JP2007517595A - 二葉人工弁および製造方法 - Google Patents

Abstract

本体（４２）、第１の弁葉（４４）、および第２の弁葉（４６）を含む人工弁（４０）。第１の弁葉は、本体を横切って延びかつそれに結合される。第１の弁葉は、第１のブタ大動脈弁から切除されたものであり、第１の内部表面（９４）を画成する。第２の弁葉は、第１の弁葉に対向して本体を横切って延びかつそれに結合される。第２の弁葉は、第２のブタ大動脈弁から切除されたものであり、第２の内部表面（１１４）を画成する。

Description

本発明は、移植可能な人工弁に関する。さらに詳細には、本発明は、心臓弁置換手術時に移植すべき、冗長接合を備える移植可能な二葉人工弁（bileaflet implantable prosthetic valve）に関する。

心臓の４つの弁、即ち、僧帽弁、大動脈弁、三尖弁、および肺動脈弁が存在する。解剖学的にかつ一般的に言えば、それぞれの弁が弁輪（valve annulus）および弁葉（valve leaflets）を形成または画成する。一般的な機能は同様であるが、僧帽弁は、その他の弁、特に大動脈弁とは解剖学的にかなり異なる。僧帽弁の弁輪は多少「Ｄ」字形かまたは細長いが、他方で大動脈弁はより円形に近い。さらには、僧帽弁は、より円形に近い３枚の弁葉を含む大動脈弁とは異なり、楕円または「Ｄ」字形の２枚の弁葉を含む。僧帽弁はまた、大動脈弁よりも高い圧力および長い閉鎖周期を経る。

このような条件に適合するために、自然の僧帽弁は冗長接合を実現する。「冗長接合（redundant coaptation）」という用語を使用して、弁葉間の２つ以上の相互作用線における弁の閉鎖を指す。特に、自然の僧帽弁葉は、閉鎖時に相互作用して第１の線に沿って緊密に結合または接合する。さらには、自然の僧帽弁葉はまた、第１の線と弁葉の自由縁部（即ち、弁の他の部分に付着されていない弁葉の縁部）との間の多くの箇所で相互作用または接合する。しかも、自然の僧帽弁葉は、自由縁部が実質的にピンと張った状態に保持されるのではなく、襞が寄るように縮められるかまたは皺が寄るようにすぼめられるように、互いに相互作用または接合するように閉じる。このような反復的または冗長的接合は、相対的に長い周期の間により適切に閉鎖を維持し、かつ高い閉鎖圧力により適切に耐えるように弁の完全性を高める。

心臓弁はいずれも、弁の再建または置換を必要とする損傷を受けるかまたは蒙る恐れがある。心臓弁膜症を罹患する大多数の患者は、心臓弁の再建ではなく心臓弁の置換手術を受ける。人工心臓弁の様々な種類および構成を使用して、罹患した人間の心臓弁を置換する。一般的に言えば、人工心臓弁の設計は、置換される弁の機能を再現しようとするものであり、したがって、弁または弁葉に類似した構造を備えることになる。これを念頭に置いて、人工心臓弁は、相対的に剛性の弁葉を形成するものまたは相対的に柔軟な弁葉を形成するものに分類されるのが一般である。相対的に柔軟な弁葉を形成する人工心臓弁を含む範疇には、生体材料から作製される弁葉を有する生体人工心臓弁ばかりでなく、合成（例えば、高分子）材料から作製される弁葉を有する人工心臓弁も含まれる。柔軟な弁葉の人工心臓弁は、枠もしくはステントを有するものまたはステントを有さないものに類別されるのが一般である。

以上に説明した異なる心臓弁の異なる解剖学的構造に拘わらず、異なる心臓弁に使用するために設計された従来の柔軟な弁葉の人工心臓弁は驚くほどに似通っている。特に、弁葉にブタの組織（porcine tissue）を使用して柔軟な弁葉の人工心臓弁を作製する際に、ブタの大動脈弁（porcine aortic valve）を使用して大動脈弁と僧帽弁の両方を作製するのが一般である。より一般的には、大動脈弁と僧帽弁の両方を置換するために、単一種類のブタ人工弁が製造されかつ使用される。ブタ大動脈弁は、自然のヒト大動脈弁に似て円形である。しかし、前述のように、自然のヒト僧帽弁は、円形というよりはもっと楕円形かまたは細長い。したがって、移植時に、ブタ大動脈弁から作製された典型的な人工僧帽弁は、自然の僧帽弁の非円形弁輪と無理に共形にしなければならない。

異なる全体的な弁形状に加えて、ブタ大動脈弁およびそれから得られる人工弁は、それぞれに３枚の弁葉を有するが、他方で自然の僧帽弁は２枚の弁葉を有するのみである。しかも、従来の三葉人工弁は、閉鎖されている間に冗長接合を実現することはなく、したがって、このような人工弁は、僧帽弁が経験するより高い圧力およびより長い閉鎖周期に耐えるように特に設計されていない。したがって、僧帽弁を置換するために典型的に使用される人工弁の解剖学的構造は、自然の僧帽弁の解剖学的構造を十分に複製するものではない。

より最近では、自然の僧帽弁の二葉解剖構造を実現する柔軟な弁葉の人工弁が開発されるようになった。特に、図１Ａおよび１Ｂは、従来技術による二葉人工弁の全体を１０で示す。従来の人工弁１０は、ステント１２（その全体を示す）、第１の弁葉１４、および第２の弁葉１６を含む。ステント１２は、環状輪１８、第１の支柱２０、および第２の支柱２２を画成する。第１の支柱２０は環状輪１８と結合しかつそれから延びて丸い先端２４を形成する。第２の支柱２２は、第一の支柱２０の正反対に位置し、環状輪１８と結合しかつそれから延びて丸い先端２６を形成する。

