CH639841A5 - Fabric for cardiovascular prosthesis and prosthesis for cardiac valve - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un tissu pour prothèses cardio-vasculaires et plus particulièrement pour des valvules cardiaques de io remplacement qui sont en tissus supportés par des armatures et qui ont la forme d'un triple feuillet, ainsi qu'une prothèse pour valvule cardiaque. The present invention relates to a tissue for cardiovascular prostheses and more particularly to replacement heart valves which are made of fabrics supported by armatures and which have the shape of a triple sheet, as well as a prosthesis for heart valve.
Elle concerne des valvules cardiaques de remplacement de grande longévité qui peuvent supporter de nombreux cycles de 15 flexion, qui offrent aussi fidèlement que possible les mêmes caractéristiques mécaniques que les valvules naturelles et qui permettent d'éviter les conditions favorisant la formation de caillots sanguins. It relates to long-lasting replacement heart valves which can withstand many flexion cycles, which offer as faithfully as possible the same mechanical characteristics as natural valves and which avoid conditions promoting the formation of blood clots.
Le remplacement des valvules cardiaques par des prothèses est devenu une technique chirurgicale courante. Cependant, les prothè-20 ses mises actuellement en œuvre ne répondent pas entièrement aux exigences indiquées plus haut. Il est courant que la fermeture de la plupart des prothèses de valvule cardiaque soit fondée sur l'étan-chéité d'une bille ou d'un volet qui porte contre un joint annulaire. Dans une telle forme de prothèse, la bille (ou le volet) est disposée 25 dans le canal sanguin lorsqu'elle est écartée du joint dans la position d'écoulement. Cette disposition est désavantageuse à deux points de vue importants. D'abord, la chute de pression dans la valvule, lorsqu'elle est en position ouverte ou d'écoulement, est supérieure à celle qui se produit dans une valvule naturelle et impose en conséquence 30 au cœur une surcharge légère, mais continue et cumulative. Secondement, la présence de la bille ou du volet se traduit par des régions où l'écoulement turbulent a tendance à détériorer les globules rouges du sang. The replacement of heart valves with prostheses has become a common surgical technique. However, the prostheses currently implemented do not fully meet the requirements indicated above. It is common that the closure of most heart valve prostheses is based on the seal of a ball or a flap that bears against an annular seal. In such a form of prosthesis, the ball (or flap) is disposed in the blood channel when it is moved away from the joint in the flow position. This arrangement is disadvantageous from two important points of view. First, the pressure drop across the valve, when in the open or flow position, is greater than that which occurs in a natural valve and therefore imposes a slight, but continuous and cumulative overload on the heart. . Second, the presence of the ball or flap results in regions where the turbulent flow tends to deteriorate red blood cells.
En tenant compte de ces inconvénients, on a cherché à produire 35 des valvules à feuillets dont la structure et le fonctionnement se rapprochent plus étroitement de ceux d'une valvule humaine. Cette dernière comprend des membranes minces et souples qui se replient à plat contre la paroi du vaisseau sanguin qui les entoure lorsqu'elles sont en position ouverte, de façon à ne provoquer qu'un minimum 40 de perturbation à l'écoulement sanguin. Dans la position de fermeture de la valvule, les feuillets constituent trois poches contiguës qui sont maintenues étroitement en contact étanche par la pression du sang. Du fait de la légèreté et de la souplesse extrêmes des feuillets, la valvule, dont la durée de réponse est courte, passe rapidement de 45 sa position complètement fermée à sa position complètement ouverte, de sorte que la perte d'énergie du sang qui s'écoule est faible et que son reflux gênant est minimal. With these drawbacks in mind, attempts have been made to produce leaflet valves whose structure and function are more closely related to those of a human valve. The latter comprises thin and flexible membranes which fold flat against the wall of the blood vessel which surrounds them when they are in the open position, so as to cause only a minimum of disturbance to the blood flow. In the closed position of the valve, the sheets constitute three contiguous pockets which are held tightly in tight contact by blood pressure. Due to the extreme lightness and flexibility of the leaflets, the valve, whose response time is short, rapidly changes from its fully closed position to its fully open position, so that the loss of energy from the blood which s flow is weak and its annoying reflux is minimal.
Ces caractéristiques fonctionnelles de la valvule humaine sont dues à la structure composite du feuillet naturel. Ce dernier com-50 prend des faisceaux de fibres collagènes qui sont noyés dans un tissu plus mou. Cette structure composite donne aux feuillets une bonne capacité de support de charges, une résistance élevée à la déchirure ainsi qu'une souplesse et une mollesse suffisantes pour qu'ils assurent une bonne étanchéité en position fermée. A la pointe de la pul-55 sation de pression, le feuillet supporte une charge qui est supérieure à 150 g/cm le long d'une ligne qui est perpendiculaire à la charge. These functional features of the human valve are due to the composite structure of the natural leaflet. The latter com-50 takes bundles of collagen fibers that are embedded in softer tissue. This composite structure gives the sheets a good load bearing capacity, a high tear resistance as well as sufficient flexibility and softness so that they ensure a good seal in the closed position. At the tip of the pressure spray, the sheet supports a load which is greater than 150 g / cm along a line which is perpendicular to the load.
