таких случаях створки клапана будут существенно разведены во время систолы, когда они должны прилегать одна к другой, закрывая отверстие клапана, чтобы препятствовать обратному забросу крови в предсердие. Кольцо является мягким и в некоторой степени податливым, так что приложение радиального давления (как это делается в отношении аортальных стентов) приводит к дальнейшему расширению, еще более ухудшающему состояние.
[014] До настоящего времени не были полностью разработаны и коммерциализированы протезы митрального клапана, предназначенные для введения в дисфункциональный митральный клапан (посредством перкутанных или катетерных средств) с целью выполнения функций природного митрального клапана. Таким образом, существует острая потребность в улучшенных вариантах клапанных стентов и устройств их доставки, обеспечивающих возможность эффективного выполнения функций митральных и трикуспидальных клапанов. Эти устройства должны обеспечивать точную доставку, раскрытие и позиционирование клапанных стентов в атриовентрикулярных кольцах и их сопряжение с тканью сердца при минимальных осложнениях и при восстановлении функций клапана, соответствующих, насколько это возможно, функциям клапанов у нормального здорового человека. Данные устройства должны также предотвращать возникновение периферийных клапанных утечек между имплантированным клапанным стентом и природной клапанной тканью, к которой очень плотно должен прилегать клапанный стент. Необходимо также обеспечить возможность оперативной установки в дефектный клапан специально сконструированного клапанного стента с помощью специально сконструированной системы доставки (доставочной системы).
Раскрытие изобретения
[015] Изобретение относится к медицинским устройствам и к протезам сердечных клапанов, предпочтительно имплантируемым с помощью катетерных средств. Более конкретно, изобретение относится к устройству, имеющему специальную геометрию в отношении как металлического каркаса с памятью формы, так и помещаемого в него клапанного механизма на основе биологической мембраны, с целью получить в конечном состоянии конструкцию в виде усеченного конуса. Такая конструкция, имеющая с одного конца вид диффузора, а с другого - вид обращенного диффузора, может использоваться в качестве протеза сердечного клапана без чрезмерного воздействия на предсердие (верхнюю камеру сердца пациента) в одном случае или на субклапанный (подклапанный) механизм атриовентрикулярного клапана пациента в другом случае. Устройство по изобретению может имплантироваться в дисфункциональные митральные клапаны сердца животных и людей с помощью различных средств, включая проведение катетера, несущего клапанный стент в форме диффузора, через сосуды, ведущие к сердцу. Другими словами, оператор управляет доставкой стента, имеющего в расширенном состоянии форму диффузора, на заданное расстояние от целевого положения для окончательного позиционирования устройства. Затем оператор управляет доставочным устройством так, чтобы протез клапана мог перейти в свое раскрытое состояние. Альтернативно, подведение к целевому положению возможно также путем прямого введения в ходе операции на открытой грудной клетке или хирургии открытого сердца или прямым введением через верхушку сердца в область митрального клапана. Как следствие уникальной конструкции клапана и аппарата для его раскрывания, чтобы осуществить окончательное раскрытие с получением требуемой расширенной формы и требуемой функциональности протеза, необходимо выполнить серию специально подобранных действий и операций.
[016] Изобретение направлено на удовлетворение потребности в новых конструкциях, предназначенных для минимизации описанных проблем, связанных с клапанами, имплантируемыми в область сочленения предсердия и желудочка, т.е. с атриовентрикулярными клапанами: митральным клапаном левой стороны сердца и трикуспидальным клапаном правой стороны сердца. Однако изобретение не ограничено этими клапанами, а применимо и к другим сердечным клапанам, пульмональному и аортальному. Устройство с предлагаемой геометрией может использоваться также, с некоторыми модификациями, для коррекции дефектных клапанов в венозной системе кровообращения, в частности в верхних и особенно в нижних конечностях.
[017] В своем простейшем исполнении, направленном на упрощение процесса изготовления, предлагаемое устройство в варианте, предназначенном для коррекции регургитации митрального клапана, может состоять из круглого трубчатого компонента, имеющего входную секцию (в форме отверстия) на одном конце и выходную секцию (в форме отверстия) на другом конце. Внутри этого трубчатого компонента находятся поверхности, имеющие специально выбранные формы и размеры и изготовленные из биологических мембран. Эти поверхности закреплены в трубчатом компоненте, по его длине, одной своей частью с формированием участка прикрепления, который переходит в дугу у периферии компонента и удерживает указанные поверхности во внутреннем объеме ("просвете") трубчатого компонента, позволяя в то же время другим (свободным) частям поверхности мембран смещаться в направлении кровотока. Хотя свободные участки указанных поверхностей способны смещаться к внутренней поверхности трубчатого компонента, это смещение возможно только до определенного расстояния от этой внутренней поверхности. Это позволяет избежать контактирования "плавающих" поверхностей с возможностью их повреждения. Когда же направление кровотока изменяется на обратное, данные поверхности также изменяют направление своего смещения и в результате сближаются со смежными свободно "плавающими" поверхностями. При этом указанные поверхности сформированы таким образом, что они соприкасаются с образованием единой поверхности. Другими словами, соприкасающиеся поверхности перекрывают просвет, т.е. препятствуют обратному кровотоку. Протез содержит также каркас (стент), поддерживающий створки клапанного механизма.
[018] Митральный клапан обычно рассматривается как имеющий форму перевернутого диффузора, т.е. устройства для использования части кинетической энергии текущей через него жидкости путем постепенного увеличения площади поперечного сечения канала, по которому она течет, с целью уменьшить ее скорость и повысить давление в жидкости. Соответственно, диаметр канала клапана, по которому кровь поступает из предсердия в желудочек, может слегка уменьшаться в направлении кровотока. Однако в сердце тянущее усилие, прилагаемое к створкам посредством хорд и папиллярных мышц, растягивает конус и расширяет его меньшее отверстие, чтобы кровь могла течь при очень маленьком давлении. Соответственно, геометрия трубчатого компонента протеза клапана может аппроксимироваться усеченным конусом. Таким образом, хотя этот трубчатый компонент может иметь постоянный по длине диаметр (т.е. представлять собой цилиндр) в варианте, облегчающем изготовление, предпочтительно он должен иметь различные диаметры на своих входном и выходном концах. В варианте, в котором входной конец имеет больший диаметр, чем его выходной конец, митральный биопротез имеет форму перевернутого (обращенного) диффузора. Такой вариант соответствует геометрии природного митрального клапана в нормальных условиях, но не имеет возможности увеличить свой выходной диаметр, как это происходит с природным клапаном. При обратном соотношении входной диаметр может иметь меньший размер, чем выходной диаметр. В этом случае он будет соответствовать диффузору, который обеспечивает падение давления жидкости вдоль осевого канала.
[019] Клапанный стент предпочтительно устанавливают так, чтобы его меньший диаметр соответствовал его входному концу, т.е. входному концу митрального клапана, находящемуся в верхней камере сердца, в предсердии. При минимальном входном диаметре клапан требует для своего открывания и закрывания наименьшего градиента давления. Таким образом, геометрия оказывается оптимальной в том отношении, что требует для обеспечения открывания и закрывания (коаптации) минимальной высоты митрального клапана, который в результате будет выступать в левое предсердие минимально возможным образом. С учетом размеров левого предсердия у людей и, что даже более критично, у животных, которые обычно используются при испытаниях in vivo, контрактация предсердия могла бы привести к контакту ткани сердца с входным концом протеза, имеющего значительный вертикальный размер части, выступающей в левое предсердие.
[020] Анатомия и морфология папиллярных мышц могут изменяться от сердца к сердцу как у людей, так и у животных. В некоторых случаях эти мышцы в большей степени смещены (дистально) от плоскости кольца митрального клапана или трикуспидального клапана в правой стороне сердца, причем может также варьировать количество мышц, так что они могут находиться ближе к верхушке сердца. Как в нормальных, так и в патологических состояниях мышцы могут быть смещены краниально (в сторону предсердия), т.е. ближе к створкам митрального клапана. В последнем случае дистальный конец клапанного стента будет, с высокой вероятностью, контактировать с папиллярными мышцами и с зоной их прикрепления к хордных масс. Как следствие, коническая форма может оказаться подходящей для клапанного стента как позволяющая избежать осложнений, вызываемых контактом между предсердием и протезом и включающих разрывы, например разрывы хорд, нарушения ритма и др.