第１の弁葉１４は、この第１の弁葉１４を環状輪１８と第１および第２の支柱２０および２２とに縫合することによって、ステント１２に結合される。したがって、第１の弁葉１４は、支柱２０と支柱２２との間に延在し、環状輪１８に対向する自由縁部３０を画成する。同様に、第２の弁葉１６は、第２の弁葉１６を環状輪１８と支柱２０および２２とに縫合することによって、ステント１２に結合される。したがって、第２の弁葉１６は、第１の弁葉１４に対向して支柱２０と支柱２２との間に延在し、環状輪１８に対向する自由縁部３２を画成する。

図１Ａに例示するように、人工弁１０は、自由縁部３０および自由縁部３２が接合するかまたは合わさって人工弁１０を緊密に閉鎖するように閉じる。特に、自由縁部（free edge）３０および３２は、閉鎖位置で相互に直接当接する。注目すべきは、自由縁部３０と自由縁部３２との間の交線が、第１の支柱２０の第１の先端２４と、第２の支柱２２の第２の先端２６との間に懸垂線３４を画成することである。懸垂線３４は、より正確には、第１の先端２４と第２の先端２６との間に延び、かつ事実上それから垂れ下がる想像曲線である。人工弁１０の場合では、この懸垂線３４が、閉鎖時に第１の弁葉１４と第２の弁葉１６との間の第１のかつ唯一の相互作用線を表す。閉鎖位置にあるとき、第１の弁葉１４および第２の弁葉１６は、それぞれ相対的にピンと張った様態に維持される。

図１Ａおよび１Ｂによって例示されるように、人工弁１０を開くために、第１の弁葉１４の自由縁部３０が、第２の弁葉１６の自由縁部３２とは反対の方向に懸垂線３４から離れるように移行する。同時に、第２の弁葉１６の自由縁部３２が自由縁部３０とは反対の方向に懸垂線３４から離れるように移行する。したがって、開放位置にあるとき、人工弁１０は、血液が通過するための開放腔を形成する。注目すべきは、開放時（図１Ｂ）、自由縁部３０および３２のそれぞれが、懸垂線３４（図１Ａ）の長さと等しい長さを有することである。したがって、開放時、人工弁１０、より詳細には自由縁部３０および３２は、懸垂線３４の長さの実質的に２倍に等しい周囲を有する開口３６を形成する。したがって、懸垂線３４の長さが、人工弁１０を通過する血流を妨げ得る開口３６のサイズを限定する。

ステントを有さない従来の柔軟な弁葉の人工弁は、このステント無し弁が閉じるとき、それぞれの弁葉の自由縁部が相互に当接するように緊密に接合する三葉弁であるのが典型である。ブタ大動脈弁の全体（即ち、弁輪および弁葉）は、しばしば心臓弁置換手術において置換弁として採取され、処理され、かつ使用される。しかし、従来のステント付き弁と同様に、従来のステント無し弁は、相対的に高い圧力および長い閉鎖間隔に耐えるように作製または改良されていない。

以上に説明したように、閉鎖時に、典型的な人工弁の弁葉は相対的にピンと張った様態に維持される。ピンと張った弁葉は、皺が寄るようにすぼんで、冗長接合、より強い弁閉鎖力、およびより大きな弁開放力を与える自然の僧帽弁とは異なる。したがって、より強い弁閉鎖力およびより大きな弁開放力を与える人工弁に対する要望が存在する。特に、高い圧力および長い閉鎖時間により適切に耐える人工弁に対する要望が存在する。

本発明の１つの態様は、本体と、第１の弁葉と、第２の弁葉とを含む人工弁に関する。第１の弁葉は、本体を横切って延びかつそれに結合される。第１の弁葉は、第１のブタ大動脈弁から切除されて第１の内部表面を画成する。第２の弁葉は、第１の弁葉に対向して本体を横切って延びかつそれに結合される。第２の弁葉は、第２のブタ大動脈弁から切除されて第２の内部表面を画成する。

本発明の別の態様は、本体と、第１の弁葉と、第２の弁葉とを含む人工弁に関する。第１の弁葉は、本体を横切って延びかつそれに縫合される。第１の弁葉は細長い形状を有する。第２の弁葉は、第１の弁葉に対向して本体を横切って延びかつそれに縫合される。第２の弁葉は細長い形状を有する。

本発明の別の態様は、本体と、第１の弁葉と、第２の弁葉とを含む人工弁に関する。第１の弁葉は、本体を横切って延びかつそれに縫合される。第１の弁葉は、第１のブタ大動脈弁から切除されて第１の内部表面を画成し、細長い形状を有する。第２の弁葉は、第１の弁葉に対向して本体を横切って延びかつそれに縫合される。第２の弁葉は、第２のブタ大動脈から切除されて第２の内部表面を画成し、細長い形状を有する。

本発明のさらに別の態様は、人工僧帽弁を製造する方法に関する。本方法は、本体を提供するステップと、第１の内部表面を画成する第１の弁葉を第１のブタ大動脈弁から切除するステップと、第１の弁葉を本体に結合するステップと、第２の内部表面を画成する第２の弁葉を第２のブタ大動脈弁から切除するステップと、第１の弁葉に対向して第２の弁葉を本体に結合するステップとを含む。

