BR112015021889B1

BR112015021889B1 - Dispositivo implantável, conduto valvulado, método para fabricar um conduto valvulado e método para substituir um primeiro conduto valvulado

Info

Publication number: BR112015021889B1
Application number: BR112015021889-0A
Authority: BR
Inventors: C. Douglas Bernstein; Arush KALRA
Original assignee: Carnegie Mellon University
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2022-02-01
Also published as: EP2964153B1; CA2904715C; WO2014138599A1; EP2964153A1; CN111772877A; JP2016508852A; US10588746B2; CA2904715A1; CN105246430B; CN105246430A; US20190216605A1; AU2014225445B2; HK1220103A1; HK1219866A1; US20160015516A1; EP4094725A1; BR112015021889A2; AU2014225445A1; JP6706069B2; US20230149171A1

Abstract

DISPOSITIVO IMPLANTÁVEL, CONDUTO VALVULADO, MÉTODO PARA FABRICAR UM CONDUTO VALVULADO E MÉTODO PARA SUBSTITUIR UM PRIMEIRO CONDUTO VALVULADO. É descrito um conduto valvulado expansível para reconstrução da via de fluxo do ventrículo direito (RVOT) em pacientes pediátricos. O conduto valvulado pode prover perviedade e resistência à trombose e estenose a longo prazo. O conduto valvulado pode expandir-se radial e/ou longitudinalmente para acomodar a anatomia do paciente em crescimento. Além disso, é descrito um método para fabricação do conduto valvulado com base, em parte, em um polímero biocompatível plasticamente deformável e um design de válvula otimizado por computador, desenvolvido para tal conduto valvulado expansível.

Description

Histórico da Invenção

[0001] A escolha de conduto para reconstrução da via de saída do ventrículo direito (“VSVD”) representa um desafio no tratamento de muitas cardiopatias congênitas, inclusive a tetralogia de Fallot com atresia pulmonar, TRUNCUS ARTERIOSUS, transposição de grandes artérias com estenose pulmonar, estenose/insuficiência aórtica congênita, e variantes de tais condições. Após invenção do processo de criopreservação no início da década de 80, e especialmente com o aumento da disponibilidade de uma ampla gama de tamanhos de enxerto, os homoenxertos tornaram-se o conduto de eleição para cirurgiões que realizam procedimentos de reconstrução da VSVD. Esses homoenxertos, em muitos casos, podem ser usados para substituir heteroenxertos de válvula aórtica porcina tratada com glutaraldeído contendo suporte (“stented”) e montados em conduto Dacron. Porém, estudos longitudinais demonstraram que os homoenxertos podem também exigir substituição do conduto devido à estenose, retração, calcificação e insuficiência, especialmente em pacientes mais jovens.

[0002] Recentemente, os designs de xenoenxerto foram avaliados para a reconstrução de VSVD. Exemplos não restritivos desses xenoenxertos podem incluir válvulas e raízes aórticas porcinas fixadas em glutaraldeído, bem como segmentos de veias jugulares bovinas fixados em glutaraldeído, inclusive válvulas venosas. Embora o formato anatômico de válvulas aórticas porcinas possa se mostrar útil em procedimentos de VSVD, problemas de estenose e calcificação podem ainda persistir quando tais xenoenxertos são implantados em crianças. Similarmente, a formação precoce de crosta fibrótica na anastomose distal, bem como dilatação significativa do conduto e regurgitação podem ocorrer após o uso das veias jugulares bovinas. Sendo assim, aloenxertos e xenoenxertos podem ser substitutos insuficientes em procedimentos de VSVD, devido a seu baixo desempenho hemodinâmico e estenose/insuficiência recorrente, especialmente em pacientes muito jovens. Como resultado, podem ser necessárias múltiplas cirurgias de VSVD até que os pacientes pediátricos atinjam a idade adulta.

[0003] Válvulas artificiais (ou seja, não biológicas) implantadas podem exigir menor número de cirurgias de substituição, se comparadas com válvulas de origem biológica. Porém, essas válvulas artificiais podem demandar terapia anticoagulante significativa, especialmente as válvulas implantadas na corrente sanguínea pulmonar. Adicionalmente, válvulas artificiais de reposição para uso em populações pediátricas/neonatais podem ser limitadas devido à necessidade de um design personalizado das válvulas com base em estudos intensivos de bioengenharia. É, portanto, reconhecida a necessidade de condutor valvulado com durabilidade estendida, especialmente para pacientes mais jovens.

[0004] Um conduto valvulado de politetrafluoroetileno expandido (adiante designado ePTFE) para reconstrução de RVOT em pacientes pediátricos pode incluir um design de válvula baseado na experiência cirúrgica de um médico ou nos resultados de uma rotina de otimização computadorizada específica para condutos não-expansíveis.

[0005] Esses condutos não-expansíveis podem oferecer boa funcionalidade e resistência à trombose, estenose e calcificação. Porém, o condutor não-expansível pode não ser capaz acomodar mudanças em estruturas anatômicas durante o período de crescimento do paciente. O crescimento somático em pacientes pediátricos pode resultar na necessidade de substituir as válvulas cardíacas implantadas devido à estenose e outras complicações, caso o conduto ou o conduto valvulado não seja capaz de acomodar as alterações anatômicas ou fisiológicas relacionadas ao crescimento do paciente.

[0006] Atualmente parece não existir condutos para a reconstrução de via de saída de ventrículo direito (“VSVD”) em paciente pediátrico com perviedade a longo prazo, uma válvula funcional e nenhuma trombogenicidade. Materiais antitrombogênicos e designs ótimos de válvula podem produzir bons resultados iniciais. Porém, crianças pequenas podem crescer rapidamente e desacomodarem os condutos implantados, necessitando de nova cirurgia e substituição. Até o momento, somente condutos produzidos por engenharia de tecidos ou condutos valvulados foram propostos para acomodar o crescimento do paciente, embora essas soluções sejam dispendiosas em termos de custo e tempo, e ainda geralmente não comprovadas para funcionalidade a longo prazo.

Sumário da Invenção

[0007] Em algumas concretizações, um dispositivo implantável pode incluir um conduto composto por um material plasticamente deformável com um limite de elasticidade de cerca de 0,1 MPa a cerca de 4 MPa e uma resistência à tração máxima maior que cerca de 4 MPa.

[0008] Em algumas concretizações, um conduto valvulado pode incluir um conduto e uma estrutura de válvula nele disposta, sendo o conduto composto por pelo menos um material plasticamente deformável com um limite de elasticidade de cerca de 0,1 MPa a cerca de 4 MPa e uma resistência à tração máxima maior que cerca de 4 MPa.

[0009] Em algumas concretizações, um método para fabricar um conduto valvulado composto por um material plasticamente deformável para implantação em um animal pode incluir obter pelo menos um dado dependente, pelo menos em parte, de uma ou mais estruturas anatômicas ou funções fisiológicas do animal, determinar uma dimensão radial inicial do conduto valvulado, e determinar pelo menos uma medição de expansão para o conduto, dependente, pelo menos em parte de uma alteração na uma ou mais estruturas anatômicas ou funções fisiológicas. O material plasticamente deformável pode ter um limite de elasticidade de cerca de 0,1 MPa a cerca de 4 MPa e uma resistência à tração máxima maior que cerca de 4 MPa. As concretizações podem ainda incluir calcular, utilizando um dispositivo de informática, uma métrica de fluxo inicial representativa de um fluido escoando por um conduto valvulado inicial contendo características físicas de um modelo matemático inicial do conduto valvulado, com base, pelo menos em parte, no pelo menos um dado, na dimensão radial inicial, e em pelo menos uma propriedade de plasticidade do material plasticamente deformável. Adicionalmente, as concretizações podem incluir calcular, utilizando o dispositivo de informática, uma pelo menos segunda métrica de fluxo representativa do fluido escoando por um segundo conduto valvulado contendo características físicas de pelo menos um segundo modelo matemático do conduto valvulado, com base, pelo menos em parte, no pelo menos um dado, na medição de expansão e na pelo menos uma propriedade de plasticidade. Além disso, as concretizações podem incluir calcular, utilizando o dispositivo de informática, uma métrica de deformação, com base, pelo menos em parte, na métrica de fluxo inicial, e na pelo menos uma segunda métrica de fluxo; e fabricar o conduto valvulado com base, pelo menos em parte, nas características físicas do modelo matemático inicial do conduto valvulado, se a métrica de deformação for igual ou maior que um valor de aceitação.