[021] Диффузор - это трубчатый компонент, жидкость в который поступает через круглый или близкий круглому (овальный) входной конец, причем в направлении течения жидкости стенки диффузора все дальше отходят от центральной оси, т.е. трубчатый компонент расширяется по линейному закону. Соответственно, у выходного конца диаметр или расстояние от стенок до центральной оси будет больше, чем на входном конце. Таким образом, форма диффузора соответствует усеченному конусу, площадь сечения которого у входа меньше, чем на выходе. Расширение по линейному (а не по нелинейному) закону в этом случае становится необходимым, чтобы обеспечить однородные напряжения и нагрузки на металлическую конструкцию каркаса. При этом металлический стент должен иметь однородные напряжения и деформации как в направлении кровотока, так и в обратном направлении.
[022] Стент, т.е. каркас, в котором находится клапанный механизм, имеет, по существу, такую же форму. Принятие этой эффективной геометрии позволяет уменьшить высоту без ухудшения свойств клапана, относящихся к течению/давлению, одновременно с минимизацией вхождения устройства в левое предсердие. С учетом того, что дефектное митральное кольцо по сравнению с нормальным диаметром или поперечным сечением может быть расширено на 30-50% (что делает невозможным смыкание клапанных створок и, следовательно, приводит к митральной регургитации), "кольцо" протеза должно иметь размеры, близкие к размерам дилатированного кольца пациента, чтобы протез можно было надежно зафиксировать на дилатированном кольце. Однако такое соответствие не требует, чтобы клапанный механизм, т.е. клапан, мог открываться и закрываться обычным образом и имел точно такие же размеры, что и кольцо. При этом устройство необязательно должно быть цилиндрическим, а клапан может находиться слегка выше кольца, выступая из него не слишком сильно, чтобы не нарушить нормальное функционирование левого предсердия.
Краткое описание чертежей
[023] На фиг. 1 иллюстрируются строение и функционирование нормального сердца.
[024] На фиг. 2 показан дефектный митральный клапан с регургитацией, обусловленной дилатацией кольца клапана, которая препятствует смыканию (коаптации) створок.
[025] На фиг. 3 иллюстрируется установка, с применением минимально инвазивного катетерного метода, протеза клапана по изобретению на замену природному клапану.
[026] На фиг. 4А-4Е представлен, в сложенном состоянии, стент в составе протеза клапана и, в сложенном и расширенном состояниях, отдельный элемент стента, при этом:
[027] на фиг. 4А показан, в сложенной конфигурации, стент, заключенный в цилиндрическую оболочку для минимально инвазивной доставки (заштрихованная зона соответствует элементу, показанному на фиг. 4В-4Е);
[028] на фиг. 4В показан отделенный от стента элемент с целью проиллюстрировать находящиеся на его верхнем и нижнем концах соединительные средства и разворот промежуточной конструкции с зубцами ("крылышками") при расширении и перед фиксацией клапанного стента;
[029] на фиг. 4С, на виде сбоку, показан элемент по фиг. 4В после расширения стента, чтобы проиллюстрировать вызванное расширением стента радиальное расширение "крылышек" путем их разворота;
[030] на фиг. 4D элемент по фиг. 4С показан повернутым, чтобы проиллюстрировать радиальное расширение промежуточной, верхней и нижней частей "крылышка";
[031] на фиг. 4Е тот же элемент стента показан на виде спереди, чтобы проиллюстрировать смещение 8 точек (А-Н), идентифицированных на фиг. 4В, и пояснить тем самым ориентацию индивидуальных элементов стента после его расширения.
[032] На фиг. 5А представлен расширенный стент и проиллюстрировано радиальное расширение промежуточной и нижней частей, формирующих зубцы, выступающие из тела стента и развернутые относительно него для сопряжения с митральным кольцом.
[033] На фиг. 5В представлен протез клапана в полностью собранном состоянии; видны вертикальные планки и три створки.
[034] На фиг. 5С представлен собранный протез клапана на виде со стороны желудочка; показаны три клапанные створки в состоянии коаптации и фиксаторные зажимы на периферийных участках створок.
[035] На фиг. 6А показан, на виде сбоку, в сложенной (цилиндрической) конфигурации стент-каркас, внутри которого находится клапанный механизм
[036] На фиг. 6В, 6С показан, на виде сбоку, в расширенной конфигурации, стент в форме диффузора (т.е. усеченного конуса) с расширенным клапанным механизмом; проиллюстрирована коаптация створок при закрытом клапанном механизме.
[037] На фиг. 7А и 7В схематично изображен вариант стента, иллюстрирующий обратное (перевернутое) расположение клапанного стента, делающее возможным его раскрытие при ретроградной доставке.
[038] На фиг. 7С представлен, на виде сбоку, в расширенной конфигурации, стент, анкерный элемент которого, показанный в развернутом состоянии, выполнен криволинейным, чтобы улучшить свойства участка, контактирующего с природной тканью.
[039] На фиг. 8 представлен собранный клапанный стент, внутренняя поверхность которого выполнена из микротканого материала; видны вертикальные планки и выступающие гнезда для прикрепления стента к доставочному устройству.
[040] На фиг. 9А-9С представлены различные конструкции и ориентации сложенного стента, подготовленного к установке в доставочную систему.
[041] На фиг. 9D стент по фиг. 9С показан в расширенном состоянии.
[042] На фиг. 10 показан дистальный конец доставочной системы, содержащей цилиндрический держатель, в который помещен стент по фиг. 9.
[043] На фиг. 11 представлено капсулирующее устройство.
[044] На фиг. 12 капсулирующее устройство показано в продольном разрезе, с находящимся в нем стентом в сложенной конфигурации.
[045] На фиг. 13 иллюстрируется взаимодействие гнезда с дистальным концом держателя.
Осуществление изобретения
[046] Изобретение относится к комплекту, содержащему специализированные компоненты и служащему для доставки искусственного сердечного клапана (протеза), предназначенного для замены сердечного клапана при его заболевании или дисфункциональности. Данный комплект содержит стент (именуемый также каркасом), скомбинированный с клапаном (далее эта комбинация именуется "клапанным стентом"), и доставочное устройство. Далее будут рассмотрены различные конструкции стента, разработанные с целью облегчить имплантацию протеза клапана, возвращающего функциональность дефектным атриовентрикулярным клапанам. Ранее считалось, что протезы такого типа трудно доставить и развернуть для функционирования с минимальными осложнениями. Все описываемые варианты изобретения не ограничены атриовентрикулярными (митральными и трикуспидальными) клапанами, а могут использоваться для выполнения функций любых других сердечных клапанов.
[047] Один вариант изобретения содержит расширяющийся клапанный каркас (стент) и клапанный механизм, прикрепленный к каркасу и находящийся внутри него. Совместно эти компоненты именуются "клапанным стентом". Клапанный стент может переводиться из радиально сжатой (сложенной) конфигурации в одну или в несколько радиально расширенных конфигураций. Расширяемый клапанный каркас имеет первый конец, промежуточный участок и второй конец, так что основное тело стента расположено между двумя его концами. При этом тело стента включает три различные наружные кольцевые поверхности, соответствующие различным поперечным сечениям и соответствующие трем главным диаметрам. Эти поверхности задают конфигурацию усеченного конуса, известную также, как диффузор. И наружная, и внутренняя поверхности диффузора имеют одинаковую конфигурацию усеченного конуса. Клапанный стент содержит также клапанный механизм (собственно протез клапана), плотно прилегающий к внутренней поверхности несущего каркаса, к которой он прикреплен соответствующими средствами. Из наружной боковой поверхности тела стента могут быть сформированы, за счет расширения ее части, множественные поверхности, имеющие различные формы или геометрии. Эти расширившиеся участки, именуемые "крылышками" или зубцами, будут расположены под определенными углами и иметь определенные длины, и располагаться заданным образом относительно определенных участков тела стента, будучи ориентированными в определенных направлениях. Каждое "крылышко" имеет концевые части, соединенные с телом стента и примыкающие к его поверхности как в радиально сжатом, так и в радиально расширенном состояниях. У каждого "крылышка" имеется также промежуточная часть, заканчивающаяся вершиной (зубцом). Эта часть пространственно отделена от тела стента и связана с ним только через концевые части "крылышка". В радиально сжатом состоянии стента эти "крылышки" образуют интегральную часть его внутренней и наружной поверхностей, участвуя, таким образом, в их формировании. При расширении стента "крылышки" отходят в радиальном направлении наружу от верхней и нижней частей усеченного конуса. При этом зона стента между концами "крылышек" соответствует второму радиусу усеченного конуса, а эти концы разнесены на заданное расстояние, так что пространство между ними соответствует полости заданного объема, в которую может входить ткань природного клапанного кольца и части природных створок.