本発明に係る二葉人工弁４０の１つの好ましい実施形態が、図２および３に例示されている。人工弁４０は、本体４２、第１の弁葉４４、および第２の弁葉４６を含む。本体４２は、第１の弁葉４４および第２の弁葉４６が対向して付着される支持構造の役目をする。詳細には、弁葉４４および４６は、図２に例示する閉鎖位置で、第１の弁葉４４が第２の弁葉４６と相互作用して人工弁４０を閉じるように付着される。さらに正確には、第１の弁葉４４および第２の弁葉４６は、冗長的に接合して閉じ、人工弁４０を通過する血流を止める。図３に示すように、開放時には、第１の弁葉４４および第２の弁葉４６が相互から引き離され、それによって人工弁４０を開いて血流が人工弁４０を自由に通過できるようにする。

図４に例示するように、１つの実施形態では、本体４２は、環状輪５０、第１の支柱５２、および第２の支柱５４を含むステント４８である（全体として示す）。環状輪５０は、支柱５２および５４が付着されるか、または別様にそこから延びる基部材の役目をする。環状輪５０は円形に形成され得るが、１つの実施形態では、環状輪５０の好ましい形状は、自然の僧帽弁をより厳密に模倣するように放物線状である。第１の支柱５２は、環状輪５０から第１の丸まった末端または先端５６まで延びる。同様に、第２の支柱５４は第１の支柱５２の正反対に位置し、環状輪５０から第２の丸まった末端または先端５８まで延びる。環状輪５０は、支柱５２と支柱５４との間に第１の盛上り６０（全体的に示す）と、この第１の盛上り６０に対向して、支柱５２と支柱５４との間に第２の盛上り６２（全体的に示す）とを画成する。それぞれの盛上り６０および６２は、これらの盛上り６０および６２がそれぞれに実質的に形状が弓状になるように、それぞれの支柱５２および５４に隣接する滑らかな対向湾曲部６４および６６をそれぞれに画成する。

支柱５２および５４は正反対に位置するように図示されているが、他の実施形態では、支柱５２および５４は、相互に真に正反対の位置から僅かにずらされる（即ち、第２の支柱５４が第１の支柱５２に対して非対称的に位置決めされる）。このような実施形態では、第１の盛上り６０は第２の盛上り６２よりも大きな長さを有し（または逆の場合も同様である）、爾後の付着では、第２の弁葉４６（図３）よりも僅かに大きい第１の弁葉４４（図３）を使用する。１つの実施形態では、異なるようにサイズ決めされた弁葉４４および４６が、自然の僧帽弁葉の自然なサイズ取りをさらに模倣する。

１つの実施形態では、ステント４８が一体型で均一なユニットとして形成される。別法による実施形態では、ステント４８は別個の部品から作製され、爾後に接合される。ステント４８は、人工弁４０（図２）の必要強度に適合する程に細身で軽量に作製され、かつ鋭い縁が生じないように作製されることが好ましい。１つの実施形態では、環状輪５０ならびに支柱５２および５４は、限定するものではないが、ポリプロピレンまたはアセタルコポリマーを含む合成プラスチック材料のような僅かに柔軟で弾性のある材料から作製される。別の実施形態では、環状輪５０ならびに支柱５２および５４は、細い線材または輪郭を付けた熱可塑性材料（例えば、ポリプロピレン、ｃｅｌｃｏｎ、またはアセチルホモポリマー）から作製される。１つの実施形態では、環状輪５０ならびに支柱５２および５４は、限定するものではないが、Ｅｌｉｇｉｌｏｙ（登録商標）、ステンレス鋼、ｎｉｔｉｎｏｌ（登録商標）等を含む金属材料から作製される。支柱５２および５４は、これらの支柱５２および５４の丸まった末端５６および５８が、人工弁４０を心臓弁輪の中に挿入するために使用される保持体（図示せず）の力のような外力が印加されるときに、内向きに撓み得るように剛性であるが弾性的に屈曲可能な材料から作製されることが好ましい。このような外力が除去されると、支柱５２および５４は、図４に例示する元の位置に復帰するようになっている。

ステント４８は、環状輪５０ならびに支柱５２および５４を覆い、それらにおよびそれらの周囲に縫合される布被覆７０さらに含むことが好ましい。１つの実施形態では、環状輪５０ならびに支柱５２および５４はそれぞれが、被覆７０を環状輪５０ならびに支柱５２および５４に縫合するのを容易にするために１つまたは複数の穴（図示せず）を画成する。被覆７０は、生体適合性の繊維材料から作製されることが好ましい。１つの実施形態では、被覆７０が、有穴の織られたもしくは編まれたポリテトラフルオロエチレン（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）という商標で市販されているような）またはポリエステル（Ｄａｃｒｏｎ（登録商標）という商標で市販されているような）である。

１つの実施形態では、縫合輪７２が、爾後に人工弁４０を心臓弁輪（図示せず）に縫合するのを容易にするためにステント４８に結合される。縫合輪７２は、ステント４８に付着された布被覆７０と同様の管状の布被覆７４から作製される。布被覆７４は、支柱５２および５４の外延に対向する環状輪５０の外周囲回りで、ステント４８の布被覆７０に縫合される。１つの実施形態では、縫合輪７２は、管状の布被覆７４の内部に配置された生体適合性の緩衝材または詰物材料（図示せず）をさらに含む。１つの実施形態では、縫合輪７２は、人工弁４０を追加的に支持するために布被覆７４の内部に配置された追加的な支持輪（図示せず）をさらに含む。