[00010] Em algumas concretizações, um método para substituir um primeiro conduto valvulado composto por material plasticamente deformável, implantado em um animal pode incluir contatar uma superfície interna do primeiro conduto valvulado com um dispositivo de expansão; levar o dispositivo de expansão a se expandir, aumentando assim radialmente pelo menos uma porção do primeiro conduto valvulado; introduzir um segundo conduto valvulado no interior de pelo menos uma porção do primeiro conduto valvulado; e levar o segundo conduto valvulado a se expandir no interior da pelo menos uma porção do primeiro conduto valvulado, sendo que o material plasticamente deformável tem um limite de elasticidade de cerca de 0,1 MPa a cerca de 4 MPa e uma resistência à tração máxima maior que cerca de 4 MPa.

Breve Descrição dos Desenhos

[00011] A Figura 1 ilustra uma concretização de uma vista transversal de um conduto valvulado expansível com folhetos bicúspides antes da expansão, de acordo com a presente invenção;

[00012] As Figuras 2A e 2B ilustram concretizações de um conduto valvulado expansível em uma posição aberta e fechada, respectivamente, de acordo com a presente invenção;

[00013] As Figuras 3A e 3B ilustram uma concretização de modelo de um conduto de 20 mm na forma de malha, e após ser convertido em um modelo 3D, de acordo com a presente invenção;

[00014] A Figura 4 ilustra uma concretização de uma simulação em fluidodinâmica computacional de fluxo através de um conduto curvo com 20 mm de diâmetro na posição fisiológica, de acordo com a presente invenção;

[00015] A Figura 5 é um fluxograma de um método para fabricar um conduto valvulado expansível de um material plasticamente deformável, de acordo com a presente invenção;

[00016] A Figura 6 é um fluxograma de um método para substituir um primeiro conduto valvulado expansível com um segundo conduto valvulado expansível, de acordo com a presente invenção; e

[00017] As Figuras 7A e 7B são curvas de tensão/deformação obtidas para dois materiais plasticamente deformáveis representativos, respectivamente, que podem ser usados num conduto valvulado de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada

[00018] Antes que os métodos da presente invenção sejam descritos, fica entendido que a presente invenção não se restringe aos sistemas, metodologias ou protocolos específicos descritos, já que estes podem variar. Fica também entendido que a terminologia aqui utilizada tem a finalidade de descrever apenas concretizações específicas, não pretendendo restringir o escopo da presente invenção, que será restringida apenas pelas reivindicações em anexo.

[00019] Para fins da presente invenção, o termo “material plasticamente deformável” significa um material que pode alterar seu formato, tamanho ou tanto o formato como o tamanho em resposta a uma força deformante aplicada sobre o mesmo, e que não recupera totalmente seu formato, tamanho original ou tanto o formato como o tamanho original, uma vez removida a força deformante.

[00020] Para fins da presente invenção, o termo “material elástico” significa um material que pode alterar seu formato, tamanho original ou tanto o formato como o tamanho original em resposta a uma força deformante aplicada sobre o mesmo, e que recupera seu formato, tamanho original ou tanto o formato como o tamanho original, uma vez removida a força deformante.

[00021] Para fins da presente invenção, o termo “força deformante” significa uma força que, quando aplicada a um material, resulta em alteração no formato, tamanho ou tanto no formato como no tamanho do material.

[00022] Para fins da presente invenção, o termo “limite de elasticidade” significa a menor força deformante que, quando aplicada a um material, resulta em uma alteração não recuperável no formato, tamanho ou tanto no formato como no tamanho do material.

[00023] Para fins da presente invenção, o termo “resistência à tração máxima” significa a menor força deformante que, quando aplicada a um material, resultará em ruptura ou falha do material.

[00024] Para fins da presente invenção, o termo “conformidade anatômica” ou “anatomicamente conforme” significa a capacidade que um material ou estrutura tem de mudar de tamanho, formato, ou de tamanho e formato, em resposta a alterações em estruturas anatômicas (resultantes do crescimento do paciente) em um paciente no qual o material ou estrutura foi implantado.

[00025] Para fins da presente invenção, o termo “conformidade anatômica” ou “anatomicamente conforme” significa a capacidade que um material ou estrutura tem de mudar de tamanho, formato, ou de tamanho e formato, em resposta a alterações em estruturas anatômicas (resultantes do crescimento do paciente) em um paciente no qual o material ou estrutura foi implantado.

[00026]

[00027] Para fins da presente invenção, o termo “conformidade anatômica” ou “anatomicamente conforme” significa a capacidade que um material ou estrutura tem de mudar de tamanho, formato, ou de tamanho e formato, em resposta a alterações em estruturas anatômicas (resultantes do crescimento do paciente) em um paciente no qual o material ou estrutura foi implantado.

[00028] Para fins da presente invenção, o termo “conformidade anatômica” ou “anatomicamente conforme” significa a capacidade que um material ou estrutura tem de mudar de tamanho, formato, ou de tamanho e formato, em resposta a alterações em estruturas anatômicas (resultantes do crescimento do paciente) em um paciente no qual o material ou estrutura foi implantado.

[00029] Para fins da presente invenção, o termo “conformidade fisiológica” ou “fisiologicamente conforme” significa a capacidade que um material ou estrutura tem de manter sua integridade estrutural sob condições fisiológicas normais. Sendo assim, um material ou dispositivo fisiologicamente conforme pode exibir elasticidade suficiente para permitir que se expanda e recupere seu formato original sob condições fisiológicas normais. Por exemplo, um dispositivo fisiologicamente conforme, concebido para ser incorporado ao sistema circulatório pode exibir elasticidade similar a vasos sanguíneos normais sob condições fisiológicas normais.

[00030] Várias concretizações da invenção se referem a condutos implantáveis que sejam fisiologicamente conformes sob condições fisiológicas normais, mas que também possam se deformar plasticamente sob condições não fisiológicas, permitindo que o conduto seja expandido radial e/ou longitudinalmente. Essa deformação permite que o conduto se expanda de forma a se ajustar às necessidades do paciente. Por exemplo, no caso de implantação em uma criança ou paciente jovem, tais condutos implantáveis podem ter um primeiro raio fisiologicamente apropriado, compatível com a idade, tamanho/estatura ou condição física do paciente. À medida que o paciente cresce, o raio do conduto implantável pode ser aumentado aplicando-se força radial suficiente, utilizando, por exemplo, um catéter balão que leva o conduto implantável a se deformar e a assumir um segundo raio fisiologicamente apropriado. Alternativamente, o raio do conduto implantável pode aumentar até atingir um tamanho maior e fisiologicamente apropriado como resultado de forças anatômicas e/ou fisiológicas associadas com o crescimento do paciente, à medida que este cresce. Após expansão estável, o conduto continuará a ser fisiologicamente conforme sob condições fisiológicas. Assim, o conduto implantável pode ser deformado para se expandir ou aumentar de acordo com o crescimento do paciente, reduzindo assim a necessidade de cirurgias invasivas para substituir o conduto, à medida que se alteram as necessidades do paciente.

[00031] O conduto expansível aqui descrito pode também ser útil para substituir homoenxerto previamente implantado ou outros condutos que tenham se tornado disfuncionais ou insuficientes. Usos adicionais para o conduto descrito podem incluir aplicações relacionadas com o tratamento de distúrbios pediátricos e de adultos, inclusive outras áreas do coração ou mais geralmente, outras partes do corpo. Alguns exemplos de usos adicionais podem também incluir procedimentos associados com reparo de patologias da via de saída do ventrículo esquerdo (VSVD), bem como para uso em procedimentos de Fontan/Kreutzer. Entende-se ainda que esses condutos expansíveis podem também ser úteis em animais não humanos para fins veterinários.

[00032] Os condutos expansíveis de várias concretizações podem compreender, pelo menos em parte, um ou mais polímeros biocompatíveis que sejam plasticamente deformáveis sob algumas condições e que sejam elásticos em outras condições.

[00033] Em particular, sob algumas condições fisiológicas, o conduto pode ser elástico. O fluxo sanguíneo típico exerce até cerca de 0,02 MPa de pressão sobre os vasos sanguíneos em condições de estresse ou atividade de alta intensidade. Sob tais condições, a elasticidade natural dos vasos sanguíneos permite que se expandam radialmente aumentando assim o fluxo sanguíneo. Os vasos sanguíneos retornam ao seu diâmetro normal sob pressões mais baixas em estado constante. Os condutos expansíveis de várias concretizações exibem elasticidade similar. Por exemplo, em algumas concretizações, os condutos podem ser elásticos a pressões de cerca de 0,0001 MPa a cerca de 0,02 MPa, cerca de 0,0001 MPa a cerca de 0,015 MPa, de cerca de 0,0001 MPa a cerca de 0,004 MPa, ou qualquer pressão ou faixa abrangida por essas faixas representativas.