[048] Часть "крылышка", пространственно отделенная от тела стента, может иметь острую вершину или закругленный конец, позволяющий избежать повреждения внутренних структур сердца. При этом закругленные концы "крылышек" развернуты от направления, перпендикулярного поверхностям любых тканей, с которыми они могут вступать в контакт. Благодаря такому выполнению закругленная часть служит только для обеспечения контакта и охвата поверхности и не будет оказывать неблагоприятное воздействие на поверхность ткани при ее движении в зоне контакта в процессе функционирования сердца, прокачивающего кровь. Кроме того, верхний конец "крылышка", который будет наложен на поверхность природного кольца, может быть покрыт биологически совместимой медицинской тканью, которая будет способствовать обрастанию материала фиброзной тканью, способной улучшить герметизацию на границе стента с природной тканью и уменьшить тромбогенный потенциал материалов клапанного стента.
[049] Таким образом, средства для фиксации клапанного стента к тканям кольца и прилежащих створок выполнены из материалов, обеспечивающих мягкий, но надежный захват тканей, чтобы обеспечить удерживание клапанного стента в требуемом положении и предотвратить его смещения. Фиксация клапанного стента обеспечивается снабжением каркаса (стента) набором зубцов ("крылышек"), которые захватывают ткань кольца и со стороны желудочка, и со стороны предсердия. При этом "крылышки" обеспечивают фиксацию стента без повреждения ткани кольца.
[050] Изобретение обеспечивает возможность доставки клапанного стента, подогнанного к дилатированному природному сердечному клапану, и фиксацию клапанного стента в заданном месте. Клапанный стент может иметь анкерные элементы, закрепляемые в заданных местах дисфункционального клапана, находящихся в смежных камерах сердца. Анкерные элементы, закрепляющие стент между смежными камерами, являются зеркальными отражениями друг друга. При этом они расположены друг против друга в смежных камерах и ориентированы в противоположных направлениях, чтобы обеспечить захват ткани на границах указанных камер между противолежащими "крылышками". В результате зубцы ("крылышки") предотвращают выдвижение стента полностью в одну камеру, т.е. из одной камеры в смежную с ней камеру. Более конкретно, анкерные элементы для предсердия предотвращают продвижение клапанного стента в желудочек, и наоборот, анкерные элементы для желудочка предотвращают продвижение стента в предсердие.
[051] Геометрическая форма "крылышек" (т.е. анкерных элементов) для предсердия может способствовать функции герметизации. Одно из конструктивных ограничений, присущее некоторым известным транскатетерным протезам аортальных клапанов, состоит в трудности преодоления периферийной, или параклапанной регургитации (наблюдающейся примерно у 40% пациентов после транскатетерной имплантации протеза аортального клапана), т.е. в утечке крови по периферии клапанного стента. Было обнаружено, что это может иметь прямое отношение к уровню смертности для большого количества пациентов после транскатетерной установки протеза аортального клапана. Применительно к протезам митрального клапана, которые предназначены для перекрывания клапанного отверстия и предотвращения кровотока в обратном направлении, к предсердию, нужно учитывать, что в сердечном цикле, когда митральный клапан закрыт (в систолу), сердце выбрасывает кровь из желудочка через аорту к остальной части тела при очень высоких скорости и давлении. Поэтому малые или более значительные утечки по периферии стента в сторону предсердия могут вызвать экстенсивный гемолиз (разрушение красных кровяных телец, имеющих очень хрупкие стенки) и оказать неблагоприятное влияние на здоровье пациента и функционирование митрального клапанного стента.
[052] Верхние "крылышки" клапанного стента в своей закругленной и расширенной форме предназначены для обеспечения хорошего прилегания входного конца клапанного стента и, соответственно, для обеспечения функции герметизации за счет захвата между верхними и нижними зубцами ткани створок в количестве, достаточном, чтобы герметизировать периферию клапанного стента. Радиальное усилие, создаваемое саморасширяющимся стентом, в сочетании с наличием у стента наклонной (конической) поверхности способствует удерживанию периферии стента в плотном контакте с периферией отверстия, образованного природным кольцом и шарнирами створок. Данное усилие способствует также захвату материала между анкерными элементами с улучшением герметичности. Верхний набор зубцов может быть образован поворотными элементами, отходящими от поверхности стента под заданными углами, или путем удлинения верхнего конца стента с отгибкой его в обратном направлении, вниз под углом, заданным для "крылышек" с целью получения нужного профиля зубцов.
[053] Зубцы стента могут раскрываться последовательно, чтобы обеспечить улучшенную фиксацию. Так, сначала могут раскрываться верхние зубцы при удерживании в сжатом состоянии нижних зубцов. Раскрытие сначала только верхних зубцов улучшает подгонку клапанного стента к плоскости кольца и к отверстию между камерами. Это, в свою очередь, улучшает центрирование протеза, препятствует нежелательному вхождению стента в нижнюю камеру (желудочек), поскольку верхний конец стента должен оставаться в предсердии, и уменьшает наклон стента, который является формой смещения, также приводящего к утечке. "Крылышки", для взаимодействия с желудочком могут отходить от нижней (т.е. выходной) части стента. Альтернативно, они могут отходить, путем разворота радиально наружу, от планок широкого соединительного элемента или от вспомогательных стрежней, расположенных между этими планками и служащих в качестве несущих элементов для планок и "крылышек". Планки, выступающие за нижнюю (выходную) границу стента, снабжены вырезом и/или петлей. С помощью этих деталей выходной конец стента может удерживаться в сжатом состоянии, без возможности расширения, внутри капсулы, в то время как его входной конец может расшириться. Таким образом, оператор может управлять расширением и освобождением стента для имплантации.
[054] В нормальном человеческом организме форма митрального клапана близка к эллиптической, причем обычно в качестве его номинального размера указывается размер по одной из осей, а именно по оси С-С (от комиссуры до комиссуры), хотя размер по переднезадней оси (А-Р) слегка отклоняется от этого размера в систолу (когда эллиптичность клапана более выражена), составляя у нормального пациента обычно 80-90% от размера по оси С-С. Таким образом, отклонение митрального отверстия или кольца (которое у пациента с MP практически является овальным) от круглой формы составляет примерно 0,85±0,05. Иногда форма отверстия описывается, как D-образная. Чтобы облегчить подбор протеза клапана, отверстие аппроксимируется кругом, поскольку введение протеза большего размера приведет к растягиванию отверстия по одной и сокращению по другой оси с приближением к круглой форме. Таким образом, протез клапана может быть круглым и иметь три створки, которые будут выполнять требуемую функцию. С учетом изложенного, диаметр нормального митрального клапана составляет от 25 мм для людей небольшого роста до 33 мм для людей с сердцем большого размера. Анормальное состояние (MP) в случае кольца, дилатированного более чем до 150% от своего нормального размера, приводит к тому, что митральный клапан становится сильно дилатированным, т.е. имеющим диаметр от более 30 мм до (в предельных случаях) более 50 мм. В этом состоит еще одно важное отличие от терапии аортального клапана в случае чрескожного доступа, поскольку клапан с диаметром более 40 мм должен быть сжат до небольших размеров, чтобы установить его в катетер для проведения через нормальную сосудистую систему. Эта задача является трудной, поскольку диаметр в сжатом состоянии существенно больше, чем у сжатого аортального клапанного стента, который близок к предельно допустимому размеру для проведения через сосудистую систему у большинства людей или животных.
