可扩展的可植入导管的制作方法
【专利说明】可扩展的可植入导管
[0001]要求优先权
[0002]本申请要求2013年3月8日递交的题目为“用于小儿右心室流出道(RV0T)重建的可扩展的辦膜导管(Expandable Valve Conduit for Pediatric Right VentricularOutflow Tract (RVOT) Reconstruct1n) ”的美国临时申请N0.61/851, 487 的优先权，所述申请的公开通过引用被整体并入本文。
【背景技术】
[0003]用于右心室流出道(RV0T)重建的导管选择表现出很多先天性心脏病的治疗中的挑战，所述先天性心脏病包括伴有肺动脉瓣闭锁的法洛四联症、动脉干、伴有肺动脉瓣狭窄的大动脉移位、先天性主动脉狭窄/功能不足，以及这样的情况的变体。在20世纪八十年代早期冷冻保存方法的发明之后，并且尤其随着在移植物尺寸方面宽范围的增加的使用可获得性，同种移植物已经成为医生进行RV0T重建手术选择的导管。在许多例子中，这样的同种移植物可以被使用来代替安装有涤纶导管的有支架的戊二醛处理的猪的主动脉瓣膜异种移植物。然而，纵向研究已证明由于狭窄、收缩、钙化和功能不足，尤其是对于较年轻的患者，同种移植物可能还需要导管代替物。
[0004]最近，用于RV0T重建的异种移植物设计已经被评估。这样的异种移植物的非限制性例子可以包括戊二醛固定的猪的主动脉瓣膜和主动脉根，以及戊二醛固定的牛的包括静脉瓣膜的颈静脉片段。尽管猪的主动脉瓣膜的解剖形状可以证明在RV0T手术中是有用的，当这样的异种移植物被植入到儿童中时，可能仍然存在狭窄和钙化问题。类似地，在使用牛的的颈静脉后可能发生在远端吻合处早期纤维环的形成，以及明显的导管扩张和回流。因此，由于同种异体移植物和异体移植物的差的血液动力学性能和长期的狭窄/功能不足，所述同种异体移植物和异体移植物可以证明在RV0T手术中是不足够的代替物，尤其在非常年轻的患者中。结果，直到小儿患者到达成人期，可能需要多次RV0T外科手术。
[0005]植入的人工的(即非生物的)瓣膜可以比具有生物来源的瓣膜需要更少的更换外科手术。然而，这样的人工瓣膜可能需要大量的抗凝血剂治疗，尤其是对于被放置在肺的血流中的瓣膜。此外，由于对于基于加强的生物工程学研究的定制设计瓣膜的需要，用于使用在小儿/新生儿群体中的更换人工瓣膜可能是受限制的。因此，可以领会到的是，尤其是对于较年轻的患者，存在对于具有延长的耐用性的瓣膜化导管的需要。
[0006]用于小儿RV0T重建的膨体聚四氟乙烯(以下，ePTFE)瓣膜化导管可以包括基于医生的外科手术经验，或者来自对于非扩展导管特异的计算机优化过程的结果的瓣膜设计。
[0007]这样的非扩展导管可以提供良好的功能性以及对于血栓、狭窄和钙化的抵抗。然而，所述非扩展导管可能不能够适应在患者生长期间解剖结构方面的变化。如果导管或者瓣膜化导管不能够适应由于患者生长的解剖或生理变化，由于狭窄或者其他并发症，小儿患者中的躯体生长可能导致对于更换植入的心脏瓣膜的需要。
[0008]目前，似乎没有这样的导管，所述导管用于小儿患者的右心室流出道(RV0T)的重建，具有长期的通畅性、功能瓣膜，并且没有促凝性。抗血栓形成材料和优化瓣膜设计可以产生良好的初始结果。然而，幼儿可能迅速长大而不适于植入的导管并且可能需要再次手术和更换。迄今为止，只有组织工程化导管或者瓣膜化导管已被提出来适应患者生长，但是这些方案是时间和成本密集型的，并且大体上仍没有被证明是长期功能性的。
【发明内容】
[0009]在一些实施方案中，可植入装置可以包括由可塑性形变的材料构成的导管，所述可塑性形变的材料具有约0.1MPa至约4MPa的屈服强度和大于约4MPa的极限抗拉强度。
[0010]在一些实施方案中，瓣膜化导管可以包括导管以及被设置在所述导管中的瓣膜结构，其中所述导管由至少一种可塑性形变的材料构成，所述可塑性形变的材料具有约0.1MPa至约4MPa的屈服强度和大于约4MPa的极限抗拉强度。
[0011]在一些实施方案中，制造用于植入到动物中的由可塑性形变的材料构成的瓣膜化导管的方法可以包括获取至少部分依赖于动物的一个或更多个解剖结构或生理功能的至少一个数据，确定所述瓣膜化导管的初始径向尺寸，以及确定至少部分依赖于在所述一个或更多个解剖结构或生理功能中的变化的用于所述导管的至少一个扩展测度。所述可塑性形变的材料可以具有约0.1MPa至约4MPa的屈服强度和大于约4MPa的极限抗拉强度。实施方案还可以包括使用计算装置运算代表流体流动通过初始瓣膜化导管的初始流动量度(metric)、所述初始径向尺寸，以及所述可塑性形变的材料的至少一个塑性性能，所述初始瓣膜化导管具有至少部分基于所述至少一个数据的所述瓣膜化导管的初始数学模型的物理特点。此外，实施方案可以包括使用计算装置运算代表所述流体流动通过第二瓣膜化导管的至少第二流动量度、所述扩展测度(measurement)，以及所述至少一个塑性性能，所述第二瓣膜化导管具有至少部分基于所述至少一个数据的所述瓣膜化导管的至少第二数学模型的物理特点。进一步，实施方案可以包括使用计算装置运算至少部分基于所述初始流动量度和所述至少一个第二流动量度的形变量度，以及如果所述形变量度大于或者等于可接受值，至少部分基于所述瓣膜化导管的所述初始数学模型的所述物理特点制造所述瓣膜化导管。
