用于带支架的假体的可转向递送装置和系统的制作方法

用于带支架的假体的可转向递送装置和系统


背景技术：

1.本披露涉及用于植入带支架的假体(比如，带支架的经导管假体心脏瓣膜)的递送装置。更特别地，本披露涉及用于植入带支架的假体心脏瓣膜或其他带支架的假体的具有转向能力的基于导管的装置。
2.人类心脏包括四个心脏瓣膜，这四个心脏瓣膜确定了血流通过心脏的路径：二尖瓣、三尖瓣、主动脉瓣和肺动脉瓣。二尖瓣和三尖瓣是房室瓣，房室瓣位于心房与心室之间，而主动脉瓣和肺动脉瓣是半月瓣，半月瓣位于离开心脏的动脉中。理想地，当瓣膜处于打开位置时，心脏瓣膜的自体小叶彼此移动分开，而当瓣膜处于关闭位置时，这些自体小叶会合或“紧合”。瓣膜可能出现的问题包括导致瓣膜无法正常打开的狭窄和/或导致瓣膜无法正常关闭的关闭不全或返流。狭窄和关闭不全可能会相伴地发生在同一瓣膜中。瓣膜功能障碍的影响各不相同，其中返流或反流典型地会给患者带来相对严重的生理后果。
3.患病的或在其他方面有缺陷的心脏瓣膜可以使用各种不同类型的心脏瓣膜手术进行修复或置换。一种常规的技术涉及在全身麻醉下进行的心内直视手术方法，在该心内直视手术方法期间，心脏停跳且血流由心肺旁路机来控制。
4.最近，已经开发了微创性方法来促进以基于导管的方式将瓣膜假体植入在跳动的心脏上，从而旨在避免需要使用传统的胸骨切开术和心肺分流术。一般而言，会将可扩张的假体瓣膜绕导管压缩或压缩在导管内，插入患者的体腔(比如，股动脉)内部，并被递送至心脏中所期望的位置。
5.基于导管的程序或经导管的程序所采用的心脏瓣膜假体通常包括可扩张的多层级框架或支架，该多层级框架或支架支撑具有多个小叶的瓣膜结构。该框架可以在经皮腔内递送期间是收缩的，并且在自体瓣膜处或在自体瓣膜内展开时扩张。一种类型的瓣膜支架可以初始地以扩张或未褶缩状态提供，然后绕导管的球囊部分褶缩或压缩。球囊随后被充气以使假体心脏瓣膜扩张和展开。在其他带支架的假体心脏瓣膜设计的情况下，支架框架被形成为自扩张。在这些系统的情况下，带瓣膜的支架被褶缩至期望大小，并以这种压缩状态保持在鞘管或导管内以便进行经腔递送。将鞘管从此带瓣膜的支架缩回允许支架自扩张至较大直径，从而固定在自体瓣膜部位处。更一般而言，于是，一旦假体瓣膜定位在治疗部位处(例如，在无机能的自体瓣膜内)，支架框架结构就可以扩张以将假体瓣膜牢固地保持在适合位置。在leonhardt等人的美国专利号5,957,949中披露了带支架的假体瓣膜的一个示例，该美国专利的全部内容通过援引并入本文。
6.无论经导管假体心脏瓣膜的实际形状和构型如何，用于递送假体的基于导管的装置或系统都需要循着患者的解剖结构的路径去到脉管系统内的所期望的位置。作为参考，优选的递送入路通常包括一个或多个显著的弯曲或转弯。在许多情况下，自体解剖结构所形成的弯曲“较急”或曲率半径较小。通向主动脉瓣的逆行入路只是一个示例。
7.如上所导致的，作为递送程序的一部分，带支架假体递送装置通常需要穿越曲折而紧凑的解剖学路径。按照设计，穿越脉管系统的递送装置(例如，导管)的(多个)部件必须具有足够的茎柱强度(column strength)，以将施加在装置的近侧或近侧区段处的推动力