[055] Еще более важно то, что клапанные стенты обычно изготавливались из цилиндрических металлических трубок, образующих при расширении цилиндрические стенты. В таком варианте клапанный стент также имеет цилиндрическую конфигурацию, т.е. в расширенном состоянии он имеет постоянный радиус по длине трубки, т.е. стента. Следовательно, чтобы перекрыть проход от предсердия к желудочку в левой стороне сердца у пациента с MP, т.е. с дилатированным кольцом с размером 40 или 50 мм, потребуется цилиндр с диаметром до 50 мм. Как следствие, клапан внутри такого стента будет иметь несколько очень (предельно) крупных створок, необходимых для закрывания клапана с диаметром 50 мм. В соответствии с законом Паскаля такая большая поверхность должна выдерживать в расчете на единицу площади значительное усилие, создаваемое кровью при закрывании митрального клапана, чтобы направить кровь через аорту ко всем частям тела. Это усилие, которое соответствует мгновенному давлению, создаваемому желудочком, т.е. дифференциальному давлению, имеющему место в течение долей секунды, обеспечивает закрывание клапана. Данное давление в нормальном человеческом организме составляет в состоянии покоя порядка 270 кПа/с и возрастает в несколько раз при нагрузке. У пациента с MP дифференциальное давление будет пониженным, поскольку у него кровоток будет направлен как в аорту, так и в левое предсердие. Но даже это давление, пониженное примерно до 90-120 кПа/с, является достаточно высоким, чтобы сместить клапанный стент с его зафиксированного положения, особенно с учетом того, что дифференциальное давление вернется к более высоким значениям после замены дефектного клапана. Известно, что такое давление быстро приводило в протезах митрального клапана к повреждению створок из природных, искусственных или биологических тканей. Размер створок, которые (согласно закону Паскаля) воспринимают нагрузку, пропорциональную площади их поверхности, может быть уменьшен уменьшением сечения входного конца трубчатого компонента клапанного стента. Кроме того, захватывающий механизм металлического стента выполнен, насколько это возможно, атравматичным, использующим закругленные элементы. Соответственно, "крылышки" предпочтительно взаимодействуют с кольцом по поверхности, а не в точке (т.е. не своей вершиной), чтобы избежать их прямого вхождения в ткани (створок и кольца). Чтобы обеспечить падение давления на клапане (т.е. разность давлений в предсердии и желудочке) не более 0,17 КПа (которое требуется для обеспечения кровотока через камеры), диаметр митрального клапана может не превышать 30 мм. В связи с этим, чтобы зафиксировать дилатированное кольцо на стороне желудочка, целесообразно придать стенту форму не цилиндра, а диффузора (т.е. усеченного конуса) с меньшим диаметром на стороне предсердия и с большим диаметром на выходном конце. Хотя в принципе возможно использование криволинейной боковой поверхности, в большинстве приложений используется прямой усеченный конус, характеризуемый тремя различными диаметрами: Первый, наименьший диаметр соответствует концу для входа крови в клапанный стент со стороны предсердия. Второй, расположенный далее по направлению кровотока, диаметр, точнее полоса, ограниченная двумя близкими диаметрами, соответствует области, которая будет окружена множеством анкерных элементов, отходящих от верхнего и нижнего концов клапанного стента и расположенных друг против друга. Данная область образует пространство, в которое будет захвачено дилатированное кольцо митрального клапана с обеспечением в результате герметичности границы между смежными камерами, предсердием и желудочком. Третий диаметр соответственно больше, чем второй диаметр, причем он слегка превышает размер дилатированного кольца митрального клапана. Это устраняет опасность того, что закрытый клапанный стент будет вытолкнут, в момент максимального дифференциального давления, из места, в которое он был установлен, в предсердие. В некоторых вариантах зубцы на стороне и предсердия, и желудочка имеют одинаковую конфигурацию, поскольку наклонные поверхности верхних зубцов (на стороне предсердия) должны были бы иметь большие размеры, если зубцы обоих типов нужно расположить на одинаковом расстоянии от центральной оси стента для фиксации стента в требуемом положении.
[056] Множество зубцов, расположенных непосредственно ниже и вокруг конца клапанного стента со стороны предсердия, образовано участками, способными самопроизвольно отходить от поверхности усеченного конуса. Эти участки сформированы в виде лепестков, образующих круглую зону с диаметром, большим, чем у дилатированного кольца, чтобы препятствовать продвижению всего клапанного стента в сторону желудочка. Таким образом, они имеют функции предотвращения смещения и создания широкой герметичной области, чтобы предотвратить периферийные или параклапанные утечки крови в любом направлении. Таким образом, вариант клапанного стента в форме диффузора (усеченного конуса) позволяет также использовать стент с малой высотой. Высота стента может быть важной для пациентов с малой высотой предсердия, а также при проведении исследований безопасности и эффективности на животных и клинических исследований на испытуемых с малой высотой предсердия. Высота стента является также крайне важным фактором в поддержании правильной гемодинамики, поскольку кровь, поступающая в предсердие из легких через легочные вены (верхнюю и нижнюю), может стать турбулентной (что приведет к образованию тромбов) при низких давлениях в этой камере в связи с тем, что клапанный стент, сильно выступающий в предсердие, вызовет скапливание вокруг себя крови, которая должна будет подняться вверх, чтобы получить возможность войти в верхнее отверстие клапанного стента вблизи верхней стенки предсердия. Кроме того, предсердие совершает сокращения, хотя не столь выраженные, как у желудочка, но достаточные, чтобы возникла возможность контакта внутренней поверхности предсердия с каркасом клапанного стента. Это может привести к болевым ощущениям, разрывам и нарушениям ритма, поскольку электрические сигналы для биений сердца проходят по внутренней поверхности предсердия. Подобные нарушения ритма, которые проявляются как атриальная фибрилляция, т.е. анормальности в ритме и скорости сокращений и расслаблений сердца, могут привести к смерти.
[057] Несмотря на свой переменный диаметр, стент вырезается из цилиндрической трубки, изготовленной из сплава, придающего ей способность к саморасширению с принятием заданной формы, именуемой диффузором или усеченным конусом. В трубку помещают створки, предпочтительно из химически обработанной биологической ткани, сконфигурированные с возможностью открываться, после имплантации стента, в одном направлении для обеспечения однонаправленного кровотока. При этом стент перед его введением в катетер является сильно сжатым, т.е. ему придают форму цилиндрической трубки. Клапанный стент содержит выступающие из него планки, в которых выполнены гнезда или другие элементы, посредством которых стент удерживается и управляется с помощью доставочного устройства до его расширения, в процессе расширения и после расширения, а также при его фиксации путем освобождения клапанного стента под контролем оператора в процессе его расширения в целевой области.
[058] Доставка клапана к целевой области может осуществляться по различным путям. Для доставки используется цилиндрическая трубчатая оболочка (капсула), охватывающая сжатый клапанный стент и прикрепленная к дистальному концу длинного стержня катетера, который соединен с контейнером или механизмом, способным направлять движение дистального конца катетера в пространстве под различными углами. Указанная оболочка (капсула) сконструирована с возможностью заключать в себе клапанный стент в его радиально сжатой (цилиндрической) конфигурации. Эта дистальная капсула может находиться в другой (наружной) дистальной оболочке. Одна или обе эти оболочки могут перемещаться, со скольжением, в любом направлении вдоль центральной оси этих оболочек и катетера в целом, чтобы обеспечить возможность подведения внутренней капсулы и ее содержимого к месту установки клапанного стента, включающему зону, в которой должны находиться верхние и нижние зубцы этого стента. Дистальный конец капсулы имеет выходные части, снабженные прорезями и множеством фиксаторов, которые удерживают части конструкции клапанного стента таким образом, что выходной конец, имеющий больший диаметр, находится в сжатом состоянии, в то время как верхний конец, имеющий меньший диаметр, имеет возможность расшириться в радиальном направлении почти до своего конечного диаметра. После того как процесс расширения и установки клапанного стента начнется и верхние зубцы вступят в контакт с плоскостью кольца митрального клапана, зубцы на стороне желудочка также могут быть развернуты, чтобы обеспечить захват шарниров створок со стороны желудочка. В результате кольцо и шарниры створок образуют круглую ленту, которая может быть захвачена, в завершение фиксации в нужной зоне, между верхними и нижними зубцами.
[059] В целом, идеальный митральный клапанный стент сконструирован таким образом, что он содержит взаимно согласованные стент-каркас и клапанный механизм, позволяющие обеспечить точное позиционирование и правильную фиксацию клапанного стента в заданном месте. При этом комплект митрального клапанного стента по изобретению состоит из взаимно дополняющих одна другую частей, а именно митрального клапанного стента и доставочной системы.
[060] Протез сердечного клапана имеет специфичную конфигурацию, в которой наружная стенка соответствует трубчатому компоненту, имеющему конец с входным отверстием и противоположный конец с выходным отверстием, причем эти отверстия могут различаться по размеру и форме, так что периметр у одного из них может быть меньше, чем у другого. У трубчатого компонента имеется кольцевая область, находящаяся между двумя отверстиями, размеры которой могут отвечать точкам контакта биопротеза с кольцевой областью на природном клапанном кольце человека или животного. Кольцевая область стента является саморасширяющейся; альтернативно, она может быть расширена механическими средствами для приведения в контакт с нужной зоной на клапанном кольце человека или животного.
[061] Указанная кольцевая область образована множеством отдельных элементов стента и ограничена сверху анкерными элементами ("крылышками"), которые, предпочтительно при достижении определенной температуры, раскрываются, перемещаясь в радиальном направлении и разворачиваясь от наружной поверхности стента и вниз, чтобы захватить верхнюю часть плоскости кольца. Снизу кольцевая область ограничена аналогичными "крылышками", которые также раскрываются, перемещаясь в радиальном направлении и разворачиваясь от наружной поверхности стента и вверх, чтобы захватить нижнюю часть атриовентрикулярного клапанного кольца в сердце животного или человека. Верхние и нижние "крылышки" (зубцы) препятствуют смещению клапанного стента в переднем или обратном направлении, т.е. обеспечивают надежную фиксацию устройства к плоскости кольца.