図５Ａは、第１の弁葉４４の１つの実施形態を例示する。第１の弁葉４４は、ブタ大動脈弁（図示せず）から切除される第１の左側弁尖８０であることが好ましい。１つの実施形態では、この左側弁尖８０が、大動脈弁人工器官ではまたはそのような人工器官として使用するのが不適切であると検査されかつ判明したブタ大動脈弁から切除される。したがって、左側弁尖８０は、別様であれば大動脈弁人工器官としての使用可能性が拒否されたブタ大動脈弁から切除され得る。特に、人工弁４０で使用するために左側弁尖８０を選択するとき、この選択された左側弁尖８０は、弁組織を修正および滅菌するためばかりでなく、左側弁尖８０の抗原性を低下させるためにも処理される。１つの実施形態では、左側弁尖８０は、グルタルアルデヒドを使用して架橋結合処理される。しかし、他の実施形態では、別の化学的性質を使用して第１の左側弁尖８０を架橋結合する。処理後、左側弁尖８０は、人工弁４０で使用するために第１のブタ大動脈弁の残りの部分から切除されて第１の弁葉４４が得られる。

第１の弁葉４４は、細長いまたは概ね「Ｄ」字形であり、切除縁部８２、自由縁部８４、第１の付着縁部８６、および第２の付着縁部８８を画成する。切除縁部８２は、以前に第１のブタ大動脈弁（図示せず）に付着しかつその一部であり、第１のブタ大動脈弁から第１の左側弁尖８０を採取する際に切除された。自由縁部８４は切除縁部８２の対向側にある。ブタ大動脈弁の一部として、自由縁部８４は、その他のブタ大動脈弁尖（図示せず）と周期的に接合するために付着されずに自由であった。第１および第２の付着縁部８６および８８は、相互に対向して切除縁部８２と自由縁部８４との間に延び、これらも第１のブタ大動脈弁から第１の左側弁尖８０を採取する際に切除された。第１の付着縁部８６は、自由縁部８４の近傍に第１の横連合部分９０をさらに画成する。同様に、第２の付着縁部８８は、自由縁部８４の近傍に第２の横連合部分９２を画成する。第１の弁葉４４は、内部表面９４と、この内部表面９４に対向する外部表面９６（図２および６）とを画成する。

図５Ｂに例示するように、第２の弁葉４６が、上述の第１の左側弁尖８０と同様の第２の左側弁尖１００であることが好ましい。特に、第２の左側弁尖１００は、第２のブタ大動脈弁（図示せず）の残りの部分から切除される。さらには、第２の左側弁尖１００は、第１の弁葉４４（図５Ａ）に関して上で説明したように、この組織を修正および滅菌するためばかりでなく、第２の左側弁尖１００の抗原性を低下させるためにも処理される。第２の弁葉４６は、細長いまたは概ね「Ｄ」字形であり、第１の弁葉４４の切除縁部８２、自由縁部８４、第１の付着縁部８６、および第２の付着縁部８８とそれぞれに同様の切除縁部１０２、自由縁部１０４、第１の付着縁部１０６、および第２の付着縁部１０８を画成する。第１の付着縁部１０６は、自由縁部１０４の近傍に第１の横連合部分１１０を画成する。したがって、第２の付着縁部１０８は、自由縁部１０４の近傍に第２の横連合部分１１２を画成する。第２の弁葉４６は、内部表面１１４と、この内部表面１１４に対向する外部表面１１６（図２）とを画成する。

第１の弁葉４４および第２の弁葉４６は、実質的にほぼ同サイズであることが好ましい。１つの実施形態では、第１の弁葉４４が第２の弁葉４６よりも僅かに大きい。別法による実施形態では、弁葉４４および４６が、ブタ、ウシ、またはヒトの心膜、大腿筋膜、および硬膜などの他の組織から作製される。しかし、このような実施形態では、弁葉４４および４６は、典型的な円形の弁葉形状とは異なり、上で説明した第１および第２の左側弁尖８０および１００の形状と同様の細長いまたは「Ｄ」字形を画成するように、このような組織から作製または切除される。

図３に例示するように、製造時に、選択された第２の弁葉４６の切除縁部１０２、第１の付着縁部１０６、および第２の付着縁部１０８（図５Ｂ）は、全てステント４８に縫合される。特に、第２の弁葉４６は、環状輪５０の第２の盛上り６２に対して実質的に中心に位置決めされる。第２の弁葉４６の切除縁部１０２は、第２の盛上り６２でまたはその下方で環状輪５０の被覆７０に縫合される。第１の付着縁部１０６は、第２の支柱５４の内側を覆う被覆７０に縫合される。１つの実施形態では、第１の付着縁部１０６は、第１の横連合部分１１０が実質的に第２の支柱５４の垂直中心線上に位置決めされるように、第２の支柱５４に縫合される。例示されていないが、第２の付着縁部１０８も同様に第１の支柱５２に沿って延び、かつそれに縫合される。１つの実施形態では、第２の付着縁部１０８は、第２の横連合部分１１２（図５Ｂ）が実質的に第１の支柱５２の垂直中心線上に位置決めされるように、第１の支柱５２の内側を覆う被覆７０に縫合される。したがって、第２の弁葉４６は、自由縁部１０４を除く全ての縁部１０２、１０６、および１０８がステント４８に付着される。

自由縁部１０４は、縫合されずに支柱５２の末端５６と支柱５４の末端５８との間に延びる。したがって、自由縁部１０４は、開放位置と閉鎖位置との間で自由に移行することができる。特に、閉鎖位置にあるとき、自由縁部１０４は、支柱５２の末端５６と支柱５４の末端５８との間に画成された懸垂線１２０の近傍に、しかしその上方に垂れ下がる。懸垂線１２０は、環状枠５０に最も近接する、弁葉４４と弁葉４６との間の相互作用線を表す想像曲線である。注目すべきは、第２の弁葉４６の自由縁部１０４が、末端５６と末端５８との間の懸垂線１２０の長さを上回る長さを有することである。図３で最も適切に例示されているように、開放位置にあるとき、自由縁部１０４は、実質的に半円形の様態で管状輪５０から延びる。

