CN114502101A - 具有传感器的可植入接合辅助装置及相关系统和方法 - Google Patents

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阿里·皮耶特·卡佩特恩
詹姆斯·I·范
汉森·S·吉福德三世
马修·麦克林
高拉夫·克里希纳穆尔蒂
尼尔·齐默尔曼
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Banyue Medical Co ltd
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Abstract

本文公开了用于修复心脏瓣膜的接合辅助装置及相关系统和方法。根据本技术的实施例配置的接合辅助装置可包括,例如,被配置为压向在原生瓣环附近的心脏组织的固定构件,以及延伸远离该固定构件的稳定的接合结构。该接合结构可以包括被配置为在收缩期与第一原生小叶接合的前表面和被配置为置换第二原生小叶的至少一部分的后表面。该装置还包括至少一个传感器,其被配置为检测与心脏功能和装置功能性中的至少一个相关联的参数。传感器可以是被配置为检测左心房压力和/或左心室压力的压力传感器。

Description

具有传感器的可植入接合辅助装置及相关系统和方法
相关申请交叉引用
本申请要求于2019年1月16日提交的美国临时申请号62/793,273的优先权和权益,其通过引用整体并入本文。
技术领域
本技术大体上涉及瓣膜修复装置。特别地,几个实施例涉及具有传感器的可植入接合辅助装置及相关系统和方法。
背景技术
影响二尖瓣正常功能的病症包括,例如,二尖瓣反流,二尖瓣脱垂,和二尖瓣狭窄。二尖瓣反流是一种心脏疾病,其中二尖瓣的小叶在收缩压力峰值时无法接合至并置(apposition),导致血液从左心室异常漏至左心房。有几个结构因素可能影响二尖瓣小叶的正常关闭。例如,许多患有心脏病的患者的二尖瓣环因心肌扩张而扩大。二尖瓣环的扩大使得小叶在收缩期难以接合。腱索(连接乳头肌和二尖瓣小叶下侧的肌腱)的拉伸或撕裂也可能影响二尖瓣环的正常关闭。例如,由于小叶上张力不足,腱索断裂可能导致瓣膜小叶脱垂至左心房。当乳头肌的功能受到损害时,例如由于缺血,也可能发生异常回流。由于左心室在收缩期收缩,因此受影响的乳头肌不能充分收缩以实现正常关闭。
二尖瓣脱垂,或当二尖瓣小叶异常膨起至左心房时,引起二尖瓣的不正常行为,并且还可能导致二尖瓣反流。二尖瓣的正常功能也可能受到二尖瓣狭窄,或二尖瓣口变窄的影响,这导致舒张期左心室充盈的阻抗。
通常使用利尿剂和/或血管扩张剂治疗二尖瓣反流,以减少流回到左心房的血液量。其他治疗方法,如手术方式(开放式和血管内),也已用于修复或置换瓣膜。例如,典型的修复方式涉及束紧(cinching)或切除已扩张瓣环的一部分。
瓣环的束紧已通过植入大体上固定至瓣环或周围组织的环形或瓣膜周环(peri-annularrings)完成。其他修复过程还涉及将瓣膜小叶缝合或夹成彼此部分并置。
替代地,更具侵入性的过程涉及置换整个瓣膜本身,其中机械瓣膜或生物组织被植入心脏以代替二尖瓣。这些侵入性过程通常通过大开胸手术完成,因此非常痛苦,发病率很高,并且需要长的恢复期。
然而,在许多修复和置换过程中,装置的耐用性或瓣环成形术环或置换瓣膜的尺寸不当可能给患者带来额外的问题。此外,许多修复过程高度依赖于心脏外科医生的技能,其中缝合线放置不当或不准确可能影响过程的成功。
与其他心脏瓣膜相比,二尖瓣环的一部分来自周围组织的径向支撑有限,并且二尖瓣具有不规则,不可预测的形状。例如,二尖瓣的内壁仅由将二尖瓣环与主动脉流出道下部分开的薄血管壁限制。因此,二尖瓣环上显著的径向力可能导致主动脉道下部塌陷,并具有潜在的致命后果。左心室的腱索通常是展开二尖瓣修复装置的障碍。左心室中的腱索迷宫(maze)使得导航和设置展开导管的位置在二尖瓣修复中更加困难。鉴于与已有过程相关联的困难,仍然需要用于治疗功能异常的心脏瓣膜的简单,有效,且侵入性较小的装置和方法。
附图简要说明
参考以下附图可以更好地理解本技术的许多方面。附图中的组件不一定按比例绘制,而是将重点放在清楚地说明本技术的原理。为了便于参考,贯穿本技术,使用相同的附图标记和/或字母以标示相似或类似的组件或特征,但使用相同的附图标记并不意味着这些部件应被解释为相同。实际上,在本文描述的许多示例中,相同编号的组件指的是结构和/或功能上不同的不同实施例。本文提供的标题仅是为了方便。
图1A是根据本技术的一些实施例配置的接合辅助装置的俯视图。
图1B示出了根据本技术的一些实施例的包括被植入心脏的图1A的接合辅助装置的二尖瓣修复和监测系统。
图2A是根据本技术的一些实施例配置的接合辅助装置的俯视图。
图2B是根据本技术的一些实施例的包括图2A的接合辅助装置的二尖瓣修复和监测系统的侧视图。
图2C是根据本技术的一些实施例的处于递送状态的图2A的接合辅助装置的俯视图。
图3A和3B分别是根据本技术的一些实施例配置的接合辅助装置的俯视图和侧视图。
图4A和4B是根据本技术的一些实施例的分别在收缩期和舒张期被植入心脏的所示接合辅助装置的侧视图。
图5A和5B是示出了根据本技术的一些实施例的用于将传感器递送至所植入接合辅助装置的过程的多阶段的侧视图。
发明详述