Le tissu de la valvule cardiaque offre aussi une caractéristique élastique qui est anisotrope par le fait que sa déformation en charge dans une première direction est différente de sa déformation dans 60 une autre direction. On a trouvé utile de définir deux directions particulières dans le présent mémoire. Ces directions sont parallèle et perpendiculaire au bord libre du feuillet et correspondent aux directions circonférentielle et radiale indiquées couramment dans la littérature. The tissue of the heart valve also offers an elastic characteristic which is anisotropic in that its deformation under load in one direction is different from its deformation in another direction. It has been found useful to define two particular directions in the present thesis. These directions are parallel and perpendicular to the free edge of the sheet and correspond to the circumferential and radial directions commonly indicated in the literature.
65 Parallèlement à son bord libre, le feuillet naturel s'allonge très facilement lorsque la charge augmente, jusqu'à ce qu'il ait atteint un allongement de 10 à 12% pour une charge de 1 à 2 g par centimètre de largeur. Si la charge augmente encore, sa résistance à un allonge 65 In addition to its free edge, the natural sheet lengthens very easily when the load increases, until it has reached an elongation of 10 to 12% for a load of 1 to 2 g per centimeter of width. If the load increases further, its resistance to an extension
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ment supplémentaire augmente considérablement. Perpendiculairement à son bord libre, la région où s'exerce la charge s'allonge facilement lorsque celle-ci augmente, jusqu'à un allongement d'environ 20% pour une charge d'environ 2 g/cm. Si la charge continue à croître, la résistance à un allongement supplémentaire, bien qu'étant supérieure à la résistance initiale de la région, n'est pas aussi grande que dans une direction parallèle à son bord libre. additional increase considerably. Perpendicularly to its free edge, the region where the load is exerted easily elongates when it increases, up to an elongation of approximately 20% for a load of approximately 2 g / cm. If the load continues to increase, the resistance to further elongation, although greater than the initial resistance of the region, is not as great as in a direction parallel to its free edge.
Un progrès récent consiste à utiliser des valvules cardiaques stabilisées de porc pour ramplacer les valvules humaines défaillantes. Ces valvules offrent certaines caractéristiques des valvules humaines qui ont été décrites plus haut. Cependant, le prélèvement, le calibrage, la stérilisation, la fixation et l'emmagasinage des valvules de porc sont compliqués et onéreux. En conséquence, il serait souhaitable de disposer d'une valvule cardiaque à triple feuillet qui soit entièrement en matière synthétique. Recent progress has been to use stabilized pig heart valves to replace failing human valves. These valves have certain characteristics of the human valves which have been described above. However, the removal, calibration, sterilization, fixation and storage of pork valves is complicated and expensive. Consequently, it would be desirable to have a triple-leaf heart valve which is entirely of synthetic material.
A cette fin, l'invention est définie comme il est indiqué dans les revendications 1 et 11. To this end, the invention is defined as indicated in claims 1 and 11.
De préférence, les tissus sont tissés en forme de ruban qui comprend une lisière de fils non coupés qui constitue le bord libre du feuillet de la valvule cardiaque. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: Preferably, the fabrics are woven in the form of a ribbon which includes an edge of uncut threads which constitutes the free edge of the sheet of the heart valve. The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting example and in which:
la fig. 1 est une photographie représentant un tissu de multifila-ments polymères à armure toile avant son rétrécissement par compression, fig. 1 is a photograph representing a fabric of multifilament polymers with plain weave before it shrinks by compression,
la fig. 2 est une photographie représentant le tissu de la fig. 1 après rétrécissement par compression dans les directions de la chaîne et de la trame, fig. 2 is a photograph representing the fabric of FIG. 1 after compression shrinkage in the warp and weft directions,
la fig. 3 est une vue en perspective de l'armature principale d'un mode de réalisation avantageux de la valvule cardiaque de l'invention, fig. 3 is a perspective view of the main frame of an advantageous embodiment of the heart valve of the invention,
la fig. 4 représente un ruban de tissu sous la forme qu'il prend lorsqu'il est introduit dans l'armature principale entre les tiges de ses branches, fig. 4 represents a ribbon of fabric in the form it takes when it is introduced into the main frame between the rods of its branches,
la fig. 5 est une vue en perspective de la seconde armature, fig. 5 is a perspective view of the second frame,
la fig. 6 est une vue en plan de l'armature de la fig. 3, fig. 6 is a plan view of the frame of FIG. 3,
la fig. 7 est une vue en plan de l'armature de la fig. 5, fig. 7 is a plan view of the frame of FIG. 5,
la fig. 8 représente la valvule cardiaque à un stade intermédiaire de sa production, le tissu étant introduit dans l'armature principale et ayant été coupé pour l'ouvrir afin de préparer son collage à l'armature, fig. 8 represents the heart valve at an intermediate stage of its production, the fabric being introduced into the main frame and having been cut to open it in order to prepare its bonding to the frame,
la fig. 9 est une vue développée correspondant à celle de la fig. 8 de la valvule cardiaque, au stade intermédiaire de sa production, la fig. 10 est une coupe suivant la ligne 10-10 de la fig. 9, et la fig. 11 représente la configuration d'un tissu tressé à plat. fig. 9 is a developed view corresponding to that of FIG. 8 of the heart valve, in the intermediate stage of its production, fig. 10 is a section along line 10-10 of FIG. 9, and fig. 11 shows the configuration of a flat braided fabric.
