相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2014年5月9日提交的、美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)61/991,354的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，該文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文中且用于所有目的。

本文中所述的主題總體上涉及改進(jìn)的替代瓣膜，諸如用于心臟的主動(dòng)脈瓣膜和僧帽瓣膜。

背景技術(shù)：

人類(lèi)心臟具有若干瓣膜，用于維持血液以適當(dāng)方向流動(dòng)通過(guò)身體。心臟的主要瓣膜是：房室（av）瓣膜，其包括二尖瓣膜（僧帽瓣膜）和三尖瓣膜；和半月瓣膜，其包括主動(dòng)脈瓣膜和肺動(dòng)脈瓣膜。在健康時(shí)，這些瓣膜中的每一個(gè)均以相似方式操作。瓣膜響應(yīng)于在瓣膜的相對(duì)側(cè)上出現(xiàn)的壓力差在打開(kāi)狀態(tài)（其允許血液的流動(dòng)）和關(guān)閉狀態(tài)（其防止血液的流動(dòng)）之間轉(zhuǎn)換。

如果這些瓣膜中的任一個(gè)開(kāi)始不起作用，則患者的健康可能處于非常危險(xiǎn)的境地。盡管不起作用能夠是由于各種原因，但是其通常導(dǎo)致血液流動(dòng)限制狹窄或逆流，在這種情況下，允許血液以錯(cuò)誤的方向流動(dòng)。如果缺陷嚴(yán)重，則心臟瓣膜可能需要替代。

已經(jīng)投入了大量的努力來(lái)開(kāi)發(fā)替代心臟瓣膜，最值得注意的是替代主動(dòng)脈瓣膜和替代僧帽瓣膜。替代瓣膜能夠借助于經(jīng)股地或經(jīng)心尖引入的導(dǎo)管經(jīng)皮地植入，或者能夠直接通過(guò)開(kāi)心手術(shù)植入。替代瓣膜通常包括瓣膜小葉的布置，瓣膜小葉由豬組織或諸如聚合物的人造材料制成。這些小葉通過(guò)支架或支撐結(jié)構(gòu)被維持在適當(dāng)位置。

圖1a是描繪了美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7,682,389（“beith”）的現(xiàn)有技術(shù)人工心臟瓣膜8的透視圖。該瓣膜8能夠直接地植入且包括支架10和三個(gè)小葉30。在植入時(shí)，允許血液從上游（血液入口）端14朝下游（血液出口）端12流動(dòng)，但是通過(guò)小葉30的存在防止沿相反方向流動(dòng)。小葉30具有定位在下游端12上的自由邊緣34。每個(gè)小葉30還具有分別與支架10的扇形邊緣部分16a、16b、和16c連接的固定邊緣（或界面）32。示出截面平面“i”，其等分與固定邊緣16a（定位在右前方）連接的小葉30。截面平面“i”平行于血液的流動(dòng)方向，且因此在圖1a中是垂直的。

圖1b是在旋轉(zhuǎn)使得平面“i”與頁(yè)面對(duì)準(zhǔn)之后的瓣膜8的右側(cè)部分的側(cè)視圖。從讀者的角度，沿著平面“i”的法線(xiàn)觀察圖1b。從該視圖，小葉30的固定邊緣32（其與邊緣16a對(duì)準(zhǔn)）全部位于平坦的平面中且是沒(méi)有曲率的直線(xiàn)。

圖1c是在旋轉(zhuǎn)使得平面“i”與頁(yè)面對(duì)準(zhǔn)之后（類(lèi)似于關(guān)于圖1b的情況）的另一現(xiàn)有技術(shù)瓣膜8的右側(cè)部分的側(cè)視圖。在此，固定邊緣32從瓣膜8外部的視角來(lái)看完全凹入。在現(xiàn)有技術(shù)中，相信該完全凹入形狀有助于小葉從打開(kāi)位置到關(guān)閉位置的運(yùn)動(dòng)，在關(guān)閉位置中，小葉被推動(dòng)或下垂到瓣膜內(nèi)部，因?yàn)樵陉P(guān)閉狀態(tài)中足夠的接合對(duì)于瓣膜的正常機(jī)能來(lái)說(shuō)是必要的。

然而，關(guān)于圖1a-1c描述的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的平坦且完全凹入的形狀能夠?qū)е掠袚p流體動(dòng)力學(xué)效率的瓣膜，這是由于如下事實(shí)，即，在瓣膜的不同高度處的局部小葉長(zhǎng)度不夠長(zhǎng)。這能夠?qū)е虏怀浞值陌昴ご蜷_(kāi)。其還能夠（或替代地）導(dǎo)致局部凸出和密閉。平坦的或完全凹入的形狀都能夠?qū)е戮植繎?yīng)力集中，其結(jié)合上述凸出和密閉，能夠?qū)е陆档偷哪途眯院瓦^(guò)早失效。

