DE69531461T2

DE69531461T2 - Herzklappenersatz mit flexiblen röhren

Info

Publication number: DE69531461T2
Application number: DE69531461T
Authority: DE
Inventors: James L. Cox
Original assignee: 3F Therapeutics Inc
Current assignee: Medtronic 3F Therapeutics Inc
Priority date: 1993-11-01
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2015-12-29
Also published as: CA2241181C; EP1340473A3; DK0871415T3; ATE246476T1; US5480424A; AU726577B2; DE69531461D1; ES2204971T3; JP3739407B2; BR9612377A; EP1340473A2; JP2000502580A; EP0871415A4; CA2241181A1; AU4688596A; NZ502695A; EP0871415B1; CN1209048A; PT871415E; WO1997024082A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung ist aus dem Gebiet der Herzchirurgie und betrifft den Austausch von erkrankten oder beschädigten Herzklappen.
Anatomie von normalen Herzklappen
Es gibt vier Klappen in dem Herz, die zum Ausrichten des Blutflusses durch die beiden Seiten des Herzens in einer Richtung nach vorn dienen. An der linken (systemischen) Seite des Herzens sind: 1) die Mitralklappe, die zwischen dem linken Vorhof und der linken Kammer liegt, und 2) die Aortenklappe, die zwischen der linken Kammer und der Aorta liegt. Diese beiden Klappen leiten sauerstoffreiches Blut, das von den Lungen kommt, durch die linke Seite des Herzens hindurch in die Aorta hinein zum Verteilen auf den Körper. An der rechten (pulmonalen) Seite des Herzens sind: 1) die Trikuspidalklappe, die zwischen dem rechten Vorhof und der rechten Kammer liegt, und 2) die Pulmonalklappe, die zwischen der rechten Kammer und der Pulmonalarterie liegt. Diese beiden Klappen leiten sauerstoffarmes Blut, das von dem Körper kommt, durch die rechte Seite des Herzens hindurch in die Pulmonalarterie hinein zum Verteilen auf die Lungen, wo es wieder sauerstoffangereichert wird, um den Kreislauf von neuem zu beginnen.
Alle vier dieser Herzklappen sind passive Strukturen dadurch, dass sie selbst keinerlei Energie aufwenden und keinerlei aktive kontraktile Funktion durchführen. Sie bestehen aus beweglichen „Flügeln", die dafür bestimmt sind, in Erwiderung auf unterschiedliche Drücke an jeder Seite der Klappe einfach zu öffnen und zu schließen. Die Mitral- und Trikuspidalklappe werden wegen ihrer Lage zwischen einem Vorhof und einer Kammer an jeder Seite des Herzens als „Vorhof-Kammerklappen" bezeichnet. Die Mitralklappe hat zwei Flügel und die Trikuspidalklappe hat drei. Die Aorten- und Pulmonalklappe werden wegen des außergewöhnlichen Aussehens ihrer Flügel als „halbmondförmige Klappen" bezeichnet, welche passender „Segel" genannt werden und etwas wie ein Halbmond geformt sind. Die Aorten- und Pulmonalklappen haben jeweils drei Segel.
Da die physiologischen Strukturen von angeborenen Mitral- und Trikuspidalklappen und angeborenen Aorten- und Pulmonalklappen bedeutend für diese Erfindung sind, sind sie in 1 dargestellt, welche eine weggeschnittene Querschnittsdarstellung eines normalen menschlichen Herzens 100 enthält (neben dem Herz 100 ist ein Segment aus Röhrengewebe 200 gezeigt, welches zum Ersetzen der Mitralklappe verwendet wird, wie unten beschrieben ist). Die linke Seite des Herzens 100 enthält den linken Vorhof 110, die linke Ventrikelkammer 112, die zwischen der linken Kammerwand 114 und der Trennwand 116 positioniert ist, die Aortenklappe 118, und die Mitralklappenanordnung 120. Die Bestandteile der Mitralklappenanordnung 120 umfassen den Mitralklappenring 121, welcher als ein annähernd kreisförmiger offener Ring verbleibt, nachdem die Flügel einer erkrankten oder beschädigten Klappe entfernt wurden; den vorderen Flügel 122 (mitunter der Aortenflügel genannt, da er benachbart zu dem Aortenbereich ist); den hinteren Flügel 124; zwei Papillarmuskeln 126 und 128, welche mit ihren Basen an der Innenfläche der linken Kammerwand 114 angebracht sind; und mehrere Sehnenstränge 132, welche die Mitralklappenflügel 122 und 124 mit den Papillarmuskeln 126 und 128 verbinden. Es gibt keine einer-zu-einem Strangverbindung zwischen den Flügeln und den Papillarmuskeln; stattdessen sind zahlreiche Stränge vorhanden, und Stränge von jedem Papillarmuskel 126 und 128 hängen an beiden der Ventilflügel 122 und 124.
Die andere Seite des Herzens enthält den rechten Vorhof 150, eine rechte Ventrikelkammer 152, die von der rechten Kammerwand 154 und der Trennwand 116 begrenzt wird, und eine Trikuspidalklappenanordnung 160. Die Trikuspidalklappenanordnung 160 weist einen Ventilring 162, drei Flügel 164, Papillarmuskeln 170, die an der Innenfläche der rechten Ventrikelwand 154 angebracht sind, und mehrere Sehnenstränge 180 auf, welche die Trikuspidalklappenflügel 164 mit den Papillarmuskeln 170–174 verbinden.
Wie oben erwähnt, sind die Mitralklappenflügel 122 und 124 und die Trikuspidalklappenflügel 164 alles passive Strukturen; sie wenden selbst keinerlei Energie auf und führen keinerlei aktive kontraktile Funktion aus. Sie sind dazu bestimmt, in Erwiderung auf unterschiedliche Drücke an jeder Seite des Flügelgewebes einfach zu öffnen und zu schließen. Wenn sich die linke Kammerwand 114 entspannt, so dass sich die Ventrikelkammer 112 vergrößert und Blut einzieht, öffnet die Mitralklappe 120 (d. h. die Flügel 122 und 124 trennen sich). Sauerstoffreiches Blut fließt in einer Richtung nach vorn durch die Klappe 120 hindurch, um die expandierende Ventrikelkammer zu füllen. Sobald die linke Ventrikelkammer gefüllt ist, zieht sich die linke Kammer zusammen, was einen rapiden Anstieg des linken Ventrikelkammerdrucks bewirkt. Dies bewirkt, dass die Mitralklappe 120 schließt (d. h. die Flügel 122 und 124 nähern sich wieder an), während die Aortenklappe 118 öffnet, was ermöglicht, dass das sauerstoffreiche Blut aus der linken Kammer in die Aorta hinein ausgestoßen wird. Die Sehnenstränge 132 der Mitralklappe verhindern, dass die Mitralflügel 122 und 124 in den linken Vorhof 110 zurück fallen, wenn sich die linke Ventrikelkammer 114 zusammenzieht.
Die drei Flügel, die Sehnenstränge und die Papillarmuskeln der Trikuspidalklappe arbeiten in einer ähnlichen Weise in Erwiderung auf das Füllen der rechten Kammer und deren nachfolgenden Kontraktion.
Die Segel der Aortenklappe reagieren auch passiv auf Druckunterschiede zwischen der linken Kammer und der Aorta. Wenn sich die linke Kammer zusammenzieht, öffnen die Aortenklappensegel, um den Fluss von sauerstoffreichem Blut aus der linken Kammer in die Aorta hinein zu ermöglichen. Wenn sich die linke Kammer entspannt, nähern sich die Aortenklappensegel wieder an, um zu verhindern, dass das Blut, welches in die Aorta eingetreten ist, zurück in die linke Kammer hinein entweicht (zurückfließt). Die Pulmonalklappensegel reagieren passiv in derselben Weise in Erwiderung auf die Entspannung und Kontraktion der rechten Kammer beim Bewegen von sauerstoffarmem Blut in die Pulmonalarterie und somit zu den Lungen zur Sauerstoffanreicherung. Keine dieser halbmondförmigen Klappen hat zugeordnete Sehnenstränge oder Papillarmuskeln.
Zusammenfassend öffnen mit der Entspannung und Expansion der Kammern (Diastole) die Mitral- und Trikuspidalklappe, während die Aorten- und Pulmonalklappe schließen. Wenn sich die Kammern zusammenziehen (Systole), schließen die Mitral- und Trikuspidalklappe und die Aorten- und Pulmonalklappe öffnen. In dieser Weise wird Blut durch beide Seiten des Herzens vorangetrieben.
Die Anatomie des Herzens und die Struktur und Terminologie von Herzklappen werden ausführlich in zahlreichen Referenzarbeiten aus der Anatomie und Herzchirurgie beschrieben und dargestellt, die Standardtexte umfassen, wie Chirurgie der Brust (Sabiston und Spencer, eds., Saunders Publ., Philadelphia) und Herzchirurgie von Kirklin und Barrett-Boyes.
Pathologie und Anomalien von Herzklappen
Herzklappen können eine anormale Anatomie und Funktion infolge einer angeborenen oder erworbenen Klappenkrankheit aufweisen. Angeborene Klappenanomalien können so schwer sein, dass eine Notoperation innerhalb der ersten wenigen Stunden des Lebens erforderlich ist, oder sie können für viele Jahre nur gut ertragen werden, um sich zu einem lebensbedrohlichen Problem bei einem älteren Patienten zu entwickeln. Eine erworbene Klappenkrankheit kann sich aus Gründen, wie rheumatischem Fieber, degenerativer Erkrankung des Klappengewebes, bakteriellen oder fungalen Infektionen, und Trauma, ergeben.
Da Herzklappen passive Strukturen sind, die in Erwiderung auf unterschiedliche Drücke an jeder Seite der einzelnen Klappe einfach öffnen und schließen, können die Probleme, die sich bei Klappen entwickeln können, in zwei Kategorien eingeteilt werden: 1) Verengung, bei welcher eine Klappe nicht richtig öffnet, oder 2) Funktionsschwäche (auch Rückstau genannt), bei welcher eine Klappe nicht richtig schließt. Verengung und Funktionsschwäche können gleichzeitig in derselben Klappe oder in verschiedenen Klappen auftreten. Beide dieser Anomalien erhöhen das Arbeitspensum, das an dem Herz vorliegt, und die Schwere dieser erhöhten Belastung an dem Herz und dem Patienten und die Fähigkeit des Herzens, sich daran anzupassen, bestimmen, ob die anormale Klappe operativ ersetzt (oder in einigen Fällen repariert) werden muss oder nicht.
Zusätzlich zur Verengung und Funktionsschwäche von Herzklappen, kann eine Operation auch für bestimmte Arten von bakteriellen oder fungalen Infektionen erforderlich sein, bei welchen die Klappe weiter normal funktionieren kann, aber dennoch ein übermäßiges Wachstum von Bakterien (eine so genannte „Wucherung") an den Flügeln der Klappe verbirgt, die in eine lebenswichtige Arterie ausflocken („embolisieren") und sich stromabwärts ablagern. Wenn solche Wucherungen an den Klappen der linken Seite (d. h. der systemischen Kreislaufseite) des Herzens sind, ergibt sich aus der Embolisation ein plötzlicher Verlust der Blutzufuhr zu dem betreffenden Körperorgan und eine sofortige Fehlfunktion dieses Organs. Das durch eine solche Embolisation am häufigsten beeinträchtigte Organ ist das Gehirn, in welchem Falle der Patient einen Schlaganfall erleidet. Daher kann ein operativer Austausch entweder der Mitral- oder der Aortenklappe (linksseitige Herzklappen) für dieses Problem notwendig sein, selbst wenn weder Verengung noch Funktionsschwäche von irgendeiner Klappe vorhanden ist. Gleichfalls können bakterielle oder fungale Wucherungen an der Trikuspidalklappe an den Lungen embolisieren (resultierend in einem Lungenabszeß) und können daher einen Austausch der Trikuspidalklappe erfordern, selbst wenn keine Verengung oder Funktionsschwäche der Trikuspidalklappe vorhanden ist. Mit der Ausnahme von angeborener Verengung oder Funktionsschwäche der Pulmonalklappe ist es für einen Patienten ungewöhnlich, eine Anomalie der Pulmonalklappe zu entwickeln, die bedeutend genug ist, dass sie eine operative Reparatur oder Ersetzung erfordert.
Gegenwärtig wird eine operative Reparatur der Mitral- und Trikuspidalklappe gegenüber dem Austausch der gesamten Klappe bevorzugt, wenn es möglich ist, obwohl häufig die Klappen zum Reparieren zu krank sind und ausgetauscht werden müssen. Die meisten Anomalien der Aortenklappe erfordern einen Austausch, obwohl nun einige Anstrengungen unternommen werden, um unzulängliche Aortenklappen bei ausgewählten Patienten zu reparieren. Die Klappenreparatur- und Klappenaustauschchirurgie ist in zahlreichen Büchern und Artikeln beschrieben und dargestellt, die die Texte umfassen, die hierin zitiert sind.
GEGENWÄRTIGE OPTIONEN FÜR HERZKLAPPENAUSTAUSCH
Wenn eine Herzklappe ersetzt werden muss, sind gegenwärtig verschiedene Optionen verfügbar, und die Auswahl eines besonderen Typs der Prothese (d. h. künstliche Klappe) hängt von Faktoren, wie der Lage der Klappe, dem Alter und anderen Besonderheiten des Patienten, und den Erfahrungen und Bevorzugungen des Chirurgen ab. Verfügbare Prothesen weisen drei Kategorien von Klappen oder Materialien auf: mechanische Klappen, Gewebeklappen und aortische Homotransplantatklappen. Diese sind unten kurz beschrieben; sie sind ausführlich in Texten, wie Austausch von Herzklappen, herausgegeben von E. Bodnar und R. Frater (Pergamon Press, New York, 1991), dargestellt und beschrieben.
Künstliche mechanische Klappen
Mechanische Klappen umfassen Kugelventilprothesen (wie Starr-Edwards Klappen), Doppelflügelprothesen (wie St. Jude Klappen), und Kippscheibenprothesen (wie Medtronic-Hall oder Omniscience Klappen). Kugelventilprothesen sind üblicherweise mit einer Kugel aus einem Silikongummi (Silastic^TM) innerhalb eines Titankäfigs gefertigt, während Doppelflügelprothesen und Kippscheibenprothesen aus verschiedenen Kombinationen von pyrolytischem Kohlenstoff und Titan gefertigt sind. All diese Klappen sind an einem Gewebe- (üblicherweise Dacron^TM) Nähring angebracht, so dass die Klappenprothese an das natürliche Gewebe des Patienten genäht werden kann, um die künstliche Klappe nach der Operation an der Stelle zu halten. All diese mechanischen Klappen können benutzt werden, um irgendeine der vier Herzklappen zu ersetzen. Keine anderen mechanischen Klappen sind gegenwärtig von der FDA in den USA zur Benutzung zugelassen.
Der Hauptvorteil von mechanischen Klappen ist deren langfristige Haltbarkeit. Ihr Hauptnachteil ist, dass sie erfordern, dass der Patient wegen der Neigung von mechanischen Klappen, zu bewirken, dass sich Blutgerinnsel an ihnen bilden, systemische Antikoagulationsarzneimittel für den Rest seines oder ihres Lebens nimmt. Wenn sich solche Blutgerinnsel an der Klappe bilden, können sie die Klappe am richtigen Öffnen oder Schließen hindern, oder wichtiger können sich die Blutgerinnsel von der Klappe lösen und das Gehirn embolisieren, was einen Schlaganfall bewirkt. Die antikoagulierenden Arzneimittel, die notwendig sind, um dies zu verhindern, sind teuer und unter Umständen dadurch gefährlich, dass sie eine anormale Blutung bewirken, welche ihrerseits einen Schlaganfall bewirken kann, wenn die Blutung innerhalb des Gehirn auftritt.