本文公开了具有传感器的可植入接合辅助装置及相关系统和方法。在一些实施例中,例如,接合辅助装置(也称为“二尖瓣修复装置”)包括(a)接合结构,其代替原生小叶并在收缩期与一个或多个相对的原生小叶接合,和(b)一个或多个传感器,其监测可用于指导或引导患者护理的多种生理和/或装置参数。因此,本技术可被称为“智能”心脏瓣膜修复装置。下面参考图1A-5B描述了本技术的几个实施例的具体细节。尽管下面关于用于修复原生二尖瓣的植入装置,系统,和方法描述了许多实施例,但是除了本文描述的那些之外的其他应用和其他实施例也在本技术的范围内。例如,本技术可用于其他目标部位,如三尖瓣。另外地,本技术的几个其他实施例可具有与本文描述的那些不同的构型,组件,或过程,并且所示实施例的特征可彼此组合。因此,本领域普通技术人员将相应地理解,本技术可以具有具备额外的元件的其他实施例,或者本技术可以具有不具备下面参考图1A-5B示出和描述的几个特征的其他实施例。
关于本说明书中的术语“远侧”和“近侧”,除非另有说明,否则术语可以参照操作者和/或脉管系统或心脏中的位置来提供瓣膜修复装置和/或相关递送装置的部分的相对位置。例如,在涉及适合于递送和设置本文描述的多种瓣膜修复装置的位置的递送导管时,“近侧”可指更靠近装置的操作者或进入脉管系统的切口的位置,而“远侧”可指更远离装置的操作者或沿脉管系统更远离切口的位置(例如,导管的末端)。关于心脏瓣膜修复装置,术语“近侧”和“远侧”可指装置的部分相对于血流方向的位置。例如,近侧可指上游位置或血液在其典型的非反流路径期间流向装置的位置(例如,原生瓣膜的入口区域),而远侧可指下游位置或血液流出装置的位置(例如,原生瓣膜的流出区域)。
概述
本技术包括用于治疗二尖瓣反流的装置,其将接合结构(也称为“隔板”)放置在原生瓣膜小叶的一部分上方以解决由瓣环扩张或原生小叶退化引起的反流。接合结构填充闭合后的原生小叶占据的空间的至少一部分并延伸超出该空间以重新建立与周围小叶的接合。例如,接合结构可在后小叶的中央部分(即后小叶的P2)的前面延伸,将后小叶推回心室壁,使得接合结构的位置被设置为在收缩期与前小叶接合。接合结构通过固定构件(也称为“锚定构件”或“边缘”)保持在合适的位置,该固定构件被配置为锚定至围绕二尖瓣环的左心房的心脏组织。固定构件可以是可扩张镍钛诺网状管(例如,支架),其成形为符合二尖瓣环正上方的左心房壁。在多种实施例中,固定构件还可能或替代地包括压向并锚定至下环形组织的部分。在一些实施例中,固定构件具有楔件或其他摩擦元件以将其保持在抵向心房壁的合适的位置。在植入后的一段时间内(例如,3天,2周,1个月,2个月),固定构件或其部分被一层组织覆盖,并且该组织向内生长将其永久粘附至心房壁。该装置还可包括一个或多个夹子,该一个或多个夹子从固定构件和/或接合结构延伸至各二尖瓣小叶后面的位置到下环形空间以进一步稳定植入物。在一些实施例中,例如,该装置包括夹子,该夹子到达后小叶的P2或其他部分下方直至下环形空间并且进一步稳定植入物。对具有接合辅助装置的植入装置的进一步描述还描述于2018年7月24日提交的国际专利申请号PCT/US2018/043566,和2018年11月14日提交的国际专利申请号PCT/US2018/061126,其各自通过引用整体并入。
二尖瓣修复装置包括至少一个传感器(也称为“感测组件”),用于检测与心脏功能,其他生理参数,和/或装置功能性相关联的参数以提供对所检测参数的实时监测。传感器可以包括压力传感器,加速度计,应变仪,声传感器(例如,麦克风),流传感器,温度传感器,和/或其他类型的感测机制。传感器可以通信耦接至通信组件或发射器(如天线),其将检测到的测量值无线发射至体外的外部计算装置。从外部计算装置和/或与其通信耦接的装置,可以经由软件技术显示和/或进一步分析数据(例如,与阈值比较,解释以确定有关参数)。传感器可以经由外部源和/或集成在装置或传感器本身中的电池或电容元件供电。
由于二尖瓣修复装置包括被植入时处于心房和心室两者中的部分,因此二尖瓣修复装置可在心房和心室中均包括传感器以提供与这两个位置相关联的参数的实时监测和无线通信,如心房压力和心室压力。当二尖瓣修复装置在心房区域(例如,在固定构件上或从固定构件延伸)包括压力传感器(例如,电容压力微传感器)时,该装置可以检测左心房压力(“LAP”)。由于充血性心力衰竭(“CHF”)的压力引导的(pressure-guided)管理的潜力,LAP的监测可能特别令人感兴趣。许多患有二尖瓣疾病的患者也患有CHF,这可能是未经治疗的二尖瓣反流或其他损害或削弱心脏的病症,如冠状动脉疾病和心脏病发作,高血压,心肌病,心律失常,和其他慢性病所致。经由传感器装置实时监测参数(如LAP和/或肺动脉压力),使临床医生有效地管理CHF患者并在症状出现之前发现病症恶化。LAP监测还可以提供一种监测正常装置功能的方法,因为它与消除二尖瓣反流有关(即,增加的反流会导致LAP增加)。
当二尖瓣修复装置在心室区域(例如,在接合结构上或内,在夹子上或内)包括压力传感器时,该装置可以测量左心室压力(“LVP”)。这可以提供评估左心室(“LV”)收缩性(即LV压力的变化率或LV dP/dt)的方式,这是心室功能的重要指标。传感器装置检测LVP的能力还可以提供收缩动脉压力峰值的准确测量,并可作为主动脉瓣狭窄的指标。
当二尖瓣修复装置在心房和心室区域均包括压力传感器时,该装置可被配置为监测LV和左心房(“LA”)之间的压差。在舒张期,压差可提供二尖瓣狭窄的早期表示,而在收缩期,压差可提供二尖瓣反流的表示。在心动周期中仔细分析这两个测量值(即LVP和LAP)也可能产生心输出量的估计值。
在一些实施例中,二尖瓣修复装置可包括额外的或其他传感器。例如,该装置可以包括一个或多个加速度计和/或一个或多个应变仪,其可以监测装置运动和/或心外膜壁运动。作为另一个示例,二尖瓣修复装置可包括麦克风以检测心脏中的声信号,并且可以分析这些声信号(例如,经由远程装置处的机器学习)以提供关于心脏瓣膜和腔室功能的重要信息。作为又一示例,二尖瓣修复装置可包括并入接合结构的面向心房侧的流传感器(例如,电感式供电流传感器)以测量整个心动周期的流模式并检测二尖瓣反流的改善或恶化。
具有传感器的二尖瓣修复装置的所选择的实施例