[00034] Os condutos de tais concretizações podem ser deformáveis a pressões não fisiológicas superiores às descritas acima. Portanto, à medida que as necessidades do paciente se alterarem, esses condutos podem ser aumentados aplicando-se pressões superiores às que seriam produzidas, por exemplo, pelo fluxo sanguíneo natural. Nessas concretizações, um conduto expansível que seja elástico às pressões descritas acima pode ser radialmente deformado pelo uso de um catéter balão ou outro dispositivo. Em várias concretizações, esses condutos podem ser plasticamente deformáveis a pressões (ou limite de elasticidade) por exemplo, de cerca de 0,05 MPa a cerca de 2,5 MPa, de cerca de 0,3 Mpa a cerca de 2,5 MPa, de cerca de 0,1 MPa a cerca de 4 MPa, ou qualquer faixa ou pressão individual abrangida por essas faixas representativas. Pode ser entendido que os valores de limite de elasticidade específicos aqui descritos não devem ser considerados restritivos, e que algumas concretizações de condutos expansíveis podem incluir os que possuem valores de limite de elasticidade maiores que 4 MPa. Condutos com valores de limite de elasticidade altos como estes podem ser úteis para uso com dispositivos de expansão, tais como catéteres balão, capazes de exercer pressões radiais maiores que cerca de 4 MPa.

[00035] Em concretizações específicas, os condutos podem exibir um limite de elasticidade que permite a expansão sob certas condições fisiológicas. Por exemplo, em algumas concretizações, o conduto expansível pode exibir um limite de elasticidade de cerca de 0,004 MPa a cerca de 0,02 MPa, de cerca de 0,015 MPa a cerca de 0,04 MPa, ou qualquer faixa ou limite de elasticidade individual abrangido por essas faixas representativas. Pelo fato de tais pressões serem raramente obtidas sob condições fisiológicas, esses condutos podem se expandir lentamente após o implante e essa lenta expansão pode permitir que o conduto se expanda de acordo com o crescimento do paciente, reduzindo assim a necessidade de expansão manual utilizando balão catéter ou outro dispositivo.

[00036] Em cada uma das concretizações descritas acima, os condutos podem tipicamente exibir uma resistência à tração máxima que seja maior que cerca de 2,5 MPa, 3,0 MPa, 4,0 MPa ou 5,0 MPa. Essas resistências à tração máximas garantem que o conduto não colapse quer sob condições fisiológicas ou pressões de deformação. Em algumas concretizações alternativas, um conduto pode exibir uma resistência à tração máxima de cerca de 1 MPa maior que seu limite de elasticidade. Exemplos não restritivos de tais condutos podem incluir um conduto com um limite de elasticidade de cerca de 0,02 MPa e uma resistência à tração máxima maior que cerca de 1,0 MPa, um conduto com um limite de elasticidade de cerca de 0,3 MPa e uma resistência à tração máxima superior a cerca de 1,3 MPa, um conduto com um limite de elasticidade de cerca de 1,0 MPa e uma resistência à tração máxima superior a 2,0 MPa, um conduto tendo um limite de elasticidade de cerca de 2,5 MPa e uma resistência à tração máxima superior a cerca de 3,5 MPa, e um conduto tendo um limite de elasticidade de cerca de 4 MPa e uma resistência à tração máxima superior a cerca de 5 MPa.

[00037] Condutos fabricados com materiais caracterizados por tais combinações de limites de elasticidade e resistências à tração máximas podem ser implantados em estruturas vasculares utilizando suturas. Admite-se ser possível que características adicionais de resistência dos condutos possam estar relacionadas com a força de retenção da sutura. Em alguns exemplos não restritivos, a força de retenção de sutura pode ser igual ou maior que 50 gramas-força (cerca de 0,5 N). Em alguns exemplos não restritivos alternativos, a força de retenção de sutura pode ser igual ou maior que cerca de 80 gramas-força (cerca de 0,8 N).

[00038] Concretizações de condutos tendo limites de elasticidade e resistências à tração máximas, conforme acima descritas, podem ser comprimidos ou expandidos. Essa compressão ou expansão pode ser provida ao longo da dimensão radial ou ao longo da dimensão longitudinal. Em alguns exemplos, um conduto pode exibir uma expansibilidade radial de cerca de 20% a cerca de 200% acima de seu raio de pré- expansão inicial. Exemplos de tal expansibilidade radial percentual podem incluir, sem restrição, cerca de 20%, cerca de 40%, cerca de 50%, cerca de 100%, cerca de 150% e cerca de 200% acima do raio de pré-expansão inicial, e faixas entre quaisquer dois desses valores (inclusive pontos extremos da faixa). Em alguns exemplos, um conduto pode exibir uma compressibilidade radial de cerca de 33% a cerca de 83% do raio de pré-compressão inicial. Exemplos de tal compressibilidade radial percentual podem incluir, sem restrição, cerca de 33%, cerca de 40%, cerca de 45%, cerca de 50%, cerca de 60%, cerca de 70%, cerca de 80% e cerca de 83% do raio de pré-compressão inicial, e faixas entre quaisquer dois desses valores (inclusive pontos extremos da faixa).Em alguns exemplos alternativos, um conduto pode exibir uma expansibilidade longitudinal de cerca de 5% a cerca de 500% acima do comprimento de pré-expansão inicial. Exemplos de tal expansibilidade longitudinal percentual podem incluir, sem restrição, cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 50%, cerca de 100%, cerca de 150%, cerca de 200%, cerca de 300%, cerca de 400%, e cerca de 500% acima do comprimento de pré-expansão inicial, e faixas entre quaisquer dois desses valores (inclusive pontos extremos da faixa). Em alguns exemplos adicionais, um conduto pode exibir uma compressibilidade longitudinal de cerca de 33% a cerca de 91% do comprimento de pré-compressão inicial. Exemplos de tal compressibilidade longitudinal percentual podem incluir, sem restrição, cerca de 33%, cerca de 40%, cerca de 50%, cerca de 60%, cerca de 70%, cerca de 80%, cerca de 90% e cerca de 91% do comprimento de pré-expansão inicial e faixas entre quaisquer dois desses valores (incluindo os pontos extremos da faixa).

[00039] Concretizações do conduto acima descrito contendo essas propriedades elásticas e plásticas podem não se restringir a nenhum material específico, combinação de materiais, formato, tamanho ou forma de fabricação específicos. Exemplos não restritivos de tais condutos podem incluir outras características úteis, conforme acima descrito. As propriedades acima descritas podem ser obtidas utilizando-se quaisquer meios disponíveis no estado da técnica. Por exemplo, em algumas concretizações, materiais com limites de elasticidade, por exemplo, de cerca de 0,05 MPa a cerca de 2,5 MPa, cerca de 0,1 MPa a cerca de 2,0 MPa, cerca de 0,1 MPa a cerca de 1,5 MPa, ou qualquer faixa ou pressão individual abrangida por essas faixas representativas, podem ser usados na fabricação de condutos.

[00040] Em algumas concretizações, o conduto expansível pode ser composto por um ou mais materiais biocompatíveis, e em certas concretizações, o material biocompatível pode ser um fluoropolímero. Exemplos não restritivos de tais materiais biocompatíveis podem incluir politetrafluoroetileno, politetrafluoroetileno expandido (ePTFE), poliéster, tereftalato de polietileno, polidimetilssiloxano, poliuretano e/ou combinações desses materiais. Esses polímeros biocompatíveis podem também ser caracterizados por uma distância internodal (IND), uma medida de distância média entre nós formados numa retícula polimérica. Em alguns exemplos, o material biocompatível utilizado em condutos expansíveis pode ter uma distância internodal de cerca de 10 μm a cerca de 40 μm. Em algumas concretizações alternativas, o material biocompatível pode ter uma distância internodal menor que 200 μm. Exemplos de tal distância internodal podem incluir, sem restrição, cerca de 20 μm, cerca de 40 μm, cerca de 60 μm, cerca de 80 μm, cerca de 100 μm, cerca de 120 μm, cerca de 140 μm, cerca de 160 μm, cerca de 180 μm, cerca de 200 μm e faixas entre quaisquer dois desses valores (inclusive pontos extremos de faixas).