Zusätzlich zu den mechanischen Klappen, die heutzutage für die Implantation verfügbar sind, sind eine Anzahl von anderen Klappengestaltungen in einem Kapitel, genannt „Veraltete Herzklappenprothesen", auf den Seiten 307–332 aus Austausch von Herzklappen (Bodnar und Frater, oben zitiert), beschrieben und dargestellt. Zwei der „veralteten" Klappen, welche als Stand der Technik in der betreffenden Erfindung Beachtung verdienen, sind die McGoon Klappe (pp. 319–320) und die Roe-Moore Klappe (pp. 320–321). Beide von diesen enthalten flexible Flügel, die aus einem Elastomer oder Gewebe, das mit Polytetrafluorethylen (PTFE, weit verkauft unter der Marke TEFLON) beschichtet ist, hergestellt sind, die innerhalb eines zylindrischen Stents montiert sind. Obwohl beide an Menschen getestet wurden, wurden sie niemals vermarktet und werden heute anscheinend nicht aktiv untersucht oder entwickelt.
Künstliche Gewebeklappen
Die meisten Gewebeklappen werden durch Nähen der Flügel von Aortenklappen von Schweinen an einen Stent (um die Flügel in richtiger Position zu halten) oder durch Formen von Klappenflügeln aus dem Herzbeutel (welcher das Herz umgibt) von Kühen oder Schweinen und deren Nähen an einen Stent gebildet. Die Stents können starr oder leicht flexibel sein und werden mit Gewebe (üblicherweise einem synthetischen Material, das unter der Marke Dacron^TM verkauft wird) umhüllt und an einem Nähring zur Fixierung an dem natürlichen Gewebe des Patienten angebracht. Das Schweine- oder Rindergewebe wird chemisch behandelt, um irgendeine Antigenität zu vermindern (d. h. um das Risiko zu reduzieren, dass der Körper des Patienten das fremde Gewebe ablehnt). Diese Dreiflügelklappen können verwendet werden, um eine der vier Herzklappen zu ersetzen. Die einzigen Gewebeklappen, die gegenwärtig von dem FDA für die Implantation in den USA zugelassen sind, sind die Carpentier-Edwards Schweineklappe, die Hancock Schweineklappe und die Carpentier-Edwards Herzbeutelklappe.
Der Hauptvorteil von Gewebeklappen ist, dass sie nicht bewirken, dass sich Blutgerinnsel so leicht wie bei den mechanischen Klappen bilden, und daher erfordern sie nicht unbedingt systemische Antikoagulation. Dennoch antikoagulieren viele Chirurgen Patienten, die irgendeinen Typ von künstlicher Mitralklappe haben, der Gewebeklappen umfasst. Der Hauptvorteil von Gewebeklappen ist, dass sie nicht die langfristige Haltbarkeit von mechanischen Klappen haben. Gewebeklappen haben eine erhebliche Ausfallrate, die in einer üblicherweise nach etwa 8 Jahren folgenden Implantation deutlich wird, obwohl vorläufige Ergebnisse mit den neuen handelsüblichen Herzbeutelklappen andeuten, dass sie sich länger halten können. Als eine Ursache dieser Ausfälle wird die chemische Behandlung des Tiergewebes angenommen, die verhindert, dass es für den Patienten antigen ist. Außerdem verhindert das Vorhandensein des Stents und des Nähringes, dass die künstliche Gewebeklappe im Vergleich zu einer normalen Herzklappe selbst in der Aortenklappenposition anatomisch genau ist.
Homotransplantatklappen
Homotransplantatklappen werden menschlichen Leichen entnommen. Sie sind am häufigsten Aortenklappen, umfassen aber auch gelegentlich Pulmonalklappen. Diese Klappen sind besonders aufbereitet und in flüssigem Stickstoff gefroren, wo sie für die spätere Verwendung bei Erwachsenen für den Aortenklappenaustausch oder bei Kindern für den Pulmonalklappenaustausch gelagert werden. Eine Variante, die gelegentlich für den Aortenklappenaustausch angewendet wird, ist die Verwendung der eigenen Pulmonalklappe des Patienten (ein Autotransplantat), um eine erkrankte Aortenklappe zu ersetzen, kombiniert mit dem Einsetzen eines aortischen (oder pulmonalen) Homotransplantats aus einer Leiche, um die herausgeschnittene Pulmonalklappe zu ersetzen (dies wird üblicherweise ein „Ross Verfahren" genannt).
Der Vorteil von aortischen Homotransplantatklappen ist, dass sie so haltbar wie mechanische Klappen scheinen und sie dabei nicht die Blutgerinnselbildung begünstigen und daher keine Antikoagulation erfordern. Der Hauptnachteil dieser Klappen ist, dass sie nicht in ausreichender Anzahl verfügbar sind, um die Bedürfnisse der Patienten, die neue Aorten- oder Pulmonalklappen benötigen, zu befriedigen. Sie können auch nicht benutzt werden, um entweder die Mitralklappe oder die Trikuspidalklappe zu ersetzen. Außerdem sind sie äußerst teuer und viel schwieriger als entweder mechanische oder Gewebeklappen zu implantieren. Die Schwierigkeit bei der Implantation bedeutet, dass das Operationsrisiko mit einer Homotransplantatklappe bei einem bestimmten Patienten größer ist, als es mit entweder einer mechanischen oder Gewebeklappe ist. Ein zusätzliches Problem ist, dass im Juni 1992 die FDA die Homotransplantatklappen wieder als eine Versuchsvorrichtung klassifierte, so dass sie nicht mehr auf einer Routinebasis verfügbar sind.
GRUNDSÄTZE KÜNSTLICHER HERZKLAPPENKONSTRUKTION
Alle künstlichen Herzklappen sind gestaltet, um drei physiologische Haupteigenschaften und eine praktische Bedeutung zu optimieren. Die drei physiologischen Haupteigenschaften sind (1) hämodynamische Leistung, (2) Thrombogenität, und (3) Haltbarkeit. Die praktische Bedeutung umfasst die Leichtigkeit der chirurgischen Implantation.
Mehrere Faktoren wirken auf jedes dieser potentiellen Probleme bei der Entwicklung von künstlichen Klappen ein. Infolgedessen wird der Vorteil der künstlichen Klappe A gegenüber der künstlichen Klappe B in einem Bereich typischerweise durch den Vorteil der Klappe B in einem anderen Bereich ausgeglichen. Wenn eine künstliche Herzklappe in allen Aspekten gegenüber allen anderen künstlichen Klappen in allen vier dieser Bereiche deutlich besser war, würde diese die einzige künstliche Klappe sein, die benutzt wird.
Künstliche mechanische Klappen
Die hämodynamische Leistung von mechanischen Herzklappen war zufrieden stellend, jedoch nicht optimal, besonders bei den kleineren Größen. Alle zuvor konstruierten mechanischen Herzklappen hatten irgendeine Art von behindernder Struktur innerhalb der Flussöffnung der Klappe, wenn die Klappe in der offenen Position ist. Zum Beispiel haben Doppelflügelprothesen, wie die St. Jude Klappe, zwei Bänder über der Öffnung, und außerdem sind die Flügel selbst innerhalb der Öffnung, wenn die Klappe in der offenen Position ist. Einzelflügelscheibenprothesen, wie die Medtronic-Hall Klappe, haben ein mittleres Band und einen Stützmechanismus, die den Flügel an der Stelle halten. Die Bjork-Shiley Klappen haben entweder eine oder zwei Stützen, die die Klappenöffnung zusätzlich zu der teilweise geöffneten Scheibe selbst spannen. Die Omniscience Klappe hat die teilweise geöffnete Scheibe selbst in der Klappenöffnung, wenn sie offen ist, und die Starr-Edwards Kugelventilklappe hat sowohl die Kugel als auch den Käfig innerhalb der Flussöffnung der Klappe in der offenen Position. All diese Strukturen verringern die hämodynamische Leistung der mechanischen Klappen.
Solche Hindernisse geraten auch mit den normalen Flussmustern innerhalb der und um die mechanische(n) Klappe herum in Konflikt und begünstigen daher die Thrombose. Wichtiger, alle künstlichen Oberflächen sind in einem größeren oder geringeren Maße thrombogen (gerinnselbegünstigend). Die einzige vollständig nicht thrombogene (nicht gerinnselbegünstigende) Oberfläche, die existiert, ist die Schicht von lebensfähigen Endothelzellen, die das Innere aller Gefäßoberflächen des Körpers, einschließlich die Innenseite der Herzkammern und der natürlichen Klappenflügel auskleiden. Daher hat irgendein Metall oder Kunststoffmaterial, gleichgültig wie hoch poliert, irgendein Niveau an Thrombogenität, wenn nicht die Oberfläche des künstlichen Materials mit Endothelzellen bedeckt werden kann. Es ist aus diesem Grunde, dass alle Patienten mit künstlichen mechanischen Herzklappen permanent antikoaguliert werden müssen.
Der Hauptvorteil von mechanischen Klappen gegenüber Gewebeklappen ist die langfristige Haltbarkeit. Die mechanische Klappenkonstruktion basierte auf anspruchsvollen technischen Grundsätzen, die sich als fundiert bezüglich der Schaffung von Vorrichtungen erwiesen haben, die äußerst beständig gegen Abnutzung und strukturelle Fehler sind. Dennoch treten struktureller Fehler an mechanischen Klappen auf, und es ist die Hauptursache für die jüngste Zurücknahme zweier handelsüblich verfügbarer mechanischer Klappen vom Markt (die Bjork-Shiley Concavo-Convex^TM Einzelscheibenklappe und die Duramedics^TM Doppelflügelklappe).
Künstliche Gewebeklappen
Unter den besten Umständen (d. h. Austausch der Aortenklappe) basierte die Konstruktion von künstlichen Gewebeklappen auf dem Konzept, dass, wenn die künstliche Klappe annähernd an die Anatomie (Form) der natürlichen Klappe gestaltet werden kann, sich die Physiologie (Funktion) der künstlichen Klappe auch an die der natürlichen Klappe annähert. Dies ist das Konzept, dass „Funktion folgt der Form". Zum Beispiel bilden die Hersteller von allen künstlichen Schweineklappen zuerst wieder die Form einer natürlichen menschlichen Aortenklappe durch: 1) Entnehmen einer Schweineaortenklappe, 2) Fixieren dieser in Glutaraldehyd, um Antigenität auszuschließen, und 3) Nähen der Schweineklappe an einen Stent, um die drei Flügel an der Stelle zu halten. In anderen Worten, das Hauptziel bei der Konstruktion dieser künstlichen Klappen ist, die Form der menschlichen Aortenklappe so genau wie möglich nachzubilden. Die Annahme wird gemacht, dass, wenn die künstliche Klappe wie die menschliche Aortenklappe aussehend gestaltet werden kann, diese wie die menschliche Aortenklappe funktioniert (d. h. die genaue Funktion folgt der genauen Form). Derselben Annahme wird auch für handelsüblich verfügbare Herzbeutelklappen gefolgt.
Im Falle des Austausches einer Mitral- oder Trikuspidalklappe wurde gerade das unsichere Konzept von „Funktion folgt der Form" verworfen, da dieselben künstlichen Klappen, die wie die Aortenklappe aussehend gestaltet sind, benutzt werden, um die Mitral- und Trikuspidalklappe zu ersetzen. In anderen Worten wurde überhaupt kein Versuch unternommen, gerade die Form dieser natürlichen Klappen nachzubilden, viel weniger so ihre Funktion.
Daher hat im Falle von künstlichen Klappen, die für den Aortenklappenaustausch zu verwenden sind, das unsichere Konzept von „Funktion folgt der Form" die Konstruktion aller künstlichen Gewebeklappen während der 30 Jahre ihrer Entwicklung und Benutzung vorgeschrieben. Noch schlimmer, kein sichtbar zugrunde liegendes Konzept wurde überhaupt hinsichtlich der künstlichen Klappen verwendet, die zum Austauschen der Mitral- und Trikuspidalklappe verwendet werden.
Das „Funktion folgt der Form" Konzept hat verschiedene Grenzen und scheint ein grundlegender Fehler zu sein, welcher der vorliegenden Konstruktion aller künstlichen Gewebeklappen zugrunde liegt. An der ersten Stelle ist es einfach nicht möglich, die genaue Anatomie (Form) einer natürlichen Herzklappe unter Verwendung vorliegender Techniken nachzubilden. Obwohl Homotransplantat- (menschliche Leiche) und Schweine-Aortenklappen den groben Anschein von natürlichen Aortenklappen haben, verändert der Fixierungsprozess (Gefrieren mit flüssigem Stickstoff bzw. chemische Behandlung) die histologischen (mikroskopischen) Eigenschaften des Klappengewebes. Schweine- und Rinderherzbeutelklappen erfordern nicht nur chemische Vorbehandlung (die üblicherweise Fixierung mit Glutaraldehyd einbezieht), sondern die Flügel müssen an gewebeumhüllte Stents genäht werden, um die Flügel zum genauen Öffnen und Schließen der Klappe in Position zu halten. Ein jüngster Fortschritt wurde in dieser Hinsicht durch Verwendung von „stentlosen" Schweineklappen gemacht, die direkt an die natürlichen Gewebe des Patienten für den Aortenklappenaustausch genäht werden, jedoch bleibt das Problem der chemischen Fixierung. Außerdem können diese stentlosen künstlichen Klappen nicht für den Austausch der Mitral- oder Trikuspidalklappe verwendet werden.
Vielleicht ist die Hauptgrenze des „Funktion folgt der Form" Konzeptes, dass zuvor keine Anstrengungen unternommen wurden, die Form entweder der Mitralklappe oder der Trikuspidalklappe anzugleichen. Wenn Tiergewebeklappen benutzt werden, um jede dieser natürlichen Klappen zu ersetzen, wird normalerweise die Dreiflügel-Schweineaortenklappenprothese oder die Dreiflügel-Schweineherzbeutelklappenprothese verwendet. Dadurch wird gerade das mangelhafte Konzept von „Funktion folgt der Form" ignoriert, da es keine für den menschlichen Gebrauch verfügbare künstlichen Klappen gibt, die der Anatomie (Form) der natürlichen Mitral- oder Trikuspidalklappe nahekommen.
Der am nächsten kommende Versuch zum Nachbilden der Funktion der natürlichen Mitralklappe wurde von Mickleborough u. a. in 1989 berichtet. Diese Versuche umfassten die Verwendung von handelsüblich angefertigten Lagen aus Herzbeutelgewebe von Kühen, welches vor der Lagerung und dem Transport mit Glutaraldehyd behandelt wurde. Eine Längsnahtlinie wurde verwendet, um die flache Gewebelage in einen Zylinder umzuformen, dann wurden zwei dreieckige Bereiche von einem Ende des Zylinders entfernt, um zwei Läppchen zu erzeugen. Das Einlassende wurde an den Mitralklappenring genäht, während die beiden Gewebeläppchen an dem ausgeschnittenen Auslassende an die Papillarmuskeln genäht wurde.
Die von Mickleborough u. a. offenbarte Mitralklappe leidet an einem Nachteil, welcher als wichtig und vielleicht gerade entscheidend für das genaue Funktionieren der Klappe angenommen wird. Bei einer genau funktionierenden natürlichen Klappe ist der vordere Flügel mit dessen Mittelabschnitt nicht direkt an dem vorderen Papillarmuskel über einen Strang angebracht. Stattdessen ist der vordere Flügel über den Strang sowohl an vorderen als auch hinteren Papillarmuskel angebracht, die überwiegend an den Umfangsrändern des Flügels angebracht sind. In derselben Weise ist ein natürlicher hinterer Flügel über den Strang sowohl an dem vorderen als auch hinteren Papillarmuskel angebracht, die überwiegend an den Umfangsrändern des Flügels angebracht sind. Infolgedessen ist die Linie der Naht (Schließung) zwischen den beiden Mitralflügeln, wenn die Klappe während der Systole geschlossen ist, in etwa derselben Richtung wie eine imaginäre Linie ausgerichtet, die die Enden der beiden Papillarmuskeln kreuzt. Diese Ausrichtung der Flügel und Papillarmuskeln ist in Darstellungen, wie Seite 11 von Netter 1969, gezeigt. Diese natürliche Ausrichtung kann bei der Klappe der betreffenden Erfindung erreicht werden, wie in den 2 und 3 gezeigt ist, die unten erläutert sind.