美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,613,086（“moe”）描述了用于直接能植入瓣膜的支撐結(jié)構(gòu)（或瓣膜主體）的形狀的其他變型。moe描述了“附接曲線(xiàn)”，其定義為小葉沿著支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁被聯(lián)接的位置。moe設(shè)法通過(guò)沿著附接曲線(xiàn)且遠(yuǎn)離任何應(yīng)力梯級(jí)的位置移動(dòng)小葉的最大負(fù)載應(yīng)力點(diǎn)來(lái)增大聯(lián)接到支撐結(jié)構(gòu)的每個(gè)小葉的耐久性。moe通過(guò)在沿著支撐結(jié)構(gòu)的流動(dòng)軸線(xiàn)（參見(jiàn)圖1的附圖標(biāo)記26）的不同高度處以及在垂直于支撐結(jié)構(gòu)的流動(dòng)軸線(xiàn)且在沿著支撐結(jié)構(gòu)的流動(dòng)軸線(xiàn)的不同高度處截取的每個(gè)截面平面內(nèi)的不同徑向位置處調(diào)整支撐結(jié)構(gòu)的半徑做到這一點(diǎn)。因此，moe的支撐結(jié)構(gòu)沿著附接曲線(xiàn)具有基本上非圓形或或非筒形的內(nèi)壁。這些支撐結(jié)構(gòu)能夠具有帶有顯著表面變型的顯著地不對(duì)稱(chēng)的形狀，如通過(guò)關(guān)于moe的圖11描述的凸出58和60證明的。moe的支撐結(jié)構(gòu)既不是筒形也不是基本上筒形，如那些術(shù)語(yǔ)在本文中使用那樣。

雖然試圖降低局部應(yīng)力，但是moe的方法導(dǎo)致在瓣膜中的該高度處小葉的局部延長(zhǎng)。該局部延長(zhǎng)將導(dǎo)致打開(kāi)小葉的阻力增大，且可損害瓣膜的完全打開(kāi)，從而導(dǎo)致在小葉表面中的局部凸出。這繼而將降低瓣膜的流體動(dòng)力學(xué)效率，且潛在地降低瓣膜小葉的耐久性。

出于這些和其他原因，存在對(duì)于改進(jìn)的人工瓣膜的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本文中提供改進(jìn)的人工心臟瓣膜及其制造和使用的方法的示例實(shí)施例。在這些示例實(shí)施例的一些中，人工心臟瓣膜能夠包括：支撐結(jié)構(gòu)，其具有沿著血液流動(dòng)通過(guò)支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的方向定向的中心軸線(xiàn)；和多個(gè)人造小葉，每個(gè)小葉均具有沿著支撐結(jié)構(gòu)的基底和允許獨(dú)立于支撐結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的自由邊緣。每個(gè)小葉還能夠具有在基底和自由邊緣之間延伸的中心軸線(xiàn)。支撐結(jié)構(gòu)能夠是基本上筒形的，其中，每個(gè)小葉的基底與支撐結(jié)構(gòu)會(huì)合。人造小葉能夠適于在第一位置和第二位置之間運(yùn)動(dòng)，第一位置用于防止血液流動(dòng)通過(guò)支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，第二位置用于允許通過(guò)血液流動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。對(duì)于每個(gè)小葉，在從支撐結(jié)構(gòu)的外部沿著由支撐結(jié)構(gòu)的中心軸線(xiàn)和小葉的中心軸線(xiàn)形成的平面的法線(xiàn)觀察時(shí)，小葉的基底的輪廓能夠至少部分地凸起。還公開(kāi)了額外的實(shí)施例。

在審查以下附圖和詳細(xì)描述之后，本文中所述的主題的其他系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是或者將變得顯而易見(jiàn)。預(yù)期所有這樣的額外系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)都被包括在該說(shuō)明書(shū)內(nèi)、在本文中所述的主題的范圍內(nèi)，且通過(guò)所附權(quán)利要求受到保護(hù)。在權(quán)利要求中缺乏對(duì)于示例實(shí)施例的特征的明確詳述的情況下，示例實(shí)施例的特征決不應(yīng)當(dāng)解釋為限制所附權(quán)利要求。

附圖說(shuō)明

在本文中關(guān)于其結(jié)構(gòu)和操作二者陳述的主題的細(xì)節(jié)可通過(guò)附圖的研習(xí)顯而易見(jiàn)，在其中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的部分。在附圖中的部件不必然按照比例繪制，相反應(yīng)將重點(diǎn)放在說(shuō)明主題的原理上。此外，所有圖示預(yù)期傳達(dá)概念，其中，相對(duì)大小、形狀和其他詳細(xì)的屬性可示意性而不是字面上或精確地圖示。