La fig. 1 représente une forme de tissu de départ 12 qui comprend des fils de chaîne 14 et des fils de trame 16. Les fils de chaîne et de trame sont constitués chacun de filaments sans torsion 18 d'un polyester, par exemple de téréphtalate de polyéthylène. A titre d'illustration, le tissu peut être tissé avec 40 fils environ par centimètre dans chaque direction, les fils titrant environ 30 deniers. Chaque fil contient 30 filaments 18, chacun d'un diamètre d'environ 10 (i. Fig. 1 shows a form of starting fabric 12 which comprises warp threads 14 and weft threads 16. The warp and weft threads each consist of twisted filaments 18 of a polyester, for example polyethylene terephthalate. By way of illustration, the fabric can be woven with approximately 40 threads per centimeter in each direction, the threads measuring approximately 30 denier. Each thread contains 30 filaments 18, each with a diameter of about 10 (i.
Du fait que les fils sont sans torsion, comme le montre la fig. 1 sur laquelle ils sont tissés, ils ont une forme plate. En conséquence, l'épaisseur du tissu n'est égale qu'à environ 3 à 4 diamètres d'un filament. De plus, comme expliqué plus loin, il est préférable que le tissu soit tissé avec au moins une lisière qui ne comporte pas de fil coupé. Pour cette raison, il est avantageux que le tissu soit tissé en forme de ruban, bien que cette forme ne soit pas obligatoire. Because the wires are untwisted, as shown in fig. 1 on which they are woven, they have a flat shape. As a result, the thickness of the fabric is only about 3 to 4 diameters of a filament. In addition, as explained below, it is preferable that the fabric is woven with at least one selvedge which does not have any cut thread. For this reason, it is advantageous for the fabric to be woven in the form of a ribbon, although this shape is not compulsory.
Les fils de polyester qui existent dans l'industrie contiennent en général de nombreuses impuretés qui risquent d'être nuisibles pour le corps humain si elles subsistent dans les prothèses qui sont implantées. Ces impuretés comprennent le catalyseur résiduel de l'opération de polymérisation, des oligomères, des antioxydants et d'autres matières de stabilisation, de dêlustrage et de finition des surfaces. En conséquence, il est important de n'utiliser qu'une matière polymère pure. Polyester yarns which exist in the industry generally contain many impurities which may be harmful to the human body if they remain in the prostheses which are implanted. These impurities include the residual catalyst of the polymerization process, oligomers, antioxidants and other materials for stabilizing, depainting and finishing surfaces. Therefore, it is important to use only pure polymeric material.
Comme le montre la fig. 1, les fils 14 et 15 sont tissés de façon à ménager des interstices 20. Ces interstices jouent un rôle dans les étapes ultérieures de rétrécissement et de frisage du procédé décrit ci-après, qui sont effectuées sur le tissu de la fig. 1 pour lui donner la forme frisée bilatéralement représentée sur la fig. 2. Au cours d'étapes successives, le tissu est rétréci dans deux directions par tassement pendant qu'il est soumis à des efforts de compression qui s'exercent dans un plan, chaque étape étant sensiblement celle qui est décrite, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3001262. Il est possible d'utiliser une machine semblable à celle qui est décrite dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos 2765513 et 2765514. Les opérations de rétrécissement produisent des frisures sur les fils et les contraignent à s'épanouir ou à s'étaler dans les interstices de l'armure. As shown in fig. 1, the wires 14 and 15 are woven so as to form interstices 20. These interstices play a role in the subsequent stages of shrinking and crimping of the process described below, which are carried out on the fabric of FIG. 1 to give it the curly shape bilaterally shown in FIG. 2. During successive stages, the fabric is shrunk in two directions by compaction while it is subjected to compressive forces which are exerted in a plane, each stage being substantially that which is described, for example, in United States Patent No. 3001262. It is possible to use a machine similar to that described in United States Patent Nos. 2765513 and 2765514. The shrinking operations produce crimps on the wires and force them to flourish or spread out in the interstices of the armor.
