ES2204971T3

ES2204971T3 - Reemplazo de valvulas del corazon usando tubos flexibles.

Info

Publication number: ES2204971T3
Application number: ES95944529T
Authority: ES
Inventors: James L. Cox
Original assignee: 3F Therapeutics Inc
Current assignee: Medtronic 3F Therapeutics Inc
Priority date: 1993-11-01
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 2004-05-01
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: DE69531461D1; EP0871415A1; US5480424A; EP1340473A3; JP3739407B2; DK0871415T3; PT871415E; NZ502695A; ATE246476T1; CA2241181A1; HK1016466A1; NZ330815A; EP0871415A4; BR9612377A; CN1209048A; AU726577B2; CA2241181C; DE69531461T2; EP1340473A2; AU4688596A

Abstract

ESTA INVENCION INCLUYE UN PROCEDIMIENTO PARA UTILIZAR UN MATERIAL TUBULAR (200) PARA SUSTITUIR UNA VALVULA CARDIACA (118, 120, 162) DURANTE CIRUGIA CARDIACA. PARA CREAR UNA VALVULA AURICULOVENTRICULAR DE SUSTITUCION (MITRAL O TRICUSPIDE) (120, 160), LA ENTRADA DEL TUBO SE SUTURA A UN ANILLO DE VALVULA (121, 162) DEL CUAL SE HAN ELIMINADO LAS PROYECCIONES NATIVAS, Y LA SALIDA DEL TUBO SE SUTURA A MUSCULOS PAPILARES (126, 128, 170) EN EL VENTRICULO (112, 152). PARA CREAR UNA VALVULA SEMILUNAR (AORTICA O PULMONAR) (118), LA ENTRADA DEL TUBO SE SUTURA A UN ANILLO DEL CUAL SE HAN ELIMINADO LAS CUSPIDES NATIVAS, Y EL TUBO SE CLAVA EN TRES PUNTOS DISTALMENTE EN EL INTERIOR DE LA ARTERIA, O SE SUTURA LONGITUDINALMENTE A LO LARGO DE TRES LINEAS; ESTO PERMITE QUE LAS PROYECCIONES DE TEJIDO ENTRE LOS TRES PUNTOS DE FIJACION EN LA SALIDA DE LA VALVULA ACTUEN COMO CUSPIDES MOVILES. ESTAS APROXIMACIONES GENERAN UNOS DISEÑOS DE FLUJO QUE IMITAN DE FORMA MUY CERCANA LOS DISEÑOS DE FLUJO DE LAS VALVULAS NATIVAS. UN MATERIAL TUBULAR PREFERIDO (200) INCLUYE TEJIDO DE SUBMUCOSAS PROCEDENTE DEL INTESTINO DELGADO; ESTE PUEDE OBTENERSE DEL MISMO PACIENTE QUE SE SOMETE A LA OPERACION CARDIACA PARA REDUCIR LA ANTIGENICIDAD. TAMBIEN PUEDE UTILIZARSE TEJIDO INTESTINAL ANIMAL O DE CADAVER SI SE TRATA DE FORMA ADECUADA, O PUEDE UTILIZARSE UN MATERIAL TUBULAR SINTETICO BIOCOMPATIBLE. ESTA INVENCION TAMBIEN DESCRIBE UN SEGMENTO DE TEJIDO INTESTINAL O UN SEGMENTO TUBULAR SINTETICO TRATADOS DE FORMA ADECUADA (500), QUE RESULTAN ADECUADOS PARA SU IMPLANTACION COMO VALVULA CARDIACA DE SUSTITUCION, CONTENIDOS DENTRO DE UN ENVASE ESTERIL SELLADO (510).

Description

Reemplazo de válvulas del corazón usando tubos flexibles.

Antecedentes de la invención

Esta invención está en el campo de la cirugía del corazón y se refiere al reemplazo de válvulas de corazón dañadas o enfermas.

Anatomía de las válvulas cardíacas normales

En el corazón hay cuatro válvulas que sirven para dirigir el flujo de sangre a los dos lados del corazón en una sola dirección. En el lado izquierdo (sistémico) del corazón hay: 1) la válvula mitral, localizada entre la aurícula izquierda y el ventrículo izquierdo, y 2) la válvula aórtica, localizada entre el ventrículo izquierdo y la aorta. Estas dos válvulas dirigen la sangre oxigenada que viene de los pulmones, a través del lado izquierdo del corazón, hacia la aorta para distribuirla por el cuerpo. En el lado derecho (pulmonar) del corazón hay: 1) la válvula tricúspide, localizada entre la aurícula derecha y el ventrículo derecho, y 2) la válvula pulmonar, localizada entre el ventrículo derecho y la arteria pulmonar. Estas dos válvulas dirigen la sangre desoxigenada que viene del cuerpo, a través del lado derecho del corazón, hacia la arteria pulmonar para distribuirla a los pulmones, donde ésta se vuelve a re-oxigenar para empezar un nuevo circuito.

Todas las cuatro válvulas del corazón son estructuras pasivas en las que no gastan ninguna energía por sí mismas y no realizan ninguna función contráctil activa. Éstas consisten de "valvas" movibles que se diseñan simplemente para abrirse y cerrarse en respuesta a diferentes presiones a cualquier lado de la válvula. Las válvulas tricúspide y mitral se refieren como "válvulas aurícula-ventriculares" debido a su situación entre la aurícula y el ventrículo a cada lado del corazón. La válvula mitral tiene dos valvas y la válvula tricúspide tiene tres. Las válvulas pulmonar y aórtica se refieren como "válvulas semilunares" debido a la apariencia única de sus valvas, que se denominan más adecuadamente "cúspides" y forman algo parecido a media luna. Las válvulas pulmonar y aórtica cada una tiene tres cúspides.

Ya que las estructuras fisiológicas de las válvulas tricúspide y mitral nativas y las válvulas pulmonar y aórtica nativas son importantes para esta invención, éstas se representan en la Figura 1, que contiene una representación de una sección transversal de un corazón humano normal 100 (se muestra cerca del corazón 100, un segmento de tejido tubular 200 que se usará para reemplazar la válvula mitral, como se describe posteriormente). El lado izquierdo del corazón 100 contiene la aurícula izquierda 110, la cámara ventricular izquierda 112 posicionada entre la pared ventricular izquierda 114 y el compartimento 116, la válvula aórtica 118, y la válvula mitral ensamblada 120. Los componentes de la válvula mitral 120 ensamblada incluyen el anillo de la válvula mitral 121, que permanecerá como un anillo circular escasamente abierto tras eliminar las valvas de una válvula dañada o enferma; la valva anterior 122 (a veces denominada valva aórtica, porque está adyacente a la región aórtica), la valva posterior 124; dos músculos papilares 126 y 128 que unen sus bases a la superficie interna de la pared ventricular izquierda 114; y chordae tendinae múltiple 132, que acopla las valvas 122 y 124 de la válvula mitral a los músculos papilares 126 y 128. No existe una conexión cordal uno a uno entre las valvas y los músculos papilares; en cambio, numerosas chordae están presentes, y los chordae de cada músculo papilar 126 y 128 se unen a ambas valvas 122 y 124 de la válvula.

El otro lado del corazón contiene la aurícula derecha 150, una cámara ventricular derecha 152 unida por la pared ventricular derecha 154 y el compartimento 116, y una válvula tricúspide ensamblada 160. La válvula tricúspide ensamblada 160 comprende el anillo 162 de la válvula, tres valvas 164, músculos papilares 170 unidos a la superficie interior de la pared ventricular derecha 154, y chordae tendinae múltiple 180 que acoplan las valvas 164 de la válvula tricúspide a los músculos papilares 170-174.

Como se menciona anteriormente, las valvas 122 y 124 de la válvula mitral, y la valva 164 de la válvula triscúspide son todas estructuras pasivas; estas no gastan ninguna energía por si mismas y no realizan ninguna función contráctil activa. Se diseñan simplemente para abrirse y cerrarse en respuesta a presiones diferentes en cualquier lado del tejido de la valva. Cuando la pared ventricular 114 se relaja de modo que la cámara ventricular 112 aumenta y atrae a la sangre, la válvula mitral 120 se abre (es decir, las valvas 122 y 124 se separan). La sangre oxigenada fluye en una dirección hacia abajo a través de la válvula 120, para llenar la cavidad ventricular expandida. Una vez la cavidad ventricular izquierda se ha llenado, el ventrículo izquierdo se contrae, causando un aumento rápido en la presión de la cavidad ventricular izquierda. Esto causa el cierre de la válvula mitral 120 (es decir, se re-aproximan las valvas 122 y 124) mientras la válvula aórtica 118 se abre, permitiendo la expulsión de la sangre oxigenada del ventrículo izquierdo en la aorta. La chordae tendinae 132 de la válvula mitral previene a las valvas mitrales 124 y 122 de desprenderse hacia atrás a la aurícula izquierda 110 cuando la cámara ventricular izquierda 114 se contrae.

Las tres valvas, chordae tendinae, y músculos papilares de la válvula tricúspide funcionan de un modo similar, en respuesta al llenado del ventrículo derecho y la consiguiente contracción.

Las cúspides de la válvula aórtica también responden pasivamente a las presiones diferenciales entre el ventrículo izquierdo y la aorta. Cuando se contrae el ventrículo izquierdo, las cúspides de la válvula aórtica se abren permitiendo el flujo de sangre oxigenada del ventrículo izquierdo al interior de la aorta. Cuando el ventrículo izquierdo se relaja, la cúspide de la válvula aórtica se re-aproxima para prevenir a la sangre que entre en la aorta para escaparse nuevamente dentro del ventrículo izquierdo (regurgitación). Las cúspides de la válvula pulmonar responden pasivamente del mismo modo en respuesta a la relajación y contracción del ventrículo derecho moviendo la sangre desoxigenada hacia la arteria pulmonar y de allí hacia los pulmones para la re-oxigenación. Ninguna de estas válvulas semilunares tienen chordae tendinae o músculos papilares asociados.

En resumen, con la relajación y expansión de los ventrículos (diástole), se abren las válvulas tricúspide y mitral, mientras se cierran las válvulas pulmonar y aórtica. Cuando el ventrículo se contrae (sístole), se cierran las válvulas tricúspide y mitral y se abren las válvulas pulmonar y aórtica. De esta manera, la sangre se propulsa a ambos lados del corazón.

La anatomía del corazón y la estructura y terminología de las válvulas del corazón se describen e ilustran en detalle en referencias numerosas de trabajos de cirugía cardiaca y anatomía, incluyendo textos estándares como Surgery of the chest (Sabiston y Spencer, eds., Saunders Publ., Philadelphia) y Cardiac Surgery por Kirklin y Barret-Boyes.

Patologías y anormalidades de las válvulas del corazón

Las válvulas del corazón pueden exhibir una anatomía y función anormal como resultado de una enfermedad de la válvula adquirida o congénita. Las anomalías de la válvula congénitas pueden ser bastante graves para requerir cirugía de emergencia durante las primeras pocas horas de vida, o pueden ser bien toleradas durante muchos años sólo para desarrollar un problema amenazador de la vida en el paciente anciano. Las enfermedades de la válvula adquiridas pueden resultar de causas tales como fiebre reumática, trastornos degenerativos de los tejidos de la válvula, infecciones fúngicas o bacterianas, y traumatismos.

Desde que se sabe que las válvulas del corazón son estructuras pasivas que se abren y cierran simplemente en respuesta a presiones diferenciales en cualquier lado de la válvula particular, los problemas que se pueden desarrollar con válvulas se pueden clasificar en dos categorías: 1) estenosis, en la que una válvula no se abre correctamente, o 2) insuficiencia (también llamada regurgitación), en la que una válvula no se cierra correctamente. La estenosis e insuficiencia puede ocurrir concomitantemente en la misma válvula o en diferentes válvulas. Ambas de estas anomalías incrementan la carga situada en el corazón, y la gravedad de este estrés aumentado en el corazón y el paciente, y la capacidad del corazón para adaptarse a éste, determina si la válvula anormal tendrá que ser sustituida quirúrgicamente (o, en algunos casos, reparada) o no.

Además de la estenosis e insuficiencia de las válvulas del corazón, la cirugía podría ser también requerida para ciertos tipos de infecciones fúngicas o bacterianas en las que la válvula puede continuar funcionando normalmente, pero sin embargo alberga un sobre-crecimiento de bacterias (una también llamada "vegetación") en las valvas de la válvula que pueden desprenderse ("embolizar") y ocupar corriente abajo una arteria vital. Si tales vegetaciones están en las válvulas del lado izquierdo (es decir, el lado de la circulación sistémica) del corazón, la embolia resulta en la pérdida repentina de sangre suministrada al órgano del cuerpo afectado y el mal funcionamiento inmediato de este órgano. El órgano más afectado comúnmente por tal embolia es el cerebro, en tal caso el paciente sufre un ataque de corazón. Así, el reemplazo quirúrgico de tanto la válvula aórtica como la mitral (válvulas del corazón situadas a la izquierda) puede ser necesario para este problema aunque ni la estenosis ni la insuficiencia de cualquier válvula esté presente. Así mismo, las vegetaciones fúngicas o bacterianas en la válvula tricúspide pueden causar embolia en los pulmones (resultando en un abceso de pulmón) y por consiguiente, puede requerir reemplazo de la válvula tricúspide aunque ni la estenosis de la válvula tricúspide ni la insuficiencia esté presente. Con la excepción de la estenosis o insuficiencia de la válvula pulmonar congénita, no es habitual para un paciente desarrollar una anormalidad de la válvula pulmonar que sea suficiente significativa para requerir reparación quirúrgica o reemplazo.

