KR20230007372A - Method for manufacturing a naturally designed personalized mitral valve prosthesis - Google Patents
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Abstract
자연적으로 설계된 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물 및 이를 제작하는 특정한 환자에게 정확히 맞는 제작 방법을 제공한다. 방법은, 이미징 수단을 이용하여 특정한 환자의 승모판의 크기 및 형태를 측정하는 동작, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 3D 모델을 구축하는 동작, FEM 방법을 사용하여 3D 모델을 최적화하는 동작 및 환형 링, 첨판들 및 신경들을 절단하고 연결하는 것에 의해 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 제작하여 개인 맞춤형 인공삽입물 승모판을 형성하는 구성을 포함한다.Provides a naturally designed personalized mitral valve prosthesis and a manufacturing method that is precisely tailored to the specific patient who manufactures it. The method includes an operation of measuring the size and shape of the mitral valve of a specific patient using an imaging means, an operation of constructing a 3D model of a personalized mitral valve prosthesis, an operation of optimizing the 3D model using the FEM method, and an annular ring, leaflet and fabricating a personalized mitral valve prosthesis by cutting and splicing the scapula and nerves to form a personalized prosthesis mitral valve.
Description
아래 실시예들은 자연적으로 설계된 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물 제작 기술에 관한 것이다.The following embodiments relate to a technique for fabricating a naturally designed personalized mitral valve prosthesis.
이첨판(bicuspid valve)(즉, 두 개의 첨판들을 포함하는 판막)인 승모판(mitral valve) 또는 좌방실 판막(left atrioventricular valve)은 좌심방(left atrium)과 좌심실(left ventricle)을 분리하는 심장의 판막이다. 승모판은 심실 이완기(ventricular diastole)동안 혈액(blood)이 좌심방에서부터 좌심실로 흐르도록 하고 수축기(systole) 동안에는 역행하는 흐름(retrograde flow)을 방지한다. 자연적으로 발생하는 승모판은 환형(annulus), 두 개의 첨판들, 심방 심근(atrial myocardium), 건삭(chordae tendinae), 동공 근육들(pupillary muscle) 및 심실 심근(ventricular myocardium)으로 구성된다.A bicuspid valve (i.e., a valve containing two leaflets), the mitral valve or left atrioventricular valve, is the valve in the heart that separates the left atrium from the left ventricle. . The mitral valve allows blood to flow from the left atrium to the left ventricle during ventricular diastole and prevents retrograde flow during systole. The naturally occurring mitral valve consists of an annulus, two leaflets, atrial myocardium, chordae tendinae, pupillary muscles, and ventricular myocardium.
승모판 치환술(Mitral valve replacement)은 병이 있(diseased)거나 기능하지 않는 판막(non-functioning valve)을 교체하기 위해 수행되도록 설계된 절차이다. 승모판 치환 절차 중에 환자의 승모판이 제거되고 인공삽입물로 교체된다. 승모판 특유의(unique) 구성은 오래 지속(long lasting)되고 정상적으로 기능하는(normally functioning) 승모판 인공삽입물을 만드는 데 어려움들을 제시한다.Mitral valve replacement is a procedure designed to be performed to replace a diseased or non-functioning valve. During a mitral valve replacement procedure, a patient's mitral valve is removed and replaced with a prosthesis. The unique configuration of the mitral valve presents challenges in making a long lasting and normally functioning mitral valve prosthesis.
생물학적(Biological) 및 기계적(mechanical) 승모판 인공삽입물들은 상업적으로(commercially) 이용 가능(available)한다. 인간 승모판(human mitral valve)의 연조직(soft tissue) 및 비대칭 형태(asymmetrical shape)와 대조적으로 생물학적 인공삽입물들과 기계적 인공삽입물들은 모두 단단한(rigid) 원형 형태(circular shape)들을 가지고 있다. 기계적 판막의 또 다른 단점은 혈액이 판막의 기계적 구성요소(mechanical component)들에 응고(clot)되어 판막이 비정상적으로 기능하게 하는 경향이 있다는 것이다. 기계적 판막들이 있는 환자들은 판막에 혈전(blood clot)들이 형성되어 뇌졸중(stroke)을 유발할 수 있는 위험(risk)을 방지하기 위해 항응혈제를 복용해야 한다. 생물학적 판막들은 혈전 형성 위험이 적지만 기계적 판막들에 비해 내구성(durability)이 제한적이며 더 자주 교체해야 한다. 기계적 판막들과 마찬가지로 생물학적 판막들은 단단한 금속 골격(rigid metal skeleton)을 포함하며 이식 봉합사(implantation suture)들이 통과할 수 있도록 실리콘(silicon) 또는 기타 합성 물질(synthetic material)로 덮인 금속 링(metal ring)을 특징으로 한다.Biological and mechanical mitral valve prostheses are commercially available. In contrast to the soft tissue and asymmetrical shape of the human mitral valve, both biological and mechanical prostheses have rigid circular shapes. Another disadvantage of mechanical valves is that blood tends to clot in the mechanical components of the valve, causing the valve to function abnormally. Patients with mechanical valves must take anticoagulants to prevent the risk of a stroke due to the formation of blood clots in the valves. Biological valves have a low risk of clot formation, but have limited durability and require more frequent replacement than mechanical valves. Like mechanical valves, biological valves contain a rigid metal skeleton and a metal ring covered with silicone or other synthetic material through which implantation sutures can pass. characterized by
현재 이용 가능한 승모판 인공삽입물들은 일반적으로 부자연스러운 원형 형태로 제작되며 종종 단단한 물질들로 만들어진다. 그들은 또한 종종 3개의 대칭 첨판(symmetric leaflet)들을 특징으로 하는 반면, 천연 인간 승모판(natural human mitral valve)은 2개의 첨판들, 더 큰 전첨판 및 더 작은 후첨판만을 포함한다. 이러한 승모판 인공삽입물들은, 단단하고 부자연스러운(unnatural) 구조로 인해 심장의 천연 해부학적 구조(natural anatomy)를 왜곡(distort)한다. 이러한 인공삽입물들을 둘러싼 심장 근육(heart muscle)은 이식 수술(implant surgery) 후 잘 회복(recover)되지 않는다. 인공삽입물의 수명은 평균 7~10년에 불과하여 환자들이 일생 동안 2차, 때로는 3차 수술을 받아야 하므로 환자들이 반복적으로 개심술(open heart surgery)의 높은 위험들에 노출된다.Currently available mitral valve prostheses are generally manufactured in an unnatural circular shape and are often made of hard materials. They are also often characterized by three symmetric leaflets, whereas natural human mitral valves contain only two leaflets, a larger anterior leaflet and a smaller posterior leaflet. These mitral valve prostheses distort the natural anatomy of the heart due to their rigid and unnatural structure. The heart muscle surrounding these prostheses does not recover well after implant surgery. Since the lifespan of prostheses is only 7 to 10 years on average, patients have to undergo secondary and sometimes tertiary surgeries throughout their lifetime, which exposes patients to high risks of open heart surgery repeatedly.
상업적으로 이용 가능한 인공삽입물들은 건강한 고유한 인간 승모판의 혈역학적 성능(hemodynamic performance)을 달성하지 못한다. 이는 좌심실(heart chamber)의 상당한 에너지 손실, 시간이 지남에 따라 상당한 좌상(strain), 결국 심부전(heart failure) 및 기타 부정적인 현상들(adverse phenomena)을 초래한다.Commercially available prostheses do not achieve the hemodynamic performance of a healthy native human mitral valve. This results in significant energy loss in the left ventricle, significant strain over time, and eventual heart failure and other adverse phenomena.
다른 이용 가능한 승모판 인공삽입물들은 US 6,074,417에 기술된 바와 같이 동종이식편(homograft)을 강화하여 형성될 수 있고, 이는 의사가 환자마다 가장 잘 맞는 것을 찾기 위해 다양한 크기들의 판막들을 스캔해야 하는 동시에 판막들을 가져올 동물들을 희생해야 함을 의미한다. 또 다른 이용 가능한 승모판 인공삽입물들은 US 5,415,667에 기술된 바와 같이 심낭(pericardium)의 여러 층(layers)들을 서로 꿰매어(sew) 형성될 수 있으며, 이는 여러 봉합사들이 존재하는 영역들에서 응고를 유발할 수 있다.Other available mitral valve prostheses may be formed by strengthening a homograft as described in US 6,074,417, which would require the surgeon to scan valves of various sizes to find the best fit for each patient, while at the same time obtaining valves. It means sacrificing animals. Other available mitral valve prostheses may be formed by sewing together several layers of the pericardium as described in US 5,415,667, which may cause coagulation in areas where multiple sutures are present. .
승모판들을 포함하는 방실 판막들의 다른 형태들은 막 물질(membrane material)의 템플릿이 환자의 승모 환형(mitral annulus)에 봉합되는 미국 특허 제6,358,277호에 개시되어 있다. 이러한 판막들은 높고 부자연스러운 형태의 환형을 특징으로 하여 인공 판막(prosthetic valve)의 원주(circumference)가 비대(bulky)해지고 칼라(collar)처럼 상승되도록 만든다. 또한 템플릿들은 표준 크기(standard size)들로 제공되며 환자에 맞게 다듬어(trim)져야 한다.Other types of atrioventricular valves, including mitral valves, are disclosed in US Pat. No. 6,358,277 in which a template of membrane material is sutured to the patient's mitral annulus. These valves are characterized by a high, unnaturally shaped annulus, which makes the circumference of the prosthetic valve bulky and raised like a collar. Templates are also provided in standard sizes and must be trimmed to fit the patient.
환자 개개인에 정확히 맞고 기능하는 자연적으로 설계된 개인 맞춤형(personalized naturally designed) 승모판 인공삽입물(mitral valve prosthesis) 제작 방법을 제공한다. 구체적으로, 이 방법은 이미징을 진단하는 것 및 이미징 결과를 분석하는 것과 함께 승모판 인공삽입물의 커스터마이징된(customized)/개인 맞춤형 주문(order)을 수신하고, 검증된 알고리즘을 사용하여 판막 인공삽입물의 기하학적 구조(geometry)와 치수(dimension)들을 정량화(quantify)하고, 이식을 받는 환자(recipient patient)의 개별화된 기하학적 구조 및 치수들에 따라 판막을 생산하고, 특정한 환자의 해부학적 구조와 임상적 조건에 맞게 특별히 제작된 개인 맞춤형 판막 인공삽입물을 조립하고, 또한, 개인 맞춤형 판막 인공삽입물을 최종 승모판 인공삽입물로 포장 및 멸균하고, 특정한 환자에게 이식을 위해 보내고 개인 맞춤형 승모판을 환자에게 이식하는 것으로 시작하는 일련의 동작들 또는 절차들을 포함한다.We provide a method for manufacturing a personalized naturally designed mitral valve prosthesis that fits and functions precisely with each patient. Specifically, the method receives a customized/personalized order of a mitral valve prosthesis together with diagnosing the imaging and analyzing the imaging results, and uses a validated algorithm to determine the geometry of the valve prosthesis. quantify geometry and dimensions, produce valves according to the recipient patient's individualized geometry and dimensions, and adapt to the specific patient's anatomy and clinical condition A series of steps beginning with assembling a personalized valve prosthesis specifically designed to fit, packaging and sterilizing the personalized valve prosthesis into the final mitral valve prosthesis, sending it to a specific patient for implantation and implanting the personalized mitral valve into the patient. Includes operations or procedures of
판막 인공삽입물이 제작되는 특정한 환자에게 정확히 맞도록 자연적으로 설계된 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 제작하는 방법이 제공된다. 방법은, 이미징 방법(imaging method)들을 이용하여 특정한 환자의 고유한 승모판(native mitral valve)의 크기(size) 및 형태(shape)를 측정(measure)하는 동작, 검증된 알고리즘에 기초하여 특정한 환자마다 환형 링, 전첨판, 후첨판 및 신경들의 기하학적 구조 및 치수들을 계산하는 동작, 및 환형 링, 전첨판, 후첨판 및 신경들을 절단 및 연결하는 것에 의해 개인 맞춤형 인공삽입물 승모판을 형성(form)하는 동작을 포함할 수 있다.A method for fabricating a personalized mitral valve prosthesis that is naturally designed to precisely fit the specific patient for which the valve prosthesis is to be fabricated is provided. The method measures the size and shape of the native mitral valve of a specific patient using imaging methods, and for each specific patient based on a verified algorithm. Calculating the geometry and dimensions of the annular ring, anterior leaflet, posterior leaflet and nerves, and forming a personalized prosthesis mitral valve by cutting and connecting the annular ring, anterior leaflet, posterior leaflet and nerves. can include
일부 실시예들에 따르면, 이미징 방법들은 2D 또는 3D 심장초음파(echocardiography), 컴퓨터 단층 촬영(computed tomography)(CT), 심장 자기 공명(Cardiac magnetic resonance)(CMR) 또는 이들의 조합(combination)을 포함할 수 있다.According to some embodiments, imaging methods include 2D or 3D echocardiography, computed tomography (CT), cardiac magnetic resonance (CMR), or a combination thereof. can do.
일부 실시예들에 따르면, 환자의 고유한 승모판의 크기 및 형태를 측정하는 동작은, 승모판 관련 파라미터들을 측정하는 동작을 포함할 수 있고, 파라미터들은, 환형 링 원주(annular ring circumference)(AC), 환형 영역(annulus area)(AA), 전방-후방(anterior-posterior)(A-P) 직경(diameter), 전외측-후내측(anterolateral-posteromedial)(AL-PM) 직경(diameter), 교련 직경(commissural diameter)(C-C), 전첨판 길이(anterior leaflet length)(ALL), 후첨판 길이(posterior leaflet length)(PLL), 승모판의 형태 및 건삭의 길이(length of chordae tendineae)(ACL 및 PCL)를 포함할 수 있다.According to some embodiments, measuring the size and shape of the patient's own mitral valve may include measuring mitral valve-related parameters, the parameters being: annular ring circumference (AC); annulus area (AA), anterior-posterior (A-P) diameter, anterolateral-posteromedial (AL-PM) diameter, commissural diameter diameter (C-C), anterior leaflet length (ALL), posterior leaflet length (PLL), shape of the mitral valve and length of chordae tendineae (ACL and PCL). can do.
일부 실시예들에 따르면, 방법은, 개선된 심장 판막 기능을 가지는 이식(implantation) 후 심장의 기하학적 구조(geometry)를 예측(predict)하기 위해 계산하는 동작 동안 사용을 위해 특정한 환자의 신체 정보(physical information)를 수집하는 동작을 더 포함할 수 있고, 신체 정보는 신장(body height), 체중(body weight), 연령(age), 인종(race) 및 성별(gender)을 포함한다.According to some embodiments, a method provides specific patient physical information for use during a computational operation to predict the geometry of the heart after implantation with improved heart valve function. Information) may be further included, and the body information includes body height, body weight, age, race, and gender.
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물은 특정한 환자의 고유한 승모 환형(mitral annulus)과 일치하도록 치수가 조정된(dimensioned) 가요성 환형 링(flexible annular ring), 특정한 환자의 고유한 승모 첨판(mitral leaflet)들과 일치하도록 치수가 조정된 가요성 전첨판(flexible anterior leaflet) 및 후첨판(posterior leaflet), 환형 링에 연결된 첨판들 및 특정한 환자의 고유한 승모 첨판들과 일치하도록 치수가 조정된 신경(chord)들을 포함하고, 신경들은 심장의 유두근(papillary muscle)들에 연결된다. 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물은 다음에 의해 형성될 수 있다: A personalized mitral valve prosthesis is a flexible annular ring dimensioned to match a specific patient's unique mitral annulus, a specific patient's unique mitral leaflet and Flexible anterior leaflets and posterior leaflets dimensioned to match, leaflets connected to an annular ring, and chords dimensioned to match the specific patient's unique mitral leaflet. It contains nerves that connect to the papillary muscles of the heart. A personalized mitral valve prosthesis can be formed by:
이미징 방법들(imaging methods)을 이용하여 특정한 환자의 고유한 승모판(native mitral valve)의 크기(size) 및 형태(shape)를 측정(measure)하는 동작;measuring the size and shape of a specific patient's native mitral valve using imaging methods;
검증된 알고리즘에 기초하여 특정한 환자마다 환형 링, 첨판들 및 신경들의 기하학적 구조 및 치수들을 계산하는 동작; 및calculating the geometry and dimensions of the annular ring, leaflets and nerves for a particular patient based on a validated algorithm; and
환형 링, 첨판들 및 신경들을 절단 및 연결하여 개인 맞춤형 인공삽입물 승모판을 형성하는 동작.The operation of cutting and joining the annular ring, leaflets and nerves to form a personalized prosthesis mitral valve.
일부 실시예들에 따르면, 이미징 방법들은 2D 또는 3D 심장초음파(echocardiography), 컴퓨터 단층 촬영(computed tomography)(CT), 심장 자기 공명(Cardiac magnetic resonance)(CMR) 또는 이들의 조합(combination)을 포함할 수 있다.According to some embodiments, imaging methods include 2D or 3D echocardiography, computed tomography (CT), cardiac magnetic resonance (CMR), or a combination thereof. can do.
일부 실시예들에 따르면, 환자의 고유한 승모판의 크기 및 형태를 측정하는 동작은, 승모판 관련 파라미터들을 측정하는 동작을 포함할 수 있고, 파라미터들은, 환형 링 원주(annular ring circumference)(AC), 환형 영역(annulus area)(AA), 전방-후방(anterior-posterior)(A-P) 직경(diameter), 전외측-후내측(anterolateral-posteromedial)(AL-PM) 직경(diameter), 교련 직경(commissural diameter)(C-C), 전첨판 길이(anterior leaflet length)(ALL), 후첨판 길이(posterior leaflet length)(PLL), 승모판의 형태 및 건삭의 길이(length of chordae tendineae)(ACL 및 PCL)를 포함할 수 있다.According to some embodiments, measuring the size and shape of the patient's own mitral valve may include measuring mitral valve-related parameters, the parameters being: annular ring circumference (AC); annulus area (AA), anterior-posterior (A-P) diameter, anterolateral-posteromedial (AL-PM) diameter, commissural diameter diameter (C-C), anterior leaflet length (ALL), posterior leaflet length (PLL), shape of the mitral valve and length of chordae tendineae (ACL and PCL). can do.
일부 실시예들에 따르면, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물은 개선된 심장 판막 기능을 가지는 이식(implantation) 후 심장의 기하학적 구조(geometry)를 예측(predict)하기 위해 계산하는 동안 사용을 위해 특정한 환자의 신체 정보(physical information)를 수집하는 동작을 더 포함할 수 있고, 신체 정보는 신장(body height), 체중(body weight), 연령(age), 인종(race) 및 성별(gender)을 포함한다.In accordance with some embodiments, the personalized mitral valve prosthesis provides specific patient body information for use during calculations to predict the geometry of the heart after implantation with improved heart valve function. An operation of collecting physical information may be further included, and the body information includes body height, body weight, age, race, and gender.
일부 실시예들에 따르면, 계산하는 동작은 전첨판 환형 링 원주(anterior leaflet annular ring circumference)(AAC)와 후첨판 환형 링 원주(posterior leaflet annular ring circumference)(PAC)의 조합으로 환형 링 원주(AC)를 계산하는 동작을 포함하고, 전첨판 환형 링 원주는 전첨판의 상단 에지(top edge)이고, 후첨판 환형 링 원주는, 수학식 (3)에 기초한 후첨판의 상단 에지이다. 일부 실시예들에 따르면, 환형 링은 전첨판 및 후첨판의 상단 에지를 접(fold)거나 중첩(overlap)하는 것에 의해 다층 강화 구조(multi-layered reinforced structure)로 형성될 수 있다.According to some embodiments, the operation of calculating an annular ring circumference (AC) is a combination of an anterior leaflet annular ring circumference (AAC) and a posterior leaflet annular ring circumference (PAC). ), wherein the preleaflet annular ring circumference is the top edge of the preleaflet, and the posterior leaflet annular ring circumference is the top edge of the posterior leaflet based on equation (3). According to some embodiments, the annular ring may be formed into a multi-layered reinforced structure by folding or overlapping the top edges of the anterior and posterior leaflets.
일부 실시예들에 따르면, 전첨판 및 후첨판 각각의 상단 에지는 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 특정한 환자의 좌심실(left ventricle)의 천연 기하학적 구조에 적절하게 맞추기 위해, 직선(straight) 또는 곡선(curved)일 수 있다.According to some embodiments, the top edge of each of the anterior and posterior leaflets may be straight or curved, in order to properly fit the personalized mitral valve prosthesis to the natural geometry of the particular patient's left ventricle. can be
일부 실시예들에 따르면, 연결하는 것은 전첨판과 후첨판 사이에 접합(coaptation)을 생성하도록 전첨판의 에지를 후첨판의 에지와 결합(join)하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 접합은 판막 오리피스(valve orifice)의 크기를 제어함으로써, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 기능 및 성능을 제어할 수 있고, 따라서 승모판 통과 압력 그래디언트(trans-mitral pressure gradient)에 영향을 미칠 수 있다.According to some embodiments, joining may include joining an edge of the preleaflet with an edge of the posterior leaflet to create a coptation between the preleaflet and the posterior leaflet. According to some embodiments, bonding may control the function and performance of the personalized mitral valve prosthesis by controlling the size of the valve orifice, thus affecting the trans-mitral pressure gradient. can affect
일부 실시예들에 따르면, 연결하는 것은, 2개의 첨판들을 함께 결합하여 2개의 교련(commissure)들을 형성하는 것을 포함할 수 있고, 2개의 교련들은, 원뿔 각도(δ1)에서 안쪽으로 기울어져 특정한 환자의 형태와 윤곽(contour)에 따라 고유한 좌심실에 적절하게 맞도록 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 몸체(body)에 약간의 원뿔 형태(cone shape)를 생성한다.According to some embodiments, joining may include joining two leaflets together to form two commissures, the two commissures tilting inward at a cone angle δ 1 to form a specific A slight cone shape is created in the body of the personalized mitral valve prosthesis to properly fit the unique left ventricle according to the patient's shape and contour.
일부 실시예들에 따르면, 원뿔 각도(δ1)는 수학식 (10)에 기초하여 2개의 첨판들의 각 교련 에지의 경사 각도(δ0)에 의해 결정될 수 있다. According to some embodiments, the cone angle δ 1 may be determined by the inclination angle δ 0 of each commissure edge of the two leaflets based on Equation (10).
일부 실시예들에 따르면, 연결하는 것은, 전외측을 전외측으로 연결하고, 후내측을 후내측으로 연결하는 것에 의해 전첨판을 후첨판에 연결하는 것을 포함할 수 있다.According to some embodiments, connecting may include connecting an anterior leaflet to a posterior leaflet by connecting anterolateral to anterolateral and posteromedial to posteromedial.
일부 실시예들에 따르면, 전첨판을 후첨판에 연결하는 것은 스티칭(stitching)에 의한 것일 수 있다.According to some embodiments, connecting the anterior leaflet to the posterior leaflet may be by stitching.
일부 실시예들에 따르면, 측정하는 동작은, 수학식 (11)에 기초하여 각 첨판 에지의 길이를 계산하기 위해, 특정한 환자의 고유한 환형 링의 크기 및 형태, 교련 높이(CH) 경사 각도(commissure height inclined angle)(δ0), 전첨판 길이(ALL), 후첨판 길이(PLL), 및 접합 높이(coaptation height)(Coapt H)를 측정하는 동작을 포함할 수 있다.According to some embodiments, the operation of measuring may include the size and shape of a particular patient's unique annular ring, commissure height (CH) inclination angle ( and measuring commissure height inclined angle (δ 0 ), anterior leaflet length (ALL), posterior leaflet length (PLL), and coaptation height (Coapt H).
일부 실시예들에 따르면, 강화된 환형 링 높이가 1mm 내지 4mm일 수 있다.According to some embodiments, the height of the reinforced annular ring may be between 1 mm and 4 mm.
일부 실시예들에 따르면, 강화된 환형 링 높이가 2mm 내지 3mm일 수 있다.According to some embodiments, the height of the reinforced annular ring may be between 2 mm and 3 mm.
일부 실시예들에 따르면, 환형 링 원주(AC)는 수학식 (3)에 기초하는 전방-후방 직경(A-P) 및 전외측-후내측 직경(AL-PM)의 함수(function)일 수 있다.According to some embodiments, the annular ring circumference AC can be a function of an anterior-posterior diameter (A-P) and an anterior-posterior-medial diameter (AL-PM) based on Equation (3).
일부 실시예들에 따르면, 전방-후방 직경(AP) 및 전외측 후내측 직경(AL-PM)을 측정하는 동작은 좌심실 수축기(left ventricular systole) 동안 승모판이 닫히는 경우일 수 있다.According to some embodiments, the operation of measuring the anterior-posterior diameter (AP) and anterolateral posterior-medial diameter (AL-PM) may be when the mitral valve is closed during left ventricular systole.
일부 실시예들에 따르면, 인공삽입물의 환형 링 원주(AC)를 계산하는 것은, 임상 수술(clinical surgery) 동안 보존된 고유한 첨판들의 환형 링 너비(width)(d)에 기초할 수 있다.According to some embodiments, calculating the annular ring circumference (AC) of the prosthesis may be based on the original annular ring width (d) of leaflets preserved during clinical surgery.
일부 실시예들에 따르면, 인공삽입물의 환형 링 원주(AC)를 계산하는 것은 수학식(3)의 비율(ratio)()에 기초할 수 있다.According to some embodiments, calculating the annular ring circumference (AC) of the prosthesis is the ratio of Equation (3) ( ) can be based on.
일부 실시예들에 따르면, 환형 링은 비대칭(asymmetrical)일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 환형 링은, 전첨판 환형 및 후첨판 환형의 조합으로부터 형성될 수 있고, 이에 의해 전첨판 환형 원주(AAC)는, 후첨판 환형 원주(PAC)보다 작을 수 있고, AAC/PAC 사이의 비율(R)은, 49/51 내지 30/70일 수 있다.According to some embodiments, the annular ring may be asymmetrical. According to some embodiments, the annular ring may be formed from a combination of a preleaflet annulus and a posterior leaflet annulus, whereby the preleaflet annular circumference (AAC) may be smaller than the posterior leaflet annular circumference (PAC), and AAC The ratio (R) between /PAC may be 49/51 to 30/70.
일부 실시예들에 따르면, AAC/PAC 사이의 비율(R)은, 35/65 내지 42/58일 수 있다.According to some embodiments, the ratio (R) between AAC/PAC may be 35/65 to 42/58.
일부 실시예들에 따르면, AAC/PAC 사이의 비율(R)은 40/60일 수 있다.According to some embodiments, the ratio (R) between AAC/PAC may be 40/60.
일부 실시예들에 따르면, AAC/PAC 사이의 비율(R)은, 전첨판 길이(ALL)와 후첨판 길이(PLL) 사이일 수 있고, 인공 판막(prosthesis valve)이 적절하게 열리고 닫히는 것을 보장하기 위해 중요할 수 있다.According to some embodiments, the ratio (R) between AAC/PAC may be between the anterior leaflet length (ALL) and the posterior leaflet length (PLL) to ensure that the prosthesis valve opens and closes properly. can be important for
일부 실시예들에 따르면, 계산하는 동작은 (a) 접합을 위한 이론적 최소 거리(theoretical minimum distance)인 전방-후방 직경(A-P); (b) AL 대 PL 간의 비율(r); (c) 접합 깊이(coaptation depth)(Cd); (d) 접합 높이(Coapt H); 및 (e) 신경 길이(chord length)(Lc)에 기초하여, 수학식 (8) 및 수학식 (9)에 기초하여, 전첨판 길이(ALL) 및 후첨판 길이(PLL)를 계산하는 동작을 포함할 수 있다.According to some embodiments, the operation of calculating (a) the anterior-posterior diameter (A-P), which is the theoretical minimum distance for bonding; (b) the ratio between AL and PL (r); (c) Coaptation depth (Cd); (d) joint height (Coapt H); and (e) calculating an anterior leaflet length (ALL) and a posterior leaflet length (PLL) based on Equations (8) and Equations (9) based on the chord length (Lc). can include
일부 실시예들에 따르면, 연결하는 것은 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 몸체(body)를 형성하기 위해, 2개의 첨판들을 함께 연결하는 것을 포함할 수 있다.According to some embodiments, connecting may include connecting two leaflets together to form the body of a personalized mitral valve prosthesis.
일부 실시예들에 따르면, 전첨판의 각각 및 후첨판의 각각은, 두 세트들의 신경들을 포함하고, 두 세트들의 신경들은 전외측 신경들 및 후내측 신경들이다. 일부 실시예들에 따르면, 전외측 신경들 및 후내측 신경들의 각각은, 3개의 하위-신경(sub-chord)들을 포함하고, 이에 의해 신경(cord)들은, 각 단부(end)으로부터 각 에지의 적어도 3/8을 따라 균일하게 분포된다.According to some embodiments, each of the anterior leaflets and each of the posterior leaflets include two sets of nerves, the two sets of nerves being the anterolateral nerves and the posteromedial nerves. According to some embodiments, each of the anterior lateral nerves and posteromedial nerves include three sub-chords whereby the cords extend from each end to each edge. Evenly distributed along at least 3/8.