图1A是根据本技术的一些实施例配置的接合辅助装置100(也称为“二尖瓣修复装置100”或“装置100”)的俯视图,图1B示出了根据本技术的一些实施例的包括被植入心脏的图1A的装置100的二尖瓣修复和监测系统101(“系统101”)。装置100包括被配置为将装置100锚定至在原生二尖瓣环附近的心脏组织的固定构件102(也称为“心房固定构件102”),被配置为与相对的原生小叶接合的接合结构104,和至少一个传感器(分别标示为第一传感器106a和第二传感器106b;统称为“传感器106”),其用于检测与心脏功能和/或装置100的功能性相关联的一个或多个参数(例如,压力,加速度)。如图1B所示,系统101还可以包括通信耦接至传感器106的外部装置122。外部装置122可以询问和/或给传感器106供电以使临床医生,技术人员,患者,和/或参与患者护理的其他人监测患者心脏健康和/或装置性能。
固定构件102可包括可扩张网状结构108(例如,支架),其在展开状态下具有椭圆形或圆形形状并限定允许血液从中通过的开放中央腔110。网状结构108可以是由镍钛诺或其他合适的支架材料制成的支架。如图1B中所示,固定构件102可成形为符合二尖瓣环正上方的左心房(“LA”)壁,以将装置100固定至上环形组织。在植入后(例如,3天,2周,1个月,2个月),固定构件102或其部分被一层组织覆盖,并且该组织向内生长将装置100永久粘附至心房壁。固定构件102还可包括楔件或其他摩擦元件以增强固定并促进组织向内生长。在一些实施例中,固定构件102具有不完全围绕原生瓣膜的周界延伸的半圆形或其他形状。在一些实施例中,固定构件102还可能或替代地包括压向下环形组织以提供下环形装置固定的一个或多个部分。在一些实施例中,
接合结构104在大体上下游方向上(沿着中央腔110或固定构件102的纵轴)延伸远离固定构件102的一部分,并且接合结构104的至少一部分从固定构件102径向向内延伸至中央腔110以靠近原生小叶的闭合位置。在展开状态下,接合结构104相对于固定构件102的位置至少基本上固定。因此,与来回移动以打开和关闭原生瓣膜的原生小叶不同,接合结构104在舒张期和收缩期期间保持静止。接合结构104可具有前部112,该前部112具有用于接合一个或多个原生小叶的至少一部分的光滑,无创伤表面,以及后部114,该后部114被配置为置换并任选地配合另一原生小叶的至少一部分。例如,如图1B所示,接合结构104可以在原生后小叶PL的前面延伸至原生二尖瓣MV的开口,使得前部112的位置被设置为重新建立与相对的前小叶AL的接合。接合结构104可包括形成框架状结构(例如,网状结构,激光切割支架框架)的支柱116和在支柱116的至少一部分上方延伸的覆盖物118(例如,织物),以提供用于在前部112处接合的光滑的合适表面。覆盖物118还可以以形成侧向侧壁的方式沿着后部114且在前部112和后部114之间在支柱116上方延伸。
在一些实施例中,装置100还可包括一个或多个夹子109,其从固定构件102沿下游方向和/或接合结构104延伸至被接合结构104置换的原生小叶(例如,后小叶PL)后面的位置。夹子109可抓住原生小叶和/或配合下环形心脏组织用于装置100的下环形稳定。例如,在一些实施例中,装置100包括到达后小叶PL的中央部分(即P2)下方直至下环形空间的夹子。
装置100具有第一或递送状态,其中装置100被压缩(例如,经由卷曲(crimping))至减小的横截面以递送至二尖瓣,以及图1A和1B中所示的第二或展开状态,其中装置100具有用于与原生瓣膜配合的较大横截面。在一些实施例中,装置100在递送状态下的横截面尺寸小于20Fr(例如,16-18Fr)以促进经由经中隔方式的血管内递送。
一个或多个传感器106可以耦接至装置100的多个部分,并且可以基于想要的所检测参数和传感器类型来选择位置。在图1A和1B所示的实施例中,例如,第一传感器106a耦接至固定构件102,使得在植入后,第一传感器106a的位置被设置在左心房LA内,而第二传感器106b耦接至接合结构104,使得在植入后其位置被设置在左心室LV中。特别地,第一传感器106a附接(例如,焊接)至固定构件102的前侧上的心房冠区域120,第二传感器106b附接(例如,焊接)至接合结构104的支柱116。在所示实施例中,装置100包括两个传感器106。在其他实施例中,装置100可以包括单个传感器106或多于两个传感器106。
在一些实施例中,传感器106是压力传感器,如电容压力传感器。因此,在图1A和1B所示的构型中,第一传感器106a可以在整个心动周期测量LAP并且第二传感器106b可以测量LVP。外部读取器装置122可以经由与每个传感器106相关联的天线建立到各个传感器106的连接。例如,固定构件102的支架框架和接合结构104的支柱116可以被电镀以分别限定用于第一传感器106a和第二传感器106b的天线。使用这些天线,外部读取器装置122可以与传感器106通信以获取检测到的传感器数据。
电容压力传感器(例如,电容微机电系统(“MEMS”)压力传感器)不需要电池或电学组件,并且足够小以与直径为16-20Fr的装置100一起置于递送状态(例如,卷曲)。电容压力传感器用作电感-电容槽(LC槽),因此包括固定的电感元件和电容元件,该电容元件包括柔性板,其间距随压力而变化。结果,这种装置的谐振频率随压力精确变化。这种用于远程压力监测的电容压力传感器(例如,由美国乔治亚州亚特兰大雅培公司CardioMEMs制造)具有大约15mm x 2mm x 3.5mm的空间量(footprint)。这种尺寸或更小的传感器可以安装在接合结构104上或内和/或心房固定构件102上。在一些实施例中,电容压力传感器的尺寸可以通过将电感元件放置在装置中的其他地方(如围绕固定构件102)而显著减小。例如,电感元件(例如,线圈)可以围绕固定构件102的心房边缘区域120延伸和/或附接至固定构件的支架框架的心房尖端部124。这种配置有望增强电感元件对激励外部场(例如,磁场)的暴露。