[062] Внутренняя поверхность стента покрыта искусственным полимерным материалом, предпочтительно тканым или вязаным материалом из полиэстера или политетрафторэтилена, который прочно прикрепляется, посредством пришивания в соответствии с заданным паттерном, к конструктивным металлическим элементам стента. Полимерную подложку требуется пришивать с натяжением, чтобы сформировать туго натянутое полотно, к которому пришивается ткань мембраны. При таком выполнении предотвращается выпучивание мембраны через решетку, образованную конструктивными элементами стента, под воздействием дифференциального давления, создаваемого желудочком при каждом своем сокращении.
[063] Изобретение относится также к способам для замены дисфункционального сердечного митрального клапана. Способ предусматривает использование описанного устройства, содержащего расширяемый несущий стент, в теле которого находится клапанный механизм, который после придания расширяемому стенту его полностью расширенной конфигурации будет функционировать, как функционирует природный сердечный клапан. Наружная поверхность расширяемого несущего стента изменяется по его длине от одного конца стента до его второго конца. От наружной поверхности расширяемого несущего стента на участке от верхнего конца до второго радиуса отходит множество лепестков ("крылышек", или зубцов), которые пространственно отделены друг от друга и распределены по боковой поверхности стента. При этом концы "крылышек", прикрепленные к верхнему участку тела стента, будут расположены выше концов, которые отведены от наружной поверхности. В результате свободные концы будут находиться на отрезках, ориентированных наклонно вниз. При этом верхние "крылышки" будут расположены по окружности, диаметр которой больше, чем входной диаметр природного митрального кольца. Поэтому они обеспечат удерживание входного конца клапанного стента слегка над природным митральным кольцом, притом что остальная часть клапанного стента войдет внутрь митрального клапана соосно с ним.
[064] От наружной поверхности расширяемого несущего стента, на участке от нижнего конца до второго радиуса, отходит множество "крылышек", которые пространственно отделены друг от друга и распределены по боковой поверхности стента. При этом концы "крылышек", прикрепленные к нижнему участку тела стента, будут расположены ниже концов, которые отведены от наружной поверхности. В результате свободные концы будут находиться на отрезках, ориентированных наклонно верх. При этом сформированная кольцевая полоса в виде тора, ограниченного наружной поверхностью расширяемого несущего стента и свободными концами верхних и нижних "крылышек", соответствует кольцу дисфункционального природного митрального клапана. На следующей операции расширяемый несущий компонент клапанного стента в форме диффузора (усеченного конуса), содержащий клапанный механизм, сжимается в радиальном направлении с приданием ему цилиндрической формы и вводится в капсулу доставочного устройства, в которой он блокируется и удерживается. Затем капсула, содержащая сложенный клапанный стент, прикрепляется к дистальному концу доставочного катетера. Этот катетер проводят от выбранной точки чрескожного входа по сосудам, которые приводят к дисфункциональному митральному клапану. После его подведения к нужной части митрального кольца клапанный стент раскрывается в частично расширенную в радиальном направлении конфигурацию, так что второй концевой участок несущего стента остается частично сложенным, тогда как его первый конец имеет возможность расшириться почти до своей радиально расширенной конфигурации. Клапанный стент принимает форму, при которой он направляет верхний конец кольца митрального клапана так, что верхние "крылышки" контактируют с верхней частью этого кольца. При этом расширение "крылышек"' предотвращает продвижение верхнего конца расширяемого клапанного стента через отверстие митрального клапана. Затем освобождают нижний конец расширяемого несущего стента, и свободные концы нижних "крылышек" расходятся в радиальном направлении, приходя в контакт со створками дисфункционального митрального клапана ниже его кольца таким образом, что ткань кольца и створок оказывается захваченной между "крылышками". Такая конфигурация соответствует завершающей операции по фиксации клапанного стента в требуемом месте, чтобы он обеспечил нормальный кровоток в сердечном цикле.
[065] На фиг. 1 представлено, в разрезе, нормальное, здоровое сердце человека. Сердце состоит из четырех камер: двух камер (предсердий 1 и 2), в которые поступает кровь, и двух нижних камер (желудочков 3 и 4), выталкивающих кровь. Правое предсердие 1 и левое предсердие 2 разделены стенкой, называемой межпредсердной перегородкой 5, причем в нормальном сердце взрослого человека они не сообщаются между собой. Правое предсердие 1 получает дезоксигенированную (венозную) кровь из полой верхней вены 6 и полой нижней вены 7 во время систолы и подает кровь в желудочек во время диастолы. Левое предсердие получает оксигенированную кровь из легких через легочные вены во время систолы левого желудочка и подает оксигенированную кровь в желудочек во время его диастолы. Правый желудочек (ПЖ) 3 и левый желудочек (ЛЖ) 4, образующие нижние прокачивающие камеры, разделены межжелудочковой перегородкой 8. Желудочки окружены миокардом (мышечной тканью), обеспечивающим (обеспечивающей) перекачивание крови. Миокард ЛЖ является более толстым, чем миокард ПЖ, поскольку миокард ЛЖ должен прокачивать кровь через аорту в остальную часть тела. Папиллярные мышцы 9 обоих желудочков, образующие часть миокарда, прикреплены к створкам атриовентрикулярных клапанов (трикуспидального клапана 10 и митрального клапана 11) сухожильными хордами 12, которые представляют собой фиброзные хорды, отходящие от папиллярных мышц.
[066] Митральный клапан 11 представляет, по существу, непрерывное образование, которое начинается от той части миокарда, где начинаются и папиллярные мышцы, и продолжается через хордную массу к створкам (к передней митральной створке 13 и к задней митральной створке 14), которые продолжаются до шарниров, которыми створки прикреплены к клапанному кольцу 16 и к частично фиброзной и частично мышечной области предсердия 2 и желудочка 4. На фиг. 1 показано отверстие, которое образуется нормальным митральным клапаном во время диастолы в результате расслабления желудочка и принимает оксигенированную кровь из левого предсердия 2. Показаны также более крупная передняя митральная створка 13 и более узкая, но длинная задняя митральная створка 14, втянутые в желудочек. При правильном функционировании митрального клапана 11 во время систолы части передней и задней створок с усилием прижимаются одна к другой и образуют обратный клапан, который закрывается и предотвращает регургитацию в предсердие. Вследствие действия хорд и сокращения желудочка 4 клапан 11 в этом состоянии имеет более короткий переднезадний диаметр и представляется не таким круглым, как в открытом состоянии. Очень важные роли для функционирования митрального клапана 11 играют сокращение предсердия 2 и желудочка и достаточный кровоток через этот клапан. Во время диастолы расслабление левого желудочка, приводящее к расширению желудочковой камеры 4, вызывает тракцию сухожильных хорд и быстрый кровоток из предсердия 1 через разошедшиеся створки, т.е. клапан 11 открывается. Как только клапан 11 будет полностью открыт, проходящий через него кровоток уменьшается, и в конце диастолы, по мере сокращения предсердия 2, поток через клапан прекращается. Во время систолы желудочек 4 сокращается и папиллярные мышцы также сокращаются, чтобы предотвратить пролабирование (провисание) створок или их наложение одна на другую в предсердии 2, делая створки растянутыми и противолежащими одна другой, чтобы закрыть отверстие. Открытое отверстие является практически круглым, причем его размеры существенно увеличиваются, если имеет место функциональная митральная регургитация вследствие прогрессирующей дилатации желудочка 4 при нормальном состоянии митрального клапана 11. Дилатация желудочка приводит к перегрузке в отношении циклично прокачиваемого объема дилатированным (расширенным) левым желудочком 4. Кроме того, расширение желудочка приводит к натяжению стенки и к потере коаптации митральных створок. Часто имеет место также увеличение расстояния между папиллярными мышцами, что приводит к ограничению подвижности створок и к уменьшению усилия их замыкания. Совместное действие названных факторов ведет к уменьшению зоны коаптации и к возникновению центрального потока митральной регургитации (см. фиг. 2).
[067] На фиг. 4А представлен, в сложенной конфигурации, расширяющийся стент 21, состоящий из 6-24 индивидуальных элементов 22, показанных также на фиг. 4В. В этой конфигурации поперечный размер (диаметр) стента на его входе 23 меньше, чем диаметр на его выходе 24, так что сечение кровотока расширяется от размера меньшего входного отверстия до размера большего выходного отверстия. В конфигурации по фиг. 4А, т.е. в сложенном состоянии стента, относительные размеры диаметров на входе 23 и выходе 24 не выявляются, но они становятся хорошо заметными при расширении стента. При этом задается также относительное расстояние от входа 23 или выхода 24 до периферийных "крылышек" (см. фиг. 5А и 8), так что расстояния от входа 23 и выхода 24 относительно фиброзного кольца являются фиксированными. Планки 25 ориентированы в точном соответствии с наружным боковым контуром расширяющегося стента, так что устройство, будучи помещенным внутрь держателя или доставочного устройства, может иметь профиль с минимальным диаметром. Вытянутые в вертикальном направлении перфорации 26 предназначены для заданного взаимодействия с держателем в составе доставочного устройства. Как было упомянуто, чтобы облегчить прикрепление устройства к держателю и манипулирование устройством при его раскрывании, планки могут быть снабжены также гнездами (не изображены).