일부 실시예들에 따르면, 계산하는 동작은 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물이 적절하게 열리고 닫히도록 각 신경의 길이를 계산하는 동작을 포함할 수 있고, 각 신경의 길이를 계산하는 동작은 첨판의 길이, 접합 높이 및 접합 깊이를 포함하는 여러 파라미터들에 기초한다.According to some embodiments, the calculating may include calculating the length of each nerve to properly open and close the personalized mitral valve prosthesis, and calculating the length of each nerve may include the length of the leaflet, the junction It is based on several parameters including height and bonding depth.
일부 실시예들에 따르면, 측정하는 동작은 인공삽입물 신경 길이(prosthesis chord length)를 나타내기 위해 유두근 정점(papillary muscle apex)으로부터 접합 에지까지의 거리를 측정하는 동작을 포함할 수 있고, 신경들의 세트 각각의 단부(end)에서 신경들이 통합(integrate)되고 병합(merge)되는 신경 캡(chord cap)과 같은 플레짓(pledget)의 현장(on-site) 측정 및 조정하는 동작을 더 포함할 수 있다.According to some embodiments, measuring may include measuring a distance from a papillary muscle apex to a junction edge to indicate a prosthesis chord length, and a set of nerves It may further include on-site measurement and adjustment of a pledget such as a chord cap where nerves are integrated and merged at each end. .
일부 실시예들에 따르면, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물은 엔지니어링 드로잉 소프트웨어(engineering drawing software) 또는 드로잉 도구(drawing tool)에 대한 입력(input)들로, 환형 링, 전첨판, 후첨판 및 특정한 환자에 대한 신경들의 계산된 기하학적 구조 및 치수들을 구현하여 더 형성될 수 있다.According to some embodiments, a personalized mitral valve prosthesis can be configured as inputs to engineering drawing software or drawing tools, such as an annular ring, anterior leaflet, posterior leaflet, and specific patient-specific mitral valve prosthesis. It can be further formed by implementing the computed geometry and dimensions of the nerves.
일부 실시예들에 따르면, 엔지니어링 드로잉 소프트웨어 또는 드로잉 도구들은, 판막 인공삽입물의 첨판들을 수동으로(manually) 절단하기 위한 템플릿(template)을 출력할 수 있다.According to some embodiments, engineering drawing software or drawing tools may output a template for manually cutting leaflets of a valve prosthesis.
일부 실시예들에 따르면, 엔지니어링 드로잉 소프트웨어 또는 드로잉 도구는, 첨판들을 기계 절단(machine cut)하기 위한 템플릿을 출력할 수 있다.According to some embodiments, the engineering drawing software or drawing tool may output a template for machine cut leaflets.
일부 실시예들에 따르면, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물은 사용을 위한 출하(release) 전에, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 포장(pack)하는 동작, 라벨링(label)하는 동작 및 멸균(sterilize)하는 동작에 의해 더 형성될 수 있다.According to some embodiments, the personalized mitral valve prosthesis is packaged, labeled, and sterilized prior to release for use. more can be formed.
일부 실시예들에 따르면, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물은 포장하는 동작 전에 판막 홀더(valve holder)에 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 조립(assemble)하는 동작에 의해 더 형성될 수 있다.According to some embodiments, the personalized mitral valve prosthesis may be further formed by assembling the personalized mitral valve prosthesis to a valve holder prior to the packaging operation.
일부 실시예들에 따르면, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물은 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 특정한 환자에게 이식하는 동작에 의해 더 형성될 수 있다.According to some embodiments, the personalized mitral valve prosthesis may be further formed by implanting the personalized mitral valve prosthesis into a specific patient.
환자의 천연 승모판과 유사하도록 설계된 인공 판막이 제공된다. 2개의 가요성 첨판들과 비대칭적이고 가요성 링은 심장 주기(cardiac cycle) 동안 심장 근육의 천연 왜곡으로 움직일 수 있다. 환자의 고유한 건삭과 유사하게, 인공 판막에 신경들이 포함되어 심방으로 혈액이 자연적으로 역류(backflow)하는 것을 방지하는 것을 모방(mimic)하고, 수축기 동안 좌심실을 지원한다.A prosthetic valve designed to resemble a patient's natural mitral valve is provided. The two flexible leaflets and the asymmetric, flexible ring can move with the natural twist of the heart muscle during the cardiac cycle. Similar to a patient's native tendon, nerves are included in the prosthetic valve to mimic preventing the natural backflow of blood into the atrium and to support the left ventricle during systole.
일부 실시예들에 따르면, 심장에 이식될 승모판 인공삽입물은 비대칭 링, 전방 가요성 첨판 및 후방 가요성 첨판 및 적어도 2 세트들의 신경들을 포함하고, 비대칭 링은 환자의 고유한 승모 환형을 모방하도록 치수가 조정되고, 비대칭 링은 판막의 외측을 향해 롤링된 가요성 물질로 구성되고, 전방 및 후첨판들은 비대칭 링에 매달려 있고 서로 실질적으로 맞물리도록 구성되고, 각각의 전방 및 후첨판들의 형태는 고유한 승모판의 형태를 모방하도록 구성되고, 이로써 전방 및 후첨판들은 혈액이 한 방향으로 흐르는 오리피스를 생성하고, 신경들의 각 세트는 제1 단부에서 전방 또는 후첨판들에 부착되고, 제2 단부에서 캡에 부착되고, 캡은 다른 단부의 심장의 유두근에 부착되도록 구성된다.According to some embodiments, a mitral valve prosthesis to be implanted in the heart includes an asymmetric ring, an anterior flexible leaflet and a posterior flexible leaflet and at least two sets of nerves, the asymmetric ring dimensioned to mimic the patient's native mitral annular shape. is adjusted, the asymmetric ring is composed of a flexible material rolled toward the outside of the valve, the anterior and posterior leaflets are suspended from the asymmetric ring and configured to substantially engage each other, and the shape of each anterior and posterior leaflet is unique. Constructed to mimic the shape of a mitral valve, whereby the anterior and posterior leaflets create an orifice through which blood flows in one direction, each set of nerves being attached to the anterior or posterior leaflets at a first end and to the cap at a second end. attached, the cap is configured to be attached to the papillary muscle of the heart at the other end.
일부 실시예들에 따르면, 승모판 인공삽입물은 전방 및 후첨판들 각각으로 계속되고, 각각의 신경들의 세트에 부착된 접합 표면(coaptation surface)을 더 포함할 수 있으며, 접합 표면은 승모판 인공삽입물의 밀봉(sealing)을 향상시키도록 구성된다.According to some embodiments, the mitral valve prosthesis continues to each of the anterior and posterior leaflets and may further include a coupling surface attached to each set of nerves, the coupling surface sealing the mitral valve prosthesis. It is configured to improve sealing.
일부 실시예들에 따르면, 비대칭 링은 코일링된 코일 구조(coiled coil structure)로 구성된 적어도 2개의 가닥(strand)들을 더 포함할 수 있다.According to some embodiments, the asymmetric ring may further include at least two strands composed of a coiled coil structure.
일부 실시예들에 따르면, 비대칭 링은 탄성(elasticity)을 제공하기 위해 함께 접혀진 물질의 2개의 층들과 구조적 안정성을 제공하기 위한 제3 층을 포함할 수 있다.According to some embodiments, an asymmetric ring can include two layers of material folded together to provide elasticity and a third layer to provide structural stability.
일부 실시예들에 따르면, 비대칭 링은 소 심낭(bovine pericardium)의 2개의 층들; 및 강도(strength)를 제공하는 글리신(Glycine) 또는 프롤린(Proline)의 제3 층을 포함할 수 있다.According to some embodiments, the asymmetric ring comprises two layers of bovine pericardium; and a third layer of Glycine or Proline to provide strength.
일부 실시예들에 따르면, 층들은 봉합사 스테이플러 핀(sutures stapler pin)들, 접착제(glue) 또는 이들의 임의의 조합을 통해 함께 연결될 수 있다.According to some embodiments, the layers may be joined together via sutures stapler pins, glue, or any combination thereof.
일부 실시예들에 따르면, 비대칭 링, 전방 가요성 첨판 및 후방 가요성 첨판, 적어도 2개의 신경들, 캡 또는 이들의 임의의 조합은 소 심낭으로 제작될 수 있다.According to some embodiments, the asymmetric ring, anterior flexible leaflet and posterior flexible leaflet, at least two nerves, cap or any combination thereof may be fabricated from a bovine pericardium.
일부 실시예들에 따르면, 첨판 형태는 더 나은 접합 및 신경 부착을 허용하기 위해 1-5mm 연장될 수 있다.According to some embodiments, the leaflet shape can be elongated 1-5 mm to allow for better junction and nerve attachment.
일부 실시예들에 따르면, 첨판 형태는 두 첨판들이 접합될 때 'S'자형 밀봉을 생성하도록 전방 가요성 첨판 및 후방 가요성 첨판의 길이의 절반을 따라 반원형 방식(semicircular fashion)으로 설계될 수 있다.According to some embodiments, the leaflet shape can be designed in a semicircular fashion along half the length of the anterior and posterior flexible leaflets to create an 'S' shaped seal when the two leaflets are joined. .
일부 실시예들에 따르면, 승모판은 적어도 하나의 2차 신경(secondary cord)을 더 포함할 수 있고; 적어도 하나의 2차 신경은 일 단부가 후첨판의 중간 섹션(mid-section)에 부착되고 다른 단부가 1차 신경(primary cord)의 중간 섹션에 부착될 수 있다.According to some embodiments, the mitral valve may further include at least one secondary cord; The at least one secondary nerve may have one end attached to a mid-section of the posterior leaflet and the other end attached to a mid-section of the primary cord.
일부 실시예들에 따르면, 적어도 2개의 세트들의 신경들이 캡의 개구부(opening)에 부착될 수 있으며, 개구부는 캡의 중앙에 위치한다.According to some embodiments, at least two sets of nerves may be attached to an opening of the cap, the opening being located in the center of the cap.
일부 실시예들에 따르면, 신경들의 적어도 2개 세트들 각각은 자연적으로 발생한 승모판을 모방하도록 전첨판 또는 후첨판의 중간 섹션에 부착될 수 있다.According to some embodiments, each of the at least two sets of nerves may be attached to a middle section of either the anterior leaflet or the posterior leaflet to mimic a naturally occurring mitral valve.
일부 실시예들에 따르면, 전첨판 및 후첨판은 비대칭 링에 연결되고 신경들의 적어도 2개의 세트들에 부착된 단일 유닛으로 제작될 수 있다.According to some embodiments, the anterior and posterior leaflets may be fabricated as a single unit connected to an asymmetric ring and attached to at least two sets of nerves.
일부 실시예들에 따르면, 승모판은 일 단부에서 전방 가요성 첨판에 연결되고 다른 단부에서 2개 이상의 신경 세트에 연결되고 전방 가요성 첨판과 후방 가요성 첨판 사이의 접합을 허용하도록 구성된 연장부(extension)를 더 포함할 수 있다.According to some embodiments, the mitral valve is an extension connected to the anterior flexible leaflet at one end and to two or more sets of nerves at the other end and configured to allow junctions between the anterior and posterior flexible leaflets. ) may further include.
일부 실시예들에 따르면, 심장에 이식될 승모판 인공삽입물은 환자의 고유한 승모 환형을 모방하도록 치수가 조정된 비대칭 링; 비대칭 링에 매달린 2개의 첨판들; 적어도 2 세트들의 신경들 및 캡을 포함하고, 비대칭 링은 판막의 외측(outer side)을 향해 롤링되는 가요성 물질로 구성되고, 첨판들은 비대칭 링이 구성되는 물질과 유사한 물질을 따라 만들어진 절개부(incision)의 반대측들에 구성되고, 절개부는 혈액이 한 방향으로 흐르는 오리피스를 생성하고, 각 신경들의 세트는 제1 단부에서 2개의 첨판들 중 하나에 부착되고 제2 단부에서 번들(bundle)로 부착되고, 캡은 캡의 한 단부에 있는 적어도 2 세트들의 신경들에 연결되며 캡의 다른 단부에서 심장의 유두근에 봉합되도록 구성된다.According to some embodiments, a mitral valve prosthesis to be implanted in the heart comprises an asymmetric ring dimensioned to mimic the patient's native mitral annulus; two leaflets suspended from an asymmetric ring; comprising at least two sets of nerves and a cap, wherein the asymmetric ring is made of a flexible material that is rolled toward the outer side of the valve, and the leaflets are made through an incision made along a material similar to the material of which the asymmetric ring is constructed ( an incision, the incision creating an orifice through which blood flows in one direction, each set of nerves being attached at a first end to one of the two leaflets and attached at a second end in a bundle. and the cap is configured to be connected to at least two sets of nerves at one end of the cap and sutured to the papillary muscle of the heart at the other end of the cap.
일부 실시예들에 따르면, 신경들의 각각의 세트는 2개의 첨판들 사이의 접합을 허용하도록 구성된 연장부들을 통해 2개의 첨판들 중 하나에 부착된다.According to some embodiments, each set of nerves is attached to one of the two leaflets via extensions configured to allow junctions between the two leaflets.
일부 실시예들에 따르면, 승모판 인공삽입물을 제작하는 방법은 다음을 포함할 수 있다:According to some embodiments, a method of fabricating a mitral valve prosthesis may include:
이미징 방법들을 통해 환자의 승모판의 크기 및 형태를 측정하는 동작; measuring the size and shape of the patient's mitral valve through imaging methods;
물질의 단일 조각으로부터 대상(subject)의 승모판 복제물(replica)을 절단하는 동작; cutting a mitral valve replica of a subject from a single piece of material;
물질의 단일 조각을 따라 절개부를 절단하여 혈류를 위한 오리피스와 오리피스의 각 측에 하나씩 2개의 첨판들을 생성하는 동작; cutting an incision along a single piece of material to create an orifice for blood flow and two leaflets, one on each side of the orifice;
이미징 방법들을 통해 필요한 신경들의 길이 측정하는 동작; An operation of measuring the length of nerves required through imaging methods;
2개의 캡들 중 하나에 신경들을 부착하는 동작; 및 attaching nerves to one of the two caps; and
첨판들에 가요성 링을 부착하여 특정한 환자의 고유한 승모판을 모방한 전체 승모판 인공삽입물을 생성하는 동작. The act of attaching flexible rings to the leaflets to create a full mitral valve prosthesis that mimics a particular patient's unique mitral valve.
일부 실시예들에 따르면, 필요한 신경들의 길이를 측정하는 동작은, 대상의 승모판의 크기 및 형태를 측정하는 동작과 동시에 수행될 수 있다.According to some embodiments, an operation of measuring the length of necessary nerves may be performed simultaneously with an operation of measuring the size and shape of the subject's mitral valve.
일부 실시예들에 따르면, 방법은 2개의 캡들 중 하나에 신경들을 부착하는 동작 전에 신경들을 운반하기 위해 2개의 첨판들 각각에 연장부를 부착하는 동작을 더 포함할 수 있다.According to some embodiments, the method may further include attaching an extension to each of the two leaflets to carry the nerves prior to attaching the nerves to one of the two caps.
판막 인공삽입물이 제작되는 특정한 환자에게 정확히 맞도록 자연적으로 설계된 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 제작하는 방법이 제공된다. 방법은 다음을 포함할 수 있다:A method for fabricating a personalized mitral valve prosthesis that is naturally designed to precisely fit the specific patient for which the valve prosthesis is to be fabricated is provided. Methods may include:
이미징 수단(imaging means)을 이용하여 특정한 환자의 고유한 승모판(native mitral valve)의 크기(size) 및 형태(shape)를 측정(measure)하는 동작, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물이 만들어지는 물질(material)의 데이터(data)를 제공하는 동작,The operation of measuring the size and shape of a specific patient's native mitral valve using imaging means, the material from which a personalized mitral valve prosthesis is made An operation of providing data of
특정한 환자의 고유한 승모판의 크기 및 형태 및 물질의 데이터에 기초하여 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 3D 모델(3D model)을 구축(build)하는 동작,Building a 3D model of a personalized mitral valve prosthesis based on the data of the size, shape and material of the specific patient's unique mitral valve;
FEM 방법을 사용하여 3D 모델을 최적화하는 동작,the act of optimizing the 3D model using the FEM method;
최적화된 FEM 모델에 기초하여 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 제작(fabricate)하는 동작.Operation of fabricating a personalized mitral valve prosthesis based on the optimized FEM model.
일부 실시예들에 따르면, 최적화하는 동작 후에 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물 모델을 시각화(visualize)하는 동작을 더 포함할 수 있다.According to some embodiments, an operation of visualizing the personalized mitral valve prosthesis model may be further included after the operation of optimizing.
일부 실시예들에 따르면, 이미징 수단은 2D 또는 3D 심장초음파(echocardiography), 컴퓨터 단층 촬영(computed tomography)(CT), 심장 자기 공명(Cardiac magnetic resonance)(CMR) 또는 이들의 조합(combination)을 포함할 수 있다.According to some embodiments, the imaging means includes 2D or 3D echocardiography, computed tomography (CT), cardiac magnetic resonance (CMR), or a combination thereof. can do.
일부 실시예들에 따르면, 환자의 고유한 승모판의 크기 및 형태를 측정하는 동작은, 승모판 관련 파라미터들을 측정하는 동작을 포함하고, 파라미터들은, 환형 링 원주(annular ring circumference)(AC), 환형 영역(annulus area)(AA), 전방-후방(anterior-posterior)(A-P) 직경(diameter), 전외측-후내측(anterolateral-posteromedial)(AL-PM) 직경(diameter), 교련 직경(commissural diameter)(C-C), 전첨판 길이(anterior leaflet length)(AL), 후첨판 길이(posterior leaflet length)(PL), 승모판의 형태 및 건삭의 길이(length of chordae tendineae)(ACL 및 PCL)를 포함한다.According to some embodiments, measuring the size and shape of the patient's own mitral valve includes measuring mitral valve-related parameters, the parameters being: annular ring circumference (AC), annular area (annulus area) (AA), anterior-posterior (A-P) diameter, anterolateral-posteromedial (AL-PM) diameter, commissural diameter (C–C), anterior leaflet length (AL), posterior leaflet length (PL), morphology of the mitral valve and length of chordae tendineae (ACL and PCL).
일부 실시예들에 따르면, 방법은 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 이식(implantation) 후 심장의 기하학적 구조를 예측하기 위해 특정한 환자의 신체 정보(physical information)를 수집하는 동작을 더 포함하고, 신체 정보는 신장(body height), 체중(body weight), 연령(age), 인종(race) 및 성별(gender)을 포함한다.According to some embodiments, the method further comprises collecting physical information of a particular patient to predict the geometry of the heart after implantation of the personalized mitral valve prosthesis, wherein the physical information is (body height), body weight (body weight), age (age), race (race) and gender (gender).
일부 실시예들에서, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물이 제공된다. 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물은 특정한 환자의 고유한 승모 환형(mitral annulus)과 일치하도록 치수가 조정된(dimensioned) 가요성 환형 링(flexible annular ring), 특정한 환자의 고유한 승모 첨판(mitral leaflet)들과 일치하도록 치수가 조정된 가요성 전첨판(flexible anterior leaflet) 및 후첨판(posterior leaflet), 및 특정한 환자의 고유한 승모 첨판들과 일치하도록 치수가 조정된 신경(chord)들을 포함하고, 첨판들은, 환형 링에 연결되고, 신경들은, 가요성 전첨판 및 가요성 후첨판에 연결되고, 신경들은, 가요성 전첨판 및 가요성 후첨판을 심장의 유두근(papillary muscle)들과 연결하도록 더 구성된다. 일부 실시예들에서, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물은 다음에 의해 형성될 수 있다:In some embodiments, a personalized mitral valve prosthesis is provided. A personalized mitral valve prosthesis is a flexible annular ring dimensioned to match a specific patient's unique mitral annulus, a specific patient's unique mitral leaflet and flexible anterior leaflets and posterior leaflets dimensioned to match, and chords dimensioned to match the specific patient's unique mitral leaflets, the leaflets comprising: Connected to the annular ring, the nerves are connected to the flexible anterior leaflet and the flexible posterior leaflet, and the nerves are further configured to connect the flexible anterior leaflet and the flexible posterior leaflet with papillary muscles of the heart. In some embodiments, a personalized mitral valve prosthesis may be formed by:
이미징 수단(imaging means)을 이용하여 특정한 환자의 고유한 승모판(native mitral valve)의 크기(size) 및 형태(shape)를 측정(measure)하는 동작;measuring the size and shape of a native mitral valve of a particular patient using imaging means;
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물이 만들어지는 물질의 데이터를 제공하는 동작;providing data of a material from which the personalized mitral valve prosthesis is made;
특정한 환자의 고유한 승모판의 크기 및 형태 및 물질의 데이터에 기초하여 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 3D 모델(3D model)을 구축(build)하는 동작;Building a 3D model of a personalized mitral valve prosthesis based on data on the size, shape and material of the mitral valve unique to a specific patient;
FEM 방법을 사용하여 3D 모델을 최적화(optimize)하는 동작;optimizing the 3D model using the FEM method;
및and
물질을 환형 링, 가요성 전첨판 및 가요성 후첨판 및 신경들로 절단하고, 가요성 전첨판 및 가요성 후첨판을 환형 링에 연결하고, 신경들을 가요성 전첨판 및 가요성 후첨판에 연결함으로써, 최적화된 FEM 모델에 기초하여 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 제작(fabricate)하는 동작. 일부 실시예들에서, 개인 맞춤형 인공 승모판은 제작하는 동작 전에 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물 모델을 시각화하는 동작을 포함하는 것에 의해 선택적으로 더 형성될 수 있다.cutting the material into an annular ring, flexible anterior leaflet and flexible posterior leaflet and nerves, connecting the flexible anterior leaflet and flexible posterior leaflet to the annular ring, and connecting the nerves to the flexible anterior leaflet and flexible posterior leaflet By doing so, an operation of fabricating a personalized mitral valve prosthesis based on the optimized FEM model. In some embodiments, the personalized prosthetic mitral valve may optionally be further formed by including an operation of visualizing the personalized mitral valve prosthesis model prior to the operation of fabrication.
일부 실시예들에 따르면, 이미징 수단은 2D 또는 3D 심장초음파(echocardiography), 컴퓨터 단층 촬영(computed tomography)(CT), 심장 자기 공명(Cardiac magnetic resonance)(CMR) 또는 이들의 조합(combination)을 포함한다.According to some embodiments, the imaging means includes 2D or 3D echocardiography, computed tomography (CT), cardiac magnetic resonance (CMR), or a combination thereof. do.
일부 실시예들에 따르면, 환자의 고유한 승모판의 크기 및 형태를 측정하는 동작은, 승모판 관련 파라미터들을 측정하는 동작을 포함하고, 파라미터들은, 환형 링 원주(annular ring circumference)(AC), 환형 영역(annulus area)(AA), 전방-후방(anterior-posterior)(A-P) 직경(diameter), 전외측-후내측(anterolateral-posteromedial)(AL-PM) 직경(diameter), 교련 직경(commissural diameter)(C-C), 전첨판 길이(anterior leaflet length)(ALL), 후첨판 길이(posterior leaflet length)(PLL), 승모판의 형태 및 건삭의 길이(length of chordae tendineae)(ACL 및 PCL)를 포함한다.According to some embodiments, measuring the size and shape of the patient's own mitral valve includes measuring mitral valve-related parameters, the parameters being: annular ring circumference (AC), annular area (annulus area) (AA), anterior-posterior (A-P) diameter, anterolateral-posteromedial (AL-PM) diameter, commissural diameter (C-C), anterior leaflet length (ALL), posterior leaflet length (PLL), morphology of the mitral valve and length of chordae tendineae (ACL and PCL).
일부 실시예들에 따르면, 개인 맞춤형 인공 승모판은 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 이식(implantation) 후 심장의 기하학적 구조를 예측하기 위해 특정한 환자의 신체 정보(physical information)를 수집하는 동작에 의해 더 형성될 수 있고, 신체 정보는 신장(body height), 체중(body weight), 연령(age), 인종(race) 및 성별(gender)을 포함한다.According to some embodiments, the personalized artificial mitral valve may be further formed by collecting physical information of a specific patient to predict the geometry of the heart after implantation of the personalized mitral valve prosthesis. and body information includes body height, body weight, age, race, and gender.
일부 실시예들에 따르면, 측정하는 동작은, 전첨판 환형 링 원주(anterior leaflet annular ring circumference)(AAC)와 후첨판 환형 링 원주(posterior leaflet annular ring circumference)(PAC)의 조합으로 환형 링 원주(AC)를 측정하는 동작을 포함하고, 전첨판 환형 링 원주는, 전첨판의 상단 에지(top edge)이고, 후첨판 환형 링 원주는, 수학식 (3)에 기초한 후첨판의 상단 에지이다.According to some embodiments, the operation of measuring may include a combination of an anterior leaflet annular ring circumference (AAC) and a posterior leaflet annular ring circumference (PAC) to determine an annular ring circumference ( AC), where the preleaflet annular ring circumference is the top edge of the preleaflet, and the posterior leaflet annular ring circumference is the top edge of the posterior leaflet based on equation (3).
일부 실시예들에 따르면, 환형 링은 전첨판 및 후첨판의 상단 에지를 접(fold)거나 중첩(overlap)하는 것에 의해 다층 강화 구조(multi-layered reinforced structure)로 형성된다.According to some embodiments, the annular ring is formed into a multi-layered reinforced structure by folding or overlapping the top edges of the anterior and posterior leaflets.
일부 실시예들에 따르면, 전첨판 및 후첨판 각각의 상단 에지는, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 특정한 환자의 좌심실(left ventricle)의 천연 기하학적 구조에 적절하게 맞추기 위해, 직선(straight) 또는 곡선(curved)이다.According to some embodiments, the top edge of each of the anterior and posterior leaflets may be straight or curved, in order to properly fit the personalized mitral valve prosthesis to the natural geometry of the particular patient's left ventricle. )to be.
일부 실시예들에 따르면, 연결하는 것은, 전첨판과 후첨판 사이에 접합(coaptation)을 생성하도록 전첨판의 에지를 후첨판의 에지와 결합(join)하는 것을 포함한다.According to some embodiments, connecting includes joining an edge of the preleaflet with an edge of the posterior leaflet to create a coptation between the preleaflet and the posterior leaflet.
일부 실시예들에 따르면, 연결하는 것은, 가요성 전첨판 및 가요성 후첨판을 함께 결합하여 2개의 교련(commissure)들을 형성하는 것을 포함하고, 2개의 교련들은, 원뿔 각도(δ1)에서 안쪽으로 기울어져 특정한 환자의 고유한 좌심실에 맞도록 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물에 원뿔 형태를 생성한다.According to some embodiments, connecting includes joining the flexible anterior leaflet and the flexible posterior leaflet together to form two commissures, the two commissures being medial at a cone angle δ 1 . tilted to create a conical shape on a personalized mitral valve prosthesis to fit a particular patient's unique left ventricle.
일부 실시예들에 따르면, 원뿔 각도(δ1)는, 수학식 (10)에 기초하여 가요성 전첨판 및 가요성 후첨판의 각 교련 에지의 경사 각도(inclined angle)(δ0)에 의해 결정된다.According to some embodiments, the cone angle (δ 1 ) is determined by the inclined angle (δ 0 ) of each commissure edge of the flexible anterior and posterior leaflets based on Equation (10): do.
일부 실시예들에 따르면, 연결하는 것은, 전외측을 전외측으로 연결하고, 후내측을 후내측으로 연결하는 것에 의해 전첨판을 후첨판에 연결하는 것을 포함한다.According to some embodiments, connecting includes connecting an anterior leaflet to a posterior leaflet by connecting anterolateral to anterolateral and posteromedial to posteromedial.
일부 실시예들에 따르면 전첨판을 후첨판에 연결하는 것은, 스티칭(stitching)하는 것을 포함한다.Connecting the anterior leaflet to the posterior leaflet, according to some embodiments, includes stitching.
일부 실시예들에 따르면, 측정하는 동작은, 수학식 (12)에 기초하여 각 첨판 에지의 길이를 계산하기 위해, 특정한 환자의 고유한 환형 링의 크기 및 형태, 교련 높이(CH) 경사 각도(commissure height inclined angle)(δ0), 전첨판 길이(ALL), 후첨판 길이(PLL), 및 접합 높이(coaptation height)(Coapt H)를 측정하는 동작을 포함한다.According to some embodiments, the operation of measuring may include the size and shape of a particular patient's unique annular ring, commissure height (CH) inclination angle ( and measuring commissure height inclined angle (δ 0 ), anterior leaflet length (ALL), posterior leaflet length (PLL), and coaptation height (Coapt H).