在一些实施例中,可以通过使用具有多个低电阻丝线(例如,金丝线)的线圈来增强或优化电感元件。在该实施例中,线圈可以与外部电磁激励场隔离以防止固定构件102和/或接合结构104的支架和支柱充当法拉第笼。例如,可以通过将电感元件(例如,一个或多个线圈)与固定构件102的中间或中央部分间隔开,如在固定构件102的顶(心房)边缘处(例如,沿着心房冠区域120),来获得想要的隔离。在这种布置中,电感元件可以暴露于外部能量(例如,外部磁场)并受其激励而不受固定构件框架的干扰。
还考虑到电容传感器106的电感元件可由固定构件102本身的一个或多个支架限定。这可以通过电镀(例如,镀金)网状结构108以降低电阻并增加可焊性来实现。在该实施例中,网状结构108的支架在其周界的某个点处包括两个末端(例如,通过切割支架框架形成)以将这些部分彼此电隔离。例如,为了便于保持末端彼此电隔离,该末端的位置可被设置在对应于后小叶PL的中央区域的位置,其中网状结构108附接至接合结构104。切割末端可以连接至压力传感器的电容组件。
外部装置122(也称为“外部无线读取器装置122”和“外部激励-检测装置122”)可以经由外部天线与传感器106通信以询问传感器106。如果传感器106是使用上述槽路(也称为“LC电路”或“谐振电路”)检测压力的电容传感器,那么外部装置122可以经由频率接近电路谐振频率的振荡外部磁场来激励电路,然后可以经由外部装置122检测得到的槽路谐振频率。由于谐振频率由电路的电感和电容确定,因此检测到的谐振频率可被用于确定心内压(例如,经由外部装置122和/或其他计算系统处理)。LC电路的谐振频率将特定于电路组件本身,如电感器,电容器的规格,这些特征在二尖瓣修复装置100上的相对位置,以及二尖瓣修复装置100本身的特征。例如,在一些实施例中,LC电路的谐振频率可以是100kHz到100MHz,较小的电感器比较大的电感器具有更高的谐振频率。如果使用一个以上的槽路(例如,在用于测量LAP的装置100的心房部分和用于测量LVP的装置100的心室部分),则槽路可被设计为以显著不同的频率谐振,这将使得两个电路(以及因此两个传感器106)同时被外部装置122询问而不相互干扰。替代地,可以按顺序询问两个或更多个电路,在它们之间以预定义的时间间隔(例如,每1-50毫秒)交替进行。
在一些实施例中,外部装置122也可被用于给传感器106供电。例如,外部装置122可包括射频波源,其已证明即使在距离1米的10cm深度处也能够给可植入传感器供电。在其他实施例中,单独的外部装置可以为传感器106提供能源。
外部激励-检测装置122可由佩戴在患者胸部周围的带,背心,粘附至患者皮肤或衣服的可拆卸垫,和/或位置可被设置为足够接近二尖瓣修复装置100的另一个装置承载或集成到其中并发射能量(例如,RF波,超声波)以激励,询问,检测,和/或无线地为所植入装置100的传感器106供电。在一些实施例中,外部激励-检测装置122可以是单独的可由患者,医生,和/或参与患者护理的另一方使用的手持装置。外部装置122还可包括与所植入二尖瓣修复装置的传感器106通信以接收传感器数据的无线通信检测器(例如,天线)。该传感器数据可以本地存储在外部装置122上和/或传送至单独的装置(例如,智能电话,云服务,另一个远程系统)。在一些实施例中,检测器可以是与将能量传输至所植入传感器的装置分开的装置的一部分。
一旦已经从一个或多个传感器106检测到信息,则可以在外部装置122本地处理数据和/或经由通信介质(例如,WiFi,蓝牙等)将数据传输至单独的装置(例如,智能手机,平板电脑,后端处理系统,云,与医生相关联的装置)用于进一步处理和/或通信。原始或处理后的数据可被用于评估与患者心脏功能(例如,LVP,LAP)和/或与二尖瓣修复装置100的功能性(例如,装置是否按预期操作)相关联的多个参数。该信息可以经由在与系统101通信耦接的装置上运行的应用传送给患者,如患者的智能手机或平板电脑。该信息还可以或替代地被传送给医生和/或其他人以远程追踪患者。在一些实施例中,系统101可以基于与心脏功能,总体患者健康,和/或装置功能性相关联的预定阈值参数,使用所追踪数据为患者(例如,经由智能电话)和/或参与患者护理的其他人启动警报。
在多种实施例中,除了上述电容传感器106之外或代替上述电容传感器106,装置100可以包括其他类型的传感器。例如,该装置可以包括用于检测温度的温度传感器126。温度传感器126可以附接至隔板结构104的外部或内部,固定构件102的一部分,和/或二尖瓣修复装置100的另一部分。温度传感器126可以检测温度和/或可被用于确定温度的数据,并且该信息可传送至外部装置122(例如,经由天线)以实时监测所植入二尖瓣修复装置100周围的温度。在进一步的实施例中,装置100还可以或者替代地包括位置被设置在其上或集成在其中的其他传感器,其检测与心脏功能,其他生理参数,和/或装置功能性相关联的其他参数。
图2A是根据本技术的一些实施例配置的接合辅助装置200(“装置200”)的俯视图,图2B示出了根据本技术的一些实施例的包括图2A的装置200的二尖瓣修复和监测系统201(“系统201”)。图2C是根据本技术的一些实施例的处于递送状态的图2A的装置200的俯视图。图2A-2C的系统201和装置200可以包括与上面关于图1A和1B描述的系统101和装置100的特征相似的多种特征。例如,装置200包括固定构件102,接合结构104,和至少一个传感器206,其被配置为检测与心脏功能和/或装置功能性相关联的一个或多个参数。然而,在图2A-2C所示的实施例中,传感器206是具有更复杂电子电路的整装(self-contained)传感器。例如,传感器206可以是集成电容元件和电感元件的整装压力传感器。