Pour lui donner les caractéristiques d'allongement voulues dans deux directions, semblables à celles d'un feuillet de valvule naturelle, le même tissu est tassé successivement à la fois dans la direction des fils de chaîne et dans celle des fils de trame. A ce point de vue, le procédé diffère de la technique décrite par le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3001262 précité, selon laquelle les fils d'une première toile tissée sont frisés dans la direction de la chaîne, le tissu étant ensuite effiloché et les fils de chaîne utilisés comme fils de trame d'une toile tissée par la suite, qui est frisée ultérieurement dans la direction de la chaîne pour lui donner les caractéristiques voulues d'allongement dans les deux directions. Dans le procédé décrit ici, les fils à la fois de chaîne et de trame sont frisés et fixés à chaud de façon que les frisures soient situées dans des plans parallèles au tissu, et les fils s'épanouissent dans les interstices de manière à donner des espaces interstitiels ouverts de dimensions et d'orientation variables entre les filaments. Un nombre important de ces derniers espaces ont des dimensions comprises entre 20 et 40 |x qui sont avantageuses pour une croissance rapide des tissus naturels et ils sont répartis régulièrement dans tout le tissu. De ce fait, le tissu terminé est relativement mince en comparaison du tissu final produit par la technique du brevet des Etats-Unis d'Amérique précité dans lequel, finalement, les frisures et les filaments épanouis des fils de trame sont nécessairement déplacés et réorientés pendant le second tissage par rapport au plan du tissu et aux emplacements des interstices dans l'armure finale. To give it the desired elongation characteristics in two directions, similar to those of a natural valve leaflet, the same fabric is compacted successively both in the direction of the warp threads and in that of the weft threads. From this point of view, the process differs from the technique described by the aforementioned patent of the United States of America No. 3001262, according to which the threads of a first woven fabric are crimped in the warp direction, the fabric being then frayed and the warp threads used as the weft threads of a subsequently woven fabric, which is later crimped in the warp direction to give it the desired characteristics of elongation in both directions. In the process described here, the threads of both warp and weft are crimped and heat fixed so that the crimps are situated in planes parallel to the fabric, and the threads flourish in the interstices so as to give open interstitial spaces of variable dimensions and orientation between the filaments. A large number of these latter spaces have dimensions between 20 and 40 | x which are advantageous for rapid growth of natural fabrics and they are distributed regularly throughout the fabric. Therefore, the finished fabric is relatively thin compared to the final fabric produced by the technique of the aforementioned United States patent in which, finally, the crimps and the open filaments of the weft threads are necessarily displaced and reoriented during the second weaving with respect to the plane of the fabric and the locations of the interstices in the final weave.
On s'est rendu compte de l'avantage présenté par un tissu mince par rapport à un tissu plus épais, dû aux caractéristiques fonctionnelles souhaitées, en particulier sa souplesse et ses possibilités d'allongement, le fait qu'il ne provoque pas la formation de caillot et sa capacité à supporter plusieurs millions de cycles de flexion sans rupture par fatigue. La caractéristique de ne pas provoquer la formation de caillot est donnée au tissu décrit dans le présent mémoire par le fait qu'il facilite la croissance des tissus naturels, de sorte que le sang qui s'écoule n'est en contact qu'avec des surfaces compatibles produites naturellement. Les filaments du tissu deviennent ainsi semblables aux faisceaux de fibres collagènes d'un feuillet naturel et constituent un support ou treillis de matière textile sur lequel et dans lequel le corps peut déposer des tissus qui remplissent la fonction de membrane du feuillet et offrent les caractéristiques d'étanchéité voulues. Si un caillot se forme à la surface de séparation entre le tissu et le sang, la croissance des tissus naturels s'effectue de manière que le caillot soit ancré fermement au tissu dont il ne se sépare pas pour passer dans le courant sanguin. Le tissu est donc complètement noyé dans une couche de tissu vivant qui est suffisamment mince pour être nourrie par des processus de diffusion. We have realized the advantage presented by a thin fabric compared to a thicker fabric, due to the desired functional characteristics, in particular its flexibility and its possibilities of elongation, the fact that it does not cause the formation clot and its ability to withstand millions of flexion cycles without fatigue failure. The characteristic of not causing a clot is given to the tissue described herein by the fact that it facilitates the growth of natural tissue, so that the flowing blood is only in contact with compatible surfaces produced naturally. The filaments of the fabric thus become similar to the bundles of collagen fibers of a natural sheet and constitute a support or lattice of textile material on which and in which the body can deposit fabrics which fulfill the function of membrane of the sheet and offer the characteristics of sealing required. If a clot forms on the separation surface between tissue and blood, natural tissue grows so that the clot is firmly anchored to the tissue from which it does not separate to enter the blood stream. The tissue is therefore completely embedded in a layer of living tissue which is thin enough to be nourished by diffusion processes.
Il est évident, d'après la description ci-dessus, que le processus de croissance des tissus a une influence sur l'épaisseur et, en conséquence, sur la souplesse et la raideur du feuillet lorsqu'il fonctionne. A leur tour, ces caractéristiques ont une influence sur la susceptibilité à la rupture par fatigue et sur la capacité de minimiser la régurgitation en position fermée. De plus, pour qu'il puisse être utilisé efficacement comme feuillet d'une valvule cardiaque, le tissu doit comprendre une région qui s'allonge très facilement jusqu'à des degrés compris entre 10 et 20%. En particulier, comme on le verra d'après It is evident from the above description that the process of tissue growth has an influence on the thickness and, therefore, on the flexibility and stiffness of the sheet when in operation. These characteristics, in turn, influence the susceptibility to fatigue rupture and the ability to minimize regurgitation in the closed position. In addition, in order for it to be used effectively as a leaflet to a heart valve, the tissue must include a region which very easily elongates to degrees between 10 and 20%. In particular, as will be seen from
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la description qui va suivre des fig. 3 à 10 en position fermée, chaque feuillet subit une flexion d'un rayon de courbure relativement court le long d'une ligne perpendiculaire à son bord libre. Une région de concentration élevée des efforts est située le long de cette ligne. the description which follows fig. 3 to 10 in the closed position, each sheet undergoes a bending of a relatively short radius of curvature along a line perpendicular to its free edge. A region of high stress concentration is located along this line.
