ES2914335T3

ES2914335T3 - Procedimiento para fabricar una prótesis de válvula cardíaca de polímero de tres valvas o membranas

Info

Publication number: ES2914335T3
Application number: ES11716744T
Authority: ES
Inventors: Scott C Corbett
Original assignee: Abiomed Inc
Current assignee: Abiomed Inc
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2022-06-09
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: AU2011239562A1; DK2558033T3; JP2013524891A; JP6035235B2; CA2796358A1; US20110257739A1; WO2011130559A1; EP2558033A1; AU2011239562B2; EP2558033B1; CA2796358C; US9833314B2

Abstract

Procedimiento para fabricar una válvula cardíaca (100) de polímero, comprendiendo el procedimiento: disponer un cuerpo de válvula (101) que tiene un eje central (116) y un conducto de fluido corporal que se extiende a lo largo del eje central (116) desde un extremo de entrada a un extremo de salida; posicionar un stent flexible (110) alrededor de la circunferencia exterior del cuerpo (101), comprendiendo el stent (110), como mínimo, tres pilares (112) del stent flexibles, cada uno de los cuales se extiende en la dirección axial; unir material flexible a cada pilar (112) del stent de, como mínimo, los tres pilares del stent para formar una punta (120) flexible en el respectivo pilar (112) del stent; y formar, como mínimo, tres valvas flexibles (130) que se extienden desde el stent (110), teniendo cada una de las valvas (130) un borde unido (133) que define una curva de unión a lo largo del stent (110) que se extiende entre un par respectivo de pilares (112) del stent, y en el que los pares de valvas (130) definen una comisura (135) respectiva en cada uno de, como mínimo, los tres pilares (112) del stent, y en el que, como mínimo, tres valvas (130) y la punta (120) de cada uno de, como mínimo, los tres pilares (112) del stent se forman de manera integral al mismo tiempo, recubriendo por inmersión el stent (110); en el que: como mínimo las tres valvas (130) definen una posición parcialmente abierta en reposo, una posición completamente abierta, que se desvía alejándose del eje central (116) durante el flujo de sangre hacia adelante a lo largo de una dirección desde el extremo del flujo de entrada hasta el extremo del flujo de salida, y una posición cerrada, que se desvía hacia el eje central (116) durante el flujo sanguíneo en sentido inverso a lo largo de una dirección desde el extremo del flujo de salida hasta el extremo del flujo de entrada, y en la posición cerrada, cada uno de los pilares (112) del stent flexibles flexiona hacia el eje central (116), donde la etapa de unir el material flexible comprende adherir una o varias tiras de material polimérico a cada uno de los pilares (112) del stent.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para fabricar una prótesis de válvula cardíaca de polímero de tres valvas o membranas SOLICITUD RELACIONADA

Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de Patente US No. 12/761,931, presentada el 16 de abril de 2010. ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

Las válvulas cardíacas protésicas se utilizan para reemplazar válvulas cardíacas dañadas o enfermas. Las válvulas cardíacas protésicas para pacientes humanos han estado disponibles desde la década de 1950. En la actualidad, existen tres tipos generales de válvulas cardíacas protésicas, que incluyen las válvulas mecánicas, las válvulas de tejido y las válvulas de polímero. Una prótesis de válvula cardíaca se implanta en una abertura anular en el corazón de un paciente después de la extirpación quirúrgica de una válvula natural enferma o dañada. La válvula puede ser fijada en la corona anular de la abertura mediante la utilización de suturas o clavijas que penetran en el tejido anfitrión y en un borde exterior de la válvula. Alternativamente, la válvula puede ser fijada en la corona anular suturando el tejido anfitrión a un anillo de costura. Las válvulas cardíacas funcionan esencialmente como válvulas antirretorno unidireccionales para el flujo de sangre con los latidos del corazón.

El término “válvula mecánica” se refiere a válvulas cardíacas de una o dos valvas que tienen un orificio de válvula fabricado, como mínimo en parte, de un material rígido, biológicamente compatible, tal como carbono pirolítico, y que comprende esencialmente componentes no biológicos. El término “válvula bioprotésica” se refiere a una válvula cardíaca de dos o tres valvas que tiene, como mínimo, algunos componentes biológicos tales como tejido o componentes de tejido. Los componentes biológicos de las válvulas de tejido se obtienen de un animal donante (habitualmente bovino o porcino), y la válvula puede comprender materiales biológicos solos o materiales biológicos con soportes o stents artificiales. El término “válvula de polímero” se refiere a una válvula cardíaca de tres valvas o de dos valvas, que tiene, como mínimo, algunos componentes de un polímero elastómero, incluyendo, como mínimo, valvas de válvula de polímero elastomérico.

Una prótesis de válvula cardíaca de tres valvas incluye, habitualmente, un cuerpo de válvula anular y tres valvas flexibles unidas al mismo. El cuerpo de la válvula incluye una base anular y tres pilares de soporte de las valvas, denominados “stent”, situados en la circunferencia de la corona anular. Un anillo de costura acoplado de manera anular a la periferia del cuerpo de la válvula proporciona un lugar para aplicar las suturas cuando se implanta la válvula. Las valvas están unidas a los tres pilares conformados a lo largo de una curva de unión, y cada uno de ellos tiene, asimismo, un borde libre, no unido, alejado de la curva de unión. El lugar en el que dos valvas adyacentes se juntan en uno de los pilares de soporte de un stent se denomina comisura, y la zona, en general, curvada, en la valva, entre el borde libre y la curva de unión, se conoce como el vientre de la valva. Los bordes libres de las tres valvas se juntan en un “punto triple”, en general, en el eje de la válvula.

Cuando la sangre fluye en dirección hacia adelante, la energía del flujo sanguíneo desvía las tres valvas alejándolas del centro de la corona anular y permite que la sangre fluya a través de la misma. Cuando la sangre fluye en sentido contrario, las tres valvas se acoplan entre sí en una zona de coaptación, ocluyen la corona anular del cuerpo de la válvula e impiden el flujo de sangre.