如所示实施例中所示,整装传感器206可以经由缝合线,粘合剂,焊接,和/或其他耦接机制附接至固定构件102的前表面以监测压力(例如,LAP)。在其他实施例中,传感器206可以接附至固定构件102的其他部分和/或装置200的其他部分(例如,接合结构104)。传感器微芯片和天线可以由生物相容性材料制成,允许长期植入。如本领域技术人员将理解的,此类整装传感器可具有大约15mm x 2mm x 3.5mm的尺寸。在一些实施例中,固定构件102可以是从壁厚为0.25mm-0.5mm的6mm管切割的扩张后支架。如图2C所示,当被压缩至展开状态时(例如,18Fr外径(6mm)),此类尺寸允许传感器206具有足够的内横截面积(例如,5mm内径)以装入固定构件102的内部。在这些和其他实施例中,装置200可以包括耦接至装置200的多个部分的多个整装传感器206和/或一种或多种类型的传感器(例如,LC电路压力传感器,应变仪,麦克风,流传感器,温度传感器)。
参考图2B,系统201还可以包括为装置200供电的元件和将检测到的数据发送至外部读取器装置122的发射器。该系统201的功率可以来自由振荡外部磁场激励的电感线圈。它可能替代地来自外部超声波压力波,或来自其他源。该外部电源可集成在外部读取器装置122或单独的外部装置中。在一些实施例中,除了外部电源之外或代替外部电源,装置200可包括如电容器或电池的电力存储元件。例如,装置200可存储电力直到它具有足够的能量以经由传感器206进行测量并且经由相关联的天线在某一时间段内进行传输,如一个或多个心跳。在一些实施例中,天线被集成在传感器206中。在一些实施例中,固定构件102或接合结构104本身可用作天线以改善信号到外部读取器装置122的传输。
在一些实施例中,传感器206可包括用于监测压力监测的一个或多个表面声波(“SAW”)传感器。SAW传感器已被证明对于检测体内压力测量值是可靠的。另外地,SAW传感器不需要电源,具有长期稳定性,体积小,并且可以与位置被设置在传感器附近的外部装置进行无线通信。此外,SAW传感器可被配置为对压力和温度独立敏感。
图3A是根据本技术的一些实施例配置的接合辅助装置300(“装置300”)的俯视图,图3B示出了根据本技术的一些实施例的包括图3A的装置300的二尖瓣修复和监测系统301(“系统301”)。图3A和3B的系统301和装置300可以包括与上面关于图1A-2C描述的系统101,201和装置100,200的特征相似的多种特征。例如,装置300包括固定构件102,接合结构104,和至少一个传感器306。在图3A和3B所示的实施例中,传感器306包括用于测量装置和/或心脏运动的加速度计。加速度计306可以被包括在隔板结构104中以监测装置运动并预测潜在的装置故障或迁移。例如,加速度计306可锚定至隔板覆盖物118或隔板支柱116(即接合结构104的框架),并且沿着接合结构104的面向外的壁将其位置设置在接合结构104的主体内,和/或接合结构104的另一部分上。在一些实施例中,加速度计306的位置可自由地设置在由接合结构104的壁限定的内部隔室内。在该实施例中,在装置植入之后在隔室内发生的自然凝血最终导致自由浮动加速度计306固定并保持在接合结构104内的所固定位置。由于装置300上的收缩压负荷,在整个心动周期中,有发生在接合结构104中的小的,可预测的运动量(例如,如由箭头A表示)。如果该运动突然增加,则可能表示装置移动或断裂。因此,加速度计306可以检测这种运动以提供潜在装置异常的早期信号以允许在装置故障之前进行早期干预。
图4A和4B示出了根据本技术的一些实施例的包括分别在收缩期和舒张期被植入心脏的所示接合辅助装置400(“装置400”)的二尖瓣修复和监测系统401(“系统401”)。图4A和4B的系统401和装置400包括与上面关于图1A-3B描述的系统101,201,301和装置100,200,300的特征相似的多种特征。例如,装置400包括固定构件102,接合结构104,和至少一个传感器406。在图4A和4B所示的实施例中,装置400还包括从接合结构104的后侧或后夹109延伸的附体(appendage)428,传感器406由附体428承载。传感器406可以是可被用于检测LV壁运动的加速度计。附体428可包括柔性环或框架结构430(例如,镍钛诺环或支架结构),其成形为向外偏置远离接合结构104,使得附体428接触或压向LV壁并在整个心动周期随LV壁移动。环/框架结构430可以包括织物覆盖物432,如PET,以促进组织快速向内生长。加速度计406可以附接至框架结构430,覆盖物432,和/或其位置被设置在附体428的主体内,使得它随着相邻心室壁施加的附体运动而移动并检测附体运动。心室壁运动可被用于评估心室功能的变化。在一些实施例中,传感器406是应变仪而不是加速度计,或者装置400包括加速度计和应变仪两者。应变仪可以接附至框架结构430和/或附体的其他部分以检测心脏壁何时对附体428施加力。传感器406可以通过射频波和/或其他所提供的外部电源无线供电(例如,图1B的外部装置122)。在其他实施例中,传感器406可以包括或耦接至装置400本身上的电源。在一些实施例中,装置400可以包括加速度计,在装置400的其他或额外的部分上的应变仪以确定心脏组织运动和/或装置功能性。