일부 실시예들에 따르면, 강화된 환형 링 높이가 1mm 내지 4mm이다.According to some embodiments, the reinforced annular ring height is between 1 mm and 4 mm.
일부 실시예들에 따르면, 강화된 환형 링 높이가 2mm 내지 3mm이다.According to some embodiments, the reinforced annular ring height is between 2 mm and 3 mm.
일부 실시예들에 따르면, 환형 링 원주(AC)는, 수학식 (3)에 기초하는 전방-후방 직경(A-P) 및 전외측-후내측 직경(AL-PM)의 함수(function)이다.According to some embodiments, the annular ring circumference AC is a function of an anterior-posterior diameter (A-P) and an anterior-posterior-medial diameter (AL-PM) based on Equation (3).
일부 실시예들에 따르면, 측정하는 동작은, 전방-후방 직경(A-P)을 측정하는 동작을 포함하고, 전외측 후내측 직경(AL-PM)은, 좌심실 수축기(left ventricular systole) 동안 승모판이 닫히는 경우에 수행된다.According to some embodiments, the measuring operation includes measuring the anterior-posterior diameter (A-P), and the anterior-posterior-medial diameter (AL-PM) is determined when the mitral valve closes during left ventricular systole. performed in case
일부 실시예들에 따르면, 인공삽입물의 환형 링 원주(AC)를 계산하는 것은, 수학식(3)의 비율(ratio)()에 기초한다.According to some embodiments, calculating the annular ring circumference (AC) of the prosthesis is the ratio of Equation (3) ( ) is based on
일부 실시예들에 따르면, 환형 링은, 비대칭(asymmetrical)이고, 환형 링은, 전첨판 환형 및 후첨판 환형의 조합으로부터 형성되고, 전첨판 환형 원주(AAC)는, 후첨판 환형 원주(PAC)보다 작고, AAC/PAC 사이의 비율(R)은, 49/51 내지 30/70이다.According to some embodiments, the annular ring is asymmetrical, the annular ring is formed from a combination of a preleaflet annulus and a posterior leaflet annulus, and the preleaflet annular circumference (AAC) is a posterior leaflet annular circumference (PAC). It is smaller and the ratio (R) between AAC/PAC is 49/51 to 30/70.
일부 실시예들에 따르면, AAC/PAC 사이의 비율(R)은, 35/65 내지 42/58이다.According to some embodiments, the ratio (R) between AAC/PAC is between 35/65 and 42/58.
일부 실시예들에 따르면, AAC/PAC 사이의 비율(R)은, 40/60이다.According to some embodiments, the ratio (R) between AAC/PAC is 40/60.
일부 실시예들에 따르면, AAC/PAC 사이의 비율(R)은, 전첨판 길이(ALL)와 후첨판 길이(PLL) 사이이다.According to some embodiments, the ratio (R) between AAC/PAC is between the preleaflet length (ALL) and the posterior leaflet length (PLL).
일부 실시예들에 따르면, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 3D 모델을 구축하는 동작은, 봉합사 포지션들(A 및 B)에 기초하여 전첨판 원형 원주(AAC) 및 후첨판 원형 원주(PAC)를 계산하는 동작을 포함한다.According to some embodiments, the operation of building a 3D model of a personalized mitral valve prosthesis includes calculating an anterior leaf circular circumference (AAC) and a posterior leaf circular circumference (PAC) based on suture positions (A and B). include action
일부 실시예들에 따르면, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 3D 모델을 구축하는 동작은, (a) 접합을 위한 이론적 최소 거리(theoretical minimum distance)인 전방-후방 직경(A-P); (b) ALL 대 PLL 간의 비율(r); (c) 접합 깊이(coaptation depth)(Cd); (d) 접합 높이(Coapt H); 및 (e) 신경 길이(chord length)(Lc)에 기초하여, 수학식 ((8)) 및 수학식 (9)에 기초하여, 전첨판 길이(ALL) 및 후첨판 길이(PLL)를 계산하는 동작을 포함한다.According to some embodiments, the operation of building a 3D model of a personalized mitral valve prosthesis includes (a) an anterior-posterior diameter (A-P), which is a theoretical minimum distance for bonding; (b) the ratio between ALL and PLL (r); (c) Coaptation depth (Cd); (d) joint height (Coapt H); and (e) calculating an anterior leaflet length (ALL) and a posterior leaflet length (PLL) based on equation (8) and equation (9) based on the chord length (Lc). include action
일부 실시예들에 따르면, 연결하는 것은, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 몸체(body)를 형성하기 위해 전첨판과 후첨판을 함께 연결하는 것을 포함한다.According to some embodiments, connecting includes connecting the anterior and posterior leaflets together to form the body of the personalized mitral valve prosthesis.
일부 실시예들에 따르면, 전첨판의 각각 및 후첨판의 각각은, 두 세트들의 신경들을 포함하고, 두 세트들의 신경들은, 전외측 신경들 및 후내측 신경들이고, 전외측 신경들 및 후내측 신경들의 각각은, 3개의 하위-신경(sub-chord)들을 포함하고, 신경들은, 각 측면으로부터 각 에지의 적어도 3/8을 따라 균일하게 분포된다.According to some embodiments, each of the anterior leaflets and each of the posterior leaflets include two sets of nerves, the two sets of nerves being the anterolateral nerves and the posteromedial nerves, and the anterolateral nerves and the posteromedial nerve, according to some embodiments. Each of the s contains three sub-chords, the nerves being evenly distributed along at least 3/8 of each edge from each side.
일부 실시예들에 따르면, 3D 모델을 구축하는 동작은, 각각의 길이를 계산하는 동작을 포함하고, 각 신경의 길이를 계산하는 동작은, 첨판 길이, 접합 높이 및 접합 깊이를 포함하는 파라미터들에 기초한다.According to some embodiments, the operation of building the 3D model includes the operation of calculating the length of each, and the operation of calculating the length of each nerve depends on parameters including leaflet length, junction height and junction depth. based on
일부 실시예들에 따르면, 측정하는 동작은, 인공삽입물 신경 길이(prosthesis chord length)를 나타내기 위해 유두근 정점(papillary muscle apex)으로부터 접합 에지까지의 거리를 측정하는 동작을 포함하고, 신경들의 세트 각각의 단부(end)에서 신경들이 통합(integrate)되고 병합(merge)되는 신경 캡(chord cap)과 같은 플레짓(pledget)의 현장(on-site) 측정 및 조정하는 동작을 더 포함한다.According to some embodiments, measuring includes measuring a distance from a papillary muscle apex to a junction edge to indicate a prosthesis chord length, each set of nerves and on-site measurement and adjustment of a pledget such as a chord cap where nerves are integrated and merged at the end of the .
일부 실시예들에 따르면, 3D 모델을 구축하는 동작은, 환형 링, 전첨판, 후첨판 및 특정한 환자에 대한 신경들의 계산된 기하학적 구조 및 치수들을 엔지니어링 드로잉 소프트웨어(engineering drawing software) 또는 드로잉 도구(drawing tool)에 대한 입력(input)들로 제공하는 동작을 포함한다.According to some embodiments, the operation of building a 3D model involves taking the calculated geometry and dimensions of the annular ring, anterior leaflet, posterior leaflet, and nerves for a particular patient into engineering drawing software or drawing tools. Includes actions provided as inputs to the tool.
일부 실시예들에 따르면, 엔지니어링 드로잉 소프트웨어 또는 드로잉 도구는, 판막 인공삽입물의 첨판들을 수동으로(manually) 절단하기 위한 템플릿(template)을 출력한다.According to some embodiments, the engineering drawing software or drawing tool outputs a template for manually cutting the leaflets of the valve prosthesis.
일부 실시예들에 따르면, 엔지니어링 드로잉 소프트웨어 또는 드로잉 도구는, 첨판들을 기계 절단(machine cut)하기 위한 템플릿을 출력한다.According to some embodiments, the engineering drawing software or drawing tool outputs a template for machine cut leaflets.
일부 실시예들에 따르면, 방법은 사용을 위한 출하(release) 전에, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 포장(pack)하는 동작, 라벨링(label)하는 동작 및 멸균(sterilize)하는 동작을 더 포함한다.According to some embodiments, the method further includes packing, labeling, and sterilizing the personalized mitral valve prosthesis prior to release for use.
일부 실시예들에 따르면, 방법은 포장하는 동작 전에 판막 홀더(valve holder)에 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 조립(assemble)하는 동작을 더 포함한다.According to some embodiments, the method further includes assembling the personalized mitral valve prosthesis to a valve holder prior to packaging.
일부 실시예들에 따르면, 방법은 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 특정한 환자에게 이식하는 동작을 더 포함한다.According to some embodiments, the method further includes implanting the personalized mitral valve prosthesis into the particular patient.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예들의 개략도이다. 도 1a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 열린 포지션(open position)에 있는 인공 승모판을 도시하고 첨판들에 부착되기 전의 척삭을 도시한다. 도 1b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 닫힌 포지션(closed position)에 있는 인공 승모판을 도시하고 첨판들에 부착된 후의 척삭을 도시한다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 심장에 이식된 본 발명의 실시예의 개략도이다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 3D CT 이미지 분석 소프트웨어에서 승모판 영역의 3D 재구성의 이미지이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 3D 인쇄된 판막 몰드(valve mold) 및 돼지 심낭 승모판 첨판(porcine pericardial mitral valve leaflet)들의 사진이다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 생체외 테스트 하의 인공 판막의 사진이다.
도 6a 내지 도 6b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 인공 승모판의 전첨판 및 후첨판의 측면도 및 서로 접합될 때 첨판들의 평면도의 개략도이다.
도 6c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 좌심방으로부터 좌심실을 향해 아래쪽을 바라보는 승모판 인공삽입물의 상부도의 개략도이다(이완기 동안, 판막이 개방되어 혈액이 좌심실로 들어갈 때).
도 6d는 본 개시의 실시예들에 따른, 전첨판 및 후첨판을 포함하는 물질의 단일 조각의 개략도이다.
도 7a 내지 도 7b는 본 개시의 실시예들에 따른 신경들을 심장의 유두근에 연결하기 위한 캡, 및 신경들에 부착된 2개의 캡들을 가지는 승모판 인공삽입물의 개략도이다.
도 8a 내지 도 8b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 첨판에 부착될 때 첨판에 대한 신경들의 가능한 위치들 및 신경들의 단면의 각각의 개략도들이다.
도 9a 내지 도 9b는 접합 표면을 확대하기 위한 곡선(타원체(ellipsoid)/액적(droplet)) 구성 및 가능한 접합 표면 구성을 각각 특징으로 하는 대안 설계에서 2개의 첨판들이 부착된 인공 승모판의 개략도들이다.
도 10은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 2D 또는 3D 심장초음파 이미지(echocardiographic image)로부터 유도된, 환자의 승모판의 측정된 카피(copy)의 개략도이다.
도 11은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 2개의 첨판 인공삽입물의 형성의 개략도이다.
도 12는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 첨판 섹션을 따라 형성된 개구부의 개략도이다.
도 13은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 환자의 좌심실 또는 심실의 심장초음파 또는 MRI 스캔의 개략도이다.
도 14a 내지 도 14b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 각각 이완기 및 수축기 동안 환자의 좌심실의 개략도들이다.
도 15a 내지 도 15b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 전첨판 및 후첨판 각각에 부착된 연장부들의 개략도들이다.
도 16a 내지 도 16b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 이완기 및 수축기 동안 각각 연장부들 및 부착된 신경들을 가지는 승모판 인공삽입물의 측면도들의 개략도들이다.
도 17은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 고유한 환형을 모방하기 위해 판막 인공삽입물의 둘레(perimeter) 상에 비대칭 가요성 링의 부착의 개략도이다.
도 18a 내지 도 18b는 본 개시의 일부 실시예들에 따라 각각 링이 롤링되기 전후에 롤링된 판막 링 내로 삽입될 탄성 물질의 개략도들이다.
도 19는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 승모판 인공삽입물을 제작하기 위한 방법을 예시하는 개략적인 흐름도이다.
도 20a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 제작하기 위한 방법을 예시하는 개략도이다.
도 20b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 제작하기 위한 방법을 예시하는 개략적인 흐름도이다.
도 21a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 임상 실습(clinical practice)에서 고유한 승모판을 제거할 때 보존된 링 형태의 판막 에지(valvular edge)의 개략도이다.
도 21b는본 개시의 일부 실시예들에 따른 판막 인공삽입물의 환형 링 원주(AC)를 계산하는 데 사용되는 장축(major axis)으로서 AL-PM 직경을 가지고, 단축(minor axis)으로서 AP 직경을 갖는 타원 형태 환형 모델의 개략도이다.
도 22a 내지 도 22c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 전첨판의 예시적인 설계, 후첨판의 예시적인 설계, 및 예시적인 설계의 승모판 인공삽입물 조립(mitral valve prosthesis assemble) 각각의 개략도이다.
도 22d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 2개의 유두근들을 지시하는 환형 모델의 개략도이다.
도 22e 내지 도 22f는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 커스터마이징된 전첨판 및 후첨판 모델의 개략도들이다.
도 23a 내지 도 23b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 첨판의 자유변(free edge)의 이론적 길이(theoretical length)를 예시하는, 전방 또는 후방의 첨판들의 2가지 예들의 개략도들이다.
도 23c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 인공삽입물의 첨판들이 접합될 때 서로 영향을 미치는 다수의 파라미터들의 관계의 개략도이다.
도 23d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, FEM을 사용한 커스터마이징된 승모판 설계 방법을 예시하는 개략적인 흐름도이다.
도 24a 내지 도 24b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 승모판 첨판의 접합의 측면도 및 사시도의 개략도이다.
도 25는 본 개시의 방법에 따라 제작된 자연적으로 설계된 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물이 이식된 양(ovine) 심장의 심장초음파 사진이다.
도 26a 내지 도 26b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 후첨판 및 전첨판 각각의 개략도들이다.
도 27은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 인공 승모판의 최종 커스터마이징된 3D 모델의 개략도이다.
도 28은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 커스터마이징된 인공 승모판 모델의 FEM 시뮬레이션 최적화 결과들의 개략도이다.
도 29a-29b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 개방된(open) 및 닫힌(closed) 구성의 유체역학적 테스트 챔버(hydrodynamic test chamber) 내부의 인공 승모판의 개략도들이다.
도 30은 돼지 심장에 이식된 후 닫힌 구성 동안의 커스터마이징된 인공 승모판의 심장초음파도이다.
도 31은 커스터마이징된 인공 승모판이 이식된 후 돼지 심장의 혈압 그래디언트이다.
전술한 내용은 유사한 참조 부호들이 상이한 시야들 전체에 걸쳐 동일한 부분들을 지칭하는 첨부 도면들에 예시된 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들의 다음의 보다 특정한 설명으로부터 명백할 것이다. 도면들이 반드시 축척에 맞춰진 것은 아니다; 대신에 본 발명의 실시예들을 예시하는 것이 강조된다.1A and 1B are schematic diagrams of embodiments of the present invention. 1A shows an artificial mitral valve in an open position and shows the notochord prior to being attached to the leaflets, in accordance with some embodiments of the present disclosure. 1B shows an artificial mitral valve in a closed position and shows the notochord after being attached to leaflets, according to some embodiments of the present disclosure.
2 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention implanted in a heart, according to some embodiments of the present disclosure.
3 is an image of a 3D reconstruction of a mitral valve region in 3D CT image analysis software, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
4 is a photograph of a 3D printed valve mold and porcine pericardial mitral valve leaflets, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
5 is a photograph of a prosthetic valve under ex vivo testing, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
6A-6B are schematic diagrams of side views of the anterior and posterior leaflets of an artificial mitral valve and a top view of the leaflets when bonded together, according to some embodiments of the present disclosure.
6C is a schematic diagram of a top view of a mitral valve prosthesis looking downward from the left atrium to the left ventricle (during diastole, when the valve opens to allow blood into the left ventricle), in accordance with some embodiments of the present disclosure.
6D is a schematic diagram of a single piece of material comprising an anterior leaflet and a posterior leaflet, in accordance with embodiments of the present disclosure.
7A-7B are schematic diagrams of a mitral valve prosthesis having a cap for connecting nerves to the papillary muscles of the heart, and two caps attached to the nerves according to embodiments of the present disclosure.
8A-8B are respective schematic views of cross-sections of nerves and possible locations of nerves relative to the leaflet when attached to the leaflet, according to some embodiments of the present disclosure.
9A-9B are schematic diagrams of a prosthetic mitral valve with two leaflets attached in an alternative design each featuring a curved (ellipsoid/droplet) configuration to enlarge the abutment surface and a possible abutment surface configuration.
10 is a schematic diagram of a measured copy of a patient's mitral valve, derived from a 2D or 3D echocardiographic image, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
11 is a schematic diagram of formation of a two leaflet prosthesis, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
12 is a schematic diagram of an opening formed along a leaflet section according to some embodiments of the present disclosure.
13 is a schematic diagram of an echocardiogram or MRI scan of a left ventricle or ventricles of a patient, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
14A-14B are schematic diagrams of a patient's left ventricle during diastole and systole, respectively, according to some embodiments of the present disclosure.
15A-15B are schematic views of extensions attached to each of the anterior and posterior leaflets in accordance with some embodiments of the present disclosure.
16A-16B are schematic diagrams of side views of a mitral valve prosthesis having extensions and attached nerves during diastole and systole, respectively, according to some embodiments of the present disclosure.
17 is a schematic diagram of attachment of an asymmetric flexible ring on the perimeter of a valve prosthesis to mimic the inherent annular shape, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
18A-18B are schematic diagrams of an elastic material to be inserted into a rolled valve ring before and after the ring is rolled, respectively, according to some embodiments of the present disclosure.
19 is a schematic flow diagram illustrating a method for fabricating a mitral valve prosthesis according to some embodiments of the present disclosure.
20A is a schematic diagram illustrating a method for fabricating a personalized mitral valve prosthesis in accordance with some embodiments of the present disclosure.
20B is a schematic flow diagram illustrating a method for fabricating a personalized mitral valve prosthesis according to some embodiments of the present disclosure.
21A is a schematic diagram of a ring shaped valve edge preserved upon removal of an inherent mitral valve in clinical practice, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
21B is a diagram with the AL-PM diameter as the major axis and the AP diameter as the minor axis used to calculate the annular ring circumference (AC) of a valve prosthesis according to some embodiments of the present disclosure. It is a schematic diagram of an elliptical annular model.
22A-22C are schematic diagrams of an exemplary design of an anterior leaflet, an exemplary design of a posterior leaflet, and an exemplary design of a mitral valve prosthesis assembly, respectively, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
22D is a schematic diagram of an annular model indicating two papillary muscles, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
22E-22F are schematic diagrams of customized pre-leaflet and posterior leaflet models according to some embodiments of the present disclosure.
23A-23B are schematic diagrams of two examples of anterior or posterior leaflets, illustrating the theoretical length of a leaflet's free edge, according to some embodiments of the present disclosure.
23C is a schematic diagram of the relationship of multiple parameters that affect each other when leaflets of a prosthesis are bonded, according to some embodiments of the present disclosure.
23D is a schematic flow diagram illustrating a method for designing a customized mitral valve using FEM, according to some embodiments of the present disclosure.
24A-24B are schematic diagrams of side and perspective views of bonding of mitral valve leaflets according to some embodiments of the present disclosure.
FIG. 25 is an echocardiogram of an ovine heart implanted with a naturally designed personalized mitral valve prosthesis fabricated according to the method of the present disclosure.
26A-26B are schematic diagrams of posterior leaflets and preleaflets, respectively, according to some embodiments of the present disclosure.
27 is a schematic diagram of a final customized 3D model of an artificial mitral valve in accordance with some embodiments of the present disclosure.
28 is a schematic diagram of FEM simulation optimization results of a customized artificial mitral valve model according to some embodiments of the present disclosure.
29A-29B are schematic views of a prosthetic mitral valve inside a hydrodynamic test chamber in open and closed configurations according to some embodiments of the present disclosure.
30 is an echocardiogram of a customized prosthetic mitral valve during closed configuration after implantation into a porcine heart.
31 is a blood pressure gradient of a porcine heart after implantation of a customized prosthetic mitral valve.
The foregoing will be apparent from the following more specific description of exemplary embodiments of the present invention as illustrated in the accompanying drawings in which like reference signs designate like parts throughout different fields of view. The drawings are not necessarily to scale; Emphasis is instead placed on illustrating embodiments of the present invention.
본 발명의 승모판 인공삽입물은 도 1a 및 1b에 도시되어 있다. 승모판 인공삽입물(100)은 인간의 천연 승모판과 유사한 생리학적 형태(physiological shape)를 갖는다. 승모판 인공삽입물은 가요성 비대칭 링(1)과 비대칭 링(1)에 매달린 두 개의 가요성 막 같은(membrane-like) 첨판들(2)을 포함한다. 승모판 인공삽입물은 또한 심장의 건삭을 모방한 두 세트들의 신경들(3)을 포함한다. 신경들(3)의 각 세트는 일 단부에서 첨판들(2)의 마진(margin)들 및/또는 몸체들에 부착되고 다른 단부에서 고정 캡(fixation cap)(8)으로 모이도록(converge into) 구성된다. 고정 캡(8)은 좌심실의 유두근들에 봉합되도록 구성된다.The mitral valve prosthesis of the present invention is illustrated in FIGS. 1A and 1B. The
승모판(100)은 도 1a에서 첨판들(2)에 부착되지 않은 신경들(3)과 도 1b에 부착된 상태로 도시되어 있다. 신경들(3)는 수술 전에 첨판들(2)에 부착될 수 있거나 수술 중에 부착될 수 있다. 예를 들어, 신경들(3)과 첨판들(2) 사이의 부착들(9)은 봉합사들일 수 있거나 엔-블록 엔지니어링될(en-block engineered) 수 있다. 승모판(100)은 도 1a에서 열린 상태 및 도 1b에서 닫힌 상태로 도시되어 있다. 닫힌 상태에서 첨판들(2)는 접합하는 것으로 도시된다.
도 2는 심장에 이식된 승모판(100)을 도시한다. 승모판(100)은 고유한 승모 환형(12)의 위치에 이식된 것으로 도시되어 있으며, 한 측은 대동맥판(aortic valve)(6)에 인접하고, 여기서 대동맥의 뿌리(root of the aorta)(7)는 좌심실과 연결되고 다른 측은 반대쪽(opposing) 심실 벽(ventricular wall)(5)과 연결된다. 신경들(3)은 유두근들(4)에 부착되어 도시된다.2 shows the
가요성 링(1)은 환자의 심장 초음파 검사 후 맞춤 제작(custom-made)될 수 있다. 특히, 3차원 심장초음파 검사(echocardiography study)는 상세한(detailed) 해부학적 측정값(anatomical measurement)들을 획득하고/하거나 커스터마이징된 또는 개인 맞춤형 승모판을 생산할 수 있는 환자 심장의 3차원 모델을 렌더링하기 위해 수행될 수 있다. 첨판들(2) 및 신경들(3)은 또한 대상의 고유한 승모판 및 주변 해부학의 초음파 이미징에 기초하여 커스터마이징될 수 있다. 커스터마이징된/개인 맞춤형 승모판은 심장 CT 및 심장 MRI를 포함한 3차원 정보를 제공하는 다른 이미징 양식(imaging modality)들에 의해 획득된 데이터로부터도 생산될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 승모판 인공삽입물들은 환자의 특정한 해부학적 구조와 일치하도록 선택되거나 설계될 수 있다.The
가요성 링(1)은 예를 들어 탄성 환형 성형술 링(elastic annuloplasty ring)으로부터 형성될 수 있다. 첨판들(2)은 응고(clotting)에 저항(resist)할 수 있고 환자의 고유한 전첨판 및 후첨판과 유사하게 기능할 수 있는 천연 물질 또는 생체적합성 복합 물질(biocompatible composite material)로 형성될 수 있다. 제1 단부에는 두 개의 첨판들 중 하나에, 제2 단부에는 유두근들에 부착되는 적어도 두 세트들의 신경들이 환자의 고유한 건삭과 유사하게 기능하도록 제공된다. 첨판들(2)을 환자의 유두근들에 묶는 신경들(3)은 심장 주기 전반에 걸쳐 좌심실 벽을 지지하고 첨판들이 심방강(atrium cavity)으로 열리는 것을 방지한다.The
가요성 링(1), 첨판들(2) 및 신경들(3)을 포함하는 승모판Mitral valve comprising flexible ring (1), leaflets (2) and nerves (3)
인공삽입물(100)은 건강한 고유한 승모판과 유사하게 나타나고 행동한다. 또한, 본 발명의 승모판 인공삽입물들은 천연 물질로 생산될 수 있으며, 플레짓들과 같은 이물질의 혼입을 방지할 수 있다. 동종이식편(homograft), 이종이식편(xenograft) 및/또는 자가이식편(autograft) 물질의 다양한 조합을 포함하는 동종이식 물질 및/또는 복합 물질을 사용하여 가요성 링, 첨판들, 신경들 및 캡들을 제작할 수 있다. 판막 링 및 첨판을 형성하는 물질은 인간, 소 또는 돼지 심낭, 탈세포화된 생체 인공 물질(decellularized bioprosthetic material), 세포들과 통합된 직조된 생분해성 중합체(woven biodegradable polymer)들, 및 세포외 물질(extracellular material)들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 생분해성 천연 중합체들은 토피브린(tofibrin), 콜라겐(collagen), 키토산(chitosan), 젤라틴(gelatin), 히알루로난(hyaluronan) 및 이들의 유사한 물질들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 세포 및 세포외 기질 물질(cells and extracellular matrix material)들로 침투(infiltrate)될 수 있는 생분해성 합성 중합체 지지체(biodegradable synthetic polymer scaffold)는 폴리(poly)(L-락티드(L-lactide)), 폴리글리콜리드(polyglycolide), 폴리(락트산-코-글리콜산(lactic-co-glycolic acid)), 폴리(카프로락톤(caprolactone)), 폴리오르토에스테르(polyorthoester)들, 폴리(디옥사논(dioxanone)), 폴리(무수물(anhydride)들), 폴리(트리메틸렌 카보네이트(trimethylene carbonate)), 폴리포스파젠(polyphosphazene)들 및 이들의 유사한 물질을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 가요성 링들은 환자에게 개별화된 가요성 또는 강성(rigidity)을 제공하기 위해 추가로 커스터마이징될 수 있다. 추가로, 신경들(3)을 포함한 승모판 인공삽입물의 일부 구성요소들은 환자의 자가 심낭에 의해 수술 중 형성될 수 있다. The
예를 들어 승모판 인공삽입물은 환자 자신의 심낭으로부터 제작될 수 있다. 대안적으로, 승모판 인공삽입물은 조직 공학을 통해 환자 자신의 배양된 세포들의 층이 적용되는 이종 물질들(xenogeneic material)(예: 기존 판막과 같은 동물 조직(animal tissue)들)로 제작될 수 있다.For example, a mitral valve prosthesis can be fabricated from a patient's own pericardium. Alternatively, the mitral valve prosthesis can be fabricated from xenogeneic materials (eg, animal tissues like conventional valves) to which a layer of the patient's own cultured cells is applied via tissue engineering. .
인공 판막(Artificial valve)들은 흔히 알려진 독소(toxin)로 재생(regeneration)을 촉진하는 글루타르알데히드(glutaraldehyde)로 고정된다. 본 발명의 승모판 인공삽입물들은 염료매개 광고정(photofixation)과 같은 비-글루타르알데히드 기반 방법(non-glutaraldehyde-based method)들에 의해 고정될 수 있다. 본 발명의 승모판들은 또한 에폭시 화합물(epoxy compounds), 카르보디이미드(carbodiimide), 디글리시딜(diglycidyl), 루테린(reuterin), 제니핀(genipin), 디페닐포스포릴아지드(diphenylphosphorylazide), 아실 아지드(acyl azide)들 및 시안아미드(cyanamide)와 같은 대체 가교제(alternative cross-linking agent)들을 사용하거나 자외선(ultraviolet light) 및 탈수(dehydration)와 같은 물리적 방법(physical method)들에 의해 고정될 수 있다.Artificial valves are immobilized with glutaraldehyde, a commonly known toxin that promotes regeneration. Mitral valve prostheses of the present invention can be fixed by non-glutaraldehyde-based methods such as dye-mediated photofixation. The mitral valves of the present invention also contain epoxy compounds, carbodiimide, diglycidyl, reuterin, genipin, diphenylphosphorylazide, Fixation using alternative cross-linking agents such as acyl azides and cyanamide or by physical methods such as ultraviolet light and dehydration It can be.
