JPH05507214A - 順応性かがりリングを備えた機械的心臓弁 - Google Patents
順応性かがりリングを備えた機械的心臓弁Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
順応性かがりリングを備えた機械的心臓弁
本発明は心臓弁、そして特に機械的心臓弁を指向している。本発明は1985年
8月20日にKlawitter他に対し付与された第4,535,483号中
に開示されたタイプの2枚の葉状部を備えた(bileaflet)機械的心臓
弁に対し特別な応用性を有している。
一般に心臓弁は二つの異なったタイプ、すなわち生物学的および機械的タイプの
ものから構成される。両者とも当業者には周知の長所および短所を提供する。
両タイプの心臓弁についての主要な関心事は、弁の通常の開閉の間に起こる重大
な構成部品の摩耗である。機械的心臓弁は咬合部(occluders)の開閉
運動に由来する摩耗を体験する。更に、弁本体に対する咬合部の衝撃は弁に対す
る応力をもたらす。機械的心臓弁はまた、組織弁を超える高いレベルの溶血現象
も示して来た。しかしながら、機械的心臓の長期間に亘る耐久性の故に閉止力を
減少させること、延いては関連する応力および溶血現象を減少させるための試み
が為されて来た。
心臓弁は通常の摩耗を減少させ、そして弁本体に対する咬合部の衝撃の影響を最
小とするために設計されて来た。たとえば、1984年4月24日Klawit
terに対し付与された米国特許第4,443,894号は2個の咬合部を有す
る心臓弁を開示している。各咬合部は案内または突起部によって形成され、これ
らは弁本体の対向側においてドッグ(dog)形状の凹所と嵌合する。これらの
咬合部は心臓弁の開閉の間に枢軸運動を体験するのみならず、並進運動をも体験
する。咬合部の枢軸および並進運動の組合わせは咬合部案内に加えられる応力を
除去する。
他の心臓弁デザインは弁かかりリング(sewing ring)内にゴムまた
はシリコーン材料を組み入れることによって弁開閉の衝撃を和らげている。数多
くのこれら心臓弁デザインにおけるゴムまたはシリコーン材料の使用は、不規則
な組織の環状部がもたらす偶発的なりッションの影響と一致させるために一層順
応的な材料の提供を意図していた。たとえば、1968年1月30日Edwar
ds他に付与された米国特許第3,365,728号、1970年5月5日Pi
erie他に対し付与された第3,509,582号、1970年10月20日
Raib1gに対し付与された第3.534,410号、および1973年4月
3日Ra1ble他に付与された第3゜723.996号中に開示されたポール
ポペット機械心臓弁はかがりリング内にシリコーンゴムを配している。かがりリ
ング内に弾力性部材を組み入れた組織弁が1987年7月14日Alonsoに
対して付与された米国特許第4. 680. 031号中に開示されている。
機械的心臓弁の一つの注目すべきタイプは通常、二葉状機械弁と称されている。
このタイプの心臓弁は優れた血液の流れならびに血栓塞栓症性合併症および血液
溶血現象における減少を立証して来た。血液溶血現象を減少させる一つの根拠は
心臓弁の血液接触部分の形成に際した熱分解炭素(pyrolytic car
bon)の使用である。熱分解炭素は血液適合性である。しかしながら、熱分解
炭素は限定された構造上の剛性をもたらす変形性の非弾性的物質である。熱分解
炭素被覆した機械的二葉状心臓弁の実例はミネソタ州ミネアポリスのSt、 J
uda Medical、 Inc、ニより製造されるものであり、そしてPo
5sisに対し付与された米国特許第4. 078゜268号およびHanso
n他に対し付与された第4,276.658号の下で開示されている。
若干の研究者は熱分解炭素心臓弁本体に対し構造的剛性を付与することを示唆し
て来た。この構造的剛性を提供するための一つのアブ0−チは熱分解炭素心臓弁