转变成脉管系统内的远侧或远侧区段处的向前运动，同时必须提供足够的柔性，以在不会对脉管系统施加过度应力的情况下行经解剖结构。这些性能要求在本质上是对立的，而且对于许多带支架假体递送装置的设计来说可能很难实现。例如，典型地针对具有自扩张式带支架的假体心脏瓣膜的经股主动脉瓣植入物(“tavi”)所采用的递送导管系统的特征可以是相对于预期的解剖学路径具有较大的轮廓和硬的轴。虽然现有的tavi递送导管系统已被大多数患者广泛接受，但在某些情况下，大小和/或硬度特性可能会引起担忧。例如，在穿越曲折而紧凑的解剖学路径时，导管/囊状件(或递送装置的其他部件)固有地会与自体解剖结构接触。如果递送装置构造依靠自体解剖结构来自然地辅助或“迫使”导管适应解剖学路径的形状，那么递送装置导管的硬度和/或大小可能会负面地对所接触的解剖结构产生应力。对于解剖结构与标准情况相比更加曲折或脆弱的患者来说，这些担忧可能更为普遍。患者脉管系统含有大块钙质的情况可能会引起类似的担忧。如果钙沉积物被移位或被扰动，那么该钙沉积物可能会形成栓塞，随后形成凝块。
8.尽管经导管假体心脏瓣膜及相关的递送系统和技术已经取得了多方面进展，但仍需要提供不同的递送工具以将假体以受控方式递送至自体瓣膜部位。


技术实现要素：

9.本披露的一些方面涉及一种用于植入带支架的假体(例如，带支架的假体心脏瓣膜)的递送装置。该递送装置包括手柄组件、外轴、内轴、至少一个致动体、以及控制器。该外轴从该手柄组件延伸。该内轴设置在该外轴内。该致动体由该外轴携带。该控制器由该手柄组件携带并且连接至该致动体以选择性地致使向该致动体递送刺激。该递送装置被配置成提供装载状态，在该装载状态下，带支架的假体(比如，带支架的假体心脏瓣膜)被压缩在该内轴之上并且固持在该外轴的囊状件内。该致动体可操作以响应于所递送的刺激而使该外轴偏转。在一些实施例中，该致动体包括或包含形状记忆聚合物，并且所递送的刺激是电流。在其他实施例中，设置了四个致动体，该四个致动体在该外轴的远侧区域处绕该外轴的圆周等距地间隔。
附图说明
10.图1是根据本披露的原理的递送装置的简化立体图；
11.图2是装载有假体心脏瓣膜的图1的递送装置的简化侧视图；
12.图3a是图1的递送装置的沿着线3a-3a截取的截面视图；
13.图3b是图1的递送装置的沿着线3b-3b截取的截面视图；
14.图4a是处于未激活状态的与图1的递送装置一起使用的致动体的立体图；
15.图4b是处于激活状态的图4a的致动体的立体图；
16.图5示意性地展示了与图1的递送装置一起使用的偏转组件；
17.图6a是与图1的递送装置一起使用的使用者控制装置的放大立体图；
18.图6b是图6a的使用者控制装置的俯视平面图；
19.图7a是与本披露的系统、装置和方法一起使用并且处于正常的扩张状态的带支架的假体心脏瓣膜的侧视图；以及
20.图7b是处于压缩状态的图7a的假体心脏瓣膜的侧视图。
具体实施方式
21.现在参考图描述本发明的特定实施例，其中相同参考数字指示相同或功能类似的元件。术语“远侧(distal)”和“近侧(proximal)”相对于治疗临床医生的位置或方向用在以下描述中。“远侧”和“向远侧(distally)”是远离临床医生的位置或在背离临床医生的方向上的位置。“近侧”和“向近侧(proximally)”是靠近临床医生的位置或在朝向临床医生的方向上的位置。如本文参考植入的瓣膜假体所使用的，术语“远侧”、“出口”和“流出”应被理解为意指血流方向的下游，而术语“近侧”、“入口”或“流入”应被理解为意指血流方向的上游。
22.如本文所提及的，与本披露的各个系统、装置和方法一起使用和/或作为这些系统、这些装置和这些方法的一部分的带支架的经导管假体心脏瓣膜可以采用各种各样的不同构型(比如，具有组织小叶的生物假体心脏瓣膜，或具有聚合物小叶、金属小叶或组织工程化小叶的合成心脏瓣膜)，并且可以具体地被配置用于置换人类心脏的四个瓣膜中的任何一个瓣膜。因此，与本披露的系统、装置和方法一起使用的带支架的假体心脏瓣膜通常可以用于置换自体主动脉瓣、二尖瓣、肺动脉瓣或三尖瓣，或者置换比如主动脉瓣或二尖瓣的区域中的失效生物假体。在又一些实施例中，本披露的装置、系统和方法可以用于递送其他带支架的假体，这些其他带支架的假体可以是或可以不是带支架的假体心脏瓣膜。