승모판 인공삽입물들 또는 인공삽입물들의 일부 구성요소들은 생물학적 물질들을 사용하여 생물학적 3차원(3D) 인쇄로 직접 생산될 수 있다. 또는 승모판 인공삽입물들 또는 인공삽입물들의 일부 구성요소들은 수술 전에 수행된 3차원 이미징으로부터 획득된 상세한 치수들에 기초하여 3차원 인쇄로 구성된 템플릿 또는 몰드를 사용하여 생산될 수 있다.Mitral valve prostheses or some components of prostheses can be produced directly with biological three-dimensional (3D) printing using biological materials. Alternatively, mitral valve prostheses or some components of prostheses may be produced using a template or mold constructed from 3D printing based on detailed dimensions obtained from 3D imaging performed prior to surgery.
승모판 인공삽입물을 이식하는 방법도 제공된다. 이식 전에 환자의 심장초음파 검사(또는 기타 이미징 검사)가 획득된다. 이미징 검사(imaging study)에서 심방의 크기들과 움직임들이 측정된다. 환자의 승모 환형, 첨판들 및 신경들의 상세한 치수들도 획득된 이미지들에서 측정된다. 또한 교체될 판막의 3차원 묘사(three-dimensional depiction)도 렌더링될 수 있다. 환자의 고유한 판막의 측정값들 및 3차원 모델링을 통해 기존 병리에 맞게 교정된 환자의 고유한 승모판과 거의 일치하는 승모판 인공삽입물이 생산될 수 있다.A method of implanting a mitral valve prosthesis is also provided. An echocardiogram (or other imaging test) of the patient is obtained prior to implantation. In an imaging study, atrial dimensions and movements are measured. Detailed dimensions of the patient's mitral annulus, leaflets and nerves are also measured in the acquired images. A three-dimensional depiction of the valve to be replaced may also be rendered. Through measurements and three-dimensional modeling of the patient's unique valve, a mitral valve prosthesis can be produced that closely matches the patient's unique mitral valve corrected for the existing pathology.
3차원 심장초음파 검사는 예를 들어, 경식도 심장초음파(transesophageal echocardiography)(TEE) 프로브(probe) 또는 경흉부 심장초음파(transthoracic echocardiography)(TTE) 프로브를 사용하여 수행될 수 있다. 승모판의 세그먼트(Segment)들은 eSieValves.TM(Siemens Medical Solutions USA, Inc., Malvern, PA)와 같은 소프트웨어를 사용하여 3차원 및 4차원으로 모델링 및 측정될 수 있다. 관련 측정값들은 환형의 외부 및 내부 직경, 환형 영역들, 삼각(intertrigonal) 및 인터컴(intercomm) 거리, 전첨판 및 후첨판의 다양한 축들을 따른 길이들을 포함할 수 있다.Three-dimensional echocardiography can be performed using, for example, a transesophageal echocardiography (TEE) probe or a transthoracic echocardiography (TTE) probe. Segments of the mitral valve can be modeled and measured in three and four dimensions using software such as eSieValves.TM (Siemens Medical Solutions USA, Inc., Malvern, PA). Relevant measurements may include annular outer and inner diameters, annular areas, intertrigonal and intercomm distances, lengths along various axes of anterior and posterior leaflets.
추가적으로 또는 대안적으로, 승모판의 3차원 검사는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 또는 자기 공명 이미징(magnetic resonance imaging)(MRI)으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, CT 이미징(SOMATOM.RTM. Definition Flash, Siemens Healthcare, Erlangen, Germany)을 사용하여 돼지 심장의 3D 재구성이 획득되고, 심장의 승모판 영역이 이미지 우측에 표시된다. 승모판 영역의 분할(Segmentation)은 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 수행될 수 있으며 관련 측정값들이 획득될 수 있다.Additionally or alternatively, three-dimensional examination of the mitral valve may be performed with computed tomography (CT) or magnetic resonance imaging (MRI). For example, as shown in Figure 3, a 3D reconstruction of a porcine heart was obtained using CT imaging (SOMATOM.RTM. Definition Flash, Siemens Healthcare, Erlangen, Germany), and the mitral valve region of the heart is shown on the right side of the image. do. Segmentation of the mitral valve region can be performed using image analysis software and relevant measurements obtained.
승모판 인공삽입물은 환자의 고유한 판막과 일치하는 치수들을 갖도록 제작된 각 구성요소(예: 링, 첨판들, 신경들, 캡들)를 사용하여 환자를 위해 완전히 커스터마이징될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 승모판의 3D 인쇄된 몰드가 이미지화된 판막의 3D 재구성을 기반으로 생성되었다. 도 4에 도시된 3D 인쇄된 판막은 심장 주기의 이완기 또는 열려있는 국면 동안 모델링되었다. 3D 몰드에 기반한 인공 판막도 도 4에 도시되어 있다. 이 몰드는 돼지 심낭의 절단을 첨판들 및 척삭 부착 부위들로 유도할 수 있다. 대안적으로, 사전 제작된(또는, 조립식의)(prefabricated) 승모판 또는 승모판의 사전 제작된(또는, 조립식) 구성요소는 형태 및 크기가 환자의 고유한 판막 또는 고유한 판막 구성요소들에 가장 가까운 이식을 위해 선택될 수 있다.The mitral valve prosthesis can be fully customized for a patient, with each component (eg, ring, leaflets, nerves, caps) fabricated to have dimensions that match the patient's unique valve. For example, as shown in FIG. 4 , a 3D printed mold of a mitral valve was created based on a 3D reconstruction of an imaged valve. The 3D printed valve shown in Figure 4 was modeled during the diastolic or open phase of the cardiac cycle. A prosthetic valve based on a 3D mold is also shown in FIG. 4 . This mold can lead to cutting of the porcine pericardium to leaflets and notochordal attachment sites. Alternatively, a prefabricated (or prefabricated) mitral valve or a prefabricated (or prefabricated) component of a mitral valve is closest in shape and size to the patient's native valve or native valve components. may be selected for transplantation.
도 5는 생체 외 테스트 시스템에서 봉합된 인공 판막 프로토타입(prototype)의 이미지를 도시한다. 판막 프로토타입은 이식된(explanted) 전체 심장에 봉합되어 도시된다. 식염수 볼루스(Saline boluse)들은 좌심실에, 식염수(saline)를 포함하고 압력을 생성하기 위해 고정된 대동맥과 함께 튜브(tube)를 통해 심장의 좌심실로 주입된다. 주입 압력은 예를 들어 주입 라인(injection line)에 연결된 압력 게이지(pressure gauge)에서 모니터링될 수 있다. 그런 다음 생리학적 압력 하에서 판막 프로토타입의 기능(competency)(예: 역류의 부재 및 판막 첨판 탈출)이 모니터링될 수 있다. 판막의 기능은 좌심실이 수축하는 동안 그리고 고유한 판막이 닫히는 수축기 압력에서 측정되거나 모니터링될 수 있다.5 shows an image of a prosthetic valve prototype sealed in an in vitro test system. The valve prototype is shown sutured to an explanted whole heart. Saline boluses are injected into the left ventricle of the heart through a tube with the aorta fixed to contain saline and create pressure in the left ventricle. The injection pressure can be monitored, for example, on a pressure gauge connected to the injection line. The competency of the valve prototype (eg, absence of regurgitation and valve leaflet prolapse) under physiological pressure can then be monitored. The function of the valve can be measured or monitored during contraction of the left ventricle and at the systolic pressure at which the proper valve closes.
도 6a 내지 도 6b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 인공 승모판의 전방 및 후방 승모 첨판들의 개략도, 및 서로 접합될 때의 첨판들의 개략도이다. 도 6a 및 도 6b에 따르면 인공 승모판은 인공 승모판(600)일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 판막(600)은 2개의 첨판들, 예를 들어 전방 승모 첨판(anterior mitral leaflet)(602A) 및 후방 승모 첨판(posterior mitral leaflet)(602P)을 포함할 수 있다. 승모판 후첨판 및 전첨판(602P 및 602A) 각각은 환자 심장의 단면 이미지에 기초하여 환자의 특정한 생리 및 해부학에 맞게 모노코크(monocoque)(단일 조각)로 각각 설계 및 생성될 수 있다. 환자 자신의 심장으로부터 취해진 측정값들은, 각 첨판이 환자의 천연 첨판들과 실질적으로 동일하도록 각각의 첨판(602A, 602P)의 예를 들어, 길이, 너비 및 높이를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 각각의 첨판들은 신경들(예를 들어, 신경들(604, 606, 608, 610)) 및 링 부분(예를 들어, 전방 링 부분(601A) 및 후방 링 부분(601P))을 형성하도록 추가 물질을 포함하도록 형성될 수 있다. 척삭의 길이는 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 환자에 맞게 외과의사에 의해 결정될 수 있다. 첨판들은 칼이나 가위를 사용하여 단일 조각의 물질로부터 절단될 수 있으며 승모판 치환 수술 중에 외과의가 봉합하여 환자의 천연 승모판과 유사한 승모판을 형성할 수 있다.6A-6B are schematic views of the anterior and posterior mitral leaflets of an artificial mitral valve, and schematic views of the leaflets when bonded together, in accordance with some embodiments of the present disclosure. According to FIGS. 6A and 6B , the artificial mitral valve may be an artificial
예를 들어, 전첨판(AL) 높이가 약 30mm일 수 있고, AL 길이가 약 45mm일 수 있고, 후첨판(PL) 높이가 약 15mm일 수 있고, 후첨판 길이가 약 60mm일 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 의료계에서는 630A를 전첨판(602A)의 높이로, 630P를 후첨판(602P)의 높이로 지칭하는 반면, 각 첨판의 길이는 첨판 둘레 부분이라고 하며, 예를 들어, 632A는 전첨판(602A)의 길이를 지칭하고, 632P는 후첨판(602P)의 길이를 지칭한다.For example, the preleaflet (AL) height can be about 30 mm, the AL length can be about 45mm, the posterior leaflet (PL) height can be about 15mm, and the posterior leaflet length can be about 60mm. As shown in FIG. 6A, the medical community refers to 630A as the height of the
일부 실시예들에 따르면, 각각의 첨판들(602A 및 602P)을 물질의 동일하거나 상이한 조각들로부터 개별적으로 절단하는 것뿐만 아니라 링 부분들(601A 및 601P) 각각을 개별적으로 절단하는 것은 이식을 위해 인공 승모판의 준비하는 사람, 예를 들어 외과의사에게 용이할 수 있다. 첨판들을 두 개의 개별 부분들로 절단하고, 링 부분들을 두 개의 개별 부분들로 절단하는 것과 링에 첨판들을 부착하고 각 첨단에 신경들을 더 부착하는 것은 물질의 단일 조각으로부터 첨판들과 신경들을 하나의 유닛으로 절단할 때보다 인공 판막 이식의 수술 절차를 수행하는 데 필요한 준비 시간을 단축한다. 첨판 부분과 신경 부분 사이의 연결을 온전하게 유지하면서 첨판들 각각의 신경들을 절단하는 것에 필요한 높은 정확도 때문에, 첨판들과 신경들을 단일 유닛으로 절단하고 단일 조각 인공삽입물을 이식하는 것은 본 명세서에 개시된 방법보다 더 복잡하고 시간이 많이 소요된다.According to some embodiments, individually cutting each of the
일부 실시예들에서, 각각의 링 부분들(601A 및 601P)은 각각의 첨판 후방 측이 판막의 외측을 향해 접히거나, 그 자체로 접히거나 롤링되도록(예를 들어, 롤링된 전방 섹션(605A) 및 롤링된 후방 섹션(605P)) 각 첨판 후방 측의 롤링을 통해 생성된다. 이 실시예에 따르면, 각 첨판의 후단(posterior end)의 크기는 추가 물질의 5 - 10mm만큼 증가될 수 있으며, 이는 링 부분(전방 승모 첨판의 링 부분(601A) 및 후방 승모 첨판의 링 부분(601P)과 같은)을 생성하기 위해 첨판의 후단을 이것 위로 롤링할 때 사용될 수 있다. 링(또는 각 링 부분(601A 및 601P))을 판막(600)의 외측을 향해 자체적으로 롤링하거나 접는 것은 판막(600)의 내측에서 혈전 생성을 방지하는 데 도움이 될 수 있으며, 혈전이 되는 경우 링 또는 링 부분의 접힘 또는 롤 영역에서 판막(600)의 외측에 나타나며, 이는 판막(600)의 효율적인 동작을 손상시킬 위험이 적다. 일부 추가 실시예에 따르면, 링(또는 각각의 링 부분(601A 및 601P))은 적절한 생체의학 섬유(biomedical fiber)들 또는 중합체들과 같은 물질의 스트립들(strip)(미도시)의 추가에 의해 더 강화될 수 있다. 이러한 스트립들은 판막(600)이 만들어지고 각 링 부분(601A, 601P) 내에 맞도록 치수가 조정된 물질의 조각들로 만들어질 수 있다.) 바람직하게는 이러한 스트립은 1-3mm의 너비와 10-20mm의 길이를 갖는다. 이러한 물질의 스트립들은 각각의 링 부분(601A, 601P)이 롤링될 때 판막(600)에 추가될 수 있으며, 스트립들은 각 링 부분(601A, 601P) 내에 배치된다. 이러한 물질의 스트립들은 탄성이 있을 수 있고 생체적합성 고무(rubber)들, 리코일 금속 와이어(recoiling metal wire)들 또는 합성 물질들과 같은 다양한 구성(composition)들로 만들어질 수 있다.In some embodiments, each
도 6b에 따르면, 첨판(602A)은 반타원체(half ellipsoid) 또는 평면-볼록 형태(plano-convex shape)일 수 있는 반면, 첨판(602P)은 평면-오목 형태(plano-concave shape)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 판막(600)은 적어도 두 세트들의 신경들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 두 세트들의 신경들 각각은 고유한 승모판을 모방하도록 각각의 첨판의 중간 섹션에 부착된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 첨판(602A)은 링 부분(601A)이 첨판(602A)에 연결되는 단부의 반대편에 있는 첨판(602A)의 일 단부에 첨판(602A)의 중간 섹션에 연결될 수 있는 신경들(603A)의 적어도 하나 세트를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 신경들(603A)의 적어도 하나의 세트는 신경들의 적어도 2개의 하위-세트들, 예를 들어 신경들(604)의 하위-세트 및 신경들(606)의 하위-세트를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 신경들(604, 606)의 이러한 하위-세트들은 신경들의 2개의 하위-세트들 사이에 약 3-5밀리미터의 갭이 유지되어 보다 효율적인 접합을 가능하게 하도록 이격된다. 신경들(604 및 606)의 하위-세트들 사이의 갭은 또한 첨판들에 보다 균일한(homogenous) 장력의 분포(distribution of tension)를 생성하고 잠재적으로 마모(wear and tear)를 감소시키는 역할을 한다. 신경들(604 및 606)의 이러한 하위-세트들은 도 7a-7b와 관련하여 상세하게 설명되는 바와 같이 신경들의 하위-세트를 심장의 유두근들에 연결하기 위해 서로 다른 별도의 캡들에 연결될 수 있다.According to FIG. 6B,
일부 실시예들에서, 첨판(602P)은 링 부분(601P)이 첨판(602P)에 연결되는 단부의 반대편에 있는 첨판(602P)의 일 단부에 있는 첨판(602P)의 중간 섹션에 연결될 수 있는 신경들(603P)의 적어도 하나의 세트를 포함할 수 있다.In some embodiments,
일부 실시예들에서, 신경들(603P)의 적어도 하나의 세트는 신경들의 적어도 2개의 하위-세트들, 예를 들어 신경들(608)의 하위-세트 및 신경들(610)의 하위-세트를 포함할 수 있다. 신경들(608, 610)의 이들 하위-세트들은 약 5-8밀리미터의 갭이 유지되도록 이격되어 신경들의 2개의 하위-세트들 사이에 유지되어 보다 효율적인 접합을 가능하게 한다. 신경들(608, 610)의 이러한 하위-세트들은 신경들의 하위-세트를 심장의 유두근들에 연결하기 위한 서로 다른 별도의 캡들에 연결될 수 있으며, 이는 도 7a-7b와 관련하여 상세하게 설명될 것이다.In some embodiments, at least one set of
일부 실시예들에서, 신경들(603A) 및/또는 신경들(603P)의 너비는 1mm 내지 2mm일 수 있지만, 다른 너비가 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 후방 승모 첨판(602P)은 비대칭 링의 링 부분(601P)에 일측에서 연결될 수 있다. 링 부분(601A)이 예를 들어 봉합사들, 패스너(fastener)들 등을 통해 링 부분(601P)에 부착되면, 완전한 비대칭 및 가요성 링이 형성될 수 있다.In some embodiments, the width of
일부 실시예들에 따르면, 전방 승모 첨판(634A)에서 척주간 거리(interchodal distance)는 8-10 mm 사이일 수 있다. 일부 실시예들에서, 후방 승모 첨판(634A)의 척추간 거리는 10mm 내지 15mm일 수 있다. 일부 실시예들에서, 거리(636 및/또는 638)로 표시된 교련 영역에서 전첨판 및 후첨판 사이의 척주간 거리는 5-7 mm일 수 있다.According to some embodiments, the interchodal distance at anterior
일부 실시예들에 따르면, 그리고 도 6b에 도시된 바와 같이, 인공 승모판(600)을 구성하기 위해 전첨판(602A)은 후첨판(602P)에 연결될 수 있고, 링 부분(601A)은 링 부분(601P)에 연결될 수 있다. 첨판(602A)이 첨판(602P)에 연결되면 첨판(602A)과 첨판(602P) 사이에 생성된 오리피스(620)는 한 방향, 즉 좌심방에서 좌심실로 혈액의 흐름을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 첨판(602A)과 첨판(602P) 사이에 생성된 오리피스(620)는 역류, 즉 좌심실에서 좌심방으로의 역류를 방지하도록 구성될 수 있다. 첨판(602A), 첨판(602P) 및 이들 첨판들이 특정한 접합으로 서로 연결되는 방식, 뿐만 아니라 링 부분(601A) 및 링 부분(601P)은 천연 인간 승모판의 형태, 크기 및 기능을 모방하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 링 부분(601A)은 전방 환형을 모방하도록 구성될 수 있는 반면, 환형 부분(601P)은 천연 승모판의 후방 환형을 모방하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 두 첨판들 사이의 더 나은 접합 및 각각의 첨판들에 대한 보다 우수한 신경 부착을 허용하기 위해, 각각의 첨판은 링 부분과 신경들 사이에 위치된 대략 1 내지 5 mm만큼 연장된 형태를 포함할 수 있다.According to some embodiments, and as shown in FIG. 6B , the
일부 실시예들에서, 전첨판(602A)은 첨판(602A)의 상이한 단부들에서 첨판(602A)에 연결될 수 있는 신경들의 적어도 2개의 하위-세트들, 예를 들어 신경들(604)의 하위-세트 및 신경들(606)의 하위-세트를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 후첨판(602P)은 신경들의 적어도 2개의 하위-세트들, 예를 들어 신경들(608)의 하위-세트 및 신경들(610)의 하위-세트를 포함할 수 있으며, 이는 첨판(602P)의 상이한 단부들에 연결될 수 있다. 천연 승모판에서와 같이 신경들은 심장의 유두근에 연결되어야 한다. 보다 구체적으로, 천연 인간 승모판에서 신경들의 각 하위-세트는 유두근들의 상이한 영역에 부착된다. 따라서, 인공 판막(600)은 각각의 첨판마다 신경들의 적어도 2개의 하위-세트들을 포함할 수 있으며, 이에 의해 신경들의 각 하위-세트는 천연 승모판의 구성 및 동작을 밀접하게 모방하도록 상이한 유두근 영역에 부착되어야 한다. 도 6c 및 7a-7b와 관련하여 설명되는 바와 같이, 신경들의 각 하위-세트는 신경들의 하위-세트와 유두근들 사이에 쉽고 충분히 안정적이고 내구성 있는 부착을 보장 캡들을 통해 유두근들에 연결될 수 있다. 신경들(예를 들어, 604, 606, 608 및 610과 같은)의 각 하위-세트에 있는 신경들의 수는 상이하거나 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 신경들의 각각의 하위-세트는 적어도 2개의 신경들을 포함할 수 있다.In some embodiments,
도 6c는 본 개시의 실시예들에 따른, 좌심방으로부터 좌심실을 향해 아래쪽을 바라보는 승모판 인공삽입물의 상부도의 개략도이다. 도 6c에 따르면, 후첨판(602P)은 부착 라인들, 예를 들어 봉합 라인들(609)을 통해 전첨판(602A)에 부착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 링 부분(601A)은 예를 들어 라인들(609)을 따라 링 부분(601P)에 부착될 수 있고 판막(600)의 외측을 향해 그 자체로 롤링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전첨판(602A)은 신경들의 2개의 하위-세트, 예를 들어 하위 세트(604 및 606)를 포함할 수 있으며, 이에 의해 신경들의 이러한 하위-세트들의 각각은 별도의 캡 요소(cap element)(700)를 통해 다른 유두근(720)에 연결될 수 있다. 따라서, 후첨판(602P)은 신경들(608, 610)의 2개의 하위-세트들을 포함할 수 있고, 이에 의해 신경들의 각각의 하위-세트는 상이한 캡 요소(700)를 통해 유두근들(720)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 전방 신경들(604)는 제1 캡(700)을 통해 제1 유두근(720)에 연결될 수 있는 반면, 후방 신경들(608)는 동일한 제1 캡(700)을 통해 동일한 제1 유두근에 연결될 수 있다. 유사하게, 전방 신경들(606)은 제2 캡(700)을 통해 제2 유두근(720)에 연결될 수 있는 반면, 후방 신경들(610)은 동일한 제2 캡(700)을 통해 동일한 제2 유두근에 연결될 수 있다.6C is a schematic diagram of a top view of a mitral valve prosthesis looking downward from the left atrium towards the left ventricle, in accordance with embodiments of the present disclosure. According to FIG. 6C ,
도 6d에 따르면, 일부 실시예들에서 첨판들(602P 및 602A)은 단일 모노코크로부터 절단될 수 있고 연결, 예를 들어 완전한 판막을 형성하기 위한 봉합술이 봉합 라인들(609)을 따라 수행될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 신경들은 환자의 수술 전 스캔들에 기초하여 이식 받는 사람(recipient)/환자(patient)의 개별 최적 신경 길이에 따라 조정될 수 있다.According to FIG. 6D , in some
도 7a 내지 도 7b는 본 개시의 실시예들에 따른 신경들을 심장의 유두근에 연결하기 위한 캡, 및 신경들에 각각 부착된 2개의 캡들을 가지는 승모판 인공삽입물의 개략도이다. 일부 실시예들에서, 레이아웃 구성(layout configuration)에 있을 때 캡(700)의 형태는 호(arc) 형태일 수 있다. 일부 실시예들에서, 닫힌 구성의 캡(700)의 형태는 상단(702)에 작은 개구부(730)가 있고 하단(704)에 더 넓은 개구부가 있는 테이퍼 원뿔(tapered cone)의 형태와 유사할 수 있고, 이에 따라 호의 단부들은 닫힌 구성을 생성하기 위해 외과적 봉합술(706)을 사용하여 서로 또는 하나가 다른 것의 상단에 봉합될 수 있다. 봉합사들(706)은 유두근들(720)의 상단에 캡(700)을 배치하기 전에 수행될 수 있다. 일부 실시 예들에서 캡(700)은 직경이 5mm 내지 10mm이고 높이가 5mm 내지 10mm인 어느 곳에서나 측정할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 캡(700)은 캡 형태의 물질의 단일 조각으로 만들어질 수 있는 반면, 다른 실시예들에 따르면 캡(700)은 함께 꿰맬 수 있고 한 번에 유두근에 꿰맬 수 있는 동일한 물질의 조각 또는 두 개의 열린 첨판들로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 봉합사는 캡(700)의 두 부분들이 서로 완전히 연결되고 심장의 유두근들에 연결될 때까지 캡(700)의 물질의 두 조각들의 한 측에서 시작하여, 캡(700)을 유두근들에 부착하는 것과 같이 캡(700)의 일부를 통해 빠져나올 수 있다.7A-7B are schematic diagrams of a mitral valve prosthesis having a cap for connecting nerves to the papillary muscles of the heart and two caps each attached to the nerves according to embodiments of the present disclosure. In some embodiments, the shape of the
일부 실시예들에 따르면, 인공 판막(600)의 캡(700)은 (예를 들어, 인간 공급원(human source), 소 또는 돼지로부터) 심낭을 닫힌 구성으로 롤링함으로써 형성될 수 있다. 일부 다른 구성들에서 캡은 생체의학 중합체(biomedical polymer)에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서 캡(700)의 크기는 5mm에서 5mm일 수 있다. 일부 실시예들에서, 인공 승모판의 척삭은 첨판 및/또는 캡과 동일한 물질로 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 척삭은 캡(700), 전첨판(602A) 및 후첨판(602P)이 예를 들어, 동일한 동물, 예를 들어, 동일한 소로부터 취해지는 동일한 공급원으로부터 취한 척삭일 수 있고, 이는 캡(700), 전첨판(602A) 및 후첨판(602P)과 동일한 세포 구조 및 동일한 기원을 가지는 이점을 추가하기 위한 것이다.According to some embodiments,
캡(700)이 유두근(720) 상에 배치되면, 하위-세트 신경들(604, 608)과 같은 신경들은 캡(700) 및 유두근(720)을 함께 연결할 수 있는 봉합사들(710)을 사용하여 캡(700)에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 캡 개구부(730)는 캡의 형태를 유두근(720)의 형태로 조정할 수 있기 때문에, 캡 개구부(730)는 캡(700)과 유두근(720) 사이에 좋은 맞춤을 달성하는 것을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 캡(700)은 예를 들어 봉합사들(710)을 통해 그 단부들 중 하나의 하위-세트 신경들(604, 608)에 부착될 수 있는 반면, 캡(700)은 예를 들어 봉합사들(706)을 통해 하단부(bottom end)(704)에 매우 근접한 캡(700)의 반대쪽 단부로부터 심장의 유두근들에 부착될 수 있다. 캡(700)은 캡(700)의 하단부(704)의 전체 원주를 통해 유두근(720)에 연결될 수 있지만, 일부 실시예들에서 캡(700)은 캡(700)의 하단(704)의 원주를 따라 특정한 부분들을 통해 유두근들(720)에 연결될 수 있다.Once