圖1a是描述現(xiàn)有技術(shù)人工心臟瓣膜的透視圖。

圖1b是在旋轉(zhuǎn)使得平面“i”與頁(yè)面對(duì)準(zhǔn)之后現(xiàn)有技術(shù)瓣膜的右手部分的側(cè)視圖。

圖1c是在旋轉(zhuǎn)使得平面“i”與頁(yè)面對(duì)準(zhǔn)之后另一現(xiàn)有技術(shù)瓣膜的右手部分的側(cè)視圖。

圖2a-b是用于人工心臟瓣膜的支撐結(jié)構(gòu)的示例實(shí)施例的前半部的透視圖。

圖2c-d分別是處于打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)的人工瓣膜小葉的示例實(shí)施例的自頂向下視圖。

圖2e是描繪處于平放狀態(tài)的人工瓣膜的示例實(shí)施例的一部分的說(shuō)明性視圖。

圖2f-h是人工心臟瓣膜的示例實(shí)施例的透視圖。

圖2i-j分別是以線(xiàn)描形式和表面著色形式的人工心臟瓣膜的示例實(shí)施例的透視圖。

圖2k是人工心臟瓣膜的示例實(shí)施例的透視圖。

圖3a是比較處于其打開(kāi)狀態(tài)的兩組小葉的位置的彩色自頂向下視圖，其中，未示出支撐結(jié)構(gòu)。

圖3b是比較在人工心臟瓣膜的前半部?jī)?nèi)處于其打開(kāi)狀態(tài)的兩組小葉的位置的彩色透視圖，其中，未示出支撐結(jié)構(gòu)。

圖3c是比較處于其關(guān)閉狀態(tài)的兩組小葉的位置的彩色自頂向下視圖，其中，未示出支撐結(jié)構(gòu)。

圖3d是比較在人工心臟瓣膜的前半部?jī)?nèi)處于其關(guān)閉狀態(tài)的兩組小葉的位置的彩色透視圖，其中，未示出支撐結(jié)構(gòu)。

圖3e是描繪處于其打開(kāi)狀態(tài)及在小葉的表面上的不同位置處經(jīng)受的應(yīng)力水平的小葉的示例實(shí)施例的彩色透視圖，其中，未示出支撐結(jié)構(gòu)。

圖3f是描繪處于其打開(kāi)狀態(tài)及在小葉的表面上的不同位置處經(jīng)受的應(yīng)力水平的常規(guī)小葉的彩色透視圖，其中，未示出支撐結(jié)構(gòu)。

圖3g是描繪處于其關(guān)閉狀態(tài)及在小葉的表面上的不同位置處經(jīng)受的應(yīng)力水平的小葉的示例實(shí)施例的彩色透視圖，其中，未示出支撐結(jié)構(gòu)。

圖3h是描繪處于其關(guān)閉狀態(tài)及在小葉的表面上的不同位置處經(jīng)受的應(yīng)力水平的常規(guī)小葉的彩色透視圖，其中，未示出支撐結(jié)構(gòu)。

圖3i是描繪處于其關(guān)閉狀態(tài)及在小葉的表面上的不同位置處經(jīng)受的應(yīng)力水平的小葉的示例實(shí)施例的彩色自頂向下視圖，其中，未示出支撐結(jié)構(gòu)。

圖3j是描繪處于其關(guān)閉狀態(tài)及在小葉的表面上的不同位置處經(jīng)受的應(yīng)力水平的常規(guī)小葉的彩色自頂向下視圖，其中，未示出支撐結(jié)構(gòu)。

圖3k是描繪帶有垂直應(yīng)變能量釋放的模擬相對(duì)程度的分布的小葉的示例實(shí)施例的彩色主視圖。

圖3l是描繪帶有垂直應(yīng)變能量釋放的模擬相對(duì)程度的分布的常規(guī)小葉的彩色主視圖。

圖3m是描繪帶有橫向應(yīng)變能量釋放的模擬相對(duì)程度的分布的小葉的示例實(shí)施例的彩色主視圖。

圖3n是描繪帶有橫向應(yīng)變能量釋放的模擬相對(duì)程度的分布的常規(guī)小葉的彩色主視圖。

圖4a-b是描繪支撐結(jié)構(gòu)的額外示例實(shí)施例的前半部的透視圖。

圖5a是描繪制造人工心臟瓣膜的方法的示例實(shí)施例的流程圖。

圖5b是描繪用于在浸鑄制造方法中使用的芯軸的示例實(shí)施例的相片。

圖5c是描繪用于在浸鑄制造方法中使用的基架的示例實(shí)施例的相片。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)描述本主題之前，應(yīng)當(dāng)理解本公開(kāi)不受限于所描述的具體實(shí)施例，因?yàn)檫@樣的實(shí)施例當(dāng)然可變化。還應(yīng)當(dāng)理解，在本文中使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體實(shí)施例的目的，且不預(yù)期是限制性的。