Actualmente, la reparación quirúrgica de las válvulas tricúspide y mitral se prefiere sobre la sustitución de la válvula total cuando sea posible, aunque a menudo las válvulas están demasiado enfermas para repararlas y deben ser sustituidas. La mayoría de las anormalidades de la válvula aórtica requieren reemplazo, aunque algunos esfuerzos se dirigen ahora para reparar la insuficiencia de las válvulas aórticas en pacientes seleccionados. La reparación de la válvula y la cirugía de reemplazo de la válvula se describe e ilustra en numerosos libros y artículos, incluyendo los textos citados aquí.

Opciones actuales para el reemplazo de las válvulas del corazón

Si una válvula del corazón debe ser reemplazada, hay actualmente varias opciones disponibles, y la elección del tipo particular de prótesis (es decir, válvula artificial) depende de factores tales como la localización de la válvula, la edad y otras especificaciones del paciente, la experiencia del cirujano y sus preferencias. Las prótesis disponibles incluyen tres categorías de válvulas o materiales: válvulas mecánicas, válvulas de tejido, válvulas de homoinjerto aórtico. Estas están descritas resumidamente más adelante; se ilustran y describen en detalle en textos tales como Replacement Cardiac Valves, editado por E.Bodnar y R.Frater (Pergamon Press, New York, 1991).

Válvulas mecánicas artificiales

Las válvulas mecánicas incluyen válvulas de bolas (tales como válvulas Starr-Edwards), válvulas bi-valvas (tales como válvulas St.Jude), y válvulas de disco inclinado (tales como las válvulas Omnisciente o Medtronic-Hall). Las válvulas de bolas normalmente se fabrican normalmente con una bola de goma de silocona (Silastic™) en una caja de titanio, mientras las válvulas bi-valvas y las de disco inclinado se fabrican de combinaciones varias de carbono pirolítico y titanio. Todas estas válvulas están adheridas a un anillo de costura de tejido (normalmente Dacron™) de modo que la prótesis de la válvula puede suturarse al tejido nativo del paciente para sostener la válvula artificial en su lugar pos-operación. Todas estas válvulas mecánicas pueden usarse para reemplazar cualquiera de las cuatro válvulas del corazón. Ningunas otras válvulas están actualmente aprobadas para su uso por la FDA en E.E.U.U.

La ventaja principal de las válvulas mecánicas es su durabilidad a largo término. Su principal inconveniente es que requieren que el paciente tome fármacos anticoagulantes sistémicos durante el resto de su vida, por la propensión de las válvulas mecánicas a causar coágulos de sangre formados en ellas. Si tales coágulos de sangre formados en la válvula, pueden imposibilitar la válvula para cerrarse o abrirse correctamente o, más importante, el coágulo de sangre puede desconectarse de la válvula y provocar una embolia en el cerebro, causando un paro cardíaco. Los fármacos anticoagulantes que son necesarios para prevenir esto son caros y potencialmente peligrosos ya que pueden causar un sangrado anormal que, por sí mismo, pueden causar un paro cardíaco si el sangrado ocurre en el cerebro.

Además de válvulas mecánicas disponibles para implantar hoy en día, un numero de otras válvulas diseñadas se describen e ilustran en un capitulo denominado "Extinct Cardiac Valve Prostheses," en las páginas 307-332 de Replacement Cardiac Valves (Bodnar y Frater, citados anteriormente). Dos de las válvulas "extinguidas" las cuales merecen atención como antecedente en la invención sujeta son la válvula McGoon (págs. 319-320) y la válvula Roe-Moore (págs-320-321). Ambas de estas valvas flexibles implicadas hechas de un elastómero o ropa recubierta con politetrafluoroetileno (PTFE, ampliamente vendido bajo la marca TEFLÓN), se montan dentro de una prótesis cilíndrica. Aunque ambas se probaron en humanos, nunca se comercializaron y aparentemente no se estudiaron activamente o se desarrollaron hoy en día.

Válvulas de tejido artificial

La mayoría de las válvulas de tejido se construyen cosiendo las valvas de las válvulas aórticas de cerdo a una prótesis (para sostener las valvas en una posición correcta), o construyendo valvas de válvula a partir de la bolsa pericárdica (que envuelve el corazón) de vacas o cerdos y cosidos a la prótesis. Las prótesis pueden ser rígidas o ligeramente flexibles y recubiertas con tejido (normalmente un material sintético vendido bajo la marca de Dacron™) y unidas a un anillo cosido para la fijación al tejido nativo del paciente. El tejido bovino o porcino se trata químicamente para aliviar cualquier antigenicidad (es decir, para reducir el riesgo que el cuerpo del paciente rechace el tejido extraño). Estas válvulas tri-valvas pueden usarse para reemplazar cualquiera de las cuatro válvulas del corazón. La única válvula de tejido actualmente aprobada por la FDA para el implante en E.E.U.U. son las válvulas porcinas Carpentier-Edwards, la válvula porcina Hancock y la válvula pericárdica Carpentier-Edwards.

La principal ventaja de la válvula de tejido es que no causa coágulos de sangre que forman tan fácilmente las válvulas mecánicas, y por consiguiente, no requieren absolutamente anti-coagulación sistémica. No obstante, varios cirujanos recetan anticoagulantes a pacientes que tienen cualquier tipo de válvula mitral artificial, incluyendo válvulas de tejido. El mayor inconveniente de las válvulas de tejido es que carecen de la durabilidad a largo plazo de la válvula mecánica. Las válvulas de tejido tienen una proporción de fallo significativa, normalmente aparece aproximadamente a los 8 años siguientes del implante, aunque resultados preliminares con las nuevas válvulas pericárdicas comerciales sugieren que puede ser mucho mayor. Una causa de esta anomalía se cree que es el tratamiento químico del tejido animal que previene que sea antigénico para el paciente. Además, la presencia de la prótesis y el anillo de cosido previenen a la válvula de tejido artificial de ser exacta anatómicamente en comparación con una válvula de corazón normal, aún en la posición de la válvula aórtica.

Válvulas homoinjertadas

Las válvulas homoinjertadas se obtienen a partir de cadáveres humanos. Son más comúnmente válvulas aórticas pero también incluyen ocasionalmente válvulas pulmonares. Estas válvulas se preparan especialmente y se congelan en nitrógeno líquido, donde se conservan para un uso posterior en adultos para el reemplazo de la válvula aórtica, o en niños para el reemplazo de la válvula pulmonar. Una variante empleada ocasionalmente para el reemplazo de la válvula aórtica es usar la válvula pulmonar del mismo paciente (un autoinjerto) para sustituir una válvula aórtica enferma, combinada con inserción de un homoinjerto aórtico (o pulmonar) a partir de un cadáver para sustituir la válvula pulmonar escindida (esto se denomina comúnmente "procedimiento Ross").

La ventaja de las válvulas de homoinjerto aórtico es que parece ser que duran como las válvulas mecánicas y todavía no promueven la formación de coágulos de sangre y por consiguiente, no requieren anticoagulación. El principal inconveniente de estas válvulas es que no están disponibles en número suficiente para satisfacer las necesidades de los pacientes los cuales necesitan las nuevas válvulas pulmonar o aórtica. No pueden ser usadas para sustituir cualquiera válvula mitral o tricúspide. Además, son extremadamente caras y mucho más difícil implantarlas que cualquier válvula de tejido o mecánica. La dificultad en los métodos de implantación indica que el riesgo operativo con una válvula homoinjertada es mayor en un paciente dado que en éste con cualquier válvula de tejido o mecánica. Un problema adicional es que en Junio de 1992, la FDA reclasificó las válvulas de homoinjerto como un dispositivo experimental, que no se usan ampliamente en una base rutinaria.

Principios de una construcción de válvula del corazón artificial

Todas las válvulas de corazón artificiales se diseñan para optimizar tres características fisiológicas principales y una consideración práctica. Las tres características fisiológicas principales son (1) la realización hemodinámica, (2) trombogenicidad, y (3) durabilidad. La consideración práctica implica la comodidad de la implantación quirúrgica.

El impacto de los factores múltiples en cada uno de estos problemas potenciales en el desarrollo de las válvulas artificiales. Como resultado, la ventaja de la válvula artificial A sobre la válvula artificial B en un área es normalmente contrapesada por las ventajas de la válvula B en otra área. Si una válvula de corazón artificial fuese superior claramente en todos los aspectos a todas las otras válvulas artificiales en las cuatro áreas, sería la única válvula artificial usada.

Válvulas mecánicas artificiales

El funcionamiento hemodinámico de las válvulas del corazón mecánicas ha sido satisfactorio pero no óptimo, especialmente en las tallas pequeñas. Todas las válvulas de corazón mecánicas construidas previamente habían sido de algún tipo de estructura obstructiva en el orificio de flujo de la válvula cuando la válvula está en la posición abierta. Por ejemplo, las válvulas bi-valvas, tales como la válvula St. Jude, tienen dos barras de un lado a otro del orificio y además, las valvas están dentro del orificio cuando la válvula está luego en la posición abierta. Las válvulas de disco de valva simple, como la válvula Medtronic-Hall, tienen una barra central y un mecanismo puntual que mantiene la valva en su sitio. Las válvulas Bjork-Shiley tienen tanto uno o dos mecanismos puntuales que abarcan el orificio de la válvula además del disco abierto parcialmente por sí mismo. La válvula Omniscience tiene el disco abierto parcialmente en el orificio de la válvula cuando abre y la válvula de bolas Starr-Edwards tienen ambas la bala y la caja con el orificio de flujo de la válvula en posición abierta. Todas estas estructuras disminuyen el funcionamiento hemodinámico de las válvulas mecánicas.

Tales obstrucciones también interfieren con los patrones de flujo normal dentro y alrededor de la válvula mecánica y por consiguiente, promueven la trombosis. Mucho más importante, todas las superficies artificiales son trombogénicas (promueven coágulos) en un grado menor o superior. La única superficie no trombogénica completamente (que no promueve el coágulo) que existe es el estrato de células endoteliales viable que delinea el interior de todas las superficies vasculares del cuerpo, incluyendo el interior de las cámaras del corazón y las valvas de la válvula nativa. Por consiguiente, cualquier material plástico o metal, no importa como este pulido altamente, tendrá algún nivel de trombogenicidad a menos que la superficie del material artificial pueda cubrirse con las células endoteliales. Es por esta razón que todos los pacientes con válvulas de corazón mecánicas artificiales deberán ser anticoaguladas permanentemente.

La ventaja principal de las válvulas mecánicas sobre las válvulas de tejido es la durabilidad a largo plazo. La construcción de la válvula mecánica se basó en los principios de ingeniera sofisticada que probaron a ver como funcionaban en términos de proporcionar dispositivos que eran resistentes extremadamente para no conllevar una anomalía estructural. De cualquier forma, la anomalía estructural de las válvulas mecánicas ocurre y ésta es la razón principal para el retiro reciente del mercado de las dos válvulas mecánicas disponibles comercialmente (válvula de disco único Concavo-Conves™ Bjork-Shiley y la válvula bi-valva Duramedics™).

Válvulas del tejido artificial

Bajo la mejor de las circunstancias (es decir, reemplazo de la válvula aórtica), la construcción de las válvulas de tejido artificial se basaron en el concepto que si la válvula artificial puede elaborarse para aproximarse a la anatomía (forma) de la válvula nativa, luego la fisiología (función) de la válvula artificial se aproximará también a la de la válvula nativa. Este es el concepto de la "la Función sigue a la Forma". Por ejemplo, la fabricación de todas las válvulas porcinas artificiales primero recrea la forma de la válvula aórtica humana nativa por: 1) cultivando una válvula aórtica porcina, 2) fijando ésta en glutaraldehído para eliminar la antigenicidad, y 3) suturando la válvula porcina a una prótesis para mantener las tres valvas en su lugar. En otras palabras, el primer logro en la construcción de estas válvulas artificiales es reproducir la forma de la válvula aórtica humana tan fidedignamente como sea posible. La suposición se hizo que si la válvula artificial puede realizarse pareciéndose a la válvula aórtica humana, ésta funcionará de modo parecido a la válvula aórtica humana (es decir, la función propia sigue a la forma propia). La misma suposición también se sigue para las válvulas pericárdicas disponibles comercialmente.

En el caso de reemplazo de la válvula tricúspide o mitral, aún el concepto dudoso de "la función sigue a la forma" se descartó desde que las mismas válvulas artificiales que se diseñaron para parecerse a la válvula aórtica se usaron para reemplazar las válvulas tricúspide y mitral. En otras palabras, ningún atentado en absoluto se realiza aún para reproducir la forma de estas válvulas nativas, mucho menos que su función.

Así, en el caso de válvulas artificiales que se usan para el reemplazo de la válvula aórtica, el concepto dudoso de "la función sigue a la forma" ha dictado la construcción de todas las válvulas de tejido artificiales durante los 30 años de su desarrollo y uso. Aún peor, ningún concepto fundamental subyacente en absoluto se ha usado en términos de válvulas artificiales usadas para sustituir las válvulas tricúspide y mitral.