일부 실시예들에 따르면, 신경들은 신경들의 번들을 형성하도록 서로 연결될 수 있다. 신경들은 캡(700)에 연결될 신경들의 단부(예를 들어, 첨판(602)에 연결된 하위-세트 신경들(604 및 608)의 단부)에서 번들로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 신경들, 예를 들어 하위-세트 신경들(604, 608)을, 캡(700)을 통해 유두근들(720)에 연결하는 것은 신경들을 유두근들(720)에 직접 연결하는 것보다 더 쉬운데, 이는 더 광범위한 부착 절차를 필요로 하기 때문이다. 예를 들어, 부착 방법이 봉합술인 경우, 유두근들(720)에 각각의 신경들을 봉합하는 것은 레이아웃 캡(700)에 신경들을 봉합하고, 하나의 큰 조각인 봉합 캡(700)을 유두근들(720)에 봉합하는 것보다 복잡하고 시간이 많이 소요된다. 본 발명의 인공삽입물을 받는 환자는 일반적으로 심폐기(heart-lung machine)라고도 알려진 심폐 바이패스(cardiopulmonary bypass)에 연결되어 있으므로, 신속하게 승모판 치환술을 시행하는 것이 바람직하다.According to some embodiments, nerves may be connected to each other to form a bundle of nerves. Nerves can be bundled at the ends of the nerves that will connect to cap 700 (eg, the ends of
도 7a는 2개의 하위-세트 신경들(604)과 캡(700)에 부착된 2개의 하위-세트 신경들(608)만을 도시하지만, 추가 신경들이 캡(700)에 연결될 수 있음을 이해해야 한다. 하위-세트 신경들(604, 608)은 하나 이상의 신경을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 6c에 도시된 바와 같이, 전방 승모 첨판(602A)의 우측 스캘럽(scallop)으로부터의 4개의 신경들(604) 및 승모 첨판(602P)의 왼쪽 스캘럽에서 캡(700)에 연결된다.Although FIG. 7A shows only two
일부 실시예들에서 신경들(604, 606, 608 및 610)의 하위-세트 각각은 캡(700)의 외측(external side)을 따라 캡(700)에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 인공 판막의 신경들 또는 신경들의 적어도 일부는 캡(700)의 중앙에 위치할 수 있는 개구부(730)를 통해 캡(700)에 부착될 수 있다. 즉, 신경들은 개구부(730)를 통과하여 캡(700)의 내측에 부착될 수 있다.In some embodiments each of a sub-set of
일부 실시예들에서 신경들(604, 606, 608, 610)의 각 하위-세트는 먼저 번들을 형성하기 위해 서로 연결될 수 있고 그 다음 캡(700)에 연결될 수 있다.In some embodiments each sub-set of
도 7b에 도시된 바와 같이, 인공 승모판(600)은 2개의 첨판들(예를 들어, 첨판들(602A 및 602P))에 부착된 가요성 비대칭 링(601)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 2개의 첨판들 각각은 신경들의 세트, 예를 들어 신경들(604(미도시), 606(미도시) 608 및 610)의 하위-세트들을 부착할 수 있다. 일부 실시예들에서, 2개의 첨판들 각각에 대한 신경들의 각 세트는 단일 캡(700)에 부착될 수 있는 반면, 각 캡(700)은 각각의 캡(700)에에 대한 신경들(610)의 각 하위-세트의 연결을 통해 심장의 유두근들(720)에 승모판 인공삽입물(600)을 연결할 수 있다.As shown in FIG. 7B , artificial
위에서 언급한 바와 같이, 일부 실시예들에 따르면, 신경들(604(미도시), 606(미도시), 608, 610)의 각각의 하위-세트는 전첨판 및 후첨판을 구성하는 물질과 동일한 물질의 조각으로 구성될 수 있다. 첨판(602A 및 602P)의 연장부로서 각각 고려될 수 있는 이러한 신경들은 1차 신경(primary cord)들로 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 추가 신경들이 전첨판(602A) 및 후첨판(602P) 모두에 부착될 수 있다. 이러한 2차 신경들 각각은 첨판들 및 1차 신경들을 구성하기 위해 사용된 것과는 다른 별도의 물질의 조각으로 만들어질 수 있다. 2차 신경들은 각각의 첨판들(602A, 602P)의 하측(bottom side)을, 1차 신경들을 따른 지점(point)에 연결하도록 구성될 수 있다. 1차 신경을 따른 2차 신경의 연결 지점은 1차 신경의 중간일 수 있지만, 1차 신경을 따른 다른 위치들은 첨판들의 더 나은 접합을 달성하기 위해 연결 지점들로 구현될 수 있다. 2차 신경은 전형적으로 그 단부들 중 하나에서 전첨판(602A) 또는 후첨판(602P)에 봉합될 수 있고, 다른 단부에서 2차 신경은 1차 신경에 봉합될 수 있다. 예를 들어 봉합술들을 통해 2차 신경을 각각 전첨판 또는 후첨판(602A 또는 602P)에 부착할 때, 부착 라인, 예를 들어 봉합 라인을 따라 응고되는 것을 방지하기 위해, 전첨판(602A)의 외부 표면 또는 후첨판(602P)의 외부 표면의 손상(injury)을 피해야 한다. 예를 들어, 현미경 봉합술(microscopic suture)들을 사용할 때 첨판(602A 및 602P)을 손상시킬 가능성이 더 적다. 2차 신경들의 목적은 수축기 국면 동안 인공 판막의 심실측에 가해지는 압력에 대해 인공 판막을 추가로 지지하는 것이다.As noted above, according to some embodiments, each sub-set of nerves 604 (not shown), 606 (not shown), 608, 610 are identical to the material that makes up the anterior and posterior leaflets. It can be made up of pieces of matter. These nerves, each of which may be considered an extension of
도 8a 내지 도 8b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 후첨판에 부착될 때, 후첨판에 대한 2차 신경들의 가능한 위치, 및 1차 및 2차 신경들의 단면의 각각의 개략도들이다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 후첨판(602P)은 링(601)을 형성하기 위해 그것의 후방 단부에서 롤링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 후방 승모 첨판(602P)은 여러 영역들로 분할될 수 있다. 영역들(812, 814)은 2차 신경들, 예를 들어 신경들(603)이 연결될 수 있는 영역들일 수 있다. 그러나 신경들이 없어야 하는 후첨판(602P)을 따라 영역(816)이 있을 수 있고, 즉, 2차 신경들이 영역(816)에 연결되어서는 안 된다. 이것은 영역(816)이 일단 후첨판(602P)이 심실 수축기 동안 인공 판막의 일부로서 심장에 연결되면 고압(high pressure)이 가해지는 영역이라는 사실에 기인한다. 일부 실시예들에서, 영역(816)은 후첨판(602P)의 중간 라인(810)의 우측으로 대략 2-5mm, 및 후첨판(602P)의 중간 라인(810)의 좌측으로 대략 2-5mm를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 영역(816)은 후첨판(602P)의 중간 라인(810)의 우측으로 3mm 및 좌측으로 3mm일 수 있다. 2차 신경들은 심실 수축기 동안 압력 그래디언트가 증가할 때 후첨판(602P)에 대한 추가 지지를 제공하는 것을 돕도록 설계될 수 있다.8A-8B are respective schematic diagrams of possible locations of secondary nerves relative to the posterior leaflet, and cross-sections of the primary and secondary nerves, when attached to the posterior leaflet, according to some embodiments of the present disclosure. As shown in FIG. 8A ,
일부 실시예들에서, 2차 신경들(603)은 배치된 구성일 때 후첨판(602P)의 영역들(812, 814)의 단부들에 도달하지 않아야 한다. 일부 실시예들에서, 링(601)에 매우 근접한 영역(812, 814)의 단부에 신경들이 연결되어서는 안 된다. 예를 들어, 신경들은 후첨판(602P)의 중간 라인(810)에 대해 전체 후첨판(602P) 레이아웃의 대략 20도 내지 70도를 따라 영역들(812 및 814) 중 하나를 따라 위치될 수 있다. 그 외에, 중간 라인(810)과 중간 라인(810)의 양쪽으로부터 약 15-20도 사이에 위치한 후첨판(602P)의 영역들은 2차 신경들이 없는 상태로 남아 있을 수 있다.In some embodiments,
도 8b는 후첨판(602P)에 부착될 때 1차 및 2차 신경들을 나타내는 후방 승모판의 단면을 개략적으로 도시한다. 도 8b는 첨판들과 동일한 물질의 조각으로 만들어진 1차 신경들(608)을 도시한다. 단부들 중 하나에서 후첨판(602P)으로부터 연장되는 1차 신경들(608)은 다른 단부에서 캡(700)에 부착된다. 일부 실시예들에서 1차 신경들(608)은 번들(미도시)을 형성하도록 서로 연결될 수 있으며, 그런 다음 캡(700)의 외측에 연결될 수 있다. 캡(700)은 유두근들(720)에 연결될 수 있다.8B schematically depicts a cross section of the posterior mitral valve showing the primary and secondary nerves when attached to the
일부 실시예들에 따르면, 1차 신경들(608)은 2차 신경들(603)에 연결될 수 있고, 이에 의해 2차 신경들(603)은 일 단부, 예를 들어, 단부(823)에서 후첨판(602P)에 연결될 수 있고, 각각의 2차 신경들(603), 예를 들어 단부(825)의 반대쪽 단부에서 1차 신경을 따른 접촉 지점(point of contact)에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 2차 신경들(603)은 1차 신경들(608)에 비해 약 30-40% 더 두껍고 넓어야 한다. 원하는 인공삽입물에 따라 후방 승모 첨판(602P)의 각 첨판 스캘럽에 대해 1개 내지 4개의 2차 신경들을 사용할 수 있다.According to some embodiments,
도 9a 내지 도 9b는 접합 표면을 확대하기 위한 곡선(타원체(ellipsoid)/액적(droplet)) 구성 및 가능한 접합 표면 구성을 각각 특징으로 하는 대안 설계에서 2개의 첨판들이 부착된 인공 승모판의 개략도들이다. 도 9a에 따르면, 인공 승모판(1100)은 2개의 첨판들, 예를 들어 전첨판(1602A) 및 후첨판(1602P)을 포함할 수 있으며, 이에 의해 각각의 첨판들(1602A 및 1602P)은 반원 형태(semi-circular shape)를 가질 수 있고 이들 2개의 첨판들은 함께 '음 및 양(yin and yang)' 형태를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 첨판 형태는 두 첨판들이 접합될 때 'S'자 형태의 밀봉을 생성하도록, 각각의 첨판의 길이의 절반을 따라 반원형 방식(semicircular fashion)으로 설계될 수 있다.9A-9B are schematic diagrams of a prosthetic mitral valve with two leaflets attached in an alternative design each featuring a curved (ellipsoid/droplet) configuration to enlarge the abutment surface and a possible abutment surface configuration. According to FIG. 9A , artificial
이 특유의 형태는 특히 영역(1120)에서 전첨판(1602A)과 후첨판(1602P) 사이에 충분한 접합을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 영역(1120)을 따라 전첨판(1602A)과 후첨판(1602P) 사이에 접합 또는 중첩이 있을 수 있다. 대칭적으로, 후첨판(1602P)과 전첨판(1602A)(미도시) 사이에 유사한 접합 또는 중첩 영역이 있을 수 있다. 유사하게, 위에서 상세히 설명된 판막(600)에 대해, 각각의 첨판들은 각각의 첨판들을 구성하는 물질의 단부를 스스로 롤링함으로써 형성될 수 있는 각각의 링, 예를 들어 링(601A) 및 링(601P)을 포함할 수 있다.This unique shape may enable sufficient bonding between the
도 9b에 따르면, 접합 영역에 매우 근접하여, 전첨판(1602A)에서 후첨판(1602P) 사이에 2가지 구성들의 접합이 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 인공 판막(600)과 관련하여, 인공 판막(1100)은 2가지 유형들의 신경들을 포함할 수 있다; 1차 신경들과 2차 신경들. 일부 실시예들에 따르면, 1차 신경은 각각 전첨판 또는 후첨판(1602A 및 1602P)에 대한 연장부로서 구성될 수 있다. 즉, 1차 신경들, 예를 들어 1차 신경들(1102A 및 1102P)은 각각의 첨판, 전첨판(1602A) 및 후첨판(1602P)과 동일한 물질의 조각으로 구성될 수 있다. 1차 신경들(1102A 및/또는 1102P)은 각각의 첨판의 중간-섹션에서 일 단부가 연장될 수 있고 다른 단부가 캡에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 2차 신경들, 예를 들어 신경들(1104P)은 후첨판(1602P)에만 부착될 수 있다. 2차 신경들, 예를 들어 신경(1104P)은 일 단부에서 후첨판(1602P)의 중간-섹션에 연결되고 다른 단부에서 1차 신경(1102P)의 중간-섹션에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 2차 신경들(1104P)은 후첨판과 후방 1차 신경들 사이를 연결하는 추가적인 짧은 신경들을 포함하는 고유한 승모판을 더 잘 모방하기 위해 추가될 수 있다. 2차 신경들의 추가는 후첨판이 수축기 국면 동안 후첨판에 가해지는 압력을 견디고, 심장 주기의 수축기 국면 동안 첨판들의 적절한 접합(또는 폐쇄)을 생성하고 더 나아가 전첨판이 이완기 국면 동안에 열리도록 할 수 있다.According to FIG. 9B , there may be two configurations of bonding between the
예를 들어, 후첨판(1602P)은 첨판(1602P)의 후방 에지에 2차 신경(1104P)을 부착할 수 있다. 2차 신경(1104P)은 1차 신경(1102P)의 중간-섹션에 더 연결될 수 있다.For example,
일부 실시예들에서, 신경들의 번들 및/또는 신경 각각은, 신경들을 심장의 유두근들에 연결할 수 있는 캡, 예를 들어 캡(700)에 부착될 수 있다.In some embodiments, a bundle of nerves and/or each nerve may be attached to a cap, such as
도 10은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 환자의 승모판의 측정된 카피(copy)의 개략도이다. 일부 실시예들에서, 다른 이미징 방법, 예를 들어 심장 CT 또는 심장 MRI 등을 사용할 수 있지만, 첨판 섹션의 길이, 너비 및 높이의 측정값들은 심장초음파검사를 통해 획득될 수 있다. 따라서, 인공 승모판(1200)의 치수들 및 형태는 환자의 천연 또는 고유한 승모판의 실질적으로 정확한 카피일 수 있다.10 is a schematic diagram of a measured copy of a patient's mitral valve, in accordance with some embodiments of the present disclosure. In some embodiments, measurements of the length, width and height of the leaflet section may be obtained via echocardiography, although other imaging methods may be used, such as cardiac CT or cardiac MRI. Accordingly, the dimensions and shape of artificial
도 11은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 2개의 첨판 인공삽입물의 형성을 개략적으로 예시한다. 일부 실시예들에서, 판막의 기초(basis), 즉 첨판 섹션은 도 12에 예시된 바와 같이 의도된 이식 받는 사람의 심장의 단면 이미지에 기초하여 물질(1210)의 단일 조각에서 절단될 수 있다. 개구부(1230), 및 2개의 첨판들의 정의, 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이 전첨판(1202A) 및 후첨판(1202P)을 제공하기 위해, 절개부(1220)는 첨판 섹션의 중간을 따라 초승달(crescent) 또는 반원 형태로 만들어질 수 있고, 첨판 섹션의 크기는 1:1 축척으로 인공삽입물 이미지를 복제하는 방식으로 절단될 수 있다.11 schematically illustrates the formation of a two leaflet prosthesis, in accordance with some embodiments of the present disclosure. In some embodiments, the valve's basis, or leaflet section, can be cut from a single piece of material 1210 based on a cross-sectional image of the intended transplant recipient's heart, as illustrated in FIG. 12 . In order to provide an
도 12는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 첨판 섹션을 따라 형성된 개구부를 개략적으로 도시한다. 일부 실시예들에서, 개구부 또는 오리피스(1230)는 물질(1210)의 단일 조각으로 형성(예를 들어, 절단)될 수 있고, 두 개의 첨판들(1202A 및 1202P)은 개구부(1230)의 반대쪽에 형성될 수 있다. 물질(1210)의 단일 조각을 절단하여 오리피스(1230)가 존재하면, 2개의 첨판들, 예를 들어, 전첨판(1202A) 및 후첨판(1202P)은 오리피스(1230)로 붕괴되는 플랩(flap)들의 형태일 수 있고, 따라서 오리피스(1230)를 통한, 즉, 좌심방에서 심장의 좌심실로 단일 방향의 혈액의 흐름을 추가로 생성한다.12 schematically illustrates an opening formed along a leaflet section according to some embodiments of the present disclosure. In some embodiments, opening or
도 13은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 환자의 좌심실 또는 심실의 심장초음파 또는 MRI 스캔을 개략적으로 도시한다. 일부 실시예들에서, 환자의 좌심실(1500)은 심장초음파, CT 또는 MRI, 또는 다른 이미징 기술들에 의해 이미지화되거나 스캔될 수 있다. 좌심실(1500)의 이러한 이미지 또는 스캔은 유두근들(1520)의 팁에서부터 판막 첨판들(1502A 및 1502P)까지 필요한 환자의 신경들의 정확하거나 실질적으로 정확한 길이를 제공할 수 있다. 이를 통해 환자의 해부학적 및 생리학적 요건(requirement)들에 따라 커스터마이징된 인공 승모판을 제작할 수 있다.13 schematically illustrates an echocardiogram or MRI scan of a patient's left ventricle or ventricles, in accordance with some embodiments of the present disclosure. In some embodiments, the patient's
도 14a 내지 도 14b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 각각 이완기 및 수축기 동안 환자의 좌심실의 개략도들이다. 일부 실시예들에서, 도 14b에 예시된 바와 같이, 수축기 국면 동안 좌심실, 즉 좌심실(1610)은 도 14a에 예시된 이완기 국면 동안 좌심실(1612)의 환형 직경(annulus diameter)(1650)과 비교하여 더 작은 환형 직경(1640)을 포함할 수 있다. 이완기 동안 좌심실로 혈액이 흐르면 좌심실(1612)이 혈액으로 가득 차게 되어 환형의 직경(1650)이 커진다. 장기(organ)들에 도달하기 위해 좌심실에서 환자의 신체 혈액계(body blood system)로 혈액이 흐른 후, 혈액은 수축기 국면 동안 좌심실(1610)을 떠난다. 따라서, 수축기 국면 동안의 좌심실(1610)의 부피는 이완기 동안의 좌심실(1612)의 부피에 비해 더 작으며, 이는 수축기 국면 동안의 환형 직경(1640)이 이완기 동안의 환형 직경(1650)에 비해 더 작아지게 한다.14A-14B are schematic diagrams of a patient's left ventricle during diastole and systole, respectively, according to some embodiments of the present disclosure. In some embodiments, as illustrated in FIG. 14B , the left ventricle,
심장 기능의 재발 국면들(즉, 수축기 및 이완기) 동안 환형과 첨판들(1502A 및 1502P)은 직경과 크기를 반복적으로 변경할 때 가요성을 가능하게 하기 위해 필요하기 때문에, 천연 승모판을 구성하는 조직과 같이 환형 및 첨판들을 탄성 물질로 만드는 것이 바람직하다. 따라서, 스텐트(stent)들이 없고, 금속 링들이 없고, 단단한 물질이 없는 인공삽입물이 개시되며, 첨판들(1502A, 1502P) 및 링을 제작하기 위해 선택된 물질들에 따라 어느 정도의 컴플라이언스(compliance) 및 탄성이 요구된다.During recurrent phases of cardiac function (i.e., systole and diastole), the annulus and
도 15a 내지 도 15b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 전첨판 및 후첨판 각각에 부착된 연장부들의 개략도들이다. 일부 실시예들에서, 도 15a에 예시된 바와 같이, 전첨판(1202A)은 전첨판(1202A)의 크기를 연장하기 위한 추가 물질을 포함하는 연장부(1703)를 포함할 수 있다. 연장부(1703)는 길이가 약 1-5mm이고 전첨판(예를 들어, 도 11의 절개부(1220))을 형성하기 위해 만들어진 실질적으로 절개부의 너비로 치수가 조정된다. 일부 실시예들에서, 연장부(1703)는 전첨판(1202A)의 에지에 대한 일 단부에서 봉합되고(도 11의 절개부(1220) 참조) 다른 단부에서 도 6a의 신경들(604, 606)과 유사할 수 있는 신경들(1704)을 포함할 것이다.15A-15B are schematic views of extensions attached to each of the anterior and posterior leaflets in accordance with some embodiments of the present disclosure. In some embodiments, as illustrated in FIG. 15A ,
도 15b에 예시된 바와 같이, 후첨판(1202P)은 전첨판(1202P)의 크기를 연장하기 위한 추가 물질을 포함하는 연장부(1709)를 포함할 수 있다. 연장부(1709)는 길이가 약 1-5mm이고 전첨판(예를 들어, 도 11의 절개부(1220))을 형성하기 위해 만들어진 실질적으로 절개부의 너비로 치수가 조정된다. 일부 실시예들에서, 연장부(1709)는 전첨판(1202P)의 에지에 대한 일 단부에서 봉합되고(도 11의 절개부(1220) 참조) 다른 단부에서 도 6a의 신경들(608, 610)과 유사할 수 있는 신경들(1708)를 포함할 것이다.As illustrated in FIG. 15B ,
도 15b에 도시된 바와 같이, 후첨판(1202P)은 일 단부(첨판 단부)에 연장부(1709)를 부착하고 다른 단부에 신경들(1708)을 부착한다. 신경들(1708)은 일 단부에서 연장부(109)에 연결되고 다른 단부에서 캡(1870)에 연결되며, 이는 도 7a와 관련하여 설명된 캡 구조와 유사할 수 있다. 전첨판(1202A)은 일 단부(첨판 단부)에 연장부(1703)를 부착하고 다른 단부에 신경들(1704)을 부착한다. 신경들(1704)은 일 단부에서 연장부(1703)에 연결되고 다른 단부에서 캡(1870)에 연결되며, 이는 구조 면에서 도 7a와 관련하여 설명된 캡과 유사할 수 있다.As shown in FIG. 15B ,
신경들(1704, 1708) 각각은 본 명세서에서 또한 1차 신경들(예를 들어 4개의 1차 신경들)로서 설명된 여러 신경들을 포함할 수 있지만, 각 환자에 대한 특정한 요건들에 따라 임의의 다른 수의 신경들이 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 신경들은 또한 본 명세서에서 설명된 바와 같이 2차 신경들(미도시)을 포함할 수 있다.Each of the
도 16a 내지 도 16b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 이완기 및 수축기 동안 각각 연장부들 및 부착된 신경들을 가지는 승모판 인공삽입물의 측면도들의 개략도들이다. 이제 도 16a를 참조하면, 심장이 이완기에 있을 때 승모판 인공삽입물의 프로파일(profile)을 보여주는 승모판 인공삽입물의 측면도이고, 도 16b를 참조하면, 심장이 이완기에 있을 때 승모판 인공삽입물의 측면도이다. 전첨판(1202A)과 후첨판(1202P)은 혈액이 첨판들(1202A, 1202P) 사이의 오리피스를 통해 좌심실로 흐를 수 있도록 서로 떨어져 위치한다. 연장부들(1703, 1709)은 판막 인공삽입물이 향상된 접합 프로파일을 갖도록 한다. 각각의 첨판들(1202A, 1202P)은 혈액이 심방으로 역류하는 것을 방지하고 수축기 동안 좌심실에 지지를 제공하기 위해, 수축기 동안 필요한 접합을 제공하는 전첨판 및 후첨판에 추가 물질을 제공하는 부착된 연장부들(1703, 1709)을 가질 수 있다.16A-16B are schematic diagrams of side views of a mitral valve prosthesis having extensions and attached nerves during diastole and systole, respectively, according to some embodiments of the present disclosure. Referring now to FIG. 16A , a side view of the mitral valve prosthesis showing the profile of the mitral valve prosthesis when the heart is in diastole and referring to FIG. 16B , a side view of the mitral valve prosthesis when the heart is in diastole. The
일부 실시예들에서, 연장부(1703) 및 연장부(1709)는 상이한 크기(예를 들어, 길이, 너비 및 형태)로 준비된다. 일부 실시예들에서 신경들(1704, 1708)은 캡(1870)에 부착되기 전에 봉합술을 통해 함께 묶이고 고정될 수 있다.In some embodiments,
각각의 신경들(1704, 1708)을 운반하도록 구성된 연장부들(1703, 1709)은 고유한 심장 판막의 신경들과 유사하며, 심장 챔버(heart chamber)에 삽입되어 심장 벽 근육(heart wall muscle)들 또는 유두근들에 부착되어야 한다. 예를 들어, 연장부(1703)는 신경들 또는 신경 세트(1704)를 운반할 수 있는 반면, 연장부(1709)는 신경들 또는 신경 세트(1708)를 운반할 수 있다. 적어도 2개의 신경들 각각은 판막을 유두근들에 부착하도록 구성된 캡(1870)에 다른 단부(각 연장부들 각각에 연결된 단부의 반대쪽)에서 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이완기 국면 동안, 도 16a에 예시된 바와 같이, 첨판들(1202A 및 1202P), 뿐만 아니라 각각의 연장부들(1703 및 1709)은 좌심방에서부터 좌심실을 향하여 한 방향으로의 혈류를 가능하게 하기 위해 서로 거리를 두고 위치된다.In some embodiments, during the diastolic phase,
일부 실시예들에서, 수축기 국면 동안, 도 16b에 예시된 바와 같이, 첨판들(1202A 및 1202P), 뿐만 아니라 그들의 각각의 연장부들(1703 및 1709)은 즉, 좌심실에서부터 좌심방으로의 역류 또는 혈액 누출(leakage of blood)을 방지하기 위해 서로 매우 근접하게 위치된다. 일부 실시예들에 따르면, 연장부, 예를 들어, 연장부들(1703, 1709)은 좌심실에서부터 심방으로의 혈액의 역류의 누출을 방지하기 위해 판막의 필요한 접합 또는 폐쇄를 제공한다.In some embodiments, during the systolic phase, as illustrated in FIG. 16B,
일부 실시예들에 따르면, 연장부들은 첨판의 에지들에 맞도록 절단될 수 있고 충분한 접합을 보장하기 위해 5mm 이상의 다른 너비를 측정할 수 있다. 연장부들은 봉합, 접착, 스테이플 또는 기타 방법으로 첨판들의 에지들에 부착되는 것에 의해 첨판에 부착되어야 한다.According to some embodiments, the extensions can be cut to fit the edges of the leaflets and measure different widths of 5 mm or more to ensure sufficient bonding. The extensions must be attached to the leaflets by being sutured, glued, stapled or otherwise attached to the edges of the leaflets.
일부 실시예들에 따르면, 신경들, 예를 들어 신경들(1704 및 1708)은 특정한 환자에 따라 최적으로 결정된 설계에 따라, 심장 챔버 벽 또는 유두근에 개별적으로 부착, 예를 들어 봉합될 수 있거나, 예를 들어 쌍(pair)들, 테트라드(tetrad)들 등으로 함께 묶일 수 있다.According to some embodiments, the nerves, eg,
일부 실시예들에 따르면, 신경들은 비대칭일 수 있다. 즉, 좌심실에 두 개의 유두근들이 있고 첨판 연장부들의 다양한 지점들에서 발생하는 신경들이 해당 근육들의 상단 에지로부터 다양한 길이와 거리를 포함할 수 있기 때문에 신경들의 크기가 다양할 수 있다. 따라서, 각각의 신경 또는 신경 번들은 다른 것들과 비교하여 개별화되고 다른 길이를 가질 수 있다. 이것은 인공 판막의 완벽한 폐쇄와 충분한 접합 길이를 보장한다.According to some embodiments, the nerves may be asymmetric. That is, the nerves can vary in size because there are two papillary muscles in the left ventricle and the nerves originating at various points of the leaflet extensions can cover a variety of lengths and distances from the top edge of those muscles. Thus, each nerve or nerve bundle may be individualized and of different lengths compared to the others. This ensures perfect closure of the prosthetic valve and sufficient bond length.