Im Vergleich dazu ändert und verzerrt die von Mickleborough u. a. beschriebene Austauschklappe die genaue Ausrichtung der Austauschflügel. Der Lösungsweg von Mickleborough erfordert, dass jeder geschaffene Flügel in einer Weise angepasst werden muss, dass er ein ausgestrecktes Läppchen bildet, welches ein relativ enger Gewebestrang in der Nähe seines Endes ist. Das Ende jedes Herzbeutelgewebestrangs ist direkt an einen Papillarmuskel genäht, was bewirkt, dass der Strang einem Sehnenstrang ähnelt. Jeder Strang erstreckt sich von der Mitte eines Flügels in die Klappe von Mickleborough u. a., und jeder Strang ist direkt an jeweils einen vorderen und hinteren Papillarmuskel genäht. Dies erfordert, dass jeder Flügel direkt über einem Papillarmuskel positioniert sein muss. Dies dreht die Flügel der Mickeeborough Klappe wirksam um 90° im Vergleich zu den Flügeln einer natürlichen Klappe. Die Linie der Naht zwischen den Flügeln, wenn sie während der Systole zusammengedrückt werden, halbiert (in einem rechten Winkel) eine imaginäre Linie, die die Spitzen der beiden Papillarmuskeln kreuzt, anstelle etwa entlang dieser Linie zu liegen, wie es bei einer natürlichen Klappe vorkommt.
Es gab keinen Hinweis seit der Veröffentlichung von Mickleborough u. a. 1989, dass deren Lösungsweg noch untersucht wird (entweder durch ihn oder durch irgendeine andere Forschungsgruppe), und es gab keinen anderen Hinweis während der zwischen liegenden Jahre, dass deren Lösungsweg wahrscheinlich zu einer Klappenaustauschtechnik für die effektive Verwendung bei Menschen führen wird.
Es wird angemerkt, dass eines der Hauptziele von Mickleborough und seiner Kollegen offensichtlich war, einen neuen Weg vorzuschlagen, die Kontinuität zwischen dem Klappenring und den Papillarmuskeln aufrechtzuerhalten. Es wurde zuerst etwa 30 Jahre zuvor vorgeschlagen (sowohl durch C. W. Lillehei als auch möglicherweise durch andere), dass die richtige Muskelspannung der linken Kammerwand und die richtige postoperative Kammerarbeitsweise eine spannungstragende Verbindung zwischen dem Mitralklappenring und den Papillarmuskeln an der Innenseite der Kammerwand erforderten. Diese Anregung wurde bei der Gestaltung von Austauschmitralklappen weit ignoriert, was ein Herausschneiden des Sehnenstranges erforderte, ohne irgendwelche Anstrengungen vorzunehmen, einen Ersatz zu schaffen, der die Kammerwand mit den Klappenring gekuppelt halten würde. Jedoch dauerten verschiedene Studien an (wie Rittenhouse u. a. 1978, David 1986, Hansen u. a. 1987, und Miki u. a. 1988), um zu zeigen, dass die spannungstragende Rolle des Stranges für die richtige Kammerfunktion wichtig war. Basierend auf diesen Studien hatten Mickleborough u. a. offensichtlich versucht, eine neue Klappengestaltung zu schaffen und vorzuschlagen, die dieses Ziel erreichen könnte. Sie erreichten allerdings dieses Ziel, und das offensichtliche Fehlen irgendeiner Weiterverfolgung oder Vermarktung ihrer Gestaltung war vermutlich die Folge anderer Probleme, wie die veränderte Ausrichtung der Flügel in ihrer Gestaltung.
Ein anderer Lösungsweg, künstliche Gewebeklappen zu schaffen, ist in Artikeln, wie Love and Love 1991, und in den US Patenten 5,163,955 (Calvin u. a. 1992) und 4,470,157 (Love 1984), beschrieben. Bei dieser Entwicklung entnahmen Chirurgen ein Stück des Herzbeutelgewebes aus demselben Tier, das die künstliche Klappe bekam. Solches Gewebe wird, wenn es aus demselben menschlichen Körper entnommen wird, der das Implantat erhält, als autolog oder autogen bezeichnet (die Begriffe werden von verschiedenen Forschern abwechselnd verwendet). Unter Verwendung eines Schneidwerkzeuges wurde das Herzbeutelgewebe in eine sorgfältig definierte geometrische Form geschnitten, mit Glutaraldehyd behandelt, und dann in einer Sandwich-Form zwischen zwei Stentkomponenten geklemmt. Dies bildet eine Dreiflügelklappe, die wieder einer Aorten- oder Pulmonalklappe ähnelt, die eher halbmondartige Segel als Flügel des Vorhof-Kammer-Typs aufweist. Diese Klappen wurden dann in der Mitral- (oder gelegentlich Trikuspidal-) Klappenposition bei einem Schaf getestet.
Obwohl sich diese Klappen strukturell sehr von den Klappen der betreffenden Erfindung unterscheiden, ist der Artikel von Love and Love beachtenswert, da er chemische Fixierung erörtert. Sie verwendeten Glutaraldehyd-Behandlung, obwohl ihre Gewebequelle von demselben Tier war und daher nicht antigen war, da frühere Berichte und Untersuchungen angeregt hatten, dass einige Arten von unbehandeltem autologen Gewebe über die Zeit an Verdickung und/oder Schrumpfung leiden. Love and Love regten an, dass Glutaraldehyd solchem Gewebe helfen kann, gegen derartige Änderungen offensichtlich durch Bildung von Quervernetzungen beständig zu sein, die zum Halten benachbarter Kollagenfasern in einer fixierten-aber-flexiblen Gestalt tendieren. Diese Verwendung von Glutaraldehyd-Fixierung als eine Behandlung zum Reduzieren von Schrumpfung oder einer anderen physikalischen Verzerrung (wie aus deren Verwendung als ein Verfahren zum Reduzieren von Gewebeantigenität klar ist) ist eine alte und wohlbegründete Technik zum Behandeln von nicht autologem Gewebe, jedoch ob sie auch vorteilhaft für die Behandlung von autologem Gewebe ist, wurde noch nicht umfassend ausgewertet. Die Wirkungen von chemischer Fixierung von Darm- oder anderem Röhrengewebe, das zur Bildung von Herzklappen verwendet wird, wie hierin beschrieben ist, können durch Routineexperimentieren bewertet werden.
Ein anderer Bericht, der die Verwendung von autologem Gewebe zum Umgestalten von Mitralklappen beschreibt, ist Bailey u. a. 1970. Jedoch konzentrierten sich Bailey u. a. eher auf das Reparieren als auf den Austausch von Mitralklappen üblicherweise durch Schneiden eines Einschnitts in einen oder beide Flügel und dann Einsetzen eines Segments von Gewebe in den Einschnitt, um den(die) Flügel zu vergrößern.
PHYSIOLOGISCHE FAKTOREN UND BEHANDLUNG IN UTERO
Ein Verfahren zur Verwendung von Röhrenausgangsmaterial zum Ersetzen eines der vier Herzklappen während der Herzchirurgie wird beschrieben. Dieser Lösungsweg ist auf ein grundlegendes Prinzip von natürlicher Herzklappenfunktion gestützt und mit diesem vereinbar, welches entweder bei vorhergehenden Versuchen zur Entwicklung von Austauschklappen unerkannt blieb oder welches aufgegeben oder vergessen wurde, wenn Kompromisse erforderlich waren, um verfügbare Materialien an chirurgische Erfordernisse anzupassen.
Das grundlegende Prinzip, welches mehrfache Betonung verdient, da es durch andere Bemühungen auf diesem Gebiet so weit vernachlässigt wurde, ist das Form folgt der Funktion. Bei einer Demonstration dieses Prinzips ist, wenn eine künstliche Klappe gebildet werden kann, die wirklich wie eine natürliche Klappe funktionieren kann, deren resultierende Form ähnlich jener der natürlichen Klappe.
Eine hoch wichtige Beobachtung durch den Anmelder, die zur Erkennung der durchdringenden und vorrangigen Bedeutung dieses Prinzips beitrug, war die folgende: das gesamte Herz-Kreislauf-System, das das Herz umfasst, beginnt in utero als eine einzige, relativ gerade Röhre aus Gewebe. Anatomische Zeichnungen, die die Entwicklung des Herzens in utero zeigen, sind in zahlreichen wissenschaftlichen Veröffentlichungen und Büchern verfügbar, umfassend Netter 1969. Wie in diesen Figuren (oder ähnlichen Figuren, die in anderen medizinischen Referenzarbeiten verfügbar sind) gezeigt ist, ist die so genannte „Herzröhre" von dem 23. Tag der Schwangerschaft leicht sichtbar. Diese Röhre entwickelt sich schließlich zu dem gesamten Herz-Kreislauf-System des Körpers. Das Gewebe, das zwischen dem Abschnitt der Röhre, der zur Bildung der Kammern bestimmt ist, und dem Abschnitt existiert, der der Vorhof wird, ist dort, wo sich die Mitral- und Trukuspidalklappe schließlich bilden. Dieser Gewebebereich ist in einer Röhrenform.
Die Herzröhre macht einen Prozess der Zusammenrollung durch, der mit etwa 25 Tagen Schwangerschaft beginnt. Diese Zusammenrollung der Herzröhre bildet sich aus, was die „Herzschleife" genannt wird, und ist für die Aortenklappe verantwortlich, die schließlich benachbart zu der Mitralklappe zu liegen kommt. Wenn eine reife Mitralklappe von der Vorhofseite betrachtet wird, ist der vordere Abschnitt des Mitralklappenringes relativ flach. Diese Verzerrung der ursprünglichen Rundheit des Mitralringes wird durch das Anliegen der Aorta gegen die vordere Mitralklappe verursacht. Dies ist auch der Grund, dass der vordere Flügel der Mitralklappe mit dem Aortenklappenring zusammenhängend ist. Schließlich erklärt dies, warum zusätzliche Vorhof-Kammer-Verbindungen (Zusatzwege), die bei dem Wolff-Parkinson-White-Syndrom auftreten, niemals in diesem Abschnitt des Mitralklappenringes auftreten; dies ist der einzige Abschnitt der gesamten Herz-Kranzfurche an jeder Seite des Herzens, wo der Vorhof und die Kammer während der fetalen Entwicklung nicht mehr zusammenhängend waren.
Mit etwa 56 Tagen Schwangerschaft erreicht die Herzröhrenentwicklung ein Stadium, das einen ersten zusammengezogenen Röhrenabschnitt zwischen dem ursprünglichen rechten Vorhof und der ursprünglichen rechten Kammer (dieser Abschnitt der Röhre wird die Trikuspidalklappe) und einen zweiten zusammengezogenen Röhrenabschnitt zwischen dem ursprünglichen linken Vorhof und der ursprünglichen linken Kammer (die zukünftige Mitralklappe) anzeigt.
Wenn das sich entwickelnde Herz eines Fetus verschiedene Zusammenrollungen, Septierungen und Kompartimentierungen durchmacht, behalten die Gewebe, die schließlich die Herzklappen werden, ihre Röhrenstruktur. Vor dem Einsetzen der fetalen Herzfunktion machen Abschnitte von Wänden dieser Röhrenstrukturen einen Prozess der Auflösung durch, der nur jene Abschnitte der ursprünglichen Röhren hinterlässt, die für das richtige Funktionieren des Herzens notwendig sind. Diese Auflösung wirkt auch auf die Kammerwände ein, da sie schnell in der Größe ansteigen; wenn es nicht so ist, würden die Wände hinderlich dick werden, wie die physikalische Größe des Herzens ansteigt, und das Herz könnte nicht wirksam wie eine Pumpe funktionieren, da es einfach eine große Masse des Kammermuskels werden würde.
Der Auflösungsprozess wirkt auch an den röhrenförmigen Zusammenschnürungen, die die vier Herzklappen werden. Im Falle der halbmondförmigen Klappen (die Aorten- und Pulmonalklappen) sind die notwendigen funktionellen Überbleibsel die drei Stränge, welche die Überreste des funktionierenden Abschnitts einer einfachen Röhre sind. Dieses Prinzip wird durch die Tatsache gestärkt, dass, obwohl häufig auf den Pulmonal- oder Aortenklappen- „Ring" Bezug genommen wird, gebildete Anatomen schnell sind, zu betonen, dass es keine solche anatomische Struktur gibt. Das verdickte Gewebe, das üblicherweise als der „Ring" dieser Klappen bezeichnet wird, ist einfach der Flexionspunkt der drei Stränge, die Überreste einer einfachen Röhre, die an drei Punkten distal fixiert ist und einem gleichmäßigen Druck an deren Außenseite ausgesetzt ist, woraus ein Zusammenbruch der Röhre an den drei Seiten zwischen den Punkten der distalen Fixierung resultiert, was diesseits in drei nahezu identischen Strängen resultiert. Anders als diese beweglichen und funktionellen Stränge hat sämtliches Gewebe den normalen Prozess der Auflösung durchgemacht, wenn sich die Aorten- und Pulmonalarterie vergrößert haben, der nur jenes Gewebe hinterlässt, das als die Stränge dieser halbmondförmigen Klappen erkannt wird.
An den Stellen der Mitral- und Trikuspidalklappen hinterlässt der Auflösungsprozess die Klappenflügel, die Sehnenstränge, und die Papillarmuskeln sowohl in der rechten Kammer (Trikuspidalklappe) als auch in der linken Kammer (Mitralklappe). In anderen Worten wird jener Abschnitt der ursprünglichen Röhre, der für die Entwicklung der natürlichen Herzklappen notwendig ist, von dem Auflösungsprozess verschont und der Rest der Röhre schmilzt weg. Die Klappenflügel sind Röhrenüberreste, welche am Umfang des Faserringes des Herzens mit dessen Basis angebracht sind und durch Sehnenstränge (zusätzliche Röhrenüberreste) mit deren freien Rändern an den Papillarmuskeln (noch mehr Röhrenüberreste) innerhalb der Kammer angebracht sind. Die Flügel, die Sehnenstränge und die Papillarmuskeln jedes der beiden A-V Klappen stellen die notwendigen funktionellen Überreste der ursprünglichen Röhrenstrukturen des Herzens in utero dar.
Unter Verwendung von „Form folgt der Funktion" als ein grundlegendes Führungsprinzip basiert die vorliegende Erfindung auf der Realisierung, dass eine Röhrenstruktur mit richtiger Größe und geeigneten Materialeigenschaften, wenn sie nach der Entfernung der natürlichen Klappe innerhalb eines Mitral- oder Trikuspidalklappenringes (oder innerhalb einer Aorta oder Pulmonalarterie, wie unten beschrieben ist) platziert ist, genau wie die normale Klappe in dieser Position funktioniert, was eine genaue Fixierung des Einlass- und Auslassendes der Röhre voraussetzt. Das „Form folgt der Funktion" Prinzip sagt voraus, dass, wenn die beabsichtigte Funktion einer Austauschklappe ist, die Leistung und Funktion einer natürlichen Mitral- oder Trikuspidalklappe nachzubilden, dann die Form einer Austauschklappe -- die Struktur und das Aussehen der Austauschklappe -- der Form einer natürlichen Mitral- oder Trikuspidalklappe ähneln sollte. Da die natürlichen Klappen aus Röhrenausgangsmaterial während der fetalen Entwicklung gebildet werden, regt dieses Prinzip weiter an, dass Austauschklappen auch aus Röhrenmaterial gebildet werden sollten.