[068] Как показано на фиг. 4В, можно выбрать шесть точек (они обозначены, как А, В, С, D, Е и F), в качестве точек, характеризующих движение при расширении каждого индивидуального элемента стента 21. Элементы G и Н образуют "крылышки", каждое из которых содержит первую и вторую концевые части 27, 28, присоединенные к телу стента с возможностью поворота. Вершина 29 каждого "крылышка" не соединена непосредственно с основной частью стента 21, так что при расширении стента эти вершины могут отходить от его базовой наружной поверхности.
[069] Как показано на фиг. 4С, "крылышки" выступают из тела стента, но они прикреплены к нему своими первой и второй концевыми частями 27, 28, так что их вершины 29 могут контактировать с тканью у фиброзного кольца. Как можно понять из фиг. 4В, 4С и 4D, только участки G и Н поворачиваются с выходом из плоскости индивидуального компонента относительно боковой поверхности стента. В результате углового перемещения "крылышек" между ними образуется зазор (отмеченный на фиг. 4С стрелкой А), определяющий часть стента 21, которая взаимодействует с целевым участком на природном кольце. Как будет подробно описано далее, уникальные способы раскрывания устройства по изобретению позволяют осуществить управляемое расширение стента 21. В результате оператор, кардиолог или хирург может точно управлять угловым перемещением "крылышек" с их отведением от наружной боковой поверхности расширяющегося стента 21 и, соответственно, управлять расширением протеза, чтобы обеспечить его правильное сопряжение с кольцом природного клапана. Стрелками на фиг. 4Е показаны направления движения восьми названных точек на каждом элементе при раскрывании стента с получением конфигурации, проиллюстрированной на фиг. 4С-4Е.
[070] На фиг. 4С "крылышки", сформированные индивидуальным элементом 22 расширяющегося стента 21, показаны на виде сбоку. Сам стент изготовлен из нитинола или из любого иного металла с памятью формы, способного к самопроизвольному расширению при соответствующей температуре (предпочтительно при температуре тела, т.е. при температуре выше 25°C). Перемещение периферии стента одновременно с угловым перемещением "крылышек" приводит к образованию вершин, соответствующих наиболее выступающим точкам "крылышек", отходящих от промежуточной части конструкции стента. Как было упомянуто, такая конфигурация обеспечивает сопряжение наружной части стента с клапанным кольцом природного сердечного клапана в его верхней и нижней частях (со стороны предсердия и желудочка соответственно).
[071] Как показано на фиг. 4D, чтобы обеспечить сопряжение с кольцом природного сердечного клапана со стороны как предсердия, так и желудочка, нижняя часть "крылышек" и их промежуточная часть после раскрывания будут ориентированы наклонно, радиально наружу. Как можно видеть из сопоставления фиг. 4В и 4Е, восемь выбранных на стенте точек (А-Н) при расширении стента перемещаются относительно одна другой, но только две точки, G и Н (отмеченные на фиг. 4Е изогнутыми стрелками), поворачиваются с отходом от плоскости остальных точек (A-F). Это наиболее заметно на фиг. 4С, где точки 29 "крылышек" в наибольшей степени удалены от точек A-F, которые остаются в плоскости тела индивидуального элемента 22 стента 21. Как показано на фиг. 5А, в расширенном состоянии радиально выступающие участки распределены по всей окружности стента.
[072] Как показано на фиг. 5А-5С, использование формы диффузора позволяет уменьшить высоту (В-В) без ухудшения характеристик расход/давление клапана и в то же время минимизировать проникание (интрузию) устройства в левое предсердие пациента. Как было упомянуто, при условии, что поврежденное митральное кольцо может быть увеличено на 30-50% по сравнению с нормальным диаметром или поперечным сечением, так что створки оказываются не в состоянии смыкаться, и имеет место митральная регургитация, "кольцо" протеза должно иметь размеры, близкие к размерам дилатированного кольца клапана пациента, чтобы обеспечить надежную фиксацию стента в заданном месте на клапанном кольце пациента. Стенту митрального клапана в сложенном (свернутом) состоянии придана форма цилиндрической трубки. На фиг. 5В и 5С стент в составе протеза клапана согласно изобретению показан соответственно на видах снаружи и изнутри. Можно видеть, что к стенту (каркасу) прикреплен микротканый полимерный материал (из политетрафторэтилена) типа обычно применяемого для имплантируемых устройств, т.е. биосовместимый, нереактивный и неиммуногенный. Данный материал прикреплен к стенту изнутри, во множестве точек, прежде всего вдоль индивидуальных элементов. Конструкция каркаса стента будет описана со ссылками на фиг. 4А и 5А. Часть конструктивного компонента стента состоит из ребристых планок, которые отходят вверх от входного края стента и вниз от его выходного края и могут задавать точки крепления стента. Тканый материал способствует изолированию конструкции стента от усилий, обусловленных сжатием левого желудочка и кровотоком через внутренний объем протеза митрального клапана после его имплантации. Как можно видеть в варианте по фиг. 5В, промежуточные части конструкции стента содержат элементы, которые при переходе стента в составе протеза клапана в расширенное (раскрытое) состояние отклоняются на некоторый угол с формированием "крылышек" (зубцов) на нижней боковой поверхности стента. В этом варианте выходной конец стента имеет больший диаметр, а наклонные "крылышки" выступают от ткани радиально наружу, чтобы вступить в сопряжение с кольцом природного сердечного клапана по периферии этого кольца. В различных вариантах "крылышки", которые предпочтительно распределены по всей окружности, проходящей по боковой поверхности устройства, могут находиться в той зоне конструкции стента, диаметр которой меньше диаметра его входного или выходного конца. В варианте по фиг. 5А и 5В стент имеет ребристые планки, в которых выполнены перфорации для взаимодействия с соответствующими устройствами в составе интродьюсера (катетера). Как показано, в частности, на фиг. 5А, планки 25 могут быть снабжены гнездами, облегчающими прикрепление планок к держателю. Желательно, чтобы эти гнезда находились в нескольких точках, распределенных по выступающей в радиальном направлении части конструкции стента, чтобы иметь несколько точек прикрепления. Хотя количество гнезд не фиксировано, оно должно быть не менее 4-6, чтобы обеспечить прикрепление в различных местах выступающей части конструкции стента и поддерживать круглую форму его входного или выходного конца в местах, в которых находятся эти гнезда.
[073] Обращаясь теперь к фиг. 12 и 13, верхний конец клапанного стента 1 (показанный в расширенном состоянии) содержит шесть или более планок. Планки с гнездами или перфорациями определенной формы могут вступать в сопряжение с имеющими ответную форму выступами держателя, чтобы обеспечить удерживание верхнего конца стента 1 в плотно охватывающей его цилиндрической капсуле 55, образованной подвижными телескопическими цилиндрическими втулками 50, 54. При этом дистальная втулка 91 имеет больший диаметр, чем центральная втулка 92, диаметр которой больше, чем у проксимальной втулки (коронки). Данный механизм прикреплен одним своим концом к соединительной втулке 53, тогда как его противоположный конец является свободным. Клапанный стент 1 остается сложенным до тех пор, пока не будет активировано отдельное удерживающее устройство, которое будет воздействовать на свободный конец капсулирующего устройства (капсулы) 55. Чтобы обеспечить требуемое коаксиальное движение, предусмотрены два согласующих стержня (см. фиг.11), которые связывают соединительную втулку 53 и капсулирующее устройство, т.е. представляют собой часть устройства для капсулирования клапанного стента 1, служащую для управления этим устройством. В результате обеспечивается селективное расширение клапанного стента 1 с частичным восстановлением исходной формы усеченного конуса, который продолжает удерживаться на коронке до тех пор, пока стент не достигнет требуемого положения относительно кольца природного клапана. Благодаря такой конструкции аппарат пошагово позиционируется посредством первых компонентов, обеспечивающих его частичное расширение, после чего следует полное раскрытие, в результате которого "крылышки" 9 получают возможность захватить определенную зону кольца природного митрального клапана и шарниры митральных створок.