图5A和5B是示出了根据本技术的一些实施例的用于将传感器506递送至所植入接合辅助装置500(“装置500”)的过程的多阶段的侧视图。图5A和5B的装置500包括与上面关于图1A-4B描述的装置100,200,300,400的特征相似的多种特征。例如,装置500包括固定构件102,接合结构104,和至少一个传感器506。如上所述,传感器可以在递送之前附接至装置或与装置集成,使得装置和传感器作为一个单元被一起递送至在二尖瓣附近的目标部位。然而,如图5A和5B所示,装置500的主体(例如,固定构件102和接合结构104)和传感器506可以按顺序被递送。例如,为了将装置500装入递送系统536的小导管534(仅示出导管534的远端),可在固定构件102和接合结构104已经在解剖结构中的合适位置之后展开上述任何传感器组件。例如,如图5A所示,从固定构件102延伸回递送系统536中的线538(例如,缝合线)可提供“轨道”,传感器506在其上滑动,且位置一旦相对于装置500被正确设置,则锁定在合适的位置。
上述植入装置可经由经股骨方式和/或使装置穿过心脏腔室之间的中隔壁的其他方式递送。它也可以经由微创手术经心尖或经心房方式,或经由开放式手术放置递送。基于导管的递送可利用多种递送系统概念,用于将人工心脏瓣膜和/或心脏修复装置植入在二尖瓣,主动脉瓣,三尖瓣,和/或心脏其他部分附件的目标部位。
示例
本技术的几个方面在以下示例中阐述。
1.一种用于修复二尖瓣的接合辅助装置,所述接合辅助装置包括:
心房固定构件,其被配置为压向在原生二尖瓣环附近的心脏组织;
接合结构,其延伸远离所述心房固定构件并从所述心房固定构件径向向内延伸,所述接合结构包括被配置为在收缩期与第一原生小叶接合的前表面和被配置为置换第二原生小叶的至少一部分的后表面,其中,所述接合结构在心动周期期间基本上稳定;和
传感器,其接附至所述接合辅助装置的一部分并且被配置为检测与心脏功能和装置功能性中的至少一个相关联的一个或多个参数。
2.根据示例1所述的接合辅助装置,其中:
所述传感器是耦接至所述心房固定构件并且被配置为在心动周期期间检测左心房压力的第一压力传感器;和
所述接合辅助装置还包括耦接至所述接合结构并且被配置为在心动周期期间检测左心室压力的第二压力传感器。
3.根据示例1所述的接合辅助装置,其中:
所述传感器是耦接至所述心房固定构件并且被配置为在心动周期期间检测左心房压力的第一电容压力传感器,所述第一电容压力传感器具有具备第一谐振频率的第一LC电路;和
所述接合辅助装置还包括耦接至所述接合结构并且被配置为在心动周期期间检测左心室压力的第二电容压力传感器,所述第二电容压力传感器具有第二LC电路,该第二LC电路具有与所述第一谐振频率基本上不同的第二谐振频率,
其中,所述第一和第二LC电路被配置为由外部装置同时询问而不相互干扰。
4.根据示例1-3中任一项所述的接合辅助装置,其中:
所述固定构件包括丝线网状结构,并且其中,所述丝线网状结构的至少一部分被电镀;和
所述传感器包括附接至所述固定构件的所述丝线网状结构的电容压力传感器,其中,所述丝线网状结构限定所述电容压力传感器的天线,用于向外部装置传输信号和从外部装置接收信号。
5.根据示例1-4中任一项所述的接合辅助装置,其中:
所述接合结构包括多个支柱,并且其中,所述支柱的至少一部分被电镀;和
所述传感器包括附接至所述接合结构的所述支柱的电容压力传感器,其中,所述支柱限定所述电容压力传感器的天线,用于向外部装置传输信号和从外部装置接收信号。
6.根据示例1-5中任一项所述的接合辅助装置,其中:
所述固定构件包括心房边缘区域;和
所述传感器是接附至所述心房边缘区域的电容压力传感器,其中,所述电容压力传感器包括电容元件和电感元件,所述电感元件是沿心房边缘区域延伸并且被配置为由外部能源激励的线圈。
7.根据示例1-6中任一项所述的接合辅助装置,其中:
所述固定构件包括被电镀的网状结构;和
所述传感器是接附至所述固定构件的电容压力传感器,其中,所述电容压力传感器包括电容元件和电感元件,所述被电镀的网状结构限定所述电感元件。
8.根据示例1-7中任一项所述的接合辅助装置,其中,所述传感器包括附接至所述固定构件的前表面的整装压力传感器。
9.根据示例1-8中任一项所述的接合辅助装置,还包括电力存储元件,其可操作地耦接至所述传感器并且被配置为存储能量直到所述电力存储元件具有足够的能量以检测测量值并将检测到的测量值传输至内部装置。
10.根据示例1-9中任一项所述的接合辅助装置,其中,所述传感器包括加速度计,其耦接至所述接合结构并且被配置为在心动周期期间检测所述接合结构的运动。
11.根据示例1-10中任一项所述的接合辅助装置,其中,所述接合结构包括限定腔室的多个支柱,并且其中,在装置递送之前,所述传感器的位置自由地设置在所述腔室内。
12.根据示例1-11中任一项所述的接合辅助装置,还包括:
附体,其从所述接合结构的后部延伸,所述附体包括向外偏置远离所述接合结构并且被配置为接触左心室壁的柔性框架;和
其中,所述传感器包括附接至所述附体以检测所述左心室壁的运动的加速度计。
13.根据示例1-12中任一项所述的接合辅助装置,其中,所述传感器包括被配置为检测心脏壁运动的加速度计和应变仪中的至少一个。
14.根据示例1-13中任一项所述的接合辅助装置,其中,所述传感器包括麦克风,其被配置为在心动周期期间检测声信号。
15.根据示例1-14中任一项所述的接合辅助装置,其中,所述传感器包括至少一个流传感器,其耦接至所述接合结构的面向心房的表面并且被配置为测量整个心动周期的流模式。
16.一种心脏瓣膜修复和监测系统,包括:
瓣膜修复装置,包括-
接合结构,其包括被配置为在收缩期与第一原生小叶接合的前表面和被配置为置换第二原生小叶的至少一部分的后表面;和
固定构件,其耦接至所述接合结构并且被配置为将所述接合结构锚定在原生心脏瓣环附近,其中,所述接合结构在心动周期期间相对于所述固定构件保持基本上稳定;和