在本文中提供涉及在患者中進(jìn)行瓣膜置換的系統(tǒng)、裝置、成套工具和方法的示例實(shí)施例。這些實(shí)施例將主要關(guān)于用人工心臟瓣膜置換自然主動(dòng)脈心臟瓣膜進(jìn)行描述，其中，人工心臟瓣膜具有三個(gè)人造（即，人為制造）小葉。然而，本公開(kāi)的范圍不受限于這些，且能夠同樣地應(yīng)用到用于置換心臟的其他瓣膜（例如，僧帽瓣膜）的人造器官，其中，那些人造器官具有兩個(gè)或更多小葉。這些人造器官還可用于置換在患者的身體中心臟之外的其他位置中的瓣膜。

本文中公開(kāi)的人工瓣膜的示例實(shí)施例在許多情況下以不同于通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)的那些方式的方式設(shè)計(jì)。圖2a-b是人工瓣膜100的一個(gè)這樣的示例實(shí)施例的透視前視圖，且圖2c-d是其自頂向下視圖。參考圖2a，支撐結(jié)構(gòu)102與多個(gè)瓣膜小葉110-1、110-2、和110-3會(huì)合。小葉110中的每一個(gè)均能夠獨(dú)立于其他小葉（如在此所示），或者能夠?yàn)橐粋€(gè)整塊（整體）小葉主體的部分。

還能稱(chēng)為支架的支撐結(jié)構(gòu)102被構(gòu)造成允許血液沿方向101流動(dòng)，且具有上游端103和下游端104。支撐結(jié)構(gòu)102還包括環(huán)形基底部分105，其能夠具有平面或平坦的上游末端（未示出），或者能夠具有如在此所示的彎曲或扇形上游末端。支撐結(jié)構(gòu)102還包括三個(gè)延伸部106，其從環(huán)形基底部分105朝下游端104突出。

延伸部106包括彎曲界面107，其在該實(shí)施例中直接位于邊緣上。在此，每個(gè)彎曲界面107均是支撐結(jié)構(gòu)102與小葉110的可操作基底111會(huì)合的位置。在許多實(shí)施例中，彎曲界面107和小葉基底111將重合。

在圖2a中所繪出的實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)102呈基架的形式。小葉能夠諸如通過(guò)鑄造（例如，浸鑄）或模塑過(guò)程一體地形成在該基架102上。關(guān)于圖5a-c描述適用于形成小葉的浸鑄過(guò)程。在浸鑄過(guò)程的示例中，基架102被置放在芯軸上且浸在聚合物中，這導(dǎo)致與基架上的聚合物覆層一體的小葉的形成。在此，彎曲界面107指的是在支撐結(jié)構(gòu)102和一體的小葉中的每一個(gè)（即，每個(gè)小葉的基底111）之間的邊界。取決于具體實(shí)施方式，彎曲界面107能夠與基架本身的下游邊緣或者在基架上的覆層的下游邊緣重合。

在一些實(shí)施例中，小葉110（不管其是組織的還是人造的）能夠通過(guò)諸如縫合的聯(lián)接過(guò)程物理上連接到支撐結(jié)構(gòu)102。圖2e是處于平放狀態(tài)的瓣膜100的一部分的示例實(shí)施例的圖示。在此，小葉110-1已經(jīng)通過(guò)接縫201聯(lián)接到支撐結(jié)構(gòu)102，接縫201通過(guò)縫合縫線(xiàn)202通過(guò)小葉110-1和支撐結(jié)構(gòu)102形成。小葉110的物理基底邊緣204能夠位于接縫201的上游（如所示的），向后折疊到接縫201的下游的位置中，或者以其他方式。在這些實(shí)施例中，彎曲界面107-1和基底111-1二者都涉及在小葉110-1的固定部分和小葉110-1的可操作部分之間的過(guò)渡，小葉110-1的可操作部分在打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)之間自由過(guò)渡或偏轉(zhuǎn)，其在圖2e的實(shí)施例中與支撐結(jié)構(gòu)102的上游邊緣重合。