일부 실시예들에서, 첨판 연장부들, 예를 들어, 연장부들(1703 및 1709) 각각으로부터 발생하는 신경들, 예를 들어 신경들(1704 및 1708)은, 판막이 생체 내(in-vivo)에서 움직일 때 첨판들의 마진을 따라 장력이 고르게 분포되도록 하여 인공 판막의 마모를 줄이기 위해, 전첨판 연장부 및 후첨판 연장부의 에지를 따라 분포될 수 있다.In some embodiments, nerves arising from leaflet extensions, e.g.,
도 17은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 고유한 환형을 모방하기 위해 판막 인공삽입물의 둘레(perimeter) 상에 비대칭 가요성 링의 부착의 개략도이다. 일부 실시예들에 따르면, 가요성 링(1901)은 기다란 물질의 조각을 그 자체로 롤링하고 이를 링 형태로 닫거나, 또는 중간에 구멍(hole)이 있는 물질의 조각을 물질의 외부를 향해 자체 위로 롤링함으로써 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 롤링된 링(1901)은 예를 들어 환자의 환형에 봉합하는 외과적 부착(surgical attachment)을 허용하기 위해, 환형의 더 나은 스티프니스(stiffness)를 허용하기 위해, 탄성 물질을 사용하는 경우 수축기와 이완기 사이에서 변화하는 심장 주기 동안 더 나은 탄성을 제공하기 위해, 승모판 인공삽입물(1200)의 둘레에 부착될 수 있다. 롤링된 링(1901)은 초기에 절단된 판막(1200)(도 10)의 둘레(perimeter)에 맞을 수 있다.17 is a schematic diagram of attachment of an asymmetric flexible ring on the perimeter of a valve prosthesis to mimic the inherent annular shape, in accordance with some embodiments of the present disclosure. According to some embodiments, the
일부 실시예들에 따르면, 외부 링 강화재(outer ring reinforcement)(1901)는 각각 이완기 및 수축기의 심장 주기 동안 인공 판막의 가변(variable) 이완 및 수축을 허용하기 위해 가변 탄성을 포함하는 탄성 물질로 제작될 수 있다. 일부 실시예들에서, 링(1901)의 탄성은 3D 심장초음파 검사에 기초한 환자의 고유한 환형의 움직임에 대한 지속적인 검사(혹은 연구)(study)로부터 유도될 수 있다.According to some embodiments,
일부 실시예들에서, 강화 링(1901)은 심장 내부의 혈액 환경에 노출될 수 있거나, 그것을 둘러싸는 첨판들과 동일한 물질로 만들어질 수 있는 탄성 물질을 감싸는 샌드위치(sandwich)로 롤링될 수 있다.In some embodiments, the
도 17에 도시된 바와 같이, 인공 판막(1200)은 (연장부들을 통해 또는 없이) 전첨판(1202A)에 부착될 수 있는 신경들(1704 및 1706) 및 (연장부들을 통해 또는 없이) 후첨판(1202P)에 부착될 수 있는 신경들(1708 및 1710)을 포함할 수 있다. 도 16a 내지 도 16b에 도시된 바와 같이, 신경들은 판막(1200)을 심장의 유두근들에 부착하도록 구성된 적어도 2개의 캡들에 부착될 수 있으며, 따라서 특정한 환자의 특정한 해부학적 및 생리학적 요건들에 따라, 승모판 인공 판막(1200)을 환자의 좌심실에 적절하게 부착할 수 있다.As shown in FIG. 17 ,
도 18a 내지 도 18b는 본 개시의 일부 실시예들에 따라 각각 링이 롤링되기 전후에 롤링된 판막 링 내로 삽입될 탄성 물질의 개략도들이다. 일부 실시예들에 따르면, 도 18a-18b에 도시된 바와 같이, 판막 링(2201)은 링(2201)이 탄성 물질(2205) 위로 롤링되고 탄성 물질(2205)이 링(2201) 내에서 "샌드위치"되도록 링(2201) 내에 삽입될 수 있는 탄성 물질(2205)의 추가를 포함할 수 있다. 링(2201) 내에 탄성 물질(2205)을 추가하는 것은 링(2201)에 추가적인 탄성을 제공하기 위한 것이며, 이는 천연 승모판의 탄성 특성을 더 잘 모방하는 것에 도움이 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 탄성 물질(2205)은 고무 또는 임의의 다른 생체적합성 합성 물질일 수 있다. 일부 실시예들에서, 탄성 물질(2205)의 형태는 탄성 물질(2205)을 링(2201)에 쉽게 삽입할 수 있도록 하기 위해 삽입되는 링(2201)의 형태와 유사하다.18A-18B are schematic diagrams of an elastic material to be inserted into a rolled valve ring before and after the ring is rolled, respectively, according to some embodiments of the present disclosure. According to some embodiments, as shown in FIGS. 18A-18B ,
(첨판들과 동일한 물질로 만들어지거나 첨판들의 외부 림(outer rim)들에 부착된 대안적인 물질 연장부로부터 만들어질 수 있는) 링(2201)은, 절개부(2220)에 의해 정의된 2개의 첨판들, 예를 들어 전첨판(2202A) 및 후첨판(2202P) 사이에 개구부를 제공하기 위해, 합성 판막의 내측을 향해, 예를 들어, 초승달 또는 반원 형태로 첨판 섹션의 중앙을 따라 만들어질 수 있는 절개부(2220)를 향해 탄성 물질(2205) 위로 롤링될 수 있다. 절개부(2220)는 실제로 혈액이 좌심방에서 좌심실로 흐르는 실제 승모판 인공삽입물 오르피스이다. 따라서, 승모판 인공삽입물의 외부 마진들은 링(2201)을 포함할 수 있고, 그 다음 링(2201)에 연결된 첨판들, 예를 들어 첨판들(2201A 및 2202P)의 주요 표면(main surface)은 신경들(예를 들어 신경들(2204)을 통해 캡(2270)을 통해 유두근들에 연결된다.The ring 2201 (which may be made of the same material as the leaflets or from alternative material extensions attached to the outer rims of the leaflets) is the two leaflets defined by the
도 19는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 승모판 인공삽입물을 제작하기 위한 방법을 예시하는 개략적인 흐름도이다. 일부 실시예들에 따르면, 환자마다 커스터마이징된 승모판 인공삽입물을 제작하기 위한 방법(2000)은 이미징 방법들을 통해 환자의 승모판의 크기 및 형태를 측정하는 동작을 포함할 수 있는 동작(2002)을 포함할 수 있다. 특정한 환자의 승모판의 형태와 크기를 측정하는 이미징 방법들은 심장초음파, 심장 CT, 심장 MRI 등이 있다. 방법(2000)은 물질의 단일 조각으로부터 환자의 승모판의 복제물을 1:1 축적으로 절단하는 동작(2004)을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(2000)은 물질의 단일 조각을 따라 절개부를 절단하여 혈류를 위한 오리피스를 생성하고 오리피스의 각 측면에 하나씩 2개의 첨판들을 생성하는 동작(2006)을 포함할 수 있다. 방법(2000)은 동작(2002)에서와 같이 승모판의 형태 및 크기를 측정하는 이미징 방법들과 유사할 수 있는 이미징 방법들을 통해 필요한 신경들의 길이를 측정하는 동작(2008)을 포함할 수 있다.19 is a schematic flow diagram illustrating a method for fabricating a mitral valve prosthesis according to some embodiments of the present disclosure. According to some embodiments,
일부 실시예들에서, 방법(2000)은 신경들을 심장의 유두근들에 부착하도록 구성된 두 개의 캡들 중 하나에 신경들을 부착하는 동작(2010)을 더 포함할 수 있다.In some embodiments,
일부 실시예들에서, 방법(2000)은 첨판들 상에 가요성 링을 부착함으로써 특정한 환자마다 고유한 승모판을 모방하는 전체 승모판 인공삽입물을 생성하는 동작을 포함할 수 있는 동작(2012)를 포함할 수 있다.In some embodiments,
일부 실시예들에서, 방법(2000)은 동작(2008)에서 측정된 바와 같이 신경들을 운반하기 위해 2개의 첨판들 각각에 연장부들을 부착하는 동작을 포함할 수 있는 선택적 동작을 더 포함할 수 있다. 이러한 연장부들은 심장 주기의 수축기 국면에서 적절한 접합 및 폐쇄를 제공하는 것에 도움이 될 수 있다.In some embodiments,
본 발명의 일 실시예에 따르면, 개인 맞춤형 판막은 각 환자의 정확한 해부학적 치수들과 제한들에 맞게 제작되기 때문에, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 제작하는 방법을 구현하는 동기(motivation)는 판막이 현재의 판막 인공삽입물들보다 수명이 오래갈 것이라는 기대에 있다. 개별화된 인공삽입물은 환자에게 맞도록 만들어지고 인공삽입물 구현 후 우수한 혈역학적 성능과 더 빠르거나 더 나은 심장 회복을 허용하기 때문에 이용 가능한 최상의 인공삽입물보다 더 나은 역할을 할 것이다.According to one embodiment of the present invention, the motivation for implementing a method for manufacturing a personalized mitral valve prosthesis is that the valve is currently manufactured because the personalized valve is manufactured to the exact anatomical dimensions and limitations of each patient. It is expected that the lifespan of valve prostheses will last longer. An individualized prosthesis will outperform the best prosthesis available because it is made to fit the patient and allows for superior hemodynamic performance and faster or better cardiac recovery after prosthesis implementation.
도 20a를 참조하면, 도 20a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 제작하기 위한 방법(2020)을 예시하는 개략도이다. 방법(2020)에 따르면 판막 인공삽입물은 현재 관행처럼 기성품(off-the-shelf product)이 아니다. 대신에 동작(2022)에서 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 주문한 후, 동작(2024)에서 수행된 원격 진단 이미징 스캔(diagnosis imaging scan)들이 동작(2026)에서 승모판 인공삽입물 치수들을 개별화하는 기초(basis)로 사용되어 그에 따라 동작(2028)에서 개별 환자에 대한 보다 정확한 개인 맞춤형 판막 인공삽입물을 제작할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(2020)은 동작(2030)에서 특정한 환자에게 이식하기 위해 자연적으로 설계된 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 포장(package)하고 배송(ship)하는 동작을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물이 환자와 완전히 호환될(compatible) 수 있도록 스캔은 제작하는 동작(2028) 전에 매우 짧은 시간에 이루어진다.Referring to FIG. 20A , FIG. 20A is a schematic diagram illustrating a
도 20b를 참조하면, 도 20b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 제작하기 위한 방법을 예시하는 개략적인 흐름도이다. 방법(2040)은 방법(2020)과 유사하지만 다른 동작들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(2040)은 이미징 방법들을 통해 환자의 고유한 승모판의 크기 및 형태를 측정하는 동작을 포함할 수 있는 동작(2042)을 포함할 수 있다. 진단 이미징 기술(diagnosis imaging technique)들은 2D 및 3D 심장 초음파, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 또는 심장 자기 공명(CMR)을 포함하는 현재 이미징 기술들일 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.Referring to FIG. 20B , FIG. 20B is a schematic flow diagram illustrating a method for fabricating a personalized mitral valve prosthesis according to some embodiments of the present disclosure.
일부 실시예들에서, 방법(2040)은 검증된 알고리즘에 기초하여 특정한 환자마다 환형 링, 첨판들 및 신경들의 기하학적 구조 및 치수들을 계산하는 동작을 포함할 수 있는 동작(2044)을 더 포함할 수 있다. 검증된 알고리즘, 예를 들어 각각의 특정한 환자에 적합한 승모판 인공삽입물의 치수들을 정의하는 것에 도움이 되는 계산들은 아래에서 상세히 설명된다.In some embodiments,
일부 실시예들에서, 방법(2040)은 동작(2046)을 포함할 수 있고, 동작(2046)은 각 환자마다, 환자의 특정한 해부학 및 개인 생리학에 따라, 수행될 수 있는 개인 맞춤형 인공삽입물 승모판(즉, 환형 링), 첨판들 및 신경들의 모든 부분들을 계산들에 기초하여 절단하는 동작 및 연결하고, 따라서 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 형성하는 동작을 포함할 수 있다.In some embodiments,
일부 실시예들에서, 방법(2040)은 동작(2048)을 포함할 수 있고, 동작(2048)은 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물이 제작된 환자의 심장에 개인 맞춤형 인공삽입물 승모판을 이식하는 동작을 포함할 수 있는 동작(2048)을 포함할 수 있다.In some embodiments,
이제 도 21a-21b를 참조하면, 도 21a-21b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 임상 실습에서 고유한 승모판을 제거할 때 보존된 링 형태의 판막 에지의 개략도를 예시하고, 판막 인공삽입물의 환형 링 원주(AC)를 계산하는 데 사용되는 장축으로서 AL-PM 직경을 가지고, 단축으로서 AP 직경을 갖는 타원 형태 환형 모델의 개략도이다.Referring now to FIGS. 21A-21B , FIGS. 21A-21B illustrate schematic diagrams of a ring-shaped valve edge preserved upon removal of an inherent mitral valve in clinical practice, and a valve prosthesis, in accordance with some embodiments of the present disclosure. Schematic diagram of an elliptical annular model with the AL-PM diameter as the major axis and the AP diameter as the minor axis used to calculate the annular ring circumference (AC) of
일부 실시예들에서, 승모판 인공삽입물 환형 구성요소들과 관련하여 하기 약어(abbreviation)들이 사용된다:In some embodiments, the following abbreviations are used in reference to mitral valve prosthesis annular components:
승모 환형(MA);mitral annular (MA);
환형 링 원주(AC);annular ring circumference (AC);
전방-후방 직경(AP);anterior-posterior diameter (AP);
전외측 후내측 직경(AL-PM);anterior lateral posteromedial diameter (AL-PM);
교련 직경(CC); 및commissure diameter (CC); and
환형 영역(AA).Annular area (AA).
승모판 인공삽입물 환형:Mitral valve prosthesis annular:
일부 실시예들에 따르면, 본 개시의 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물은 환자의 고유한 승모 환형과 일치하도록 치수가 조정된 가요성 환형 링을 포함한다. 본 발명에 따르면, 승모판 인공삽입물은 다음과 같은 특징들에 기초하여 개별화 또는 개인화될 수 있다.According to some embodiments, the personalized mitral valve prosthesis of the present disclosure includes a flexible annular ring dimensioned to match the patient's unique mitral annulus. According to the present invention, the mitral valve prosthesis can be individualized or personalized based on the following characteristics.
제1 특징은 인공삽입물의 환형 링이 단단한 프레임의 제약 없이 제작되어 환자의 승모 환형과 호환된다는 것이다.The first feature is that the annular ring of the prosthesis is made without the constraints of a rigid frame and is compatible with the patient's mitral annulus.
제2 특징은 도 20b의 2022와 같이 특정한 환자의 진단 이미징 결과(diagnosis imaging result)에 따라 인공삽입물 환형 링의 원주의 치수들이 개별화된다는 점이다. 일부 실시예들에서, 인공삽입물 환형 링의 치수들은 좌심실 수축기 동안 승모판이 닫힐 때 도 21a에 예시된 전방-후방 직경(AP) 및 도 21a에 예시된 전외측 후내측 직경(AL-PM)의 함수로서 계산된다.The second characteristic is that the dimensions of the circumference of the prosthesis annular ring are individualized according to the diagnosis imaging result of a specific patient, as shown in 2022 of FIG. 20B. In some embodiments, the dimensions of the prosthesis annular ring are a function of the anterior-posterior diameter (AP) illustrated in FIG. 21A and the anterolateral posterior medial diameter (AL-PM) illustrated in FIG. 21A when the mitral valve is closed during left ventricular systole. is calculated as
제3 특징은 임상 실습(도 21a)에서 고유한 승모판을 제거할 때 링 형태의 판막 에지가 보존되는 것이고, 인공삽입물의 환형 링이 고유한 판막 에지에, 즉 네킹 다운 고유한 환형(necking down native annulus)에 스티칭되는 것이다. 환형 링 원주(AC) 측면에서 개인 맞춤형 인공삽입물의 환형 링 치수는 수학식 (1)에 따라 계산될 수 있다:A third feature is that the ring-shaped valve edge is preserved when the native mitral valve is removed in clinical practice (FIG. 21A), and the annular ring of the prosthesis is attached to the native valve edge, i. annulus). The annular ring dimension of a personalized prosthesis in terms of the annular ring circumference (AC) can be calculated according to Equation (1):
이로써 hereby
AP 직경은 전방-후방 직경이고;AP diameter is the anterior-posterior diameter;
AL-PM 직경은 전외측 후내측 직경이고; 및AL-PM diameter is the anterolateral posteromedial diameter; and
는 환형 링의 에지의 너비이다. is the width of the edge of the annular ring.
AL-PM 직경을 장축으로, AP 직경을 단축으로 하는 타원 형태 환형으로부터 도출된 근사 공식(approximate formula)(도 21b)은 수학식 (2)에 기초하여 판막 인공삽입물의 AC(1)을 계산하기 위해 사용된다:An approximate formula (FIG. 21B) derived from an elliptical annulus with the AL-PM diameter as the major axis and the AP diameter as the minor axis is calculated to calculate the AC(1) of the valve prosthesis based on Equation (2). used for:
일부 실시예들에서, 승모판 인공삽입물의 환형 링 원주(AC)는 환자의 고유한 환형과 비교하여 추가 조정(adjustment)이 필요하고, 이러한 조정은 일반적으로 환형 링 원주(AC)의 크기의 감소를 지칭한다. 이러한 상황들에서, 승모판 인공삽입물의 환형 링은 이러한 문제로 고통받는 일부 환자들에서 확장된 환형의 환형 치료(annuloplastic treatment)의 역할을 할 수 있다. 일 양태에서, AC 감소(AC reduction)의 비율의 범위는 0% 내지 20%일 수 있고, 실제 값은 바람직하게는 기존의 임상 진단에 의해 결정되거나, 빅데이터 분석에 의해 확립된 수학적 모델에 의해 결정되거나, 건강한 인구의 신체 표면적(body surface area)(BSA)에 대한 지수 값 과의 비교에 기초하여 보다 간단하고 현실적으로 결정될 수 있다. 다른 양태에서, AC 감소는 또한 새로운 판막 인공삽입물에 의해 첨판 접합이 개선될 때 인공삽입물 이식 후 환형 리모델링의 경향(tendency)에 의해 요구되며; 따라서 감소 비율()은 환자의 심장 회복 가능성(potential of recovery of the patient's heart)에 따라 달라진다. 결론적으로 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 보다 정확한 환형 원주의 값인 승모판 인공삽입물의 AC(2)는 수학식 (3)에 따라 계산될 수 있다:In some embodiments, the annular ring circumference (AC) of the mitral valve prosthesis requires additional adjustment compared to the patient's native annulus, which adjustment generally results in a reduction in the size of the annular ring circumference (AC). refers to In these circumstances, the annular ring of the mitral valve prosthesis can serve as an annuloplastic treatment of the extended annular in some patients suffering from this problem. In one aspect, the percentage of AC reduction may range from 0% to 20%, and the actual value is preferably determined by existing clinical diagnosis or by a mathematical model established by big data analysis. It can be determined or, more simply and realistically, based on comparison with index values for the body surface area (BSA) of a healthy population. In another aspect, AC reduction is also required by the tendency for annular remodeling after prosthesis implantation when leaflet junctions are improved by the new valve prosthesis; Therefore, the reduction ratio ( ) depends on the potential of recovery of the patient's heart. In conclusion, AC(2) of the mitral valve prosthesis, which is a more accurate value of the annular circumference of the personalized mitral valve prosthesis, can be calculated according to equation (3):
이로써 는 AC 감소의 비율이다(고유한 환형 링 원주에서부터 개인 맞춤형 인공삽입물의 환형 링까지).hereby is the rate of AC reduction (from the original annular ring circumference to the annular ring of the personalized prosthesis).
일부 실시예들에 따르면, AC 감소가 필요한 경우 환형 주름 기술(annular plication technique)이 사용될 수 있다. 환형 주름은 환형 성형술(annuloplasty) 동안 일반적으로 시행되는 국소적인 환형 주름 대신 환형을 따라 균일한 환형 주름이 생길 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 환형 주름은 후방 판막이 전체 승모판 원주의 더 큰 부분을 구성한다는 사실로 인해 후방 판막 환형에 더 집중될 수 있다. 또한, 인간 심장의 후방 환형에는 섬유질 골격(fibrous skeleton)이 없기 때문에 팽창(dilatation), 대칭 또는 비대칭이 되기 쉽고 후방 환형이 확장되어 첨판 거리(leaflet distancing) 및 누출을 유발할 수 있다.According to some embodiments, an annular plication technique may be used when AC reduction is desired. Annular wrinkles may result in uniform annular wrinkles along the annulus instead of localized annular wrinkles commonly performed during annuloplasty. Annular folds according to embodiments of the present disclosure may be more concentrated in the posterior valve annulus due to the fact that the posterior valve constitutes a larger portion of the overall mitral valve circumference. In addition, since the posterior annulus of the human heart does not have a fibrous skeleton, it is prone to dilatation, symmetrical or asymmetrical, and the posterior annulus may expand, causing leaflet distancing and leakage.
제4 특징은 본 발명에 따른 승모판 인공삽입물이 전첨판(2210)(도 22a)과 후첨판(2220)(도 22b)으로 이루어진 2개의 첨판들을 포함하는 인공 판막을 의미할 수 있다는 사실에 기초할 수 있다. 따라서, 판막 인공삽입물의 환형 링은 또한 두 부분들을 포함할 수 있다: 전첨판 환형 및 후첨판 환형. 전첨판 및 후첨판의 상부 에지는 승모판 인공삽입물(도 22c)의 환형 링(2230)을 형성하기 위해 전외측에서 전외측으로, 후내측에서 후내측 방향을 따라 함께 결합될 수 있다. 즉, 전첨판(2210)의 전외측은 후첨판(2220)의 전외측에 부착되고, 전첨판(2210)의 후내측은 후첨판(2220)의 후내측에 부착된다.A fourth feature is based on the fact that the mitral valve prosthesis according to the present invention can refer to a prosthetic valve comprising two leaflets consisting of an anterior leaflet 2210 (FIG. 22A) and a posterior leaflet 2220 (FIG. 22B). can Thus, the annular ring of the valve prosthesis can also include two parts: an anterior leaflet annulus and a posterior leaflet annulus. The upper edges of the anterior and posterior leaflets may be joined together along anterolateral to anterolateral and posteromedial to posteromedial directions to form the
환형 링(2230)은 강화된 구조를 가질 수 있고 다층의 첨판 물질로 구성된다. 환형 링(2230)의 높이는 1mm 내지 4mm의 범위일 수 있고 더 바람직하게는 2mm 내지 3mm의 범위일 수 있으며, 이는 임상 외과의가 판막 환형을 환자 심장의 승모 환형에 스티칭할 수 있게 할 수 있다. 층들의 수는 전첨판과 후첨판의 상단 에지를 접거나 중첩해서 2-4개일 수 있다. 일부 실시예들에서, 환형 링은 환형 링 강화(annular ring reinforcement)를 위한 외과용 봉합사(2316)를 포함할 수 있다.
본 발명의 승모판 인공삽입물은 첨판들의 강화된 상단 에지들인 전첨판 환형과 후첨판 환형의 조합으로 형성된 비대칭 환형 링을 가질 수 있다. 이러한 비대칭 환형 링의 예가 도 22a 및 도 22b에 도시되어 있으며, 여기서 전첨판 환형 원주(AAC)(2212)는 후첨판 환형 원주(PAC)(2222)보다 작고 AAC/PAC의 비율(R)은 49/51 내지 30/70, 보다 바람직하게는 35/65 내지 42/58의 범위일 수 있다. 전첨판 환형 원주(AAC)(2212) 및 후첨판 환형 원주(PAC)(2222)는 각각 수학식 (4) 및 (5)에 따라 계산될 수 있다:The mitral valve prosthesis of the present invention may have an asymmetrical annular ring formed by a combination of anterior leaflet annulus and posterior leaflet annulus, which are the reinforced top edges of the leaflets. An example of such an asymmetrical annular ring is shown in FIGS. 22A and 22B , where the anterior leaflet annular circumference (AAC) 2212 is less than the posterior leaflet annular circumference (PAC) 2222 and the ratio AAC/PAC (R) is 49 /51 to 30/70, more preferably 35/65 to 42/58. The preleaflet annular circumference (AAC) 2212 and the posterior leaflet annular circumference (PAC) 2222 can be calculated according to Equations (4) and (5), respectively:
이제 도 22d 및 22e 내지 22f를 참조하며, 도 22d 및 22e 내지 22f는 2개의 유두근들을 지시하는 환형 모델, 및 커스터마이징된 전첨판 및 후첨판 모델을 각각 도시한다. 일부 실시예들에서, 전첨판 환형 원주(AAC) 및 후첨판 환형 원주(PAC)는 도 22d에 도시된 새로운 봉합사 포지션들(A 및 B)를 사용하여 정의될 수 있다. 새로운 봉합사 포지션들(A 및 B)은 2개의 유두근들(PM1, PM2) 각각의 위치에 기초하여 선택될 수 있고, 이것은 AAC 및 PAC를 결정하기 위해 서로로부터 전첨판, 예를 들어, 전첨판(602A)(도 6A) 및 후첨판, 예를 들어, 후첨판(602P)(도 6A)을 정의할 수 있다. 새로운 봉합사 포지션들(A 및 B)에 기초하여 제작될 수 있는 전첨판, 후첨판 및 판막 신경들(예를 들어 신경들(604, 606, 608, 610)(도 6A)은 신경들이 유두근들(PM1 및 PM2)에 봉합되는 경우에, 예를 들어 환형 링을 따라 다른 봉합사 포지션들을 기초로 하는 인공 판막들과 비교하여 이식 후 더 적은 왜곡을 유발할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 22e-22f는 새로운 봉합사 포지션들(A 및 B)을 구현한 후의 전첨판 및 후첨판 모델을 예시한다. 현재의 환형 모델에 따르면, 전첨판 원형 원주(AAC)는 후첨판 원형 원주(PAC)보다 약간 더 길 수 있으며, 이는 PAC가 AAC보다 긴 도 22a-22b의 개시와 반대일 수 있다. 현재의 환형 모델에서 전첨판과 후첨판의 표면 영역은 혈압하에서 첨판들의 적절한 폐쇄를 제공할 수 있도록 서로 유사하다.Referring now to Figures 22D and 22E-22F, which show an annular model pointing to two papillary muscles, and a customized anterior leaflet and posterior leaflet model, respectively. In some embodiments, the anterior leaflet annular circumference (AAC) and posterior leaflet annular circumference (PAC) can be defined using the new suture positions (A and B) shown in FIG. 22D. The new suture positions (A and B) can be selected based on the position of each of the two papillary muscles (PM1, PM2), which are separated from each other to determine the AAC and PAC, e.g., the anterior leaflet ( 602A) (FIG. 6A) and a posterior leaflet, eg,
승모판 인공삽입물 첨판들:Mitral Valve Prosthesis Leaflets:
이제 도 23c를 참조하면, 도 23c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 인공삽입물의 첨판들이 접합될 때 서로 영향을 미치는 다수의 파라미터들의 관계의 개략도이고, 도 24a-24b를 참조하면, 도 24a 내지 도 24b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 승모판 첨판의 접합의 측면도 및 사시도의 개략도이다. 일부 실시예들에 따르면, 본 발명의 승모판 인공삽입물은 비대칭 환형 링(2230)에 매달린 2개의 가요성 막 같은(membrane-like) 첨판들을 포함할 수 있다. 이완기 주기 동안 두 개의 첨판들을 열어 혈액이 좌심방에서 좌심실로 흐르도록 한 다음 두 첨판들을 단단히 닫아 심장을 통한 혈류가 수축기 주기 동안 판막을 통해 역류하지 않고 한 방향으로 흐르도록 한다. 인공 판막들이 제대로 열리고 닫히도록 하려면 두 개의 첨판들의 치수가 중요하다.Referring now to FIG. 23C , FIG. 23C is a schematic diagram of the relationship of a number of parameters that affect each other when the leaflets of a prosthesis are bonded, and with reference to FIGS. 24A-24B , in accordance with some embodiments of the present disclosure. 24A-24B are schematic diagrams of side and perspective views of bonding of mitral valve leaflets in accordance with some embodiments of the present disclosure. According to some embodiments, the mitral valve prosthesis of the present invention may include two flexible membrane-like leaflets suspended from an asymmetrical
건강한 승모판의 경우 진단 이미징 결과들에서 복제된 첨판 길이로 판막 인공삽입물이 맞춤화될(tailored) 수 있다. 그러나 승모판의 기능이 저하되어(malfunction) 교체가 필요한 환자의 경우, 전첨판 길이(La)와 후첨판 길이(Lp)를 측정하는 것은 새로운 판막 인공삽입물을 개별화하거나 개인화하는 데 적합하지도 유용하지도 않다. 대신, 전방-후방 직경(AP, A2P2로 지칭될 수 있음)은 첨판 접합을 위한 최소 거리 또는 길이를 나타내는 기준(reference)으로 사용될 수 있다. 전첨판 길이 대 후첨판 길이의 비율(r)은 1/1에서 2/1(기준 비율(reference ratio)들)까지 다양할 수 있다.In the case of a healthy mitral valve, the valve prosthesis can be tailored with the leaflet length replicated in the diagnostic imaging results. However, in patients with mitral valve malfunction requiring replacement, measuring anterior leaflet length (La) and posterior leaflet length (Lp) is neither suitable nor useful for individualizing or personalizing a new valve prosthesis. Instead, the anterior-posterior diameter (AP, which may be referred to as A2P2) can be used as a reference to indicate the minimum distance or length for leaflet bonding. The ratio (r) of preleaflet length to posterior leaflet length can vary from 1/1 to 2/1 (reference ratios).
일부 실시예들에서, 전방-후방 직경(AP) 및 비율(r)에 추가로, 첨판 길이는 또한 접합 깊이(Cd), 접합 높이(Coapt H) 및 신경 길이(Lc)에 의해 영향을 받는다. 따라서, 전첨판 길이(ALL) 및 후첨판 길이(PLL)는 수학식 (6) 및 (7)로 표현되는 바와 같이 위에서 언급한 모든 파라미터들의 함수일 수 있다:In some embodiments, in addition to anterior-posterior diameter (AP) and ratio (r), leaflet length is also influenced by junction depth (Cd), junction height (Coapt H) and nerve length (Lc). Thus, the preleaflet length (ALL) and the posterior leaflet length (PLL) can be a function of all the parameters mentioned above as expressed by equations (6) and (7):
일부 실시예들에 따르면, 전방-후방 직경(AP)이 28 mm 미만인 경우 동물 모델에 대한 전첨판 길이(ALL) 및 후첨판 길이(PLL)를 계산하기 위해 실험식(empirical formula)들이 사용된다. 이러한 공식들은 낮은 평균 승모판간 압력 그래디언트 및 수용된 첨판 접합(도 24)을 나타내는 돼지 또는 양 모델에서 작동(work)하는 것으로 입증되었다. 수학식 (8) 및 (9)는 다음과 같다:According to some embodiments, empirical formulas are used to calculate anterior leaflet length (ALL) and posterior leaflet length (PLL) for an animal model when the anterior-posterior diameter (AP) is less than 28 mm. These formulations have been demonstrated to work in a porcine or ovine model that exhibits low mean intermitral pressure gradients and accepted leaflet junctions (FIG. 24). Equations (8) and (9) are:
일부 실시예들에서, 전첨판 및 후첨판의 상단 에지들은 판막 인공삽입물의 다층 강화 환형 링(multi-layered reinforced annular ring), 예를 들어 비대칭 환형 링(2230)을 형성한다. 첨판들의 상단 에지는 직선 또는 곡선, 즉 반타원형일 수 있으므로 완성된 판막 인공삽입물이 좌심실의 천연 기하학적 구조에 더 정확하게 맞도록 한다. 환형 링으로부터 아래쪽으로, 2개의 첨판들이 함께 결합될 때 2개의 교련들, 예를 들어 교련들(2310, 2312)(도 22c)이 형성된다. 교련들은 안쪽으로 기울어져 판막 인공삽입물의 몸체(body)에 약간의 원뿔 형태를 제공하여 형태와 윤곽에 대해 좌심실에 더 잘 맞는다. 경사 각도(inclined angle)(δ0)는 5도 내지 20도 범위일 수 있다. 원뿔 각도(δ1)는 수학식 (10)에 따라 첨판들의 교련 에지의 경사 각도(δ0)에 의해 결정된다:In some embodiments, the top edges of the anterior and posterior leaflets form a multi-layered reinforced annular ring of a valve prosthesis, eg, asymmetric
일부 실시예들에 따르면, 경사 각도들(δ0)은 두 첨판들 모두에 대해 동일하고, 따라서 원뿔 각도(δ1)는 두 첨판들에 대해 동일하다. 일부 실시예들에 따르면, 개별화되거나 개인화되어야 하는 인공삽입물 첨판의 또 다른 요소는 자유변(free edge)들이다. 전첨판과 후첨판 사이의 에지 대 에지 접합(edge to edge coaptation)은 인공 판막의 기능과 성능을 제어한다. 기하학적으로 본 발명의 첨판 자유변(leaflet free edge)은 반타원형이다. 자유변의 길이는 수학식 (11)에 따라 계산될 수 있다.According to some embodiments, the inclination angles δ 0 are the same for both leaflets, and thus the cone angle δ 1 is the same for both leaflets. According to some embodiments, another element of the prosthesis leaflet that is to be individualized or personalized is the free edges. The edge to edge coaptation between the anterior and posterior leaflets controls the function and performance of the prosthetic valve. Geometrically, the leaflet free edge of the present invention is semi-elliptical. The length of the free edge can be calculated according to Equation (11).