Un avantage supplémentaire du procédé décrit ici est indiqué sur la fig. 2, sur laquelle il convient de noter que les fils individuels s'épanouissent dans les interstices 20, c'est-à-dire que les filaments s'écartent localement dans ces derniers de façon à constituer une matrice d'espaces interstitiels répartis plus petits, de dimensions et d'orientation diverses. Cette disposition facilite la croissance des tissus naturels. Au contraire, un tissu tel que celui de la fig. 1, qui comprend une configuration régulière d'ouvertures espacées de dimensions déterminées et relativement grandes, ne facilite pas autant la croissance des tissus naturels. An additional advantage of the process described here is indicated in FIG. 2, on which it should be noted that the individual wires flourish in the interstices 20, that is to say that the filaments deviate locally in the latter so as to constitute a matrix of smaller interstitial spaces distributed , of various dimensions and orientation. This arrangement facilitates the growth of natural tissue. On the contrary, a tissue such as that of FIG. 1, which includes a regular configuration of spaced openings of predetermined dimensions and relatively large, does not facilitate the growth of natural tissues as much.
Un tissu selon l'invention a été soumis à des essais de croissance des tissus naturels et s'est comporté beaucoup mieux à ce point de vue, que d'autres tissus existants. Le tissu de l'invention peut être produit avec les caractéristiques d'allongement particulières qui sont nécessaires pour son application comme feuillet et qui peuvent être différentes dans deux directions telles que celles de la chaîne et de la trame. A fabric according to the invention has been subjected to natural tissue growth tests and has behaved much better from this point of view, than other existing fabrics. The fabric of the invention can be produced with the particular elongation characteristics which are necessary for its application as a sheet and which can be different in two directions such as those of the warp and the weft.
On décrira ci-après plus en détail le procédé de frisage ou de tassement. On utilise la machine décrite par les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos 2765513 et 2765514 précités. On place un ruban en toile tissée telle que celle représentée sur la fig. 1, d'une largeur de 300 mm environ, entre deux feuilles de papier et on le fait passer dans le sens de la chaîne dans la zone de pincement entre des rouleaux supérieur et inférieur. La vitesse périphérique du rouleau supérieur est de 1,6 m/s et celle du rouleau inférieur de 0,33 m/s. Pendant cette phase de tassement, les fils de chaîne sont rétrécis ou tassés de façon à former des frisures que la pression exercée par les rouleaux contraint à se placer dans les plans parallèles au tissu. En même temps, les filaments des fils de chaîne s'étalent dans les interstices situés entre les fils de trame, c'est-à-dire que les fils s'épanouissent dans ces interstices de façon à produire des espaces de dimensions et d'orientation variées, comme le montre la fig. 2. A la fin de cette phase de tassement, le tissu est enlevé des feuilles de papier. The crimping or compaction process will be described below in more detail. The machine described by the patents of the United States of America Nos. 2765513 and 2765514 mentioned above is used. A woven canvas ribbon such as that shown in FIG. 1, about 300 mm wide, between two sheets of paper and passed it in the warp direction in the nip between upper and lower rollers. The peripheral speed of the upper roller is 1.6 m / s and that of the lower roller 0.33 m / s. During this compaction phase, the warp threads are narrowed or compacted so as to form crimps that the pressure exerted by the rollers forces them to be placed in the planes parallel to the fabric. At the same time, the filaments of the warp threads spread out in the interstices situated between the weft threads, that is to say that the threads flourish in these interstices so as to produce spaces of dimensions and various orientations, as shown in fig. 2. At the end of this compaction phase, the fabric is removed from the sheets of paper.
Une seconde phase de tassement est effectuée ensuite d'une manière sensiblement identique à celle décrite plus haut, à l'exception du fait que l'on fait passer le morceau de tissu dans le sens de la trame dans la zone de pincement des rouleaux. A second compaction phase is then carried out in a manner substantially identical to that described above, with the exception of the fact that the piece of fabric is passed in the direction of the weft in the pinching zone of the rollers.
Chacune des phases de tassement décrites plus haut peut être éventuellement répétée et, dans ce cas, il est préférable de faire tourner le ruban de 90° après chaque phase. Each of the packing phases described above can be optionally repeated and, in this case, it is preferable to rotate the ribbon by 90 ° after each phase.
Il est possible de faire varier le nombre et le degré des opérations de tassement dans les deux directions de manière à produire les caractéristiques voulues d'allongement en charge dans chacune des deux directions et se rapprocher ainsi des caractéristiques correspondantes d'un feuillet naturel. Dans tous les cas, les opérations de tassement sont effectuées de façon à permettre un allongement très facile pouvant atteindre des degrés compris entre 10 et 20%. It is possible to vary the number and the degree of compaction operations in the two directions so as to produce the desired characteristics of elongation under load in each of the two directions and thus approach the corresponding characteristics of a natural sheet. In all cases, the compaction operations are carried out so as to allow very easy elongation which can reach degrees of between 10 and 20%.