返回參考圖2a，環(huán)形基底部分105還包括凸緣108和109，車(chē)雞英（sewingcuff）（未示出）能夠置放在凸緣108和109之間。作為對(duì)于本文中所述的所有實(shí)施例的替代方式，可存在僅單個(gè)凸緣108，或者凸緣108和109能夠一起被省略。根據(jù)該說(shuō)明書(shū)，本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將容易理解車(chē)雞英的設(shè)計(jì)和外觀，以及其如何能夠與支撐結(jié)構(gòu)102的一個(gè)或多個(gè)凸緣聯(lián)接。

在圖2a中，支撐結(jié)構(gòu)102根據(jù)通過(guò)圖2c的線(xiàn)2a-2a繪出的視角定位。換句話(huà)說(shuō)，圖2c的截面平面“i”平行于圖2a的頁(yè)面，使得觀察者沿著平面“i”的法線(xiàn)“n”觀察圖2a。平面“i”還能被描述為延伸通過(guò)沿著血液流動(dòng)的方向定向的瓣膜100的中心軸線(xiàn)（通過(guò)在圖2c中的法線(xiàn)“n”箭頭的尖端處的實(shí)心圓指示）和在基底111和自由邊緣112之間延伸的相應(yīng)小葉的中心軸線(xiàn)。中心軸線(xiàn)的示例是其中平面“i”與在圖2c-d中的小葉110-1相交。在那里，平面i是到小葉110-1的中心平面或中間平面。

圖2b以帶注解形式描繪了圖2a的實(shí)施例，以允許與平坦的下游邊緣70-1和70-2比較，如果支撐結(jié)構(gòu)102根據(jù)圖1a-b的現(xiàn)有技術(shù)方法成形的話(huà)將存在平坦的下游邊緣70-1和70-2。在此，能夠看出界面107-1和107-2以顯著的樣式從平坦的邊緣70-1和70-2凸出。注意，邊緣70-2之所以被稱(chēng)為平坦的是因?yàn)?，在旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)102以將邊緣70-2置放在圖2b中的邊緣70-1的位置中的情況下，其將顯示為平坦的。如果與圖1c的現(xiàn)有技術(shù)凹入邊緣方法相比較，界面107-1和107-2的凸出將甚至更加顯著。盡管未示出界面107-3和70-3，但是對(duì)于其也將存在相同的關(guān)系。

圖2c描繪了處于其打開(kāi)位置的小葉103，其中，支撐結(jié)構(gòu)102被省略。然而，如果示出支撐結(jié)構(gòu)102，則延伸部106-1的頂點(diǎn)al和延伸部106-2的頂點(diǎn)a2（兩者都在圖2a中示出）將如在圖2c中所示的定位。

小葉103各自具有自由邊緣112，其獨(dú)立于支撐結(jié)構(gòu)102運(yùn)動(dòng)。圖2d描繪了在運(yùn)動(dòng)到其關(guān)閉位置之后的小葉110。在關(guān)閉位置中，在許多實(shí)施例中，自由邊緣112的大部分將彼此接觸。在一些實(shí)施例中，整個(gè)自由邊緣112將彼此接觸。

如在圖2a中可見(jiàn)，界面107-1從在瓣膜100外的視角來(lái)看部分地凸起和凹入。界面107-1與小葉130-1的基底111-1重合（參見(jiàn)圖2i-k）。凸起部分120在沿著界面107-1的中間。凸起部分120沿兩個(gè)維度凸起，例如，類(lèi)似于從橢圓外側(cè)的視角來(lái)看，二維橢圓的邊緣的一部分。

凹入部分121-1和121-2能夠在凸起中間部分120的兩側(cè)上存在。如在圖2a中可見(jiàn)，相比凸起的中間部分120，凹入部分121-1具有顯著更低的彎曲程度。在從該視角觀察時(shí)，凸起部分與一個(gè)或多個(gè)凹入部分的組合賦予界面107-1波狀的外觀。如果存在至少一個(gè)凹入部分和至少一個(gè)凸起部分（例如，兩個(gè)凹入部分和兩個(gè)凸起部分有符合s形），且那些部分的高度和彎曲程度能夠變化，則該外觀還能夠被稱(chēng)為s形或多曲線(xiàn)的。在一些實(shí)施例中，界面107-1能夠沿著其整個(gè)高度（或長(zhǎng)度）凸起。在其他實(shí)施例中，界面107-1能夠包括凸起部分及在一側(cè)或兩側(cè)上的平坦（或線(xiàn)性）部分。在又其他實(shí)施例中，界面107-1能夠包括與任何數(shù)目的平坦部分和凹入部分結(jié)合的凸起部分。