の周囲に強化用リングを合体させて構造的サポートを提供することであった。
Bokrosに対し付与された米国特許第4,254,508号およびKlaw
itter他に対し付与された第4,535,483号参照。この強化用リング
は心臓弁本体の外表面の周囲に、かがりリングのりチーナーリングに緊密に近接
して配置される。
リテーナ−リングはかがりリングを心臓弁本体の周囲に維持するために機能する
。
開示された心臓弁デザインは更に、かがりリング内に低密度または発泡ポリテト
Klawitter他およびBokrosの二葉状心臓弁はその利点を提供する
一方、強化用リングの使用による構造的剛性もまた提供するものである。僧帽弁
の位置に配置された心臓弁中で最初利用されて来た「フィラーリング」の使用が
閉止中の弁本体に対する咬合部の衝撃を成る程度和らげるものである。
Klawitter他およびBokrosの心臓弁は以前に得られていた心臓弁
を超える多数の機械的および組織上の両長所を提供するものであるが、最近の研
究は弁の咬合部の開閉に関連する応力影響の継続的な存在を示して来た。従って
、弁の咬合部の開閉による応力の影響を更に減少させる強化用リングを組み入れ
た熱分解炭素弁本体を備える二葉状心臓弁の変形を提供することが望ましいであ
ろう。
本発明は非弾力的変形性材料から形成されるかがりリングによって取り囲まれた
略円筒状の弁本体を備えた機械的心臓弁を指向している。この弁は1または2枚
の葉状部を含んでおり、これらは内壁に枢軸的に装架されて円筒形弁本体を介し
て形成された開口部内に枢支される。弁は更に、1個以上のストッパを包含し、
これらは咬合部と係合してそれ以上の運動を阻止する。これらのストッパは弁本
体の内壁に沿って存在する。
上述のように、本発明の弁は弁本体の外壁の周囲に取付けられた実質的に非弾力
的な物質から形成された強化用部材を組み入れたタイプのものから構成されてい
る。この強化用部材は弁本体に対する構造的無欠性をもたらす。
弁の開閉の間にこの心臓弁に対し加えられる応力のクッション効果はかがりリン
グ内に取り込まれる。このかがりリングは弁本体の周囲に位置し、そして保持さ
れるべく弁本体の外面の周囲に形成される硬質のりテーナーを含んでいる。リテ
ーナ−の構造はかがりリングが弁本体の周囲に配置された侭となることを保証す
るものである。衝撃吸収体が前記強化用部材および前記リテーナ−間に配置され
る。この衝撃吸収体はゴム状材料から構成されてストッパと係合する閉止咬合部
からの衝撃を吸収し、かつ和らげる。
更に、クッション効果はかがりリング内に他のゴム状体を組み入れることによっ
て提供される。この第二体は弁本体の外面から延び出ている。最後に成る長さ乃
織物がりテーナーおよび衝撃吸収体の周囲に配置される。
添付図面を参照することによって本発明は一層よく理解され、かつその効果は当
業者にとって明かなものとなろう。ここにおいて、参照数字は数回中の同様な構
成要素を示すものとし、
第1図は本発明の一実施態様による二葉状機械的心臓弁を示す斜視図であり、第
2図は第1図の機械的心臓弁を示す分解図であり、第3図および第4図は第1図
の機械的心臓弁のかがりリングおよび弁本体を示す異なった横断面図であり、そ
して
第5図は本発明の一実施態様によるかがりリングおよび弁本体を示す横断面図で
ある。
本発明はクッション効果手段を心臓弁、そして特に非弾力的変形性物質、具体的
には熱分解炭素から形成された弁本体を備える機械的心臓弁中に組み入れること
を包含する。更に、ここで一層詳細に説明するように、弁二葉状部は弁本体オリ
フィス中に枢軸的に装架さね、そして具体的には葉状部上のピボット・ベグまた
は突起が弁本体の内面に沿って形成されたくぼみ内に嵌合されている。このタイ
プの材料を使用する利益は弁本体の変形を許容して葉状部を弁オリフィスの内側
に配置させることである。
本発明は、先に論及した特許第4,254,508号および第4. 535.
