CN106572906A - 制造人工瓣膜的方法和利用所述方法得到的瓣膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造人工瓣膜的方法,所述人工瓣膜能够呈现其中所述瓣膜打开的第一形式和其中所述瓣膜关闭的第二形式,所述瓣膜包含小叶组装体,所述小叶组装体具有至少两个连接到支撑元件的小叶,所述小叶具有能够在其中所述瓣膜呈现所述第一形式的第一位置和其中所述瓣膜呈现所述第二形式的第二位置之间移动的自由边缘,所述方法包括:提供单件织物,所述织物是通过将经线和填充纺线织造成具有至少一个稳定化边沿的无缝管状织造织物而制成的,和使所述织物形成小叶组装体,所述小叶组装体具有形成所述小叶的内层和形成所述支撑元件的外层,所述小叶具有形成所述自由边缘的稳定化边沿。利用这种方法,可以由通过管状织造技术制成的单件织物来制造人工瓣膜,并产生具有高可靠性和耐久性的瓣膜。本发明还涉及制造小叶组装体的方法、通过所述方法能够获得的人工瓣膜和小叶组装体。

Description

制造人工瓣膜的方法和利用所述方法得到的瓣膜
发明的一般领域
本发明涉及制造可植入的医疗器械的方法以及所述医疗器械,所述医疗器械例如人工瓣膜(prosthetic valve),更具体地是二小叶式或三小叶式人工心脏瓣膜。
背景
哺乳动物的典型天然瓣膜是主动脉瓣,其是四种心脏瓣膜之一。主动脉瓣包含与主动脉根相连的三个小叶(也称为尖瓣),所述主动脉根充当这些小叶的支撑元件。主动脉瓣的三个小叶中的每一个均具有自由边缘和以半月形方式与主动脉根相连的边缘。当瓣膜打开时,小叶落回到它们的窦道中而不会潜在封堵任何管状孔口。邻近小叶的铰合线在窦管交界水平汇合,从而形成接合处(commissure)的至少一部分。小叶的主体柔软、可扩展且薄以提供所需的柔韧性,尽管其厚度不均匀。小叶朝着其自由边缘略微较厚。其室性表面是并置(apposition)区域(又名半月面(lunule)),该区域占据沿着自由边缘的全宽并跨越小叶深度的约三分之一。这是瓣膜关闭期间小叶与邻近小叶相遇之处。当瓣膜处于关闭位置时,半月面的边缘汇合在一起,从而将心脏左室腔中的血液与主动脉中的血液分开。对于这种类型或相应类型的瓣膜,打开和关闭期间最高的机械应力出现在接合处,且机械应力在较小程度上出现在小叶的自由边缘。
人工瓣膜被植入在人体或动物体内并且可例如被用作血管内或血管附近的被动、单向人工瓣膜。它们可以完全预成型并原样植入,或者可以使用用于形成有功能的人工瓣膜所需的人造部件和/或天然部件在原位形成。合适的人工瓣膜在对瓣膜任一侧的压差响应时需要容易地打开和关闭,不在血流中导致或导致极少的非生理性湍流,并避免过多回流。因此,对心血管产品(例如心脏瓣膜假体)的负载条件(在量级和循环数两方面)的要求很高。通常,心脏瓣膜小叶在其寿命期间可经受超过十亿个负载循环。因此,人工瓣膜(尤其是活动小叶)的耐久性是重要的要求。
任何人工瓣膜都应该能够耐受瓣膜手术期间接合处和小叶自由边缘上的实际机械负载,并优选地,维持耐受这种循环负载持续许多年。为此,不仅初始强度是重要的参数,而且还要降低制造瓣膜时(不明显)生产畸形的可能性。
现今,瓣膜手术中使用的瓣膜通常是具有由生物组织(往往是经化学处理的牛心包)制成的小叶的生物人工瓣膜。这是一种弹性材料,其表现得相当优异且能够模拟天然瓣膜。但通常会遇到早期失效,并且早期失效被认为与脉动负载下连续伸展和收缩后小叶材料上的高应力有关。已提出了各种方法作为制造人工瓣膜小叶的替代物,其中使用合成材料和替代设计。
例如NL1008349中描述了使用合成纤维制成的瓣膜假体(prosthesis)。这种瓣膜包含带有一些小叶的支撑元件,所述小叶是通过以与小叶中所存在的应力相对应的特定方向将增强纤维缠绕在芯轴上来制造的。由于必须根据最大应力线放置纤维,所以这种瓣膜假体难以制造且使用许多缠绕层来调节应力,从而增加了质量。
类似地,US6726715描述了用于心脏瓣膜的小叶,其包含具有与瓣膜运行期间在小叶中的预定应力线一致的消除应力的纤维元件的柔性片。片材通常是PTFE或PVF,其中使用高强度/高模量纤维作为增强元件。可以使用纤维例如碳纤维、芳纶纤维或聚乙烯纤维如UHMWPE纤维。
WO2010/020660描述了由均一空心编织物制成的人工瓣膜,所述编织物是由聚烯烃纤维制成的。通过将空心编织物放在模具上来使其成型以形成瓣膜,所述模具包括管状部件和星形部件。通过随后应用热和压力,空心编织物呈模具的形状并产生了不同部分。在模具的管状部件周围,空心编织物形成对应于瓣膜的支撑元件的部分,而模具的星形部件提供对应于多个瓣膜小叶的部分。从模具中移出瓣膜之前,对瓣膜假体的前侧和后侧进行边沿修剪。为了防止破坏经修剪的边沿,可对边沿进行热处理以使纱线彼此熔合、配备缝针、或者以其它方式处理以使边沿机械稳定。
WO 2004/032987涉及一种医疗器械,其具有至少三层以夹层构造排列的聚合物组件,其中中间层聚合物组件的链长比其它聚合物组件的链长要短。心脏瓣膜作为夹层构造的可能应用被提到。
Heim等人(Materials and Manufacturing Processes,26:1303-1309,2011中)公开了一种方法,其中由织造聚酯纱线通过在模具上将纺织品热塑造成三尖瓣几何结构来制造人造小叶;其显示了织造聚酯可适用于形成瓣膜假体。聚酯纱线具有延伸性能以使得纺织品能够模拟人瓣膜的天然弹性延伸(伸长率为约15%),这是因为其典型断裂伸长率为约14-17%。为了获得处于关闭位置的小叶之间良好接触的小叶并限制工作循环期间的应力,作者教导塑造小叶的形状以使得瓣膜中心存在相当大的固有开口,而在心脏脉动负载下,在小叶自由边缘的全长上创造充足接合,以防止回流或者至少使回流减至最小。
US2005/0137681中公开了具有管状框架和覆盖物的静脉瓣膜,所述覆盖物包含限定可逆封闭型开口的表面并因此充当小叶。小叶可具有各种尺寸和形状,包括弓形边沿、弯曲表面、凹形结构,或者包括弯曲支撑结构以有效关闭瓣膜并限制逆行流体流动。小叶可以由生物的或合成的不渗透流体的材料(包括ePTFE、PET、氨基甲酸酯和聚乙烯)制成。
WO2000/62714公开了心脏瓣膜假体,其包含一片式模塑体和多个由硅酮或聚氨酯制成的小叶。在中立(neutral)位或静止位时,小叶的自由边缘汇聚从而在它们之间形成不均匀的间隙。小叶的自由边缘处具有扇贝形边缘(scallop),从而以最小的接合在中心处提供足够材料来密封颠倒的流体流动。
US2004/176658涉及一种适合放置在器官周围的医疗支撑网;例如心脏支撑网,其以多层织物的形式通过经编技术、优选地由复丝聚酯纱线来制得。
US4191218公开了用于人工血管和心脏瓣膜中的织造织物,所述织物是由包含直径约为10μm的长丝的复丝(聚酯)纱线织造的,并使所述织物热收缩以产生20-40μm的开放孔隙空间和在至少一个方向上至少10%的伸长率。织物优选地具有织造的织边(selvedge),其形成心脏瓣膜小叶的自由边缘。
US2005/177227中公开了制造心脏瓣膜假体的方法,其中对纺织膜(优选由聚酯或PTFE制成的纺织膜)进行塑形以形成小叶;这是例如通过以下方法实现的:切割出片段并使用具有成形构件复制处于关闭动脉位置的心脏瓣膜的几何结构,随后进行热固定。其指出小叶优选地具有织造的或针织的自由边缘以避免散开。
US2008/275540描述了制造用于人造心脏瓣膜中的管状网络支架的方法,更具体地公开了通过交织至少一种弹性金属线来制造双层支架或多层支架。
US4035849公开了心脏瓣膜假体,其包含由天然组织制成的小叶和支架,其中支架包含具有3个心室支柱的环形框架,其外表面被织物覆盖。所述织物没有吸收性,其可以是单层的或多层的,并且通常由聚酯或者由PTFE制成。
US2012/0172978描述了人工瓣膜,其包含由各向同性过滤筛选材料制成的小叶,所述材料具有15-60μm的均匀小孔和10-100μm的厚度,且所述材料是由例如聚酯或聚丙烯单丝织造而成的。对关闭的流动压响应时,小叶可被推挤在一起从而在流出边沿处接合。制造这种瓣膜的方法包括:由单层筛选材料单独形成各个小叶,沿着连接线将它们连接在一起,并任选地连接到缝合环或缝合支架上。连接线形成接合处,任选地联合从位于流出边沿的小叶自由边缘末端伸出的连接袢扣。通常,从筛选材料上切下小叶以使得经修整小叶的边沿实质上没有任何伸出的纤维。
仍然持续需要制造用于替代天然瓣膜的具有适当性质的可植入的人工瓣膜的方法,尤其需要显示出非常好耐久性的人工瓣膜。
概述
本发明提供制造人工瓣膜(400)的方法,所述人工瓣膜能够呈现其中瓣膜打开的第一形式和其中瓣膜关闭的第二形式,所述瓣膜包含小叶组装体,所述小叶组装体具有至少两个连接到支撑元件(2)的小叶(3),所述小叶具有能够在其中瓣膜呈现第一形式的第一位置和其中瓣膜呈现第二形式的第二位置之间移动的自由边缘(5),所述方法包括:
-提供单件织物,所述织物是通过将经线和填充纺线织造成具有至少一个稳定化边沿的无缝管状织造织物而制成的,和
-使所述织物形成小叶组装体,所述小叶组装体具有形成小叶的内层和形成支撑元件的外层,所述小叶具有形成自由边缘的稳定化边沿。
在这种方法中,使用单件无缝管状织造织物来制造包含至少两个小叶和支撑元件的管状小叶组装体,其中小叶的自由边缘是由织造织物的稳定化边沿形成的。先前的方法通常由一件或多件材料制造小叶组装体,所述材料被组装并相互连接,从而通常产生缝。这种管状织物可利用制造两个或更多个相连层的织造技术(通常被称为双重织造)来制造,从而产生扁平的或扁平化的织造管状织物。如此制得的管状织物可具有限定一个纵向管或通道的一个管状层,但也可以是具有多个管或通道的多层构造。或者,也可以通过使用具有例如反映期望的管状横截面设计的环形设计的经轴(beam)来织造具有多个管或通道的管状织物。平行于填充纺线且垂直于经线方向的管状织物末端或边沿可在织造织物后被稳定化以免磨损,或者可被织造为织边。在将小叶组装体连接到任选的支架之前或者期间,例如通过(例如凭借缝纫或缝合)将小叶连接到支撑层并任选地连接到支架,可进一步限定小叶和赋予小叶形状。考虑到用在身体导管(如血管或动脉)中的瓣膜的尺寸,用来制造小叶组装体的管状结构的直径将约为至多几厘米。对于(工业)织造织物生产来说,这种尺寸可能显得相对较小,但适合这种目的的织造方法、织造模式和机器在本领域是已知的;例如通常用于制造胶带和带状物或用于制造可植入接枝的一般被称为窄幅织物织造(系统)的那些。在这种织造设备中,通常可单独控制每种经线的移动以制造多个层,和各层之间的各种连接。关于这种织造方法的其它信息可在因特网上获得,例如关于双重织造的其它信息可在通过http://www.cs.arizona.edu/patterns/weaving/webdocs/opr_rgdw.pdf能够获得的文件中得到。