23.图1中提供了根据本披露的原理的递送装置20的一个示例。图2中以简化形式进一步展示了递送装置20，该递送装置装载有带支架的假体30(比如，带支架的假体心脏瓣膜)。递送装置(或递送导管系统)20包括外轴组件40、内轴组件42、手柄组件44、以及偏转组件46(总体标记)，该偏转组件包括一个或多个致动体(在图1的视图中隐藏，但下文将更详细地描述)。下文提供了关于各个部件的细节。一般而言，然而，递送装置20与带支架的假体(比如，带支架的假体心脏瓣膜30)组合以形成用于对患者进行治疗性程序(比如，对患者的有缺陷的心脏瓣膜进行治疗性程序)的系统。递送装置20提供了装载或递送状态(图1和图2所示)，在该装载或递送状态下，带支架的假体30被装载在内轴组件42之上并且压缩固持在外轴组件40的囊状件50内。外轴组件40可以藉由对手柄组件44的操作而被操纵成从假体心脏瓣膜30之上向近侧抽出囊状件50，从而允许假体30自扩张并且从内轴组件42释放。可选地，递送装置20可以包括辅助、或促进、或控制完全展开的其他部件。无论如何，例如藉由对手柄组件44所携带的控制器的操作，可操作偏转组件46使外轴组件40的对应区段以受控方式偏转或弯曲，从而实现致动体所处的空间朝向或形状递送装置20的改变，以实现对应区段的转向。
24.可以修改图1和图2中所反映的部件40-44的各种特征或这些特征可以用不同的结构和/或机构替换。因此，本披露决不局限于如下文所示出和描述的外轴组件40、内轴组件42、或手柄组件44。总体上促进带支架的假体(比如，带支架的假体心脏瓣膜)经由可缩回外鞘管或囊状件压缩装载在内轴之上的任何构造都是可接受的。进一步地，递送装置20可以可选地包括附加的部件或特征(未示出)。
25.在一些实施例中，外轴组件40从手柄组件44向远端52延伸，并且包括囊状件50和外轴54。外轴组件40可以类似于导管，其限定从远端52延伸穿过囊状件50和外轴54的至少一部分的管腔。囊状件50从外轴54向远侧延伸，并且在一些实施例中具有更具硬度的构造(与外轴54的硬度相比较而言)，这种更具硬度的构造表现出足以完全耐受带支架的假体心脏瓣膜30在被压缩在囊状件50内时所产生的预期扩张力的径向或周向刚度。例如，外轴54
可以是嵌有金属编织物的聚合物管，而囊状件50包括可选地嵌入在聚合物覆盖物内的激光切割金属管。替代性地，囊状件50和外部轴54可以具有更均匀的、甚至均质的构造(例如，连续的聚合物管)。无论如何，囊状件50被构造成使得带支架的假体心脏瓣膜30(或其他带支架的假体)在被装载在囊状件50内时压缩固持呈预定直径，并且外轴54用于将囊状件50与手柄组件44连接。外轴54(以及囊状件50)被构造成具有足够的柔性以穿过患者的脉管系统，但又表现出足够的纵向刚度以实现囊状件50的期望的轴向运动。换句话说，外轴54的向近侧缩回直接传递至囊状件50并且引起囊状件50的对应的向近侧缩回。在其他实施例中，外轴54被进一步配置成将旋转力或旋转运动传递至囊状件50。
26.无论确切构造如何，外轴54都可以被视作具有或限定近侧区域60和远侧区域62。近侧区域60从手柄组件44延伸。远侧区域62与近侧区域60相对、紧邻囊状件50。远侧区域62可以被认为是外轴54的在近侧紧接囊状件50(但不包括该囊状件)的区段(例如，在图1和图2的装载状态下，远侧区域62并不涵盖或覆盖假体心脏瓣膜30)。