483号であって、心臓弁およびその構成方法の説明に関しそれらの全てをここ
に引用するものにおいて開示された心臓弁に対し特別な応用性を有している。こ
れらの先行特許から知られるように、心臓弁本体を構成するために用いられる物
質は、もしあるとしてもほんの僅かの構造的サポートを有するに過ぎないタイプ
から構成されている。心臓弁はその周囲に強化用リングを配置することによって
構造的サポートを提供されるものである。また、これら先行特許中に開示された
ように、リテーナ−リングは弁本体の周囲にかがりリングを装着する目的で、か
がりリング内に組み入れられている。
以前に設計された心臓弁はかがりリング内に弾性部材を組み入れている。この弾
性部材は典型的に弁本体から外方へ延在して、かがりリング内に出っ張りを形成
しており、これによって縫合部は弁の植え込みの間押圧されるものとする。特に
、引用された特許第4,254,508号および第4,535.483号中に開
示された弁を参照のこと。この弾性部材はまた、弁の葉状部の開閉によって惹き
起こされる応力の影響を和らげるために機能する。今や、強化およびリテーナ−
リング間の地点における付加的なりッション効果が更に、得られた心臓弁の耐久
性を高めることが見出だされた。従って、本発明の心臓弁は強化用およびリテー
ナ−リング間の位置におけるクッション部材を包含するものである。
さて、本発明を一層詳細に敗因に関して説明するものとする。これら数回中に示
されているのは心臓弁11であり、これは縫合リングアセンブリー13を備えて
いる。この縫合リングアセンブリー13は多孔質の布から成る外側布カバリング
を有しており、これは心臓の組織に対し縫合可能であって、これに対し回復の間
心臓の繊維状組織が4=1着することになる。
例示された心臓弁11は一対の大体半円状の葉状部17AおよびBを備えており
、これらはオリフィスまたは小路を経由して血液の流れを許容する開放位置と血
液流をブロックする閉止位置との間に枢支するためにオリフィスリングまたは弁
本体19内に装架されている。葉状部17AおよびBは適切な相互係合手段(図
示せず)によってオリフィスリング19内に装架されており、これらの手段はオ
リフィスリング19の内部にくぼみおよび/または隆起部を含んでいてもよく、
そして各葉状部の周縁においてくぼみおよび/または隆起部が協働するものであ
るが、その相互係合手段は本発明の如何なる部分をも形成するものではない。
弁部材17の挿入に関して変形させるために、オリフィスリング19は非弾力的
変形性物質から形成されている。オリフィスリング19がその環状輪郭に復帰す
る際、オリフィスリング19のくほみおよび/または隆起部ならびに弁部材17
は枢軸運動に関してその弁部材17を装架している。弁部材17およびオリフィ
スリング19の形成に関して特に適切な物質は熱分解炭素またはピロカーボン(
pyrocarbon)であり、たとえばテキサス州オースチンのCarbom
edics、 Incの登録商標rPYROL ITETMJの下て販売される
ものであり、このものは非常に耐凝血特性を有する表面を備えている。熱分解炭
素またはピロカーボンから完全にまたは部分的に形成されるオリフィスリング1
9は弁部材17の装架に関して充分に変形され得る。
オリフィスリング19は植え込み手順の間の変形を最小とするために剛性を必要
とする。これは部材、すなわち非変形性剛性物質から成る、典型的にはリング形
状部材をオリフィスリング19の周囲に嵌合することによって達成される。例示
された実施態様において、オリフィスリング19は浅い外側に面した環状溝23
を備えて形成される。この溝23は強化用リング25を受けるような寸法とされ
へこのリングは環状溝と相互嵌合し、そして外科的植え込みの間の変形に抗して
オリフィスリング19を強化する。この強化用リング25はまた、かがりリング
アセンブリーの取付は地点として機能する。強化用リング25は浅い環状溝23
内に面間嵌合状態で保持され、そしてオリフィスリング19から半径方向外方に
展開する厚さを有している。
かがりリングアセンブリーは外側を取り囲むリテーナ−リング33および布カバ
リング15であって心臓の組織に対して縫合可能なものを含んでいる。リテーナ
−リング33は内部領域または溝34を有しており、これは強化用リング25の
外方隆起部を収容するものである。リテーナ−リング33は中央剛性環状部43