压力传感器,其被配置为在心动周期期间检测压力;和外部激励-检测装置,其被配置为询问所述压力传感器以无线接收检测到的数据。
17.根据示例16所述的心脏瓣膜修复和监测系统,其中,所述外部激励-检测装置被配置为给所述压力传感器供电。
18.根据示例16或17所述的心脏瓣膜修复和监测系统,其中:
所述压力传感器是耦接至所述固定构件并且被配置为在心动周期期间检测左心房压力的第一电容压力传感器,所述第一电容压力传感器具有具备第一谐振频率的第一LC电路;和
所述瓣膜修复装置还包括耦接至所述接合结构并且被配置为在心动周期期间检测左心室压力的第二电容压力传感器,所述第二电容压力传感器具有第二LC电路,该第二LC电路具有与所述第一谐振频率基本上不同的第二谐振频率,
其中,所述第一和第二LC电路被配置为由外部装置同时询问而不相互干扰。
19.根据示例18所述的心脏瓣膜修复和监测系统,其中:
所述第一电容压力传感器包括具有第一谐振频率的第一LC电路;
所述第二电容压力传感器包括第二LC电路,其具有与所述第一谐振频率基本上不同的第二谐振频率,
所述外部激励-检测装置被配置为同时询问所述第一和第二LC电路。
20.根据示例16-19中任一项所述的心脏瓣膜修复和监测系统,还包括:
递送系统,其被配置为在所述固定构件展开后将所述传感器递送至所述固定构件。
21.根据示例16-20中任一项所述的心脏瓣膜修复和监测系统,其中:
所述固定构件包括丝线网状结构;
所述接合结构包括多个支柱;和
所述丝线网状结构和所述多个支柱中的至少一个限定用于压力传感器的天线,用于与所述外部激励-检测装置通信。
22.根据示例16-21中任一项所述的心脏瓣膜修复和监测系统,还包括加速度计,其耦接至所述接合结构并且被配置为在心动周期期间检测所述接合结构的运动。
23.根据示例16-22中任一项所述的心脏瓣膜修复和监测系统,其中,所述瓣膜修复装置包括:
附体,其从所述接合结构的后部延伸,所述附体向外偏置远离所述接合结构并且被配置为接触心室壁;和
加速度计,其附接至所述附体以在心动周期期间检测所述心室壁的运动。
24.一种监测原生二尖瓣的方法,所述方法包括:
展开二尖瓣修复装置的固定构件至心脏的左心房,使得所述固定构件压向心房中的心脏组织;
展开所述二尖瓣修复装置的接合结构,使得所述接合结构置换第一原生小叶并在收缩期与第二原生小叶接合;和
经由外部装置询问所述二尖瓣修复装置的压力传感器以在心动周期期间接收压力数据。
25.根据示例24所述的方法,还包括:
在展开所述固定构件之后,沿着从递送系统延伸至所述固定构件的缝合线滑动所述压力传感器;和
将所述压力传感器耦接至所述展开后的固定构件。
26.根据示例24或25所述的方法,还包括:
经由加速度计和/或应变仪在心动周期期间检测左心室壁运动。
结论
上面对本技术实施例的详细描述并非旨在穷尽或将本技术限制为上面公开的精确形式。尽管为了说明的目的在上面描述了本技术的具体实施例和示例,但是如相关领域的技术人员将认识到的,在本技术的范围内可以进行多种等同修改。例如,虽然步骤以给定顺序呈现,但是替代实施例可以用不同顺序执行步骤。本文描述的多种实施例也可以被组合以提供进一步的实施例。
根据前述内容将理解的是,本技术的具体实施例是出于说明的目的在本文进行描述,但是为避免不必要地模糊本技术的实施例的描述,没有示出或详细描述公知的结构和功能。在情境允许的情况下,单数或复数术语也可以分别包括复数或单数术语。
此外,除非“或”一词明确限定为仅指两个或两个以上项目列表中不包括其他项目的单个项目,否则在此类列表中使用“或”应解释为包括(a)列表中的任何单个项目,(b)列表中的所有项目,或(c)列表中项目的任何组合。另外,术语“包括”通篇是指包括至少一个或多个所述特征,使得不排除任何更多数量的相同特征和/或其他特征的附加类型。还将理解,为了说明的目的,本文描述了特定实施例,但是可以在不偏离本技术的情况下进行多种修改。此外,虽然已经在这些实施例的情境中描述了与本技术的某些实施例相关联的优点,但是其他实施例也可以表现出这些优点,并且并非所有实施例都需要表现出这些优点才能落入本技术的范围内。因此,本公开和相关技术可以包括本文未明确示出或描述的其他实施例。

Claims (26)

1.一种用于修复二尖瓣的接合辅助装置,所述接合辅助装置包括:
心房固定构件,其被配置为压向在原生二尖瓣环附近的心脏组织;
接合结构,其延伸远离所述心房固定构件并从所述心房固定构件径向向内延伸,所述接合结构包括被配置为在收缩期与第一原生小叶接合的前表面和被配置为置换第二原生小叶的至少一部分的后表面,其中,所述接合结构在心动周期期间基本上稳定;和
传感器,其接附至所述接合辅助装置的一部分并且被配置为检测与心脏功能和装置功能性中的至少一个相关联的一个或多个参数。
2.根据权利要求1所述的接合辅助装置,其中:
所述传感器是耦接至所述心房固定构件并且被配置为在心动周期期间检测左心房压力的第一压力传感器;和
所述接合辅助装置还包括耦接至所述接合结构并且被配置为在心动周期期间检测左心室压力的第二压力传感器。
3.根据权利要求1所述的接合辅助装置,其中:
所述传感器是耦接至所述心房固定构件并且被配置为在心动周期期间检测左心房压力的第一电容压力传感器,所述第一电容压力传感器具有具备第一谐振频率的第一LC电路;和
所述接合辅助装置还包括耦接至所述接合结构并且被配置为在心动周期期间检测左心室压力的第二电容压力传感器,所述第二电容压力传感器具有第二LC电路,该第二LC电路具有与所述第一谐振频率基本上不同的第二谐振频率,
其中,所述第一和第二LC电路被配置为由外部装置同时询问而不相互干扰。
4.根据权利要求1所述的接合辅助装置,其中:
所述固定构件包括丝线网状结构,并且其中,所述丝线网状结构的至少一部分被电镀;和