27.内轴组件42可以具有适于相对于囊状件50来支撑外轴组件40(包括支撑设置在该内轴组件上的假体心脏瓣膜30)的各种构造。在一些实施例中，内轴组件44包括内轴70(即，单一的、连续的管状轴；彼此连接的两个或更多个不同构造的管状轴；等等)。无论如何，内轴组件44形成或限定至少一个管腔(未示出)，该至少一个管腔的大小被确定成例如可滑动地接纳导丝(未示出)。
28.内轴组件42进一步包括、或连接至、或包括瓣膜固持器或机构72和端头74。瓣膜固持器72可以采用各种形式并且被配置成选择性地捕获或固持假体心脏瓣膜30的对应特征(因此在装载状态下相对于内轴组件42固持假体心脏瓣膜30)。在一些非限制性实施例中，例如，瓣膜固持器72包括一个或多个指状件，该一个或多个指状件的大小被确定成使其接纳在假体心脏瓣膜30的支架或框架所形成的对应孔内。替代性地或另外，瓣膜固持器72可以被配置成选择性地接纳假体心脏瓣膜30所设有的对应特征(例如，柱状部)。当囊状件50向近侧缩回超出瓣膜固持器72时，带支架的假体心脏瓣膜30可以从递送装置20完全释放或展开。可选地，递送装置70可以包括辅助、或促进、或控制完全展开的其他部件。端头74形成或限定头锥，该头锥具有被适配成促进与身体组织无损伤接触的向远侧渐缩的外表面。端头74可以相对于内轴70是固定的或可滑动的。
29.手柄组件44通常包括壳体80和一个或多个展开致动器机构(即，控制件)82(总体标记)。壳体80可以具有适于使用者方便操纵的任何形状或大小。壳体80保有(多个)致动器机构82，其中，手柄组件44被配置成藉由对(多个)展开致动器机构82的操作促进外轴组件40相对于内轴组件42的滑动运动。另外，手柄组件44包括壳体80所携带的使用者控制装置84，如下文更详细地描述的。
30.考虑到以上对部件40-44的示例性实施例的总体解释，图3a和图3b中更详细地示出了偏转组件46的一个实施例的各部分。作为参考，图3a和图3b的截面视图是沿着外轴54的远侧区域62截取的，并且反映出在一些非限制性实施例中，外轴54可以具有多层构造，包括例如套层90、编织层92和衬层94。类似地，内轴70被示出为可选地具有多层构造，该多层构造包括套层100、编织层102和衬层104。如上文所描述，内轴70可以限定管腔106(例如，用于可滑动地接纳导丝)。最终，在外轴54与内轴70之间可以存在间隙108。
31.在一些实施例中，偏转组件46包括一个或多个致动体，比如第一致动体120、第二
致动体122、第三致动体124和第四致动体126。致动体120-126可以是相同的，使得对第一致动体120的以下描述同样适用于第二致动体至第四致动体126。致动体120通常被配置成响应于所施加的刺激而改变形状。在一些实施例中，致动体120由形状记忆聚合物(smp)构成或包括形状记忆聚合物，表现出由外部刺激(比如，电流、热/温度变化、磁场或光)诱发从变形状态或形状恢复至原始形状的能力。如本领域普通技术人员所理解的，smp包括热塑性和热固性(共价交联)聚合物材料。在一些非限制性示例中，smp材料是含有碳纳米管、短碳纤维、碳黑、金属镍(ni)粉等的电活性或导电性smp复合材料，并且对电有反应或由电“触发”。无论如何，图4a中示出了处于未激活状态(即，在该未激活状态下，没有施加任何刺激)的致动体120的形状。将致动体120激活使致动体120从图4a的形状复原或自转换成例如图4b的不同地呈现弯曲的形状的预成形形式。