圖2f是用于人工瓣膜100的支撐結(jié)構(gòu)102的另一示例實(shí)施例的透視前視圖。在該實(shí)施例中，在凸起部分120和凹入部分121-1和121-2中存在的彎曲程度相對(duì)小于在關(guān)于圖2a描述的實(shí)施例中的彎曲程度。圖2g是帶注解的圖2f的實(shí)施例的透視前視圖，以允許比較界面107-1和107-2與現(xiàn)有技術(shù)邊緣70-1和70-2（關(guān)于圖2b描述）。

在圖2f-g中，僅示出支撐結(jié)構(gòu)102的前半部（即，在平面“i”的前方處），其中，為了易于說(shuō)明，省略了后半部和瓣膜小葉110。在圖2h的透視圖中繪出了整個(gè)支撐結(jié)構(gòu)102。圖2i-2j分別是包括小葉110的圖2f的實(shí)施例的線(xiàn)描透視圖和表面著色透視圖。圖2k是從不同于圖2i的視角的視角得到的圖2f的實(shí)施例的線(xiàn)描透視圖。

額外于被描述為“凸起”，界面107-1的某些凸起部分能夠被描述為隨著距上游端103的距離增大以增加的速率漸縮。以又另一方式表征，凸起曲線(xiàn)可被視為關(guān)于直線(xiàn)參照（類(lèi)似于關(guān)于圖2b描述的邊緣70-1）“向下凹入”。沿著界面107-1的長(zhǎng)度，凸起可改變方向?yàn)椤跋蛏习既搿保?，考慮到界面107-1的二階導(dǎo)數(shù)，數(shù)學(xué)符號(hào)改變），和/或可改變幅值（即，在彎曲程度方面）。

對(duì)于本文中所述的所有實(shí)施例，在從與在圖2a中的界面107-1相同的視角觀察那些界面107-2和107-3時(shí)，上述形狀中的任一者能夠同樣地存在于界面107-2和107-3上。優(yōu)選地，界面107-1、107-2和107-3中的每一個(gè)均具有相同形狀以最大化小葉110的同步運(yùn)動(dòng)，因?yàn)轱@著的異步運(yùn)動(dòng)能夠負(fù)面地影響瓣膜100的耐久性。然而，倘若瓣膜100的耐久性仍然能接受，則每一個(gè)界面107的形狀能夠關(guān)于其他界面變化。

在支撐結(jié)構(gòu)102能夠采用各種形狀時(shí)，在所有實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)102能夠?yàn)榛旧贤残蔚幕蛲残蔚?。如本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員所理解的，為“筒形”不要求支撐結(jié)構(gòu)102具有完全地幾何筒體（例如，對(duì)于圓形截面成直角定向的垂直壁）的形式，而是要求支撐結(jié)構(gòu)102沿著假定的幾何筒體的一部分安置（僅有較小的偏離）。例如，如在圖2d中繪出的支撐結(jié)構(gòu)102的整個(gè)內(nèi)部管腔表面（直接鄰近血液流動(dòng)的表面）是筒形的，如該術(shù)語(yǔ)在本文中使用的那樣。類(lèi)似地，本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員理解“基本上筒形”的支撐結(jié)構(gòu)102相比簡(jiǎn)單的“筒形支撐結(jié)構(gòu)”允許偏離數(shù)學(xué)上的筒體更多，且將容易認(rèn)識(shí)到那些符合基本上筒形的支撐結(jié)構(gòu)。

雖然整個(gè)支撐結(jié)構(gòu)102能夠是筒形的或基本上筒形的，但是也有可能僅部分支撐結(jié)構(gòu)102能夠是筒形的或基本上筒形的，其中，支撐結(jié)構(gòu)102的剩余部分是非筒形的。例如，在關(guān)于圖2d描述的實(shí)施例中，盡管支撐結(jié)構(gòu)102的整個(gè)內(nèi)部管腔表面是筒形，但是相對(duì)的外表面具有不是筒形的凸緣108和109。

在其他實(shí)施例中，僅支撐結(jié)構(gòu)102沿著彎曲界面107（例如，沿著小葉110的基底111）的部分可以是筒形的或基本上筒形的。這樣的構(gòu)造區(qū)別于本文中所述的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,613,086（“moe”）的主題。

在支撐結(jié)構(gòu)102由涂覆有聚合物的基架形成時(shí)，那么在一些實(shí)施例中，僅基架（整個(gè)或其一部分）能夠是筒形的或基本上筒形的，而聚合物覆層的外表面不是筒形的或者不是基本上筒形的。例如，在一些實(shí)施例中，基架的內(nèi)部管腔表面是筒形的，且由于覆層厚度的變化，聚合物覆層的外表面（沿著基架的內(nèi)部管腔）是基本上筒形的（或者甚至非-筒形的）。