La Patente US5,258,023 describe una válvula cardíaca protésica implantable que comprende un stent que proporciona un soporte de implantación para el aparato de valva de la válvula. El stent tiene un anillo de costura que proporciona un componente de superficie dura al que se atan las suturas de anclaje, y un componente blando, contra el que el orificio de recepción de la válvula de anclaje del corazón puede expandirse y contraerse de manera adaptable cuando el corazón late. Las Patentes WO 03/063750 y US2003/114924 dan a conocer procedimientos para fabricar válvulas, en los que las valvas son formadas mediante recubrimiento por inmersión.

CARACTERÍSTICAS

A la vista de lo anterior, las válvulas cardíacas protésicas existentes no pueden ser consideradas ideales para pacientes humanos. Por ejemplo, las válvulas de bioprótesis tienen problemas de durabilidad que requieren su sustitución, mientras que las válvulas mecánicas requieren anticoagulación de por vida. Aunque las válvulas de polímero tienen la capacidad potencial de solucionar tanto las deficiencias de las bioprótesis como las de las válvulas mecánicas, no han conseguido satisfacer los requisitos de durabilidad, pérdida de presión del flujo hacia delante y eficiencia.

Los inventores se han dado cuenta de que una válvula cardíaca de polímero de múltiples valvas (por ejemplo, una válvula de tres valvas) puede ser dispuesta con una posición de valva parcialmente abierta, que reduce la pérdida de presión del flujo hacia delante. La válvula se caracteriza por un stent flexible que tiene pilares con puntas fabricadas de un material flexible y suave. La flexibilidad del stent permite que las valvas se cierren correctamente para bloquear el flujo sanguíneo en sentido contrario sin experimentar tensiones o deformaciones excesivas. Estas características actúan sinérgicamente para proporcionar una válvula con características ventajosas de durabilidad, pérdida de presión del flujo hacia adelante y eficiencia.

La invención está definida mediante el procedimiento de las reivindicaciones. Todas las demás realizaciones de la descripción que no caen dentro de este alcance son ilustrativas de la técnica relacionada.

En un aspecto, se describe una válvula cardíaca de polímero, a modo de ejemplo, que incluye: un cuerpo de válvula, que tiene un eje central y que tiene un conducto de fluido corporal que se extiende a lo largo del eje central desde un extremo de entrada hasta un extremo de salida; un stent flexible, dispuesto alrededor de la circunferencia exterior del cuerpo, y que incluye, como mínimo, tres pilares del stent flexibles, cada uno de los cuales se extiende en la dirección axial hasta una punta; y, como mínimo, tres valvas flexibles, que se extienden desde el stent, estando dotada cada una de las valvas de un borde unido que define una curva de unión a lo largo del stent que se extiende entre un par respectivo de pilares del stent, y en la que los pares de valvas definen la comisura respectiva en cada uno de, como mínimo, los tres montantes del stent; en la que: como mínimo, las tres valvas definen una posición parcialmente abierta en reposo, una posición completamente abierta, que se desvía alejándose del eje central durante el flujo de sangre hacia adelante a lo largo de una dirección desde el extremo del flujo de entrada hasta el extremo del flujo de salida, y una posición cerrada, que se desvía hacia el eje central durante el flujo sanguíneo en sentido contrario a lo largo de una dirección desde el extremo del flujo de salida hasta el extremo del flujo de entrada, y, en la posición cerrada, cada uno de los pilares del stent flexibles flexiona hacia el interior hacia el eje central.

En algunas realizaciones, la punta de cada pilar del stent está formada por un material que tiene una flexibilidad mayor que el resto del pilar del stent.

En algunas realizaciones, en la posición cerrada, cada stent flexible sirve de descarga de la tensión para la transición de una valva al stent.

En algunas realizaciones, cada valva incluye un borde libre y un vientre.

En algunas realizaciones, para cada valva respectiva, el borde libre se extiende a lo largo de una curva de borde libre entre un par respectivo de pilares del stent. Y, en la posición parcialmente abierta en reposo, las partes de la curva de borde libre que están próximas a los respectivos pilares del stent se extienden en dirección axial hacia el extremo de salida del cuerpo de la válvula, de tal manera que la valva incluye una porción con cuernos próxima a los pilares del stent.

En algunas realizaciones, la punta de cada pilar del stent flexible se extiende más allá del borde libre de las valvas, próximo a la punta.

En algunas realizaciones, como mínimo, las tres valvas se abren simétricamente en respuesta al flujo sanguíneo hacia adelante.

En algunas realizaciones, en la posición abierta, la velocidad del flujo sanguíneo a través de cada comisura es sustancialmente la misma que la velocidad del flujo sanguíneo a través de las otras comisuras de la válvula.

En algunas realizaciones, la energía requerida para mover las valvas desde la posición parcialmente abierta en reposo, hasta la posición abierta, durante el flujo sanguíneo hacia adelante, es menor que la energía necesaria para abrir las valvas de una válvula equivalente formada en una posición cerrada en reposo.

En algunas realizaciones, la punta de cada pilar del stent flexible se extiende sobrepasando el borde libre de las valvas en aproximadamente 1,5 mm.

En algunas realizaciones, cada valva flexible está fabricada de un polímero biocompatible.

En algunas realizaciones, el polímero biocompatible es seleccionado de un grupo compuesto de silicona y poliuretano.

En algunas realizaciones, el vientre de la valva tiene un perfil de un grosor menor que el perfil del grosor del borde libre de la valva.

En algunas realizaciones, la posición parcialmente abierta en reposo, la abertura de las comisuras en las posiciones más cercanas a sus respectivos pilares del stent flexibles varía entre 0,1 mm y 0,6 mm.

En algunas realizaciones, la abertura es de aproximadamente 0,25 mm.

En algunas realizaciones, el stent está fabricado de un polímero biocompatible.

En algunas realizaciones, el polímero biocompatible ha sido seleccionado de un grupo compuesto de silicona y poliuretano.

En algunas realizaciones, la punta de cada pilar del stent flexible está fabricada con un polímero biocompatible. En algunas realizaciones, el polímero biocompatible es poliuretano.

Algunas realizaciones incluyen un anillo de costura acoplado al cuerpo de la válvula en una posición axialmente distal a los pilares del stent flexibles desde el extremo de salida, proporcionando el anillo de costura un lugar para aplicar las suturas cuando se implanta la válvula.