[00041] Em várias concretizações, tais materiais podem ter uma densidade menor que cerca de 2 g/mm3. Em alguns exemplos, o material pode ter uma densidade de cerca de 0,2 g/mm3 a cerca de 2 g/mm3. Em alguns exemplos alternativos, o material pode ter uma densidade de cerca de 0,2 g/mm3 a cerca de 0,5 g/mm3. Exemplo de tal densidade de material pode incluir, sem limitação, cerca de 0,2 g/mm3, cerca de 0,4 g/mm3, cerca de 0,6 g/mm3, cerca de 0,8 g/mm3, cerca de 1,0 g/mm3, cerca de 1,5 g/mm3, cerca de 2,0 g/mm3, e faixas entre quaisquer dois desses valores (inclusive os pontos extremos da faixa).

[00042] Em algumas concretizações, o conduto expansível pode ser fabricado com polímero que tenha sido revestido com material contendo propriedades biomédicas úteis. Em algumas concretizações adicionais, o conduto pode incorporar revestimentos bioativos. Exemplos não restritivos de tais revestimentos bioativos podem incluir um ou mais materiais anticoagulantes. Exemplos não restritivos de um material anticoagulante podem incluir uma cumarina, heparina, um derivado de heparina, um inibidor de Fator Xa, um inibidor direto de trombina, hementina, microesferas de titânio poroso sinterizado e/ou combinações desses materiais.

[00043] Em algumas concretizações adicionais, o conduto expansível pode ser fabricado com material fisicamente pré- tratado. O pré-tratamento físico do material pode incluir compressão mecânica longitudinal com aquecimento. Além disso, o material adicional pode ser acrescentado durante o processo de pré-tratamento. O limite de elasticidade de um conduto fabricado com tais materiais de pré-tratamento pode depender do comprimento ou raio final no qual o conduto é expandido. Por exemplo, um conduto expandido, seja longitudinal ou radialmente, até o comprimento ou raio original do material (ou seja, o comprimento ou raio do material antes da compressão/aquecimento) pode ter um limite de elasticidade muito menor do que o do material original. Como exemplo, o material original de um conduto pode ter um limite de elasticidade de cerca de 10 MPa, embora um conduto compreendendo esse material pré-tratado possa ter um limite de elasticidade de cerca de 1 MPa para expansão até aproximadamente o comprimento ou raio original do material.

[00044] Em algumas concretizações, o conduto expansível pode ser composto por materiais múltiplos. Por exemplo, o conduto pode ser composto por um material contendo um primeiro limite de elasticidade e uma primeira resistência à tração máxima e pode ser impregnado com um segundo material tendo um segundo limite de elasticidade e/ou uma segunda resistência à tração máxima. Em um exemplo adicional não restritivo, o conduto pode ser fabricado com dois ou mais materiais elásticos ou plasticamente deformáveis tecidos juntos (agregados).

[00045] Em concretizações nas quais o conduto expansível incluir mais de uma camada de material, cada camada de um conduto multicamada pode compreender o mesmo material. Em outras concretizações, cada camada de um conduto multicamada pode ser composta por um material diferente. Em outras concretizações, cada camada de um conduto multicamada, pode ser composta por um material caracterizado por propriedades mecânicas diferentes. Por exemplo, uma camada interna de um conduto multicamada pode incluir um material contendo um primeiro limite de elasticidade e uma primeira resistência à tração máxima e uma camada externa que pode incluir um segundo material contendo um segundo limite de elasticidade e/ou uma segunda resistência à tração máxima. O primeiro limite de elasticidade pode ser maior, aproximadamente igual ou menor que o segundo limite de elasticidade. A primeira resistência à tração máxima pode ser maior, aproximadamente igual ou menor que a segunda resistência à tração máxima. Alternativamente, uma camada interna pode incluir um material elástico ou plasticamente deformável e uma camada externa pode incluir um material inelástico ou frangível.

[00046] Condutos compostos por camadas múltiplas podem ter capacidades de expansão dependendo das propriedades do material das camadas múltiplas. Por exemplo, um conduto composto por uma camada externa biodegradável e por uma camada interna elástica ou plasticamente deformável pode ser expandido devido à força de um fluindo escoando pelo mesmo, mas somente após a camada externa ter sido degradada. Em outro exemplo, um conduto com uma camada externa inelástica e frangível e uma camada interna elástica ou plasticamente deformável pode permanecer em um estado não expandido até que uma força suficiente, por exemplo, suprida por um disposito de expansão insedido, seja aplicada internamente para romper a camada externa e assim permitir que a camada interna se expanda.

[00047] Pode ser compreensível que os materiais do conduto, formulações e/ou propriedades mecânicas possam ser constantes em relação à dimensão longitudinal do conduto. Alternativamente, os materiais do conduto, formulações e/ou propriedades mecânicas do mesmo podem variar ao longo do comprimento ou de qualquer comprimento parcial do conduto. Condutos com ramificações múltiplas podem ter propriedades mecânicas que diferem entre as ramificações e/ou um tubo cilíndrico principal do conduto.

[00048] Em alguns exemplos, o conduto pode formar um tubo geralmente cilíndrico. Em outros exemplos, o conduto pode ter uma geometria mais complexa e inclusive conter ramificações. Em alguns exemplos, o conduto pode formar um tubo cilíndrico principal ao longo de um comprimento parcial do conduto e então ramificar-se em duas ou mais porções. Em exemplos alternativos, o conduto pode formar um tubo cilíndrico principal ao longo do comprimento do conduto com porções tubulares que se estendem desde o tubo cilíndrico principal. Admite-se ser possível que um conduto descrito como sendo composto por um “tubo cilíndrico” possa incluir qualquer número de curvaturas, dobras ou outras deformações ao longo do eixo geométrico longitudinal do tubo cilíndrico.

[00049] O conduto pode geralmente ter qualquer tamanho ou formato, inclusive um diâmetro interno de pré-expansão igual ou maior que 2 mm e menor que cerca de 20 mm. Exemplos de tal diâmetro interno de pré-expansão podem incluir, sem restrição, cerca de 2 mm, cerca de 4 mm, cerca de 6mm, cerca de 8 mm, cerca de 10 mm, cerca de 15 mm, cerca de 20 mm, e faixas entre quaisquer dois desses valores (incluindo pontos extremos da faixa). Em alguns outros exemplos, o conduto pode ter um diâmetro interno de pré-expansão igual ou maior que cerca de 4mm e menor que cerca de 14 mm. Exemplos de tal diâmetro interno de pré-expansão podem incluir, sem restrição, cerca de 4mm, cerca de 6mm, cerca de 8mm, cerca de 10mm, cerca de 12mm, cerca de 14mm, e faixas entre quaisquer dois desses valores (incluindo pontos extremos da faixa). Após a expansão, o conduto pode ter um diâmetro interno igual ou maior que cerca de 8 mm e menor que cerca de 24 mm. Em outros exemplos, após expansão, o conduto pode ter um diâmetro interno igual ou maior que cerca de 4 mm e menor que cerca de 34 mm. Exemplos de tal diâmetro interno de pós- expansão podem incluir, sem restrição, cerca de 4 mm, cerca de 6 mm, cerca de 8 mm, cerca de 10 mm, cerca de 15 mm, cerca de 20 mm, cerca de 25 mm, cerca de 30 mm, cerca de 34 mm, e faixas entre quaisquer dois desses valores (incluindo os pontos extremos da faixa). Em alguns exemplos, o conduto expansível pode ser fabricado com um material plasticamente deformável com uma espessura de cerca de 0,01 mm a cerca de 2 mm. Em alguns exemplos, o conduto pode ter uma espessura de parede igual ou maior que cerca de 10 μm e menor que cerca de 2000 μm. Em outro exemplo não restritivo, o conduto pode ter uma espessura de parede de cerca de 100 μm a cerca de 1000 μm. Exemplos de tal espessura de parede de conduto podem incluir, sem restrição, cerca de 10 μm, cerca de 20 μm, cerca de 50 μm, cerca de 100 μm, cerca de 200 μm, cerca de 500 μm, cerca de 1000 μm, cerca de 2000 μm, e faixas entre quaisquer dois desses valores (incluindo pontos extremos da faixa).

[00050] Em algumas concretizações alternativas, as propriedades mecânicas do conduto expansível podem ser aproximadamente iguais ou podem diferir entre a dimensão longitudinal e a dimensão radial. Em um exemplo, um conduto expansível pode ter um primeiro limite de elasticidade ao longo da dimensão longitudinal maior que 0,2 MPa e um segundo limite de elasticidade ao longo da dimensão radial maior que 0,2 MPa. Em um exemplo alternativo, o primeiro limite de elasticidade em uma dimensão longitudinal de um conduto pode ser maior que cerca de 10 MPa e o segundo limite de elasticidade em uma dimensão radial do conduto pode ser maior que cerca de 2,75 MPa.