[0012]在一些实施方案中，更换植入在动物中的由可塑性形变的材料构成的第一瓣膜化导管的方法可以包括用扩展装置接触所述第一瓣膜化导管的内表面，使得所述扩展装置扩展，由此径向增加所述第一瓣膜化导管的至少一部分，将第二瓣膜化导管引入所述第一瓣膜化导管的至少一部分内，以及使得所述第二瓣膜化导管在所述第一瓣膜化导管的所述至少一部分内扩展，其中所述可塑性形变的材料具有约0.1MPa至约4MPa的屈服强度和大于约4MPa的极限抗拉强度。
【附图说明】
[0013]图1图示说明根据本公开的具有二叶式瓣叶的可扩展的瓣膜化导管在扩展之前的剖面视图的实施方案。
[0014]图2A和2B图示说明根据本公开的分别在开启位置和闭合位置的可扩展的瓣膜化导管的实施方案。
[0015]图3A和3B图示说明根据本公开的分别以网格形式的，以及在被转换为固体3D模型之后的20mm导管的模型的实施方案。
[0016]图4图示说明根据本公开的对流动通过在生理位置的20mm直径的弯曲导管的计算流体动力学模拟的实施方案。
[0017]图5是根据本公开的用于由可塑性形变的材料制造可扩展的瓣膜化导管的方法的流程图。
[0018]图6是根据本公开的用于用第二可扩展的瓣膜化导管更换第一可扩展的瓣膜化导管的方法的流程图。
[0019]图7A和7B是分别针对可以被使用在根据本公开的瓣膜化导管中的两种示例性可塑性形变的材料获得的应变/应力曲线。
【具体实施方式】
[0020]在描述本方法之前，要理解本发明不限于描述的特定的系统、方法或者方案，因为他们可能变化。也要理解，这里使用的术语仅出于描述特定实施方案的目的，并不意在限定本公开的范围，本公开的范围仅由所附的权利要求书限定。
[0021]为本公开的目的，术语“可塑性形变的材料”指可以改变材料的形状、尺寸或者形状和尺寸两者以响应施置在所述材料上的形变力，并且一旦所述形变力已被移除，所述材料不会完全恢复它原来的形状、尺寸或者形状和尺寸两者的材料。
[0022]为本公开的目的，术语“弹性材料”指可以改变材料的形状、尺寸或者形状和尺寸两者以响应施置在所述材料上的形变力，并且一旦所述形变力已被移除，所述材料恢复它原来的形状、尺寸或者形状和尺寸两者的材料。
[0023]为本公开的目的，术语“形变力”指当施加到材料时，将导致所述材料在形状、尺寸或者形状和尺寸两者上的变化的力。
[0024]为本公开的目的，术语“屈服强度”指当施加到材料时，将导致所述材料在形状、尺寸或者形状和尺寸两者上的不可恢复的变化的最小形变力。
[0025]为本公开的目的，术语“极限抗拉强度”指当施加到材料时，将导致所述材料折断或者失效(failure)的最小形变力。
[0026]为本公开的目的，术语“解剖顺应性(anatomic compliance) ”或“解剖顺应的(anatomically compliant) ”指材料或结构改变尺寸、形状，或者改变尺寸和形状以响应患者内(由患者生长导致的)解剖结构的变化的能力，所述材料或结构已被植入在所述患者中。
[0027]为本公开的目的，术语“生理顺应性(phys1logical compliance) ”或“生理顺应的(phys1logical compliant) ”指材料或结构在正常的生理条件下维持所述材料或结构的结构完整性的能力。像这样，生理顺应的材料或装置可以展现足够的弹性，以允许所述材料或装置扩展，并且在正常的生理条件下恢复到所述材料或装置原来的形状。例如，被设计要被合并到循环系统中的生理顺应的装置在正常的生理条件下可以展现类似于健康的血管的弹性。
[0028]本发明的各种实施方案针对这样的可植入导管，所述可植入导管在生理条件下是生理顺应的，但是在非生理条件下还可以塑性形变，允许导管径向和/或纵向扩展。这样的形变允许导管扩展以适合患者的需要。例如，在儿童或者青少年患者的植入中，这样的可植入导管可以具有与患者的年龄、尺寸或身体条件符合的第一生理学上适当的半径。随着患者生长，可植入导管的半径可以通过使用，例如气囊导管(balloon catheter)，施加足够的径向力来增加，以使得可植入导管形变，获得第二生理学上适当的半径。可替换地，随着患者生长，作为与患者生长相关联的解剖和/或生理力的结果，可植入导管的半径可以增加至更大的生理学上适当的半径。在稳定的扩展之后，导