Diesem Prinzip wird zusätzlichen Rückhalt durch die Ergebnisse gegeben, die bei einer künstlichen Gewebeklappe beobachtet wurden, die in die Mitralklappenposition in einem menschlichen Herz implantiert wurde. Der Anmelder erfuhr diese Ergebnisse während einer Repräsentation durch Professor Donald Ross des National Heart Hospital und Brompton Hospital (London, England), den Herzchirurgen, der diese Operation durchgeführt hat. Die implantierte Klappe war ursprünglich eine handelsüblich verfügbare Dreiflügel-Gewebeklappe, die in die Mitralposition in eine 35 Jahre alte Frau implantiert wurde. Die Dreiflügelklappe wurde unter Verwendung von Oberschenkelfaszie-Gewebe (einer relativ zähen und flexiblen Gewebeschicht, die normalerweise bestimmte Muskelarten umgibt) konstruiert, welches in einen kreisförmigen Stent hinein genäht wurde. Nach 5 Jahren musste die künstliche Klappe entfernt werden, da ihre Flügel verkalkt und unbeweglich waren, woraus sowohl eine mitrale Verengung als auch eine mitrale Funktionsschwäche resultiert. Nach dem Freilegen der natürlichen Klappe während der Entfernungsoperation war der Chirurg von der Ähnlichkeit in der Form und dem Aussehender erkrankten Dreiflügelklappe mit einer normalen Mitralklappe betroffen. Die Nähte der künstlichen Gewebeklappe mit drei Flügeln verschmolzen in einer Weise derart, dass zwei Flügel geformt wurden: ein großer vorderer Flügel und ein kleiner hinterer Flügel, wie bei einer natürlichen Mitralklappe zu sehen ist. Ferner ähnelte die Naht zwischen den beiden Flügeln, wenn die Klappe des Patents durch Rückdruck geschlossen war, fast der halbkreisförmigen Naht, die von den Flügeln in einer natürlichen Mitralklappe gebildet wird.
Während der Repräsentation durch Professor Ross bewies der Anmelder ein Bild, das zeigt, wie die künstliche Dreiflügelklappe während des Verlaufs von fünf Jahren innerhalb eines menschlichen Herzens in eine Zweiflügelklappe umgewandelt wurde. Es wurde für den Anmeldet klar, dass an dem Herz des Patienten versucht wurde, die Klappe an die funktionellen Bedürfnisse des Herzens anzupassen.
Vor dem Beweis dieser Repräsentation hatte der Anmelder bereits die Frage betrachtet, ob Röhrengewebe für die Bildung von Austauschherzklappen zweckmäßig sein könnte. Nach dem Betrachten der Fotos von Prof. Ross, welche eine starke physiologische Bestätigung des „Form folgt der Funktion" Prinzips schafften, begann der Anmelder, Versuche durchzuführen, um die Möglichkeit der Verwendung von Röhrengewebe zum Ersetzen von Herzklappen zu beurteilen. In einem einfachen mechanischen Versuch erhielt er einige hoch flexible Gummiröhren durch Wegschneiden der Finger von chirurgischen Handschuhen, dann gestaltete er die Fingerröhren, um den Flügeln von Mitral- oder Trikuspidalklappen zu ähneln, dann nähte er die gestalteten Gummiröhren in etwas größere Röhren aus Dacron^TM. Eine innere Gummiröhre wurde proximal um den gesamten Umfang einer Röhre herum befestigt, um einen Klappenring nachzubilden, und die gestalteten Gummiläppchen mit den distalen Enden wurden mit den Röhrenwänden mittels lockerer Nahtstränge verbunden, die Sehnenstränge nachbildeten. Wenn periodischer Druck erzeugt wurde, indem versucht wurde, Luft durch die Röhre zu blasen und dann zu saugen, öffneten und schlossen die inneren Gummiflügel in einer Weise, dass sie identisch zu natürlichen Mitral- oder Trikuspidalflügeln aussahen, die öffnen und schließen. Dies schaffte eine zusätzliche Bestätigung des „Form folgt der Funktion" Prinzips.
Das physiologische Prinzip, dass die funktionellen Komponenten der natürlichen Herzklappen die Überreste der einfachen Geweberöhren sind, und die Idee der Verwendung von Röhrenstrukturen zum Ersetzen fehlerhafter Herzklappen wurde bei der Gestaltung und Konstruktion aller Austauschklappen bei der Benutzung heutzutage vollständig ignoriert. Allerdings wird, obwohl „Form folgt der Funktion" auf Gebieten, wie technischen oder Entwicklungsstudien, ein wohl geachtetes Prinzip ist, dieses häufig unter Medizinforschern vernachlässigt, von denen einige offensichtlich zu spüren scheinen, dass die Bemühungen, diese Beziehung zu lösen oder umzustoßen, Siege der Technik über die Natur verkörpern. Als ein Beispiel sind Nierendialysemaschinen, welche gar nicht wie normale Nieren aussehen, eine reine technische, nicht natürliche Lösung; sie verwenden eine vollständig künstliche Form, um eine bestimmte benötigte Funktion zu erzeugen und zu schaffen. Jedoch, wie irgendein Dialysepatient bestätigen würde, bleiben sie weit hinter den wirklich optimalen zurück.
In einer ähnlichen Weise wurden alle künstlichen Herzklappen bei der Verwendung heutzutage, ob Gewebe oder mechanisch, basierend auf der Überzeugung gestaltet, dass entweder: 1) die Funktion gezwungen werden kann, der Form zu folgen (Austausch der Aorten- und Pulmonalklappe), oder 2) weder die Funktion noch die Form der natürlichen Klappe nachgebildet werden kann, so dass eine Austauschklappe (entweder Gewebe oder mechanisch) lediglich als eine passive Einwegklappe (Austausch der Mitral- und Trikuspidalklappe) funktionieren muss. Im Falle von künstlichen Gewebeklappen wird zuerst die Form einer künstlichen Klappe in der Hoffnung gebildet, dass die Klappe in einer Weise ähnlich einer natürlicher Klappe funktionieren wird. Im Falle von künstlichen mechanischen Ventilen geht die Spaltung der Wechselwirkung zwischen der Form und Funktion sogar weiter, und die Kugelventile, die Gelenklaschen und andere Vorrichtungen in mechanischen Klappen haben sogar weniger physikalische Ähnlichkeit zu natürlichen Klappen. Jedoch sind die Probleme bei beiden dieser Lösungswege offensichtlich in den Grenzen, die von jedem Typ des Austauschventils, das heutzutage in Benutzung ist, ertragen werden.
Es gibt noch einen anderen Weg, das Konzept von „Form folgt der Funktion" auszudrücken, welcher helfen kann, dies den Leuten zu erklären, die auf mechanische Herzklappen, Dialysemaschinen und andere nicht natürliche Formen abzielen würden, die verwendet wurden, um der Funktion von Körperteilen zu ähneln. Bei solchen Beispielen wird die Funktion gezwungen, der Form zu folgen. In groben und einfachen Worten ist die Funktion einer Herzklappe lediglich, den Fluss in nur einer Richtung zu ermöglichen. Eine Art mechanisches Rückschlagventil mit einer Kugelventil- oder Lasche-und-Sitz-Gestaltung kann dieses Niveau der Funktion schaffen.
Jedoch, wenn die langfristigen Aspekte der Herzklappenfunktion auch in Betracht gezogen werden (einschließlich der Funktionen des Schaffens geringer Hämolyse, geringer Verwirbelung, Vermeidung von Kalkbildung usw.), wird es klar, dass künstliche Formen nicht vollständig diese Funktionen schaffen. Der beste und möglicherweise einzige Weg, eine Austauschklappe mit der vollständigen, langfristigen Funktionalität einer natürlichen Herzklappe zu schaffen, ist eine genaue Rücksichtnahme auf die Beziehung zwischen der Funktion und Form.
Dieses Prinzip kann als „Form und Funktion bilden einen Zyklus" ausgedrückt werden. Jedes folgt dem anderen, aber jedes geht auch dem anderen voraus und wirkt auf dieses. Wenn jede Hälfte dieses Zyklus gestört oder unterbrochen wird, schafft dies Probleme, die im Wege eines optimal funktionierenden, zuverlässigen und haltbaren Systems mit minimaler Hämolyse, Verwirbelung und Kalkbildung stehen. Auf einer kurzfristigen Basis kann die Funktion gezwungen werden, sich an eine unnatürliche Form anzupassen; jedoch ist eine solche kurzfristige Lösung von Problemen und Einschränkungen über die lange Dauer gezeichnet. Die Probleme und Unzulänglichkeiten von gegenwärtigen mechanischen Austauschklappen sind ein deutlicher und direkter Beweis dieses Prinzips.
Die folgenden Reihen können helfen, das Prinzip „Form und Funktion bilden einen Zyklus" zu erklären. Zuerst wird eine Form gebildet: Röhrengewebe wird verwendet, um eine neue Mitralklappe zu schaffen. Diese Form schafft dann eine Funktion: die neue Klappe ermöglicht den Fluss in nur einer Richtung von dem Vorhof zu der Kammer. Diese Funktion schafft ihrerseits eine andere Form: die Flügel der neuen Mitralklappe schließen in eine „Lach" Konfiguration, die einer natürlichen Mitralklappe während des Schließens ähnelt. Diese zweite Form bildet dann eine zweite Funktion: die neue Klappe schafft eine gute langfristige Verwendung und niedrige Niveaus an Verwirbelung, Hämolyse, Kalkablagerung und Flügelspannung. Die Form und Funktion bilden einen Zyklus, und dieser Zyklus kann nicht durch Injizieren und Auferlegen einer künstlichen, unnatürlichen Form in dem Herz unterbrochen werden, ohne die Fähigkeit zu verhindern, auf die richtige Form und richtige Funktion einzuwirken, diese einander zu bewahren und zu verbessern.
Außerdem weisen bestimmte Beweispunkte darauf hin, dass herkömmliche Austauschgewebeklappen, welche hohe Niveaus an Verwirbelung bewirken, zu dem bedeutenden Problem der Flügelverkalkung beitragen. Die Wechselwirkung zwischen hoher Verwirbelung und Flügelverkalkung wird unten erläutert.
Auf der Basis der physiologischen Tatsachen, Beobachtungen und Prinzipien, die oben beschrieben sind, und auf der Basis von Versuchen, die von dem Anmelder durchgeführt wurden, scheint es, dass, wenn Herzklappen an der Stelle des erforderlichen Austausches beschädigt oder erkrankt sind, sie durch Röhrenstrukturen ersetzt werden sollten, welche wie natürliche Herzklappen funktionieren.
Das Dokument EP-A-0 276 975 offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine weggeschnittene Darstellung, die die Mitralklappe an der linken (systemischen) Seite des Herzens und die Trikuspidalklappe an der rechten (pulmonalen) Seite des Herzens zeigt, die ein Stück des submukösen Dünndarm- (SIS) Gewebes benachbart zu dem Herzen mit einer Größe und Konfiguration zeigt, die das SIS Gewebe wiedergeben, das für eine Implantation als eine Austauschmitralklappe geeignet ist.
2 zeigt eine Draufsicht (von dem linken Vorhof) einer Röhrengewebeklappe, die in der mitralen Position genäht ist, die die Ausrichtung des vorderen und den hinteren Flügels in Bezug auf den vorderen und den hinteren Papillarmuskel zeigt.
3 zeigt eine Draufsicht der Röhrenmitralklappe während der systolischen Kontraktion der Kammer. Die beiden Flügel sind in eine natürliche „Lach" Konfiguration gegeneinander gedrückt; diese Schließung (Annäherung) der Flügel verhindert, dass Blut zurück in den Vorhof fließt.
4 zeigt ein Röhrensegment des submukösen Dünndarm- (SIS) Gewebes, das in eine Aorta oder Pulmonalarterie eingesetzt wurde, um eine halbmondförmige Klappe mit Segeln zu schaffen.
5 zeigt eine halbmondförmige Klappe, wie hierin beschrieben ist, in einer geschlossenen Position.
6 zeigt eine Konfiguration, die verwendet werden kann, wenn es erwünscht ist, um Röhrengewebe innerhalb einer Aorta in einer Konfiguration sicherzustellen, in welcher die Segel der Klappe benachbart zu der Arterienwand zusammengeklemmt sind.
7 zeigt ein Röhrensegment aus Darm- oder Synthetikmaterial, das in einer abgedichteten Tasche eingeschlossen ist, die die Sterilität des Röhrensegments aufrechterhält.
8 zeigt ein Röhrengewebesegment aus Darm- oder Synthetikmaterial, welches an einem Anuloplastik-Ring angebracht ist, der in einer abgedichteten sterilen Tasche eingeschlossen ist.
Ein Verfahren zur Verwendung von Röhrenmaterial zum Ersetzen von Herzklappen während einer Herzoperation wird beschrieben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Segment aus submukösen Dünndarm- (SIS) Gewebe verwendet. Wenn es erwünscht ist, kann das SIS Gewebe aus dem Körper desselben Patienten entnommen werden, der die Austauschklappe erhält. Dies schließt das Risiko von immuner Abweisung und den Bedarf aus, Fixierbehandlung zu verwenden, um die Antigenität des Gewebes gegen Tiere oder Leichen zu reduzieren.
Wie hierin benutzt, bezieht sich „Röhrenausgangsmaterial" auf Material, das aus einem menschlichen oder tierischen Körper in Röhrenform entnommen wird. Röhrenausgangsmaterial wird von flachem Ausgangsmaterial getrennt, das durch Mittel, wie Nähen zu einer Röhrenzwischenform, befestigt wurde.
Dieser Lösungsweg, Röhrenmaterial zu verwenden, unterscheidet sich im Wesentlichen von allen künstlichen Klappen (mechanisch oder Gewebe), die für die menschliche Verwendung heutzutage verfügbar sind. Er basiert auf der Erkenntnis eines grundlegenden Prinzips der natürlichen Herzklappenstruktur und -funktion, welches entweder unerkannt blieb oder welches aufgegeben oder vergessen wurde, wenn Kompromisse erforderlich waren, um verfügbare Materialien an chirurgische Anforderungen anzupassen. Das grundlegende Prinzip, wie im Hintergrund-Abschnitt beschrieben ist, ist jenes „Form folgt der Funktion". Wenn eine künstliche Klappe geschaffen werden kann, die wirklich wie eine natürliche Klappe funktioniert, ist deren resultierende Form notwendigerweise ähnlich der einer natürlichen.
Um das Prinzip „Form folgt der Funktion" mathematisch zu bewerten und anzuzeigen, wurde ein flexibles Röhrensegment in einem dreidimensionalen CAD-CAM Programm geschaffen, welches auf einem Computer im Forschungslabor des Anmelders lief. Das Röhrensegment wurde mit bestimmten gekennzeichneten Punkten an der Innenwand eines zylindrischen Strömungskanals fixiert. Ein Ende (das dem Einlass entspricht) des Strömungskanals und der flexiblen Röhre wurden an einer Seite abgeflacht, und der Einlass der flexiblen Röhre wurde um den gesamten Innenumfang des Strömungskanals herum fixiert. Das andere Ende (der „Auslass") der flexiblen Röhre wurde an nur zwei gegenüberliegenden Punkten innerhalb des Strömungskanals fixiert. Eine äußere Kraft von 16,0 kPa (120 mmHg) (was dem Druck entspricht, der in der linken Kammer während der systolischen Kontraktion der Kammer erzeugt wird) wurde auf das Auslassende der flexiblen Röhre ausgeübt, und alle unbefestigten Bereiche der flexiblen Röhre wurden in die Lage versetzt, sich entsprechend den mathematischen Verformungen und Einschränkungen, die infolge der auferlegten Bedingungen auftraten, zu biegen und zu bewegen. Das Programm, das einen iterativen Finite-Element-Algorithmus verwendet, um zu bestimmen, wo jedes Quadrat in einem imaginären Raster an der Oberfläche der flexiblen Röhre liegen würde. Es wurde ermöglicht, zur Vollendung zu schreiten, welches etwa 12 Stunden einnahm. An dem Ende dieser Berechnungen wurde die Wand der Röhre von dem Computer sichtbar dargestellt, und die resultierende Form der Röhre ähnelte genau der Form einer Mitralklappe, wenn diese durch Rückdruck in einer linken Kammer geschlossen ist.