可使用各种纤维和纱线作为经线和填充纺线来制造管状织造织物;包括高强度纱线例如UHMWPE复丝纱线,从而产生织造织物中稀薄但柔韧性仍然很强的层。形成瓣膜可还包括:例如利用缝线,将小叶组装体连接到支架。无论接合处是在织造过程中形成的还是在稍后的缝合期间形成的,在这两种情况下,至少在位于瓣膜流出侧的小叶和支撑元件和任选的支架之间的连接点处产生坚固且耐久的接合处,所述连接点通常是瓣膜打开和关闭期间最大应力集中之处。
本发明还涉及制造如制造瓣膜的方法中所述的小叶组装体的方法、通过所述方法能够获得的人工瓣膜和小叶组装体,更具体地,所述人工瓣膜能够呈现其中瓣膜打开的第一形式和其中瓣膜关闭的第二形式,所述瓣膜包含小叶组装体,所述小叶组装体具有至少两个连接到支撑元件(2)的小叶(3),所述小叶具有能够在其中瓣膜呈现第一形式的第一位置和其中瓣膜呈现第二形式的第二位置之间移动的自由边缘(5),其中:
-所述小叶组装体是由单件无缝管状织造织物制成的,所述织造织物由经线和填充纺线制成并具有至少一个稳定化边沿,且
-所述小叶组装体具有形成小叶的内层和形成支撑元件的外层,所述小叶具有形成自由边缘的稳定化边沿。
定义
人工瓣膜是具有至少一个小叶和支撑元件的构造,其中小叶连接到支撑元件以使得小叶能够弯曲或绞合从而为瓣膜提供打开位置和关闭位置,并且可任选地包含刚性或半刚性支撑物(也被称为框架或支架)。
小叶组装体是至少一个小叶和处于一般管状构型的相应支撑元件的组合,其可以由连接在一起的多片材料制成或者由单独一种纺织结构(如织造织物)制成。小叶是可动部件并连接到支撑元件(也被称为接枝或裙座),它们共同限定了可填充流体以关闭瓣膜的袋。
接合处一般是两个事物沿着其相连的线或点;在天然心脏瓣膜的解剖学中,接合处是两个相邻瓣膜小叶和它们的支撑血管壁之间独特的连接区域。在本申请中,接合处指的是小叶和支撑元件之间(在无支架瓣膜的情况下),以及小叶和支架和任选地支撑元件之间(对于有支架的瓣膜)的流出(outflow)侧的连接线或区域。除了形成接合处的连接之外,小叶、支撑元件和/或支架之间还可存在另外的连接,例如用于进一步限定小叶的形状。
小叶的边缘是一种边沿。
接合表示小叶与关闭表面(例如另一小叶)邻接、接触或汇合,从而关闭瓣膜;接合高度指的是在瓣膜纵向上从自由边缘(即,朝向小叶底部)测量的接合的高度或长度。
小叶的中心线是从瓣膜中心的自由边缘到小叶底部的最低点(即通过与支撑元件连接从而限定小叶的最低点)的假设线。在具有例如三个小叶的非对称瓣膜的情况下,小叶的中心线是从三个自由边缘的接触点或接合点到最低点的线。
弯曲高度将瓣膜小叶的弯曲表征为:中心线与连接最低点和瓣膜中心的自由边缘的直线之间的最大正交距离。
小叶的曲率半径是与处于关闭瓣膜位置的小叶的弯曲表面的正交截面最符合的圆的半径。
弹性材料是变形后能够恢复到其原始形状的材料。
在物体上施加(impose)几何结构表示:该物体的几何结构是通过物体产生而建立的,与物体产生后由于应用到其上的外力能够产生的几何结构截然相反。
瓣膜的流入侧或底部表示:当瓣膜处于打开位置时流体进入瓣膜的那一侧,相反侧被称为瓣膜的流出侧或顶部侧。
某一事物与另一事物平行运行或平行延伸表示:这两种事物主要在同一方向上伸展。
样本的断裂伸长率是:在应用的负载下,在样本破裂时所记录的该样本的伸长率,其被表示为样本原始长度的百分比。对于片材,断裂伸长率通常也被称为破裂伸长率或折断伸长率。
纱线是长度远大于其横截面宽度的细长体,其通常包含多种连续的和/或不连续的细丝,所述细丝优选地彼此大体平行排列。
邻近的表示位置上最近或邻接。
织边是织造结构的边沿,其中在垂直于结构边沿的方向上运行的纺线不伸出结构成为自由末端,而是通过返回到结构中从而在边沿处连续。织边通常在梭织工艺期间由填充纺线(也称为纬线)形成,但也可以利用其它技术或者由经线制成。
附图简介
图1示意性显示了利用根据本发明的方法形成人工瓣膜的各个步骤。
图2示意性显示了适用于制造小叶组装体和瓣膜的替代性管状织造织物。图3示意性显示了制造垂直于织物径向的织边的方法。
图4示意性显示了另一种实施方式中的各个步骤。
图5示意性显示了替代性管状织物。
图6显示了制造瓣膜的另一种实施方式。
图7描绘了小叶组装体和瓣膜的另一种实施方式。
本文中的所有图只是示意图且不一定按比例,并且为了清楚起见可能未显示所有特征或组件。不同图中相似的参考数字指的是相似特征。
详细描述
本发明的方法包括以下步骤:提供单件织物,更具体地是具有两个开放末端的无缝管状织造织物,所述末端具有至少一个稳定化边沿。无缝管状织物被理解为具有至少一个圆周织造层,没有不同件织物的端对端连接(如缝或其它连接)。关于此点的优点是:层的厚度和性质是均一的,没有较弱的点或者在体内植入利用这种管状织物制成的瓣膜后能够影响性能的其它破坏。可以利用已知技术来织造这种管状织物;例如双重织造技术,其中通过交错多重经线和填充纺线(也称为纬线)来制造两个或更多个相互连接的几乎扁平的层,或使用特殊的环状或(多)环形经轴的技术。
在现有技术所述方法中,往往使用多种织造纺织结构或多件织造纺织结构来形成包含小叶和支撑元件的小叶组装体。这种方法可包括:由单独的织造纺织结构的件形成每个小叶和支撑元件,然后在将各个件连接到支架之前或期间,(例如通过缝纫或缝合)将各个件组装和连接在一起。在本发明的方法中,多个小叶和支撑元件是由单件织造织物制成的,这还减少了制造人工瓣膜中工艺步骤的数目。
通过本发明的方法制造的人工瓣膜可以无支架或者可包含与小叶组装体相连的支架。无支架瓣膜或小叶组装体还可被用作有瓣膜的接枝或有接枝的瓣膜;这意味着其支撑元件层可以连接到血管壁或动脉壁并起接枝的作用,以(部分)替代或加固脆弱的脉管或动脉瘤脉管。在这种实施方式中,可进一步处理小叶组装体的外部(支撑元件层)以降低渗透性,例如通过提供涂层或者另外一层材料来处理。具有支架的人工瓣膜提供一些其它优点,例如可以使用导管系统通过微创技术植入。在一种实施方式中,方法因此还包括:将小叶组装体连接到支架。
可在不连续工艺或逐件工艺中以具有独特长度的织物件的形式制造管状织造织物,例如在织布机上利用与经轴(beam)相连的经线,一旦达到织物的期望长度便使织物与经轴分离。也可以在连续织造操作中通过连续供应经线来制造单片织物,从而产生连续的管状织物,其然后被切成期望长度的件。在这两种情况下,所获得的织物件可具有位于边沿或从边沿伸出的经线自由末端,所述边沿可被稳定化以防止散开或磨损。在本发明的方法中,至少对具有如下特征的边沿进行这种稳定化,所述边沿稍后将形成小叶自由边缘,且优选地使所有产生的管状织物件的切割边沿稳定化。
在一种实施方式中,通过应用后处理(也称为修整步骤)来产生将要形成自由边缘的管状织物的稳定化边沿,所述后处理例如包括一个或多个下述步骤,例如修剪、缝纫、缝合、胶合或熔合在切割边沿的纺线。产生稳定化边沿的优选方法是热切割织造织物,尤其是热切割由经线和填充纺线(其为热塑性聚合物纤维)制成的织物。这种热切割可例如利用激光或利用电子热切割机(也称为热切刀)完成,这还允许在可控步骤中同时从织物上切下多个件以及通过熔化这种织物的热塑性纤维而使边沿稳定化。
在另一种实施方式中,管状织物的稳定化边沿被织造成织边。织边是织造纺织结构的自修整边沿或自稳定化边沿。织边有效避免纺织结构在该边沿散开或磨损,并且是织造过程的结果而非附加工艺步骤的结果。在大部分织造纺织结构中,织边平行于经线延伸并且是由退出后回环到经线组的填充纺线形成的。也可以通过不连续供应经线或者不将经线直接连接到经轴上,而是通过经由附加的绳索和/或弯曲部分连接经线,例如使用本领域已知的Navajo或经线织边系统,在经线中织造织边。通过使织边形成小叶自由边缘,这种自由边缘作为固有机械稳定边沿被提供。
利用本发明的方法所制造的人工瓣膜包含两个或多个小叶。一般而言,在哺乳动物中(尤其是血液系统中)发现的瓣膜含有1个、2个或3个小叶;心脏瓣膜通常具有2个或3个小叶。在一种实施方式中,制造具有两个小叶的人工瓣膜,其中第二小叶充当第一小叶的关闭表面,反之亦然。在另一种实施方式中,瓣膜包含三个小叶,每个小叶充当另外两个小叶的关闭表面。制造具有更多小叶的人工瓣膜同样可能,但更加复杂。
在一种实施方式中,通过双重织造工艺来制造具有至少一个稳定化边沿的无缝管状织造织物以产生所谓的扁平化管状织物、扁平织造管状织物或中空伸长织物;因为其是由连续填充纺线产生的,所述连续填充纺线在每次交织后在每个侧边沿处从形成第一层的一套经线到形成另一层的另一套纱线交叉。应该注意的是,对于制造单层,使用单通道管状织物不均匀的经线总数来排除织造错误,这在本领域通常被称为“错误更正管状织造”(error corrected tubular weaving)。类似的织造方法可被用于制造多层织物或多通道织物,如双壁管,其中外管沿着两条或三条交叉线与内管纵向连接,从而限定了两个或三个外通道和一个内通道(管)。
在一种实施方式中,提供通过将经线和填充纺线织造成单层无缝管状织造织物而产生的单件织物,其是单管织物或单通道织物;且使这种织物形成具有内层和外层的管状小叶组装体的步骤包括:局部反转管状织物件以形成管中管,其中内层和外层在一端在折叠线处相连。随后的步骤可包括:例如通过缝合,进一步连接内层和外层以限定多个小叶并赋予小叶形状,任选地连同将小叶组装体连接到支架。说明性附图中通过以三个小叶的瓣膜为例进一步解释了这一点,但其可类似地应用于制造其它瓣膜。