[00051] Em certas concretizações, os condutos descritos acima podem incluir componentes adicionais. Por exemplo, em algumas concretizações, os condutos podem incluir um stent ligado a ou encapsulado pelo material que compõe o conduto, ou uma camada interna pode incluir um stent, ao passo que uma camada externa pode incluir um material elástico ou plasticamente deformável. Em outro exemplo ainda, um conduto pode ser composto por uma camada externa biodegradável e uma camada interna elástica ou plasticamente deformável. Em outros exemplos ainda, um conduto expansível multicamada pode incluir uma primeira camada interna compreendendo um material tecido e uma segunda camada externa compreendendo um material tecido. Pode ser compreensível que o material tecido que compõe a camada interna seja igual ao material tecido que compõe a camada externa. Alternativamente, o material tecido que compõe a camada interna pode ser diferente do material tecido que compõe a camada externa.

[00052] Embora condutos compostos por uma variedade de materiais e contendo uma variedade de propriedades mecânicas a eles associadas tenham sido descritos acima, pode ser apreciado que tais materiais e propriedades possam igualmente se aplicar a condutos compreendendo uma estrutura de válvula (adiante designado, conduto valvulado). Além das estruturas de válvula, tais condutos implantáveis podem incluir uma ou mais geometrias em saliência sinusal. Em alguns exemplos, um conduto valvulado pode incluir uma ou mais saliências sinusais em uma porção proximal (fluxo a montante) em relação a uma estrutura de válvula. Alternativamente, um conduto valvulado pode incluir uma ou mais saliências sinusais em uma porção distal (fluxo a jusante) em relação a uma estrutura de válvula. Essas geometrias em saliência sinusal em um conduto valvulado podem ser produzidas mediante aplicação de calor e/ou pressão a pelo menos uma porção do conduto. É ainda compreendido que um conduto valvulado composto por camadas múltiplas possa ter a estrutura de válvula associada com uma camada mais interna. Tais condutos valvulados podem também encontrar uso para implante em animais para fins veterinários.

[00053] A Figura 1 ilustra uma vista transversal de um conduto valvulado expansível que pode ser implantável em um animal ou humano, de acordo com um exemplo não restritivo. O conduto valvulado expansível pode incluir um conduto 10 construído com material sintético e uma estrutura de válvula 120. A estrutura de válvula 120 pode incluir um ou mais elementos de folheto 125a, 125b, contidos no conduto 110. Cada um do um ou mais elementos de folheto 125a, 125b pode ter uma ou mais bordas livres capazes de movimento e uma ou mais bordas que possam estar em comunicação mecânica com o conduto 110. Em alguns exemplos não restritivos, as bordas em comunicação mecânica com o conduto 110 podem ser afixadas à superfície do conduto interno.

[00054] As Figs. 2A e 2B ilustram uma vista transversal de um exemplo de conduto valvulado expansível; a Fig. 2A ilustra o conduto valvulado em estado aberto, e a Fig. 2B ilustra o conduto valvulado em estado fechado, que pode resultar no fechamento da maior parte da área de orifício aberta da válvula, enquanto ao mesmo tempo mantém uma área de abertura.

[00055] As Figs. 2A e 2B ilustram um conduto 210 incluindo uma estrutura de válvula 220 no mesmo. No exemplo não restritivo ilustrado nas Figs. 2A e 2B, a estrutura de válvula 220 pode ser composta por dois folhetos 225a e 225b. Pode ser compreensível que concretizações alternativas de uma estrutura de válvula 220 inclua um folheto, três folhetos, ou qualquer número de folhetos. A Fig. 2A ilustra o conduto valvulado em estado aberto no qual os folhetos de válvula 225a e 225b podem ser separados por alguma distância e adicionalmente se situar pelo menos em parte ao longo da superfície interna do conduto 210 devido à força de fluxo de fluido. No estado aberto, os folhetos de válvula 225a e 225b podem ser dispostos de forma a prover uma área de orifício aberta entre os mesmos que pode ter uma área de orifício quase semelhante à área transversal do conduto 210.

[00056] A Fig. 2B ilustra o conduto valvulado em estado fechado. No estado fechado, os folhetos de válvula 225a’ e 225b’ podem estar próximos entre si. Em algumas concretizações não restritivas, os folhetos de válvula 225a’ e 225b’ podem estar posicionados de borda a borda entre si. Em algumas outras concretizações não restritivas, os folhetos de válvula 225a’ e 225b’ podem pelo menos parcialmente se sobrepor entre si. Em algumas outras concretizações não restritivas, os folhetos de válvula 225a’ e 225b’ podem ser convexos ou parcialmente convexos. A Fig. 2B ilustra outras características possíveis associadas com a estrutura de válvula 220. Tais características adicionais podem incluir uma comissura 230 que une pelo menos uma parte dos folhetos de válvula 225a’ e 225b’ e uma abertura (“gap”) 235 entre pelo menos uma borda livre de pelo menos um folheto (225a’ 225b’ ou ambos) e uma superfície interna do conduto 210.

[00057] Em geral, uma estrutura de válvula incorporada a um conduto de válvula pode ser construída com o mesmo material que constitui o conduto, inclusive, sem restrição, um material plasticamente deformável, um material elástico, um material não deformável, ou suas misturas. Em alguns exemplos, a estrutura de válvula pode ser composta pelos mesmos materiais e ter as mesmas propriedades mecânicas do conduto. Em alguns outros exemplos, a estrutura de válvula pode ser composta pelo mesmo material do conduto, embora possua propriedades mecânicas diferentes daquelas do conduto. Em alguns exemplos adicionais, a estrutura de válvula pode ser composta por materiais diferentes daqueles do conduto. Em um exemplo, o conduto, estrutura de válvula, ou tanto o conduto como a estrutura de válvula, pode ser composto(a) por um polímero que tenha sido revestido com o material anticoagulante. Em alguns exemplos adicionais, o conduto, estrutura de válvula, ou tanto o conduto como a estrutura de válvula, podem incorporar revestimentos bioativos.

[00058] Em outra concretização, o conduto valvulado pode incluir um conduto contendo uma primeira camada de conduto com uma superfície interna em comunicação física com uma superfície externa de uma segunda camada de conduto, com uma estrutura de válvula sendo disposta na segunda camada de conduto. Como exemplo de tal conduto valvulado multicamada, a primeira camada de conduto pode ser composta por um primeiro material plasticamente deformável com um limite de elasticidade de cerca de 0,1 MPa a cerca de 4 MPa, e a segunda camada de conduto pode ser composta pelo mesmo material plasticamente deformável da primeira camada. Em um exemplo alternativo, o conduto valvulado multicamada pode ser composto por uma primeira camada de conduto de um primeiro material plasticamente deformável, com limite de elasticidade de cerca de 0,1 MPa a cerca de 4 MPa e uma segunda camada de conduto composta por um segundo material que pode ser diferente do primeiro material. Em outro exemplo ainda, o conduto valvulado pode ter uma primeira camada de conduto composta por um material tecido, uma segunda camada de conduto composta por um material tecido, ou tanto a primeira como a segunda camada de conduto podem, cada uma, ser compostas por um material tecido. Em algumas concretizações alternativas de um conduto valvulado multicamada, a primeira camada de conduto pode incluir um material não plasticamente deformável. Em outra concretização ainda, o conduto valvulado multicamada pode incluir um stent como parte da segunda camada de conduto.

[00059] Para garantir o funcionamento apropriado da válvula durante toda a vida útil do conduto, inclusive a expansão, é aqui descrita uma rotina de otimização computadorizada que pode simular de modo preciso e eficiente a geometria de desenhos de folheto de válvula diferentes em posições variáveis e durante todos os diferentes estágios de expansão do conduto. Essas geometrias de folheto podem ser simuladas sob condições de fluxo fisiológico mediante o uso de fluidodinâmica computacional. Com base nessas simulações, um folheto ótimo pode ser concebido para minimizar a regurgitação durante a diástole ventricular e maximizar a área de orifício aberta durante a sístole ventricular por toda a vida útil do conduto.