El concepto "la función sigue a la forma" tiene varias limitaciones y parece ser un defecto fundamental que subyace a la construcción presente de todas la válvulas de tejido artificial. En primer lugar, no es simplemente posible recrear la anatomía exacta (forma) de una válvula de corazón nativa utilizando las técnicas presentes. Aunque las válvulas aórticas porcinas y los homoinjerto (cadáver humano) tienen la apariencia gruesa de las válvulas aórticas nativas, el proceso de fijación (congelando con nitrógeno líquido, y tratamiento químico, respectivamente) altera las características histológicas (microscópicas) del tejido de la válvula. Las válvulas pericárdicas bovina y porcina no requieren sólo la preparación química (normalmente implican fijación con glutaraldehído), pero las valvas deben suturarse a las prótesis cubiertas de tejido para sostener las valvas en posición para una apertura y cierre correctos de la válvula. Una ventaja reciente se realizó en este sentido usando válvulas porcinas "prótesis menores" que se suturaron directamente a los tejidos nativos del paciente para el reemplazo de la válvula aórtica, pero el problema de la fijación química permanece. Además, estas válvulas artificiales prótesis menores no pueden usarse para el reemplazo de la válvula tricúspide o mitral.

Quizás la limitación principal del concepto "la Función sigue a la Forma" es que no se han realizado esfuerzos antes de aproximar la forma de cualquiera de la válvula tricúspide o mitral. Si las válvulas de tejido animal se usan para reemplazar cualquiera de estas válvulas nativas, la prótesis de la válvula aórtica porcina tri-valva o la prótesis de la válvula pericárdica bovina tri-valva se usan normalmente. Haciendo esto, aún los fallos del concepto "la función sigue a la forma" se ignora, desde que no hay válvulas artificiales disponibles para el uso humano que se aproximen a la anatomía (forma) de las válvulas tricúspide o mitral nativa.

El atentado más cercano de reproducir la función de la válvula mitral nativa se reveló por Mickleborough et al en 1989. Estos ensayos implican el uso de láminas preparadas comercialmente de tejido pericárdico de vacas, que se han tratado con glutaraldehído antes del almacenamiento y distribución. Se usó una línea de sutura longitudinal para convertir el plano lámina del tejido en un cilindro, después dos regiones triangulares se extrajeron a partir de un extremo del cilindro, para generar dos solapas. El extremo de entrada se suturó al anillo de la válvula mitral, mientras que las dos solapas de tejido en el extremo de salida se cortaron y suturaron a los músculos papilares.

La válvula mitral revelada por Mickleborough et al sufre a partir de un inconveniente que se cree que es importante y quizás crucial para el funcionamiento correcto de la válvula. En una válvula natural que funciona correctamente, la valva anterior no tiene su porción central directamente unida al músculo papilar anterior vía chordae. En su lugar, la valva anterior se une a ambos músculos papilares posterior y anterior, vía chordae que se unen predominantemente a los bordes periféricos de la valva. De la misma manera, una valva posterior nativa se une a ambos músculos papilares posterior y anterior, vía chordae que se unen predominantemente a los bordes de la valva. Como resultado, la línea de comisura (cierre) entre las dos valvas mitrales cuando la válvula se cierra durante la sístole se orienta en apenas la misma dirección como una línea imaginaria que cruza las puntas de ambos músculos papilares. Esta orientación de las valvas y los músculos papilares se muestra en las ilustraciones tales como la página 11 de Netter 1969. Esta orientación natural se muestra en las Figs. 2 y 3, descritas posteriormente.

En contraposición, la válvula de reemplazo descrita por Mickleborough et al altera y distorsiona la orientación correcta de las valvas de reemplazo. Los descubrimientos de Mickleborough requieren que cada valva elaborada sea diseñada de modo que forme una solapa extendida, que llega a ser una trenza relativamente estrecha del tejido cercano a su punta. La punta de cada hebra de tejido pericárdico se sutura directamente al músculo papilar, causando que la hebra se parezca al chordae tendineae. Cada hebra se extiende del centro de una valva Mickleborough et al, y cada hebra se sutura directamente a cualquier músculo papilar posterior o anterior. Esto requiere que cada valva se posicione directamente sobre un músculo papilar. Esto rota efectivamente las valvas de la válvula Mickleborough cerca de 90º comparado con las valvas de una válvula nativa. La línea de comisura entre las valvas, cuando se presionan juntas durante la sístole, bi-seccionarán (en un ángulo perpendicular) una línea imaginaria que cruza los picos de los dos músculos papilares, en vez de permanecer apenas a través de la línea como ocurre en una válvula nativa.

No hay indicación desde la publicación de Mickleborough et al 1989 que su método se esté estudiando todavía (cualquiera de ellos, o por cualquier otro equipo de investigación), y no hay otra indicación durante los años intervenidos que su método parezca conducir a una técnica de reeemplazo de la válvula para el uso actual en humanos.

Debe notarse que uno de los logros primeros de Mickleborough y sus asociados aparentemente fue proponer un nuevo camino para mantener la continuidad entre el anillo de la válvula y los músculos papilares. Esto se propuso primeramente alrededor de 30 años atrás (por C.W.Lillehei y quizás por otros también) que el tono muscular correcto de la pared ventricular izquierda, y el funcionamiento ventricular pos-operatorio correcto, requiere una conexión que soporta la tensión entre el anillo de la válvula mitral y los músculos papilares en el interior de la pared ventricular. Esta sugerencia se ignoró ampliamente en el diseño de las válvulas mitrales de reemplazo, que requieren la escisión del chordae tendineae sin hacer ningún esfuerzo para suministrar un sustituto que mantendrá la pared ventricular acoplada al anillo de la válvula. No obstante, varios estudios (como Rittenhouse et al 1978, David 1986, Hansen et al 1987, y Miki et al 1988) continúan indicando que el papel de transportar la tensión del chordae fue importante para la función ventricular correcta. Basándose en estos estudios, Mickleborough et al intentaron aparentemente crear y proponer un diseño nuevo de válvula que podría lograr este objetivo. Ciertamente lograron este objetivo y la falta aparente de ningún seguimiento o comercialización de su diseño presumiblemente se debe a otros problemas, tales como la alteración de la orientación alterada de las valvas en sus diseños.

Un método diferente para crear válvulas de tejido artificial se describen en artículos tales como Love y Love 1991, y en la Patente 5.163.955 de E.E.U.U (Calvin et al 1992) y 4.470.157 (Love 1984). En esta investigación, los cirujanos cultivan una pieza de tejido pericárdico a partir del mismo animal que recibió la válvula artificial. Tal tejido, se cultivó a partir del mismo cuerpo humano que recibiría el implante, se refiere como autólogo o autógeno (los términos se usaron intercambiablemente, por investigadores diferentes). Usando un dado de corte, el tejido pericárdico se cortó en una forma geométrica cuidadosamente definida, se trató con glutaraldehído, luego se unión en un modo de sándwich entre dos componentes de la prótesis. Esto creó una válvula tri-valva que se asemeja de nuevo a una válvula pulmonar o aórtica, que tiene cúspides en forma de semi-luna en lugar de valvas de tipo aurícula-ventriculares. Estas válvulas se probaron en la posición de la válvula mitral (o tricúspide ocasionalmente), usando ovejas.

Aunque aquellas válvulas eran estructuralmente muy diferentes de las válvulas de la invención sujeta, el artículo Love y Love es un intento peor porque discute la fijación química. Usaron el tratamiento de glutaraldehído aunque las fuentes de tejido fueran del mismo animal y fueron por consiguiente no antigénicas, debido a que ensayos y evidencias tempranas habían sugerido que algunos tipos de tejidos autólogos no tratados sufrían engrosamiento y/o contracción con el tiempo. Love y Love sugirieron que el glutaraldehído puede ayudar a tales tejidos a resistir tales cambios, aparentemente formando enlaces de unión cruzada que tienden a mantener adyacentes las fibras de colágeno en una conformación flexible pero fijada. Este uso de la fijación con glutaraldehído como un tratamiento para reducir la contracción u otra distorsión física (como distinta para uso es como un método para reducir la antigenicidad del tejido) es una técnica bien establecida y vieja para el tratamiento del tejido no autólogo, pero quizás es también beneficioso para el tratamiento de tejidos autólogos que no se han evaluado extensivamente. Los efectos de la fijación química del tejido intestinal o de otro tejido tubular usado para crear válvulas del corazón como se describe aquí pueden evaluarse mediante experimentación rutinaria.

Otra evidencia describe el uso del tejido autólogo para reconstruir válvulas mitrales es Bailey et al 1970. Sin embargo, Bailey et al enfocaron en reparar más bien que reemplazar las válvulas mitrales, normalmente cortando una incisión dentro de una o ambas valvas y luego insertando un segmento del tejido en la incisión para alargar la(s) valva(s).

Factores fisiológicos y desarrollo dentro del útero

Se describe un método que usa material de partida tubular para reemplazar cualquiera de las cuatro válvulas del corazón durante la cirugía cardiaca. Este método se apoya y consiste en un principio fundamental de la función de la válvula del corazón nativa, que no fue reconocida en esfuerzos anteriores para desarrollar válvulas de reemplazo, o que se sacrificó y perdió luego cuando se requirieron compromisos para adaptar los materiales disponibles a los requerimientos quirúrgicos.

El principio básico, que merece énfasis repetida porque ha sido dejado de lado ampliamente por otros esfuerzos en este campo, es la Forma sigue a la Función. En una manifestación de este principio, si una válvula artificial puede crearse para que funcione verdaderamente como una válvula nativa, esta forma resultante será similar a aquella de la válvula nativa.

Una observación altamente importante por el solicitante que contribuyó al reconocimiento de la importancia penetrante y pujante de este principio fue el siguiente: el sistema cardiovascular entero, incluyendo el corazón, se forma en el útero como un tubo único, relativamente recto de tejido. Las figuras anatómicas que representan el desarrollo en el útero del corazón están disponibles en numerosas publicaciones científicas y libros, incluyendo Netter 1969. Como se muestra en esas figuras (o figuras similares disponibles en otros trabajos de referencia médicos), el llamado "tubo del corazón" es fácilmente discernible a partir del día 23 de gestación. Este tubo desarrollará eventualmente el sistema cardiovascular entero del cuerpo. El tejido que existe entre la porción del tubo destinado a llegar a ser los ventrículos, y la porción que se convertirá en la aurícula, es donde las válvulas tricúspide y mitral se formarán finalmente. Esta región de tejido tiene una forma tubular.

El tubo del corazón experimenta un proceso de circunvolución empezando aproximadamente a partir de los 25 días de gestación. Esta circunvolución del tubo del corazón forma lo que se llama "asa del corazón" y es responsable de que la válvula aórtica finalmente se venga a poner adyacente a la válvula mitral. Cuando una válvula mitral madura se ve desde el sitio de la aurícula, la porción anterior del anillo de la válvula mitral es relativamente plano. Esta distorsión de la redondez original del anillo mitral es causada por la presencia de la aorta contra la válvula mitral anterior. Ésta es también la razón que la valva anterior de la válvula mitral sea contigua al anillo de la válvula aórtica. Finalmente, esto explicaría porque las conexiones aurícula-ventriculares accesorias (vías accesorias) que ocurren en el síndrome Wolf-Parkinson-White nunca ocurran en esta porción del anillo de la válvula mitral; ésta es la única porción del surco aurícula-ventricular entero en cualquier lado del corazón donde la aurícula y el ventrículo nunca fueron contiguos durante el desarrollo fetal.

A los aproximadamente 56 días de gestación, el desarrollo del tubo del corazón alcanza un estado que exhibe una primera región del tubo contraída entre la aurícula derecha primordial y el ventrículo derecho primordial (esta porción del tubo llegará a ser la válvula tricúspide) y una segunda región del tubo contraída entre la aurícula izquierda primordial y el ventrículo izquierdo primordial (la válvula mitral futura).

A medida que el desarrollo del corazón del feto experimenta varias circunvoluciones, separaciones, y compartimentaciones, los tejidos que están eventualmente llamados a ser las válvulas del corazón mantienen sus estructuras tubulares. Antes del inicio de la función del corazón fetal, las porciones de las paredes de las estructuras tubulares experimentan un proceso de disolución, dejando atrás sólo aquellas porciones de los tubos originales necesarias para el funcionamiento correcto del corazón. Esta disolución también afecta las paredes ventriculares tal como crecen rápidamente en tamaño; si esto no pasa, las paredes llegarán a ser prohibitivamente gruesas como el tamaño físico del corazón aumenta, y el corazón no funcionará efectivamente como una bomba hasta que éste llegue a ser simplemente una masa grande de músculo ventricular.

El proceso de disolución también opera en las constricciones tubulares que llegarán a ser las cuatro válvulas del corazón. En el caso de las válvulas semilunares (las válvulas pulmonar y aórtica), los restos funcionales necesarios son las tres cúspides, que son los restos de la porción funcional de un tubo simple. Este principio se fortalece por el hecho que aunque la referencia frecuente se hace al "anillo" de la válvula aórtica o pulmonar, los anatomistas eruditos son rápidos para apuntar que no hay tal estructura anatómica. El tejido grueso que es comúnmente referido como "anillo" de estas válvulas es simplemente el punto de flexión de las tres cúspides, los restos de un tubo simple que se fija en tres puntos distales y sujetos a una presión uniforme en su exterior, resultando en un colapso del tubo en los tres lados entre los puntos de la fijación distal, que a su vez, resultan en tres cúspides casi idénticas. Todos los otros tejidos que estas cúspides funcionales y móviles han experimentan el proceso normal de disolución como la arteria pulmonar y aórtica se han alargado, abandonando sólo aquel tejido reconocido como las cúspides de esas válvulas semilunares.