を含んでおり、これから円形部41が延在している。円形部41は多数のスリッ
トを備えて形成される。これらのスリットが成る程度の変形性を有する円形部4
1を提供する。布カバリング15の一部が強化用リング25とリテーナ−リング
33との間に介在せしめられ、かつ保持される。
かがりリングアセンブリー13は更に、強化用リング25とリテーナ−リング3
3との間に配置された衝撃吸収部材26ならびにオリフィスリング19から外方
へ延びるように配置されたクッション部材28を包含している。心臓弁11がよ
り大きな寸法、すなわち31乃至33ミリメートルの直径を有する場合、かがり
リングアセンブリー13はまた、第3図および4図において理解されるように、
スペーサー30を含んでいてもよい。更に、第8図において理解されるように、
クッション部材28は32および24によって示される2個の環状溝を備えてい
る。これらの溝32および24はかがりリングの可撓性を増大させ、更に葉状部
17を開閉するについての衝撃および応力を和らげるものである。
布カバリング15は、第2図中のかがりリングの分解図において最もよく理解さ
れるように、普通チューブ状を為している。チューブ状面カバリング15はリテ
ーナ−リング33、クッション部材28、衝撃吸収部材26、そしてもし存在す
ればスペーサー30の周囲に巻き付けられている。そして布カバリング15の端
部35aおよび35bは互いに接合されて、リテーナ−リング33、クッション
部材28および衝撃吸収部材26を完全に取り囲む。重なり合った端部35aお
よび35b間の接合部は第3図において見られるように円形部41内に位置して
いる。かがりリングアセンブリー13の組立は以下のように行われる。まず、金
属から形成される強化用リング25は、それを第一に加熱してその直径を拡張す
ることによってオリフィスリング19の周囲に収縮嵌合させて外側に面する溝2
3内に面間嵌合を形成せしめる。布カバリング15はリテーナ−リング33、衝
撃吸収部材26およびクッション部材28の周囲に、その閉鎖ループ形状におい
て巻き付けられる。布部材の端部35aおよび35bは37で示される縫合部に
よって接合され、これは円形部41内にぴったりと嵌合される。布がカバーされ
たりチーナーリング33はその後、変形可能セグメントによって強化用リング2
5突出部上にスナップされるが、この変形可能セグメントは弾力性プロング(p
rongs)またはタング(tangs) 45のリングから構成され、これら
は円形部41とは対向する方向において環状部43から延在するものである。
さて、かがりリングアセンブリー13を一層詳細に説明するものとする。強化用
リング25は大体長方形の横断面を有する環状を為し、ているが、その上部外端
縁47は面取りされている。第3図において最もよく理解されるように、この面
取りされた端縁47は強化用リング25とリテーナ−リング33間に衝撃吸収部
材26を受けるための空間的領域を提供する。面取りされた端縁47はまた、以
下で説明するように、リテーナ−リング33によるスナップ係合を補助する。強
化用リング25はオリフィスリング19の浅い溝23内にぴったり嵌合するよう
な寸法とされている。強化用リングの厚みは、一部が半径方向外方に延在するの
を保証するように溝23の深さよりも大きいものである。これがリテーナ−リン
グ33がそれに対してスナップする部分を提供する。
上述したように、強化用リング25はそれが膨張してオリフィスリング19上を
滑動するに足るまで高温に加熱される。加熱膨張した強化用リング25は溝の周
囲に配置され、そして周囲温度に冷却することによってその中にぴったり据え付
けられる。強化用リング25は充分な膨張を許容してオリフィスリング19の周
囲に嵌合するために足る熱膨張係数を有する金属材料から形成される。最終的な
アセンブリーにおける強化用リング25は布カバリング15によって血液または
組織との接触から遮蔽されているけれども、強化用リング25を形成するために
用いる金属はバイオ適合性、かつ耐凝血性であることが好ましい。Co−Cr合
金は強化用リング形成のための好ましい材料であり、これはオリフィスリング1
9の周囲に配置するために約900°Fに加熱してもよい。
リテーナ−リング33は適切に細長く切断された金属から成る単一の大体チュー
ブ状の片として作成されて、中央環状部43から対向方向に延在するタイン(t
ines)およびタング45を提供する。リテーナ−リング33は完成したかが