[00060] As estruturas de válvula incorporadas a condutos valvulados podem ser projetadas com base, pelo menos em parte, em algoritmos de modelagem/otimização incorporados em um dispositivo computacional. Esses algoritmos podem ser usados para o projeto de estruturas de válvula capazes de atender a um ou mais critérios de aceitação relacionados a fluxo de fluido pelo conduto valvulado, à medida que o conduto se expande radialmente. Em um exemplo, os algoritmos de modelagem/otimização podem utilizar dados físicos de pacientes reais que possam necessitar do conduto. Esses algoritmos de modelagem/otimização podem incluir Fluidodinâmica Computacional (CFD), modelagem em mecânica de sólidos, e outras rotinas de otimização. Critérios de aceitação podem incluir medidas de turbulência de fluido, regurgitação, e outros parâmetros dinâmicos de fluxo de fluido através da estrutura de válvula à medida que o conduto se expande radialmente e a estrutura de válvula muda de posição dentro do conduto. Parâmetros adicionais relacionados a componentes estruturais do conduto valvulado podem incluir a área do orifício de estrutura de válvula quando na configuração aberta, o fluxo de volume de fluido pela estrutura de válvula aberta e uma medida relacionada com o contato físico de folhetos de estrutura de válvula e a uma superfície interna do conduto.

[00061] Em uma concretização, cálculos de modelagem e/ou otimização podem ser usados para reduzir a regurgitação de fluxo diastólico por uma estrutura de válvula cardíaca, bem como melhorar a área efetiva do orifício e o funcionamento global da válvula cardíaca. Em uma concretização não restritiva, um programa de modelagem de estrutura de folheto de válvula cardíaca pode preditivamente gerar um ou mais modelos de estrutura de folheto de válvula cardíaca baseados, pelo menos em parte, em parâmetros geométricos e em princípios de mecânica dos sólidos. Em outra concretização não restritiva, um ou mais modelos sólidos de estrutura de folheto de válvula cardíaca podem ser analisados de acordo com um ou mais métodos analíticos de fluxo de fluido. Por exemplo, a Fig. 3A ilustra um modelo de estrutura em malha de um folheto de válvula cardíaca gerado por um algoritmo de simulação de mecânica de sólidos; a Fig. 3B ilustra um modelo sólido construído com a estrutura em malha ilustrada na Figura 3A.

[00062] Exemplos não restritivos de tais métodos analíticos de fluxo de fluido podem incluir simulações em interação fluido-estrutura (FSI) e em fluidodinâmica computacional (CFD). Em uma concretização não restritiva, um método de otimização iterativo para gerar modelos de estrutura de folheto de válvula cardíaca pode incluir: (1) calcular um modelo de estrutura de folheto de válvula cardíaca baseado em um conjunto de parâmetros que incluem um ou mais parâmetros geométricos; (2) analisar um desempenho do modelo de estrutura de folheto de válvula cardíaca, baseado, pelo menos em parte, em um ou mais métodos analíticos de fluxo de fluido; (3) calcular uma função custo-desempenho, de acordo com dados calculados por um ou mais métodos analíticos de fluxo de fluido; e (4) variar um ou mais parâmetros de modelagem de estrutura de folheto de válvula cardíaca, de forma a minimizar o valor da função custo-desempenho da válvula.

[00063] Cálculos matemáticos de modelagem e/ou otimização que podem ser usados para calcular formatos e/ou dimensões de estruturas de folheto de válvula cardíaca podem incluir, sem restrição, modelagem em fluidodinâmica computacional (CFD), modelagem em mecânica de sólidos, modelagem em interação fluido/estrutura (FSI) e algoritmos de optimização de fluxo sanguíneo. Cálculos baseados em modelos CFD podem mostrar uma diferença na velocidade do fluxo sanguíneo com base em uma curvatura do componente de conduto de uma estrutura de válvula cardíaca. A Fig. 4 ilustra um exemplo de tal simulação de velocidade de fluxo. Por exemplo, um modelo de fluxo sanguíneo pode indicar maior fluxo ao longo de um eixo geométrico de conduto contendo um raio de curvatura grande, ao contrário do fluxo sanguíneo em um conduto com um raio de curvatura menor. Modelos CFD, por exemplo, podem prover dados sugerindo que um conduto curvo não deve ter uma estrutura de folheto de válvula cardíaca em sua base/fundo, já que um folheto mais baixo em uma estrutura de folheto de válvula cardíaca pode ficar obstruído na fase de fechamento, causando trombose.

[00064] Cálculos matemáticos e/ou cálculos de otimização podem ser executados, por exemplo, por meio de um ou mais dispositivos de informática. Tais dispositivos de informática podem incluir, sem restrição, um ou mais dos seguintes: unidades centrais de processamento, aceleradores numéricos, memórias estáticas e/ou dinâmicas, dispositivos de armazenamento de dados, dispositivos de entrada de dados, dispositivos de saída de dados, interfaces de comunicação, e monitores. Embora um único dispositivo de informática possa ser usado para esses cálculos, dispositivos de informática múltiplos, como por exemplo, numa rede compartilhada ou configuração em nuvem, podem também ser usados. Será apreciável que um ou mais dispositivos de informática possam operar de forma independente ou conjunta. Além disso, comunicações entre um ou mais usuários e um ou mais dispositivos de informática podem ocorrer em um ou mais dispositivos de interface de entrada, inclusive, sem restrição, um teclado, mouse, dispositivo cursor (“track-ball”), caneta, sistema de reconhecimento de voz, e/ou um monitor de toque (“touch screen”). Além disso, o um ou mais dispositivos de informática podem prover informações de saída para um ou mais usuários através de um ou mais dispositivos de interface de saída, inclusive, sem restrição, um monitor, impressora, e/ou interface de áudio. A comunicação de dados entre os dispositivos de informática pode ocorrer em uma ou mais interfaces de comunicação de sistema de informática, inclusive, embora sem restrição, uma interface serial, interface paralela, interface Ethernet, interface sem fio, e/ou interface óptica. Comunicações adicionais entre dispositivos de informática ou entre dispositivos de informática e usuários, podem ser realizadas em um ou mais protocolos de comunicação de sistema de informática, inclusive, sem restrição, redes pessoais (tal como BlueTooth), rede local, rede de longa distância, e/ou rede satélite.

[00065] A Figura 5 é um fluxograma ilustrando uma concretização de um método para projetar um conduto valvulado implantável, composto por um material plasticamente deformável.

[00066] Inicialmente, os parâmetros de modelagem de conduto valvulado podem ser providos 500 para o algoritmo de modelagem baseado em mecânica de sólidos, os parâmetros incluindo dados relacionados com a anatomia ou fisiologia do paciente receptor. Exemplos de tais dados anatômicos e/ou fisiológicos podem incluir uma pressão pela estrutura de válvula dentro do conduto valvulado, uma taxa de fluxo de fluido pelo conduto valvulado, e medições físicas de estruturas vasculares às quais o conduto valvulado possa estar ligado. Uma dimensão radial inicial do conduto valvulado a ser modelado pode também ser provida 505. Além disso, dados relacionados com a expansibilidade do material plasticamente deformável podem ser providos ao modelo. Tais dados podem incluir um limite de elasticidade, resistência à tração máxima, módulo elástico, e outras propriedades mecânicas do material plasticamente deformável. Adicionalmente, uma medida de crescimento anatômico esperado do paciente, ou alterações na fisiologia em resposta ao crescimento do paciente podem ser determinadas. As informações do crescimento esperado do paciente, juntamente com os dados relacionados com a deformabilidade plástica do material de conduto valvulado, podem ser usadas para estimar uma quantidade desejada de expansibilidade para o conduto valvulado. Esses dados de expansibilidade podem ser fornecidos 510 para o software de modelagem, como uma das medições de expansão para o conduto.

[00067] Parâmetros físicos associados com a estrutura de válvula inicialmente definida também podem ser fornecidos para o software de modelagem. Tais parâmetros físicos podem incluir, sem restrição, um comprimento de conduto e uma espessura de parede de conduto. Parâmetros físicos adicionais podem ser fornecidos para o software de modelagem que se relacionem com dimensões físicas da estrutura de válvula. Alguns exemplos de tais dimensões físicas podem estar relacionados com o formato e tamanho de folhetos de válvula que possam comprometer a estrutura da válvula. Exemplos não restritivos de parâmetros físicos de folheto de válvula podem incluir um ou mais de um formato de saliência sinusal, um comprimento de perímetro de borda sinusal, um formato de borda sanfonada, um comprimento de perímetro de borda sanfonada, uma altura, uma altura de estrutura sanfonada, uma largura de linha de base, e um comprimento de comissura. Um modelo de cálculo de estrutura de válvula pode então criar um modelo matemático inicial do conduto valvulado inicial relacionado com as propriedades físicas e mecânicas do conduto valvulado, conforme inicialmente definido.