现在参考包括子图1A-1G的图1,其示意性显示了从大体圆柱形无缝管状织造织物(其中开放末端具有大体相同的尺寸或直径)开始形成人工瓣膜的方法的一种实施方式的各个步骤。图1A中描绘了织布机100,该织布机具有4个经轴(或换纡纬档)101、102、103和104。经线10被提供在上面的两个经轴101和103之间,以及下面的两个经轴102和104之间。以这种方式,可以使用一种织布机装置,在一种织造工艺中形成具有两个叠层的纺织结构。出于清楚的原因,没有显示织布机的常见其它部分,例如综框(或通丝具),其中综丝与一层中(或者所有两层中)预定模式的经线隔开以形成能够穿过填充纺线(也称为纬线)(携带填充纺线的梭子或投梭)的畅通空间(或经纱开口);和任选的用于将填充纺线推向织口的短棒(bat)(或筘)。经线可连接到经轴上(通常用于不连续工艺),或者可利用经轴101和102作为导引构件连续供应,且在这种情况下,103和104代表用于接收制成的织物的单个织物轴。图1A中所示的填充纺线11是在纺织结构1的上层中通过使填充纺线与上面的每一经线交织(例如形成平纹组织)而织造的,并在上层的边沿处向下层交叉,其在此处被织造直至其到达另一边沿,然后通过第二交叉6’再次传送到上层。请注意,为了清楚起见,使得折叠线在图中比在实际中看起来更大。织造过程继续直至纺织结构具有期望的尺寸。通过从一层到另一层传送填充纺线,结果是包含沿着纵向交叉6和6’相连的两层的双层织造纺织结构。
织造纺织结构1之后,将其从织布机释放。图1B显示了所产生的开放形式的管状织物,其中经线在纵向运行(用箭头WA标示)。至少一个边沿(例如通过热处理)被稳定化,用边沿5来标示。随后将图1B中所示管的下部反转为上部,从而产生在现在的外层2中的内层3,层2和层3在折叠线12相连。然后可添加缝线22以连接层3和2(除了折叠线12之外)。通过向这种结构中添加三条缝线22,层3被分成三个单独的节段(sections),它们对应于小叶组装体中单独的小叶,并具有稳定化的边沿5作为自由边缘。图1C由与图1B中不同的视角显示了结构,其更清楚显示了代表小叶的内层3和形成支撑元件的外层2。连接线22将形成无支架瓣膜的接合处;如果随后连接支架,则线22可形成实际接合处的一部分。
在任选的步骤中,如图1D中所示,添加额外的缝线31,例如沿着U形曲线,所述缝线进一步连接层3的节段和层2中的相应节段,以更好地限定小叶或制造3D样形状(仅显示了一个节段)。从自由边缘开始,产生的连接包括,缝线22和缝线31。缝线22和31也可以是连续的,即缝线22可以不遍布瓣膜的整个高度,而可以偏斜并继续形成标示为31的U形曲线的缝线。以这种方式,小叶和支撑元件共同形成袋。通过占据邻近支撑元件的位置,小叶可打开最终瓣膜;通过占据远离支撑元件延伸的位置,小叶可经由相互接触(接牢)从而关闭最终瓣膜。这些步骤很可能在支架不存在的情况下进行,从而通过缝线将小叶连接到支架。
现在参考图1E,为了甚至更好地塑造小叶和袋的形状,可以使用模具。缝合连接线31之前,模具37可变换小叶的形状,任选地通过在边沿5向上牵拉小叶来进行。以这种方式,沿着小叶在瓣膜的中心和最低点之间产生了额外长度。产生这种额外长度的另一种方法是:已织造比层2(局部)更大的层3,参见下文。图1E所阐释的步骤也可以在连接到支架期间或者之后进行。
图1F和1G显示了这样的实施方式,其中将小叶组装体连接到圆形线材支架40以制造瓣膜400。小叶组装体被放置在支架内且可利用缝线33在其底部连接到支架上,并利用缝线32在顶部缝合以仅连接支撑元件层2。这种缝线32优选地继续将小叶和支撑元件与三支架柱41(见图1G)连在一起,这种连接还形成最终接合处。图1F中还描绘了三个小叶的稳定化自由边缘5。在这种形式中,瓣膜400被处于中立位的小叶的接合关闭。如果自由边缘5邻近支撑元件(即,邻近支架40的壁),则瓣膜400将打开。图1G中描绘了支架构型及其柱41的一些更多细节。在圆周连接织物之后,在缝合处32产生结36作为该缝合处的连接点。在一种替代性途径中,在该阶段产生缝线33;然后可以使用临时连接35来保持结构在缝合到柱41期间处于恰当的位置,之后可将其移除。图1G进一步显示了一种替代性实施方式,其中小叶组装体伸出支架底部,且这部分可在另外的步骤中被折叠到支架之外并与其连接,从而形成支架上的垫层。其优点可以是:(例如使用导管系统)植入后更顺利地适应脉管或动脉。
在上述示例性实施方式中,使用大体圆柱形的单通道管状织造织物,使至少一个边沿稳定化,随后将管局部反转以在管内产生管。内层和外层具有大体相同的直径,因此在这种情况下,小叶自由边缘将具有与相应支撑元件大体相同的长度(例如,等于圆周长度2πR,其中R是管横截面的半径)。
在一种实施方式中,提供用于形成小叶和支撑元件的管状织造织物,所述织物被制成具有这样的尺寸:局部反转和形成层之间的连接后,产生了大致为管状的小叶组装体,其中小叶自由边缘至少具有关闭瓣膜所需的最小长度,即例如在具有两个或更多个小叶的大体为圆柱形的小叶组装体或瓣膜的情况下,在经由瓣膜中心的接合处的自由边缘的两个末端之间的距离。优选地,小叶自由边缘相对于所述最小长度或距离具有额外长度。使用期间(即植入后可能的膨胀之后)小叶组装体和支撑元件的直径和圆周长度至少与瓣膜的大体圆形的管状支架的内部尺寸相对应。例如,在内半径为R且具有三个相同尺寸的连接到支撑元件并均匀分布在接合处之间的小叶的大体圆柱形瓣膜的情况下,所需的最小自由边缘长度为2R。通过使小叶具有至少与支撑元件相同的尺寸,其自由边缘长度将为至少2πR/3;从而产生了至少约1.05的过大(oversize)因子。通过形成相对于使用期间瓣膜或其支架的实际尺寸来说过大的小叶,能够获得更多额外长度,这可在织造管状织物期间进行。
一般而言,发明人发现制造下述如果瓣膜是有利的,其中相对于关闭瓣膜所需的最小长度(例如,相对于经由瓣膜中心桥接接合处之间的距离所需的最小长度),小叶自由边缘具有至少1.05,优选地至少1.07、1.09、1.11、1.13或1.15,且优选地至多约1.4,更优选地至多1.3的总过大或额外长度因子。换言之,自由边缘优选地具有至少5%,更优选地至少7%、至少10%或15%,且至多40%或30%的额外长度。发明人发现自由边缘的这种额外长度使得能够形成小叶之间相对大的关闭表面,即形成沿着自由边缘长度的显著接合高度;并因此在反向流体流动后有效关闭瓣膜和防止明显回流。额外长度的另一个优点是:不需要制造精确匹配支架直径(任选的压缩后)的小叶组装体,但尺寸过大的小叶组装体可被用在一系列不同支架中(取决于自由边缘的期望最小额外长度)。
在一种实施方式中,人工瓣膜包含这样的小叶,所述小叶被制成使得:即使瓣膜上没有脉动负载,小叶也能沿着自由边缘长度形成大于0.1mm的接合高度。优选地,接合高度为至少2mm、3mm、4mm或5mm且至多15mm、13mm、11mm、10mm、9mm、8mm或7mm,例如3-10mm,优选地5-7mm。
在另一种实施方式中,提供单件织物,所述织物是通过将经线和填充纺线织造成具有至少一个稳定化边沿并具有不同尺寸或直径的两个开放末端的无缝管状织造织物而制成的,所述无缝管状织造织物例如圆锥形管或者直径不同的两个大体圆柱形部分之间具有逐渐变尖细的变换区(transfer zone)或锥形变换区的管。具有锥形区的这种管可例如通过使用以下织造工艺来制造,上述织造工艺包括织造织物中经线数目的逐渐改变,从而导致管直径逐渐变化,即逐渐变尖细。可用于制造直径逐渐变化的连续长度的管状织物的合适方法的实例例如描述于US5800514和US2014/0135906中。通过从连续管状织造织物中切下合适长度可以提供一件管状织造织物,所述管状织造织物在一个末端的第一直径比在相对末端的第二直径大,优选地大至少2%或5%,且具有第一直径到第二直径的逐渐变换,并使末端稳定化。然后将管部分地反转以使得直径较大的部分将形成内管;这意味着小叶自由边缘将具有大于5%的额外长度。图2中示意性表示了这些步骤。图2A中显示了连续管状织造织物70的一部分,其具有第一直径的多个节段71和小于第一直径的第二直径的多个节段72,节段71和72通过锥形区73连接。通过在线74处将这种管状织物70切成多个件并使切割边沿稳定化,产生了多件具有1个(或2个)稳定化边沿的无缝管状织造织物,图2B中描绘了一件75。类似于图1中所示步骤,这些件可形成小叶组装体;取决于区段71和72之间的直径差异,其中的小叶将具有大于5%的额外长度。
图3显示了垂直于织物的径向WA在经线中织造织边的方法的示意图。这种织造方法可被用于制造单件管状织物,所述管状织物具有织边作为稳定化边沿。在这种情况下,将停留物(stay)连接到换纡纬档101,所述停留物包含多个弯曲部分62。在边沿5,经纱10各自形成一个环,且这些环中的每一个均利用停留物的弯曲部分固定到织布机。填充纱线11与经纱在填充方向(或纬向)WE上交织。在这种特定实施方式中,使用绳索60来将所述环固定到弯曲部分62上,所述绳索穿过经纱的每个环沿着边沿13延伸。在这种情况下,绳索60是经线的远端节段并作为填充纱线11继续,因此没有松散末端与边沿13相邻。通过使用这种方法,在边沿处的经线形成环,因此是连续的,即边沿13形成织边。在这种情况下,织边在垂直于经线方向WA的纬向WE上延伸。形成织边的这种方法理想地适用于形成环状或管状纺织结构,其中横向边沿将在最终瓣膜中形成小叶的自由边缘。在另一种实施方式中,弯曲部分使织布机与经纱的环直接相连。为了防止填充纱线的自由端,优选地环绕经纱之一缠绕填充纱线并使用纱线的两端作为单独的填充纱线。
发明人发现,制备具有平行于填充纱线的织边的织物时,使用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纱线作为填充纺线是特别有利的,因为这些纱线倾向于横向调整,以在移除停留物或弯曲部分时填充经纱的环。可以从理论上推断出(不想局限于此):关于具有非常高强度和模量的纱线来说的这种出乎意料的发现与UHMWPE纱线的低摩擦系数和弯曲柔韧性的组合有关。
在另外的实施方式中,如此后的图中所示,可以使用多层、多通道无缝管状织造织物来提供单件织物和形成本发明方法中使用的小叶组装体。
在一种实施方式中,提供单件织物,所述织物是通过将经线和填充纱线织造成包含三个或更多个通道的扁平织造多层管状织物而制成的,且使所述织物形成具有内层和外层的管状小叶组装体的步骤包括将该件织造织物完全反转,即由里向外翻。