En las localizaciones de las válvulas tricúspide y mitral, el proceso de disolución deja atrás las valvas de la válvula, el chordae tendineae, y los músculos papilares en ambos el ventrículo derecho (válvula tricúspide) y el ventrículo izquierdo (válvula mitral). En otras palabras, esta porción del tubo original que es necesaria para el desarrollo de las válvulas del corazón nativas se reserva del proceso de disolución y el resto del tubo se disuelve. Las valvas de la válvula son restos del tubo, que se unen circunferencialmente al anillo fibroso del corazón a su base y se unen mediante chordae tendineae (restos del tubo adicionales) en sus bordes libres a los músculos papilares (todavía más restos del tubo) dentro de los ventrículos. Las valvas, el chordae tendineae, y los músculos papilares de cada una de las dos válvulas A-V representan los restos funcionales necesarios de las estructuras tubulares del corazón originados en el útero.

Usando "la Forma sigue a la Función" como un principio de guía básico, la presente invención se basa en la realización de que una estructura tubular que tiene característica del material adecuado y el tamaño correcto, si se sitúa dentro de un anillo de la válvula tricúspide o mitral tras la escisión de la válvula nativa (o dentro de la arteria pulmonar o de la aorta, como se describe posteriormente) funcionará exactamente como la válvula normal en esta posición, asumiendo la fijación correcta en los extremos de salida y entrada del tubo. El principio de "la Forma sigue a la Función" predice principalmente que si la función entendida de una válvula de reemplazo es imitar la realización y función de la válvula tricúspide o mitral nativa, entonces la forma de una válvula de reemplazo -la estructura y apariencia de la válvula de reemplazo- debería parecerse a la forma de una válvula tricúspide o mitral nativa. Desde que las válvulas nativas se generaron a partir de material de partida tubular durante el desarrollo fetal, este principio además sugiere que las válvulas de reemplazo deberían generarse también a partir del material tubular.

Este principio se soportó además por los resultados que se observaron en una válvula de tejido artificial que se había implantado en la posición de la válvula mitral en un corazón humano. El solicitante aprendió de estos resultados durante una presentación del Catedrático Donald Ross del Nacional Heart Hospital y el Hospital Brompton (Londres, Inglaterra), el cirujano cardíaco que realizó la cirugía. La válvula implantada era originalmente una válvula de tejido tri-valva disponible comercialmente que se implantó en la posición mitral en una hembra de 35 años. La válvula tri-valva se construyó usando un tejido fascia lata (una capa flexible y relativamente dura de tejido que normalmente rodea ciertos tipos de músculos) que se cosió en una prótesis circular. Tras 5 años, la válvula artificial se tuvo que eliminar debido a que sus valvas se habían vuelto inmóviles y habían calcificado, resultando tanto en estenosis mitral como insuficiencia mitral. Una vez se encontró la válvula artificial durante la extirpación quirúrgica, el cirujano se quedó sorprendido con la semejanza en forma y apariencia de la válvula tricúspide dañada con una válvula mitral normal. Las comisuras de las tres cúspides o valvas de la válvula de tejido artificial se habían unido de forma que solo se habían formado dos valvas: una valva anterior grande, y una valva posterior más pequeña, tal como se ve en una válvula mitral nativa. Además, la comisura entre las dos valvas cuando la válvula del paciente se cierra por presión trasera se parecía mucho a la comisura semi-circular formada por las valvas en la válvula mitral nativa.

Durante la presentación por el profesor Ross, el solicitante presenció un dibujo que mostraba como una válvula artificial de tres valvas se había convertido en una válvula de dos valvas durante el curso de cinco años dentro de un corazón humano. Quedó claro para el solicitante que el corazón del paciente había intentado convertir la válvula conforme a las necesidades funcionales del corazón.

Antes de asistir a dicha presentación, el solicitante ya había considerado la cuestión de si el tejido tubular era útil para la creación de válvulas cardíacas de reemplazo. Tras ver las fotografías del Prof. Ross, que proporcionan una confirmación fisiológica mayor del principio "la forma sigue a la función", el solicitante empieza a desarrollar experimentos para asegurar la posibilidad de usar tejido tubular para remplazar válvulas cardiacas. En un ensayo mecánico simple, se obtuvieron algunos tubos de goma altamente flexibles cortando los dedos de guantes quirúrgicos, entonces se modularon los tubos de los dedos para que se asemejaran a las valvas de las válvulas mitral o tricúspide, entonces se suturaron los tubos de goma modelados dentro de tubos ligeramente mayores hechos de Dacron™. Un tubo interno de goma se sujetó próximamente alrededor de la periferia íntegra de un tubo, para imitar un anillo de válvula, y las solapas de goma modeladas en los extremos distales se acoplaron a las paredes del tubo por métodos de hebras de sutura holgadas que imitaban el chordae tendinae. Cuando se genera presión cíclica intentando soplar y entonces succionar aire a través del tubo, las valvas de goma interiores se abren y cierran de un modo que parece idéntico a la obertura y cierre de las valvas de la tricúspide o mitral nativas. Esto proporciona la confirmación adicional del principio "la Forma sigue a la función".

El principio fisiológico que los componentes funcionales de las válvulas cardíacas nativas son restos de tubos de tejido simple, y la idea de usar estructuras tubulares para reemplazar válvulas cardíacas con defectos, se ha ignorado completamente en el diseño y construcción de todas las válvulas de reemplazo usadas hoy en día. Ciertamente, aunque "la forma sigue a la función" es un principio bien respectado en campos tales como la ingeniería o los estudios de evolución, es a menudo descartada entre los investigadores médicos, algunos de los cuales parece aparentemente que sienten que los esfuerzos por acabar o revertir esta relación representan triunfos de la tecnología sobre la naturaleza. Como ejemplo, las máquinas de diálisis renal, que no se parecen en nada a riñones normales, son una solución no natural puramente tecnológica; usan una forma completamente artificial para generar y proporcionar cierta función necesaria. No obstante, como cualquier paciente de diálisis podría atestiguar, quedan lejos de ser ciertamente óptimos.

De un modo similar, todas las válvulas cardíacas artificiales en uso hoy en día, tanto de tejido como mecánicas, se han diseñado en base a la creencia que: 1) la función se puede forzar para seguir a la forma (reemplazo de la válvula pulmonar o aórtica), o 2) ni la función ni la forma de la válvula nativa se pueden reproducir, de modo que una válvula de reemplazo (tanto de tejido como mecánica) debe funcionar meramente como una válvula pasiva en un sentido (reemplazo de la válvula tricúspide y mitral). En el caso de válvulas de tejido artificial, la forma de una válvula artificial se establece primero, con la esperanza que la válvula funcione de un modo similar a la válvula nativa. En el caso de válvulas mecánicas artificiales, la ruptura de la interacción entre la forma y función va aún más lejos, y las bolas en una jaula o las de disco inclinado y otros dispositivos en las válvulas mecánicas tienen aún menos semejanza física a las válvulas nativas. No obstante, los problemas en ambos de estos logros son evidentes en las limitaciones sufridas por cada tipo de válvula de reemplazo que se usa hoy en día.

Existe otra vía de expresar el concepto de "Forma sigue a función" que puede ayudar a explicar ésta a la gente que quisiera saber a cerca de válvulas cardíacas mecánicas, máquinas de diálisis, y otras formas no naturales que se han usado para imitar la función de partes corporales. En tales ejemplos, la función está forzada a seguir la forma. En términos simples y toscos, la función de una válvula del corazón es meramente la de permitir el flujo en una única dirección. Cualquier tipo de válvula con comprobación mecánica con un diseño de una válvula de bolas o una válvula de disco puede proporcionar tal nivel de función.

No obstante, cuando los aspectos a largo plazo de la función de la válvula cardiaca también se tienen en consideración (incluyendo las funciones de proporcionar una hemólisis baja, una menor turbulencia, evitando la calcificación, etc.), queda claro que las formas artificiales no pueden proporcionar totalmente estas funciones. La mejor y a lo mejor la única forma de reemplazar la funcionalidad de una válvula a largo plazo y completa de una válvula del corazón natural es aportando una deferencia apropiada a la relación entre función y forma.

Este principio se puede nombrar como "Forma y función forman un ciclo". Cada uno sigue al otro, pero cada uno precede y afecta al otro. Si cualquier mitad de este ciclo se rompe o estropea, esto creará problemas que perdurarán en la vía de un sistema duradero, de confianza y óptimamente funcional con la mínimas hemólisis, turbulencia y calcificación. En una base a corto plazo, se puede forzar la función para adaptarla a una forma no natural; no obstante, cualquier solución tal a corto plazo estará plagada de problemas y limitaciones sobre la solución mayor. Los problemas y anomalías de las válvulas de reemplazo mecánicas actuales son una demostración clara y directa de este principio.

Las siguientes series pueden ayudar a ilustrar el principio, "Forma y función forman un ciclo". Primero, una forma se crea: el tejido tubular se usa para crear una nueva válvula mitral. Esta forma entonces crea una función: la nueva válvula permite el flujo en una única dirección, desde la aurícula al ventrículo. Esta función, a su vez, crea otra forma: las valvas de la nueva válvula mitral cerraran en una configuración en forma de "sonrisa" asemejándose a la válvula mitral nativa durante el cierre. Esta forma secundaria entonces crea una función secundaria: la nueva válvula proporcionará un buen uso a largo término y disminuirá los niveles de turbulencia, hemólisis, calcificación y estrés de la valva. La forma y función forman un ciclo, y este ciclo no se pude romper por la implantación e imposición de una forma no natural artificial en el corazón sin impedir la capacidad de la forma propia y la función propia para interactuar, soportar y potenciar una a la otra.

Además, ciertos detalles de evidencias sugieren que las válvulas de tejido de reemplazo convencionales, que causan mayores niveles de turbulencia, contribuyen al importante problema de la calcificación de las valvas. La correlación entre una elevada turbulencia y la calcificación de las valvas se discute posteriormente.

Basándose en los hechos fisiológicos, observaciones, y principios descritos anteriormente, y basándonos en los experimentos realizados por el solicitante, parece que si las válvulas del corazón están dañadas o enfermas hasta el punto que necesitan reemplazo, deberían reemplazarse por estructuras tubulares que funcionan como las válvulas cardiacas nativas.

El documento PE-A-0 276 975 revela un dispositivo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

La invención se define en la reivindicación 1.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 es una representación de un corte que muestra la válvula mitral al lado izquierdo (sistémico) del corazón y la válvula tricúspide en el lado derecho (pulmonar) del corazón, mostrando una pieza de tejido de la submucosa del intestino delgado (SIS) adyacente al corazón, con un tamaño y una configuración que proporciona el tejido SIS apropiado para la implantación como válvula mitral de reemplazo.

La Figura 2 muestra una vista superior (desde la aurícula izquierda) de una válvula de tejido tubular suturada en una posición mitral, mostrando la orientación de las valvas anterior y posterior en relación con los músculos papilares anterior y posterior.

La Figura 3 muestra una vista superior de la válvula mitral tubular durante la contracción sistólica del ventrículo. Las dos valvas se presionan una contra la otra en una configuración en forma de "sonrisa" natural; este cierre (aproximación) de las valvas previene que la sangre vuelva hacia atrás a la aurícula.

La Figura 4 describe un segmento tubular de un tejido de la submucosa del intestino delgado (SIS) que se ha insertado en la arteria pulmonar o aorta, para crear una válvula semilunar con cúspides.

La Figura 5 describe una válvula semilunar tal como se describe aquí, en una posición cercana.

La Figura 6 describe una configuración que se puede usar si se desea para asegurar el tejido tubular dentro de la aorta en una configuración en que las cúspides de la válvula están apretadas juntas adyacentes a la pared arterial.

La Figura 7 describe un segmento tubular de un material sintético o intestinal, incluido en una bolsita sellada que mantiene la esterilidad del segmento tubular.

La Figura 8 describe un segmento del tejido tubular del material sintético o intestinal que se ha unido a un anillo de anuloplastia, incluido en una bolsita sellada estéril.

Se describe un método para utilizar el material tubular para reemplazar las válvulas cardiacas durante la cirugía cardiaca. En una realización preferida se describe, un segmento de submucosa del intestino delgado (SIS) usado. Si se desea, el tejido SIS se puede cultivar a partir del cuerpo del mismo paciente que esta recibiendo la válvula de reemplazo. Esto elimina el riesgo de rechazo inmune y la necesidad de usar un tratamiento de fijación para reducir la antigenicidad del tejido de animales y cadáveres.

Tal como se usa aquí, "material de partida tubular" se refiere al material que se cultiva a partir de un cuerpo animal o humano en forma tubular. El material de partida tubular es distinto del material de partida plano que se ha obtenido por métodos tales como sutura en una forma intermediaria tubular.

Este método para usar material tubular es sustancialmente diferente de todas las válvulas artificiales (mecánicas o de tejido) que están disponibles para uso humano hoy en día. Basándose en el reconocimiento de un principio fundamental de la estructura y función de la válvula cardiaca nativa, que aún no se ha reconocido o que se ha sacrificado y perdido cuando se requerían arreglos para adaptar los materiales disponibles a los requerimientos quirúrgicos. El principio básico, tal como se describe en la sección Antecedentes, es que "la Forma sigue a la Función". Si se puede crear una válvula artificial que funcione verdaderamente como una válvula nativa, su forma resultante será, de necesidad, similar a la de la válvula nativa.