[00068] O modelo inicial representando o conduto valvulado inicial pode então ser usado em um algoritmo de simulação de fluxo de fluido para determinar as características de fluxo de fluido pelo conduto valvulado inicial. Uma ou mais métricas de fluxo de fluido inicial inclusive, sem restrição, um perfil de velocidade de fluido, um perfil de pressão de fluido, e um perfil de fluxo volumétrico de fluido, pode então ser calculada 515 pelo algoritmo de simulação de fluxo de fluido. Uma ou mais características de deformabilidade plástica do material pode também ser usada em tal algoritmo de simulação de fluxo de fluido, além dos dados anatômicos e/ou fisiológicos de um paciente, a dimensão radial inicial proposta do conduto, e métricas físicas associadas com a estrutura de válvula.

[00069] Calculada a métrica de fluxo de fluido inicial 515, o modelo matemático inicial representando o conduto valvulado inicial pode ser alterado para prover pelo menos um segundo modelo matemático representando pelo menos um segundo conduto valvulado. O pelo menos segundo modelo de conduto valvulado pode diferir do modelo de conduto valvulado inicial, numa variedade de formas, inclusive, embora sem restrição, a dimensão radial do conduto, parâmetros físicos de folheto de válvula, medições de expansão do material, e uma ou mais medidas relacionadas com as propriedades plásticas do material (tal como alteração nas características de tensão ou deformação dos materiais). Uma ou mais métricas de fluxo de fluido pode então ser calculada 520 pelo algoritmo de simulação de fluxo de fluido, com base no pelo menos segundo modelo do conduto valvulado.

[00070] Pode ser apreciável que o algoritmo de simulação de fluxo de fluido seja sequencialmente aplicado a modelos adicionais de conduto valvulado, cada modelo sucessivo representando um conduto valvulado sucessivo que tenha sido alterado de alguma forma a partir de um conduto valvulado precedente. Assim, por exemplo, pode-se modelar uma série de condutos valvulados que podem diferir somente em suas dimensões radiais de conduto. Essa série pode representar uma alteração radial de um conduto valvulado implantado ao longo do tempo, à medida que o paciente cresce e o conduto se expande para acomodar esse crescimento. A alteração na dimensão radial do conduto valvulado ao longo do tempo pode ser simulada pelo algoritmo de simulação de fluxo de fluido, já que uma alteração na métrica de fluxo de fluido associada com cada configuração de conduto sucessivo é assim analisada.

[00071] Após uma sequência de métrica de fluxo de fluido ter sido obtida, inclusive a métrica de fluxo de fluido inicial e a pelo menos segunda métrica de fluxo de fluido, pode-se calcular uma métrica de deformação 525. A métrica de deformação pode ser calculada a partir da multiplicidade de métricas de fluxo de fluido numa variedade de formas, inclusive, sem restrição, uma média aritmética de métricas de fluxo de fluido, uma média geométrica de métricas de fluxo de fluido, uma média harmônica de métricas de fluxo de fluido, ou uma média ponderal de métricas de fluxo de fluido. Uma média ponderada de métricas de fluxo de fluido pode ser calculada como a soma de métricas de fluxo de fluido, através de algum fator de ponderação. Em um exemplo não restritivo, um fator de ponderação pode ser derivado de uma métrica de eficiência de fluxo ou função de custo associada com a eficácia de fluxo de fluido através de uma estrutura de conduto de válvula contendo um conjunto específico de características, tal como dimensão radial. A eficiência pode se basear em uma taxa de fluxo de fluido, uma área abertura no interior da estrutura de válvula durante o fluxo, ou uma medida de fluxo regurgitante.

[00072] Concluídos os cálculos de otimização, um conduto valvulado pode ser fabricado 530 com um material plasticamente deformável utilizando características físicas do conduto e da estrutura de válvula, tal como fornecidos para o modelo inicial do conduto valvulado, caso a métrica de deformação calculada for igual ou maior que um valor de aceitação. Alguns exemplos não restritivos de tais valores de aceitação podem incorporar valores calculados para uma ou mais de uma fração de regurgitação, uma área de orifício aberta, e uma medida de contato percentual de folheto/parede. Uma fração de regurgitação pode medir a relação de refluxo de fluido através de uma válvula em estado fechado para o fluxo direto de fluido através da válvula em estado aberto. Uma área de orifício aberta pode ser calculada a uma porcentagem de área transversal do lúmen do conduto não ocluído pela estrutura de válvula quando esta encontra-se numa posição aberta. Uma medida adicional de perviedade de conduto pode incluir uma medida da fração de um folheto de estrutura de válvula em contato com uma superfície interna do conduto (em comparação com a área total do folheto). Alguns exemplos de um valor de aceitação podem incluir uma fração de regurgitação igual ou menor que aproximadamente 30%, uma área de orifício aberta igual ou maior que aproximadamente 80%, ou um valor de contato folheto/parede igual ou menor que aproximadamente 15%.

[00073] Embora um conduto valvulado implantado fabricado com material plasticamente deformável possa se expandir de acordo com o crescimento do paciente, permitindo assim algum tratamento a longo prazo, é possível que um conduto valvulado plasticamente deformável simples possa não ser suficiente para assistir um paciente desde o tamanho neonatal até o tamanho adulto completo. Nessas circunstâncias, poderá ser necessário substituir um conduto valvulado inicial por um segundo conduto valvulado, capaz de se expandir desde uma idade intermediária até a idade adulta completa do paciente. Um conduto valvulado plasticamente deformável pode ser substituído in situ, sem necessidade de excisar o original e substituí-lo por um segundo conduto valvulado.

[00074] A Figura 6 é o fluxograma de um método que pode ser usado para substituir um primeiro conduto valvulado expansível implantado com um segundo conduto valvulado expansível.

[00075] Conforme descrito acima, um primeiro conduto valvulado expansível pode não ser capaz de assistir um paciente após algum período de seu crescimento. Em um exemplo não restritivo, o conduto pode se expandir radialmente a ponto de a estrutura de válvula não mais poder eficientemente regular o fluxo sanguíneo. O primeiro conduto de válvula pode não se expandir até seu estado totalmente expandido, que é quando a ineficiência da estrutura da válvula se torna evidente. Nessas condições, o primeiro conduto valvulado pode ser substituído por um segundo conduto valvulado, introduzindo-se o segundo conduto valvulado no interior do primeiro conduto valvulado e expandindo o segundo IN SITU. Especificamente, um dispositivo de expansão, tal como um catéter balão, pode ser introduzido na vasculatura para que o dispositivo de expansão 600 contate uma superfície interna do primeiro conduto valvulado. O dispositivo de expansão pode então ser expandido 610 no primeiro conduto valvulado, aumentando assim radialmente pelo menos uma porção do primeiro conduto valvulado. Um segundo conduto valvulado pode então ser introduzido 620 na pelo menos uma porção do primeiro conduto valvulado expandido. O segundo conduto valvulado pode ser introduzido utilizando o mesmo dispositivo de expansão utilizado para expandir o primeiro conduto valvulado, enquanto o primeiro conduto valvulado é expandido. Alternativamente, o segundo conduto valvulado pode ser introduzido 620 mediante o uso de um dispositivo alternativo. Após o segundo conduto valvulado ter sido colocado, o segundo conduto valvulado pode também ser expandido 630 para prover uma estrutura de válvula capaz de regular o fluxo de fluido pelo conduto.