32.在一些实施例中，致动体120具有长形形状，其中，长度l大于宽度w(图4a中所标识的)。在一些实施例中，在最终组装时，并且另外参考图3a和图3b，致动体120被相对于外轴54布置成使得长度l沿着或平行于由外轴54限定的纵向轴线延伸，并且宽度w沿着外轴54的圆周延伸。在设置了第二致动体至第四致动体122-126的情况下，这些致动体类似地布置，并且可以绕外轴54的圆周基本上等距地间隔开(即，在真正等距间距的10％之内)。其他布置也是可接受的。进一步地，虽然示出了致动体中的四个致动体120-126，但是任何其他数量(无论更多还是更少)也是可接受的。
33.如通过图1、图3a和图3b的比较所反映的，致动体120-126沿着外轴54的远侧区域62定位，并且在近侧紧接囊状件50处终止。例如，并且参考图1中所标识的截面平面，致动体120-126从大约在截面线3a-3a的位置延伸至大约在截面线3b-3b的位置。在此布置的情况下，这些致动体120-126中的一个(或多个)致动体处的形状改变将使递送装置20沿着远侧区域62发生弯曲，从而对近侧区域60施以最小的力或影响即可使囊状件50(和该囊状件内包含的假体心脏瓣膜30)转向。
34.致动体120-126可以以各种方式组装至递送装置20的一个或多个其他部件(例如，外轴54)。在一些非限制性示例中，致动体120-126可以嵌入外轴54的厚度中，例如嵌入在套层90(例如，聚合物层)内。替代性地，致动体120-126可以嵌入在外轴54的不同层内，可以固定至外轴54的外部，可以固定至递送装置20的除外轴54之外的另一个部件，等等。
35.在一个或多个致动体120-126包含或包括形状记忆聚合物的实施例的情况下，偏转组件46可以进一步包括被配置成向致动体120-126施加刺激的一个或多个部件。例如，图5是这些致动体中的三个致动体120-124的简化表示(第四致动体126在此视图中隐藏)。线材130从致动体120-126中的每个致动体延伸至控制器140。另外参考图1，控制器140(图1中总体标记)可以位于手柄组件44处或可以与该手柄组件一起提供，其中，线材130沿着外轴组件40延伸至手柄组件44。在控制器140处设有针对各线材130的电触点(未示出)(例如，可以为各个单独的线材130单独设置电触点，或者可以将两个(或更多个)线材130连接至单个电触点)。控制器140进而连接至电源(未示出)或包括电源，并且包括使用者控制装置84，该使用者控制装置可操作以选择性地完成电源与电触点中的相应电触点之间的电连接。
36.控制装置84可以采用各种形式，并且在一些实施例中可以包含或包括操纵杆或操纵杆状构造。图6a中示出了控制装置84的一个非限制性示例以及手柄组件壳体80的一部分。控制装置84由壳体80携带并且从该壳体的表面延伸，并且固持至该壳体而在至少四个
方向(例如图6b中所标识的)上是可枢转的或可平移的。控制装置84可以包括头部150、基部152和接触臂154。基部152就可旋转地固定至壳体80，而头部150从壳体80向外突出以供使用者触及。接触臂154设置在壳体80内，并且被布置成选择性地接触与线材130(图5)相关联的(多个)电触点(并且与之产生电连接)。在这一个非限制性构造的情况下，使用者可以操纵头部150经由接触臂154选择性地向致动体120-126(图3)中的选定致动体递送刺激，从而实现对远侧区域62(图1)处的弯曲或转向的双方向、双动作运动控制。除非另有说明，否则控制装置84充当用于控制偏转组件46所提供的转向功能的双方向、双轴线控制杆。在图1、图3a和图6之间进行参照，对偏转组件46的操作包括将控制装置84在一个方向上或在组合的方向上移动从而向以其他方式位于远侧区域62中的、所期望的致动体120-126发送电流；其中，致动体120-126包含或包括形状记忆聚合物，一个或多个致动体120-126中的电流将导致激活该形状记忆聚合物并且随后使远侧区域62在该方向上偏转。在一些实施例中，偏转组件46将允许使用者在任一时刻使递送装置20、特别是远侧区域62在向上或向下方向上偏转和转向，以及在此向下或向上偏转的同时向右和向左偏转和转向。在所有方向上可选地提供这种主动转向的能力可以使得递送装置20能够例如顺着导丝以最小阻力且最高效地将治疗(例如，假体心脏瓣膜30)以对患者创伤最小的方式递送至预期部位。