En algunas realizaciones, el anillo de costura está encajado a presión en una ranura en el cuerpo de la válvula. En algunas realizaciones, en la posición cerrada, la sangre de retorno fluye a través de una abertura entre cada uno de los respectivos pares de valvas adyacentes en una zona próxima a la comisura respectiva, para hacer que la comisura quede sumergida.

En otro aspecto, se da a conocer un procedimiento para fabricar una válvula cardíaca de polímero, que incluye: proporcionar un cuerpo de válvula que tiene un eje central y un conducto para fluido corporal que se extiende a lo largo del eje central desde un extremo de entrada hasta un extremo de salida; posicionar un stent flexible alrededor de la circunferencia exterior del cuerpo, incluyendo el stent como mínimo tres pilares de stent flexibles, cada uno de los cuales se extiende en la dirección axial; unir material flexible a cada stent de, como mínimo, los tres pilares del stent para formar una punta flexible en el respectivo pilar del stent; y formar, como mínimo, tres valvas flexibles que se extienden desde el stent, teniendo cada una de las valvas un borde unido que define una curva de unión a lo largo del stent que se extiende entre un par respectivo de pilares del stent, y en el que los pares de valvas definen la comisura respectiva en cada uno de, como mínimo, los tres pilares.

En algunas realizaciones, como mínimo, las tres valvas, definen una posición parcialmente abierta en reposo, una posición completamente abierta que se desvía alejándose del eje central durante el flujo de sangre hacia adelante a lo largo de una dirección desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida, y una posición cerrada que se desvía hacia el eje central durante el flujo sanguíneo en sentido opuesto a lo largo de una dirección desde el extremo del flujo de salida hasta el extremo del flujo de entrada, y, en la posición cerrada, cada uno de los pilares del stent flexibles se flexiona hacia el interior, hacia el eje central.

En realizaciones de la invención, la etapa de unir material flexible incluye adherir una o varias tiras de material polimérico a cada uno de los pilares del stent.

En algunas realizaciones, la una o las varias tiras de material polimérico incluyen poliuretano.

En algunas realizaciones, la etapa de formar, como mínimo tres valvas flexibles, incluye: montar el cuerpo de la válvula y el stent en un mandril, para formar un conjunto de mandril; y, después de la etapa de unir el material flexible, recubrir por inmersión el conjunto de mandril en una solución de polímero para formar las valvas.

Algunas realizaciones incluyen la aplicación por inmersión de múltiples capas de solución de polímero al conjunto del mandril, para formar las valvas con el perfil de grosor deseado.

En algunas realizaciones, cada valva incluye un borde libre y un vientre.

En algunas realizaciones, el vientre de la valva tiene un perfil de un grosor menor que el grosor del perfil del borde libre de la valva.

En algunas realizaciones, para cada valva respectiva, el borde libre se extiende a lo largo de una curva de borde libre entre un par respectivo de pilares del stent; y, en la posición parcialmente abierta en reposo, las partes de la curva de borde libre que están próximas a los respectivos pilares del stent se extienden en dirección axial hacia el extremo de salida del cuerpo de la válvula, de tal manera que la valva incluye una parte con cuernos, próxima a los pilares del stent.

En algunas realizaciones, el recubrimiento por inmersión forma las valvas unidas entre sí, e incluye, además, la separación de las valvas para formar las comisuras y colocar las valvas en la posición parcialmente abierta en reposo.

En algunas realizaciones, separar las valvas incluye cortar con láser las valvas para formar un borde libre en cada valva.

En algunas realizaciones, la posición parcialmente abierta en reposo, la abertura de las comisuras en las posiciones más cercanas a sus respectivos pilares de stent flexibles varía entre 0,1 mm y 0,6 mm.

En algunas realizaciones, la abertura es de aproximadamente 0,25 mm.

En algunas realizaciones, la punta de cada pilar del stent está formada de un material que tiene una flexibilidad mayor que el resto del pilar del stent.

En algunas realizaciones, en la posición cerrada, cada stent flexible sirve de descarga de la tensión para la transición de una valva hacia el stent.

En algunas realizaciones, la energía requerida para mover las valvas desde la posición parcialmente abierta en reposo hasta la posición abierta durante el flujo sanguíneo hacia adelante, es menor que la energía necesaria para abrir las valvas de una válvula equivalente formada en una posición cerrada en reposo.

En algunas realizaciones, como mínimo, uno del stent, como mínimo, las tres valvas y el cuerpo de la válvula, están fabricados de un polímero biocompatible.

En algunas realizaciones, el polímero biocompatible ha sido seleccionado de un grupo que se compone de silicona y poliuretano.

En otro aspecto, una válvula cardíaca de polímero, a modo de ejemplo, fabricada mediante un proceso que incluye las etapas de: proporcionar un cuerpo de válvula que tiene un eje central y que tiene un conducto de fluido corporal que se extiende a lo largo del eje central desde un extremo de entrada hasta un extremo de salida; posicionar un stent flexible alrededor de la circunferencia exterior del cuerpo, incluyendo el stent, como mínimo, tres pilares de stent flexibles, cada uno de los cuales se extiende en la dirección axial; unir material flexible a cada stent de, como mínimo, los tres pilares del stent para formar una punta flexible en el pilar de stent respectivo; y formar, como mínimo, tres valvas flexibles que se extienden desde el stent, teniendo cada una de las valvas un borde unido que define una curva de unión a lo largo del stent que se extiende entre un par respectivo de pilares del stent, y en el que los pares de valvas definen la comisura respectiva en cada uno de, como mínimo, los tres pilares del stent.

En algunas realizaciones, como mínimo, las tres valvas definen una posición parcialmente abierta en reposo, una posición completamente abierta, que se desvía alejándose del eje central durante el flujo sanguíneo hacia adelante a lo largo de una dirección desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida, y una posición cerrada, que se desvía hacia el eje central durante el flujo de sangre en sentido contrario a lo largo de una dirección desde el extremo del flujo de salida hasta el extremo del flujo de entrada, y en la posición cerrada, cada uno de los pilares del stent flexible flexiona hacia el interior, hacia el eje central.