りリングアセンブリー18内では布によって完全にカバーされているけれども、
この金属もまたバイオ適合性および耐凝血性に関して選択される。中央環状部4
3は、かがりリングアセンブリー13の組立の間に見られる通常の条件下の変形
に抵抗するに足る厚さを有している。タング45は歪みを許容するするように一
層薄いものであるが、そのタングをそれらの元の形状に復帰させる程度の「記憶
」を提供するに足る厚さであるべきである。円形部41は布カバリング15の縫
合された端部35Aおよび35Bをぴったり受けるために充分大きい。リテーナ
−リング33を作成するための好ましい金属はチタンである。他の金属、たとえ
ばステンレス鋼もまたリテーナ−リング33を作成するために使用可能であるし
、あるいは類似の変形可能特性を有する物質を金属の代わりに使用することも出
来る。
リテーナ−リング33の内面であって、オリフィスリング19と対面することに
なるものは、内方に面する環状溝34をもって中央環状部43に隣接する位置に
形成される。この環状溝34は強化用リング25の隆起部にぴったり嵌合する寸
法とされている。第3図にみられるように、環状溝34は下部環状リム44をリ
テーナ−リング33の一端および対向上面またはオーバーハング57に形成する
。リム44およびオーバーハング57は強化用リング25の隆起部を受けるため
に充分空間的に分離されている。溝34もまた、布カバリング15の単一層を収
容するように釣合を取らせである。これがリテーナ−リング33を、その上に配
置された布カバリング15の層を有する強化用リング25に対しスナップさせる
。
タング45の形成は強化用リング25の周囲にリテーナ−リング33をスナップ
させる際に容易さを促進する。理解されるように、環状溝34を含む下部が複数
個のスリット55によって形成さね、第2図において最もよく理解されるように
、これらのスリットは中央環状部43から延在している。これが弾力性タング4
5のリングを形成する。スリット55は下部リム44を半径方向内部に延びるラ
グ(lugs) 61に分割する。好ましいのはラグ61の下面63が丸くされ
ていて、強化用リング25の面取りされた端縁47上のラグ63のカム運動(c
aming)を容易にすることである。ラグ61が面取り端縁47上でカム運動
すると、ラグ61と環状部43との間のタング45の厚みがその外方への変形を
許容する。
布カバリング15は、終生の耐久性ならびに血液および心臓組織に対する適合性
に関して選択された布から形成される。織成または編成布は心臓組織の内部成長
用の多孔質を提供し、そして布部材用の好ましい材料はDacronのメリヤス
生地である。チューブ状布部材の長さはりチーカーリング33、衝撃吸収部材2
6およびクッション部材28を完全に取り囲むに足るものである。
クッション部材28はバイオ適合性の弾力的変形可能ゴム状物質、好ましくはシ
リコーンである。このクッション部材28は半楕円形の横断面を有している。
2本の環状溝32および24がクッション部材28の下側に形成されている。こ
れらの溝32および24は部材28の可撓性を増加させるように、充分な寸法お
よび配置とされている。この下側には更に、第三の環状溝18が設けられており
、これはりチーチーリング33の湾曲部41を受けるような配置かつ寸法とされ
ている。クッションリング28は縫合針による容易な貫通を許容する。
衝撃吸収部材26もまた、弾力的変形可能ゴム状物質から形成される。この材料
は物質の固体片、たとえばシリコーンリングであってもよいし、あるいは第5図
中の26° によって示されるような適切な物質のペースト状の押し出し物から
形成されてもよい。衝撃吸収部材26はオーバーハング57に抗して位置決めさ
れている。リテーナ−リング33が強化用リング25上にスナップされると、衝
撃吸収部材26は2個のリング33および25間に押圧される。これはクッショ
ン効果をもたらすのみならず、強化用リング25に対するリテーナ−リングの3
3の確実な保持をもたらすものである。例示された実施態様において、オリフィ
スリング19はかがりリングアセンブリー13内で回転し、衝撃吸収部材26は
この回転のための較正トルクを提供する。
かがりリングアセンブリー13の組立は環状溝18におけるリテーナ−リング3
3の円形部41の位置決め、オーバーハング57に抗する衝撃吸収部材26の配
置、次いでこれらの部材を布カバリング15で包むことを包含している。次いで