Para asegurar y desarrollar el principio matemático de "la Forma sigue a la Función", un segmento tubular flexible se creó en un programa CAD-CAM tridimensional, que funcionaba en un ordenador en el laboratorio de investigación del solicitante. El segmento del tubo se fijó, en ciertos puntos designados, en la pared interior de un conducto de flujo cilíndrico. Un extremo (correspondiente a la entrada) del conducto de flujo y el tubo flexible se aplastaron en un lado, y la entrada del tubo flexible se fijó alrededor de la circunferencia interna íntegra del conducto de flujo. El otro extremo (la "salida") del tubo flexible se fijó en sólo dos puntos opuestos en el conducto de flujo. Una fuerza externa de 16,0 kPa (120 mm Hg) (correspondientes a la presión generada en el ventrículo izquierdo durante la contracción sistólica del ventrículo) se aplicó a la salida del tubo flexible, y todas las áreas sin unir del tubo flexible se dejaron que se flexionaran y movieran de acuerdo a las deformaciones matemáticas y constricciones que ocurrían como resultado de las condiciones impuestas. El programa usó un algoritmo de elementos finitos iterativos para determinar si cada cuadro se localizaría en una cuadrícula imaginaria en la superficie del tubo flexible. Se dejó funcionando hasta completarlo, lo que tardó aproximadamente 12 horas. Al fin de estos cálculos, la pared del tubo se visualizó descrita por el ordenador, y la forma resultante del tubo perfectamente se parecía a la forma de la válvula mitral cuando se cierra por presión trasera en el ventrículo izquierdo.

Un análisis CAD-CAM similar se realizó en una válvula aórtica (o pulmonar) en que el extremo de entrada del tubo flexible se fijó circunferencialmente alrededor de la entrada del conducto de flujo, y el otro extremo del tubo flexible se fijo en tres puntos equidistantes alrededor de la circunferencia del conducto. La presión externa aplicada a la salida del tubo fue de 10,7 kPa (80 mm Hg), correspondientes a la presión arterial ejercida en las valvas de la válvula aórtica normal durante la diástole. De nuevo, la forma resultante del tubo tras 12 horas de deformación matemática pareció ser exactamente idéntica a la válvula aórtica natural.

Hasta que se realizaron los estudios CAD-CAM, la relación del principio de "la Forma sigue a la Función" para la forma y función de las válvulas de corazón humano nativas fue sólo una hipótesis. No obstante, el hecho que tubos simples, fijados de una manera anatómica conocida, se deformaron por presiones fisiológicas en una forma que imita exactamente la forma de las válvulas cardiacas nativas confirma dos aspectos de la hipótesis de un modo convincente: 1) las válvulas cardiacas nativas funcionan de hecho como los lados de tubos comprimidos cuando se cierran, y 2) el principio de ingeniería de la forma sigue a la función es aplicable a las válvulas cardíacas humanas nativas.

Para lo mejor del conocimiento del solicitante, el significado de desarrollo dentro del útero de válvulas cardiacas nativas como restos de tubo de tejido simple, y el principio de usar estructuras tubulares para reemplazar válvulas cardiacas defectuosas en un esfuerzo de reproducir la función de las válvulas nativas, no se ha reconocido previamente ni se ha revelado. El esfuerzo relacionado más cercano en la creación de válvulas cardiacas artificiales se describió en Mickleborough et al 1989, que se revela en la sección Antecedentes. No obstante, no usó material tubular como material de partida; en su lugar, usó material pericárdico bovino, que es efectivamente plano. Este logro requiere el uso de tejido animal tratado con reactivos químicos (glutaraldehído) para reducir su antigenicidad.

El logro descrito en Mickleborough et al 1989 también requiere la creación de una línea de sutura para convertir el tejido pericárdico plano en una estructura casi tubular. Esto crea ciertos problemas y riesgos, desde que una línea de sutura longitudinal requiere manipulación adicional del material pericárdico por cirujanos. Este manejo adicional necesitaría realizarse tras que el pecho y el corazón del paciente se hayan abierto quirúrgicamente, por lo tanto aumentando el tiempo durante el que el paciente necesita mantener un bypass cardiopulmonar (CPB). Como es bien conocido, cualquier aumento en el tiempo del soporte circulatorio artificial es adverso, y cualquier reducción en el tiempo requerido para mantener un paciente en CPB es beneficial. Además, la creación de una línea de sutura longitudinal durante el reemplazo de la válvula mitral o tricúspide puede aumentar el riesgo de desgarrar el material de las valvas en los puntos de sutura, con el riesgo de trombosis. Por ambas de estas razones, el uso de un material de partida tubular (tal como tejido intestinal) tal como se describe aquí, mejor que un material de partida plano, es ventajoso, proporcionando que el segmento de tejido intestinal tenga un diámetro compatible con la válvula a crear. Tal como se discute anteriormente, si el diámetro de un segmento intestinal autólogo del paciente no es compatible con el diámetro del anillo de la válvula del corazón a reemplazar (que es parecido cuando las válvulas aórticas y pulmonares están siendo reemplazadas), un segmento empaquetado pre-tratado del tejido SIS con el diámetro deseado de un animal (tal como un cerdo) o un cadáver humano se puede usar para evitar la necesidad de usar una línea de sutura longitudinal para convertir el material plano en material tubular.

En comparación con la invención sujeta al arte anterior de Mickleborough et al, se debería también mantener en mente que los logros usados por Mickleborough et al causó que las valvas anterior y posterior de su válvula de reemplazo tuvieran que ser rotadas 90º en comparación con las valvas nativas de la válvula mitral nativa. En contraposición, la invención sujeta permite la creación de valvas mitrales con una orientación natural. Este factor se discutió en la sección Antecedentes y se describe en las Figs. 2 y 3.

Uso de tejido intestinal

Se describe un método para reemplazar válvulas del corazón usando tejidos del cuerpo del mismo paciente que recibe la válvula de reemplazo. En una realización preferida, un segmento de tejido de varios centímetros (pulgadas) se extrae de la región del yeyuno o íleo del intestino delgado. Refiriéndonos a las figuras, el objeto 200 en la Figura 1 se refiere a un segmento cilíndrico (tubular) de tejido que se extrajo quirúrgicamente de la porción del yeyuno del intestino delgado (es decir, el segmento que se extiende entre la región duodenal cerca del estómago, y la región ileal). La región yeyunal del intestino delgado mide aproximadamente 6 metros (20 pies) en un adulto, y la extracción de un segmento (tal como 15 cm, o 6 pulgadas, proporciona más que suficiente tejido SIS para crear una válvula de reemplazo) no afecta significativamente las capacidades digestivas del paciente.

Este segmento de tejido intestinal puede extraerse del abdomen del paciente durante la misma operación quirúrgica usada para sustituir la válvula del corazón. Por consiguiente, solo se requiere una operación bajo anestesia general, y el tejido intestinal es fresco e inalterable por almacenamiento y/o fijación cuando se cultiva para el uso inmediato. Para completar la porción abdominal de la operación, las segmentos del intestino delgado en cada lado de la porción extraída se anastomosan (se suturan juntos) usando técnicas estándares, y se cierra el abdomen. Esta porción abdominal entera de la operación puede normalmente realizarse al tiempo que se toma para abrir el pecho y canular el corazón y los grandes vasos en la preparación para el reemplazo de la válvula.

Después de resecarse, el segmento intestinal se limpia con una ropa estéril en el exterior, para extraer dos estratos externos del tejido conocido como la capa serosa y muscular (músculo liso). El segmento entonces se vuelve la parte exterior hacia dentro y se limpia otra vez para extraer la capa mucosa que delinea el interior del segmento intestinal. Los ensayos usando animales indicaron que las tres de estas capas de la pared intestinal se pueden limpiar fácilmente y sin dañar la membrana basal o submucosa, mediante un procedimiento de limpieza simple. En ensayos en perros, los procedimientos de limpieza tardaron sólo unos pocos minutos.

Después de extraer las capas mucosa, muscular y seroso, restaban dos capas en el segmento del tejido. Si el segmento del tejido se devuelve a su orientación original, estas dos capas son la membrana basal (en el exterior del tubo) y la submucosa (interior del tubo). Estas dos capas forman un segmento de tejido altamente flexible, duradero, resistente, referido aquí como tejido de la "Submucosa del intestino delgado" (SIS). Cualquier otro cirujano que haya trabajado con tejido intestinal probablemente se sorprendería de la fuerza y dureza de un segmento de tejido SIS. Parece ser un material ideal para la creación de válvulas de tejido artificial para los corazones.

Debido a la estructura microscópica de las fibras de colágeno en el tejido intestinal, es posible que la vida de la válvula de reemplazo aumente si el segmento de tejido intestinal se vuelve hacia fuera antes de ser insertado en un corazón como válvula de reemplazo. Esta opción puede evaluarse, si se desea, usando una rutina de experimentación.

Además, se pueden usar otros tipos de pasos preparativos también para tratar el tejido si se desea, como glutaraldehído o otros tratamientos de unión cruzada. Tal tratamiento no es necesario para reducir la antigenicidad del tejido, si el tejido viene del mismo cuerpo que recibirá la válvula; aunque, como se mencionó en la sección Antecedentes, algunos informes sugieren que el tratamiento con un agente de unión cruzada tal como glutaraldehído pueden suministrar un grado útil de unión cruzada entre las fibras de colágeno adyacentes, que pueden reducir la tendencia de ciertos tipos de tejido para contraerse o engrosar durante periodos prolongados de tiempo. Aparentemente, no todos los tipos de tejido se benefician de tal tratamiento; consecuentemente, los efectos de glutaraldehído o otros tratamientos de unión cruzada en el tejido SIS (u otros tipos de tejido tubular) pueden evaluarse, usando rutina de experimentación en animales, para evaluar los efectos de tal tratamiento en SIS o cualquier otra forma de tejido tubular cuando tal tejido se usa para crear una válvula de reemplazo. Controlando la concentración del agente de unión cruzada y el tiempo y temperatura del paso de reacción de unión cruzada, se puede controlar el grado de unión cruzada. Love y Love 1991 describieron un paso de unión cruzada que tardó 5 minutos, usando un tampón de glutaraldehído al 0,6% a pH 7,4. Aquellos parámetros aparentemente dieron resultados satisfactorios en los experimentos que implican tejido pericárdico. Condiciones similares pueden ensayarse con el tejido SIS, y varían dentro de límites razonables.

Métodos de implante

El segmento de tejido SIS se puede implantar en una posición de la válvula mitral usando cualquiera de varios métodos. En un método, éste puede implantarse inicialmente como un tubo no modelado, entonces diseñado como se necesite para prevenir la redundancia de las valvas. Este método se puede realizar como sigue. Al paciente o el animal se le realiza un bypass cardio-pulmonar total para que el corazón pueda abrirse con seguridad. El corazón entonces se para o es fibrilado y la válvula mitral se expone a través de una incisión en la aurícula izquierda. Las valvas y el tendineae chordae de la válvula mitral son extraídos quirúrgicamente, dejando detrás el anillo de la válvula mitral 121. Este anillo 121 tiene una forma apenas circular; no obstante, como se muestra en la Fig.2, hay un área 123 de algún modo "aplanada" en el anillo, en el lado más cercano a la válvula aórtica en una válvula mitral nativa, la base de la valva anterior se une a esta región "aplanada" del anillo de la válvula mitral. El extremo de entrada 202 (proximal) del segmento tubular 200 se sutura en el anillo 121 de la válvula mitral, usando una línea de sutura 204 que vieja alrededor de la circunferencia entera del anillo 121 y el segmento tubular 200. Si se desea, un anillo de anuloplastia (como se ilustra en la Fig.8) puede usarse para crear un puente entre el anillo 121 de la válvula y la entrada del tejido SIS 202.

Después que el anillo se aseguró correctamente, la longitud del segmento SIS puede modelarse para eliminar la mayoría del exceso de longitud mientras se retiene el tejido adecuada para el cirujano que trabaja con él. Se usaron luego las suturas para asegurar temporalmente el extremo de salida (distal) del tubo a los músculos papilares a una distancia del anillo mitral compatible con el grado deseado de "cierre" de la válvula tubular. Esto puede realizarse poniendo una sutura a lo largo del lado apropiado del tubo distalmente y luego pasando éste a través del extremo del músculo papilar 126. El mismo procedimiento se realiza en el lado opuesto del tubo, uniéndolo temporalmente al músculo papilar 128.

Se inyectó luego suero dentro de la cámara ventricular izquierda 112, que permanecerá capaz de sostener la presión fluida dentro de la cámara cerrada si el acceso a la válvula mitral se obtiene vía una incisión a través de la pared de la aurícula izquierda. El flujo de suero genera una presión fluida en el ventrículo 112, que fuerza la aproximación de los lados del tubo. En otras palabras, el flujo de suero cierra la válvula creada nuevamente.