Eine ähnliche CAD-CAM Analyse wurde für eine Aorten- (oder Pulmonal-) Klappe durchgeführt, bei welcher das Einlassende der flexiblen Röhre am Umfang um den Einlass des Strömungskanals herum fixiert wurde und das andere Ende der flexiblen Röhre an 3 äquidistanten Punkten um den Umfang des Kanals herum fixiert wurde. Der äußere Druck, der auf die Außenseite der Röhre ausgeübt wird, war 10,7 kPa (80 mmHg), was dem arteriellen Druck entspricht, der auf normale Aortenklappenflügel während der Diastole ausgeübt wird. Wiederum zeigte sich die resultierende Form der Röhre nach 12 Stunden mathematischer Verformung genau einer natürlichen Aortenklappe zu ähneln.
Bis die CAD-CAM Studien durchgeführt wurden, war die Beziehung des Prinzips von „Form folgt der Funktion" zu der Form und Funktion von natürlichen menschlichen Herzklappen nur eine Hypothese. Jedoch bestätigte die Tatsache, dass die einfachen Röhren, die in einer bekannten anatomischen Weise fixiert sind, durch physiologische Drücke zu einer Form verformt wurden, die genau der Form von natürlichen Herzklappen ähnelte, zwei Aspekte der Hypothese in einer überzeugenden Weise: 1) natürliche Herzklappen funktionieren tatsächlich wie die Seiten von zusammengedrückten Röhren, wenn sie schließen, und 2) das technische Prinzip Form folgt der Funktion ist auf natürliche menschliche Herzklappen anwendbar.
Nach bestem Wissen des Anmelders wurde die Bedeutung der Entwicklung von natürlichen Herzklappen in utero als die Überreste von einfachen Geweberöhren und des Prinzips der Verwendung von Röhrenstrukturen zum Ersetzen fehlerhafter Herzklappen in einem Bestreben, die Funktion der natürlichen Klappen nachzubilden, zuvor nicht erkannt oder offenbart. Die am engsten in Beziehung stehende Bemühung bei der Bildung von künstlichen Herzklappen wurden in Mickleborough u. a. 1989 beschrieben, welcher in dem Hintergrund-Abschnitt erläutert wurde. Jedoch verwendeten sie kein Röhrenmaterial als das Ausgangsmaterial; stattdessen verwendeten sie Schweineherzbeutelmaterial, welches wirksam flach ist. Dieser Lösungsweg erforderte die Verwendung von Tiergewebe, das mit Chemikalien (Glutaraldehyd) behandelt wurde, um dessen Antigenität zu reduzieren.
Der in Mickleborough u. a. 1989 beschriebene Lösungsweg erforderte auch die Schaffung einer Nahtlinie zum Umwandeln des flachen Herzbeutelgewebes in eine quasi Röhrenstruktur. Dies schaffte bestimmte Probleme und Risiken, da eine Längsnahtlinie eine zusätzliche Handhabung des Herzbeutelmaterials durch die Chirurgen erfordert. Diese zusätzliche Handhabung würde durchgeführt werden müssen, nachdem die Brust und das Herz des Patienten operativ geöffnet wurden, was daher die Zeit erhöht, während welcher der Patient einen Herz-Lungen-Bypass (CPB) erhalten muss. Wie wohl bekannt ist, ist jegliche Erhöhung der Zeitdauer der künstlichen Kreislaufstützung ungünstig, und jegliche Reduzierung der zum Halten des Patienten am CPB erforderlichen Zeit ist nützlich. Außerdem könnte die Schaffung einer Längsnahtlinie während eines Mitral- oder Trikuspidalklappenaustausches das Risiko des Zerreißens des Flügelmaterials an den Nahtpunkten und das Risiko von Thrombose erhöhen. Aus beiden dieser Gründe ist eher die Verwendung von Röhrenausgangsmaterial (wie Darmgewebe), wie hierin beschrieben ist, als von flachem Ausgangsmaterial vorteilhaft, vorausgesetzt, dass das Darmgewebesegment einen Durchmesser hat, der mit der erzeugten Klappe kompatibel ist. Wie unten erläutert, kann, wenn der Durchmesser eines autologen Darmsegments eines Patienten nicht mit dem Durchmesser des Ringes einer ersetzten Herzklappe kompatibel ist (welcher gleich ist, wenn Aorten- oder Pulmonalklappen ersetzt werden sollen), ein vorbehandeltes verpacktes Segment aus SIS Gewebe mit dem gewünschten Durchmesser von einem Tier (wie einem Schwein) oder einer menschlichen Leiche verwendet werden, um den Bedarf zur Benutzung einer Längsnahtlinie zum Umformen von flachem Material in Röhrenmaterial zu vermeiden.
Beim Vergleichen der betreffenden Erfindung mit dem Stand der Technik von Mickleborough u. a. sollte auch bedacht werden, dass der von Mickleborough u. a. benutzte Lösungsweg bewirkte, dass der vordere und hintere Flügel deren Austauschklappe im Vergleich zu den natürlichen Flügeln in einer natürlichen Mitralklappe etwa 90° drehbar ist. Im Gegensatz dazu ermöglicht die betreffende Erfindung die Bildung von Mitralflügeln mit einer natürlichen Ausrichtung. Dieser Faktor wurde in dem Hintergrund-Abschnitt erläutert und ist in den 2 und 3 dargestellt.
Verwendung von Darmgewebe
Ein Verfahren zum Ersetzen von Herzklappen unter Verwendung von Gewebe aus dem Körper desselben Patienten, der die Austauschklappe erhält, wird beschrieben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Segment aus mehreren Zentimeter (inch) langem Gewebe aus dem jejunalen oder ilealen Bereich des Dünndarmes entfernt. Mit Bezug auf die Zeichnungen bezeichnet die Nummer 200 in 1 ein zylindrisches (rohrförmiges) Segment von Gewebe, das aus dem jejunalen Abschnitt des Dünndarmes chirurgisch entfernt wurde (d. h. das ausgestreckte Segment zwischen dem duodenalen Bereich in der Nähe des Magens und dem iliakalen Bereich). Der jejunale Bereich des Dünndarmes ist bei einem Erwachsenen annähernd 6 Meter (20 Fuss) lang, und das Entfernen eines kurzen Segments (wie etwa 15 cm oder 6 inch, was mehr als genug SIS Gewebe zur Bildung einer Austauschklappe bereitstellen würde) wirkt sich nicht bedeutend auf die Verdauungsfähigkeiten des Patienten aus.
Dieses Segment aus Darmgewebe kann aus dem Bauch des Patienten während derselben chirurgischen Operation, die für den Austausch der Herzklappe verwendet wird, entfernt werden. Daher ist nur eine Operation unter Vollnarkose erforderlich, und das Darmgewebe ist durch Lagerung und/oder Fixierung frisch und unverändert, wenn es zur sofortigen Verwendung entnommen wird. Um den Bauchabschnitt der Operation zu vervollständigen, werden die Dünndarmsegmente an jeder Seite des entfernten Abschnitts unter Verwendung von Standardtechniken anastomosiert (zusammengenäht), und der Bauch wird geschlossen. Dieser gesamte Bauchabschnitt der Operation kann üblicherweise in der Zeit durchgeführt werden, die zum Öffnen der Brust und zum Einführen einer Kanüle in das Herz und die großen Gefäße in Vorbereitung für den Klappenaustausch benötigt wird.
Nachdem es herausgeschnitten ist, wird das Darmsegment mit einem sterilen Tuch an der Außenseite abgewischt, um zwei äußere Gewebeschichten zu entfernen, die als die Serosa und die Muskularis (glatter Muskel) bekannt sind. Das Segment wird dann von der Innenseite nach außen gedreht und wieder abgewischt, um die Schleimhautschicht zu entfernen, die die Innenseite des Darmsegmentes auskleidet. Versuche unter Verwendung von Tieren haben gezeigt, dass alle drei dieser Schichten der Darmwand leicht und ohne Beschädigung der Basalmembran oder Submukosa durch einen einzigen Wischvorgang weggewischt werden können. Bei Versuchen an Hunden hat das Wischen und Reinigen nur ein paar Minuten gedauert.
Nachdem die Serosa, die Muskularis und die Schleimhautschichten entfernt wurden, bleiben zwei Schichten in dem Gewebesegment. Wenn das Gewebesegment in dessen ursprüngliche Ausrichtung zurückgebracht wird, sind diese beiden Schichten die Basalmembran (an der Außenseite der Röhre) und die Submukosa (innerhalb der Röhre). Diese zwei Schichten bilden ein widerstandsfähiges, haltbares, hoch flexibles Gewebesegment, das hierin als „Dünndarmsubmukosa" (SIS) Gewebe bezeichnet wird. Jemand anderes als ein Chirurg, der mit Darmgewebe gearbeitet hat, würde wahrscheinlich von der Festigkeit und Widerstandsfähigkeit eines SIS Gewebesegments überrascht sein. Es scheint ein ideales Material zur Bildung von künstlichen Gewebeklappen für Herzen zu sein.
Infolge der mikroskopischen Struktur der Kollagenfasern im Darmgewebe ist es möglich, dass die Lebensdauer einer Austauschklappe erweitert werden könnte, wenn das Darmgewebesegment von innen nach außen gedreht wird, bevor es in ein Herz als eine Austauschklappe eingesetzt wird. Diese Option kann, wenn erwünscht, unter Verwendung von Routineexperimentieren berechnet werden.
Außerdem können, wenn erwünscht, auch andere Arten von vorbereitenden Schritten zum Behandlung des Gewebes verwendet werden, wie Glutaraldehyd- oder andere Quervernetzungsbehandlung. Eine solche Behandlung ist nicht notwendig, um die Antigenität des Gewebes zu reduzieren, wenn das Gewebe von demselben Körper kommt, der die Klappe erhält; jedoch, wie in dem Hintergrund-Abschnitt erwähnt ist, weisen einige Berichte darauf hin, dass die Behandlung mit einem Quervernetzungsmittel, wie Glutaraldehyd, ein brauchbares Maß an Quervernetzung zwischen benachbarten Kollagenfasern schaffen kann, was die Tendenz zu bestimmten Gewebetypen zum Schrumpfen oder Verdicken über anhaltende Zeiträume reduzieren kann. Offensichtlich profitierten nicht alle Gewebetypen von einer solchen Behandlung; dementsprechend können die Wirkungen von Glutaraldehyd oder anderer Quervernetzungsbehandlung an SIS Gewebe (oder anderen Arten von Röhrengewebe) unter Verwendung von Routineexperimentieren an Tieren berechnet werden, um die Wirkungen einer solchen Behandlung an SIS oder einer anderen Form von Röhrengewebe zu bewerten, wenn derartiges Gewebe verwendet wird, um eine Austauschklappe zu bilden. Durch Steuerung der Konzentration des Quervernetzungsmittels und der Zeit und Temperatur des Quervernetzungsreaktionsschrittes kann das Ausmaß der Quervernetzung gesteuert werden. Love and Love beschrieben 1991 einen Quervernetzungsschritt, der 5 Minuten andauerte, unter Verwendung von 0,6% Glutaraldehyd, das auf pH 7,4 gepuffert ist. Diese Parameter brachten offenbar überraschende Ergebnisse in die Versuche, die Herzbeutelgewebe einbeziehen. Ähnliche Bedingungen können mit SIS Gewebe getestet und innerhalb angemessener Grenzen variiert werden.
Implantationsverfahren
Das SIS Gewebesegment kann in eine Mitralklappenposition unter Verwendung einer von mehreren Verfahren implantiert werden. Bei einem Verfahren kann es anfangs als eine ungestaltete Röhre implantiert und dann wie nötig angepasst werden, um Redundanz der Flügel auszuschließen. Dieses Verfahren kann wie folgt durchgeführt werden. Der Patient oder das Tier wird an einen totalen Herz-Lungen-Bypass gelegt, so dass das Herz gefahrlos geöffnet werden kann. Das Herz wird entweder angehalten oder fibrilliert, und die Mitralklappe wird über einen Einschnitt in dem linken Vorhof freigelegt. Die Flügel und Sehnenstränge der natürlichen Mitralklappe werden unter Hinterlassen eines Mitralklappenringes 121 operativ entfernt. Dieser Ring 121 hat eine etwa kreisförmige Form; jedoch, wie in 2 gezeigt ist, gibt es einen ziemlich „abgeflachten" Bereich 123 in dem Ring an der Seite, die der Aortenklappe am nächsten liegt. Bei einer intakten natürlichen Mitralklappe ist die Basis des vorderen Flügels an diesem „abgeflachten" Bereich des Mitralklappenringes angebracht. Das Einlass-(proximale) Ende 202 des Röhrensegments 200 ist unter Verwendung einer Nahtlinie 204, welche um den gesamten Umfang des Ringes 121 und des Röhrensegments 200 herum verläuft, in den Mitralklappenring 121 hinein genäht. Wenn erwünscht, kann ein Anuloplastik-Ring (wie in 8 dargestellt) verwendet werden, um eine Brücke zwischen dem Klappenring 121 und dem SIS Gewebeeinlass 202 zu schaffen.
Nachdem der Ring genau befestigt wurde, kann die Länge des SIS Segments angepasst werden, um das meiste der Überschusslänge zu beseitigen, während adäquates Gewebe für den Chirurgen zum Arbeiten damit zurückgehalten wird. Die Nähte werden dann zum temporären Befestigen des Auslass-(distalen) Endes der Röhre an die Papillarmuskeln mit einem Abstand von dem Mitralring verwendet, der mit dem gewünschten Maß an „Schließung" der Röhrenklappe kompatibel ist. Dies kann durch Anlegen einer Heftnaht distal durch die geeignete Seite der Röhre hindurch und dann deren Passieren durch das Ende des vorderen Papillarmuskels 126 hindurch vorgenommen werden. Derselbe Vorgang wird an der gegenüberliegenden Seite der Röhre durchgeführt, was diese temporär an dem hinteren Papillarmuskel 128 befestigt.
Salzlösung wird dann in die linke Ventrikelkammer 112 eingespritzt, welche in der Lage bleibt, Fluiddruck innerhalb einer geschlossenen Kammer auszuhalten, wenn Zugang zu der Mitralklappe über einen Einschnitt durch die linke Vorhofwand hindurch erreicht wird. Die Salzlösungsspülung erzeugt einen Fluiddruck in der Kammer 112, was bewirkt, dass die Seiten der Röhre in Annäherung gebracht werden. In anderen Worten schließt die Salzlösungsspülung die neu gebildete Klappe.
Sobald die richtige Befestigungsstelle des distalen Endes der Röhre 200 an den beiden Papillarmuskeln 126 und 128 bestimmt wurde, kann die Röhre 200 permanent an den Enden der Papillarmuskeln 126 und 128 angebracht werden. Dies kann in einer von mehreren Weisen vorgenommen werden. Wenn das distale Ende des SIS Gewebes aufgeschnitten, angepasst oder gestaltet wurde, um längliche Keile oder Stränge von Gewebe zu schaffen, welche als Ersatzsehnenstränge für Befestigungszwecke dienen, können die distalen Enden der gestalteten Gewebesegmente an die Papillarmuskeln genäht werden. Wenn erwünscht, können die Enden der Gewebesegmente in kleine Einschnitte in den Enden der Papillarmuskeln eingesetzt werden; diese können dann unter Verwendung von Verstärkungsvorrichtungen an den Außenseiten der Papillarmuskeln verstärkt werden, um das Risiko des Zerreißens der Gewebesegmente oder der Enden der Papillarmuskeln zu reduzieren.
Alternativ zeigen vorläufige Versuche an Tieren, dass bei Tieren, welche normale Papillarmuskeln von ausreichender Länge haben, das distale Ende der SIS Röhre nicht angepasst werden muss, um längliche Keile oder Stränge von Gewebe für Befestigungszwecke zu schaffen. Wenn das abgestumpfte Ende einer SIS Röhre an den vorderen und den hinteren Muskel genäht wird, schafft dies wirksam einen vorderen und hinteren Flügel, die natürliche Flügel nachbilden, nachdem das Herz wieder zu schlagen beginnt. Selbst wenn kein Gewebe zwischen den beiden Flügeln entfernt wird, scheint es, dass ein ausreichend großer Strömungskanal zwischen den Papillarmuskeln geschaffen werden kann, um den notwendigen Fluss zu handhaben.