製造時に、第１の左側弁葉４４の切除縁部８２、第１の付着縁部８６（図５Ａ）、および第２の付着縁部８８は、人工弁４０のステント４８に縫合される。特に、第１の弁葉４４は、第２の弁葉４６および第２の盛上り６２に関して説明しかつ例示したように、管状輪５０の第１の盛上り６０（図４）に対して実質的に中心に位置決めされる。切除縁部８２は、第１の盛上り６０でまたはその下方で被覆７０に縫合される。完全に例示されていないが、第１の付着縁部８６は、第２の付着縁部１０８に関して説明した様態と同様に、第１の支柱５２の内側を覆う被覆７０に沿って延び、かつそれに縫合される。

１つの実施形態では、第１の付着縁部８６は、第１の横連合部分９０が実質的に第１の支柱５２の垂直中心線上に位置決めされるように、第１の支柱５２に縫合される。第２の付着縁部８８は、第２の支柱５４の内側を覆う被覆７０に沿って延び、かつそれに縫合される。１つの実施形態では、第２の付着縁部８８は、第２の横連合部分９２が実質的に第２の支柱５４の垂直中心線上に位置決めされるように、第２の支柱５４に縫合される。したがって、第１の弁葉４４は、自由縁部８４を除く全ての縁部８２、８６、および８８がステント４８に付着される。

好ましい実施形態では、第１の弁葉４４および第２の弁葉４６は、縫合された第１の弁葉４４の第２の横連合部分９２が、縫合された第２の弁葉４６の第１の横連合部分１１０に隣接して位置決めされるように、第１の支柱５２に縫合される。１つの実施形態では、第１の弁葉４４および第２の弁葉４６は、弁葉４４および４６の付着縁部８６および１０８のみが、第１の弁葉４４の第２の横連合部分９２および第２の弁葉４６の第１の横連合部分１１０に沿って相互に隣接して位置決めされるように、第１の支柱５２に縫合される。同様に、図３では隠れているが、好ましい実施形態では、縫合された第１の弁葉４４の第１の横連合部分９０（図５Ａ）が、縫合された第２の弁葉４６の第２の横連合部分１１２（図５Ｂ）に隣接して第２の支柱５４上に位置決めされる。注目すべきは、弁葉４４および４６を第１および第２の支柱５２および５４に縫合する他の変形も当業者には明らかなことである。

自由縁部８４は縫合されず、支柱５２の末端５６と支柱５４の末端５８との間に延びる。したがって、自由縁部８４は、開放位置と閉鎖位置との間で自由に移行することができる。特に、閉鎖位置にあるとき、図２で最も適切に例示されているように、自由縁部８４は、支柱５２の末端５６と支柱５４の末端５８との間に画成された懸垂線１２０の近傍に、しかしその上方に垂れ下がる。注目すべきは、第１の弁葉４４の自由縁部８４が、末端５６と末端５８との間の懸垂線１２０の長さを上回る長さを有することである。開放位置にあるとき、図３で例示するように、自由縁部８４は実質的に半円形の様態で環状輪５０から延びる。

組み付けられるとき、弁葉４４および４６は、弁葉４４および４６とステント４８との間の全ての縫い目または連結点が、これらの縫い目を通過するかまたはそれから漏れる血流を実質的に防止するように位置決めされ、緊密にかつ実質的に連続的にステント４８に縫合される。組み付けられるとき、閉鎖位置では、血流が適切に移植された人工弁４０を漏出または通過しないことが好ましい。

組付け後に、人工弁４０が閉鎖位置にあるとき（図２）、第１の弁葉４４および第２の弁葉４６の内部表面９４および１１４（図３）は、それぞれに懸垂線１２０に沿ってかつその上方で相互に相互作用するかまたはより厳密に接合する。しかし、第１の弁葉４４の自由縁部８４および第２の弁葉４６の自由縁部１０４は、懸垂線１２０の近傍でピンと張った状態に保持されることもなく、また自由縁部８４および自由縁部１０４が直接結合することもない。そうではなく、弁葉４４および４６のそれぞれの過剰な組織によって、かつ自由縁部８４および１０４のそれぞれが、閉鎖時に懸垂線１２０の長さを上回る長さを有することによって、自由縁部８４および１０４は僅かに襞が寄るように縮められるかまたは皺が寄るようにすぼめられる。

さらに、それぞれの弁葉４４および４６の過剰な組織によって、従来技術に較べると、第１の内部表面９４および第２の内部表面１１４は、懸垂線１２０の周囲でかつ懸垂線１２０と自由縁部８４および１０４との間の複数の領域で、冗長的に接合するかまたは緊密に相互作用して閉じる。したがって、懸垂線１２０の周囲で接合する部分と自由縁部８４および１０４との間における、第１の弁葉４４の内部表面９４および第２の弁葉４６の内部表面１１４の実質的部分は、単一の懸垂線のみに沿って接合する従来技術の弁葉（図１Ａおよび１Ｂ）と較べて、より大きな領域の境界面を形成するように相互作用する。注目すべきは、弁葉４４および４６の冗長接合またはそれらの間の反復的な相互作用は、二葉人工弁４０の閉鎖完全性を高めることである。このような冗長接合は、自然の僧帽弁を模倣するばかりでなく、閉鎖時に人工弁４０からの漏出を防止するために、閉鎖時にはこれらの２枚の弁葉４４と弁葉４６との間を堅牢に封止もする。しかも、患者の体内に移植されたときに、人工弁４０が経験する長い閉鎖周期および相対的に高い圧力のために、追加的な閉鎖完全性は益々大きな利点になる。