Una vez el sitio correcto de unión del extremo distal del tubo 200 a los dos músculos papilares 126 y 128 se determina, el tubo 200 puede unirse permanentemente a los extremos de los músculos papilares 126 y 128. Esto puede realizarse en cualquiera de varios modos. Si el extremo distal del tejido SIS se cortó, diseñó o modeló para crear hebras o cuñas alargadas de tejido que sirvieran como sustituto del tendinaeae chordae con propósitos de unión, los extremos distales de los segmentos de tejido modelados pueden suturarse a los músculos papilares. Si se desea, los extremos de los segmentos de tejido pueden insertarse en incisiones pequeñas en los extremos de los músculos papilares; éstos pueden entonces reforzarse usando dispositivos de refuerzo en el lado exterior de los músculos papilares, para reducir el riesgo de desplazamiento de los segmentos de tejido o los extremos de los músculos papilares.

Alternativamente, los ensayos preliminares en animales indican que los animales que tienen músculos papilares normales de longitud suficiente, el extremo distal del tubo SIS no necesita ser cortado para crear hebras o cuñas alargadas de tejido con propósitos de unión. Si el extremo de unión de un tubo SIS se sutura a los músculos papilares anterior y posterior, estos crearan efectivamente las valvas anterior y posterior que imitaran a las valvas nativas después que el corazón empiece a latir nuevamente. Aún si no se extrae el tejido entre las dos valvas, parecerá que un canal de flujo suficientemente grande puede suministrarse entre los músculos papilares para manejar el flujo necesario.

Como consecuencia, no parece ser esencial extraer tal tejido mediante procedimientos diseñados o modelados. No obstante, un paso de diseño o modelación que divida físicamente las valvas de reemplazo en una valva anterior que ha sido dividido parcialmente de la valva posterior se supone que es preferible, porque esto puede ayudar a las valvas de la válvula a imitar más estrechamente la forma de las valvas de una válvula mitral nativa. Si tal paso de diseño o modelación se desea, puede realizarse en cualquier momento adecuado durante la operación, tal como después inmediatamente del paso de sutura temporal seguido de un flujo de suero que confirmó que cierta configuración de unión funcionará en la manera deseada.

Tras que el tejido SIS haya sido suturado permanentemente a los músculos papilares, y tras cualquier paso de diseño o modelación, la aurícula izquierda se cierra y el corazón se reinicia. Durante cada latido del corazón, a medida que la sangre cruza la válvula en una dirección, debido a la expansión diastólica de la cámara ventricular y la contracción de la aurícula izquierda, las valvas serán forzadas a abrirse.

Se debería notar que esta válvula tubular, cuando se abre durante la fase sistólica de cada latido del corazón, no tiene obstrucciones en su flujo de paso. En contraposición, en cada tipo de válvula mecánica artificial usada hoy en día, varios dispositivos se pueden posicionar en la vía de flujo de la sangre. Este flujo sanguíneo impedido, lleva a gradientes de presión a lo largo de la válvula, especialmente a tasas de flujo elevadas y a válvulas de pequeño tamaño, y también generan turbulencia que puede dañar las células sanguíneas. Además, desde que las válvulas de tejido artificiales previas requieren prótesis y no imitan la función de las válvulas nativas, también pueden causar turbulencia en el flujo sanguíneo, que se cree que es un factor potencialmente importante en la producción de la calcificación de las valvas de la válvula de tejido artificial.

Tan pronto como la expansión ventricular se completa y la contracción sistólica del ventrículo empieza, la presión generada en el interior del vehículo presionará las dos partes del tubo 200 una contra la otra, cerrando la válvula y forzando a la sangre a salir del ventrículo a través de la válvula aórtica del modo normal y correcto. La Fig.3 muestra una vista superior (desde la aurícula izquierda) de la válvula cerrada durante la contracción del ventrículo. Los dos lados del tubo crean efectivamente una nueva valva anterior 122A y una nueva valva posterior 124A, que simula fielmente las formas y orientaciones de la valva anterior nativa 122 y la valva posterior nativa 124. El cierre (aproximación) de las valvas de reemplazo 122A y 124A una contra la otra, causada por la presión de la sangre en el interior del ventrículo, previene el flujo de retroceso (regurgitación) de nuevo en la aurícula izquierda.

En la válvula mitral nativa, la comisura entre las dos valvas naturales es curva, de un modo que se asemeja a una sonrisa. Esto es debido a: 1) el anillo de la válvula mitral 121 no es completamente redondo, y tiene una región "aplanada" 123 en el lado cercano a la válvula aórtica, y 2) la presión en el exterior de cualquier tubo que tiene un lado plano y está unido en dos puntos distantes (en línea con los dos extremos del lado plano) resultará en una yuxtaposición de los dos lados de tal tubo de modo que parece una sonrisa. En un tubo simple, esto resulta en el lado del tubo que esta aplanado ocupando la mayoría del orificio. En el caso de la válvula mitral, éste resulta en que la valva anterior sea mayor que la valva posterior, ocupando así la mayoría del orificio de la valva en la posición cercana. Tal como se muestra en la Fig.3, este mismo tipo de comisura "sonrisa" entre las dos valvas se crea por la inserción apropiada y unión de la válvula de reemplazo.

En algunas situaciones, puede ser necesario resecar una pequeña porción de la pared anterior distal del tubo SIS para prevenir la "moción anterior sistólica" de la nueva valva anterior durante la contracción sistólica del ventrículo. El fenómeno de la moción anterior sistólica de la valva anterior, que puede llevar a la interferencia del flujo de sangre a través de la válvula aórtica, es una parte de la etiología de cierta condición llamada Cardiomiopatía obstructiva hipertrófica (HOCM), que afecta a algunos pacientes, y se debe evitar en pacientes que son propensos a ser sujetos a tal condición.

Reemplazo de la válvula tricúspide

El reemplazo de la válvula tricúspide en humanos es esencialmente problemático debido a que las válvulas de tejido tienden a fallar temprano y las válvulas mecánicas tienden a formar coágulos en una proporción mucho más elevada que cualquiera tanto en posición mitral como aórtica. Además, cuando las válvulas tricúspide requieren reemplazo por infección, la re-infección de la nueva válvula artificial es tan común que algunos autores han abogado en realidad por la eliminación de la válvula nativa infectada sin reemplazo por una nueva artificial. Así, la necesidad de una válvula artificial satisfactoria para el reemplazo de la válvula tricúspide es especialmente grave.

El reemplazo de la válvula tricúspide se puede crear en esencialmente el mismo modo que el reemplazo de la válvula mitral, descrita anteriormente. Estudios preliminares en animales indican que la forma natural del anillo tricúspide en el extremo proximal de la válvula de tubo y los tres puntos de fijación distales a los músculos papilares normales en el ventrículo derecho resultará en una válvula tricúspide de tres valvas anatómicamente correcta. No obstante, se debería reconocer que en el ventrículo derecho, los músculos papilares son más variables e impredecibles en su posición que en el ventrículo izquierdo; por lo tanto, las válvulas tricúspide tienden a ser más difíciles de reemplazar que cualquiera otra de las tres válvulas, y el reemplazo exitoso depende aún más fuertemente de la experiencia y práctica del cirujano en la reparación de la válvula tricúspide en comparación con las otras válvulas.

Uso opcional de un anillo de anuloplastia para el reemplazo de válvulas del corazón aurícula-ventriculares

Un modo preferido para la inserción quirúrgica de las válvulas descrita aquí completamente evita el uso de un anillo de anuloplastia. Como objetos extraños que entran en contacto directo con la sangre (y que normalmente tienen superficies ásperas, para facilitar la costura), los anillos de anuloplastia en la posición mitral o tricúspide poseen un problema teórico en relación con la posibilidad de trombosis. Por lo tanto, revelando las válvulas de reemplazo que se pueden crear sin usar anillos de anuloplastia, esta invención ofrece una ventaja sobre las válvulas de reemplazo del arte anterior actualmente en uso.

No obstante, la práctica clínica ha mostrado que cualquier aumento potencial en la posibilidad de trombosis debida al anillo de anuloplastia en la reparación de la válvula mitral o tricúspide es moderadamente bajo; a modo de ilustración, los cirujanos a menudo concluyen que el riesgo aumentado de hemorragia espontánea asociado con la anti-coagulación sistémica tiene más peso que el riesgo de trombosis resultante del uso de anillos de anuloplastia. Por lo tanto, los anillos de anuloplastia son ampliamente usados sin efectos adversos graves, y en muchos pacientes que sufren de enfermedades del corazón o anormalidades congénitas, éstas pueden ser ventajosas o aún necesarias.

Por lo tanto, esta invención revela (1) válvulas de reemplazo hechas de material tubular acoplado a anillos de anuloplastia. En tales casos, el tejido tubular trabajará del mismo modo que el descrito anteriormente, mientras que el anillo de anuloplastia ayudará a crear un puente entre el extremo de entrada del segmento de tejido tubular, y un anillo de la válvula en un paciente (tal paciente con un anillo de la válvula mitral nativa que es débil, dilatado, y/o envuelto de su forma normal. La implantación del anillo de anuloplastia se puede llevar a cabo usando varias técnicas que se usan actualmente para técnicas reparadoras de la válvula tricúspide o mitral. Tras cultivar un segmento de tejido SIS del cuerpo de un paciente que recibe la válvula del corazón, el borde de entrada del tejido SIS se sutura en el anillo de anuloplastia. Tras que el anillo de anuloplastia haya sido suturado en un anillo de la válvula aurícula-ventricular, el extremo distal del tejido SIS se sutura a los músculos papilares tal como se describe anteriormente.

Alternativamente, si un segmento de tejido SIS de un animal o un cadáver humano se usa, el anillo de anuloplastia se puede acoplar al tubo y ambos se pueden empaquetar juntos en un paquete sellado que mantiene su esterilidad. Este artículo de elaboración se describe en más detalle posteriormente y se muestra en la Fig.8, en que un segmento tubular 500 se ha unido a un anillo de anuloplastia 502. Por lo tanto, se describe un método de uso de tejido de submucosa del intestino delgado (SIS) en relación con un anillo de anuloplastia para crear el reemplazo de la válvula del corazón.

Se debería apuntar que las válvulas tubulares de esta invención no requieren prótesis. Tal como se usa aquí, el término "prótesis" incluye cualquier dispositivo elaborado por el hombre (otro que no sea una sutura, un anillo de anuloplastia, o material de valvas) que se implanta quirúrgicamente en el corazón de un paciente (una arteria pulmonar o aorta) como parte de una válvula de reemplazo, y que se pone en contacto con la sangre que fluye a través del corazón (arteria pulmonar o aorta). Las prótesis son componentes principales en todas las válvulas de reemplazo mecánicas, desde que éstas poseen seguramente bolas, discos, u otros elementos móviles de la válvula en una posición apropiada; también se usan en casi cualquier tipo de válvula de tejido artificial, para asegurar las solapas del tejido en la configuración apropiada. El término "prótesis" no incluye a los vendajes de refuerzo situados en el exterior de la arteria pulmonar o la aorta, ya que estos vendajes no se ponen en contacto con la sangre que fluye a través de la arteria.

Las prótesis son conocidas por aumentar la turbulencia y la trombosis. Desde que las válvulas reveladas aquí tienen menos prótesis, esta invención ofrece una ventaja importante sobre las válvulas de reemplazo del arte anterior que actualmente están aprobadas por la FDA.

En resumen, los pasos para la creación de una válvula de reemplazo aurícula-ventricular (mitral o tricúspide) se puede describir tal como sigue:

1. Se obtiene un segmento tubular, consistente de tejido tubular fino y flexible, con un extremo de entrada y otro de salida.

2. Las valvas deformadas o dañadas de la válvula enferma nativa se eliminan quirúrgicamente del corazón del paciente, para generar un anillo de la válvula abierto. Las chordae tendinae son también eliminadas, mientras que los músculos papilares en la cámara ventricular permanecieron intactos.

3. El extremo de entrada del tubo se sutura al anillo de la válvula, o a un anillo de anuloplastia si fuera necesario para un paciente específico.

4. El extremo de salida del tubo se sutura a los músculos papilares, de un modo que permite a las solapas de la salida funcionar como valvas de la válvula que se abrirán durante la diástole ventricular, cuando la sangre fluye desde la aurícula al ventrículo. Las valvas de la válvula se aproximarán y se acercaran a la válvula durante la sístole ventricular, para prevenir el reflujo cuando la presión fluida en el ventrículo excede a la presión fluida en la aurícula. Los sitios específicos de unión del material tubular a los músculos papilares permitiría a las valvas resultantes aproximarse de un modo que asemeja la forma y orientación angular de las valvas en una válvula nativa que funciona apropiadamente.

Sustitución de la válvula aórtica y pulmonar

En un método preferido de creación de una sustitución para una válvula semilunar (esto es, una válvula aórtica o pulmonar), un segmento largo de varios centímetros (pulgadas) de tejido intestinal se extrae de un paciente y se trata para extraer las capas serosa, de músculo liso, y la capas mucosa del mismo modo que se describe anteriormente. Esto lleva a la estructura tubular hecha de membrana base y capas submucosas, referidas aquí como tejido de submucosa intestinal pequeña (SIS). Alternativamente, como con válvulas tubulares aurícula-ventriculares, el material tubular puede ser obtenido de otros animales o de cadáveres humanos. Por conveniencia, la discusión de abajo asumirá que se use un segmento SIS. La longitud deseada puede tener un rango de alrededor de 2 cm para neonatos y hasta 6 cm para adultos.