Diversas realizaciones pueden incluir cualquiera de las características descritas anteriormente, solas o en cualquier combinación adecuada.

Las presentes realizaciones proporcionan, como mínimo, las siguientes ventajas sobre las válvulas cardíacas protésicas de la técnica anterior. En primer lugar, un stent flexible permite que las valvas normalmente abiertas parcialmente se cierren correctamente, y reduce las concentraciones de tensión en las valvas, disminuyendo con ello la pérdida de presión del flujo hacia adelante y aumentando la fiabilidad debido a los desgarros de las valvas. En segundo lugar, el pilar del stent flexible transfiere de manera efectiva la fuerza de las valvas al stent, sin altas concentraciones de tensión, lo que proporciona una mayor fiabilidad. En tercer lugar, las valvas normalmente parcialmente abiertas mejoran la cinemática de la válvula, por ejemplo, reduciendo o eliminando la incidencia de una “valva perezosa” (es decir, una valva que no se mueve correctamente durante la apertura o el cierre de la válvula) y reduciendo, de este modo, la tendencia de las válvulas a producir trombosis.

Estas ventajas permiten la utilización de valvas más delgadas que conducen a un mejor rendimiento con respecto a la pérdida de presión del flujo hacia adelante, al mismo tiempo que aumentan la fiabilidad.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 muestra una fotografía de una realización de una válvula cardíaca de polímero;

la figura 1A muestra una vista, en perspectiva, de la válvula cardíaca de polímero de la figura 1;

la figura 1B es una vista, en sección transversal, de la válvula cardíaca de polímero de la figura 1 A;

la figura 2 muestra el cuerpo de una válvula cardíaca de polímero que incluye un stent;

la figura 2A muestra una realización de una ranura en el cuerpo de una válvula cardíaca de polímero, para aceptar un manguito de costura;

la figura 2B es una vista, en sección transversal, de un anillo de acero inoxidable para fijar el manguito de costura en la ranura de la figura 2A; y

la figura 3 es un diagrama de flujo de un proceso para fabricar una válvula cardíaca de polímero;

la figura 4 es una vista de una válvula cardíaca de polímero montada en un mandril de recubrimiento por inmersión; y

las figuras 5A a 5H muestran la formación de una punta de stent flexible en un pilar del stent de una válvula cardíaca de polímero;

las figuras 5A, 5C, 5E y 5G muestran una vista lateral del pilar del stent;

las figuras 5B, 5D, 5F y 5H muestran una vista frontal de la superficie del pilar del stent orientada hacia el eje central de la válvula;

las figuras 6A y 6B muestran vistas de una válvula de polímero en la posición abierta y en la posición cerrada, respectivamente;

las figuras 7A y 7B muestran gráficos de tensión mediante análisis por elementos finitos, correspondientes a las posiciones de la válvula mostradas en las figuras 6A y 6B, respectivamente;

la figura 8 muestra un gráfico de pérdida de presión directa en función del flujo, para una válvula cardíaca de polímero, en comparación con gráficos similares para una válvula mecánica y una válvula de bioprótesis;

la figura 9 muestra un gráfico de la tasa de pérdidas y el volumen de cierre de una válvula cardíaca de polímero en comparación con gráficos similares para una válvula mecánica y una de bioprótesis

DESCRIPCIÓN DETALLADA

En general, la presente tecnología se refiere a válvulas cardíacas de polímero que aumentan la fiabilidad de la válvula y reducen la pérdida de presión directa del flujo. La válvula cardíaca de polímero incluye un cuerpo, un stent flexible, que incluye, como mínimo, tres pilares del stent flexibles y, como mínimo, tres valvas flexibles. Las valvas de la válvula están moldeadas en una posición parcialmente abierta en reposo, necesitando que los pilares del stent se flexionen o se desvíen hacia el centro del cuerpo de la válvula, con el fin de que las valvas se cierren completamente.

Las figuras 1, 1A y 1B muestran una realización de una válvula cardíaca 100 de polímero. La válvula cardíaca 100 incluye un cuerpo 101 de la válvula de elastómero, en general, cilíndrico, dispuesto alrededor de un eje central 116, y dotado de un conducto de fluido que puede ser sellado, que se extiende axialmente desde un extremo de entrada (tal como se muestra, la parte inferior) hasta un extremo de salida (tal como se muestra, la parte superior). La válvula 100 incluye un stent flexible 110 que tiene, como mínimo, tres pilares 112 del stent flexible, cada uno de los cuales se extiende axialmente hasta una punta 120 del pilar del stent. Tal como se explica con más detalle a continuación, la punta 120 del pilar del stent puede estar fabricada de un material que tenga mayor flexibilidad que el pilar 112 del stent. La válvula 100 puede incluir, asimismo, un anillo de costura 131 (no mostrado en las figuras 1A y 1B).

La válvula incluye, como mínimo, tres valvas 130 flexibles, cada una de las cuales tiene un borde libre 132, un borde unido 133 y un vientre 134. El borde unido 133 se une al stent 110 para formar una curva de unión que discurre a lo largo del diámetro interior del stent entre un par de pilares 112 del stent. El borde libre 132 define una curva del borde libre que se extiende desde una primera punta 120 del pilar del stent hacia el eje central 116 y, vuelve hacia la segunda punta 120 del pilar del stent. Los bordes libres 132 de las valvas 130 adyacentes definen comisuras 135 en cada una de las puntas 120 del pilar del stent. En algunas realizaciones, los bordes libres 132 están curvados hacia arriba en la zona de las comisuras 135, de tal manera que las valvas 130 tienen forma de cuerno en la zona alrededor de cada una de las puntas 120 de los pilares del stent, tal como se muestra.

En funcionamiento, cuando la sangre fluye en dirección hacia adelante, es decir, en la dirección de la flecha F que se muestra en la figura 1A, la presión del flujo sanguíneo hace que las valvas 130 se desvíen alejándose del eje central 116 del cuerpo 101 de la válvula. En esta posición “abierta”, las valvas 130 definen un gran orificio para el flujo (no mostrado) que permite que la sangre fluya libremente en dirección hacia adelante. Con las valvas 130 en la posición abierta, la válvula 100 presenta poca resistencia al flujo del fluido. Cuando la sangre fluye en sentido contrario, es decir, en el sentido de la flecha R que se muestra en la figura 1A, la presión del flujo sanguíneo hace que los stents 120 y las valvas 130 se desvíen hacia el eje central 116. En esta posición “cerrada”, las valvas 130 se acoplan entre sí a lo largo de los bordes libres 132, lo que ayuda a que la válvula 100 quede sellada impidiendo el flujo de retorno.