Exemplos Exemplo 1: Primeiro Material Plasticamente Deformável Útil em um Conduto Implantável

[00076] A Figura 7A ilustra a curva tensão/deformação de um primeiro material plasticamente deformável que pode ser usado para fabricar um conduto implantável e plasticamente deformável. O material tem um limite de elasticidade médio de cerca de 2,1 MPa e uma resistência à tração máxima de cerca de 5 MPa. O material demonstra ainda uma deformação elástica abaixo do limite de elasticidade, caracterizado por um módulo elástico médio de cerca de 5,9 MPa. Na seção da curva de tensão/deformação onde o material transita do modo elasticamente deformável para o modo plasticamente deformável, o material demonstra uma média de 36% de alongamento acima do comprimento original no ponto de tensão de limite de escoamento. Esse material pode ser favoravelmente utilizado para fabricar um conduto plasticamente deformável capaz de se expandir para atender às necessidades de uma estrutura anatômica em crescimento, devido à região expandida da curva de tensão/deformação indicando deformabilidade plástica em vez de deformabilidade elástica.Exemplo 2: Segundo Material Plasticamente Deformável Útil em um Conduto Implantável

[00077] A Fig. 7B ilustra a curva tensão/deformação de um segundo material plasticamente deformável que pode ser usado para fabricar um conduto plasticamente deformável e implantável. O material demonstra um limite de elasticidade médio de cerca de 1,7 MPa e uma resistência à tração máxima de cerca de 5,5 MPa. O material também possui uma região de deformação elástica abaixo do limite de elasticidade, caracterizado por um módulo elástico médio de cerca de 7,4 MPa. Na seção da curva de tensão/deformação, onde o material transita do modo elasticamente deformável para o modo plasticamente deformável, o material demonstra uma média de 24% de alongamento acima do comprimento original no ponto de tensão de limite de escoamento. Esse material pode ser favoravelmente utilizado em um conduto plasticamente deformável, capaz de se expandir para atender às necessidades de uma estrutura anatômica em crescimento, devido à região expandida da curva de tensão/deformação indicando deformabilidade plástica em vez de deformabilidade elástica.

[00078] A presente invenção não deve se restringir às concretizações específicas descritas neste pedido, cuja finalidade é a de ilustrar vários aspectos. Muitas modificações e variações podem ser realizadas sem fugir do espírito e escopo, como é evidente aos habilitados na técnica. Métodos e aparelhos funcionalmente equivalentes no escopo da concretização, além dos citados neste relatório, serão evidentes aos habilitados na técnica, com base nas descrições acima. Essas modificações e variações estão incluídas no escopo das reivindicações anexas. A presente invenção deve se restringir apenas aos termos das reivindicações em anexo, juntamente com o escopo completo de equivalentes aos quais se referem tais reivindicações. Deve também ficar entendido que a terminologia utilizada nesta descrição serve para descrever apenas concretizações específicas, sem restrição.

[00079] Em relação ao uso substancial de termos no plural e/ou no singular neste relatório, os habilitados na técnica podem traduzir do plural para o singular e/ou do singular para o plural, conforme for apropriado para contexto e/ou aplicação. As diversas trocas de singular/plural podem ser expressamente citadas no presente relatório para facilitar a clareza do texto. Fica entendido pelo habilitado na técnica que, em geral, os termos usados neste relatório e especialmente nas reivindicações anexas (ex: corpos das reivindicações anexas) pretendem ser geralmente termos “abertos” (ex: o termo “inclusive” deve ser interpretado como “inclusive, porém não restrito a”, o termo “tendo” devendo ser interpretado como “tendo pelo menos”, o termo “incluir” sendo interpretado como “inclui, embora não se restringe a”, etc.).

[00080] Será também entendido no estado da técnica, que se um número específico de uma citação de reivindicação for desejado, essa intenção será explicitamente citada na reivindicação, e na ausência de tal citação, essa intenção não estará presente. Por exemplo, para ajudar na compreensão, as reivindicações anexas a seguir podem conter o uso das frases introdutórias “pelo menos um/uma” e “um/uma ou mais” para introduzir tais citações. Porém, o uso dessas frases não deve ser interpretado como implicando que a introdução de uma citação de reivindicação pelos artigos indefinidos “um/uma” restringe qualquer reivindicação específica contendo tal citação de reivindicação introduzida a concretizações contendo apenas tal citação, mesmo quando a mesma reivindicação incluir as frases introdutórias “um/uma ou mais” ou “pelo menos um/uma” e artigos indefinidos tais como “um/uma” (ex: “um/uma” e/ou “um/uma” deve ser interpretado como significando “pelo menos um/uma” ou “um ou mais”); o mesmo se aplica ao uso de artigos definidos utilizados para introduzir citações de reivindicação. Além disso, mesmo se um número específico de uma citação de reivindicação introduzida for explicitamente mencionado, o habilitado na técnica reconhecerá que tal citação deve ser interpretada como significando pelo menos o número citado (ex: a simples citação de “duas citações” sem outros modificadores, significa pelo menos duas citações, ou duas ou mais citações). Será também entendido que virtualmente qualquer palavra e/ou frase disjuntiva que apresente dois ou mais termos alternativos, seja no relatório, reivindicações ou desenhos, abrangerá a possibilidade de incluir um dos termos, qualquer um deles ou os dois termos. Por exemplo, a frase “A ou B” será entendida como incluindo as possibilidades de “A” ou “B” ou “A e B”.

[00081] Tal como é entendido pelo habilitado na técnica, para todas e quaisquer finalidades, tais como em termos de fornecer uma descrição escrita, todas as faixas descritas neste relatório também abrangem todas e quaisquer subfaixas e combinações de tais subfaixas. Como é entendido pelo habilitado na técnica, toda citação tal como “até”, “pelo menos” e similares inclui o número citado e se refere a faixas que podem ser posteriormente fracionadas em subfaixas, conforme abaixo discutido. Finalmente, fica entendido que uma faixa inclui cada membro individualmente.

[00082] Com base no acima citado, será apreciado que várias concretizações da presente invenção foram descritas com a finalidade de ilustração, e que várias modificações poderão ser feitas sem fugir do escopo e espírito da presente invenção. Consequentemente, as várias concretizações descritas não pretendem ser restritivas, com o verdadeiro escopo e espírito sendo indicados pelas reivindicações a seguir descritas.

Claims

1. Dispositivo implantável, para implantação dentro de um animal ou um humano, caracterizado pelo fato de compreender um conduto de fluoropolímero; o conduto de fluoropolímerocompreendendo um material plasticamente deformável tendo umlimite de elasticidade na faixa de 0,1 MPa a 4 MPa, umaresistência à tração máxima maior que 4 Mpa; e uma distânciainternodal compreendendo uma distância na faixa de 10 μ m a 60μ m antes de ser plasticamente deformado.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material ter uma espessura de 0,01 mm a 2 mm.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material ter uma densidade de 0,2 g/mm3 a 2g/mm3.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conduto de fluoropolímero ter uma expansibilidade radial de 20% a 200% acima de um raio de conduto inicial.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conduto de fluoropolímero ter uma expansibilidade longitudinal de 10% a 200%, acima de uma extensão de conduto inicial.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conduto de fluoropolímero compreender pelo menos uma primeira camada e pelo menos umasegunda camada.

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conduto de fluoropolímero compreender ainda uma estrutura de válvula.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conduto de fluoropolímero ser configurado para ser implantado dentro de um paciente adulto em risco de ou tendo estenose vascular.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conduto de fluoropolímero ser configurado para ser implantado dentro de um paciente pediátrico.

10. Conduto valvulado, para implantação dentro de um animal ou um humano, caracterizado pelo fato de compreender: - um conduto; e- uma estrutura de válvula nele disposta, sendo que o conduto compreende pelo menos um material plasticamente deformável tendo um limite de elasticidade de 0,1 MPa a 4 MPa e uma resistência à tração máxima maior que 4 Mpa, e uma distância internodal compreendendo uma distância na faixa de 10 μ m a 60 μ m antes de ser plasticamente deformado..

11. Conduto, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender uma primeira camada de conduto e uma segunda camada de conduto, a primeira camada de conduto sendo disposta em torno da segunda camada de conduto; e a estrutura de válvula estar disposta dentro da segunda camada de conduto;sendo que pelo menos uma da primeira camada de conduto e a segunda camada de conduto compreender o material plasticamente deformável.

12. Conduto, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a primeira camada de conduto e a segunda camada de conduto compreender um material plasticamente deformável.

13. Conduto, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a primeira camada de conduto compreender o material plasticamente deformável, e a segunda camada de contudo compreender um material plasticamente deformável que difere do material plasticamente deformável.

14. Conduto, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a primeira camada de conduto compreender um material de fluoropolímero, a segunda camada de conduto compreender um material de fluoropolímero, ou tanto a primeira camada de conduto como a segunda camada de conduto compreenderem cada uma, um material de fluoropolímero.

15. Conduto, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a primeira camada de conduto ser biodegradável.

16. Conduto, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a primeira camada de conduto compreender um material não deformável plasticamente.

17. Conduto, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a segunda camada de conduto compreender um stent.

18. Conduto, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a estrutura de válvula compreender um folheto simples.

19. Conduto, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a estrutura de válvula compreender uma pluralidade de folhetos.

20. Conduto, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a estrutura de válvula compreender o material plasticamente deformável.

21. Conduto, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a estrutura de válvula compreender um material de válvula, e o material de válvula diferir do material plasticamente deformável.