Para obtener un segmento tubular 200 dentro de la aorta (el mismo método se usa para crear una válvula pulmonar en una arteria pulmonar), una pared aórtica se abre por una incisión alrededor del nivel de las líneas de comisura de la válvula aórtica, y las cúspides de la válvula aórtica nativa son eliminadas, dejando detrás un anillo de la válvula. El segmento 200 SIS tubular se inserta después, y como se muestra en la Figs. 4 y 5, el extremo de entrada 202 se asegura a la superficie interior de la pared de aórtica 250 por métodos de una línea de sutura circunferencial 210, en este paso se puede utilizar un anillo de anuloplastia si se desea. Si se desea, el segmento SIS puede después ser obtenido por métodos de tres líneas de sutura longitudinales 220 espaciadas a intervalos de un tercio (120º separados uno del otro) alrededor del perímetro interno de la pared aórtica 250.

Suturando el segmento de tejido 200 en el interior de la pared aórtica (o arteria pulmonar) 250 por métodos de tres líneas de sutura longitudinales 220 dejará tres regiones de tejidos 222 que serán funcionales como las cúspides durante la operación de la válvula. Tras asegurar correctamente el cilindro de tejido 220 y cerrar el corazón del paciente por los cirujanos y se reinicia, las tres regiones de la cúspide 222 irán a través de un movimiento cíclico con cada latido de corazón. Durante la etapa sistólica (contracción ventricular) de cada latido de corazón, descrita en la Fig. 4, las cúspides 222 se mantuvieron abiertas por el extremo de entrada de sangre 202 y saliendo por el extremo de salida 204. Cuando los pasos finales sistólicos y el ventrículo izquierdo empieza a expandirse durante la diástole, la presión vuelve a la aorta (o arteria pulmonar) causando que las tres cúspides 222 se flexionen en una dirección hacia abajo y hacia dentro; sin embargo, las cúspides se contraen y su movimiento se limita por las tres líneas de sutura longitudinales 220. La combinación de la presión y la tensión provoca que las tres cúspides 222 se flexionen hacia dentro, como se muestra en la Fig. 5, cerrando así la válvula y previniendo el reflujo hacia el ventrículo.

Una alternativa para situar las tres filas paralelas de las líneas de sutura dentro de la aorta (o arteria pulmonar) como se describe anteriormente es fijar el extremo de salida de la válvula tubular a tres puntos equidistantes (120º separados alrededor de la circunferencia del extremo de salida). Esta técnica excluye la necesidad de líneas de sutura longitudinales descrita anteriormente pero permitirá a la válvula funcionar del mismo modo.

Si se desea, las tres líneas de sutura longitudinales 220 (o los tres puntos de fijación en el extremo de salida del tubo) puede ser reforzado por tiras (a menudo llamadas vendajes) colocadas en el exterior de la pared aórtica. Estas tiras de refuerzo pueden estar hechas de tejido autólogo, materiales comercializados bajo marcas comerciales como TEFLON, GORETEX, SILASTIC, o cualquier otro material apropiado. Desde que estas tiras deberían posicionarse fuera de la aorta o arteria pulmonar, éstas no deberían entrar en contacto con la sangre que fluye a través de la arteria. Por consiguiente, refuerzan la pared arterial, distribuyendo cualquier estrés de tensión más uniformemente a través de una amplia área de la pared arterial, y reducir el riesgo de desgarramiento de la pared arterial, sin aumentar el riesgo de trombosis dentro de la arteria. Dependiendo de la colocación de la válvula de reemplazo en la aorta, puede ser deseable colocar una tira similar alrededor del exterior de la aorta o arteria pulmonar para reforzar la sutura de entrada circunferencial.

Si una necesidad se convierte en aparente en un enfermo específico, las tiras de refuerzo similares se pueden también posicionar dentro de una aorta o arteria pulmonar, y una prótesis puede también ser usada para reforzar la unión de entrada. Sin embargo, algún componente de refuerzo que se expone a la sangre dentro de la arteria aumentaría el riesgo de trombosis y probablemente sugiere que el paciente necesitaría ser tratado con fármacos anticoagulantes para reducir el riesgo de la formación de coágulos.

En algunos pacientes, será preferible usar un anillo de anuloplastia para el reemplazo de una válvula aórtica o pulmonar. Consecuentemente, un método de reemplazo de las válvulas aórtica y pulmonar en que se usa un anillo de anuloplastia se usa en conjunción con la válvula de tejido tubular artificial o mecánica descritas. Después de la obtención de un segmento tubular se sutura en su extremo de entrada a un anillo de anuloplastia que se sutura entonces a la aorta (o arteria pulmonar) al nivel del punto más bajo de la válvula semilunar nativa extirpada. El extremo distal del segmento tubular para ambas válvulas aórticas y pulmonares se mantiene después del mismo modo que se describe anteriormente para estas válvulas sin anillos de anuloplastia.

Dos variaciones adicionales en la sustitución de válvulas pulmonares y aórticas han sido reconocidas y se evaluarán si se origina una aparente necesidad. Primero, ensayos iniciales en perros, acoplados a un análisis por ordenador usando un algoritmo iterativo de elementos finitos para calcular los estreses sobre cada porción de un segmento de tejido cilíndrico convergente como se describe aquí, tienen indicado que los resultados satisfactorios se obtienen si el extremo de salida del tejido de cilindro se corta de un modo plano, perpendicular al eje principal del cilindro. Este puede ser considerado como un extremo poco afilado o corte final cuadrado. Como un método alternativo de modelar el segmento del tejido, se pueden usar cortes no planos (tal como un corte sinusoidal suave) para generar tres solapas de tejido que se extienden ligeramente más allá del extremo de salida de las líneas de sutura longitudinales (o puntos de fijación) o festonean ligeramente el extremo de salida de la válvula tubular, como es más característico de las válvulas semilunares nativas. Las salidas no planas no han sido evaluadas todavía, pero se pueden ensayar usando cualquiera de varias técnicas (análisis CAD-CAM computerizado, ensayando in vitro un circuito de bombeo mecánico cerrado, o in vivo usando animales tales como perros u ovejas) para determinar si es preferible un corte final cuadrado, tanto para pacientes particulares o como un acercamiento general.

En resumen, los pasos para la creación de una válvula semilunar de reemplazo (por ejemplo, una válvula pulmonar o aórtica) se pueden describir así:

1. Se obtiene un segmento tubular, constituido de tejido flexible y delgado con un extremo de entrada y otro de salida.

2. Las valvas de la válvula nativa dañada o deformada se eliminan quirúrgicamente, para generar un anillo de válvula abierto.

3. El extremo de entrada del tubo (o un anillo de anuloplastia incorporado) se sutura al anillo de la válvula.

4. El extremo de salida del tubo se sutura a la arteria pulmonar o aorta en tres puntos equidistantes alrededor de la circunferencia. Esto crea tres solapas de salida entre los tres puntos de unión, y las solapas de salida funcionarán como cúspides de la válvula que se abrirán durante la sístole ventricular, cuando la sangre fluye del ventrículo a la arteria pulmonar o a la aorta. Las cúspides de la válvula se aproximaran y cerrarán la válvula durante la diástole ventricular, para prevenir el reflujo cuando la presión fluida en la arteria pulmonar o en la aorta exceda la presión fluida en el respectivo ventrículo.

Basándose en la información disponible para datar, incluyendo los animales del ensayo así como las simulaciones por ordenador y la experiencia extensiva del solicitante en cirugía cardiaca, parece que no es necesario proporcionar ninguna protección adicional para asegurar que las tres regiones cúspides en el reemplazo de una válvula aórtica o pulmonar permanecen juntas y cercanas durante cada ciclo diastólico, en lugar de aplanarse contra el interior de la pared aórtica (o pared de la arteria pulmonar). No obstante, se reconoce que si la presión vuelve en la aorta se aplanarían cualquiera de las tres regiones cúspide contra la pared de la arteria, en lugar de causar que las tres estuvieran cerca juntas, se prevendría el cierre de la válvula y la regurgitación (esto es, reentrada de sangre en el ventrículo). Por lo tanto, si se desea aumentar el nivel de confianza de que el aplanamiento de las cúspides contra la pared interior de la arteria no ocurrirá durante la diástole, tanto como precaución general o en pacientes con ciertas condiciones anormales, entonces al menos dos métodos están disponibles para reducir dichos riesgos.

El primer método implica la creación de un cierre parcial de las cúspides adyacentes a su periferia exterior. Esto se puede hacer pinchando generosamente las paredes del cilindro SIS 200 insertado en el extremo de salida de cada una de las tres líneas de sutura longitudinales 220 (o puntos de unión de salida), tal como se muestra en la Fig.6. Las uniones SIS pinchadas se pueden mantener en su sitio por uno o más puntos de sutura 240. Si se desea, los puntos de sutura 240 se pueden reforzar para prevenir el desgarro del segmento SIS 200 por colocación de pequeñas piezas de refuerzo 242, elaboradas de material compatible con la sangre, suave y flexible tal como GoreTex o Silastic, en las superficies exteriores de la pared SIS 200, tal como se muestra en la Fig.6.

Un método potencialmente alternativo para asegurar que las tres cúspides no se llegarán a aplanar contra el interior de la aorta (o arteria pulmonar) implica un dispositivo de prótesis que se puede asegurar en la pared aórtica 250, fuera del segmento SIS 200. Este tipo de prótesis, si se usa, contendría proyecciones que se extienden en una dirección radial hacia el interior, a lo largo del eje central de la aorta. Estas proyecciones, que se posicionarían entre los tres puntos de unión en la salida, prevendrían cualquier tipo de aplanamiento de las regiones cúspide 222 contra el interior de la pared aórtica 250. Esto aseguraría la presión trasera en la aorta que forzaría cada cúspide en una dirección hacia el interior, para asegurar el cierre, en lugar de presionar la cúspide en dirección hacia fuera que causaría que se aplanaran contra el interior de la pared arterial y permitirían la regurgitación.

El uso de tal prótesis probablemente requeriría administrar al paciente un fármaco anticoagulante para reducir el riesgo de trombosis. Aunque, la sangre no se forzaría a fluir a través de cualquier elemento mecánico como los que actualmente se usan en las válvulas de bolas convencionales, bi-valvas, o de disco inclinado; en su lugar la sangre fluiría a través de una disposición de cúspides que usa cúspides flexibles, suaves. Por lo tanto, este logro, aún cuando requiere una prótesis externa las cúspides aseguran el cierre, proporcionando probablemente una válvula que es menos trombogénica y menos hemolítica que las válvulas mecánicas que se usan actualmente.

Reducción de la turbulencia y calcificación de las válvulas tubulares

Además de varios problemas (particularmente pérdida de durabilidad) que son característicos de las válvulas de tejidos convencionales en uso hoy, también parece que sus diseños pueden agravar el problema de la calcificación, una forma patológica principal de deterioro que lleva al fallo de varias válvulas de tejido artificiales disponibles hoy en día. Análisis previos recuerdan la etiología de la calcificación de las válvulas de tejido artificial se han centrado alrededor de (1) los tejidos usados para construir las válvulas, que actualmente son cúspides de válvulas porcinas o tejido pericárdico bovino; (2) los procesos de fijación química que son necesarios para proporcionar tejidos de heteroinjerto no antigénicos, o (3) procesos de fijación no química, que normalmente implican la congelación, que son necesarios para tratar tejidos de homoinjerto para reducir su antigenicidad.

No obstante, una pieza altamente importante de evidencia indica que otro factor es etiológicamente significativo en la calcificación de la válvula de tejido, llamado, la turbulencia del flujo sanguíneo que ocurre en y alrededor de las válvulas de tejido artificial construidas usando diseños del arte anterior. Las evidencias que la turbulencia puede causar o aumentar gravemente el riesgo de la calcificación de la válvula en ausencia de material extraño, técnicas de fijación, y antigenicidad, se proporciona por el hecho que más de la mitad de pacientes que deben acudir a la cirugía por estenosis aórtica calcificada nacieron con una válvula aórtica de dos valvas, una condición que es notoria para causar flujo turbulento. En estos pacientes, ni los procesos de antigenicidad ni fijación se pueden incriminar como causas de la calcificación de la válvula, desde que la válvula propia del paciente es la que se ha calcificado. Por lo tanto, los altos porcentajes de calcificación encontrados en válvulas aórticas de dos valvas anormales ofrecen fuertes evidencias que el flujo sanguíneo turbulento, per se, puede causar o aumentar gravemente el riesgo de calcificación de las válvulas.

Estudios preliminares sugieren que por reproducción del modo en que la válvula nativa funciona, se generara menos turbulencia a medida que la sangre pasa por las válvulas reveladas aquí, en comparación con las válvulas de reemplazo convencionales. Por lo tanto, parece que esta reducción en la turbulencia podrá, a su vez, reducir el potencial de calcificación de la válvula de reemplazo, y reducirá el mismo tipo que las válvulas de tejido tubular descritas aquí como que calcificarían.

Además, ciertos tipos de tratamiento químico del tejido intestinal o tubular pueden realizarse además de reducir el potencial de calcificación de una válvula de reemplazo que se crea tal como se describe aquí.