参考由子图4A-4E组成的图4,示意性显示了各个步骤,其中使用具有4个通道的无缝管状织造织物来制造人工瓣膜。图4A(经线方向被标示为“WA”,填充方向被标示为“WE”)显示了单件织造织物1,其由内层或内管(对应于图4E中所描述的小叶组装体的支撑元件2)和外层或外管(其对应于小叶节段3)组成。外管和内管沿着纵向连接线220相连,从而限定了外层和内层之中和之间的3个通道和3个节段,它们对应于反转后与3个支撑元件2相连的3个小叶3。交叉线是在织造期间使来自一层的经线与来自另一层的经线交叉而得到的,这种交叉线具有与织物相似的强度。在这种实施方式中,制成的内管具有织边4且外管具有织边5;以使得在小叶组装体中,小叶在其自由边缘处具有织边5。所织造的这种织物中的外管具有比内管更大的圆周长度,这意味着:反转后,小叶组装体中的小叶将具有额外长度。
图4B给出了图4A的扁平化织造织物的正视图。图4C给出了相同的顶视图或剖视图,不过织物被配置为使得内层2形成圆柱形管。外管具有在交叉线220之间延伸的3个节段3。在下一个工艺步骤中,将图4C的纺织结构完全反转,即由里向外翻,这导致如图4D中所描绘的结构,其中小叶处于邻接位置或关闭位置。可例如在底部或沿着U形曲线(未显示),提供缝线以进一步限定小叶和袋。现在管状织造织物是小叶组装体,其中支撑元件2在外层中且内层形成小叶3。图4E给出了这种小叶组装体的等距视图。类似于图1中的步骤,可对小叶进行进一步限定和塑造形状,任选地连同连接到支架。在其它实施方式中,内管可具有比外管更大的圆周尺寸,且将不需要反转。
在一种替代性实施方式中,使用如图5中所描绘的单件织物,其中内管2再次限定了管状织物的主要部分,但与图4A中所示结构形成对比,这种内管层比外管延伸更长距离。在这种实施方式中,稍后形成小叶3的外管的边缘5是以织边形式形成的(例如,使用圆形换纡纬档并使用图3中所描绘的方法)。内管的边沿可被织造成规则边沿并被稳定化。可类似于关于图4A所述使这件织物形成小叶组装体。所产生的组装体和瓣膜的优点为:支撑元件较长,远离实际小叶延伸。该延伸部分可被用于例如连接到支架外部,例如作为垫层。或者,这种小叶组装体不连接到支架;而是在没有支架的情况下用作为有瓣膜的接枝,其中织物的延伸部分可被用于将组装体连接到脉管壁或动脉壁。
由子图6A-6D组成的图6示意性显示了根据本发明的方法的另一种实施方式中的各个步骤。该方法与关于图4和图5所述的方法大部分一致。从织布机释放纺织结构之后,在多层管状织造织物件的底部,经线10是不连续的,如图6A(所织造和释放的结构)和6B(闭合形式的反向结构或小叶组装体)中所示。顶部的层边沿4和5被织造成织边(或者以其他方式制成稳定化边沿)。在这种实施方式中,具有柱41的支架40被用于连接图6B的反向结构,如图6C中所示。使用的支架具有比小叶组装体更小的高度。添加缝线31、32和33,它们对应于图1中所示的缝线。最后,围绕图6C中用箭头T标示的支架转动在底部延伸的那部分小叶组装体。在图6D中能够看到,以这种方式,通过利用缝线34将延伸织物连接到支架形成了边200。所述边可用于将瓣膜缝合到动脉或主动脉开口,并/或能够提供缓冲功能。
在一种替代性实施方式中,使用环状经轴(如圆形或三角形经轴)来制造管状织造织物。此外,除了单管织造织物或单通道织造织物织物,还可以使用多套经线和经轴、特定设计的环状经轴(即,具有相连末端的经轴,如圆环)、和/或在层或管状结构之间特定交叉模式的纺线来制造多通道或多层管状织造织物。
由子图7A-7E组成的图7示意性显示了可利用另一种实施方式制造的另一种类型的人工瓣膜。在这种方法中,提供织物件,其是通过织造具有4个平行通道或管的无缝管状织物而制成的,其中稍后形成支撑元件2的三个子管是在具有3个节段的内层或内管的外表面上形成的,所述节段将形成小叶3。在一个末端使用与图3中所示相同的方法(即,使用具有弯曲部分62的停留物将经线环固定到三角形换纡纬档101),将这种小叶组装体的小叶3织造为在其自由边缘处具有织边5并将支撑元件2织造为具有织边4。或者,在织造后使边沿稳定化。为了织造这种纺织结构,需要3个填充纺线交织步骤,图7A中标示出了不同的纬线方向(WE1、WE2和WE3)。子管可被用于连接到支架,例如通过接收环形支架的3个支撑柱并将组装体固定到这些柱上,以形成瓣膜400。图7B中显示了打开形式的小叶组装体,图7C中显示了关闭形式的小叶组装体。
图7D显示了支架40’,其具有圆形支撑环401和三个柱402,所述三个柱402在形状上对应于图7B中所示的小叶组装体的3个支撑元件2。瓣膜400是由通过以下方法将小叶组装体连接到支架40’而产生的:使支撑元件2越过柱滑动直至织物邻接圆形支撑环401,然后利用缝线33将其连接到圆形支撑环以形成如图7E中所示的人工瓣膜400。圆形支撑环确保瓣膜400维持其形状。
在另一种实施方式中(未示出),子管或支撑元件2在其邻近自由边缘5的末端具有变窄(narrowing)(或任选地甚至关闭)。以这种方式,纺织结构比柱更容易放置,因为变窄防止瓣膜在纵轴方向上崩塌。或者,可使用其它连接工具如缝线以将支撑元件固定到柱上。
如上所述,通过将经线和填充纺线织造成无缝管状织造织物,来制造本发明方法中使用的织物件。未发现织造织物的一层或多层期间所应用的织造模式特别关键,本领域技术人员能够利用一些实验结合所选纺线来选择模式以获得期望的性质。典型地,发现具有常用模式(如平纹、斜纹或编篮纹编织模式)的织造织物能够提供良好性能。为了制造具有3D样形状的织物,特别是为了制造某种形状的小叶,也可以应用不同织造模式的组合。作为制造工艺的一部分,通过局部使用不同的织造模式(例如产生更密集的织物结构),不同形状可导致形成例如弯曲表面。
本发明的方法中使用管状织造织物,所述织物包含特定厚度的层并且是利用特定经线和填充纺线织造的,以使得产生了坚固而又柔韧且柔软的织物,从而使对瓣膜上的压力差响应时从开放位置移动到关闭位置的小叶能够具有高响应性,并通过小叶与关闭表面邻接且形成足够接合而能够有效关闭。在一种实施方式中,织物包含一个或多个单层厚度为约20-200μm的层。优选地,为了获得良好的性能,层厚度为至多180μm、150μm、140μm、130μm、120μm、110μm或100μm且至少30μm、40μm、50μm或60μm。在实施方式中,管状织造织物含有厚度为40-150μm或者50-100μm的层。
在本发明的方法中,各种类型的纤维可被用作经线和填充纺线,包括天然纤维或生物纤维,以及合成纤维。纺线可以由单丝纱线或多丝纱线形成。可以使用多于一种类型的纤维作为经线和填充纺线,且经线和填充纺线可彼此不同。为了制造性质均一且生产不太复杂的织物,使用一种类型的纤维作为经线或填充纺线,或者作为经线和填充纺线可以是优选的。在一种实施方式中,经线和填充纺线二者可包含至少80质量%或90质量%的一种类型的纤维,且优选地基本上由一种类型的纤维组成。合适的合成纤维包括由热塑性聚合物(例如由聚酯如PET、由聚氨酯、或由聚烯烃如PE或PP)制成的纱线。在一种实施方式中,纺织结构包含断裂伸长率至多为10%的纱线。在另一种实施方式中,纺线的线密度小于120dtex,优选地纺线的线密度小于100dtex、80dtex、60dtex、50dtex、40dtex、30dtex、20dtex或甚至15dtex,优选地纺线的线密度为至少5dtex、7dtex或10dtex;例如纺线的线密度介于5dtex和30dtex之间或者介于7dtex和15dtex之间。申请人发现,应用由稀薄纱线制成的织物来制造人工瓣膜在小叶的响应性和柔韧性方面具有优点(注意:虽然dtex不是表示实际尺寸或空间长度的参数,但实际上其相当于纱线直径,因为用于制造纱线的大部分合成材料和天然材料的密度为约1kg/dm3)。
在另一种实施方式中,织造织物中的经线和填充纺线包含高性能聚合物纱线、尤其是具有至少1Gpa的高抗张强度或韧性的复丝纱线,或者由高性能聚合物纱线、尤其是具有至少1Gpa的高抗张强度或韧性的复丝纱线制成。实例包括碳、芳族聚酰胺、芳族聚酯和超高分子量聚烯烃纱线。
在另一种实施方式中,经线和填充纺线包含超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维,更优选地纺线包含至少80质量%的UHMWPE纱线,更优选地经线和填充纺线实质上由UHMWPE复丝纱线组成。已发现这种纱线理想地适合用在用于制造瓣膜假体的小叶和支撑元件的织造织物中。UHMWPE纱线耐用、可被制成具有期望的机械性质且医用级是可商业获得的,所述医用级是几乎不致免疫的。特别地,优选使用固有粘度(IV)为至少5dl/g、优选地至少10dl/g、更优选地至少15dl/g的UHMWPE纱线。优选地,IV为至多40dl/g、更优选地至多30dl/g、甚至更优选地至多25dl/g或20dl/g。IV是根据方法PTC-179(Hercules Inc.Rev.1982年4月29日)在135℃下在十氢化萘中测定的,溶解时间为16小时,使用量为2g/l溶液的DBPC作为抗氧化剂,其中将在不同浓度下测量的粘度外推至零浓度下的粘度。特别优选的是凝胶纺成UHMWPE纱线,其通常具有为至少30GPa或50GPa的杨氏模量和至少1GPa或2GPa的韧性。在室温(即约20℃)下,在ASTMD885M中所指定的复丝纱线上,使用标称隔距长度为500mm的纤维、50%/分钟的十字头速度和“Fibre Grip D5618C”型Instron 2714夹具来定义和测定UHMWPE纱线的抗张性能。基于测量的应力-应变曲线,模量被测定为介于0.3-1%应变之间的梯度。为了计算模量和强度,将测量的张力除以纤度(通过称量10米纱线来测定纤度);假设密度为0.97g/cm3来计算以GPa计的值。优选地,所使用的纱线包含至少80重量%或90重量%的UHMWPE细丝;或者基本上由UHMWPE细丝组成。UHMWPE纱线的一个优选实例是可从荷兰的DSM获得的Dyneema纱线。这种类型的UHMWPE纱线是低dtex版本的可用的医用级纱线,该纱线的断裂伸长率通常为约2-4%。超高分子量聚乙烯可以是线性的或分支的,但优选使用线性聚乙烯,因为制造纱线期间通过拉伸可获得非常高的韧性和模量。线性聚乙烯在本文中被理解为表示:每100个碳原子具有少于1个侧链、优选地每300个碳原子具有少于1个侧链的聚乙烯;侧链或分支通常含有至少10个碳原子。通过FTlR在2mm厚的压缩成型膜上测定UHMWPE样品中侧链的数目,其中使用基于NMR测量值的校正曲线量化在1375cm处的吸收(如在例如EP0269151中)。