37.如上文所提及的，本披露的递送装置和系统在递送带支架的假体(比如，带支架的假体心脏瓣膜)的情况下可以是有用的。一般而言，本披露的带支架的假体心脏瓣膜包括支架或具有内部支架的支架框架从而维持瓣膜结构(组织或合成物)，其中，该支架框架具有正常的扩张状态或布置并且可塌缩成压缩状态或布置以装载在递送装置内。支架框架通常被构造成在从递送装置释放时自展开或自扩张。例如，支架或支架框架是包括多个撑杆或线材区段的支撑结构，该多个撑杆或线材区段相对于彼此被布置成向假体心脏瓣膜提供期望的可压缩性和强度。这些撑杆或线材区段被布置成使得它们能够从压缩或塌缩状态自转换成正常的径向扩张状态。这些撑杆或线材区段可以由形状记忆材料(比如，镍钛合金(例如，nitinoltm))形成。支架框架可以由单件材料激光切割而成，或者可以由多个分立部件组装而成。
38.考虑到上述理解，图7a中展示了与本披露的系统、装置和方法一起使用的带支架的假体心脏瓣膜200的一个简化的非限制性示例。作为参考，假体心脏瓣膜200在图7a的视图中以正常或扩张状态示出；图7b展示了处于压缩状态(例如，当压缩固持在如下文所描述的外导管或鞘管内时)的假体心脏瓣膜200。假体心脏瓣膜200包括支架或支架框架202以及瓣膜结构204。支架框架202可以采用任何上文所提及的形式，并且通常被构造成可从压缩状态(图7b)自扩张至正常的扩张状态(图7a)。
39.瓣膜结构204可以采用各种形式，并且可以例如由一种或多种生物相容性合成材料、合成聚合物、自体移植组织、同种移植组织、异种移植组织、或一种或多种其他适合的材料形成。在一些实施例中，瓣膜结构204可以例如由牛、猪、马、羊和/或其他适合的动物的组织形成。在一些实施例中，瓣膜结构204可以例如由心脏瓣膜组织、心包膜和/或其他适合的组织形成。在一些实施例中，瓣膜结构204可以包括或形成一个或多个小叶206。例如，瓣膜结构204可以呈三叶牛心包瓣膜、双叶瓣膜或另一种适合的瓣膜的形式。在一些构造中，瓣膜结构204可以包括两个或三个小叶，这两个或三个小叶以扩大的侧端区域固定在一起以形成连合联结部208，而未附接的边缘形成瓣膜结构204的紧合边缘。小叶206可以固定至裙
状件，该裙状件进而附接至框架202。
40.在图7a和图7b的一个示例性构造的情况下，假体心脏瓣膜200可以被配置成(例如，其大小和形状可以被确定为)置换或修复主动脉瓣。替代性地，还设想了适合于模拟待修复瓣膜的特定解剖结构的其他形状(例如，可以替代地针对置换自体二尖瓣、肺动脉瓣或三尖瓣来确定本披露有用的带支架的假体心脏瓣膜的形状和/或大小)。
41.本披露的递送装置、系统和方法提供了与先前设计相比明显的改进。通过提供具有牢靠的偏转组件的递送装置，即使在更具刚度或更大的外鞘管或导管设计的情况下，该递送装置也能容易地操作来转向、或实现与特定程序的解剖结构所呈现的所期望递送路径相符的期望弯曲或偏转。
42.虽然已经参照优选的实施例描述了本披露，但是本领域的技术工人可以认识到在不背离本披露的精神和范围的情况下可以对形式和细节作出改变。例如，虽然本披露的装置和系统已被描述为对于递送带支架的假体心脏瓣膜是有用的，但也可以采用一些其他可植入装置。