Tal como se muestra, las valvas 130 son moldeadas en una posición parcialmente abierta en reposo (es decir, en ausencia de presión de fluido hacia adelante o de retorno contra la válvula). Por ejemplo, en algunas realizaciones, la abertura en reposo de las comisuras en la zona más cercana a la respectiva punta 120 del stent flexible está dentro de un margen de 0,60 mm o menos, por ejemplo, aproximadamente de 0,25 mm.

Por ejemplo, la zona abierta de la válvula en la posición de reposo (por ejemplo, la zona de la sección transversal abierta que se presenta al flujo de fluido a través de la válvula) puede ser una fracción adecuada de la zona abierta de la válvula en ausencia de las valvas 130. En algunas realizaciones, la zona abierta en las posiciones parcialmente abiertas en reposo puede ser superior al 5 %, al 10 %, al 25 % o más, de la zona abierta, por ejemplo, en el intervalo comprendido entre el 5 y el 10 %, el 10 y el 20 %, el 10 y el 30 %, o cualquier otro intervalo adecuado.

Esta configuración reduce la energía necesaria para abrir las valvas durante el flujo sanguíneo hacia adelante con respecto a la requerida para abrir una válvula equivalente que está formada en una posición cerrada en reposo. La relativa facilidad de apertura de la válvula 100 cuando está formada en la posición de reposo parcialmente abierta da como resultado una disminución en la pérdida de presión del flujo hacia adelante.

Además, la forma geométrica de la valva en la posición de reposo parcialmente abierta ayuda a garantizar una apertura simétrica de las valvas 130 en respuesta a un flujo hacia adelante, incluso en los casos en los que el flujo no se distribuye uniformemente (por ejemplo, debido a las características específicas de la anatomía del corazón o a otros factores). Por ejemplo, disponiendo las valvas 130 en la configuración de reposo parcialmente abierta, la válvula puede evitar la adherencia no deseada de los bordes libres de uno o varios pares de valvas 130 adyacentes entre sí. Esto evita bajas velocidades de fluido en la comisura 135 entre las valvas 130.

Además, esta estructura de la válvula puede reducir o evitar la aparición de una “valva perezosa”, es decir, una valva que no se mueve de manera adecuada y compleja entre sus posiciones previstas de apertura y cierre.

Evitar configuraciones de flujo de fluido reducido y/o de flujo asimétrico permite que la válvula quede sumergida adecuadamente en el flujo sanguíneo en ambos sentidos, tanto hacia adelante como hacia atrás, reduciendo o eliminando la acumulación de materiales no deseados en la válvula. Esto puede conducir a una reducción o incluso a la eliminación de efectos nocivos, por ejemplo, de la trombosis.

Cuando se pasa de la posición de reposo parcialmente abierta a la posición cerrada, los pilares 112 del stent se flexionan hacia el interior, hacia el eje central, para permitir que las valvas 130 se cierren adecuadamente para sellar la válvula venciendo el flujo en sentido contrario. Esta flexión reduce ventajosamente la tensión sobre las valvas 130, reduciendo o eliminando la aparición de rasgaduras, y mejorando la fiabilidad y la durabilidad de la válvula 100. Además, en algunas realizaciones, las puntas 120 de los pilares del stent están formadas por un material que es más flexible que el del resto de los pilares del stent 120. Esto permite una mayor flexión en la zona cercana a las comisuras 135, sin comprometer la integridad estructural general de los pilares 120. En consecuencia, se puede transferir fuerza desde las valvas 130 a los pilares 112 del stent a través de las puntas 120, a la vez que se reducen o se eliminan concentraciones de tensión no deseadas en las valvas 130. En otras palabras, las puntas 120 de los pilares del stent flexibles sirven como una descarga de tensión para la transición de la valva 130 a los pilares del stent 112, a la vez que se reducen las concentraciones de tensión en las valvas 130, aumentando de este modo la fiabilidad de la válvula de polímero 100. Asimismo, cabe señalar que, debido a la transición de un material rígido a blando en los pilares del stent 120, se pueden utilizar pilares 120 de bajo perfil, relativamente cortos.

Tal como se muestra en las figuras 1A y 1B, cada punta 120 del pilar del stent flexible se extiende sobrepasando el borde libre 132 de las valvas 130 donde las valvas se unen a los pilares 112 (es decir, cerca de las comisuras 135). En alguna realización, cada punta 120 del stent flexible se extiende sobrepasando el borde libre de las valvas en entre 1 mm y 2 mm, por ejemplo, en 1,5 mm. En algunas realizaciones, esta configuración de punta de stent flexible actúa para reducir las concentraciones de tensión entre el material más blando de la valva 130 y el pilar del stent 112, más duro, para aumentar la fiabilidad de la válvula.

Tal como se muestra en las figuras 1A y 1B, una parte del borde libre 132 de la valva 130 es sustancialmente recta y se extiende radialmente hacia el eje central 116. Tal como se indicó anteriormente, en una realización, partes del borde libre 132 de la valva 130 están curvadas ligeramente hacia arriba en la punta 120 del pilar del stent. En una realización, el vientre 134 de la valva 130 tiene un perfil de un grosor menor que el perfil del grosor del borde libre 132 de la valva 130. El perfil del grosor del borde libre 132 puede estar en el intervalo comprendido entre 1 y 2,5 veces mayor que el perfil del grosor del vientre 134. Las valvas pueden estar fabricadas de un polímero biocompatible, tal como silicona y/o poliuretano.