Dementsprechend scheint es nicht wesentlich zu sein, solches Gewebe durch einen Gestaltungs- oder Anpassungsvorgang zu entfernen. Dennoch wird ein Gestaltungs- oder Anpassungsschritt, welcher die Austauschflügel physikalisch in einen vorderen Flügel trennt, der teilweise von dem hinteren Flügel getrennt wurde, bevorzugt vorausgesetzt, da dieser den Klappenflügeln helfen kann, die physikalische Form der Flügel in einer natürlichen Mitralklappe genauer nachzubilden. Wenn ein solcher Gestaltungs- oder Anpassungsschritt erwünscht ist, kann dieser zu einer geeigneten Zeit während der Operation durchgeführt werden, wie sofort, nachdem ein temporärer Nähschritt, gefolgt von einer Salzlösungsspülung bestätigt haben, dass eine bestimmte Befestigungskonfiguration in der gewünschten Weise funktioniert.
Nachdem das SIS Gewebe permanent an die Papillarmuskeln genäht wurde, und nachdem ein Anpassungs- oder Gestaltungsschritt beendet wurde, wird der linke Vorhof geschlossen und das Herz wird wieder in Gang gesetzt. Während jedes Herzschlages, wenn Blut wegen der diastolischen Expansion der Ventrikelkammer und der Kontraktion des linken Vorhofes die Klappe in einer Richtung nach vorn durchquert, werden die Flügel offen gehalten.
Es wird angemerkt, dass diese Röhrenklappe, wenn sie während der systolischen Phase jedes Herzschlages offen ist, keine Behinderungen in deren Flusspfad hat. Im Gegensatz dazu müssen bei jeder Art von künstlicher mechanischer Klappe, die heutzutage verwendet wird, verschiedene Vorrichtungen in dem Flusspfad des Blutes positioniert werden. Diese behindern den Blutfluss, was zu Druckanstiegen über der Klappe besonders bei hohen Flussraten und bei klein bemessenen Klappen führt, und sie erzeugen auch Verwirbelung, die Blutzellen schädigen kann. Darüber hinaus bewirken sie, da frühere künstliche Gewebeklappen Stents erfordern und nicht der Funktion von natürlichen Klappen ähneln, auch Verwirbelung im Blutfluss, was für einen potentiell wichtigen Faktor bei der Produktion von Kalkablagerung in den Flügeln der künstlichen Gewebeklappe gehalten wird.
Sobald wie die Kammerexpansion abgeschlossen ist und die systolische Kontraktion der Kammer beginnt, drückt der innerhalb der Kammer erzeugte Druck die beiden Seiten der Röhre 200 gegeneinander, schließt die Klappe und zwingt das Blut, durch die Aortenklappe hindurch in der normalen und genauen Weise aus der Kammer auszutreten. 3 zeigt eine Draufsicht (von dem linken Vorhof) der geschlossenen Klappe während der Kontraktion der Kammer. Die beiden Seiten der Röhre schaffen wirksam einen neuen vorderen Flügel 122A und einen neuen hinteren Flügel 124A, welche die Formen und Ausrichtungen des natürlichen vorderen Flügels 122 und des natürlichen hinteren Flügels 124 genau nachbilden. Die Schließung (Annäherung) der Austauschflügel 122A und 124A gegeneinander, das durch den Druck des Blutes innerhalb der Kammer verursacht wird, verhindert den Rückfluss von Blut (Rückstau) zurück in den linken Vorhof.
Bei einer natürlichen Mitralklappe ist die Naht zwischen den beiden natürlichen Flügeln in einer Weise gebogen, die einem Lachen ähnelt. Dies tritt auf, da: 1) der Mitralklappenring 121 nicht vollständig rund ist und einen „abgeflachten" Bereich 123 an der Seite hat, die der Aortenklappe am nächsten liegt, und 2) Druck an der Außenseite irgendeiner Röhre, die eine flache Seite hat und an zwei Punkten distal angebracht ist (in Linie mit den beiden Enden der flachen Seite), eine Zusammenfügung der beiden Seiten dieser Röhre in einer Weise ergibt, die einem Lachen ähnelt. Bei einer einfachen Röhre ergibt dies, dass die Seite der Röhre, die abgeflacht ist, den Großteil der Öffnung einnimmt. Im Falle der Mitralklappe ergibt dies, dass der vordere Flügel größer als der hintere Flügel ist, wodurch dieser den Großteil der Klappenöffnung in der geschlossenen Position einnimmt. Wie in 3 gezeigt ist, wird dieser selbe Typ von „Lach" Naht zwischen den beiden Flügeln durch genaues Einsetzen und Befestigen der Austauschklappe geschaffen.
In einigen Situationen kann es notwendig sein, einen kleinen Abschnitt der distalen vorderen Wand der SIS Röhre herauszuschneiden, um eine „systolische Vorbewegung" des neuen vorderen Flügels während der systolischen Kontraktion der Kammer zu verhindern. Das Phänomen der systolischen Vorbewegung des vorderen Flügels, welches zur Beeinträchtigung des Blutflusses durch die Aortenklappe hindurch führen kann, ist Teil der Ätiologie eines bestimmten Zustandes, hypertrophische obstruktive Kardiomyopathie (HOCM) genannt, welche auf manche Patienten einwirken kann, und es muss bei Patienten vermieden werden, die wahrscheinlich einem solchen Zustand ausgesetzt sind.
Trikuspidalklappenaustausch
Der Trikuspidalklappenaustausch bei Menschen ist besonders problematisch, da Gewebeklappen dazu tendieren, früher auszufallen, und mechanische Klappen dazu tendieren, Gerinnsel mit einer viel höheren Rate zu bilden, als sie dies entweder in der Mitral- oder in der Aortenposition tun. Außerdem, wenn trikuspidale Klappen einen Austausch für die Infektion erfordern, ist die Reinfektion der neuen künstlichen Klappe so häufig, dass einige Autoren sogar das Entfernen einer infizierten natürlichen Klappe ohne Austausch gegen eine neue künstliche befürworteten! Daher ist der Bedarf für eine zufrieden stellende künstliche Klappe für einen Trikuspidalklappenaustausch besonders akut.
Der Trikuspidalklappenaustausch kann im Wesentlichen in derselben Weise wie der Mitralklappenaustausch geschaffen werden, wie oben beschrieben ist. Vorläufige Studien an Tieren zeigen, dass die natürliche Form des Trikuspidalringes an dem proximalen Ende einer Röhrenklappe und an drei Fixierungspunkten distal an den normalen Papillarmuskeln in der rechten Kammer eine anatomisch richtige Dreiflügel-Trikuspidalklappe ergibt. Jedoch wird eingeschätzt, dass die Papillarmuskeln in ihrer Platzierung in der rechten Kammer variierbarer und unberechenbarer sind als in der linken Kammer; dementsprechend tendieren Trikuspidalklappen dahin, dass sie schwieriger zu ersetzen sind als irgendeine der anderen drei Klappen, und der erfolgreiche Austausch hängt sogar stärker von der Erfahrung und der Expertise des Chirurgen bei der Reparatur der Trikuspidalklappe als bei anderen Klappen ab.
Optionale Verwendung eines Anuloplastik-Ringes für den Austausch von Vorhof-Kammer-Herzklappen
Ein bevorzugter Modus für den chirurgischen Einsatz der hierin beschriebenen Klappen vermeidet vollständig die Verwendung eines Anuloplastik-Ringes. Wie Fremdkörper, die in direkten Kontakt mit Blut gelangen (und welche typischerweise rauhe Oberflächen haben, um das Nähen zu erleichtern), stellen Anuloplastik-Ringe in der Mitral- oder Trikusidalposition ein theoretisches Problem bezüglich der Gefahr von Thrombose dar. Dementsprechend bietet diese Erfindung durch die Offenbarung von Austauschklappen, die ohne Verwendung von Anuloplastik-Ringen geschaffen werden können, einen Vorteil gegenüber den Austauschklappen nach dem Stand der Technik, die gegenwärtig in Benutzung sind.
Jedoch hat die klinische Praxis gezeigt, dass eine potentielle Erhöhung der Gefahr von Thrombose infolge eines Anuloplastik-Ringes bei einer Mitral- oder Trikuspidalklappenreparatur angemessen gering ist; als Beispiel schlussfolgern Chirurgen oft, dass das erhöhte Risiko von Spontanblutung, die mit systemischer Antikoagulation verbunden ist, das Risiko von Thrombose aufwiegt, die sich aus der Verwendung von Anuloplastik-Ringen ergibt. Dementsprechend werden Anuloplastik-Ringe ohne schwere ungünstige Wirkungen weit verwendet, und bei vielen Patienten, die an Herzerkrankung oder angeborenen Anomalien leiden, können sie vorteilhaft oder sogar notwendig sein.
Daher offenbart diese Erfindung (1) Austauschklappen, die aus Röhrengewebe hergestellt sind, das mit Anuloplastik-Ringen gekuppelt ist. In solchen Fällen arbeitet das Röhrengewebe in derselben Weise, wie oben beschrieben ist, während der Anuloplastik-Ring hilft, eine Brücke zwischen dem Einlassende des Röhrengewebesegments und einem Klappenring bei einem Patienten zu schaffen (wie einem Patienten, dessen natürlicher Mitralklappenring schwach, ausgedehnt und/oder von seiner normalen Form aus "gerundet" ist. Die Implantation des Anuloplastik-Ringes kann unter Verwendung derselben Techniken durchgeführt werden, die gegenwärtig für Reparaturtechniken von Mitral- und Trikuspidalklappen verwendet werden. Nachdem ein Segment von SIS Gewebe aus dem Körper des Patienten, der die Herzklappe erhält, entnommen wurde, wird der Einlassrand des SIS Gewebes an einen Anuloplastik-Ring genäht. Nachdem der Anuloplastik-Ring an einen Vorhof-Kammer-Klappenring genäht wurde, wird das distale Ende des SIS Gewebes an die Papillarmuskeln genäht, wie oben beschrieben ist.
Alternativ kann, wenn ein SIS Gewebesegment von einer Tier- oder Menschenleiche verwendet wird, der Anuloplastik-Ring mit der Röhre verbunden werden und beide können zusammen in einer abgedichteten Verpackung, welche deren Sterilität aufrechterhält, verpackt werden. Dieser Herstellungsartikel ist unten ausführlicher beschrieben und ist in 8 gezeigt, in welcher ein Röhrensegment 500 an einen Anuloplastik-Ring 502 angebracht wurde. Dementsprechend wird ein Verfahren zur Verwendung von submukösem Dünndarm- (SIS) Gewebe in Verbindung mit einem Anuloplastik-Ring zum Schaffen eines Herzklappenaustausches beschrieben.
Es wird angemerkt, dass die Röhrenklappen dieser Erfindung keine Stents erfordern. Wie hierin benutzt, umfasst der Begriff „Stent" eine künstliche Vorrichtung (anders als eine Naht, ein Anuloplastik-Ring oder Flügelmaterial), welche operativ in das Herz eines Patienten (oder in die Aorta oder Pulmonalarterie) als Teil einer Austauschklappe implantiert wird, und welche durch Blut kontaktiert wird, welches durch das Herz (oder die Aorta oder Pulmonalarterie) hindurch fließt. Stents sind Hauptkomponenten bei allen mechanischen Austauschklappen, da sie sicher die Kugel, die Lasche oder andere bewegliche Elemente der Klappe in der richtigen Position halten müssen; sie werden auch bei fast jedem Typ von künstlicher Gewebeklappe verwendet, um die Gewebeläppchen in der richtigen Konfiguration zu sichern. Der Begriff „Stent" umfasst keine verstärkenden Tupfer, die an der Außenseite einer Aorta oder Pulmonalarterie platziert sind, da solche Tupfer nicht durch Blut, das durch die Arterie hindurch fließt, kontaktiert werden würden.
Stents sind bekannt, um die Verwirbelung und Thrombusbildung zu erhöhen. Da die hierin offenbarten Klappen stentlos sind, bietet diese Erfindung einen wichtigen Vorteil gegenüber den Austauschklappen nach dem Stand der Technik, welche gegenwärtig von dem FDA zugelassen sind.
Zusammenfassend können die Schritte zum Schaffen einer Vorhof-Kammer- (mitral oder trikuspidal) Austauschklappe wie folgt beschrieben werden:

1. Ein Röhrensegment wird erreicht, das aus dünnem und flexiblem Röhrengewebe mit einem Einlassende und einem Auslassende besteht.
2. Die beschädigten oder verformten Flügel der natürlichen erkrankten Klappe werden aus dem Herzen des Patienten operativ entfernt, um einen offenen Klappenring zu erzeugen. Die Sehnenstränge werden ebenfalls entfernt, während die Papillarmuskeln in der Ventrikelkammer intakt gelassen werden.
3. Das Einlassende der Röhre wird an den Klappenring oder, wenn es für einen besonderen Patienten notwendig ist, an einen Anuloplastik-Ring genäht.
4. Das Auslassende der Röhre wird an die Papillarmuskeln in einer Weise genäht, welche ermöglicht, dass die Auslasslaschen als Klappenflügel funktionieren, die während der Kammerdiastole öffnen, wenn Blut von dem Vorhof in die Kammer fließt. Die Klappenflügel nähern sich der Klappe während der Kammersystole an und schließen diese, um einen Rückfluss zu verhindern, wenn der Fluiddruck in der Kammer den Fluiddruck in dem Vorhof überschreitet. Die besonderen Befestigungsstellen des Röhrenmaterials an den Papillarmuskeln sollten ermöglichen, dass sich die resultierenden Flügel in einer Weise annähern, die die Form und die Winkelausrichtung der Flügel in einer richtig funktionierenden natürlichen Klappe nachbildet.

Aorten- (und Pulmonal-) Klappenaustausch
Bei einem bevorzugten Verfahren zum Schaffen eines Ersatzes für eine halbmondförmige Klappe (d. h. eine Aorten- oder Pulmonalklappe) wird ein Segment von Darmgewebe mehrere Zentimeter (inch) lang aus dem Patienten entfernt und behandelt, um die Serosa, den glatten Muskel und Schleimhautschichten in derselben Weise wie oben beschrieben zu entfernen. Dies hinterlässt eine Röhrenstruktur, die aus der Basalmembran und submukösen Schichten gebildet wird, hierin als submuköses Dünndarm- (SIS) Gewebe bezeichnet. Alternativ kann wie bei Vorhof-Kammer-Röhrenklappen das Röhrenmaterial von anderen Tieren oder von menschlichen Leichen erhalten werden. Für die Bequemlichkeit setzt die Erläuterung unten voraus, dass ein SIS Segment benutzt wird. Die gewünschte Länge kann von etwa 2 cm für Neugeborene bis etwa 6 cm für Erwachsene reichen.
Um ein Röhrensegment 200 innerhalb einer Aorta zu befestigen (derselbe Lösungsweg wird verwendet, um eine Pulmonalklappe in einer Pulmonalarterie zu schaffen), wird eine Aortenwand durch einen Einschnitt über dem Niveau der Nahtstellen der Aortenklappe geöffnet, und die Segel der natürlichen Aortenklappe werden entfernt, was einen Klappenring hinterlässt. Das SIS Röhrensegment 200 wird dann eingesetzt, und wie in den 4 und 5 gezeigt ist, wird das Einlassende 202 an der Innenfläche der Aortenwand 250 mittels einer Umfangsnahtlinie 210 befestigt; dieser Schritt kann einen Anuloplastik-Ring benutzen, wenn es erwünscht ist. Wenn erwünscht, kann das SIS Segment dann mit drei Längsnahtlinien 220 befestigt werden, die in ein-drittel Abständen (120° voneinander entfernt) um den Innenumfang der Aortenwand 250 herum angeordnet sind.