由这种UHMWPE纱线制成的织造织物为人工瓣膜提供良好的生物相容性,且非常柔韧,从而使得在脉动负载下小叶能够快速响应。柔韧小叶还能够容易地与支撑元件相一致地排列,从而产生接近支架和支撑元件的尺寸的孔;并且还在接合处引起较少负载。此外,申请人发现,使用这种稀薄纱线倾向于导致具有相对低孔径和有利的血液相容性的织造纺织结构。瓣膜的耐久性可被进一步改善,例如通过凭借在形成接合处时穿过织物的多层缝合以产生更牢固的连接或附着,因为稀薄织物足够柔韧以允许层折叠,所以这是可能的。
值得注意的是,使用由UHMWPE复丝纱线制成的这种织造织物与现有技术的教导是背离的,现有技术教导使用允许约15%弹性延伸的材料,以模仿天然小叶材料的延伸性能。由于UHMWPE纱线通常具有低断裂伸长率和高抗延伸性(高模量),所以由其制成的织造织物也将是相对低延伸的材料。发明人认为本发明方法的另一个优点是:使用这种纺织结构可在植入后提供更耐久的小叶和瓣膜,不仅从机械视角看是如此,而且还由于物体延伸可引起胶原在该物体上蔓延。因此,本发明小叶的低拉伸特征能够减小潜在胶原或连接组织过度生长的动力或使其减至最小,否则这将导致小叶增厚和移动性损失且可能引起病灶性血栓或其它赘生物。一般而言,组织过度生长或纤维化可导致小叶压缩,这将导致瓣膜功能不全。
在根据本发明的方法中,缝线可被用于制造小叶组装体自身并将小叶组装体连接到支架,以形成接合处。这种缝线优选地是使用与织造织物的纱线具有相似强度性质的纱线或缝合材料制成的。在优选的实施方式中,缝线是使用合适尺寸或线密度的纱线或缝合物制成的,所述纱线或缝合物包含至少80质量%或90质量%的上文所限定的UHMWPE纱线或者基本上由上文所限定的UHMWPE纱线制成以确保牢固且耐久的连接和接合处。
在另一种实施方式中,形成小叶组装体还可包括以下步骤:通过使小叶与期望形状的模具接触来塑造小叶的形状,任选地将模具加热至比热塑性聚合物例(如UHMWPE)的熔点(聚合物熔点测定请参见ISO11357-3)低3-60℃(优选地5-40℃)的温度,任选地使片材蠕变成型(即,改变其尺寸),并使其经受受控的松弛和/或可塑拉伸以与模具的至少部分一致。例如WO2010/020660中描述了这种热成型工艺。利用这种实施方式,能够向小叶施加几何结构,例如以产生某一曲率或以满足某些临床要求。
图8A中显示了具有两个相对小叶的用于人工瓣膜的小叶组装体的横截面。在没有动脉负载处于中立位时,小叶3和3’具有这样的几何结构,所述几何结构使得它们沿着自由边缘长度彼此邻接,从而形成在该横截面上具有接合高度H的接合700。接合高度H跨越每个小叶的自由边缘长度以至少0.1mm延伸(其底部用参考数字300来表示),其中取决于接合处的长度,也可甚至更大地朝向接合处。每个小叶的几何结构还包括在关闭表面的顶部和各自与支撑元件的连接之间延伸的凸面,其中显示了最低点120和120’。每个凸面远离各自的支撑元件2和2’凸起。图8B中显示了:通过液体静压,例如由用所示的水600填充袋而产生的液体静压,可更容易地检查所施加的几何结构和接合高度(包括具有自由边缘长度的关闭“带”的形成)并估计其尺寸。应该注意的是,由于自由边缘的额外长度(比跨越支撑元件之间的距离并接牢实际所需更多的纺织物长度),在一些点处当通过用水填充瓣膜来使其关闭时,关闭表面中可存在褶皱或小开口(通道)。但这种开口不是持久的,其将在实际使用中通过脉动负载被关闭。高度h是连接最低点和自由边缘的线与小叶的弯曲表面之间的最大正交距离。在另一种实施方式中,小叶包含凸面,其中在小叶中心线的高度h为大于1mm,优选地大于2mm、3mm或4mm,最优选地约5mm。最大值固有地取决于瓣膜自身的外部尺寸,但通常为约10-15mm,例如10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm。发明人认为,具有这种特定形状的所施加的凸面几何结构导致小叶材料中的应力更小且接合处上的张力可能更小。
在另一种实施方式中,所述方法还包括以下步骤:通过涂覆涂层或任选地在模具中排布纺织结构来降低至少部分织造织物的渗透性,加热至比经线和填充纺线的热塑性聚合物(优选UHMWPE)的熔点低3-15℃的温度,和保持在比熔点低3-15℃的温度下持续10秒-2小时以赋予织物中相邻细丝和/或纱线之间的局部连接。取决于纱线的横截面及其在纺织结构中的排布(例如织造类型),降低纺织结构的渗透性可以是有利的。
制造人工瓣膜的方法还可包括:通过将小叶组装体连接到支架来形成瓣膜。这种支架或框架是通常包含刚性元件的刚性或半刚性结构,且往往为环形或圆柱形。适合制造支架的材料包括刚性聚合物、纤维增强聚合物、金属和金属合金、陶瓷及其组合。合适的刚性聚合物包括聚缩醛、dextroplast、聚氨酯、聚乙烯、聚砜、聚醚砜、聚芳基砜、聚醚醚酮和聚醚酰亚胺。合适的金属包括生物相容性金属,例如不锈钢,钛,钴合金例如(钴-铬-镍合金)和MP35N(镍-钴-铬-钼合金),以及(镍-钛合金)。此外,可以由陶瓷材料生产支架,所述陶瓷材料例如热解碳、碳化硅或碳化金属、羟磷灰石和氧化铝。也可以由碳例如石墨生产合适的支架。优选地,支架至少部分由超弹性合金或形状记忆合金制成,例如其既可用作超弹性材料,亦可用作形状记忆合金。这种支架允许容易地将瓣膜假体插入体内的期望位置。插入之前,使可自膨胀的支架达到第一(相对低的)温度,在该温度下其具有紧密构型。例如通过使用导管系统,这种紧密构型允许使用微创手术时容易地将支架(和与其相连的瓣膜)插入体内。放置支架后,形状记忆合金将升温至体温并改变相,从而将其形状改变为较大直径。例如对于将在奥氏体相和马氏体相之间发生相变。因此,支架将膨胀并从而产生对周围组织的夹紧力。在另一种构型中,是超弹性材料且可有弹性地变形直至材料应变为约10%,因此瓣膜朝向紧密形状变形是可能的,仍然允许在放置后弹性展开至最终形状。
本发明还涉及制造以上的方法和附图中所述小叶组装体的方法、利用上述方法能够获得或通过上述方法获得的人工瓣膜和小叶组装体,更具体地,如以下列出的实施方式中和通过权利要求所限定的这种人工瓣膜。
现在将使用以下非限制性实验来进一步阐述本发明。
实验1
该实验描述了制造人工瓣膜和实验,在所述实验中,这种瓣膜在体外测试并通过植入绵羊中而被用作肺瓣膜假体。在该实施例中,利用下文所述方法制造每个瓣膜,所述方法基本上是由单件织造织物通过经由缝连接末端来制造管状结构。虽然这不是无缝管状织物,但本领域技术人员从这些说明性实验将理解:通过说明书和附图阐释的根据本发明制造的人工瓣膜将至少显示出相似的性能特征。值得注意的是,图1中相应地显示了一些下文所述步骤。
由DyneemaTG 10dtex UHMWPE复丝纱线(可从荷兰的DSM获得)以2×2斜纹组织的形式织造织物,其具有纵向织边并具有458根经纱/英寸和223根填充纱线/英寸的密度,且具有0.00314英寸(80μm)的层厚度。将织物折叠两次形成具有90mm的长度、21.5mm的宽度的双层结构。使用由电磁抛光不锈钢304制成的具有图1G中所示设计的圆柱形支架。其外直径为25mm,内直径为23mm且高度为17mm。对于产生缝线,使用两种缝合线:带有锥形针的Maxbraid PE 3-0蓝色缝合线(suture blue)(可从BIOMET MERCK LTD以MPC 900252获得),其在下文被称为缝合线A;和带有锥形针的Maxbraid PE 4-0蓝色缝合线(可从同一供应商以MPC 900244获得),其在下文被称为缝合线B。这两种缝线均包含UHMWPE纱线。
如下所述制造肺瓣膜。为了在小叶自由边缘长度上产生约6mm的接合高度,产生大量自由边缘长度。通过以下步骤使自由边缘长度过大:
1.在所织造的纺织结构中的小叶自由边缘长度将固有地等于支撑元件长度,因为两层具有相同长度。形成圆柱体的支撑元件的边沿与瓣膜中间之间的距离为瓣膜的半径R,3个小叶桥接该距离所需的总长度为6R,而支撑元件的长度为2πR。这为小叶创造了2πR/6R=1.05的固有额外长度因子。
2.首先将双层织造织物围着25mm支架缠绕(即,缠绕到支架外面),然后将垂直于小叶自由边缘的末端缝合在一起。随后,将圆柱形纺织结构放置在内径23mm的支架内部并利用UHMWPE缝合线固定到支架上。这创造了25/23=1.09的额外长度因子。
3.在本实施例中,用于植入的实际人工心脏瓣膜尺寸为23mm,因此外径25mm的支架被径向压缩至23mm。以这种方式,固定有支撑元件和小叶的支架的内径从23mm减小至21mm。这创造了23/21=1.10的额外长度因子。
以这种方式创造的小叶自由边缘的总额外长度因子为πx25/3x21=1.25。如此创造的额外长度为约25%。
如上文所示,将双层织造织物紧密地围着支架(最初被用作模具)缠绕,然后利用缝合线A从织物/支架组合的流出侧开始通过下述方法将封闭物处的四层缝合在一起:产生结,留出约2cm松散末端和长末端,所述长末端用于产生朝向织物/瓣膜组合入口侧的缝合线。小心移除支架/模具,然后将管状纺织结构放置在支架内。小叶和支撑元件的经线的方向垂直于支架的纵向中心轴和接合支架柱,因此填充纱线平行于中心轴和和接合支架柱。然后引导缝合线A从入口侧朝向出口侧穿过边缘和支架柱孔(相应显示于图1G中),从而以约9mm的长度将支架柱固定到支撑元件和小叶。在柱的顶部(流出侧),使用缝合线A以连续方式通过占据支架弯曲末端的闭锁牙合(locked bite)从而将支撑元件的边沿固定到支架(使用彩饰(festooning)缝合线的公知“Blalock方法”)。在结的松散末端处,将缝合线A的末端系到其起点。以120度的方式将纺织结构暂时固定到剩下的接合支架柱,从而将其分成具有大致相同自由边缘长度的三部分,以保持下一步期间结构在适当的位置;然后,可移除临时固定物。