Tal como se muestra en las figuras 2 y 2A, el stent 110 está dispuesto alrededor del diámetro exterior del cuerpo 101 de la válvula. El stent 110 incluye, como mínimo, tres salientes que forman los pilares 112, teniendo los salientes un grosor que se extiende en la dirección radial (es decir, perpendicular con respecto al eje central 116). El cuerpo 101 incluye una ranura 114 que discurre circunferencialmente alrededor del cuerpo 101 en una dirección transversal al eje central 116. La ranura 114 es para aceptar un anillo de costura, que proporciona un lugar para aplicar las suturas cuando se implanta la válvula. En una realización, el cuerpo 101 de la válvula está fabricado de un polímero biocompatible, tal como silicona, poliuretano, poliéter éter cetona (PEEK, PolyEther Ether Ketone), etc. En algunas realizaciones, el cuerpo 101 de la válvula define una abertura central en el intervalo comprendido entre, aproximadamente, 10 mm y, aproximadamente, 30 mm, por ejemplo, 21,4 mm, y un grosor en el intervalo comprendido entre, aproximadamente, 0,5 mm y, aproximadamente, 2 mm, por ejemplo, 1,25 mm. En algunas realizaciones, los salientes que se extienden desde el cuerpo de la válvula tienen una longitud en el intervalo comprendido entre, aproximadamente, 5 mm y, aproximadamente, 20 mm, por ejemplo, 11,0 mm, medidos desde la base del cuerpo 101 de la válvula, y un grosor en el intervalo comprendido entre, aproximadamente, 0,5 mm y, aproximadamente, 2 mm, por ejemplo, 1,25 mm. En algunas realizaciones, la ranura 114 tiene una altura en el intervalo comprendido entre, aproximadamente, 1 mm y, aproximadamente, 5 mm, por ejemplo, 2,8 mm, y una profundidad en el intervalo comprendido entre, aproximadamente, 0,1 mm y, aproximadamente, 1 mm, por ejemplo, 0,5 mm. Se debe comprender que el cuerpo 101 de la válvula y el stent 110 pueden ser dimensionados en múltiples configuraciones.

La figura 2B es una vista, en sección transversal, de un anillo 200 de acero inoxidable para fijar el manguito de costura en la ranura 114 de la figura 2A. En una realización, el anillo 200 de acero inoxidable tiene una altura de 1,0 mm y una anchura de 0,64 mm; y un diámetro interior (ID, Inner Diameter) de 24,4 mm y un diámetro exterior (OD, Outer diameter) de 25,8 mm. En una realización, el anillo de costura está fabricado de, aproximadamente, 38,1 mm de terciopelo tubular doble Meadox®. El terciopelo tubular doble se puede adquirir en Meadox Medicals, Inc., 112 Bauer Drive, Oakland, NJ.

Haciendo referencia a la figura 3, en algunas realizaciones, se pueden seguir las etapas del proceso 400 para fabricar la válvula cardíaca 100 de polímero (por ejemplo, tal como se muestra en las figuras 1 a 1B); sin embargo, se debe comprender que se podrían utilizar diferentes variaciones y combinaciones de estas etapas.

En la etapa 401, un conducto 310 de polímero y un stent 110 se montan en un mandril 300. Haciendo referencia a la figura 3, en primer lugar, se prepara el mandril 300 de la válvula para aceptar el cuerpo 110 de la válvula. Por ejemplo, el mandril 300 de la válvula y el stent 110 deben ser limpiados con alcohol. A continuación, se coloca un conducto 310 de polímero sobre el mandril 300 de la válvula y el stent 110 se coloca sobre el conducto 310 de polímero, por encima del mandril 300 de la válvula. El conducto 310 de polímero se debe extender desde la parte inferior del stent 110, por ejemplo, aproximadamente 1 mm. Además, los pilares 112 del stent, del stent 110 deben ser alineados con las cúspides 302 del mandril 300 de la válvula. En este punto, cualquier parte residual del conducto 310 debe ser eliminada de los bordes de las cúspides 302. Adicionalmente, el conducto puede ser cortado a la longitud, o eliminado de otro modo, para proporcionar una válvula 100 independiente.

En la etapa 401, se adhieren tiras de material flexible a los pilares 112 del stent para formar la base de las puntas 120 del stent. En una realización, un primer conjunto de tres tiras de polímero es cortado de una lámina de polímero, teniendo cada una de ellas unas dimensiones de, aproximadamente, entre 1 a 1,3 mm x 3 mm x 5 mm. En una realización, la lámina de polímero puede ser de Angioflex, fabricado por Abiomed, de Danvers, MA. A continuación, se corta un segundo juego de tres tiras de polímero del conducto residual, cada una con unas dimensiones de, aproximadamente, entre 0,15 a 0,25 mm x 3 mm x 10 mm.

Las figuras 5A y 5B muestran el extremo de un pilar 112 de stent antes de la aplicación de las tiras. El primer conjunto de tiras 501 es adherido a los pilares 112 utilizando un epoxi de endurecido mediante UV. En una realización, el tiempo de exposición recomendado es de aproximadamente 3,5 segundos. Las figuras 5C y 5D lo muestran. A continuación, el segundo juego de tiras (no mostrado) es adherido a la línea contigua de los salientes 112 y al primer juego de tiras utilizando el epoxi de endurecido mediante UV. En una realización, el tiempo de exposición recomendado es de aproximadamente 4,5 segundos. En otras realizaciones, las tiras pueden adheridas utilizando otras técnicas adecuadas, por ejemplo, utilizando un procedimiento basado en un disolvente. Haciendo referencia a las figuras 5E y 5F, las tiras 501 son recortadas para que queden al mismo nivel que las puntas de los salientes 112.