開放位置に移行するとき、図３で最も適切に例示するように、自由縁部８４および自由縁部１０４は、相互に反対側に懸垂線１２０から離れるように移行する。開放時には、自由縁部８４および１０４はそれぞれ、人工弁４０が通過する血流のための単なる実質的な管状腔を形成するように、半円形の様態で環状輪５０から広がる。注目すべきは、上述のように、第１の自由縁部８４の長さが懸垂線１２０の長さを上回ることである。同様に、第２の自由縁部１０４の長さが懸垂線１２０の長さを上回る。したがって、人工弁４０が開くとき、第１の自由縁部８４の長さと第２の自由縁部１０４の長さとの和に実質的に等しい周囲を有する開口１２２が形成される。換言すれば、懸垂線１２０の長さの２倍よりも大きな周囲を有する開口１２２が形成される。相対的に大きな開口は、従来技術による人工僧帽弁の開口に較べて、妨害度が低下した人口弁４０を通過して血液を流すことができる。

人工弁４０は、心臓弁置換患者に見られる複数の弁輪サイズに合わせて置換弁を提供するために、複数のサイズで製造することができる。１つの実施形態では、人工弁４０は、僧帽弁、大動脈弁、三尖弁、および肺動脈弁のための置換弁を提供するために、複数のサイズで製造される。１つの実施形態では、二葉人工僧帽弁の最大直径は、約２５ｍｍから３５ｍｍの範囲に亘る。したがって、装着前に、第１の左側弁尖８０および第２の左側弁尖１００は、製造中の人工弁４０の特定のステント４８のサイズに対応するように選択される。

使用時に、人工弁４０は、移植されて僧帽弁の心臓弁輪（図示せず）に縫合される。特に、外科医は、特定の心臓弁置換手術に使用される移植技法（弁輪内方式または弁輪上方式）に応じて、弁輪丸縁にまたは弁輪開口内部に縫合輪７２を縫合する。１つの実施形態では、人工弁４０はカテーテルを介して移植される。注目すべきは、人工弁４０が２枚の弁葉であるという性質上、人工弁４０は圧縮性が高くなり、したがって、その三葉弁相当物よりもカテーテル移植に適していることである。他の実施形態では、人工弁４０がカテーテルを使用しないで移植される。人工弁４０は、広く開口し、かつ自然の僧帽弁と同様の様態で冗長接合を実現して閉鎖する二葉弁である。人工弁４０は、僧帽弁を置換するものとして説明してきたが、大動脈弁、三尖弁、または肺動脈弁のための弁置換手術で使用することができる。

図６および７は、全体を１３０で示す二葉人工弁の別の実施形態を例示する。人工弁１３０は、本体１３２、第１の弁葉４４、および第２の弁葉４６を含む。本体１３２は管状であり、１つの実施形態では、形状が丸いかまたは放物状（即ち、細長い）である。１つの実施形態では、管状本体１３２は、次の材料、即ち、ブタの組織、心膜組織、静脈物質、布、または網目材料の１つから作製される。１つの実施形態では、管状本体１３２はブタの大動脈根である。

第１および第２の弁葉４４および４６のそれぞれは、管状本体１３２のサイズに応じてサイズ決めされかつ選択される。第１および第２の弁葉４４および４６は、弁葉４４および４６がステント４８に付着される様態と同様に管状本体１３２に付着される。特に、図５Ａおよび５Ｂをさらに参照すると、第１の弁葉４４の切除縁部８２、第１の付着縁部８６、および第２の付着縁部８８は、全て管状本体１３２の内部表面１３４に縫合される。同様に、第２の弁葉４６の切除縁部１０２、第１の付着縁部１０６、および第２の付着縁部１０８は管状本体１３２の内部表面１３４に縫合される。切除縁部８２および１０２は、相互に対向してかつ内部表面１３４の底部外周（図示せず）に沿って内部表面１３４に縫合することによって付着される。付着縁部８６、８８、１０６、および１０８は、切除縁部８２および１０２から離れるように延びて内部表面１３４に縫合される。１つの実施形態では、弁葉４４および４６は、第２の縁部８８の横連合９２が第１の縁部１０６の横連合部分１１０に隣接して位置決めされるように、内部表面１３４に縫合される。同様に、弁葉４４および４６は、第１の縁部８６の横連合部分９０が第２の縁部１０８の横連合部分１１２に隣接して位置決めされるように縫合される。

自由縁部８４および１０４は縫合されず、人工弁４０に関して上で説明したように、開放位置と閉鎖位置との間で自由に移行する。特に、弁葉４４および４６は、弁葉４４および４６の内部表面９４および１１４が、横連合部分９２および１１０と横連合部分９０および１１２との間に延びる懸垂線１４０に沿ってかつその上方で、相互に冗長的に相互作用するか、より正確には、相互に接合するように構成されかつ管状本体１３２に付着される。注目すべきは、自由縁部８４および１０４はそれぞれに懸垂線１４０の長さを上回る長さを有することである。開放時、自由縁部８４および１０４は、懸垂線１４０の長さの２倍よりも大きな周囲を有する開口１２２（図３）と同様の開口（図示せず）を画成する。