使用第二缝合线B通过以下过程完成纺织结构的连接并在支架内产生实际小叶组装体:以约9mm的长度缝合到两个剩下的支架柱,并将小叶层缝合到支撑元件层和支架以产生瓣膜尖瓣。在缝合之前,以在流入侧支撑元件长度为代价,将所有3个单独小叶的自由边缘在自由边缘中部向上拉3mm,从而在支架流出侧整个平面上提高的接合柱之间产生弓形织造织物。连同上文提到的额外长度,这在心脏瓣膜中心产生约6mm接合高度,且很可能朝向接合处甚至更高:为约9mm。模具(取自人主动脉瓣的阴性形式(negative form))被用于进一步塑造小叶的凸出部分(belly)的尺寸和形状(还显示于图1E中)。将小叶组装体暂时缝合在位于流入侧的柱之间的中部以在下一步期间维持这种构型。如图1G中相应显示的,从这一点开始缝合。在柱顶部,利用两个环绕咬合,双重固定小叶和支撑元件。在支架顶部上将小叶片材向后拉一点点并通过缝合线固定。(U形)小叶缝合线的路线也受支架和模具的形状控制。将缝合线末端系在缝合线B起点的结处剩余的松散末端。所产生的小叶在其中心线具有凸面,没有脉动负载时,曲率半径为约12mm。预计这代表图8B中所示的沿着中心线高度h为约5mm的距离h。纺织结构从位于流入位置的支架延伸几毫米(还显示于图6C中),其例如可被用于在植入后使瓣膜连接到脉管壁或动脉壁。利用缝合线将小叶组装体进一步连接到支架下部,并移除临时缝合线。
这样固定小叶组装体之后,将瓣膜的支架从直径为25mm压缩至直径为23mm,然后通过使用环氧乙烷杀菌对其进行杀菌。
在体外和体内测试如上文所述而制成的瓣膜的性能。在简化的模拟循环中进行人工心脏瓣膜的机械测试和功能测试。BVS 5000循环辅助装置(Abiomed,Danvers,MA,美国)被包含在具有储液器和回流管的闭环回路中。心脏泵囊由频率为80次心脏跳动/分且输出为3600cc/分的Intra Aortic Balloon Pump(Maquet,Rastatt,德国)驱动,同时使用水柱将心脏泵流出侧的后负荷设置为80mmHg。在最初试验中,流出侧心脏泵的标准瓣膜被安装在透明塑料管中的利用三个单独的由55dtex UHMWPE纱线制成的小叶构建的瓣膜所替代,以研究其打开性能和关闭性能。该导向瓣膜在保持织造小叶不退化的情况下胜任并维持超过4周(3571200个循环)。基于该经验,在人类体循环的同等生理负载条件下测试如上构建的瓣膜(基于由10dtex UHMWPE纱线的织造织物制成的小叶),累积持续超过120天(13824000个循环)。瓣膜充分打开成为最佳有效孔,其中平行于液流的摆动小叶具有公知的垂直位置,并且关闭同时视觉上未观察到(除了约0.5mm的微小中心孔之外)沿着汇合小叶自由边缘的接合线的关闭缺陷。测试后的目视检查显示完好无损的瓣膜几何结构;小叶未示出自由边缘磨损或任何其它破坏或缺陷。如上所述的所有缝合线以及结均是完整的。
还将肺人工瓣膜植入成体绵羊模型(bread“swifter”,体质量为55-70kg)中不停跳的心脏上,同时使用体外循环机。通过左胸廓切开术第3-4i.c.s.实现接近肺动脉。纵向切割肺动脉,然后切除原生小叶。使用3根5-0定位缝合线拉紧接合原生柱。使用5-0将瓣膜缝合到肺动脉中的环上瓣(supra annular)水平上(原生接合处的平面顶部)上。以线性方式封闭肺动脉。
超声心动描记术显示了正常小叶功能,除了瓣膜中心的一些偶然最低限度回流之外,无瓣膜回流或瓣膜旁回流。封闭伤口并将绵羊带回畜舍恢复。
所有经处理的绵羊保持稳定,没有任何不良临床症状直至6个月观察期。该时期之后,再次评估小叶功能。超声心动描记术显示了足够胜任的小叶功能,具有较少至中等瓣膜回流但无瓣膜旁回流,且自植入之日起有效孔没有变化。此后,从绵羊中取出瓣膜进行检查。小叶和支撑元件与组织一起过度生长,但这表现出非常薄的纤维母细胞和内皮细胞层,而没有组织钙化的组织学征兆和放射学征兆,并且在自由边缘处具有250μm的最大厚度(包括小叶),并且流线型修复组织的量向最低点增加。瓣膜的结构看起来没有变化,所有缝合线均在适当的位置而没有断裂且小叶的自由边缘看起来像最初制造的那样完好无损。未能检测到磨损征兆或其它异常现象。据发明人所知,没有具有如下特征的使用具有由织物制成的小叶的人工瓣膜的其它研究,所述织物由合成纤维织造,且其中具有这种植入瓣膜的动物存活6个月而没有并发症。
实验2
类似于实验1来制造将要植入体循环中的人工主动脉瓣但有一些变动。如下制备支撑元件:取出三片半月形织物(面向人或动物主动脉中的佛氏窦)以允许血液供给流入冠状动脉口。根据U形尖瓣缝合线的对应缝合线(面向佛氏窦)将支撑元件的剩余边沿固定到小叶。使用第二缝合线通过以下过程完成纺织结构的连接并在支架内产生实际小叶组装体:以约9mm的长度缝合到支架柱,并将小叶层缝合到支撑元件层和支架以产生瓣膜尖瓣。
随后以类似于上文关于肺瓣膜所述的方式构建该瓣膜。完成时,利用MaxBraidTM3-0UHMWPE(可获自Teleflex,Limerick,爱尔兰),以外翻(everted)方式采用Blalock缝合构型缝合经编织的UHMWPE纱线的额外缝制翻边(sewing cuff)。
在体外循环的支持下,将瓣膜植入成体绵羊模型(bread“swifter”,体质量为65kg)中停跳的心脏上。通过左胸廓切开术第3-4i.c.s.实现接近主动脉根部。将肺动脉切开并拉到旁边以允许横切主动脉。使用连续缝合线5-0在心搏停止的情况下进行传统植入。利用心包补片封闭主动脉,之后使心脏除纤颤。断开心肺机。超声心动描记术显示了正常小叶功能,无瓣膜回流或瓣膜旁回流。
除非另有说明或者对本领域技术人员而言技术上明显不可行,否则本申请中所公开的关于制造人工瓣膜的方法或者通过所述方法能够获得或利用所述方法获得的瓣膜的实施方式、方面和优选特征或范围中的任一个可以以任意组合进行组合。下述实施方式集合中进一步总结了本发明。
制造人工瓣膜(400)的方法,所述人工瓣膜能够呈现其中瓣膜打开的第一形式和其中瓣膜关闭的第二形式,所述瓣膜包含小叶组装体,所述小叶组装体具有至少两个连接到支撑元件(2)的小叶(3),所述小叶具有能够在其中瓣膜呈现第一形式的第一位置和其中瓣膜呈现第二形式的第二位置之间移动的自由边缘(5),所述方法包括:
-提供单件织物,所述织物是通过将经线和填充纺线织造成具有至少一个稳定化边沿的无缝管状织造织物而制成的,和
-使所述织物形成小叶组装体,所述小叶组装体具有形成小叶的内层和形成支撑元件的外层,所述小叶具有形成自由边缘的稳定化边沿。
根据在前实施方式的方法,所述方法还包括将所述小叶组装体连接到支架。
根据在前实施方式的方法,其中所述单件织物是通过以下过程制成的:将连续的无缝管状织造织物切成期望长度的件,然后使至少一个所产生切割边沿稳定化,优选地使所有切割边沿稳定化。
根据在前实施方式的方法,其中所述经线和填充纺线是热塑性聚合物纤维且形成所述自由边缘的稳定化边沿是通过熔合产生的,优选地形成所述自由边缘的稳定化边沿是通过凭借热切割同时切割和稳定化而产生的。
根据在前实施方式的方法,其中所述单件织物是在不连续工艺中制成的且形成所述自由边缘的稳定化边沿被织造成织边。
根据在前实施方式中任一种的方法,其中所述人工瓣膜具有2个或3个小叶、更优选地3个小叶。
根据在前实施方式中任一种的方法,其中相对于关闭瓣膜所需的最小长度,小叶自由边缘具有至少5%、优选地至少7%、至少10%或15%,且至多40%或30%的额外长度。
根据在前实施方式中任一种的方法,其中所述人工瓣膜包含这样的小叶,所述小叶被制成使得:即使瓣膜上没有脉动负载,小叶也能沿着自由边缘长度形成大于0.1mm的接合高度,优选地接合高度为至少2mm、3mm、4mm或5mm且至多15mm、13mm、11mm、10mm、9mm、8mm或7mm,例如3-10mm,优选地5-7mm。
根据在前实施方式中任一种的方法,其中所述单件织物是通过将经线和填充纺线织造成单通道无缝管状织造织物而制成的,且使所述织物形成管状小叶组装体包括:部分地反转织物件以形成管中管。
根据在前实施方式的方法,其中织物件是具有直径大体相同的开放末端的大体圆柱形的无缝管状织造织物;或者是具有直径不同的开放末端的无缝管状织造织物。
根据在前实施方式的方法,其中所述单件织物是通过将经线和填充纺线织造成包含三个或更多个通道的多层管状织物而制成的,且使所述织物形成管状小叶组装体包括:反转管状织物件。
根据在前实施方式的方法,其中所述管状织物具有沿着纵向交叉线相连接的两个层,所述交叉线限定了层中的两个或更多个节段;反转后,所述节段对应于连接到两个或更多个支撑元件2的两个或更多个小叶3。
根据在前实施方式的方法,其中所述无缝管状织造织物是通过使用环状经轴(如圆形或三角形经轴)而制成的。
根据在前实施方式的方法,其中织物件是通过织造具有3个或更多个平行管的无缝管状织物而制成的,其中形成支撑元件2的两个或更多个子管是在具有两个或更多个节段的一个内管的外表面上形成的,所述节段将形成小叶3。
根据在前实施方式中任一种的方法,其中利用平纹、斜纹或编篮纹织造模式,或者通过不同织造模式的组合来制造所述织物。
根据在前实施方式中任一种的方法,其中通过局部改变织造模式或织造密度从而向所述织物施加3D几何结构。
根据在前实施方式中任一种的方法,其中所述织物包含一个或多个单层厚度为约20-200μm的层,优选地层厚度为至多180μm、150μm、140μm、130μm、120μm、110μm或100μm且至少30μm、40μm、50μm或60μm,例如40-150μm,或者厚度为50-100μm。
根据在前实施方式中任一种的方法,其中经线和填充纺线包含至少80质量%或90质量%的一种类型的单丝纱线或复丝纱线,或基本上由一种类型的单丝纱线或复丝纱线组成。
根据在前实施方式中任一种的方法,其中所述经线和填充纺线的线密度小于120dtex,优选地小于100dtex、80dtex、60dtex、50dtex、40dtex、30dtex、20dtex或甚至15dtex,且优选地为至少5dtex、7dtex或10dtex;例如线密度为5dtex-30dtex或者7dtex-15dtex。