Volviendo a las figuras 3 y 4, en la etapa 403, el conjunto preparado del mandril 300 de la válvula, que incluye el conducto 310 y el stent 110 (ahora con tiras 501 unidas a los pilares del stent 120), es recubierto por inmersión para formar las valvas 130. El conjunto de mandril es sumergido en una solución de polímero que tiene una viscosidad adecuada, por ejemplo, dentro del intervalo de 730 ± 50 cp. En algunas realizaciones, la solución de polímero puede ser una solución de Angioflex, fabricada por Abiomed, de Danvers, MA. En esta etapa, el mandril 300 de la válvula se limpia, por ejemplo, con alcohol. A continuación, el mandril 300 de la válvula es colocado boca abajo en un recipiente de dioxano, por ejemplo, durante 30 segundos, de modo que todo el stent 110 esté cubierto. A continuación, el mandril 300 de la válvula es sumergido en la solución de polímero, por ejemplo, de tal manera que todo el stent 110 esté sumergido en la solución de polímero. Una vez que el mandril 300 de la válvula es retirado de la solución, se hace girar en una centrifugadora durante entre 20 y 30 minutos, para eliminar cualquier exceso de solución. El proceso de inmersión puede ser repetido para obtener el perfil deseado de la valva 130. En una realización, el proceso de inmersión se repite, hasta un número total de seis inmersiones, en el que cada pilar 112 del stent entra en la solución dos veces. Después de la última inmersión, el mandril se hace girar en la centrifugadora, por ejemplo, durante aproximadamente 12 horas. A continuación, el mandril 300 de la válvula es colocado en un horno, por ejemplo, durante aproximadamente una hora. En una realización, el horno es ajustado a aproximadamente 100 °C. El mandril 300 de la válvula es retirado del horno y enfriado a temperatura ambiente, por ejemplo, durante aproximadamente dos horas. A continuación, la solución de polímero endurecida puede ser recortada, por ejemplo, de las superficies planas del mandril, tal como se desee (por ejemplo, utilizando tijeras, o un alambre caliente, u otro tipo de técnicas de recortado conocidas en la técnica).

Haciendo referencia a las figuras 5G y 5H, siguiendo el proceso de inmersión, las puntas 120 de los pilares del stent han sido formadas alrededor de las tiras 501 en los extremos de los pilares 112 del stent. Se han formado las valvas 130, pero generalmente están en una configuración unida, sin bordes libres.

En la etapa 404, las valvas son separadas. Haciendo referencia a la figura 1A, en una realización, cada borde libre 132 de la valva 130 es cortado con láser para proporcionar un borde muy uniforme, por ejemplo, con las partes sustanciales descritas anteriormente. En una realización, partes del borde libre 132 de la valva son cortadas con láser para curvarlas ligeramente hacia arriba en la punta 120 del stent.

En la etapa 405, la válvula 100 es retirada del mandril 300. En algunas realizaciones, el mandril de la válvula es colocado en un baño acuoso, por ejemplo, durante aproximadamente una hora. En una realización, la temperatura del agua es fijada a aproximadamente 37 °C. A continuación del baño de agua, la válvula 100 es retirada del mandril 300. Las valvas 130 están ahora en la posición parcialmente abierta en reposo, tal como se ha descrito en detalle anteriormente.

En la etapa 406, el anillo de costura 131 está unido a la válvula 100. Para crear el anillo de costura para la válvula 100 (figura 1), el terciopelo tubular es colocado alrededor del diámetro exterior del cuerpo de la válvula 110 y centrado alrededor del eje de la ranura 114 en dirección axial. A continuación, tal como se muestra en la figura 2B, el anillo 200 de acero inoxidable es encajado a presión en la ranura 100, que limita el movimiento del terciopelo tubular. Por último, el terciopelo es doblado sobre el anillo 200 de acero inoxidable hasta que ambos extremos se encuentran, y los extremos son cosidos entre sí para crear el anillo de costura. Opcionalmente, el terciopelo puede ser doblado y cosido varias veces para aumentar el grosor del anillo de costura. En una realización, se puede colocar un material polimérico entre el anillo de costura y el cuerpo 101 de la válvula, para fijar aún más el anillo de costura a la válvula 100. El material polimérico puede ser un polímero biocompatible, tal como silicona o poliuretano. Aunque anteriormente se ha descrito un proceso de fabricación de válvulas, se debe comprender que se puede emplear cualquier técnica de fabricación adecuada conocida en la técnica. Por ejemplo, la válvula 100 puede ser fabricada utilizando una o varias de las técnicas descritas en “Polyurethanes in Biomedical Applications”, por Labma NMK, Woodhouse KA, Cooper SL. 1998 CRC Press LLC, Boca Raton, Florida, p.33.; “Polyurethane elastomers in surgery”, por Lyman DJ, Searl WJ, Albo D, Bergman S, Lamb J, Metcalf LC y Richards K. Int J Polym Mater, 5:211, 1977; “Procedures for the fabrication of segmented polyurethane polymers into useful biomedical prostheses”, por Boretos JW. National Institutes of Health, 1968; “Design, fabrication and testing of prosthetic blood vessels”, snf Kardos JL, Mehta BS, Apostolou SF, Thies C y Clark RE, Biomater Med Dev Artif Organs, 2:387, 1974.

En general, las válvulas dadas a conocer en el presente documento proporcionan una serie de ventajas. Tal como se explicó anteriormente, las puntas del stent flexible actúan para mejorar la cinemática y la fiabilidad de la válvula, al reducir o eliminar concentraciones de tensiones o deformaciones no deseables que podrían dañar las valvas 130 delgadas, por ejemplo, dando como resultado desgarros en zonas sensibles, tales como en la proximidad de las comisuras 135. Las figuras 6A y 6B muestran una realización de la válvula 100 en una posición completamente abierta y completamente cerrada, respectivamente. Las figuras 7A y 7B muestran gráficos de tensión mediante análisis por elementos finitos, correspondientes a las posiciones de la válvula mostradas en las figuras 6A y 6B, respectivamente.

Haciendo referencia a las figuras 6A y 7A, obsérvese la apertura completa y simétrica de las valvas 130 en la posición totalmente abierta de la válvula 100 (sin “valvas perezosas”), que permite que estén sumergidas adecuadamente, y reduce o elimina la aparición de trombosis. Obsérvese, asimismo, la distribución uniforme de la tensión a través de las valvas 130 y las concentraciones de tensiones relativamente reducidas en la proximidad de las comisuras 135.