i
o
[074] На фиг. 6 представлен вариант клапанного стента 38 по изобретению, причем данный клапанный стент представляет собой протез дефектного (дисфункционального) митрального клапана, в частности клапана, находящегося в состоянии, при котором имеет место митральная регургитация (MP). Клапанный стент 38 содержит стент (несущий каркас) 39, который в сложенной конфигурации представляет собой способный к расширению цилиндр 39, показанный на фиг. 6А в упрощенной форме, на виде сбоку. В этой конфигурации он будет находиться до момента, предшествующего завершению его доставки. Затем он перейдет в развернутую (расширенную) конфигурацию, схематично показанную на фиг. 6В, также на виде сбоку. Находящийся в сложенной конфигурации клапанный стент имеет первый конец 40 и второй конец 41, причем в этой конфигурации (поскольку она является цилиндрической) первый и второй концы имеют одинаковый диаметр. Когда же клапанный стент будет развернут, его первый (проксимальный) конец будет иметь входной диаметр D, который соответствует первому концу 40 и который будет меньше, чем выходной диаметр D на втором конце 41. В расширенном состоянии устройства указанный больший диаметр будет выступать в желудочек непосредственно ниже клапанного кольца, причем он будет превышать соответствующий размер кольца, так что будет находиться непосредственно под расширенным кольцом митрального клапана. Клапанный стент будет оставаться в области между левым предсердием и левым желудочком, не выступая слишком сильно ни в одну из этих камер сердца. Клапанный стент содержит стент (каркас) 39, клапанный механизм 42, закрепленный внутри этого каркаса (стента), и множество анкерных (позиционирующих) элементов 43, 44 определенной длины, служащих для позиционирования клапанного стента и расположенных на поверхности стента, по существу, совпадая с ней. Данные позиционирующие элементы могут разворачиваться вокруг точек 45 и 46 их прикрепления. Эти точки прикрепления (разворота) имеют различные положения. Так, показанная на фиг. 6В проксимальная точка 45 разворота проксимального анкерного элемента расположена дистально по отношению к проксимальному (входному) концу стента 39, а дистальная точка 46 разворота дистального анкерного элемента расположена проксимально по отношению к дистальному (второму) концу стента. Благодаря такому выполнению при отходе позиционирующих элементов от поверхности стента дистальный конец 47 проксимального анкерного элемента 43 будет расположен дистально по отношению к своей (проксимальной) точке 45 разворота, а проксимальный конец 48 дистального анкерного элемента 44 будет расположен проксимально по отношению к своей (дистальной) точке 46 разворота, как это показано на фиг. 6В. Конец (вершина) 47 проксимального позиционирующего элемента выступает в радиальном направлении относительно его противоположного конца, а дистальный позиционирующий элемент выступает в радиальном направлении от своего противоположного конца. Позиционирующие (анкерные) элементы разворачиваются относительно поверхности стента на заданные углы, меньшие 90°, так что свободные концы этих элементов расположены на некотором расстоянии напротив друг друга, т.е. с образованием зазора между этими концами. В результате образуется полость, в которую может входить захватываемая природная ткань. Оба анкерных элемента могут разворачиваться на тот же самый угол. В альтернативных вариантах угол, образованный одним поворотным анкерным элементом, может отличаться от соответствующего угла для противолежащего элемента. Интервал возможных углов разворота составляет от 45° вплоть до 100°. Будучи высвобождены из капсулы в заданном положении внутри митрального клапана, позиционирующие элементы будут расходиться в процессе расширения дистального конца стента 38 до своего максимального диаметра, удерживая в зазоре, образованном между анкерными элементами 43, 44, ткань, находящуюся в плоскости митрального кольца и в местах прикрепления створок. При этом клапанный механизм 42 расширяется внутри стента 39 до своей нормальной конфигурации, и биопротезный клапан оказывается готовым к функционированию по мере продолжения сердечного цикла при нормальном направлении кровотока.
[075] В альтернативном варианте клапанного стента по фиг. 7С позиционирующие элементы стента имеют криволинейные поверхности, так что их свободные концы 47 и 48 будут более широкими и закругленными. Такая криволинейная и закругленная форма позволит минимизировать возможные повреждения, которые могут причинять заостренные поверхности. При этом зазор между противолежащими концами сохранен, чтобы обеспечить необходимый захват ткани шарниров створок и ткани митрального кольца и, тем самым, удерживать стент в заданном положении с обеспечением герметизации зоны между камерами сердца.
[076] Как показано на фиг. 6В, клапанный стент 38 может иметь клапанный механизм, имеющий обратную ориентацию, так что его входной конец будет иметь возможность в процессе раскрывания стента расширяться (частично или полностью) до своего конечного диаметра, тогда как диаметр выходного конца будет оставаться равным диаметру цилиндрического компонента в его сложенной конфигурации.
[077] На фиг. 7А и 7В показан, на виде сбоку, сложенный цилиндрический клапанный стент 38, в котором клапанный механизм 42, находящийся в стенте 39, имеет обратную конфигурацию. При этом в полностью развернутом состоянии расширенный клапанный стент (показанный на фиг. 7В) будет ориентирован так, чтобы функционировать тем же (описанным выше) способом, поскольку его конечное положение и обеспечиваемый им кровоток будут теми же самыми, и только направление доступа изменится на обратное: он будет производиться с той стороны митрального кольца, которая обращена к желудочку. Такой вариант может потребоваться, если доступ к целевой области в митральном клапане осуществляется через верхушку сердца, т.е. если требуется трансапекальная (т.е. ретроградная) имплантация (встречно нормальному кровотоку). В этом случае позиционирующие (анкерные) элементы 43 и 44 будут расширяться последовательно. Однако в расширенной конфигурации клапанный стент также будет иметь форму диффузора (усеченного конуса) с находящимся внутри него полностью функционирующим клапаном. При этом стент будет выступать в левое предсердие и левый желудочек на минимальное расстояние и не приводить ни к каким гемодинамическим изменениям, в частности, в связи с потенциально возможными нарушениями выходной части левого желудочка.
[078] Средства для фиксации клапанного стента (см. фиг. 5А), обеспечиваемые парными "крылышками", служат не только для удерживания клапанного стента в заданном положении на границе между предсердием и желудочком и для захвата природной ткани, находящейся между этими средствами, но и обеспечивают наличие между стентом и кольцом материала, достаточного для герметизации по периметру стента. Анкерные средства, кроме того, поддерживают размеры клапанного кольца, которые оно имело в момент его захвата, и предотвращают его дальнейшую дилатацию, поскольку папиллярные мышцы не могут отходить одна от другой. Далее, ослабляется и прекращается митральная регургитация. Создаются также препятствия для циклических эффектов, обусловленных MP и связанных с продолжающейся дилатацией кольца и основания сердца, так что сердце может медленно возвращаться, когда это возможно, к нормальному состоянию. Таким образом, анкерные элементы для желудочка служат в качестве ограничителей прогрессирующей дилатации кольца.
[079] На фиг. 8 показано положение U-образного зажима, который удерживает мембрану, образующую комиссуры створок, и обеспечивает коаптацию створок. Как показано на фиг. 5В и 5С, зажим прикреплен к периферийному (наружному) концу индивидуальной мембранной секции, вблизи стыка двух таких секций, расположенных снаружи полимерной мембраны.
[080] На фиг. 9 стент в составе протеза клапана показан в сложенной конфигурации. Видны планки 25, отходящие от входного и выходного концов сложенного стента.
[081] На фиг. 10 показана доставочная система, имеющая в своей дистальной части держатель 80, внутрь которого помещается стент. По всей длине доставочной системы проходят две нити 82, которые образуют петлю 83 на ее дистальном конце. Эта петля 83 проведена через гнезда, которые сформированы в планках стента и присоединены к держателю в составе доставочной системы. Держатель представляет собой цилиндрическую конструкцию, способную заключать в себе стент в сложенной конфигурации.
[082] Как показано на фиг. 11, дистальная втулка 50 охвачена тянущим кольцом 51 из металла, например из нержавеющей стали, нитинола или иных сплавов, не подверженных ржавчине Размеры кольца выбраны такими, чтобы оно плотно охватывало дистальную втулку 50 и находилось в сопряжении с ней, так чтобы любое перемещение, приданное кольцу 51, приводило к перемещению дистальной втулки 50 в направлении коронки 52 и соединительной втулки 53 с открыванием, тем самым, клапанного стента.
[083] Ширина металлического кольца 51 выбирается равной расстоянию между вершинами верхних (расположенных со стороны предсердия) "крылышек" и нижних (расположенных со стороны желудочка) крылышек клапанного стента в его полностью расширенном состоянии, в котором он имеет первоначальные размеры и геометрию (проиллюстрированную на фиг. 5). Главная функция тянущего кольца 51 состоит в создании однородного тянущего усилия для отведения дистальной втулки 50. Выполнение этой операции отведения снаружи тела пациента показывает оператору, что дистальная втулка 50 оттягивается назад и отводится от стента, освобождая его дистальную (выходную часть), которая начинает самопроизвольно расширяться в выбранной части целевой области. Однако основная часть клапанного стента 21 продолжает удерживаться в капсулирующем устройстве 55 (см. фиг. 11). Особая функция тянущего кольца 51 в составе капсулирующего устройства 55 состоит в том, чтобы служить маркером, задающим кольцевой зазор в стенте (и в клапанном стенте). Данный кольцевой зазор соответствует захватывающей части клапанного стента 21, которая служит для фиксации относительно выбранной части целевой области на природном кольце сердечного клапана, на которой будет находиться клапанный стент 21.