根据在前实施方式中任一种的方法,其中所述织造织物中的经线和填充纺线包含热塑性聚合物纱线、或高性能聚合物纱线、优选地具有至少1Gpa的抗张强度或韧性的复丝纱线,或者由热塑性聚合物纱线或由高性能聚合物纱线、优选由具有至少1Gpa的抗张强度或韧性的复丝纱线制成。
根据在前实施方式中任一种的方法,其中所述经线和填充纺线包含超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纱线。
根据在前实施方式的方法,其中所述UHMWPE纱线是凝胶纺成UHMWPE纱线,其具有至少30GPa或50GPa的杨氏模量,至少1GPa或2GPa的韧性,和优选地约2-4%的断裂伸长率。
根据在前实施方式的方法,其中所述UHMWPE纱线包含至少80质量%或90质量%的UHMWPE细丝,或者基本上由UHMWPE细丝组成。
根据在前实施方式中任一种的方法,其中所述支架是可自扩张支架。
制造用于在前实施方式中任一种中所描述的用于人工瓣膜的小叶组装体的方法。
通过根据在前实施方式中任一种的方法能够得到的用于人工瓣膜的小叶组装体。
通过根据在前实施方式中任一种的方法能够得到的人工瓣膜。
人工瓣膜(400),其能够呈现其中瓣膜打开的第一形式和其中瓣膜关闭的第二形式,所述瓣膜包含小叶组装体,所述小叶组装体具有至少两个连接到支撑元件(2)的小叶(3),所述小叶具有能够在其中瓣膜呈现第一形式的第一位置和其中瓣膜呈现第二形式的第二位置之间移动的自由边缘(5),其中:
-所述小叶组装体是由单件无缝管状织造织物制成的,所述织造织物由经线和填充纺线制成并具有至少一个稳定化边沿,且
-所述小叶组装体具有形成小叶的内层和形成支撑元件的外层,所述小叶具有形成自由边缘的稳定化边沿。
根据在前实施方式的人工瓣膜,其还包含连接到所述小叶组装体的支架。
根据在前实施方式的人工瓣膜,其中所述瓣膜包含两个小叶,第二小叶充当第一小叶的关闭表面,反之亦然,优选地所述瓣膜包含三个小叶,每个小叶充当另外两个小叶的关闭表面。
根据在前实施方式的人工瓣膜,其中所述经线和填充纺线是热塑性聚合物纤维且形成所述自由边缘的稳定化边沿是通过熔合产生的,优选地形成所述自由边缘的稳定化边沿是通过凭借热切割同时切割和稳定化而产生的。
根据在前实施方式的人工瓣膜,其中所述单件织物具有被织造成织边的稳定化边沿。
根据在前实施方式中任一种的人工瓣膜,其中相对于关闭瓣膜所需的最小长度,小叶自由边缘具有至少5%、优选地至少7%、至少10%或15%,且至多40%或30%的额外长度。
根据在前实施方式中任一种的人工瓣膜,其中所述人工瓣膜包含这样的小叶:即使瓣膜上没有脉动负载,所述小叶也能沿着自由边缘长度形成大于0.1mm的接合高度,优选地接合高度为至少2mm、3mm、4mm或5mm且至多15mm、13mm、11mm、10mm、9mm、8mm或7mm,例如3-10mm,优选地5-7mm。
根据在前实施方式中任一种的人工瓣膜,其中所述单件织物是单通道无缝管状织造织物,其被部分地反转成管中管结构。
根据在前实施方式的人工瓣膜,其中织物件是具有直径大体相同的开放末端的大体圆柱形的无缝管状织造织物;或者是具有直径不同的开放末端的无缝管状织造织物。
根据在前实施方式的人工瓣膜,其中所述单件织物是包含三个或更多个通道的多层管状织物,且管状小叶组装体是通过反转管状织物件而制成的。
根据在前实施方式的人工瓣膜,其中所述管状织物具有沿着纵向交叉线相连接的两个层,所述交叉线限定了层中的两个或更多个节段;反转后,所述节段对应于连接到两个或更多个支撑元件2的两个或更多个小叶3。
根据在前实施方式的人工瓣膜,其中织物件是具有3个或更多个平行管的无缝管状织物,其中形成支撑元件2的两个或更多个子管连接到具有形成小叶3的两个或更多个节段的一个内管的外表面。
根据在前实施方式中任一种的人工瓣膜,其中利用平纹、斜纹或编篮纹织造模式,或者通过不同织造模式的组合来制造所述织物。
根据在前实施方式中任一种的人工瓣膜,其中通过局部改变织造模式或织造密度,所述织物具有3D几何结构。
根据在前实施方式中任一种的人工瓣膜,其中所述织物包含一个或多个单层厚度为约20-200μm的层,优选地层厚度为至多180μm、150μm、140μm、130μm、120μm、110μm或100μm且至少30μm、40μm、50μm或60μm,例如40-150μm,或者厚度为50-100μm。
根据在前实施方式中任一种的人工瓣膜,其中经线和填充纺线包含至少80质量%或90质量%的一种类型的单丝纱线或复丝纱线,或基本上由一种类型的单丝纱线或复丝纱线组成。
根据在前实施方式中任一种的人工瓣膜,其中所述经线和填充纺线的线密度小于120dtex,优选地小于100dtex、80dtex、60dtex、50dtex、40dtex、30dtex、20dtex或甚至15dtex,且优选地为至少5dtex、7dtex或10dtex;例如线密度为5dtex-30dtex或者7dtex-15dtex。
根据在前实施方式中任一种的人工瓣膜,其中所述织造织物中的经线和填充纺线包含热塑性聚合物纱线、或高性能聚合物纱线、优选地具有至少1Gpa的抗张强度或韧性的复丝纱线,或者由热塑性聚合物纱线或由高性能聚合物纱线、优选由具有至少1Gpa的抗张强度或韧性的复丝纱线制成。
根据在前实施方式中任一种的人工瓣膜,其中所述经线和填充纺线包含超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纱线。
根据在前实施方式的人工瓣膜,其中所述UHMWPE纱线是凝胶纺成UHMWPE纱线,其具有至少30GPa或50GPa的杨氏模量,至少1GPa或2GPa的韧性,和优选地约2-4%的断裂伸长率。
根据在前实施方式的人工瓣膜,其中所述UHMWPE纱线包含至少80质量%或90质量%的UHMWPE细丝,或者基本上由UHMWPE细丝组成。
根据在前实施方式中任一种的人工瓣膜,其中所述支架是可自扩张支架。

Claims (19)

1.制造人工瓣膜(400)的方法,所述人工瓣膜能够呈现其中所述瓣膜打开的第一形式和其中所述瓣膜关闭的第二形式,所述瓣膜包含小叶组装体,所述小叶组装体具有至少两个连接到支撑元件(2)的小叶(3),所述小叶具有能够在其中所述瓣膜呈现所述第一形式的第一位置和其中所述瓣膜呈现所述第二形式的第二位置之间移动的自由边缘(5),所述方法包括:
-提供单件织物,所述织物是通过将经线和填充纺线织造成具有至少一个稳定化边沿的无缝管状织造织物而制成的,和
-使所述织物形成小叶组装体,所述小叶组装体具有形成所述小叶的内层和形成所述支撑元件的外层,所述小叶具有形成所述自由边缘的稳定化边沿。
2.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括将所述小叶组装体连接到支架。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述单件织物是通过以下过程制成的:将连续的无缝管状织造织物切成期望长度的件,然后使至少一个所产生切割边沿稳定化。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述经线和填充纺线是热塑性聚合物纤维且形成所述自由边缘的稳定化边沿是通过熔合产生的。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述单件织物是在不连续工艺中制成的且形成所述自由边缘的稳定化边沿被织造成织边。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述人工瓣膜具有2个或3个小叶。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其中相对于关闭所述瓣膜所需的最小长度,所述小叶自由边缘具有至少5%的额外长度。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其中所述单件织物是通过将经线和填充纺线织造成单通道无缝管状织造织物而制成的,且使所述织物形成管状小叶组装体包括:部分地反转该件织物以形成管中管。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其中所述单件织物是通过将经线和填充纺线织造成包含三个或更多个通道的多层管状织物而制成的,且使所述织物形成管状小叶组装体包括:反转该件管状织物。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其中利用平纹、斜纹或编篮纹织造模式,或者通过不同织造模式的组合来制造所述织物。
11.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其中所述织物包含一个或多个单层厚度为约20-200μm的层。
12.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其中经线和填充纺线包含至少80质量%的一种类型的单丝纱线或复丝纱线。
13.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其中所述经线和填充纺线的线密度小于120dtex。
14.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其中所述经线和填充纺线包含热塑性聚合物的纱线。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述经线和填充纺线包含超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纱线。
16.通过根据在前权利要求中任一项所述的方法能够得到的用于人工瓣膜的小叶组装体。
17.通过根据在前权利要求中任一项所述的方法能够得到的人工瓣膜。
18.根据权利要求17所述的人工瓣膜,其还包含连接到所述小叶组装体的支架。