在圖2a-b和圖2f-k的實(shí)施例中，瓣膜100被確定大小成配合23毫米（mm）主動(dòng)脈組織環(huán)，但是該實(shí)施例也能夠以其他標(biāo)準(zhǔn)尺寸確定大小，諸如17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm和29mm，以及位于其之間的尺寸。這些尺寸通常稱(chēng)為瓣膜100的內(nèi)徑或“id”，其是瓣膜在與小葉110相稱(chēng)的位置處的橫向尺寸。瓣膜可在別處（諸如在車(chē)雞英的位置處）具有甚至更大的橫向尺寸。

圖4a描繪了瓣膜100的另一實(shí)施例（在類(lèi)似于圖2a的視圖中）。在該實(shí)施例中，瓣膜100被確定大小以用于19mm組織環(huán)。界面107-1包括凸起部分401，其在延伸部106-1的頂點(diǎn)al附近具有較小的平坦或凹入部分402。能夠再次看到瓣膜100的界面107-1以顯著凸起的樣式從覆蓋的平坦邊緣70-1凸出。界面107-2和107-3（未示出）具有相似的形狀。

圖4b描繪了瓣膜100的另一實(shí)施例（再次在類(lèi)似于圖2a的視圖中）。在該實(shí)施例中，瓣膜100被確定大小以用于27mm組織環(huán)。界面107-1是s形的，其帶有鄰近頂點(diǎn)al的第一略微凸起部分403、直接上游（下方）處的凹入部分404和在凹入部分404上游（下方）處的第二略微凸起部分405。覆蓋的平坦邊緣70-1再次出現(xiàn)以進(jìn)一步示出與瓣膜100的該實(shí)施例的界面107-1的不同。界面107-2和107-3（未示出）具有相似的形狀。

本文中所述的瓣膜100的實(shí)施例適用于使用許多醫(yī)療手術(shù)植入患者的身體中。優(yōu)選地，瓣膜100的這些實(shí)施例用于使用開(kāi)心手術(shù)直接植入到主動(dòng)脈環(huán)。瓣膜100的這樣的實(shí)施例徑向不可折疊以插入到血管內(nèi)輸送裝置（例如，導(dǎo)管）或經(jīng)心尖的輸送裝置中。然而，在其他實(shí)施例中，瓣膜100能夠被構(gòu)造成帶有徑向可折疊的支撐結(jié)構(gòu)102，其允許瓣膜100的橫向尺寸減小到足以允許插入到適當(dāng)大小的血管內(nèi)或經(jīng)心尖的輸送裝置中的程度。

本文中所述的瓣膜100的所有實(shí)施例還能作為針對(duì)各種組織環(huán)尺寸被確定大小的人工瓣膜的成套工具（或套件）的部分提供給醫(yī)療專(zhuān)業(yè)人員（或通過(guò)醫(yī)療專(zhuān)業(yè)人員保持）。所述大小能夠包括以下中的兩個(gè)或更多的任何組合：17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、和29mm。在一個(gè)實(shí)施例中，成套工具包括至少一個(gè)瓣膜100，其被構(gòu)造成帶有如本文中所述的至少部分凸起的界面107，連同具有不同構(gòu)造的一個(gè)或多個(gè)瓣膜。在另一實(shí)施例中，對(duì)于每一個(gè)標(biāo)記的大小，成套工具包括本文中所述的瓣膜100的實(shí)施例中的至少一個(gè)。在又另一實(shí)施例中，成套工具包括呈關(guān)于圖4a描述的實(shí)施例的形式的19mm瓣膜100、呈關(guān)于圖2f描述的實(shí)施例的形式的23mm瓣膜100、以及呈關(guān)于圖4b描述的實(shí)施例的形式的27mm瓣膜100。

支撐結(jié)構(gòu)102能夠由任何期望的材料制成，諸如聚合物（例如，聚醚醚酮（peek）、聚氨酯等）、金屬（例如，鎳鈦諾、不銹鋼等）及其他。小葉110由人造聚合物材料制成，該人造聚合物材料包括在本領(lǐng)域中已知的任何生物穩(wěn)定型聚氨酯和聚安酯成分（例如，包含聚硅氧烷的聚氨酯等）。包含聚亞安酯的小葉的示例在下述文獻(xiàn)中描述：美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,984,700、美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7,262,260、美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7,365,134和yilgor等“siliconecontaintingcopolymers:synthesis,propertiesandapplications”，prog.polym.sci（2013），所有這些文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文中以用于所有目的。接近理想各向同性非蠕變特性的材料尤其適用于在許多實(shí)施例中使用。雖然能夠使用許多材料，但是優(yōu)選的是選定的材料具有適當(dāng)?shù)膹椥阅Ａ恳栽试S小葉110在打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)之間容易且重復(fù)地過(guò)渡，而不會(huì)屈服于疲勞或者應(yīng)力相關(guān)的失效。在許多示例實(shí)施例中，小葉110的彈性模量在10-45兆帕（mpa）的范圍中。在某些其他示例實(shí)施例中，小葉110的彈性模量在20-30mpa的范圍中。