Après avoir subi des phases de tassement, le tissu est fixé à chaud pendant qu'il est détendu à une température inférieure à la température de fusion. Pour du téréphtalate de polyéthylène, on peut prévoir une température de 210° C, par exemple. Le fixage à chaud s'effectue de préférence dans un four à circulation d'air chaud pendant une période dont la durée est, par exemple, de l'A min. After undergoing compression phases, the fabric is fixed hot while it is relaxed at a temperature below the melting temperature. For polyethylene terephthalate, a temperature of 210 ° C. can be provided, for example. The hot fixing is preferably carried out in an oven with circulation of hot air for a period the duration of which is, for example, A min.
Dans certains cas, il est avantageux de traiter le fil avant de le tisser pour éviter de détériorer les filaments pendant l'opération de tissage. Un mode de traitement approprié consiste à enduire les fils d'une solution à 5% d'alcool polyvinylique. Après le tissage, cet additif est éliminé par lavage du tissu dans un bain aqueux. In some cases, it is advantageous to treat the yarn before weaving it to avoid damaging the filaments during the weaving operation. A suitable treatment method consists in coating the threads with a 5% solution of polyvinyl alcohol. After weaving, this additive is removed by washing the fabric in an aqueous bath.
On décrira ci-après une forme avantageuse d'une prothèse à triple feuillet pour le remplacement d'une valvule cardiaque. Comme le montre la fig. 3, une armature principale 22 est constituée d'une tige ronde de polypropylène d'un seul tenant d'un diamètre de 0,1 cm qui est cintrée de façon à lui donner une configuration comportant trois branches parallèles et équidistantes 24, 26, 28, dont chacune comprend deux parties légèrement espacées qui sont reliées à une première extrémité et qui divergent à l'autre. Les parties divergentes constituent trois lobes 30, 32 et 34. Les extrémités reliées des parties de chaque paire constituent des anses 36, 38 et 40. La fig. 6 5 est une vue en plan de l'armature principale 22. An advantageous form of a triple-sheet prosthesis for the replacement of a heart valve will be described below. As shown in fig. 3, a main frame 22 consists of a round polypropylene rod in one piece with a diameter of 0.1 cm which is curved so as to give it a configuration comprising three parallel and equidistant branches 24, 26, 28 , each of which comprises two slightly spaced parts which are connected at one end and which diverge at the other. The divergent parts constitute three lobes 30, 32 and 34. The connected ends of the parts of each pair constitute handles 36, 38 and 40. FIG. 6 5 is a plan view of the main frame 22.
Une seconde armature 42 (fig. 5 et 7) comprend un tronçon de tige ronde de polypropylène d'un diamètre de 0,1 cm qui est cintré suivant une configuration comportant trois lobes 44,46 et 48 qui correspondent d'une manière générale aux lobes 30, 32 et 34 de io façon à s'ajuster étroitement contre ces derniers, comme le montre la fig. 9. A second frame 42 (FIGS. 5 and 7) comprises a section of round polypropylene rod with a diameter of 0.1 cm which is bent in a configuration comprising three lobes 44, 46 and 48 which generally correspond to the lobes 30, 32 and 34 of io so as to fit tightly against the latter, as shown in fig. 9.
On commence l'assemblage en enfilant un ruban 50, produit par le procédé décrit plus haut et représenté sur la fig. 2, par les trois paires de branches, de façon à réaliser le dispositif dont la forme est 15 représentée sur la fig. 4. Pour rendre plus claire la figure, l'armature 22 est représentée en perspective éclatée sur la fig. 3 par rapport à la fig. 4. La lisière supérieure qui ne comprend aucun fil coupé constitue les bords libres 52, 54 et 56 des feuillets de la valvule. The assembly is started by threading a ribbon 50 produced by the method described above and shown in FIG. 2, by the three pairs of branches, so as to produce the device, the shape of which is shown in FIG. 4. To make the figure clearer, the frame 22 is shown in exploded perspective in FIG. 3 with respect to FIG. 4. The upper edge which does not include any cut thread constitutes the free edges 52, 54 and 56 of the leaflets of the valve.
On fait donc passer ainsi une double couche de tissu entre les 20 parties de la tige dont la paire constitue l'une des branches 24, 26 et 28. Il faut que le tissu soit fixé fermement à ces branches ainsi qu'aux lobes de jonction 30, 32 et 34. Pour faciliter cette fixation, le tissu est de préférence coupé longitudinalement à l'extérieur de chaque branche, comme le montre la fig. 8. A double layer of fabric is thus passed between the 20 parts of the rod, the pair of which constitutes one of the branches 24, 26 and 28. The fabric must be firmly fixed to these branches as well as to the junction lobes 30, 32 and 34. To facilitate this fixing, the fabric is preferably cut longitudinally outside each branch, as shown in fig. 8.