여기서 CH는 도 22a 및 22b에 각각 도시된 바와 같이 교련 에지들(2214 및 2216)의 길이를 나타낸다.where CH denotes the length of the commissure edges 2214 and 2216 as shown in FIGS. 22A and 22B respectively.
파라미터들 "a" 및 "b"는 전첨판 또는 후첨판의 상단 에지의 형태를 형성하기 위해 필요한 기하학적 파라미터들이고, 이것은 도 23a에 도시된 바와 같이 장축(long axis) "a" 및 단축(short axis) "b"를 갖는 반타원으로서 또는 도 23b에 도시된 바와 같이 직선으로서 곡선이다.Parameters “a” and “b” are the geometrical parameters needed to form the shape of the top edge of the anterior leaflet or posterior leaflet, which are the long axis “a” and the short axis as shown in FIG. 23A. ) as a semi-ellipse with “b” or as a straight line as shown in FIG. 23B.
도 23b는 ""이고, ""인 첨판의 상단 에지가 직선인 극단적인 예시이고, 첨판의 자유변은 다음과 같이 수학식 (12)에 따라 계산될 수 있다:Figure 23b shows " "ego, " " is an extreme example where the top edge of the leaflet is straight, and the free edge of the leaflet can be calculated according to Equation (12) as:
일부 실시예들에 따르면, 커스터마이징된 승모판 인공삽입물 첨판 길이를 계산하기 위한 개선된 알고리즘이 제공될 수 있다. 첨판 길이는 효율적이고 효과적인 방식으로 판막을 닫고 여는 것에 영향을 미치는 핵심 인자(factor)이다. 본 개시의 일부 실시예들에서, 유한 요소 방법(finite element method)(FEM)은 접합을 증가시키고 판막 누출을 감소시키기 위해 최적의 전첨판 길이 및 후첨판 길이를 최적화 및 계산하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 두께 및 물질 특성들과 같이 인공 승모판을 구성할 수 있는 기타 물질의 유입된 데이터 또는 유입된 소 심낭 데이터의 변동들은 커스터마이징된 판막 설계를 계산하기 위해 처음 도입되었다. 소 심낭 또는 기타 물질의 두께, 물질 특성들 및 기타 특징들도 판막이 닫히고 열리는 방식에 영향을 줄 수 있다.According to some embodiments, an improved algorithm for calculating customized mitral valve prosthesis leaflet length may be provided. Leaflet length is a key factor influencing valve closing and opening in an efficient and effective manner. In some embodiments of the present disclosure, finite element method (FEM) may be used to optimize and calculate optimal pre- and post-leaflet lengths to increase adhesion and reduce valve leakage. In these embodiments, variations in imported bovine pericardial data or imported data of other materials that may make up the prosthetic mitral valve, such as thickness and material properties, are first introduced to calculate the customized valve design. The thickness, material properties and other characteristics of the bovine pericardium or other material can also affect the way the valve closes and opens.
이제 FEM을 사용한 커스터마이징된 승모판 설계 방법을 예시하는 개략적인 흐름도인 도 23d를 참조한다. 일부 실시예들에 따르면, 방법(2300)은 환자 승모판 관련 데이터를 제공하는 것, 예를 들어 특정한 환자의 천연 승모판의 크기 및 형태를 제공하는 동작을 포함할 수 있는 동작(2320)을 포함할 수 있다. 환자 승모판 관련 데이터에는 예를 들어 환형 원주 길이, 환형 직경, 유두근 포지션 등이 포함될 수 있다. 방법(2300)은 공급된(또는 유입된) 소 심낭의 물질 특성들에 관한 유입된 소 심낭 데이터를 제공하는 동작을 포함할 수 있는 동작(2330)을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 인공 승모판을 구성할 수 있는 물질의 유입된 데이터, 예를 들어 유입된 소 심낭 데이터는 예를 들어, 소 심낭 두께, 인장 테스트 데이터(tensile testing data), 예컨대 영률, 응력-변형률 곡선 등을 포함할 수 있다.Reference is now made to FIG. 23D , which is a schematic flow chart illustrating a customized mitral valve design method using FEM. According to some embodiments, method 2300 may include
일부 실시예들에서, 방법(2300)은 동작(2340)을 포함할 수 있고, 동작(2340)은 인공 승모판의 커스터마이징된 3D 모델을 구축하고 입력들로 사용될 수 있는, 유입된 소 심낭 데이터 및 환자 승모판 데이터에 기초한 FEM 분석을 통해 이를 최적화하는 동작을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 최적 전첨판 길이, 최적 후첨판 길이, 최적 신경 너비 등은, 상이한 전첨판 길이, 후첨판 길이, 신경 너비, 및 임의의 추가 들 및 이들의 조합을 선택하는 판막 파라미터 연구(valve parameter study)들을 통한 FEM 최적화에 의해 결정될 수 있다. 판막 변형(Leaflet deformation) 최대 응력(maximum principle stress), 상당(equivalent)(본 미제스(von-Mises)) 응력, 판막 접촉 감지 영역(leaflet contact detection area) 등은 최적의 판막 성능을 수행하기 위한 최적의 파라미터들이 선택될 때까지 언급된 판막 파라미터들 및 기타 판막 파라미터들이 변경될 때 판막 성능을 평가하기 위해 사용될 수 있다.In some embodiments, method 2300 can include
일부 실시예들에서, 방법(2300)은 커스터마이징된 인공 승모판을 시각화하는 동작을 포함할 수 있는 동작(2350)을 선택적으로 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(2300)은 동작(2350)을 필요로 하지 않는다. 동작(2350)은 동작(2340) 동안 수행된 인공 승모판의 치수들, 예를 들어 전첨판, 후첨판, 전방 원주, 후방 원주, 환형 직경들, 전첨판 높이, 후첨판 높이, 신경 너비 등의 치수들을 공식화(formulate)한 후 커스터마이징된 인공 승모판의 3D 모델을 시각화하는 동작을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(2300)은 동작(2360)을 포함할 수 있고, 동작(2360)은 구축된 3D 모델에 따라 인공 승모판을 제작하고 동작(2350)에서 모델의 시각화를 따르는 동작을 포함할 수 있다.In some embodiments, method 2300 can optionally include an
일부 실시예들에서, 커스터마이징된 인공 승모판 설계가 완성되고 시각화되어 제작된 후, 방법(2300)은 예를 들어 시험관 내 유체역학적 챔버 테스트 내부에서 커스터마이징된 인공 승모판에 대한 성능 검증 테스트를 수행하는 동작을 포함하는 추가 동작(2370)을 포함할 수 있다.In some embodiments, after the customized prosthetic mitral valve design has been completed, visualized and fabricated, method 2300 may include performing a performance verification test on the customized prosthetic mitral valve, for example inside an in vitro hydrodynamic chamber test. It may include an
일부 실시예들에 따르면, 커스터마이징된 판막 설계 방법은 각각 동작(2320) 및 동작(2330)에 따라 환자 승모판 파라미터들 및 유입된 소 심낭 데이터를 제공하는 동작을 포함할 수 있다. 이러한 데이터의 예는 아래의 표 1에 제공된다. 이 예에서 환자 판막 교련 직경은 36mm이다.According to some embodiments, the customized valve design method may include providing patient mitral valve parameters and imported bovine pericardium data according to
표 1: 환자 승모판 데이터 및 유입된 소 심낭 데이터Table 1: Patient mitral valve data and inflow bovine pericardium data
본 방법에서, FEM 파라미터 최적화에 의해 동작(2340)에 따라 구현되고 환자에게 맞는 커스터마이징된 후첨판 및 전첨판 파라미터들은 하기 표 2에 제공된다.In the method, customized posterior and anterior leaflet parameters implemented according to
표 2: 커스터마이징된 판막 첨판 파라미터들Table 2: Customized valve leaflet parameters
일부 실시예들에서, 전첨판 길이(ALL) 및 후첨판 길이(PLL)는 교련 직경, 유두근 거리 등과 같은 환자 승모판 데이터뿐만 아니라 소 심낭 두께 및 영률과 같은 유입된 소 심낭 데이터에 의해 영향을 받을 수 있다. 즉, ALL 및 PLL은 각각 수학식 (13) 및 (14)에 따라 위에서 언급한 파라미터들 및 추가 파라미터들의 함수일 수 있다.In some embodiments, the anterior leaflet length (ALL) and posterior leaflet length (PLL) may be influenced by patient mitral valve data such as commissure diameter, papillary muscle distance, etc., as well as imported bovine pericardial data such as bovine pericardial thickness and Young's modulus. there is. That is, ALL and PLL may be functions of the above-mentioned parameters and additional parameters according to equations (13) and (14), respectively.
이로써hereby
CC는 교련 직경을 나타내고;CC represents the commissure diameter;
DBPM은 유두근들 사이의 거리를 나타내고;DBPM represents the distance between papillary muscles;
ZH는 유두근들에서부터 환형 링까지의 Z 높이를 나타내고;ZH represents the Z height from the papillary muscles to the annular ring;
BPTH는 소 심낭 두께를 나타내고; 및BPTH represents bovine pericardial thickness; and
BPYM은 소 심낭 영률을 나타낸다.BPYM stands for bovine pericardial Young's modulus.
일부 실시예들에서, 위의 CC 36.0 mm FEM 관련 데이터에 기초하여 다른 환자들에 대한 전첨판 길이(ALL) 및 후첨판 길이(PLL)를 계산하기 위한 실험식(empirical formula)이 제안될 수 있다. 최종 전첨판 길이와 후첨판 길이는 FEM 방법으로 검증되어야 한다. 일부 실시예들에서, ALL 및 PLL은 각각 수학식 (15) 및 (16)에 의해 계산될 수 있다:In some embodiments, an empirical formula for calculating the anterior leaflet length (ALL) and posterior leaflet length (PLL) for different patients based on the CC 36.0 mm FEM related data above may be proposed. The final preleaflet length and posterior leaflet length should be verified by the FEM method. In some embodiments, ALL and PLL may be calculated by Equations (15) and (16), respectively:
이로써hereby
α는 전첨판 길이 증폭 인자(anterior leaflet length amplification factor), 예를 들어 0.1033이고; 및α is the anterior leaflet length amplification factor, for example 0.1033; and
는 후첨판 길이 증폭 인자, 예를 들어 0.1033이다. is the posterior leaflet length amplification factor, eg 0.1033.
승모판 인공삽입물 신경들:Mitral valve prosthesis nerves:
정상적인 승모판에서 신경들은 유두근들에서부터 뻗어 나온 부채꼴 형태(fan-shaped)로 첨판들에 삽입된다. 부착 위치에 따라 1차, 2차, 3차 신경들로 나뉜다.In a normal mitral valve, the nerves emerge from the papillary muscles and insert into the leaflets in a fan-shaped fashion. It is divided into primary, secondary, and tertiary nerves according to the location of attachment.
본 개시의 승모판 인공삽입물은 단지(merely) 전첨판 또는 후첨판의 자유변에 부착된 1차 신경들을 포함한다. 각 세트의 2개 세트들의 신경들(도 24a)과 3개의 신경들(도 24b)은 각 단부에서 자유변의 3/8을 따라 균일하게 분포되어 있고, 그들은 전외측 신경들과 후내측 신경들이다.The mitral valve prosthesis of the present disclosure includes primary nerves merely attached to the free edge of either the anterior leaflet or the posterior leaflet. Two sets of nerves (FIG. 24A) and three nerves (FIG. 24B) of each set are evenly distributed along 3/8 of the free edge at each end, they are the anterolateral nerves and the posteromedial nerves.
신경들은 판막 인공삽입물의 적절한 개폐(opening and closing)를 보장하는 중요한 역할을 한다. 승모판의 다른 기하학적 특징들과 비교하여 신경들, 특히 신경들의 길이는 현재 임상 사전 진단 동안, 특히 판막 치환술(valve replacement)에 대해 잘 연구되지 않았다. 신경 측정값은 유두근의 정점에서 환형 평면까지의 거리, 유두근의 정점에서 접합 에지까지의 거리 또는 유두근의 정점에서 환형까지의 거리로 정의될 수 있다.Nerves play an important role in ensuring proper opening and closing of the valve prosthesis. Compared to other geometrical features of the mitral valve, the length of nerves, especially nerves, is currently not well studied during clinical prediagnosis, especially for valve replacement. A neural measure may be defined as the distance from the apex of the papillary muscle to the annular plane, the distance from the apex of the papillary muscle to the junctional edge, or the distance from the apex of the papillary muscle to the annular plane.
인공삽입물의 신경 길이를 개인화하기 위해, 첨판 길이(ALL 또는 PLL), 첨판 접합 높이(Coapt H), 첨판 접합 깊이(Cd) 및 유두근의 정점에서 첨판 접합 에지까지의 거리(Lc)는 복잡한 구조의 인공삽입물의 기능을 보장하기 위해 상관관계가 필요하다. 따라서, 전외측 신경들(ACL)의 길이와 후내측 신경들(PCL)의 길이는 아래 수학식 (17) 및 (18)에 따라 여러 파라미터들의 함수로 표현될 수 있다:To personalize the nerve length of the prosthesis, the leaflet length (ALL or PLL), leaflet junction height (Coapt H), leaflet junction depth (Cd), and distance from the apex of the papillary muscle to the leaflet junction edge (Lc) were determined for complex structures. Correlation is necessary to ensure the function of the prosthesis. Thus, the length of the anterior cingulate nerves (ACL) and the length of the posteromedial nerves (PCL) can be expressed as a function of several parameters according to equations (17) and (18) below:
유두근의 정점에서 접합 에지까지 측정된 거리를 인공삽입물 신경 길이로 사용하여 단순화된 방법, 즉 및 또한 본 개시에서 소개된다; 설계 수준에서, 각 세트의 3개의 신경들은 자유 단부(free end)에서 병합되고 신경 캡(2240)(도 22a 및 도 22b)과 같은 플레짓으로 융합된다. 임상 외과 의사는 현장 측정 및 조정을 수행하여 승모판 인공삽입물의 개인화 또는 맞춤화(customization)의 마지막 부분을 완료할 수 있다. 도 25는 본 개시의 방법에 따라 제작된 자연적으로 설계된 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물이 이식된 양(ovine) 심장의 심장초음파 사진이다.A simplified method using the distance measured from the apex of the papillary muscle to the junction edge as the prosthesis nerve length, i.e. and Also introduced in this disclosure; At the design level, the three nerves of each set are merged at the free end and fused into a flange such as nerve cap 2240 ( FIGS. 22A and 22B ). The clinical surgeon may perform on-site measurements and adjustments to complete the final piece of personalization or customization of the mitral valve prosthesis. FIG. 25 is an echocardiogram of an ovine heart implanted with a naturally designed personalized mitral valve prosthesis fabricated according to the method of the present disclosure.
이제, 도 26a 내지 도 26b를 참조하면, 도 26a 내지 도 26b는 본 개시의 실시예들에 따른, 각각의 신경 너비 및 신경 거리를 예시하는 후첨판 및 전첨판의 개략도이다. 일부 실시예들에서, 신경 너비(Chord width)(CW) 및 후첨판마다 신경 거리(chord distance per posterior leaflet)(DCPL) 및 전첨판마다 신경 거리(chord distance per anterior leaflet)(DCAL)는 FEM 방법에 의해 결정될 수 있다. CC가 36.0mm인 예와 관련하여 CW는 전첨판 및 후첨판 모두에 대해 3mm이다. 일부 실시예들에서, 신경 너비(CW)는 CC36.0 mm 판막에 기초하는 수학식(19)에 의해 계산될 수 있다:Referring now to FIGS. 26A-26B , FIGS. 26A-26B are schematic diagrams of posterior and anterior leaflets illustrating respective nerve widths and nerve distances, according to embodiments of the present disclosure. In some embodiments, chord width (CW) and chord distance per posterior leaflet (DCPL) and chord distance per anterior leaflet (DCAL) are measured by FEM method can be determined by Regarding the example where CC is 36.0 mm, CW is 3 mm for both the anterior and posterior leaflets. In some embodiments, nerve width (CW) can be calculated by Equation (19) based on a CC36.0 mm valve:
이로써hereby
γ는 신경 너비 증폭 인자를 나타내고, 예를 들어 0.0124이다.γ represents the nerve width amplification factor, for example 0.0124.
일부 실시예들에서, 최종 신경 너비는 FEM 방법을 사용하여 검증될 필요가 있다.In some embodiments, the final nerve width needs to be verified using the FEM method.
일부 실시예들에 따르면, 후첨판의 신경 거리(DCPL) 및 전첨판의 신경 거리(DCAL)는 2개의 유두근들 사이의 거리(distance between the two papillary muscle)(DBPM)에 의존할 수 있다.According to some embodiments, the posterior leaflet nerve distance (DCPL) and the anterior leaflet nerve distance (DCAL) may depend on the distance between the two papillary muscles (DBPM).
도 27은 D자형 환형 링을 포함하는 인공 승모판의 최종 커스터마이징된 3D 모델의 개략도이다. 인공 승모판의 3D 모델은 동작(2320)에서 제공된 환자 승모판 데이터에 기초하여 구축될 수 있고, 방법(2300)의 동작(2330)에서 제공된 유입된 소 심낭 데이터에 추가로 기초할 수 있다.27 is a schematic diagram of a final customized 3D model of an artificial mitral valve comprising a D-shaped annular ring. A 3D model of the prosthetic mitral valve may be built based on the patient mitral valve data provided in
도 28은 방법(2300)의 동작(2340)에 따른 커스터마이징된 인공 승모판 모델의 FEM 시뮬레이션 최적화 결과들의 개략도이다. 도 28은 닫힌 구성의 인공 승모판의 FEM 모델을 도시한다. 판막 모델의 환형 링은 천연 승모판의 환형 링 형태와 유사한 D 자형임이 분명하다.28 is a schematic diagram of FEM simulation optimization results of a customized prosthetic mitral valve model according to
동작(2350)과 같이 커스터마이징된 인공 승모판을 시각화한 후, 동작(2360)과 같이 커스터마이징된 인공 승모판을 제작한 후, 동작(2370)과 같이 커스터마이징된 인공 승모판의 성능 검증 테스트가 수행될 수 있다. 도 29a-29b는 개방된(open) 및 닫힌(closed) 구성의 유체역학적 테스트 챔버(hydrodynamic test chamber) 내부의 인공 승모판의 개략도들이다.After the customized artificial mitral valve is visualized in
도 30 및 31은 각각 돼지 심장에 이식된 후 닫힌 구성 동안의 커스터마이징된 인공 승모판의 심장초음파도이고, 이식된 후 돼지 심장의 혈압 그래디언트를 예시하는 이미지들이다. 커스터마이징된 인공 승모판은 매우 효율적이고 효과적인 방식으로 폐쇄되고 개방될 수 있으며 누출이 발생하지 않는다. 최대 압력 그래디언트는 3.87mmHg일 수 있고 평균 압력 그래디언트는 1.61mmHg일 수 있으며, 이는 천연 인간 승모판이 경험하는 압력과 유사하다.30 and 31 are echocardiograms of a customized prosthetic mitral valve during closed configuration after implantation into a porcine heart, respectively, and are images illustrating blood pressure gradients of a porcine heart after implantation. The customized prosthetic mitral valve can be closed and opened in a very efficient and effective manner and no leakage occurs. The maximum pressure gradient may be 3.87 mmHg and the average pressure gradient may be 1.61 mmHg, similar to the pressure experienced by a natural human mitral valve.
위에서 논의된 개인 맞춤형 기하학적 구조 및 치수들은 다양한 엔지니어링 도면 소프트웨어 또는 도면 도구에 대한 입력으로 취해질 수 있다.The personalized geometries and dimensions discussed above can be taken as input to various engineering drawing software or drawing tools.
도면은 판막 인공삽입물의 첨판들을 수동으로 절단하기 위한 템플릿으로 인쇄될 수 있다(예: 현미경 하에서 손으로 절단).The drawing can be printed as a template for manually cutting the leaflets of the valve prosthesis (eg, by hand cutting under a microscope).
도면은 수동 절단에 비해 훨씬 더 정확하고 효율적으로 첨판들을 절단하기 위한 레이저 절단 기계 가공 도구(machining tool)에 프로그래밍될 수 있다.The drawing can be programmed into a laser cutting machining tool to cut leaflets much more accurately and efficiently than manual cutting.
도면은 또한 판막 인공삽입물을 위해 절단되는 물질에 대한 열적 영향을 최소화하기 위해, 레이저 절단이 발생하는 온도보다 낮은 온도에서 첨판 절단에 사용되는 개인 맞춤형 몰드 절단기(personalized mold cutter) 또는 다이 절단기(die cutter)를 만들기 위해 기계 가공 도구들로 프로그래밍될 수 있다.The drawing also shows a personalized mold cutter or die cutter used for leaflet cutting at temperatures lower than those at which laser cutting occurs, to minimize thermal effects on the material being cut for the valve prosthesis. ) can be programmed into machining tools to make
승모판 인공삽입물은 전외측에서 전외측으로, 후내측에서 후내측으로의 방향을 따라 전첨판 및 후첨판의 환형 및 교련 에지들을 함께 결합함으로써 생성될 수 있다(도 22c). 2개의 첨판들을 함께 결합하는 한 가지 방법은 외과용 봉합사, 예를 들어 도 22c의 스티칭(2314)으로 스티칭하는 것일 수 있다.A mitral valve prosthesis can be created by joining together the annular and commissural edges of the anterior and posterior leaflets along the anterolateral to anterolateral and posteromedial to posteromedial directions (FIG. 22C). One way to join the two leaflets together may be to stitch them with a surgical suture, such as
전술한 판막 인공삽입물은 사용, 즉 판막 인공삽입물을 개인적으로 제작한 환자에게 이식하기 위해 출하되기 전에 추가로 포장, 라벨링 및 멸균될 수 있다.The aforementioned valve prosthesis may be further packaged, labeled, and sterilized prior to release for use, i.e., implantation in patients who have personally fabricated the valve prosthesis.
동작의 용이성을 위해 앞서 언급한 판막 인공삽입물은 포장 전에 판막 홀더에 조립될 수 있다.For ease of operation, the aforementioned valve prosthesis can be assembled to the valve holder prior to packaging.
본 개시의 판막 인공삽입물은 특정한 환자를 위한 개별화된 이식을 위한 완전한 제품으로서 운송되거나 달리 이전될 수 있다.A valve prosthesis of the present disclosure may be shipped or otherwise transferred as a complete product for individualized implantation for a particular patient.
일부 실시예들에 따르면, 개시된 전첨판 및 후첨판 중 임의의 것, 임의의 링, 임의의 신경들(및 신경들의 임의의 하위-세트), 임의의 캡, 및/또는 이들의 임의의 조합은 천연 물질로부터 생산될 수 있고 플레짓들과 같은 이물질의 포함을 방지할 수 있다. 동종이식편(homograft), 이종이식편(xenograft) 및/또는 자가이식편(autograft) 물질의 다양한 조합을 포함하는 동종이식 물질 및/또는 복합 물질을 사용하여 가요성 링, 첨판들, 신경들 및 캡들을 제작하기 위해 더 사용될 수 있다. 판막 링 및 첨판을 형성하는 물질은 인간, 소 또는 돼지 심낭, 탈세포화된 생체 인공 물질(decellularized bioprosthetic material), 세포들과 통합된 직조된 생분해성 중합체(woven biodegradable polymer)들, 및 세포외 물질(extracellular material)들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 생분해성 천연 중합체들은 토피브린(tofibrin), 콜라겐(collagen), 키토산(chitosan), 젤라틴(gelatin), 히알루로난(hyaluronan) 및 이들의 유사한 물질들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 세포 및 세포외 기질 물질(cells and extracellular matrix material)들로 침투(infiltrate)될 수 있는 생분해성 합성 중합체 지지체(biodegradable synthetic polymer scaffold)는 폴리(poly)(L-락티드(L-lactide)), 폴리글리콜리드(polyglycolide), 폴리(락트산-코-글리콜산(lactic-co-glycolic acid)), 폴리(카프로락톤(caprolactone)), 폴리오르토에스테르(polyorthoester)들, 폴리(디옥사논(dioxanone)), 폴리(무수물(anhydride)들), 폴리(트리메틸렌 카보네이트(trimethylene carbonate)), 폴리포스파젠(polyphosphazene)들 및 이들의 유사한 물질을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 가요성 링들은 환자에게 개별화된 가요성 또는 강성을 제공하기 위해 추가로 커스터마이징될 수 있다. 추가로, 신경들을 포함한 승모판 인공삽입물의 일부 구성요소들은 환자의 자가 심낭에 의해 수술 중 형성될 수 있다.According to some embodiments, any of the disclosed anterior and posterior leaflets, any ring, any nerves (and any sub-set of nerves), any cap, and/or any combination thereof It can be produced from natural materials and avoids the inclusion of foreign substances such as pledgets. Fabrication of flexible rings, leaflets, nerves and caps using allograft and/or composite materials, including various combinations of homograft, xenograft and/or autograft materials can be used more for Materials forming the valve rings and leaflets include human, bovine or porcine pericardium, decellularized bioprosthetic material, woven biodegradable polymers integrated with cells, and extracellular materials ( extracellular materials), but is not limited thereto. Biodegradable natural polymers may include, but are not limited to, tofibrin, collagen, chitosan, gelatin, hyaluronan, and similar materials thereof. A biodegradable synthetic polymer scaffold that can infiltrate into cells and extracellular matrix material is poly (L-lactide), polyglycolide, poly(lactic-co-glycolic acid), poly(caprolactone), polyorthoesters, poly(dioxanone) ), poly(anhydrides), poly(trimethylene carbonate), polyphosphazenes and similar materials thereof. Flexible rings may be further customized to provide individualized flexibility or stiffness to the patient. Additionally, some components of the mitral valve prosthesis, including the nerves, may be formed intraoperatively by the patient's own pericardium.
일부 실시예들에 따르면, 전방 링 부분 및 후방 링 부분을 포함할 수 있거나 단일 유닛으로 제작될 수 있는 개시된 비대칭 가요성 링 중 임의의 것이 첨판(들)의 에지를 그 자체로 롤링되거나 접음으로써 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 가요성 링은 적어도 2개 이상의 가닥들 또는 물질의 층들, 예를 들어 인간, 소 또는 돼지 심낭, 또는 위에 열거된 임의의 물질들을 더 포함할 수 있으며, 이에 의해 2개 이상의 가닥들 또는 층들이 감겨지거나, 꼬일 수 있고, 서로 땋거나 루프될 수 있다. 코일형 코일 구조의 링은 첨판의 에지를 자체적으로 롤링하여 형성된 링에 비해 강도가 더 높을 수 있지만 코일형 링은 탄성을 유지해야 한다.According to some embodiments, any of the disclosed asymmetric flexible rings, which may include an anterior ring portion and a posterior ring portion, or may be fabricated as a single unit, is formed by rolling or folding the edge of the leaflet(s) onto itself. It can be. In other embodiments, the flexible ring may further comprise at least two or more strands or layers of material, such as human, bovine or porcine pericardium, or any of the materials listed above, whereby two or more The strands or layers may be wound, twisted, braided or looped together. A ring of coiled coil construction may have higher strength than a ring formed by rolling the edge of the leaflet itself, but the coiled ring must remain elastic.
일부 실시예들에 따르면, 링은 탄성을 제공하기 위해 함께 접힌 두 가닥들 또는 물질의 층들을 포함할 수 있고, 구조적 안정성을 제공하기 위해 제3 층을 추가할 수 있다. 일부 실시예들에서, 링은 소 심낭으로 제작된 2개의 층들을 포함할 수 있는 반면, 제3 가닥 또는 층은 링에 강도를 제공하기 위해 글리신 또는 프롤린으로 제작될 수 있다.According to some embodiments, the ring may include two strands or layers of material folded together to provide elasticity, and a third layer may be added to provide structural stability. In some embodiments, a ring may include two layers made of bovine pericardium, while a third strand or layer may be made of glycine or proline to provide strength to the ring.