Das Nähen des Gewebesegments 200 an die Innenseite der Aorten- (oder Pulmonalartien-) Wand 250 mit drei Längsnahtlinien 220 hinterlässt drei Gewebebereiche 222, welche als Segel während der Operation der Klappe dienen. Nachdem der Gewebezylinder 220 richtig befestigt ist und das Herz des Patienten durch den Chirurgen geschlossen und wieder in Gang gesetzt ist, durchlaufen die drei Segelbereiche 222 eine periodische Bewegung mit jedem Herzschlag. Während der systolischen Phase (Kammerkontraktion) jedes Herzschlags, was in 4 dargestellt ist, werden die Segel 222 durch Blut offen gehalten, das in das Einlassende 202 eintritt und aus dem Auslassende 204 austritt. Wenn die systolische Phase endet und die linke Kammer beginnt, während der Diastole zu expandieren, bewirkt Rückdruck in der Aorta (oder Pulmonalarterie), dass sich die drei Segel 222 in eine Richtung nach unten und nach innen biegen; jedoch sind die Segel eingezwängt und deren Bewegung ist durch die drei Längsnahtlinien 220 eingeschränkt. Die Kombination von Druck und Spannung bewirkt, dass die drei Segel 222 nach innen gebogen werden, wie in 5 gezeigt ist, wodurch die Klappe geschlossen wird und der Rückfluss in die Kammer verhindert wird.
Eine Alternative zum Anlegen der drei parallelen Reihen von Nahtlinien innerhalb der Aorta (oder Pulmonalarterie), wie oben beschrieben ist, ist die Fixierung des Auslassendes der Röhrenklappe nur an drei äquidistanten Punkten (120° um den Umfang des Auslassendes herum entfernt). Diese Technik schließt die Notwendigkeit für die oben beschriebenen Längsnahtlinien aus, ermöglicht jedoch, dass die Klappe in derselben Weise funktioniert.
Wenn erwünscht, können die drei Längsnahtlinien 220 (oder die drei Punkte der Fixierung des Auslassendes an der Röhre) durch Streifen (häufig Tupfer genannt) verstärkt werden, die an der Außenseite der Aortenwand platziert sind. Diese Verstärkungsstreifen können aus autologem Gewebe, Materialien, die unter Marken, wie TEFLON, GORETEX, SILASTIC, verkauft werden, oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Da diese Streifen außerhalb der Aorta oder der Pulmonalarterie positioniert werden würden, würden sie nicht mit Blut in Kontakt gelangen, das durch die Arterie hindurch fließt. Daher können sie die Arterienwand verstärken, jegliche Zugspannungen gleichmäßiger über einen weiteren Bereich der Arterienwand verteilen, und das Risiko des Zerreißens der Arterienwand reduzieren, ohne das Risiko von Thrombose innerhalb der Arterie zu erhöhen. In Abhängigkeit von der Positionierung der Austauschklappe in der Aorta kann es auch erwünscht sein, einen ähnlichen Streifen um das Äußere einer Aorta oder Pulmonalarterie herum zu legen, um die Umfangseinlassnaht zu verstärken.
Wenn ein Bedarf bei einem besonderen Patienten sichtbar ist, können auch ähnliche Verstärkungsstreifen innerhalb einer Aorta oder Pulmonalarterie positioniert werden, und ein Stent kann benutzt werden, um die Einlassbefestigung zu verstärken. Jedoch würde eine Verstärkungskomponente, welche dem Blut innerhalb der Arterie ausgesetzt ist, das Risiko von Thrombose erhöhen, und würde möglicherweise den Chirurgen darauf hinweisen, dass der Patient auf gerinnungshemmende Arzneimittel eingestellt werden müsste, um das Risiko von Gerinnselbildung zu reduzieren.
Bei einigen Patienten kann es bevorzugt werden, einen Anuloplastik-Ring für den Ersatz einer Aorten- oder Pulmonalklappe zu benutzen. Dementsprechend wird ein Verfahren zum Ersetzen der Aorten- und Pulmonalklappe beschrieben, bei welchem ein runder Anuloplastik-Ring in Verbindung mit dem künstlichen Röhrengewebe oder einer mechanischen Klappe verwendet wird. Nach dem Erreichen eines Röhrensegments aus Gewebe oder synthetischem Material wird das Röhrensegment mit dessen Einlassende an einen runden Anuloplastikring genäht, welcher dann in die Aorta (oder Pulmonalarterie) hinein auf dem Niveau des niedrigsten Punktes der ausgeschnittenen natürlichen halbmondförmigen Klappe genäht wird. Das distale Ende des Röhrensegments für sowohl die Aortenklappen als auch die Pulmonalklappen wird dann in derselben Weise wie oben beschrieben für diese Klappen ohne Anuloplastik-Ringe gehandhabt.
Zwei zusätzliche Variationen bei Aorten- und Pulmonalaustauschklappen wurden erkannt und werden festgesetzt, wenn ein deutlicher Bedarf entsteht. Zuerst haben anfängliche Versuche an Hunden, verbunden mit Computeranalyse unter Verwendung eines iterativen Finite-Element-Algorithmus zum Berechnen der Spannungen an jedem Abschnitt eines zylindrischen Gewebesegmentes, das wie hierin beschrieben eingezwängt wird, gezeigt, dass überraschende Ergebnisse erreicht werden, wenn das Auslassende des Gewebezylinders in einer ebenen Weise senkrecht zu der Hauptachse des Zylinders geschnitten wird. Dies kann als ein Schnitt mit einem abgestumpften Ende oder einem quadratischen Ende betrachtet werden. Als ein alternatives Verfahren zum Gestalten des Gewebesegmentes können nicht ebene Schnitte (wie ein leicht sinusförmiger Schnitt) verwendet werden, um drei Gewebelaschen zu erzeugen, die sich leicht über die Auslassenden der Längsnahtlinien (oder Fixierungspunkte) hinaus erstrecken, oder um das Auslassende der Röhrenklappe leicht auszubogen, wie für die natürlichen halbmondförmigen Klappen bezeichnender ist. Nicht ebene Auslässe wurden noch nicht ausgewertet, jedoch können sie unter Verwendung einer von mehreren Techniken (computergesteuerte CAD-CAM Analyse, Testen in vitro unter Verwendung eines geschlossenen mechanischen Pumpenkreislaufs, oder in vivo unter Verwendung von Tieren, wie Hunden oder Schafen) getestet werden, um zu bestimmen, ob sie für einen Auslass mit quadratischem Ende entweder für besondere Patienten oder als ein allgemeiner Lösungsweg bevorzugt werden.
Zusammenfassend können die Schritte zur Schaffung einer halbmondförmigen Austauschklappe (d. h. einer Aorten- oder Pulmonalklappe) wie folgt beschrieben werden:

1. Ein Röhrensegment wird erreicht, das aus dünnem und flexiblem Gewebe besteht, das ein Einlassende und ein Auslassende aufweist.
2. Die beschädigten oder verformten Flügel der natürlichen Klappe werden operativ entfernt, um einen offenen Klappenring zu erzeugen.
3. Das Einlassende der Röhre (oder eines einbezogenen Anuloplastik-Ringes) wird an den Klappenring genäht.
4. Das Auslassende der Röhre wird an die Aorta oder Pulmonalarterie mit drei äquidistanten Punkten um den Umfang herum genäht. Dies schafft drei Auslasslaschen zwischen den drei Befestigungspunkten, und die Auslasslaschen dienen als Klappensegel, die während der Kammersystole öffnen, wenn Blut von der Kammer in die Aorta oder Pulmonalarterie fließt. Die Klappensegel nähern sich der Klappe während der Kammerdiastole an und schließen diese, um einen Rückfluss zu verhindern, wenn der Fluiddruck in der Aorta oder Pulmonalarterie den Fluiddruck in der jeweiligen Kammer überschreitet.

Basierend auf den bis jetzt verfügbaren Informationen, die sowohl Tierversuche als auch Computersimulationen und die umfangreiche Erfahrung des Anmelders in der Herzchirurgie umfassen, scheint es, dass es nicht notwendig ist, irgendwelche zusätzlichen Sicherheitsvorkehrungen zu schaffen, um sicherzustellen, dass die drei Segelbereiche in einer Aorten- oder Pulmonalaustauschklappe während jeder diastolischen Phase eher zusammenkommen und schließen, als gegen die Innenseite einer Aortenwand (oder Pulmonalarterienwand) abgeflacht zu werden. Dennoch wird erkannt, dass, wenn der Rückdruck in der Aorta eher einen der drei Segelbereiche gegen die Arterienwand abgeflacht hätte, als zu bewirken, dass alle drei zusammen schließen, die Schließung der Klappe verhindert werden würde und sich ein Rückstau (d. h. der Wiedereintritt des Blutes in die Kammer hinein) ergeben würde. Dementsprechend sind, wenn es gewünscht wird, das Niveau der Sicherheit, dass die Abflachung der Segel gegen die Innenwand der Arterie während der Diastole nicht auftritt, entweder als eine allgemeine Vorsichtsmaßnahme oder bei Patienten mit bestimmten anormalen Bedingungen zu erhöhen, dann zumindest zwei Verfahren verfügbar, um derartige Risiken zu reduzieren.
Das erste Verfahren bezieht die Schaffung einer teilweisen Schließung benachbarter Segel an deren Außenumfang ein. Dies kann durch sanftes Zusammenklemmen der Wände des eingesetzten SIS Zylinders 200 an dem Auslassende jeder der drei Längsnahtlinien 220 (oder Auslassbefestigungspunkte) vorgenommen werden, wie in 6 gezeigt ist. Die geklemmten SIS Verbindungsstellen können dann an der Stelle durch eine oder mehrere Nahtstiche 240 gehalten werden. Wenn erwünscht, können die Nahtstiche 240 verstärkt werden, um ein Zerreißen des SIS Segments 200 durch Platzieren kleiner Verstärkungsstücke 242, die aus einem flexiblen, weichen, blutkompatiblen Material, wie GoreTex oder Silastic, hergestellt sind, an den Außenflächen der SIS Wand 200 zu verhindern, wie in 6 gezeigt ist.
Ein alternatives potentielles Verfahren zum Sicherstellen, dass die drei Segel nicht gegen die Innenseite der Aorta (oder Pulmonalarterie) abgeflacht werden, schließt eine Stentvorrichtung ein, die innerhalb der Aortenwand 250 an der Außenseite des SIS Segments 200 befestigt werden könnte. Dieser Typ von Stent würde, wenn er benutzt wird, Vorsprünge enthalten, welche sich in einer Richtung radial nach innen zu der Mittelachse der Aorta hin erstrecken. Diese Vorsprünge, welche an Mittelpunkten zwischen den drei Befestigungspunkten an dem Auslassende positioniert sein würden, würden eine Abflachung der Segelbereiche 222 gegen das Innere der Aortenwand 250 verhindern. Dies würde sicherstellen, dass der Rückdruck in der Aorta jedes Segel eher in eine Richtung nach innen zwingen würde, um die Schließung sicherzustellen, als die Segel in eine Richtung nach außen zu drücken, welches bewirken würde, dass diese gegen das Innere der Arterienwand abgeflacht werden und einen Rückstau erlauben.
Die Verwendung eines solchen Stents würde voraussichtlich die Einstellung des Patienten auf gerinnungshemmende Arzneimittel erfordern, um das Risiko von Thrombose zu reduzieren. Dennoch würde das Blut nicht gezwungen werden, durch irgendwelche mechanische Elemente zu fließen, wie sie gegenwärtig bei herkömmlichen Kugelventil-, Doppelflügel- oder Kippscheibenprothesen verwendet werden; stattdessen würde das Blut durch eine Segelanordnung hindurchfließen, welche weiche, flexible Segel verwendet. Daher würde dieser Lösungsweg, obwohl er einen Stent an der Außenseite der Segel erfordern würde, um die Schließung sicherzustellen, voraussichtlich eine Klappe schaffen, die weniger thrombogen und weniger hämolytisch ist, als irgendwelche gegenwärtig verfügbaren mechanischen Klappen.
Reduzierung von Verwirbelung und Kalkbildung durch Röhrenklappen
Zusätzlich zu den verschiedenen Problemen (besonders dem Fehlen von Haltbarkeit), die für herkömmliche Gewebeklappen bei der Verwendung heutzutage bezeichnend sind, scheint es auch, dass deren Gestaltungen das Problem der Kalkbildung, eine wichtige krankhafte Form der Verschlechterung, welche zum Ausfall vieler gegenwärtig verfügbarer, künstlicher Gewebeklappen führt, verschärfen können. Frühere Analysen bezüglich der Ätiologie der Kalkbildung von künstlichen Gewebeklappen haben sich zentriert um (1) die Gewebe, die zum Konstruieren von Klappen verwendet werden, welche gegenwärtig entweder Schweineklappensegel oder Rinderherzbeutelgewebe sind; (2) chemische Fixierprozesse, welche notwendig sind, um Heterotransplantatgewebe nicht antigen zu machen, oder (3) nicht chemische Fixierprozesse, die üblicherweise Gefrieren einbeziehen, welche zur Behandlung von Homotransplantatgeweben notwendig sind, um deren Antigenität zu reduzieren.
Jedoch zeigt ein hoch bedeutendes Beweisstück, dass ein anderer Faktor bei der Gewebeklappenverkalkung ätiologisch bedeutsam ist, nämlich die Verwirbelung des Blutflusses, der innerhalb aller künstlichen Gewebeklappen, die unter Verwendung von Gestaltungen nach dem Stand der Technik konstruiert sind, und um diese herum auftritt. Der Beweis, dass Verwirbelung das Risiko von Klappenverkalkung in Ermangelung von fremdem Material, Fixiertechniken und Antigenität bewirken oder stark erhöhen kann, wird durch die Tatsache geschaffen, dass über die Hälfte der Patienten, die sich der Operation für kalkbildende Aortenstenose unterziehen müssen, mit einer Doppelflügelaortenklappe geboren wurden, ein Zustand, welcher notorisch für das Bewirken einer turbulenten Strömung ist. Bei diesen Patienten können weder Antigenität noch Fixierprozesse als Ursachen von Klappenverkalkung angelastet werden, da die eigene Klappe des Patienten jene ist, die verkalkt ist. Daher bieten die hohen Verkalkungsraten, die in anormalen Doppelflügelaortenklappen anzutreffen sind, einen starken Beweis dafür, dass eine turbulente Blutströmung für sich das Risiko von Verkalkung von Klappen bewirken oder stark erhöhen kann.
Vorläufige Studien deuten an, dass durch Nachbilden der Weise, in welcher natürliche Klappen funktionieren, im Vergleich zu herkömmlichen Austauschklappen weniger Verwirbelung erzeugt wird, wenn Blut durch die hierin offenbarten Klappen hindurch tritt. Daher scheint es glaubhaft, dass diese Reduzierung der Verwirbelung ihrerseits das Verkalkungspotential der Austauschklappe reduziert und die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass die hierin beschriebenen Röhrengewebeklappen verkalken.
Außerdem können bestimmte Arten chemischer Behandlung von Darm- oder anderem Röhrengewebe in der Lage sein, das Verkalkungspotential einer Austauschklappe, die wie hierin beschrieben gebildet wird, weiter zu reduzieren.
Verwendung von Darmgewebe in Herzklappen
Nach bestem Wissen des Anmelders wurde niemals zuvor offenbart oder angeregt, dass autologes menschliches Darmgewebe, besonders die Submukosa des Dünndarms (SIS), verwendet werden kann oder sollte, um die gesamte oder einen Teil einer künstlichen Austauschherzklappe bei einem Patienten mit einer fehlerhaften oder erkrankten Herzklappe zu schaffen. Da autologes Darmgewebe, wenn es wie oben beschrieben entnommen und behandelt wird, für diese Verwendung sehr gut geeignet zu sein scheint, und da es eine Anzahl von wichtigen Vorteilen gegenüber Materialien bietet, die bei herkömmlichen Herzklappenaustauschen verwendet werden (die das vollständige Fehlen von Antigenität und das Fehlen des Erfordernisses von chemischer Fixierung des Gewebes vor der Implantation umfassen), ist ein wichtiger Aspekt dieser Erfindung die Offenbarung in breiten Begriffen, dass Darmgewebe, das aus dem Körper desselben Patienten entnommen wird, der eine neue Herzklappe erhält, bei der Austauschklappe verwendet werden kann.