25 25
Comme on le voit sur la fig. 8, on utilise un adhésif tel que du polyuréthanne dissous dans du tétrahydrofuranne pour fixer le tissu à chaque branche, de la manière décrite ci-après. Les rabats 58 et 60 sont écartés l'un de l'autre et l'adhésif est appliqué au point extérieur de leur jonction à l'endroit où ils pénètrent entre les parties de la tige, suivant une ligne continue disposée entre les points a et b. L'adhésif atteint les surfaces extérieures de l'armature en traversant les rabats de tissu le long de cette ligne, c'est-à-dire qu'il ne vient au contact que des surfaces extérieures des parties de la tige de l'armature. Les feuillets ne comprennent que les parties du tissu qui sont situées à l'intérieur de l'armature et qui ne sont pas traversées par l'adhésif. On évite ainsi le raidissement local et la rupture à la flexion résultante qui pourraient être provoqués par la pénétration de cet adhésif. As seen in fig. 8, an adhesive such as polyurethane dissolved in tetrahydrofuran is used to fix the fabric to each branch, as described below. The flaps 58 and 60 are spaced from one another and the adhesive is applied at the external point of their junction at the point where they penetrate between the parts of the rod, along a continuous line disposed between points a and b. The adhesive reaches the outer surfaces of the frame by crossing the fabric flaps along this line, i.e. it only comes into contact with the outside surfaces of the parts of the frame rod . The sheets only include the parts of the fabric which are located inside the frame and which are not crossed by the adhesive. This avoids local stiffening and the resulting flexural break which could be caused by the penetration of this adhesive.
Le procédé d'application de l'adhésif décrit plus haut permet aussi de répartir régulièrement les efforts de flexion le long des bordures des feuillets et d'éviter des concentrations de contraintes. Ces bordures peuvent se déplacer à chaque flexion sur les surfaces arrondies des parties de la tige qui sont situées à l'intérieur de l'armature 45 et que l'adhésif n'atteint pas. The method of applying the adhesive described above also makes it possible to regularly distribute the bending forces along the edges of the sheets and to avoid stress concentrations. These edges can move with each bending on the rounded surfaces of the parts of the rod which are located inside the frame 45 and which the adhesive does not reach.
De plus, le procédé d'application de l'adhésif permet de réduire le contact que le sang pourrait avoir avec ce produit. In addition, the adhesive application process reduces the contact that the blood could have with this product.
On fixe ensuite le tissu aux lobes 30, 32 et 34 en plaçant d'abord la seconde armature 42 au voisinage des lobes entre lesquels les morso ceaux de tissu passent, comme le montrent les fig. 9 et 10. On applique ensuite un adhésif 61 à travers le tissu sur les surfaces de l'armature principale 22 et de la seconde armature 42 à la fois le long d'une ligne continue disposée entre les points b des branches et reliant ces trois points. Comme au cours de l'opération précédente, il est préfé-55 rable que l'adhésif ne pénètre dans aucune partie de la matière des feuillets qui est située à l'intérieur de l'armature principale 22 et qu'il ne puisse pas venir au contact du sang qui passe par la valvule. The fabric is then fixed to the lobes 30, 32 and 34 by first placing the second frame 42 in the vicinity of the lobes between which the jaws of tissue pass, as shown in FIGS. 9 and 10. An adhesive 61 is then applied through the fabric to the surfaces of the main frame 22 and of the second frame 42 both along a continuous line disposed between the points b of the branches and connecting these three points. As in the previous operation, it is preferable that the adhesive does not penetrate any part of the material of the sheets which is located inside the main frame 22 and that it cannot come on contact with blood passing through the valve.
Les opérations décrites ci-dessus terminent essentiellement la production des parties de la valvule qui sont constituées par les feuil-6o lets. Les opérations restantes sont destinées à faciliter la suture de la prothèse à l'intérieur du vaisseau sanguin. Le tissu en excès à l'extérieur de l'armature peut être roulé et consolidé le long de la ligne de jonction entre l'armature principale et la seconde armature de façon à constituer des éléments de fixation des points de suture pendant la 65 mise en place chirurgicale de la valvule. The operations described above essentially terminate the production of the parts of the valve which are constituted by the leaves-6o lets. The remaining operations are intended to facilitate the suturing of the prosthesis inside the blood vessel. The excess fabric on the outside of the frame can be rolled up and consolidated along the junction line between the main frame and the second frame so as to constitute fasteners for stitches during setting. surgical place of the valve.
De préférence, la matière de l'armature est du polypropylène, bien que l'on ait aussi utilisé avec succès d'autres matières. Le polypropylène offre une endurance à la flexion et une stabilité chimique Preferably, the material of the frame is polypropylene, although other materials have also been used with success. Polypropylene provides flexural endurance and chemical stability
5 5
639 841 639,841
excellentes, mais il est difficile à coller sur d'autres matières. Pour faciliter leur collage, l'armature principale 22 et la seconde armature 42 peuvent être enrobées de polyuréthanne en les enduisant par des trempages multiples. Les éléments enrobés résultants des armatures ont montré qu'ils possédaient les caractéristiques avantageuses du 5 polypropylène sans défaillance de structure ni rupture aux jonctions collées. excellent, but difficult to stick to other materials. To facilitate bonding, the main frame 22 and the second frame 42 can be coated with polyurethane by coating them with multiple dipping. The resulting coated elements of the reinforcements have shown that they have the advantageous characteristics of polypropylene without structural failure or failure at the bonded junctions.