所述传感器包括附接至所述固定构件的所述丝线网状结构的电容压力传感器,其中,所述丝线网状结构限定所述电容压力传感器的天线,用于向外部装置传输信号和从外部装置接收信号。
5.根据权利要求1所述的接合辅助装置,其中:
所述接合结构包括多个支柱,并且其中,所述支柱的至少一部分被电镀;和
所述传感器包括附接至所述接合结构的所述支柱的电容压力传感器,其中,所述支柱限定所述电容压力传感器的天线,用于向外部装置传输信号和从外部装置接收信号。
6.根据权利要求1所述的接合辅助装置,其中:
所述固定构件包括心房边缘区域;和
所述传感器是接附至所述心房边缘区域的电容压力传感器,其中,所述电容压力传感器包括电容元件和电感元件,所述电感元件是沿心房边缘区域延伸并且被配置为由外部能源激励的线圈。
7.根据权利要求1所述的接合辅助装置,其中:
所述固定构件包括被电镀的网状结构;和
所述传感器是接附至所述固定构件的电容压力传感器,其中,所述电容压力传感器包括电容元件和电感元件,所述被电镀的网状结构限定所述电感元件。
8.根据权利要求1所述的接合辅助装置,其中,所述传感器包括附接至所述固定构件的前表面的整装压力传感器。
9.根据权利要求1所述的接合辅助装置,还包括电力存储元件,其可操作地耦接至所述传感器并且被配置为存储能量直到所述电力存储元件具有足够的能量以检测测量值并将检测到的测量值传输至内部装置。
10.根据权利要求1所述的接合辅助装置,其中,所述传感器包括加速度计,其耦接至所述接合结构并且被配置为在心动周期期间检测所述接合结构的运动。
11.根据权利要求1所述的接合辅助装置,其中,所述接合结构包括限定腔室的多个支柱,并且其中,在装置递送之前,所述传感器的位置自由地设置在所述腔室内。
12.根据权利要求1所述的接合辅助装置,还包括:
附体,其从所述接合结构的后部延伸,所述附体包括向外偏置远离所述接合结构并且被配置为接触左心室壁的柔性框架;和
其中,所述传感器包括附接至所述附体以检测所述左心室壁的运动的加速度计。
13.根据权利要求1所述的接合辅助装置,其中,所述传感器包括被配置为检测心脏壁运动的加速度计和应变仪中的至少一个。
14.根据权利要求1所述的接合辅助装置,其中,所述传感器包括麦克风,其被配置为在心动周期期间检测声信号。
15.根据权利要求1所述的接合辅助装置,其中,所述传感器包括至少一个流传感器,其耦接至所述接合结构的面向心房的表面并且被配置为测量整个心动周期的流模式。
16.一种心脏瓣膜修复和监测系统,包括:
瓣膜修复装置,包括-
接合结构,其包括被配置为在收缩期与第一原生小叶接合的前表面和被配置为置换第二原生小叶的至少一部分的后表面;和
固定构件,其耦接至所述接合结构并且被配置为将所述接合结构锚定在原生心脏瓣环附近,其中,所述接合结构在心动周期期间相对于所述固定构件保持基本上稳定;和
压力传感器,其被配置为在心动周期期间检测压力;和
外部激励-检测装置,其被配置为询问所述压力传感器以无线接收检测到的数据。
17.根据权利要求16所述的心脏瓣膜修复和监测系统,其中,所述外部激励-检测装置被配置为给所述压力传感器供电。
18.根据权利要求16所述的心脏瓣膜修复和监测系统,其中:
所述压力传感器是耦接至所述固定构件并且被配置为在心动周期期间检测左心房压力的第一电容压力传感器,所述第一电容压力传感器具有具备第一谐振频率的第一LC电路;和
所述瓣膜修复装置还包括耦接至所述接合结构并且被配置为在心动周期期间检测左心室压力的第二电容压力传感器,所述第二电容压力传感器具有第二LC电路,该第二LC电路具有与所述第一谐振频率基本上不同的第二谐振频率,
其中,所述第一和第二LC电路被配置为由外部装置同时询问而不相互干扰。
19.根据权利要求18所述的心脏瓣膜修复和监测系统,其中:
所述第一电容压力传感器包括具有第一谐振频率的第一LC电路;
所述第二电容压力传感器包括第二LC电路,其具有与所述第一谐振频率基本上不同的第二谐振频率,
所述外部激励-检测装置被配置为同时询问所述第一和第二LC电路。
20.根据权利要求16所述的心脏瓣膜修复和监测系统,还包括:
递送系统,其被配置为在所述固定构件展开后将所述传感器递送至所述固定构件。
21.根据权利要求16所述的心脏瓣膜修复和监测系统,其中:
所述固定构件包括丝线网状结构;
所述接合结构包括多个支柱;和
所述丝线网状结构和所述多个支柱中的至少一个限定用于压力传感器的天线,用于与所述外部激励-检测装置通信。
22.根据权利要求16所述的心脏瓣膜修复和监测系统,还包括加速度计,其耦接至所述接合结构并且被配置为在心动周期期间检测所述接合结构的运动。
23.根据权利要求16所述的心脏瓣膜修复和监测系统,其中,所述瓣膜修复装置包括:
附体,其从所述接合结构的后部延伸,所述附体向外偏置远离所述接合结构并且被配置为接触心室壁;和
加速度计,其附接至所述附体以在心动周期期间检测所述心室壁的运动。
24.一种监测原生二尖瓣的方法,所述方法包括:
展开二尖瓣修复装置的固定构件至心脏的左心房,使得所述固定构件压向心房中的心脏组织;
展开所述二尖瓣修复装置的接合结构,使得所述接合结构置换第一原生小叶并在收缩期与第二原生小叶接合;和
经由外部装置询问所述二尖瓣修复装置的压力传感器以在心动周期期间接收压力数据。
25.根据权利要求24所述的方法,还包括:
在展开所述固定构件之后,沿着从递送系统延伸至所述固定构件的缝合线滑动所述压力传感器;和
将所述压力传感器耦接至所述展开后的固定构件。
26.根据权利要求24所述的方法,还包括:
经由加速度计和/或应变仪在心动周期期间检测左心室壁运动。
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