Dementsprechend wird ein Verfahren zum chirurgischen Ersetzen einer Herzklappe in einem menschlichen Patienten bei dessen Bedarf beschrieben, aufweisend die Schritte von (a) Extrahieren eines Segments von Darmgewebe aus dem Bauch des Patienten, und (b) Verwenden des Darmgewebes, um zumindest eine Komponente einer Austauschklappe für das Herz des Patienten zu bilden. Es offenbart auch bestimmte Herstellungsartikel, die vorher vorbereitete Darmsegmente von Tieren oder menschlichen Leichen aufweisen, welche behandelt wurden, um diese für die Verwendung beim Schaffen von Austauschklappen geeignet zu machen, und welche in abgedichteten Verpackungen enthalten sind, die deren Sterilität aufrechterhalten. Diese Herstellungsartikel werden unten ausführlicher erläutert.
Andere Gewebequellen
Obwohl autologes SIS Darmgewebe, das oben beschrieben ist, ein ideales Gewebe zur Schaffung von künstlichen Gewebeklappen zu sein scheint, bleibt der kritische Faktor bei der Konstruktion solcher künstlicher Gewebeklappen eher die Röhrenform des zu implantierenden Gewebes, als die besondere Quelle der Herkunft dieses Gewebes.
Bei einer alternativen Ausführungsform der betreffenden Erfindung kann „Homotransplantat" Gewebe aus den Körpern von menschlichen Leichen für die spätere Verwendung bei künstlichen Röhrenherzklappen entnommen werden. Zum Beispiel kann ein sehr langes Segment aus Darmgewebe, das den gesamten oder einen wichtigen Abschnitt des jejunalen Bereichs des Dünndarms aufweist, aus dem Körper von jemandem herausgeschnitten werden, der vor kurzem gestorben ist, wie einem Unfallopfer. Diese Entnahmeoperation würde mit der Entnahme eines Herzens, einer Niere oder eines anderen inneren Organs aus einem verstorbenen Organspender vergleichbar sein. Das Darmgewebe wird dann in Segmente von jeweils etwa 10 bis 20 cm (vier bis acht inch) geschnitten, welche dann aufbereitet (durch Entfernen der Serosa, des glatten Muskels und der Schleimhautschichten), zum Reduzieren deren Antigenität behandelt, und in einer sterilen Konservierungslösung bis zur Verwendung gelagert würden (bei entweder Kühl- oder Gefriertemperatur). Wenn es als ein Herzklappenersatz benötigt wird, würde das Gewebe wie nötig erwärmt und behandelt und auf die genaue benötigte Größe und Konfiguration geschnitten werden.
Ein Vorteil dieses Lösungswegs ist, dass er dem Herzpatienten irgendwelche zusätzlichen Schmerzen oder chirurgische Belastung ersparen würde, die sich aus einem chirurgischen Einschnitt ergeben könnten, der in dem Bauch vorgenommen wird, um autologes SIS Gewebe wie oben beschrieben zu entnehmen. Jedoch ist der zusätzliche Stress oder Schmerz des Erlangens eines Segments aus Darmgewebe durch einen kleinen Baucheinschnitt hindurch im Vergleich zur Operation am offenen Herzen, wo die Brust und der Brustkorb geöffnet werden müssen, ziemlich gering. Allerdings erfordern verschiedene der neuesten Lösungswege zur Herz-Kranzgefäß-Bypassoperation (die am häufigsten durchgeführte Herzoperation) viel größere Baucheinschnitte, um Baucharterien zu entnehmen, die nun als Bypassleitungen verwendet werden.
Eine andere alternative Ausführungsform ist, „Heterotransplantat" Gewebe aus anderen Tierspezies zu verwenden. Diese Ausführungsform würde wahrscheinlich eine chemische Fixierung des Heterotransplantatgewebes durch Techniken, wie Glutaraldehyd-Quervernetzung, erfordern, wie sie gegenwärtig zum Fixieren von Schweine- oder Rinderherzbeutelgewebe für herkömmliche Herzklappenaustausche verwendet werden. Obwohl man glauben könnte, dass vom Darm abstammendes Röhrengewebe, das in Glutaraldehyd fixiert ist, Probleme wie bei den gegenwärtig verfügbaren Gewebeklappen hat, sollten die Probleme der Kalkbildung und Haltbarkeit von gegenwärtigen Gewebeklappen wegen der Röhrenstruktur der resultierenden Klappen im Wesentlichen reduziert sein, welche die Funktion der natürlichen Klappen nachbilden würden, was zu weniger Verwirbelung und daher weniger Kalkbildung und größerer langfristiger Haltbarkeit führt.
Es wird auch angemerkt, dass Forscher unter Verwendung von sowohl Züchtung als auch gen-technischen Methoden verschiedene Arten von Tieren (hauptsächlich Schweine) schaffen, die eine reduzierte Gewebeantigenität haben (siehe z. B. Rosengard u. a. 1992 und Emery u. a. 1992). Solche Tiere können in der Lage sein, Gewebe bereitzustellen, welches minimale Fixierung oder möglicherweise überhaupt keine Fixierbehandlung benötigt. Außerdem arbeiten Forscher an Methoden zum Transplantieren von Gewebe aus nicht menschlichen Primaten (wie Pavianen) in Menschen. Dementsprechend ist es voraussichtlich, dass die geeignetsten Quellen von Darmgewebe für die Verwendung hierin die folgenden Spezies umfassen: Menschen, nicht menschliche Primate, und Schweine (besonders Schweine, die von Vorfahren abstammen, die gen-technisch eine reduzierte Gewebeantigenität hatten; für den Zweck des Interpretierens der Ansprüche wird ein Schwein, welches von einem gentechnisch hypoallergenen Schwein abstammt, selbst als ein gen-technisch hypoallergenes Schwein betrachtet, da die gentechnisch hypoallergenen Merkmale vererbbar sind).
Herstellungsartikel
Diese Erfindung offenbart einen Herstellungsartikel, der in 7 dargestellt ist. Dieser Gegenstand weist ein Röhrensegment 500 auf, das aus dem Dünndarm mit geeigneten Gesamtabmessungen und Wänden hergestellt ist, die ausreichend dünn und flexibel sind, um ihnen zu ermöglichen, als Flügel in einer Austauschherzklappe zu dienen. Da autologes Gewebe keine Lagerung für eine spätere Verwendung erfordern würde, bezieht sich dieser Teil der Offenbarung auf die Verwendung von nicht autologem (Homotransplantat oder Heterotransplantat) Gewebe. Dieses Röhrensegment 500 ist in einem abgedichteten Behälter 510 enthalten, der die Sterilität des Segments 500 aufrechterhält. Ein solcher steriler Behälter 510 kann eine Plastiktasche aufweisen, wie in 7 gezeigt ist, die eine transparente vordere Schicht 512 aufweist, um eine visuelle Kontrolle zu ermöglichen (diese Schicht ist nur für Darstellungszwecke an der einen Ecke aufgefaltet gezeigt). Die vordere Schicht 512 ist um deren Umfang herum mit einer hinteren Schicht 514 abgedichtet.
Bei einem alternativen Herstellungsartikel, der in 8 dargestellt ist, wird das Röhrensegment 500 an einem Anuloplastik-Ring 502 angebracht, bevor beide in einer Verpackung 510 abgedichtet werden. Die Röhre-an-Ring-Befestigung kann durch Nähen im Falle von Röhrengewebesegmenten oder durch ein geeignetes synthetisches Verfahren (wie Gießen) vorgenommen werden, wenn eine synthetische Röhre an einem synthetischen Anuloplastik-Ring angebracht ist.
Darmgewebe sollte in hydratisierter Form in einer geeigneten Flüssigkeit (wie phosphatgepufferter Salzlösung mit einem oder mehreren Konservierungsmitteln, wie Glutaraldehyd, wenn erwünscht) verpackt werden, die in der Tasche enthalten ist. Derartige Taschen können in starkwandigen Kästen zum Schutz transportiert und gelagert werden; alternativ kann anstelle der Verwendung einer flexiblen Tasche als der Behälter ein Kunststoffkasten mit einer transparenten Verschlussschicht, die um deren Rand abgedichtet ist, als der Behälter selbst verwendet werden.
Wenn ein Segment aus Darmgewebe in einem solchen sterilen Behälter enthalten ist, sollte dieses vorzugsweise behandelt werden, bevor es in der Tasche abgedichtet ist, um die äußeren Serosa- und Muskelschichten und die innere Schleimhautschicht zu entfernen, was nur die gewünschten submukösen und Basalschichten hinterlässt.
In den meisten Fällen ist es wahrscheinlich möglich, ein SIS Darmsegment, das direkt aus einem Patienten entnommen ist, direkt in die Mitral- oder Trikuspidalklappenstelle in diesem Patienten einzusetzen, da angenommen wird, dass die Durchmesser eines SIS Segments und eines Mitral- oder Trikuspidalklappenringes bei den meisten Menschen vergleichbar oder zumindest kompatibel sind. Jedoch scheint dies bei Aorten- oder Pulmonalklappenaustauschen nicht der Fall zu sein; bei den meisten Patienten ist der Durchmesser eines SIS Segments wahrscheinlich zu groß für ein direktes Einsetzen in Röhrenform in die Aorta oder Pulmonalarterie dieses Patienten. Um mit diesem Problem fertig zu werden, kann ein SIS Segment längs geschnitten werden, um dieses in ein flaches Segment umzuformen, das vor der Schaffung der Austauschklappe an eine gewünschte Größe angepasst werden kann. Wie oben beschrieben, können drei Längsnahtlinien verwendet werden, um eine Aorten- oder Pulmonalaustauschklappe als Teil des chirurgischen Vorgangs zu schaffen. Daher kann eine dieser Nahtlinien verwendet werden, um die Größe des SIS Segments wieder in einen anderen Durchmesser zu ändern, während dessen Röhrenform beibehalten wird.
Alternativ kann zum Ersetzen einer der vier Herzklappen ein abgepacktes Darmgewebesegment verwendet werden, welches den gewünschten Durchmesser hat, das aus einer menschlichen Leiche oder einem Tier entnommen ist. Dies würde den Bedarf an einem Längsschnitt vermeiden, und es würde die Röhrenform des Darmsegments über den gesamten Vorgang hinweg beibehalten. Das Gewebe von Leichen oder Tieren würde durch Fixieren (unter Verwendung von Glutaraldehyd-Quervernetzung oder eines anderen geeigneten Verfahrens) behandelt werden müssen, um dessen Antigenität vor der Implantation zu reduzieren. Dementsprechend weist eine der bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung eine Reihe von abgedichteten sterilen Verpackungen auf, die Darmgewebesegmente von Leichen oder Tieren für die Verwendung bei der Schaffung von Austauschklappen enthält. Jeder einzelne Behälter würde ein Darmsegment mit einem bekannten Durchmesser oder Umfang (voraussichtlich in Millimetern gemessen) aufnehmen, was an dem Etikett des Behälters angezeigt werden würde. Vor dem Verpacken würden die Gewebesegmente gereinigt, um die unerwünschten Gewebeschichten zu entfernen, und fixiert werden, um die Antigenität zu reduzieren. Nachdem ein Chirurg die Brust eines Patienten öffnet und die Segel oder Flügel von einer erkrankten oder beschädigten Klappe herausschneidet, kann er oder sie direkt den Klappenring vermessen. Diese Maßnahme zeigt den genauen Durchmesser oder Umfang des Darmsegmentes an, der verwendet werden sollte. Eine abgedichtete Verpackung, die ein Darmgewebesegment mit dem gewünschten Durchmesser oder Umfang enthält, kann ausgewählt und geöffnet werden, und das Segment ist sofort verfügbar. Wenn erwünscht, kann das Gewebesegment in der sterilen Verpackung bereits an einem Anuloplastik-Ring angebracht sein, welcher auch in der Verpackung enthalten sein würde.
Dementsprechend offenbart diese Erfindung einen Herstellungsartikel, der eine abgedichtete sterile Verpackung aufweist, die ein Röhrendarmgewebesegment enthält, welches behandelt wurde, um es für die Implantation als eine Herzklappe geeignet zu machen. Der Durchmesser oder Umfang des Darmsegmentes sollte vorzugsweise an dem Etikett der Verpackung angezeigt werden, und wenn erwünscht, kann das Darmgewebe mit dem einen Ende an einem Anuloplastik-Ring fixiert werden. Um die Brauchbarkeit dieser abgepackten Darmsegmente zu erhöhen, können sie in Gruppen von Verpackungen, die Gewebesegmente mit verschiedenen Größen enthalten, verkauft und gelagert werden, so dass eine Verpackung, die ein Darmsegment mit einem genauen gewünschten Durchmesser oder Umfang enthält, für einen Chirurgen während einer Herzoperation verfügbar ist, selbst wenn er nicht die genaue Größe vor Beginn der Operation angeben kann.
Somit wurde ein neuer und brauchbarer Herstellungsartikel zur Schaffung von Austauschherzklappen aus Röhrengewebe oder synthetischem Material gezeigt und beschrieben. Obwohl diese Erfindung für Zwecke der Darstellung und Beschreibung unter Bezugnahme auf bestimmte besondere Ausführungsformen erläutert wurde, ist es für einen in der Technik erfahrenen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen der dargestellten Beispiele möglich sind. Irgendwelche derartige Änderungen, welche sich direkt aus den Lehren hierin ableiten und welche nicht von dem Bereich der Erfindung abweichen, werden durch diese Erfindung als abgedeckt betrachtet.
LITERATURHINWEISE
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Claims

Herstellungsartikel mit einem abgedichteten Behälter (510) und einem darin enthaltenen Gewebesegment, welches zur chirurgischen Implantation als ein Ersatzventil in einem Säugerherz geeignet ist, wobei der abgedichtete Behälter die Sterilität des Gewebesegments umfasst und aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebesegment ein Darm-Gewebesegment (500) ist, wobei (a) das Darm-Gewebesegment (500) vom Dünndarm einer Säugerspezies entnommen ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Menschen, nicht menschlichen Primaten, und gen-technisch hypoallergenen Schweinen, (b) das Darm-Gewebesegment (500) in Röhrenform verbleibt, was die chirurgische Implantation des Segments als ein Ersatzventil in einem Herz erleichtert, ohne dass eine Längsnaht erforderlich ist, um das Segment für die Implantation in Röhrenform umzuwandeln, (c) das Darm-Gewebesegment (500) ausreichend lang ist, so dass es als ein Ersatzventil in ein Herz eines menschlichen Patienten chirurgisch implantierbar ist.
Herstellungsartikel nach Anspruch 1, wobei das Gewebesegment (500) chemisch behandelt worden ist, um seine Antigenität zu reduzieren.
Herstellungsartikel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Darm-Gewebesegment (500) behandelt worden ist, um seröse Schichten, Muskelschichten und Schleimhautschichten vom Darmgewebe zu entfernen.
Herstellungsartikel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der abgedichtete Behälter (510) auch eine geeignete Flüssigkeit enthält, die das Darm-Gewebesegment (500) in hydrierter Form erhält.
Herstellungsartikel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der abgedichtete Behälter (510) die visuelle Inspektion des Gewebesegments durch wenigstens eine Seite des Behälters erlaubt, die einen transparenten Kunststoff aufweist.
Herstellungsartikel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der abgedichtete Behälter (510) ein Etikett aufweist, welches den Durchschnittsdurchmesser des Darm-Gewebesegments (500) anzeigt.
Herstellungsartikel nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gewebesegment (500) an einem Ende an einem Anuloplastik-Ring (502) angebracht ist.