Les valvules réalisées à l'aide du tissu décrit plus haut ont été essayées dans un appareil de fatigue accélérée pour déterminer leurs caractéristiques d'endurance à long terme. Les ruptures à la fatigue io ainsi provoquées se sont produites en général dans la région où le tissu est soumis à la plus grande flexion, c'est-à-dire, dans chaque feuillet, le long d'une ligne qui est perpendiculaire à son bord libre et qui est sensiblement à distance égale entre les branches contiguës. Les ruptures se sont produites en général par cassure des filaments 15 des fils disposés parallèlement au bord libre des feuillets. Pour donner une plus grande résistance au tissu le long de ces lignes, des toiles tissées peuvent avoir un plus grand nombre de fils supportant la charge dans cette direction. Cependant, l'accroissement du nombre de fils qu'il est possible d'apporter à une armure tissée toile, 20 telle que celle de la fig. 1, est limité, si l'on ne veut pas apporter de perturbations graves à la forme géométrique des interstices du tissu. The valves made with the tissue described above were tested in an accelerated fatigue machine to determine their long-term endurance characteristics. The fatigue fractures thus caused generally occurred in the region where the tissue is subjected to the greatest flexion, that is, in each sheet, along a line which is perpendicular to its free edge and which is substantially at equal distance between the contiguous branches. The ruptures generally occurred by breaking of the filaments of the wires arranged parallel to the free edge of the sheets. To give greater resistance to the fabric along these lines, woven fabrics may have a greater number of threads supporting the load in this direction. However, the increase in the number of threads that it is possible to bring to a woven canvas weave, such as that of FIG. 1, is limited, if one does not want to bring serious disturbances to the geometric shape of the interstices of the tissue.
Une autre armure d'un tissu qui résiste mieux à une telle rupture à la fatigue est représentée sur la fig. 11. Le tissu représenté est un ruban 62 tressé à plat, qui comprend trois jeux de fils, c'est-à-dire un 25 Another weave of a fabric which is more resistant to such fatigue failure is shown in FIG. 11. The fabric represented is a ribbon 62 braided flat, which includes three sets of threads, that is to say a 25
premier jeu 64 disposé en diagonale, un second jeu 66 disposé en diagonale et un troisième jeu longitudinal 68 qui est disposé intérieurement. Les fils de chacun de ces trois jeux sont de préférence des fils à filaments multiples sans torsion semblables à ceux représentés sur la fig. 1. Le ruban 62 est tressé sur une machine de tressage à plat classique. Il convient de noter qu'aucun fil n'est coupé dans chaque lisière dont l'une d'elles devient le bord libre de chaque feuillet. On évite ainsi d'effilocher les bords libres des feuillets comme dans l'exemple décrit plus haut. Dans ce mode de réalisation, les deux jeux 64 et 66 remplissent la fonction de support de la charge qui était assumée par un seul jeu de fils dans le tissu décrit précédemment. Il en résulte un accroissement du nombre de fils qui sont une composante importante de support des charges orientée parallèlement au bord libre. first set 64 arranged diagonally, a second set 66 arranged diagonally and a third longitudinal set 68 which is arranged internally. The yarns of each of these three sets are preferably twisted multiple filament yarns similar to those shown in FIG. 1. The ribbon 62 is braided on a conventional flat braiding machine. It should be noted that no wire is cut in each edge, one of which becomes the free edge of each sheet. This avoids fraying the free edges of the sheets as in the example described above. In this embodiment, the two sets 64 and 66 fulfill the function of supporting the load which was assumed by a single set of threads in the fabric described above. This results in an increase in the number of wires which are an important component of load support oriented parallel to the free edge.
De préférence, le tissu 62 de la fig. 11 est formé en tressant les jeux de fils 64 et 66 et en disposant intérieurement les fils longitudinaux 68, d'une façon bien connue, afin de produire un tissu de type triaxial. Un avantage supplémentaire de tels tissus tressés à plat par rapport aux toiles tissées classiques est le fait que, d'une manière propre, ils sont extrêmement extensibles dans le sens transversal à la machine, c'est-à-dire perpendiculairement aux fils 68. De tels tissus peuvent être dotés de caractéristiques d'allongement dans deux directions par n'importe quelle combinaison voulue de possibilités d'allongement produites en ne les tassant que dans la direction des fils 68. Preferably, the fabric 62 of FIG. 11 is formed by braiding the sets of threads 64 and 66 and by internally arranging the longitudinal threads 68, in a well known manner, in order to produce a fabric of the triaxial type. An additional advantage of such flat braided fabrics compared to conventional woven fabrics is the fact that, in a clean manner, they are extremely extensible in the transverse direction to the machine, that is to say perpendicular to the threads 68. Such fabrics can be provided with stretching characteristics in two directions by any desired combination of stretching possibilities produced by packing them only in the direction of the threads 68.
R R
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