Uso del tejido intestinal en las válvulas del corazón

Al mejor de los conocimientos del solicitante, nunca se había revelado previamente o sugerido que tejido intestinal humano autólogo, específicamente la submucosa de intestino delgado (SIS), puede o podría usarse para crear toda o parte de la válvula del corazón artificial de reemplazo en un paciente con una válvula del corazón enferma o dañada. Desde que el tejido intestinal autólogo, cuando se cultiva y se trata tal como se describe anteriormente, parece ser muy apropiado para este uso, y desde que ofrece un número de ventajas importantes sobre materiales usados en el reemplazo de válvulas cardíacas convencionales (incluyendo la ausencia completa de antigenicidad, y la ausencia del requerimiento de la fijación química del tejido antes del implante), un aspecto importante de esta invención es la revelación, en amplios términos, que el tejido intestinal cultivado del cuerpo del mismo paciente que esta recibiendo las nueva válvula cardiaca se puede usar en la válvula de reemplazo.

Por lo tanto, un método para reemplazar quirúrgicamente la válvula cardiaca en un paciente humano en necesidad de la misma, comprende los pasos de (a) extracción de un segmento de tejido intestinal del abdomen del paciente, y (b) usar el tejido intestinal para formar al menos un componente de una válvula de reemplazo para el corazón del paciente. También se revelan ciertos artículos manufacturados comprendiendo segmentos intestinales preparados previamente, de animales o cadáveres humanos, que se han tratado para hacer a éstos apropiados para su uso en la creación de las válvulas de reemplazo, y que están contenidas en paquetes sellados que mantienen su esterilidad. Estos artículos de elaboración se revelan en más detalle posteriormente.

Otras fuentes de tejido

Aunque el tejido intestinal autólogo SIS descrito anteriormente parece ser un tejido ideal para la creación de válvulas de tejido artificiales, el factor crítico en la construcción de tales válvulas de tejido artificiales retiene la forma tubular del tejido a implantar en lugar de ser una fuente específica de origen de dicho tejido.

En una realización alternativa de la invención, el tejido de "homoinjerto" se puede cultivar a partir de los cuerpos de cadáveres humanos para su último uso en válvulas cardíacas tubulares artificiales. Por ejemplo, un segmento muy largo de tejido intestinal comprende toda o una porción principal de la región del yeyuno del intestino delgado se puede re-seccionar del cuerpo de alguien que recientemente haya muerto, tal como una víctima de un accidente. Esta operación de cultivo sería comparable al cultivo de un corazón, riñón, u otro órgano interno de un donador de órganos muerto. El tejido intestinal entonces se corta en segmentos de alrededor de 10 a 20 cm (cuatro a ocho pulgadas) cada una, entonces se podrían preparar (eliminado la capa serosa, el músculo papilar, y la capa de submucosa), tratar para reducir su antigenicidad, y conservar (a una temperatura de refrigeración o congelación) en una solución conservante estéril hasta su uso. Cuando se necesite una válvula cardiaca de reemplazo, el tejido se podría guardar y tratar si fuera necesario, y cortar en el tamaño preciso y la configuración necesaria.

Una ventaja de este logro es que se podría evitar al paciente cardíaco cualquier dolor adicional o estrés quirúrgico que podría resultar de realizar una incisión quirúrgica en el abdomen para cultivar tejido SIS autólogo tal como se describe anteriormente. No obstante, el estrés o dolor adicional de obtener un segmento de tejido intestinal a través de una pequeña incisión abdominal es muy pequeño en relación a la cirugía a corazón abierto, donde la caja torácica y el pecho se deben abrir. Ciertamente, varios de los nuevos logros para la cirugía de bypass de la arteria coronaria (la operación cardiaca más frecuentemente realizada) requieren incisiones abdominales más grandes para cultivar las arterias abdominales que ahora se usan como conductos bypass.

Otra realización alternativa es el uso de tejido de "heteroinjerto" de otras especies animales. Esta realización probablemente requeriría la fijación química del tejido del heteroinjerto por técnicas tales como unión cruzada con glutaraldehído, tal como se usa actualmente para fijar tejido pericárdico bovino o porcino para las válvulas de reemplazo cardiacas convencionales. Aunque uno podría esperar que el tejido tubular derivado de intestino fijado en glutaraldehído tuviera problemas similares a los que presentan las válvulas de tejido disponibles, la calcificación y los problemas de duración de las válvulas de tejido actuales, se reducirían sustancialmente debido a que la estructura tubular de las válvulas resultantes reproduciría la función de las válvulas nativas, conduciendo así a menos turbulencia y así, menor calcificación, y una duración a más largo plazo.

Se debería apuntar que los investigadores están creando, usando la cría así como técnicas de ingeniería genética, varias clases de animales (mayoritariamente cerdos) que han reducido la antigenicidad del tejido (ver, por ejemplo, Rosengard et al 1982 y Emery et al 1992). Tales animales pueden ser capaces de proporcionar tejido que necesita una fijación mínima, o posiblemente no necesiten ni tratamiento de fijación. Además, los investigadores están trabajando en métodos de trasplantar tejido de primates no humanos (tales como babuinos) a humanos. Por lo tanto, se anticipa que la mayoría de fuentes de tejido intestinal para su uso aquí incluyen las siguientes especies: humanos, primates no humanos, y cerdos (especialmente cerdos que descienden de ancestros que se modificaron genéticamente para reducir la antigenicidad de su tejido; con el propósito de interpretar las reivindicaciones, cualquier cerdo que descienda de un cerdo hipoalergénico modificado genéticamente es por sí mismo considerado un cerdo hipoalergénico modificado genéticamente, desde que las características hipoalergénicas modificadas genéticamente son heredables).

Artículos manufacturados

Esta invención revela un artículo manufacturado descrito en la Fig.7. Este ítem comprende un segmento tubular 500, hecho de tejido del intestino delgado, con unas dimensiones totales apropiadas y paredes suficientemente delgadas y flexibles para permitir a éstos funcionar como valvas en las válvulas de reemplazo del corazón. Desde que el tejido autólogo no requiere conservación para su posterior uso, esta porción de la revelación se refiere al uso de tejido no autólogo (homoinjerto o heteroinjerto). Este segmento tubular 500 se incluye en el contenedor sellado 510 que mantiene la esterilidad del segmento 500. Tal contenedor estéril 510 puede comprender una bolsa de plástico, tal como se muestra en la Fig.7, con una capa frontal transparente 512 para permitir la inspección visual (esta capa se muestra plegada en una esquina, con propósitos meramente de descripción). La capa frontal 512 se sella alrededor de su periferia con una capa trasera 514.

En un artículo manufacturado alternativo, descrito en la Fig.8, el segmento tubular 500 se une al anillo de anuloplastia 502 antes de ser ambos sellados en el paquete 510. La unión tubo a anillo se puede realizar por sutura en el caso de segmentos de tejido tubular, o por cualquier método sintético (tal como un moldeado) si un tubo sintético se une al anillo de anuloplastia sintético.

El tejido intestinal se debería empaquetar en forma hidratada, en un líquido apropiado (tal como un tampón fosfato con uno o más agentes conservantes, tal como glutaraldehído, si se desea) contenido en una bolsa. Tales bolsas pueden ser enviadas y conservadas en cajas de paredes rígidas para su protección; alternativamente, en lugar de usar una bolsa flexible como contenedor, una caja de plástico con una capa de cierre transparente sellada alrededor de sus bordes se puede usar como contenedor de sí mismo.

Si un segmento de tejido intestinal está contenido en tal contenedor estéril, preferiblemente se debería tratar antes de ser sellado en la bolsa, para eliminar la capa serosa exterior y las capas de músculo y la capa mucosa interna, dejando sólo las capas base y de submucosa.

En la mayoría de casos sería probablemente posible directamente insertar un segmento intestinal SIS cultivado a partir de un paciente directamente en la localización de la válvula mitral o tricúspide en tal paciente, desde que el diámetro de un segmento SIS y el anillo de la válvula mitral o tricúspide en la mayoría de humanos se cree que es comparable o al menos compatible. No obstante, éste no parece ser el caso en las válvulas de reemplazo pulmonar o aórtica; en la mayoría de pacientes, el diámetro del segmento SIS es normalmente más grande en la dirección del inserto en la forma tubular en la arteria pulmonar o aorta de tal paciente. Para superar este problema, un segmento SIS se puede cortar longitudinalmente, para convertir a éste en un segmento plano que se puede cortar en cualquier tamaño deseado antes de la creación de la válvula de reemplazo. Tal como se describe anteriormente, tres líneas de sutura longitudinales se pueden usar para crear una válvula de reemplazo pulmonar o aórtica, como parte del procedimiento quirúrgico. Por lo tanto, una de estas líneas de sutura se puede usar para re-dimensionar el segmento SIS en un diámetro diferente mientras retenga su forma tubular.

Alternativamente, para reemplazar cualquiera de las cuatro válvulas, un segmento intestinal pre-empaquetado se puede usar que tenga el diámetro deseado, cultivado a partir de un cadáver humano o animal. Esto evitaría la necesidad de un corte longitudinal, y conservaría la forma tubular del segmento intestinal a través de su procedimiento íntegro. El tejido de cadáveres o animales necesitaría ser tratado por fijación (usando unión cruzada con glutaraldehído u otro método apropiado) para reducir su antigenicidad antes del implante.

Por lo tanto, una de las realizaciones preferidas de esta invención comprende una colección de paquetes sellados estérilmente que contienen segmentos de tejido intestinal con un diámetro o una circunferencia conocida (presumiblemente medido en milímetros), que se indicaría en la etiqueta del contenedor. Antes de ser empaquetado, los segmentos de tejido se limpiarían para eliminar las capas de tejido no deseado y se fijarían para reducir la antigenicidad. Tras que un cirujano abra el abdomen del paciente y extirpe las cúspides o valvas de una válvula dañada o enferma, el o ella pueden medir directamente el anillo de la válvula. Esta medida indicará el diámetro exacto o circunferencia del segmento intestinal a usar. Un paquete sellado contiene un segmento de tejido intestinal con el diámetro o circunferencia deseado que se puede seleccionar y abrir, y el segmento estará inmediatamente disponible. Si se desea, el segmento del tejido en el paquete estéril puede ya unirse a un anillo de anuloplastia, que ya tendría que estar contenido en el paquete.

Por lo tanto, la invención revela un artículo manufacturado que comprende un paquete estéril sellado que contiene un segmento de tejido intestinal tubular que se ha tratado para hacerlo adecuado para la implantación como válvula cardiaca. El diámetro o circunferencia del segmento intestinal preferiblemente tendría que indicarse en una etiqueta en el paquete, si se desea, el tejido intestinal se puede fijar en un extremo en el anillo de anuloplastia. Para aumentar la utilidad de estos segmentos intestinales preempaquetados, éstos se pueden vender y conservar en grupos de paquetes que contienen segmentos de tejidos con varios tamaños, de modo que un paquete contiene un segmento intestinal con el diámetro o circunferencia deseado estará disponible para el cirujano durante una operación cardiaca aún si no puede especificar el tamaño apropiado antes de que empiece la operación.

Así se ha mostrado y descrito un nuevo y útil artículo manufacturado para crear válvulas cardíacas de reemplazo a partir de tejido tubular o material sintético. Aunque esta invención se ha ejemplificado con propósitos de ilustración y descripción en referencia a ciertas realizaciones específicas, será aparente a aquellos entendidos en el campo que varias modificaciones y alteraciones de los ejemplos ilustrados son posibles. Cualquiera de estos cambios que derivan directamente de las enseñanzas de aquí, y que no se salen del alcance de la invención, están destinados a ser cubiertas por esta invención.

Referencias

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Claims

1. Un artículo manufacturado que comprende un contenedor sellado 510 y dentro un segmento de tejido apropiado para la implantación quirúrgica como una válvula de reemplazo en un corazón mamífero, en donde el contenedor sellado encierra y mantiene la esterilidad del segmento del tejido, caracterizado en que dicho segmento de tejido es un segmento de tejido intestinal (500), en donde

(a) el segmento de tejido intestinal 500 se ha cultivado a partir de un intestino delgado de una especie de mamífero seleccionada del grupo consistente en humanos, primates no humanos, y cerdos hipoalergénicos modificados genéticamente:

(b) el segmento del tejido intestinal 500 permanece en una forma tubular que facilita la implantación quirúrgica del segmento como una válvula de reemplazo en un corazón sin requerir una sutura longitudinal para convertir el segmento en una forma tubular para implantar;

(c) el segmento de tejido intestinal 500 es suficientemente largo para permitir a éste ser implantado quirúrgicamente como una válvula de reemplazo en un corazón de un paciente humano.

2. El articulo manufacturado de la reivindicación 1, en donde el segmento de tejido 500 se ha tratado químicamente para reducir su antigenicidad.

3. El artículo manufacturado de cualquier reivindicación precedente, en donde el segmento de tejido intestinal 500 se ha tratado para eliminar las capas serosa, muscular y mucosa del tejido intestinal.

4. El artículo manufacturado de cualquier reivindicación precedente, en donde el contenedor sellado 510 también contiene un líquido apropiado que mantiene el segmento de tejido intestinal 500 en forma hidratada.

5. El artículo manufacturado de cualquier reivindicación precedente, en donde el contenedor sellado 510 permite la inspección visual del segmento del tejido a través de al menos un lado del contenedor que comprende plástico transparente.

6. El artículo manufacturado de cualquier reivindicación precedente, en donde el contenedor sellado 510 comprende una etiqueta que indica el diámetro promedio del segmento de tejido intestinal 500.

7. El artículo manufacturado de cualquier reivindicación precedente, en donde el segmento de tejido 500 se une a un extremo del anillo de anuloplastia.