19.根据权利要求17或18所述的人工瓣膜,其中所述瓣膜包含两个或三个小叶,每个小叶充当其它小叶的关闭表面。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111712271A (zh) * 2018-01-31 2020-09-25 赛康特集团有限责任公司 高韧性纱线制成的超低剖面机织、针织和编织纺织品以及纺织品复合材料
CN112041489A (zh) * 2018-01-31 2020-12-04 赛康特集团有限责任公司 具有变化密度的编织移植物复合材料
CN112822991A (zh) * 2018-10-10 2021-05-18 得维医疗有限公司 用于治疗和/或更换发炎的、形成血栓的或退化的心脏瓣膜的植入物
CN113181432A (zh) * 2021-04-15 2021-07-30 复旦大学附属中山医院 一种人工蚕丝瓣膜及其制备方法
WO2021209046A1 (zh) * 2020-04-17 2021-10-21 山前(珠海)生物材料科技有限公司 一种心脏瓣膜假体及其构成的人工瓣膜和制备方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015169866A1 (en) 2014-05-06 2015-11-12 Dsm Ip Assets B.V. Prosthetic valve and method of making a prosthetic valve
CN106535824B (zh) 2014-05-06 2018-06-12 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 制造人工瓣膜的方法和利用所述方法得到的瓣膜
US10583003B2 (en) 2014-05-06 2020-03-10 Dsm Ip Assets B.V. Method of making a prosthetic valve and valve obtained therewith
WO2015171743A2 (en) 2014-05-07 2015-11-12 Baylor College Of Medicine Artificial, flexible valves and methods of fabricating and serially expanding the same
JPWO2016098877A1 (ja) * 2014-12-19 2017-11-02 国立研究開発法人国立循環器病研究センター 人工弁形成基材及び人工弁
FR3037811B1 (fr) * 2015-06-29 2018-05-25 Zedel Sangle formant ceinture et/ou paire de tours de cuisse de harnais d'encordement, et harnais d'encordement
PT3606467T (pt) * 2017-04-06 2023-09-14 Univ Minnesota Válvulas protéticas e métodos de fabrico
CN109549751B (zh) * 2018-11-21 2024-01-09 杭州创心医学科技有限公司 一种带瓣管道及制作带瓣管道的方法
EP3893807B1 (en) * 2018-12-13 2023-10-11 Abbott Laboratories Fabric material for medical devices
DE102020127884A1 (de) * 2020-10-22 2022-04-28 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen Textil funktionalisierte implantierbare Klappenprothesen

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3526906A (en) * 1965-11-05 1970-09-08 Lorraine Carbone Prosthetic implants made from carbonaceous materials
US3859668A (en) * 1972-08-11 1975-01-14 Medical Inc Rotatable suturing member
WO2000062714A1 (en) * 1999-04-15 2000-10-26 Sulzer Carbomedics Inc. Heart valve leaflet with scalloped free margin
US20050228487A1 (en) * 2004-04-12 2005-10-13 Scimed Life Systems, Inc. Tri-petaled aortic root vascular graft
US20080200977A1 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Cook Incorporated Artificial Valve Prostheses with a Free Leaflet Portion

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0474748B1 (en) * 1989-05-31 1995-01-25 Baxter International Inc. Biological valvular prosthesis
US6425916B1 (en) * 1999-02-10 2002-07-30 Michi E. Garrison Methods and devices for implanting cardiac valves
WO2005011534A1 (en) * 2003-07-31 2005-02-10 Cook Incorporated Prosthetic valve devices and methods of making such devices
US7357810B2 (en) * 2003-12-18 2008-04-15 Ethicon, Inc. High strength suture with absorbable core and suture anchor combination
EP2340055B1 (en) * 2008-08-19 2017-01-25 DSM IP Assets B.V. Implantable valve prosthesis and method for manufacturing such a valve
US10583003B2 (en) * 2014-05-06 2020-03-10 Dsm Ip Assets B.V. Method of making a prosthetic valve and valve obtained therewith
WO2015169866A1 (en) * 2014-05-06 2015-11-12 Dsm Ip Assets B.V. Prosthetic valve and method of making a prosthetic valve

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3526906A (en) * 1965-11-05 1970-09-08 Lorraine Carbone Prosthetic implants made from carbonaceous materials
US3859668A (en) * 1972-08-11 1975-01-14 Medical Inc Rotatable suturing member
WO2000062714A1 (en) * 1999-04-15 2000-10-26 Sulzer Carbomedics Inc. Heart valve leaflet with scalloped free margin
US20050228487A1 (en) * 2004-04-12 2005-10-13 Scimed Life Systems, Inc. Tri-petaled aortic root vascular graft
US20080200977A1 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Cook Incorporated Artificial Valve Prostheses with a Free Leaflet Portion

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111712271A (zh) * 2018-01-31 2020-09-25 赛康特集团有限责任公司 高韧性纱线制成的超低剖面机织、针织和编织纺织品以及纺织品复合材料
CN112041489A (zh) * 2018-01-31 2020-12-04 赛康特集团有限责任公司 具有变化密度的编织移植物复合材料
CN112041489B (zh) * 2018-01-31 2022-07-12 赛康特集团有限责任公司 具有变化密度的编织移植物复合材料
CN112822991A (zh) * 2018-10-10 2021-05-18 得维医疗有限公司 用于治疗和/或更换发炎的、形成血栓的或退化的心脏瓣膜的植入物
WO2021209046A1 (zh) * 2020-04-17 2021-10-21 山前(珠海)生物材料科技有限公司 一种心脏瓣膜假体及其构成的人工瓣膜和制备方法
CN113181432A (zh) * 2021-04-15 2021-07-30 复旦大学附属中山医院 一种人工蚕丝瓣膜及其制备方法

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