[084] Перед приложением смещающего усилия к тянущему кольцу 51 может быть получено изображение этого кольца с использованием соответствующих методов, включая флуороскопию (применение рентгеновского излучения) или эхокардиографию (например внутрисердечную или трансторакальную, или чреспищеводную эхокардиографию). В этом случае кольцевой сектор клапанного стента 21 может быть правильно ориентирован и практически наложен на плоскость кольца природного митрального клапана или на окружающие кольцо области с целью гарантировать, что клапанный стент 21 для митрального клапана будет надежно фиксировать структуры природного клапана. Капсулирующее устройство 55 обеспечивает средства для непрерывного и полного управления раскрытием и доставкой клапанного стента 21 в область дефекта. В отличие от него, существующие саморасширяющиеся клапаны, расширяющаяся часть которых образована стентом, будут всегда расширяться в результате расширения стента без какого-либо управления скоростью или степенью расширения, что создает риск неточного позиционирования относительно окружающих частей природного клапана. Капсулирующее устройство 55 предотвращает резкое, одномоментное расширение, которое имеет место в существующих клапанных стентах с самопроизвольным расширением.
[085] Как показано на фиг. 12, капсулирующее устройство 55 содержит внутренние компоненты, необходимые, чтобы полностью охватывать сложенный митральный клапанный стент и удерживать его от расширения, пока он находится в данном устройстве, даже если его температура превысит температуру перехода для металла с памятью формы. Форма стенок капсулы выбрана такой, чтобы митральный клапанный стент 21 сохранял в капсулирующем устройстве цилиндрическую геометрию. Как было упомянуто, введение клапанного стента может осуществляться в краниальном или каудальном направлении. Капсулирующее устройство 55 особенно полезно, если стент подводится к зоне его установки с краниальной стороны природного митрального клапана (сверху). Сложенный (сжатый) клапанный стент 21 вводят в капсулирующее устройство 55, начиная с его верхнего конца, т.е., применительно к митральному клапану, начиная с конца, имеющего в расширенном состоянии наименьший диаметр. При этом митральный клапанный стент, помещаемый в капсулирующее устройство, содержит выступающие компоненты, имеющие шесть или более крепежных гнезд.
[086] Как показано на фиг. 13, гнезда 90 связаны с коронкой 91, т.е. они сопряжены с соответствующими им элементами коронки, которые выступают из короткой цилиндрической детали в форме колпачка. Эти элементы входят по плотной посадке в гнезда 90 митрального клапанного стента и за счет своего взаимодействия с гнездами обеспечивают удерживание клапанного стента между внутренней стенкой капсулы и короткой цилиндрической деталью.
[087] Цилиндрическая деталь, находящаяся внутри капсулирующего устройства 55, может составлять часть валика или катетера, который может быть использован для проталкивания данной детали в сторону коронки 52 и назад (после проталкивания вперед), но не для проталкивания назад относительно ее исходного положения в коронке 52. При таком выполнении оператор снаружи выталкивает клапанный стент 21 после того, как дистальная втулка 50 или центральная втулка 54 будет отведена назад, так что выходной (более широкий в расширенном состоянии) конец клапанного стента расширяется, но не до своего полного диаметра. Расширение является неполным, поскольку короткая цилиндрическая деталь, все еще находящаяся в капсулирующем устройстве 55, продолжает удерживать стент 21 в результате взаимодействия с гнездами 90, пока она находится внутри капсулирующего устройства 55. Таким образом, стент 21 заблокирован на цилиндрической детали. Однако отведение стенки капсулирующего устройства от этой детали позволит гнездам 90 отделиться от выступов цилиндрической детали, т.е. от капсулы 55.
[088] При использовании краниального введения митрального клапана каудальный (задний) конец клапанного стента освобождается первым, так что первыми разойдутся нижние "крылышки" 10, взаимодействующие с желудочком. При этом расширение стента будет ограничиваться втулками 50, 54 капсулы 55. Таким образом, в результате отведения дистальной втулки 50 будет расширяться только часть клапанного стента 21, которая соответствует его круглому выходному концу. При отведении центральной втулки 54 дистальный конец продолжит свое расширение, и в результате его диаметр приблизится к своему номинальному значению. При этом клапанный стент обеспечит захват природных митральных створок. Затем начинают расходиться верхние "крылышки", расположенные со стороны предсердия. Однако диаметр верхнего конца стента (конца со стороны предсердия) все еще имеет диаметр капсулирующего устройства 55, поскольку он продолжает удерживаться между внутренней стенкой этого устройства и цилиндрической деталью держателя. Это позволяет оператору дистанционно, по изображению протеза, управлять положением взаимодействующих с тканью элементов и зазором, формируемым клапанным стентом 21 при его расширении, для захвата ткани в плоскости природного кольца, а также ткани створок, чтобы осуществить надежную фиксацию клапанного стента 21 в требуемом положении в пределах целевой области. В отличие от этого, известные протезы клапанов, разработанные для коррекции аортального стеноза, используют радиальное усилие и трение, создаваемые при их расширении, чтобы ввести протез в клапан, подвергшийся кальцинозу. В тех случаях, когда клапанное кольцо дилатировано, что привело к недостаточности клапана, радиальное усилие и трение приведут только к дальнейшему увеличению диаметра природного клапана, тогда как установка протеза позволит эффективно сохранить размер отверстия и обеспечить его герметизацию, т.е. скорректировать недостаточность.
[089] Как следует из данного описания, чтобы разработать наилучший вариант митрального клапанного стента согласно изобретению и обеспечить его эффективное использование, по форме и по существу, необходимо разработать также дополнительное устройство, которое обеспечит, совместно с клапанным стентом, точное позиционирование и условия для правильного функционирования предлагаемого митрального клапанного стента применительно к большинству его возможных вариантов. Данное устройство будет составлять интегральную часть комплекта митрального клапанного стента, т.е. дополнение клапанного стента (в этом случае можно будет обеспечить адекватное выполнение его функций). Такое устройство будет способствовать принятию клапанным стентом различных форм, требуемых для его фиксации в целевой области, а также при преобразовании, необходимом для проведения через сосудистую систему и структуры сердца в биологических организмах или системах, в которые он должен быть установлен для выполнения своих функций.
[090] В своем сложенном состоянии митральный клапанный стент должен принять, с помощью соответствующих средств, форму цилиндрической трубки, хотя его первоначальной формой является усеченный конус. Клапанный стент в сложенном состоянии представлен, например, на фиг. 10-13.
[091] Как уже упоминалось, у верхнего конца клапанного стента находятся шесть или более планок с гнездами или отверстиями определенной формы, взаимодействующие с ответными выступами, выполненными на отдельном устройстве, держателе. Это взаимодействие обеспечивает удерживание верхнего конца стента в плотно охватывающей стент цилиндрической капсуле, образованной подвижными телескопическими цилиндрами или втулками. При этом дистальная втулка имеет больший диаметр, чем центральная втулка, диаметр которой больше, чем у проксимальной втулки (коронки). Данный механизм прикреплен одним своим концом к соединительной втулке, тогда как его противоположный конец является свободным. Клапанный стент остается сложенным до тех пор, пока не будет активировано отдельное удерживающее устройство, которое будет воздействовать на свободный конец капсулы. Чтобы обеспечить требуемое коаксиальное движение, предусмотрены два согласующих стержня, которые связывают соединительную втулку и капсулирующее устройство, т.е. представляют собой часть устройства для капсулирования клапанного стента, служащую для управления этим устройством. Благодаря такой конструкции клапанный стент медленно и управляемым образом частично восстанавливает свою первоначальную форму усеченного конуса, продолжая удерживаться на коронке до достижения стентом положения, которое рассматривается как заданное положение митрального клапанного стента. После этого стент может быть освобожден, так что его "крылышки" смогут войти в сопряжение с окружающей частью природного кольца митрального клапана и с шарнирами митральных створок.
[092] Дистальная втулка окружена тянущим кольцом из металла, например из нержавеющей стали, нитинола или иных сплавов, не подверженных ржавчине Размеры кольца выбраны такими, чтобы оно плотно охватывало дистальную втулку и находилось в сопряжении с ней, так чтобы любое перемещение, приданное кольцу, приводило к перемещению дистальной втулки в направлении коронки и соединительной втулки с открыванием, тем самым, клапанного стента.