人工弁１３０は、心臓弁置換患者に見られる複数の弁輪サイズに合わせて置換弁を提供するために、複数のサイズで製造することができる。１つの実施形態では、人工弁１３０は、僧帽弁、大動脈弁、三尖弁、および肺動脈弁のための置換弁を提供するために、複数のサイズで製造される。人工弁１３０は、人工弁４０に関して上で説明した様態と同様に移植される。通常では、管状本体１３２は弁輪開口（図示せず）の内部に配置され、特定の心臓弁置換手術に使用される移植技法に応じて、弁輪縁にまたは弁輪開口内部に縫合される。

一般に、本発明に係る人工二葉弁は、自然の僧帽弁と実質的に同様に形成され、かつその機能を実質的に模倣する。二葉弁人工器官は、弁尖または弁葉が本来接合する懸垂線よりも長い自由縁を有する弁尖または弁葉を含む。したがって、二葉弁によって周期的に形成される開口は、懸垂線の長さのせいでサイズまたは断面積が限定されることがない。そうではなく、本発明の二葉弁は、従来技術による弁人工器官よりも血流妨害を減少させるように広く開口する。血流妨害の減少は、弁の耐久性の向上ばかりでなく、術後の患者の活動および患者の全般的な健康にも直接関連する。

さらには、本発明の二葉弁は、自然の僧帽弁と同様に冗長接合する。このような冗長接合は、僧帽弁の相対的に高い圧力および長い閉鎖周期の下で特に重要である閉鎖弁の封止を確実に向上させる。高い完全性を備える閉鎖は、二葉弁が閉鎖位置にある間、二葉弁からの血液漏出を防止するかまたは減少させる。二葉弁の望ましくない漏出が減少すると、心臓弁置換手術に関連する合併症を減少させるばかりでなく、患者の全般的な健康にも寄与する。

本発明を好ましい実施形態に関連して説明してきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態およびその細部に変更がなされ得ることを当業者は理解されよう。

図１Ａは、閉鎖位置にある従来技術の人工弁を示す斜視図である。 図１Ｂは、開放位置にある、図１Ａに例示した従来技術の人工弁を示す斜視図である。 閉鎖位置にある、本発明に係る二葉人工弁の１つの実施形態を示す斜視図である。 開放位置にある、図２に例示した二葉人工弁を示す斜視図である。 図２に例示した二葉人工弁のステントおよび布被覆の１つの実施形態を示す斜視図である。 図５Ａは、図２に例示した二葉人工弁で使用するためのブタ大動脈弁の左側弁尖の１つの実施形態を示す模式図である。 図５Ｂは、図２に例示した二葉人工弁で使用するためのブタ大動脈弁のもう１つの左側弁尖の１つの実施形態を示す模式図である。 本発明に係るステント無しの二葉人工弁の１つの実施形態を示す斜視図である。 図６のステント無しの二葉人工弁を示す上面図である。

Claims (40)