일부 실시예들에서, 2개 이상의 층들 또는 가닥들이 부착될 수 있고, 예를 들어 서로 봉합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제3 층은 부착, 예를 들어 링의 2개 이상의 층들에 봉합될 수 있다.In some embodiments, two or more layers or strands may be attached, for example sewn together. In some embodiments, the third layer can be attached, eg, sutured to two or more layers of a ring.
일부 실시예들에 따르면, 인공 승모판의 구성요소들은 여러 연결 방법들을 통해 서로 부착되거나 연결될 수 있다. 예를 들어, 인공 승모판의 구성요소들은 스티치들, 스테이플러 핀들, 접착제 또는 임의의 다른 부착 수단을 통해 서로 연결될 수 있다.According to some embodiments, the components of the prosthetic mitral valve may be attached or connected to each other through various connection methods. For example, the components of the prosthetic mitral valve may be connected to each other via stitches, stapler pins, adhesive or any other means of attachment.
일부 실시예들에서, 봉합사들 또는 스티치들은 나일론(에틸론), 프롤렌(폴리프로필렌), 노발필, 폴리에스터 등과 같은 비-생분해성 합성 물질들로 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 봉합사들 또는 스티치들은 외과용 실크 또는 외과용 면과 같은 비-생분해성 천연 물질로 제작될 수 있다.In some embodiments, the sutures or stitches may be made of non-biodegradable synthetic materials such as nylon (ethylon), prolene (polypropylene), novafil, polyester, and the like. In some embodiments, the sutures or stitches may be made from a non-biodegradable natural material such as surgical silk or surgical cotton.
일부 실시예들에서, 스테이플러 핀들은 생체적합성 물질, 예를 들어 스테인리스 스틸(stainless steel) 또는 티타늄으로 제작될 수 있다.In some embodiments, stapler pins may be made of a biocompatible material, such as stainless steel or titanium.
일부 실시예들에서, 접착제는 알데히드 기반 접착제, 피브린 실라트, 콜라겐 기반 접착제, 폴리에틸렌 글리콜 중합체들(하이드로겔), 또는 시아노아크릴레이트와 같은 생체적합성 물질로 제작될 수 있다.In some embodiments, the adhesive may be made of a biocompatible material such as an aldehyde-based adhesive, a fibrin sealant, a collagen-based adhesive, polyethylene glycol polymers (hydrogels), or cyanoacrylates.
일부 실시예들에 따르면, 임의의 첨판들, 임의의 링, 임의의 신경들(및 임의의 신경들의 하위-세트) 및/또는 이들의 임의의 조합은 환자의 고유한 승모판 및 주변 해부학 구조의 초음파 이미징에 기초하여 환자마다 커스터마이징될 수 있다. 커스터마이징된 승모판은 심장초음파, 심장 CT 및 심장 MRI를 포함한 3차원 정보를 제공하는 다른 이미징 양식들에 의해 획득된 데이터에 기초하여 더 생산될 수 있다. 이와 같이, 본 개시의 승모판 인공삽입물들은 환자의 특정한 해부학적 구조와 일치하도록 선택되거나 설계될 수 있으므로, 이에 의해 환자의 주변 조직, 예를 들어 인공삽입물들을 둘러싸는 심장 근육에 의한 인공삽입물들의 높은 수용 가능성을 증가시킬 수 있다.According to some embodiments, any leaflets, any ring, any nerves (and any sub-set of nerves), and/or any combination thereof may be used for ultrasound imaging of the patient's unique mitral valve and surrounding anatomy. It can be customized for each patient based on the imaging. Customized mitral valves can be further produced based on data obtained by other imaging modalities that provide three-dimensional information, including echocardiography, cardiac CT and cardiac MRI. As such, mitral valve prostheses of the present disclosure may be selected or designed to match a patient's particular anatomy, thereby providing high acceptance of the prosthesis by the patient's surrounding tissue, eg, cardiac muscle surrounding the prosthesis. can increase your chances.
환자에게 이식을 준비하기 위해 승모판 수술들에서와 마찬가지로 환자의 심장이 정지된다. 이식하는 동안 인공삽입물의 가요성 링은 봉합사로 고유한 환형에 고정되고 유두 캡들은 고유한 유두근들에 봉합된다. 예를 들어, 두 개의 봉합사들을 각 고유한 유두근들의 끝에 인가하여 근육에 캡을 부착할 수 있다. 임상의는 적절한 압력으로 심실(ventricular chamber)에 생리 식염수를 채우고 가해진 압력으로 인해 닫힐 때 교체된 판막의 움직임과 능력(competence)을 확인하여 판막이 완전히 열리고 닫히도록 한다. 이식 후 심장이 닫히고 박동이 재개된 후 경식도 심장초음파(transesophageal echocardiography)(TEE)로 판막을 검사한다.To prepare the patient for implantation, the patient's heart is stopped, as in mitral valve surgeries. During implantation, the flexible ring of the prosthesis is secured to the intrinsic annulus with sutures and the nipple caps are sutured to the intrinsic papillary muscles. For example, two sutures can be applied to the end of each unique papillary muscle to attach the cap to the muscle. The clinician fills the ventricular chamber with saline at an appropriate pressure and checks the movement and competency of the replaced valve as it closes under the applied pressure, ensuring that the valve opens and closes completely. After the heart closes and resumes beating after implantation, the valve is examined by transesophageal echocardiography (TEE).
필요한 경우, 대상은 이식 후 항응고제(anticoagulation medication)를 투여받을 수 있다. 본 발명의 승모판 인공삽입물들을 구성하기 위해 사용되는 천연 형태와 천연 물질들을 고려할 때, 대부분의 환자들에게 낮은 용량의 항응고제(anticoagulation medication) 또는 항응고제가 없을 것으로 예상된다.If necessary, the subject may receive anticoagulation medication post transplant. Given the natural form and natural materials used to construct the mitral valve prosthesis of the present invention, it is expected that most patients will not have low doses of anticoagulation medication or no anticoagulants.
현재 이용 가능한 생물학적 및 기계적 인공삽입물들은 다음과 같은 몇 가지 단점이 있다: 부피가 큰 이물질을 포함하고 강력한 항응고제가 필요하며 환자가 교체해야 할 때 후속 수술들을 받아야 하는 짧은 유효 수명을 가지고, 심장 이식에서 효율적으로 회복되도록 돕지 않는다. 본 발명은 전술한 생물학적 및 기계적 인공삽입물들에 비해 몇 가지 이점들을 제공한다. 환자의 고유한 승모판과 보다 밀접하게 일치하는 설계를 가지는 것과 천연 물질들로 제작된 승모판 인공삽입물들은 환자에게 더 적은 회복 시간을 필요로 하고 더 긴 유효 수명을 제공하며 항응고제의 필요성을 경감시키거나 생략할 것으로 예상된다.Currently available biological and mechanical prostheses have several disadvantages: they contain a bulky foreign body, require strong anticoagulants, have a short useful life requiring follow-up surgeries when the patient needs to be replaced, It does not help you recover efficiently. The present invention provides several advantages over the biological and mechanical prostheses described above. Mitral valve prostheses, which have a design that more closely matches the patient's native mitral valve and are made of natural materials, require less recovery time for the patient, provide a longer useful life, and reduce or eliminate the need for anticoagulants. expected to do
여기에 인용된 모든 특허, 공개된 출원 및 참고 문헌의 교시 내용은 그 전체가 참고로 포함된다.The teachings of all patents, published applications and references cited herein are incorporated by reference in their entirety.
본 발명은 그의 예시적인 실시예를 참조하여 특히 도시되고 설명되었지만, 첨부된 특허청구범위에 포함된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 형태 및 세부사항의 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.While this invention has been particularly shown and described with reference to illustrative embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made without departing from the scope of the invention as covered by the appended claims. will be.
Claims (39)
이미징 수단을 이용하여 상기 특정한 환자의 고유한 승모판의 크기 및 형태를 측정하는 동작;
상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물이 만들어지는 물질의 데이터를 제공하는 동작;
상기 특정한 환자의 상기 고유한 승모판의 상기 크기 및 형태 및 상기 물질의 데이터에 기초하여 상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 3D 모델을 구축하는 동작;
FEM 방법을 사용하여 상기 3D 모델을 최적화하는 동작; 및
상기 최적화된 FEM 모델에 기초하여 상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 제작하는 동작
을 포함하는,
방법.A method for manufacturing a naturally designed personalized mitral valve prosthesis so that the mitral valve prosthesis manufactured for a specific patient fits the specific patient precisely,
measuring the size and shape of the unique mitral valve of the specific patient using an imaging means;
providing data of a material from which the personalized mitral valve prosthesis is made;
constructing a 3D model of the personalized mitral valve prosthesis based on the data of the material and the size and shape of the unique mitral valve of the specific patient;
optimizing the 3D model using the FEM method; and
Manufacturing the personalized mitral valve prosthesis based on the optimized FEM model
including,
Way.
상기 최적화하는 동작 후에 상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물 모델을 시각화하는 동작
을 더 포함하는,
방법.According to claim 1,
Visualizing the personalized mitral valve prosthesis model after the optimizing operation
Including more,
Way.
상기 이미징 수단은,
2D 또는 3D 심장초음파, 컴퓨터 단층 촬영(CT), 심장 자기 공명(CMR) 또는 이들의 조합을 포함하는,
방법.According to claim 1 or 2,
The imaging means,
including 2D or 3D echocardiography, computed tomography (CT), cardiac magnetic resonance (CMR), or a combination thereof;
Way.
환자의 고유한 승모판의 크기 및 형태를 측정하는 동작은,
승모판 관련 파라미터들을 측정하는 동작을 포함하고,
상기 파라미터들은,
환형 링 원주(AC),
환형 영역(AA),
전방-후방(A-P) 직경,
전외측-후내측(AL-PM) 직경,
교련 직경 (C-C),
전첨판 길이(AL),
후첨판 길이(PL),
승모판의 형태 및 건삭의 길이(ACL 및 PCL)
를 포함하는,
방법.According to any one of claims 1 to 3,
The operation of measuring the size and shape of the patient's unique mitral valve,
Including an operation of measuring parameters related to the mitral valve,
These parameters are
annular ring circumference (AC);
annular area (AA);
anterior-posterior (AP) diameter,
Anterior lateral-postinternal (AL-PM) diameter,
drill diameter (CC),
preleaflet length (AL),
posterior leaflet length (PL),
Mitral valve shape and tendon length (ACL and PCL)
including,
Way.
상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 이식 후 심장의 기하학적 구조를 예측하기 위해 상기 특정한 환자의 신체 정보를 수집하는 동작
을 더 포함하고,
상기 신체 정보는,
신장, 체중, 연령, 인종 및 성별을 포함하는,
방법.According to any one of claims 1 to 4,
Collecting body information of the specific patient to predict the geometric structure of the heart after implantation of the personalized mitral valve prosthesis
Including more,
The body information,
including height, weight, age, race and sex;
Way.
특정한 환자의 고유한 승모 환형과 일치하도록 치수가 조정된 가요성 환형 링,
상기 특정한 환자의 고유한 승모 첨판들과 일치하도록 치수가 조정된 가요성 전첨판 및 후첨판, 및
상기 특정한 환자의 상기 고유한 승모 첨판들과 일치하도록 치수가 조정된 코드들
을 포함하고,
상기 첨판들은,
상기 환형 링에 연결되고,
상기 신경들은,
상기 가요성 전첨판 및 상기 가요성 후첨판에 연결되고,
상기 신경들은,
상기 가요성 전첨판 및 상기 가요성 후첨판을 심장의 유두근들과 연결하도록 더 구성되고,
상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물은,
이미징 수단을 이용하여 상기 특정한 환자의 고유한 승모판의 크기 및 형태를 측정하는 동작,
상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물이 만들어지는 물질의 데이터를 제공하는 동작,
상기 특정한 환자의 상기 고유한 승모판의 상기 크기 및 형태 및 상기 물질의 데이터에 기초하여 상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 3D 모델을 구축하는 동작,
FEM 방법을 사용하여 상기 3D 모델을 최적화하는 동작, 및
상기 물질을 상기 환형 링, 상기 가요성 전첨판 및 상기 가요성 후첨판 및 상기 신경들로 절단하고, 상기 가요성 전첨판 및 상기 가요성 후첨판을 상기 환형 링에 연결하고, 상기 신경들을 상기 가요성 전첨판 및 상기 가요성 후첨판에 연결함으로써, 상기 최적화된 FEM 모델에 기초하여 상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 제작하는 동작
에 의해 형성되는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.In the personalized mitral valve prosthesis,
A flexible annular ring sized to match the specific patient's unique mitral annulus;
flexible anterior and posterior leaflets, dimensioned to match the unique mitral leaflets of said particular patient, and
Codes dimensioned to match the unique mitral leaflets of the particular patient
including,
The leaflets,
connected to the annular ring;
these nerves,
connected to the flexible preleaflet and the flexible posterior leaflet;
these nerves,
further configured to connect the flexible anterior leaflets and the flexible posterior leaflets with papillary muscles of the heart;
The personalized mitral valve prosthesis,
An operation of measuring the size and shape of the unique mitral valve of the specific patient using an imaging means;
An operation of providing data of a material from which the personalized mitral valve prosthesis is made;
constructing a 3D model of the personalized mitral valve prosthesis based on data of the material and size and shape of the unique mitral valve of the specific patient;
optimizing the 3D model using the FEM method; and
cutting the material into the annular ring, the flexible anterior leaflet and the flexible posterior leaflet and the nerves, connecting the flexible anterior leaflet and the flexible posterior leaflet to the annular ring, and connecting the nerves to the flexible manufacturing the personalized mitral valve prosthesis based on the optimized FEM model by connecting to the sexual anterior leaflet and the flexible posterior leaflet.
formed by
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물은,
상기 최적화하는 동작 후에 상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물 모델을 시각화하는 것에 의해 더 형성되는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 6,
The personalized mitral valve prosthesis,
Further formed by visualizing the personalized mitral valve prosthesis model after the optimizing operation,
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 이미징 수단은,
2D 또는 3D 심장초음파, 컴퓨터 단층 촬영(CT), 심장 자기 공명(CMR) 또는 이들의 조합을 포함하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 6 or 7,
The imaging means,
including 2D or 3D echocardiography, computed tomography (CT), cardiac magnetic resonance (CMR), or a combination thereof;
Personalized mitral valve prosthesis.
환자의 고유한 승모판의 크기 및 형태를 측정하는 동작은,
승모판 관련 파라미터들을 측정하는 동작을 포함하고,
상기 파라미터들은,
환형 링 원주(AC),
환형 영역(AA),
전방-후방(A-P) 직경,
전외측-후내측(AL-PM) 직경,
교련 직경 (C-C),
전첨판 길이(ALL),
후첨판 길이(PLL),
승모판의 형태 및 건삭의 길이(ACL 및 PCL)
를 포함하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to any one of claims 6 to 8,
The operation of measuring the size and shape of the patient's unique mitral valve,
Including an operation of measuring parameters related to the mitral valve,
These parameters are
annular ring circumference (AC);
annular area (AA);
anterior-posterior (AP) diameter,
Anterior lateral-postinternal (AL-PM) diameter,
drill diameter (CC),
preleaflet length (ALL);
posterior leaflet length (PLL);
Mitral valve shape and tendon length (ACL and PCL)
including,
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 이식 후 심장의 기하학적 구조를 예측하기 위해 상기 특정한 환자의 신체 정보를 수집하는 동작
을 더 포함하고,
상기 신체 정보는,
신장, 체중, 연령, 인종 및 성별을 포함하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to any one of claims 6 to 9,
Collecting body information of the specific patient to predict the geometric structure of the heart after implantation of the personalized mitral valve prosthesis
Including more,
The body information,
including height, weight, age, race and sex;
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 측정하는 동작은,
전첨판 환형 링 원주(AAC)와 후첨판 환형 링 원주(PAC)의 조합으로 상기 환형 링 원주(AC)를 측정하는 동작을 포함하고,
상기 전첨판 환형 링 원주는,
상기 전첨판의 상단 에지이고,
상기 후첨판 환형 링 원주는,
수학식 (3)에 기초한 상기 후첨판의 상단 에지이고,
[수학식 3]
상기 환형 링은,
상기 전첨판 및 후첨판의 상기 상단 에지를 접거나 중첩하는 것에 의해 다층 강화 구조로 형성되는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 9,
The measuring operation is
Measuring the annular ring circumference (AC) as a combination of the anterior leaflet annular ring circumference (AAC) and the posterior leaflet annular ring circumference (PAC),
The preleaflet annular ring circumference is,
a top edge of the leaflet;
The posterior leaflet annular ring circumference,
is the top edge of the posterior leaflet based on equation (3);
[Equation 3]
The annular ring,
Formed into a multi-layer reinforced structure by folding or overlapping the top edges of the anterior and posterior leaflets,
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 전첨판 및 상기 후첨판 각각의 상기 상단 에지는,
상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 상기 특정한 환자의 좌심실의 천연 기하학적 구조에 적절하게 맞추기 위해, 직선 또는 곡선인,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 11,
The top edge of each of the anterior leaflet and the posterior leaflet,
Straight or curved, to properly fit the personalized mitral valve prosthesis to the natural geometry of the left ventricle of the particular patient.
Personalized mitral valve prosthesis.
연결하는 것은,
상기 전첨판과 후첨판 사이에 접합을 생성하도록 상기 전첨판의 상기 에지를 상기 후첨판의 상기 에지와 결합하는 것을 포함하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 11,
connecting is,
joining the edge of the anterior leaflet with the edge of the posterior leaflet to create a bond between the anterior leaflet and the posterior leaflet.
Personalized mitral valve prosthesis.
연결하는 것은,
상기 가요성 전첨판 및 상기 가요성 후첨판을 함께 결합하여 2개의 교련들을 형성하는 것을 포함하고,
상기 2개의 교련들은,
원뿔 각도(δ1)에서 안쪽으로 기울어져 상기 특정한 환자의 고유한 좌심실에 맞도록 상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물에 원뿔 형태를 생성하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to any one of claims 6 to 13,
connecting is,
joining the flexible anterior leaflet and the flexible posterior leaflet together to form two commissures;
The two drills,
tilting inward at a cone angle (δ 1 ) to create a conical shape in the personalized mitral valve prosthesis to fit the unique left ventricle of the particular patient;
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 원뿔 각도(δ1)는,
수학식 (10)에 기초하여 상기 가요성 전첨판 및 상기 가요성 후첨판의 각 교련 에지의 경사 각도(δ0)에 의해 결정되는,
[수학식 10]
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 14,
The cone angle (δ 1 ) is,
Determined by the inclination angle (δ 0 ) of each commissure edge of the flexible anterior leaflet and the flexible posterior leaflet based on Equation (10),
[Equation 10]
Personalized mitral valve prosthesis.
연결하는 것은,
전외측을 전외측으로 연결하고, 후내측을 후내측으로 연결하는 것에 의해 상기 전첨판을 상기 후첨판에 연결하는 것을 포함하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to any one of claims 6 to 15,
connecting is,
connecting the anterior leaflet to the posterior leaflet by connecting the anterior lateral to the anterolateral and connecting the posteromedial to the posteromedial.
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 전첨판을 상기 후첨판에 연결하는 것은,
스티칭하는 것을 포함하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 16,
Connecting the anterior leaflet to the posterior leaflet,
Including stitching,
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 측정하는 동작은,
수학식 (12)에 기초하여 각 첨판 에지의 길이를 계산하기 위해, 상기 특정한 환자의 고유한 환형 링의 크기 및 형태,
교련 높이(CH) 경사 각도(δ0),
전첨판 길이(ALL),
후첨판 길이(PLL), 및 접합 높이(Coapt H)
를 측정하는 동작을 포함하고,
상기 수학식 (12)는,
인,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 13,
The measuring operation is
To calculate the length of each leaflet edge based on Equation (12), the size and shape of the unique annular ring of the particular patient,
commissure height (CH) inclination angle (δ 0 ),
preleaflet length (ALL);
Posterior leaflet length (PLL), and junction height (Coapt H)
Including the operation of measuring
Equation (12) above is,
sign,
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 강화된 환형 링 높이가 1mm 내지 4mm인,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to any one of claims 11 to 13,
wherein the reinforced annular ring height is between 1 mm and 4 mm;
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 강화된 환형 링 높이가 2mm 내지 3mm인,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to any one of claims 11 to 13,
wherein the reinforced annular ring height is between 2 mm and 3 mm;
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 환형 링 원주(AC)는,
수학식 (3)에 기초하는 전방-후방 직경(A-P) 및 전외측-후내측 직경(AL-PM)의 함수인,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to any one of claims 11 to 13,
The annular ring circumference AC,
which is a function of the anterior-posterior diameter (AP) and the anterolateral-postinternal diameter (AL-PM) based on Equation (3),
Personalized mitral valve prosthesis.
측정하는 동작은,
상기 전방-후방 직경(A-P)을 측정하는 동작
을 포함하고,
상기 전외측 후내측 직경(AL-PM)은,
좌심실 수축기 동안 상기 승모판이 닫히는 경우에 수행되는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 21,
The action to be measured is
Operation of measuring the anterior-posterior diameter (AP)
including,
The anterior lateral posterior medial diameter (AL-PM) is,
Performed when the mitral valve closes during left ventricular systole,
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 인공삽입물의 환형 링 원주(AC)를 계산하는 것은,
수학식(3)의 비율()에 기초하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to any one of claims 11 to 13,
Calculating the annular ring circumference (AC) of the prosthesis is
The ratio of Equation (3) ( ) based on,
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 환형 링은,
비대칭이고,
상기 환형 링은,
전첨판 환형 및 후첨판 환형의 조합으로부터 형성되고,
전첨판 환형 원주(AAC)는,
후첨판 환형 원주(PAC)보다 작고,
AAC/PAC 사이의 비율(R)은,
49/51 내지 30/70인,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 6,
The annular ring,
is asymmetric,
The annular ring,
formed from a combination of a preleaflet annulus and a posterior leaflet annulus;
The preleaflet annular circumference (AAC) is
smaller than posterior leaf annular circumference (PAC),
The ratio (R) between AAC/PAC is
49/51 to 30/70;
Personalized mitral valve prosthesis.
AAC/PAC 사이의 비율(R)은,
35/65 내지 42/58인,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 24,
The ratio (R) between AAC/PAC is
35/65 to 42/58;
Personalized mitral valve prosthesis.
AAC/PAC 사이의 비율(R)은,
40/60인,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 24,
The ratio (R) between AAC/PAC is
40/60 people,
Personalized mitral valve prosthesis.
AAC/PAC 사이의 비율(R)은,
전첨판 길이(ALL)와 후첨판 길이(PLL) 사이인,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 24,
The ratio (R) between AAC/PAC is
Between the preleaflet length (ALL) and the posterior leaflet length (PLL),
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 3D 모델을 구축하는 동작은,
봉합 위치들(A 및 B)에 기초하여 전첨판 원형 원주(AAC) 및 후첨판 원형 원주(PAC)를 계산하는 동작
을 포함하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.The method of any one of claims 6 to 27,
The operation of building a 3D model of the personalized mitral valve prosthesis,
Calculating anterior leaflet circular circumference (AAC) and posterior leaflet circular circumference (PAC) based on suture positions (A and B)
including,
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 3D 모델을 구축하는 동작은,
(a) 접합을 위한 이론적 최소 거리인 전방-후방 직경(A-P);
(b) ALL 대 PLL 간의 비율(r);
(c) 접합 깊이(Cd);
(d) 상기 접합 높이(Coapt H); 및
(e) 신경 길이(Lc)에 기초하여,
수학식 (8) 및 수학식 (9)에 기초하여, 상기 전첨판 길이(ALL) 및 후첨판 길이(PLL)를 계산하는 동작
을 포함하고,
상기 수학식 (8)는,
이고,
상기 수학식 (9)는,
인,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 18,
The operation of building a 3D model of the personalized mitral valve prosthesis,
(a) the anterior-posterior diameter (AP), which is the theoretical minimum distance for bonding;
(b) the ratio between ALL and PLL (r);
(c) bonding depth (Cd);
(d) the junction height (Coapt H); and
(e) based on nerve length (Lc),
An operation of calculating the anterior leaflet length (ALL) and the posterior leaflet length (PLL) based on Equations (8) and (9)
including,
Equation (8) above is,
ego,
Equation (9) above is,
sign,
Personalized mitral valve prosthesis.
연결하는 것은,
상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물의 몸체를 형성하기 위해 상기 전첨판과 상기 후첨판을 함께 연결하는 것을 포함하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.The method of any one of claims 6 to 29,
connecting is,
connecting the anterior leaflet and the posterior leaflet together to form the body of the personalized mitral valve prosthesis.
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 전첨판의 각각 및 상기 후첨판의 각각은,
두 세트들의 신경들을 포함하고,
상기 두 세트들의 신경들은,
전외측 신경들 및 후내측 신경들이고,
상기 전외측 신경들 및 후내측 신경들의 각각은,
3개의 하위-신경들을 포함하고,
상기 신경들은,
각 측면으로부터 각 에지의 적어도 3/8을 따라 균일하게 분포되는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.The method of any one of claims 6 to 30,
Each of the anterior leaflets and each of the posterior leaflets,
contains two sets of nerves,
The two sets of nerves are
anterior lateral nerves and posteromedial nerves,
Each of the anterior lateral nerves and posterolateral nerves,
contains 3 sub-nerves,
these nerves,
uniformly distributed along at least 3/8 of each edge from each side,
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 3D 모델을 구축하는 동작은,
각각의 길이를 계산하는 동작을 포함하고,
각 신경의 길이를 계산하는 동작은,
첨판 길이, 접합 높이 및 접합 깊이를 포함하는 파라미터들에 기초하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.According to claim 31,
The operation of building the 3D model,
Including the operation of calculating the length of each,
The operation of calculating the length of each nerve,
Based on parameters including leaflet length, bond height and bond depth,
Personalized mitral valve prosthesis.
측정하는 동작은,
상기 인공삽입물 신경 길이를 나타내기 위해 유두근 정점으로부터 접합 에지까지의 거리를 측정하는 동작을 포함하고,
신경들의 세트 각각의 단부에서 상기 신경들이 통합되고 병합되는 신경 캡과 같은 플레짓의 현장 측정 및 조정하는 동작을 더 포함하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.33. The method of any one of claims 6 to 32,
The action to be measured is
measuring the distance from the papillary muscle apex to the junction edge to indicate the prosthesis nerve length;
Further comprising in-situ measurement and adjustment of a platform such as a nerve cap into which the nerves are integrated and merged at each end of the set of nerves.
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 3D 모델을 구축하는 동작은,
상기 환형 링, 상기 전첨판, 상기 후첨판 및 상기 특정한 환자에 대한 상기 신경들의 계산된 기하학적 구조 및 치수들을 엔지니어링 드로잉 소프트웨어 또는 드로잉 도구에 대한 입력들로 제공하는 동작
을 포함하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.34. The method of any one of claims 6 to 33,
The operation of building the 3D model,
providing the calculated geometry and dimensions of the annular ring, the anterior leaflet, the posterior leaflet and the nerves for the particular patient as inputs to an engineering drawing software or drawing tool.
including,
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 엔지니어링 드로잉 소프트웨어 또는 드로잉 도구는,
상기 판막 인공삽입물의 상기 첨판들을 수동으로 절단하기 위한 템플릿을 출력하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.35. The method of claim 34,
The engineering drawing software or drawing tool,
outputting a template for manually cutting the leaflets of the valve prosthesis;
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 엔지니어링 드로잉 소프트웨어 또는 드로잉 도구는,
상기 첨판들을 기계 절단하기 위한 템플릿을 출력하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.35. The method of claim 34,
The engineering drawing software or drawing tool,
outputting a template for machine cutting the leaflets;
Personalized mitral valve prosthesis.
사용을 위한 출하 전에, 상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 포장하는 동작, 라벨링하는 동작 및 멸균하는 동작을 더 포함하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.37. The method of any one of claims 6 to 36,
Further comprising packaging, labeling, and sterilizing the personalized mitral valve prosthesis prior to shipment for use.
Personalized mitral valve prosthesis.
포장하는 동작 전에 판막 홀더에 상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 조립하는 동작을 더 포함하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.38. The method of any one of claims 6 to 37,
Further comprising an operation of assembling the personalized mitral valve prosthesis to the valve holder before the packaging operation.
Personalized mitral valve prosthesis.
상기 개인 맞춤형 승모판 인공삽입물을 상기 특정한 환자에게 이식하는 동작을 더 포함하는,
개인 맞춤형 승모판 인공삽입물.39. The method of any one of claims 6 to 38,
Further comprising the operation of transplanting the personalized mitral valve prosthesis to the specific patient,
Personalized mitral valve prosthesis.
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