、各布端部35aおよび35bは縫合部37をもって縫合さね、この縫合部は円
形部41内に嵌合される。次に、かがりリングアセンブリー13の全体は、布で
カバーされたりチーナーリング33を強化用リング25上にスナップさせること
によって、オリフィスリング19に嵌合される。これは強化用リング25の面取
りされた表面47を横切ってラグ61をカム運動させることによって行われる。
衝撃吸収部材26は強化用リング25に対するリテーナ−リング33の嵌合を強
化すると共にこれら2個のリング部材間のクッション効果を提供する。本発明の
かがりリングアセンブリー13はまた、スペーシング部材30を含んでいてもよ
い。このスペーシング部材30は、かがりリングアセンブリー13が機械的心臓
弁用の一層大きい寸法のかがりリングに関して構成される場合に典型的に使用さ
れるものである。一般に、31乃至33ミリメートルの心臓弁は一層大きな寸法
としたかがりリングアセンブリー13を必要とする。これらの状況において、ス
ペーシング部材30は環状溝34の対向側でリテーナ−リング33に抗して嵌合
される。スペーシング部材30もまた、ゴム状物質、すなわちシリコーンから形
成されるのが好ましい。
本発明の別な実施態様が第5図中に示されている。例示されるように、衝撃吸収
部材26゛ はシリコーンゲルの層から形成され、これはかがりリングアセンブ
リー13の組立の間にオーバーハング57に沿って配置される。このシリコーン
ゲルは、上記のシリコーンリングングが達成するのと同じようなタイプのクッシ
好ましい実施態様を説明して来たが、本発明の範囲から逸脱することなく、そ要
約書
されている。この設計は外科医の植え込みによって葉状部の最適定位を許容する
精確に較正された回転トルクを提供する。
田腔慣審謡宍
Claims (10)
- 1.非弾力的変形性物質から形成された、略円筒形状の弁本体であって、それを 貫通する略円形の第一開口部、外壁および前記第一開口部を取り囲む内壁を備え 、前記内壁が環状の突起を形成するものと、前記第一開口部内の前記第一壁に枢 軸的に装架される1個以上の咬合部であって、それが前記環状突起であって、前 記咬合部のそれ以上の枢軸作用を制限するものと係合するような寸法とされたも のと、前記弁本体外壁の周囲に嵌合された、略非弾性的物質から形成された強化 用部材と、 前記弁本体の周囲に形成されたかがりリングとを含んで構成され、ここにおいて 前記かがりリングが: 前記かがりリングを適所に保持するために前記弁本体外表面の周囲に保持される べく形成された剛性リテーナー手段であって、前記強化用部材に隣接して位置決 めされたものと、 前記強化用部材と、前記部材および前記リテーナー手段間の衝撃を吸収し、かつ 和らげるための前記リテーナー手段との間に配置された、ゴム状物質から形成さ れた衝撃吸収手段と、 ゴム状物質から形成されたクッション部材であって、前記弁本体の前記外表面か ら外方に延びるものと、 前記かがりリングを取り囲む或る長さの布とを含んで構成されるものである心臓 弁。
- 2.前記弁本体の前記外壁が溝を設けて形成され、その中に前記リテーナー手段 が嵌合する請求項1の心臓弁。
- 3.前記衝撃吸収手段が前記リテーナー手段と前記強化用部材との間に位置決め された0−リングである請求項1の心臓弁。
- 4.前記衝撃吸収手段が前記リテーナー手段と前記強化用部材との間に位置決め されたシリコーンゲルである請求項1の心臓弁。
- 5.前記0−リングがシリコーンから形成される請求項3の心臓弁。
- 6.前記弁本体が熱分解炭素から形成される請求項5の心臓弁。
- 7.前記強化用部材が環形状体である請求項6の心臓弁。
- 8.前記剛性リテーナー手段が前記強化用部材とスナップして係合するように形 成された環形状体である請求項7の心臓弁。
- 9.前記強化用リングが、面取りされた表面であって、前記剛性リテーナー手段 がそれを横切ってカム作用を行うものを包含する請求項8の心臓弁。
- 10.前記剛性リテーナー手段が、それを受けるための環状溝を形成する延長部 をもって形成される場合、前記延長部が、面取りされた表面と係合し、かつ前記 強化用手段を横切ってこの表面とカム作用を行う部分を含んで前記強化用手段と スナップして係合する請求項9の心臓弁。
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