Haciendo referencia a las figuras 6B y 7B, obsérvense las pequeñas aberturas entre las valvas 130 en la proximidad de las comisuras 135. Esta configuración permite una adecuada inmersión a través de las comisuras durante el flujo en sentido contrario, sin pérdidas indebidas del flujo de retorno o del volumen de cierre (tal como se detalla a continuación). Obsérvese, asimismo, la distribución uniforme de las tensiones a través de las valvas 130 y las concentraciones de tensiones relativamente reducidas en la proximidad de las comisuras 135 y a lo largo de los bordes libres 132 de las valvas 130. Este perfil de tensión reduce o elimina ventajosamente desgarros y desgaste. La válvula 100, formada en la posición parcialmente abierta, puede presentar un comportamiento hemodinámico ventajoso. La figura 8 muestra un gráfico de la pérdida de presión directa en función del caudal para una realización de la válvula 100 construida de poliuretano. La pérdida de presión aumenta aproximadamente de manera lineal en función del caudal, desde una pérdida de aproximadamente 6 mmHg a un caudal de 5 l/minuto, hasta una pérdida de aproximadamente 14 mmHg a un caudal de 25 l/minuto. Otras realizaciones pueden presentar caídas de presión incluso más bajas.

Tal como se muestra, este comportamiento es superior al de una válvula bioprotésica comparable, y ligeramente inferior, al de una válvula mecánica comparable. En muchos casos, la caída de presión ligeramente mayor con respecto a una válvula mecánica está más que compensada por la utilización de valvas flexibles y situadas en la periferia, que evitan alteraciones del flujo sanguíneo, tales como la cavitación y el estancamiento, que conducen a daños celulares y a la trombosis. Los beneficios adicionales de comportamiento incluyen la evitación de problemas de fiabilidad habitualmente asociados con las bioprótesis (es decir, problemas con una duración limitada debido a cambios estructurales tales como calcificación y desgaste de las valvas, lo que lleva al fallo de la válvula; la fijación biológica del tejido y los procedimientos utilizados para montar el tejido en un stent de soporte, pueden explicar esta deficiencia).

La figura 9 muestra un gráfico de las pérdidas de la válvula y del volumen de cierre para una realización de la válvula 100 construida con poliuretano. La tasa de pérdidas de la válvula a una presión del flujo de retorno de 85 mmHg es inferior a unos 4 ml/segundo. La pérdida de volumen de cierre de la válvula es menor de 1 ml aproximadamente. Tal como se muestra, este comportamiento es superior al de una válvula mecánica comparable, y solo ligeramente inferior al de una bioprótesis comparable.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para fabricar una válvula cardíaca (100) de polímero, comprendiendo el procedimiento: disponer un cuerpo de válvula (101) que tiene un eje central (116) y un conducto de fluido corporal que se extiende a lo largo del eje central (116) desde un extremo de entrada a un extremo de salida;

posicionar un stent flexible (110) alrededor de la circunferencia exterior del cuerpo (101), comprendiendo el stent (110), como mínimo, tres pilares (112) del stent flexibles, cada uno de los cuales se extiende en la dirección axial; unir material flexible a cada pilar (112) del stent de, como mínimo, los tres pilares del stent para formar una punta (120) flexible en el respectivo pilar (112) del stent; y

formar, como mínimo, tres valvas flexibles (130) que se extienden desde el stent (110), teniendo cada una de las valvas (130) un borde unido (133) que define una curva de unión a lo largo del stent (110) que se extiende entre un par respectivo de pilares (112) del stent, y en el que los pares de valvas (130) definen una comisura (135) respectiva en cada uno de, como mínimo, los tres pilares (112) del stent, y en el que, como mínimo, tres valvas (130) y la punta (120) de cada uno de, como mínimo, los tres pilares (112) del stent se forman de manera integral al mismo tiempo, recubriendo por inmersión el stent (110);

en el que:

como mínimo las tres valvas (130) definen una posición parcialmente abierta en reposo, una posición completamente abierta, que se desvía alejándose del eje central (116) durante el flujo de sangre hacia adelante a lo largo de una dirección desde el extremo del flujo de entrada hasta el extremo del flujo de salida, y una posición cerrada, que se desvía hacia el eje central (116) durante el flujo sanguíneo en sentido inverso a lo largo de una dirección desde el extremo del flujo de salida hasta el extremo del flujo de entrada, y

en la posición cerrada, cada uno de los pilares (112) del stent flexibles flexiona hacia el eje central (116), donde la etapa de unir el material flexible comprende adherir una o varias tiras de material polimérico a cada uno de los pilares (112) del stent.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que una o varias tiras de material polimérico está compuesta de poliuretano, y, opcionalmente

en el que cada valva (130) comprende un borde libre (132) y un vientre (134), en donde el vientre (134) de la valva (130) tiene un perfil de un grosor menor que el perfil de grosor del borde libre (132) de la valva (130), y en el que, opcionalmente:

para cada valva (130) respectiva, el borde libre (132) se extiende a lo largo de una curva de borde libre entre un par respectivo de pilares (112) del stent; y

en la posición parcialmente abierta en reposo, las porciones de la curva de borde libre que están próximas a los respectivos pilares (112) del stent se extienden en dirección axial hacia el extremo de salida del cuerpo de la válvula, de tal manera que la valva (130) incluye una porción con cuernos próxima a los pilares (112) del stent.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la etapa de formar, como mínimo, tres valvas (130) flexibles comprende:

montar el cuerpo (101) de la válvula y el stent (110) en un mandril para formar un conjunto de mandril (300); y después de la etapa de unir el material flexible, recubrir por inmersión el conjunto de mandril (300) en una solución de polímero para formar las valvas, y, opcionalmente, comprende:

aplicar múltiples capas por inmersión en una solución de polímero al conjunto de mandril (300), para formar las valvas (130) con el perfil de grosor deseado.

4. Procedimiento, según la reivindicación 3, en el que el recubrimiento por inmersión forma las valvas (130) unidas entre sí, y comprende, además, separar las valvas (130) para formar las comisuras (135) y colocar las valvas (130) en la posición parcialmente abierta en reposo.

5. Procedimiento, según la reivindicación 4:

a) en el que separar las valvas (130) comprende cortar con láser las valvas (130) para formar un borde libre (132) en cada valva (130); o

b) en el que, en la posición parcialmente abierta en reposo, la abertura de las comisuras (135) en las posiciones más cercanas a su respectivo pilar (112) del stent flexible varía entre 0,1 mm y 0,6 mm, en el que, opcionalmente, la abertura es de aproximadamente 0,25 mm.