1. 本体と、前記本体を横切って延びかつそれに結合され、第１の内部表面を画成する第１の弁葉と、前記第１の弁葉に対向して前記本体を横切って延びかつそれに結合され、第２の内部表面を画成する第２の弁葉と、を含み、
   前記第１の弁葉は第１のブタ大動脈弁から切除されたものであり、前記第２の弁葉は第２のブタ大動脈弁から切除されたものである、人工弁。
2. 請求項１に記載の人工弁であって、人工僧帽弁が、前記第１および第２の弁葉が閉じるとき、前記第１の内部表面および前記第２の内部表面が冗長的に接合するように構成される、人工弁。
3. 前記第１の弁葉および前記第２の弁葉はそれぞれが左側弁尖である、請求項１に記載の人工弁。
4. 前記第１および第２の弁葉は自由縁部をそれぞれ画成し、前記人工弁が閉じるとき、前記自由縁部は相互作用して皺が寄るようにすぼむ、請求項１に記載の人工弁。
5. 前記第１および第２の弁葉は、ピンと張った状態が存在しないことを特徴とする様態で前記本体に結合される、請求項１に記載の人工弁。
6. 前記第１および第２の弁葉は、前記本体に固着される切除縁部と、前記本体に固着されない自由縁部と、前記自由縁部から離間した懸垂線に沿って相互に接合される前記第１および第２の内部表面とをそれぞれ画成し、さらに前記懸垂線は、前記切除縁部に最も近接する、前記第１の弁葉と前記第２の弁葉との間の相互作用線を表す、請求項１に記載の人工弁。
7. 前記人工弁が閉じるとき、前記第１の内部表面および前記第２の内部表面は、前記懸垂線と前記自由縁部との間に増大した表面積の境界面を画成するように相互作用する、請求項６に記載の人工弁。
8. 前記自由縁部のそれぞれは、前記懸垂線の長さを上回る長さを有する、請求項６に記載の人工弁。
9. 前記第１および第２の弁葉が開くとき、前記第１および第２の自由縁部は開口を画成し、前記開口は前記懸垂線の長さの２倍よりも大きな周囲を有する、請求項６に記載の人工弁。
10. 前記人工僧帽弁は、第３の弁葉が存在しないことを特徴とする、請求項１に記載の人工弁。
11. 前記本体は、環状枠と、前記環状枠から延びる第１の支柱と、前記第１の支柱から離間して前記環状枠から延びる第２の支柱とを含むステントを備える、請求項１に記載の人工弁。
12. 前記第１の支柱および前記第２の支柱は、前記環状枠に対して非対称的に位置決めされる、請求項１０に記載の人工弁。
13. 前記人工弁は人工僧帽弁である、請求項１に記載の人工弁。
14. 前記本体は管状本体を含む、請求項１に記載の人工弁。
15. 前記管状本体は大動脈根である、請求項１４に記載の人工弁。
16. 本体と、
    前記本体を横切って延びかつそれに縫合され、細長い形状を有する第１の弁葉と、
    前記第１の弁葉に対向して前記本体を横切って延びかつそれに縫合され、細長い形状を有する第２の弁葉と、を含む人工弁。
17. 前記第１の弁葉は第１のブタ大動脈弁から切除され、前記第２の弁葉は第２のブタ大動脈弁から切除される、請求項１６に記載の人工弁。
18. 前記第１および第２の弁葉はそれぞれが左側弁尖である、請求項１７に記載の人工弁。
19. 前記第１の弁葉は第１の内部表面を画成し、前記第２の弁葉は第２の内部表面を画成し、さらに前記人工弁が閉じるとき、前記第１の表面は前記第２の表面と冗長的に接合する、請求項１６に記載の人工弁。
20. 前記第１の弁葉および前記第２の弁葉は、前記本体に縫合される切除縁部と、前記本体に縫合されない自由縁部と、懸垂線に沿って相互に接合するようになった内部表面とをそれぞれ画成し、前記懸垂線は、前記自由縁部から離間し、前記切除縁部に最も近接する、前記第１の弁葉と前記第２の弁葉との間の相互作用線を表す、請求項１６に記載の人工弁。
21. 前記自由縁部のそれぞれが、前記懸垂線の長さを上回る長さを有する、請求項２０に記載の人工弁。
22. 前記人工弁が開くとき、前記自由縁部は、前記懸垂線の長さの２倍よりも大きな周囲を有する開口を画成する、請求項２０に記載の人工弁。
23. 前記人工弁が閉じるとき、前記第１および第２の内部表面は、前記懸垂線と前記自由縁部との間に増大した表面積の境界面を画成するように相互作用する、請求項２０に記載の人工弁。
24. 前記第１および第２の弁葉は前記本体に縫合されない自由縁部をそれぞれ画成し、前記人工弁が閉じるとき、前記自由縁部は皺が寄るようにすぼむ、請求項１６に記載の人工弁。
25. 前記第１および第２の弁葉は、ピンと張った状態が存在しないことを特徴とする様態で前記本体に結合される、請求項１６に記載の人工弁。
26. 前記本体は、環状枠と、前記環状枠から延びる第１の支柱と、前記第１の支柱から離間して前記環状枠から延びる第２の支柱とを含むステントを備える、請求項１６に記載の人工弁。
27. 前記第１の支柱および前記第２の支柱は、前記環状枠に対して非対称的に位置決めされる、請求項２６に記載の人工弁。
28. 前記人工弁は人工僧帽弁である、請求項１６に記載の人工弁。
29. 前記本体は管状本体を含む、請求項１６に記載の人工弁。
30. 前記管状本体は大動脈根である、請求項２９に記載の人工弁。
31. 本体と、
    前記本体を横切って延びかつそれに縫合され、第１の内部表面を画成し、細長い形状を有する第１の弁葉と、
    前記第１の弁葉に対向して前記本体を横切って延びかつそれに縫合され、第２の内部表面を画成し、細長い形状を有する第２の弁葉と、を含み、
    第１の弁葉は第１のブタ大動脈弁から切除されたものであり、
    第２の弁葉は第２のブタ大動脈弁から切除されたものである、人工弁。
32. 本体を提供するステップと、
    第１の内部表面を画成する第１の弁葉を第１のブタ大動脈弁から切除するステップと、
    前記第１の弁葉を前記本体に結合するステップと、
    第２の内部表面を画成する第２の弁葉を第２のブタ大動脈弁から切除するステップと、
    前記第１の弁葉に対向して前記第２の弁葉を前記本体に結合するステップと、を含む人工弁を製造する方法。
33. 前記第１の弁葉および前記第２の弁葉はそれぞれが左側弁尖である、請求項３２に記載の方法。
34. 前記第１の弁葉および前記第２の弁葉を前記第１および第２の支柱に結合するステップは、前記人工弁が閉じるときに前記第１および第２の内部表面が冗長的に接合するように、前記第１の弁葉および前記第２の弁葉を前記本体の上に位置決めするステップを含む、請求項３２に記載の方法。
35. 前記第１および第２の支柱に、前記第１の弁葉を結合するステップと前記第２の弁葉を結合するステップとは、前記第１の弁葉の第１の自由縁部と前記第２の弁葉の第２の自由縁部とをそれぞれ前記本体に縫合されていない状態に残すステップを含み、前記各自由縁部は、前記人工弁が閉じるときに皺が寄るようにすぼむようになっている請求項３２に記載の方法。
36. 前記第１および第２の弁葉を切除するステップは、人工大動脈弁での使用を見込んで予め採取された複数のブタ大動脈弁から前記第１および第２の弁葉を選択するステップを含む、請求項３２に記載の方法。
37. 前記第１および第２の弁葉を切除するステップは、複数の弁葉から前記第１および第２の弁葉を選択するステップを含み、前記複数の弁葉のそれぞれは、その他の複数の弁葉のそれぞれとはサイズが異なる、請求項３２に記載の方法。
38. 前記第１および第２の弁葉を選択するステップは、それぞれが前記本体のサイズに対応するサイズを有する前記第１および第２の弁葉を選択するステップを含む、請求項３７に記載の方法。
39. 前記本体は、環状枠と、前記環状枠から延びる第１のステントと、前記第１のステントから離間して前記環状枠から延びる第２の支柱とを含むステントを備える、請求項３２に記載の方法。
40. 前記本体は管状本体である、請求項３２に記載の方法。

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