根據(jù)本文中所述的實(shí)施例設(shè)計(jì)的瓣膜100相比先前的瓣膜在許多方面表現(xiàn)出出眾的性能。例如，圖3a-n是一系列模擬輸出，其如與具有帶有小葉72的平坦邊緣70的瓣膜（類(lèi)似于關(guān)于圖1a-b以及圖2b、圖2g和圖4a-b描述的現(xiàn)有技術(shù)方法）相比較，比較了具有小葉110的23mm瓣膜100的實(shí)施例（類(lèi)似于關(guān)于圖2f-k描述的那些）的小葉的性能。這種比較顯示：至少部分凸起邊緣的實(shí)施例相比現(xiàn)有技術(shù)平坦邊緣方法（以及關(guān)于圖1c描述的現(xiàn)有技術(shù)凹入邊緣方法）具有改進(jìn)的性能。

圖3a是與各自具有將附接到平坦邊緣70的基底的小葉72（紅色）相比較的處于其打開(kāi)位置的小葉110（藍(lán)色）的自頂向下視圖。在此可見(jiàn)，小葉110的自由邊緣相比小葉72的自由邊緣更緊密地接近支撐結(jié)構(gòu)102的壁（未示出），且因此為通過(guò)瓣膜100內(nèi)部的血液流動(dòng)提供顯著更小的阻力。這在圖3b中進(jìn)一步示出，圖3b是處于對(duì)應(yīng)于圖2f的定向的定向的打開(kāi)小葉110的視圖，但是沒(méi)有示出支撐結(jié)構(gòu)102。可見(jiàn)的表面是最靠近觀察者的那些。相比小葉72，幾乎整個(gè)小葉110更靠近觀察者，從而導(dǎo)致更大的內(nèi)部空間，血液能夠流動(dòng)通過(guò)該內(nèi)部空間。

圖3c是與小葉72（紅色）相比較的處于其關(guān)閉位置的小葉110（藍(lán)色）的自頂向下視圖?？梢?jiàn)的表面指示從下游端看向瓣膜100時(shí)最靠近觀察者的那些。相比小葉72，小葉110進(jìn)一步延伸到瓣膜100的內(nèi)部中，且實(shí)現(xiàn)更高程度的接合，且因此實(shí)現(xiàn)更好地密封以抵抗回流和逆流，尤其在所有三個(gè)小葉110會(huì)合的中心中。小葉110還消除了在每個(gè)小葉72中存在且看作圓點(diǎn)的屈曲或有凹陷部分。圖3c的小葉110在圖3d中以不同的視角示出。

圖3e是處于打開(kāi)位置的小葉110的透視，其示出在小葉110的表面上的不同位置處所經(jīng)受的應(yīng)力水平。在圖3e-n中，增加的相對(duì)應(yīng)力以如下順序通過(guò)顏色指示：深藍(lán)（最低的相對(duì)應(yīng)力）、淺藍(lán)色、綠色、黃色、橙色和紅色（最高的相對(duì)應(yīng)力）。計(jì)算出的小葉110所經(jīng)受的最大主應(yīng)力是2.64（mpa）。這與圖3f的小葉72相比較，圖3f以與圖3e相同的比例示出且指示小葉72大體經(jīng)受更高的應(yīng)力，尤其在小葉72的中心區(qū)域上和沿著基底的中間區(qū)域。計(jì)算出的小葉72所經(jīng)受的最大主應(yīng)力是2.75（mpa）。

圖3g是處于關(guān)閉位置的小葉110的透視，其示出在小葉110的表面上的不同位置處所經(jīng)受的應(yīng)力水平。在該位置中計(jì)算出的小葉110所經(jīng)受的最大主應(yīng)力是2.75mpa。圖3h，其以與圖3g相同的比例示出，指示小葉72在自由邊緣和基底的結(jié)合處附近的定位在每個(gè)小葉72的兩側(cè)上的袋形區(qū)中經(jīng)受更高的應(yīng)力。小葉72的最大主應(yīng)力是3.005mpa，其再次高于小葉110的最大主應(yīng)力。

圖3i是在圖3g中的小葉110的模擬的自頂向下視圖，且圖3j是在圖3h中的小葉72的模擬的自頂向下視圖。該比較示出通過(guò)小葉110實(shí)現(xiàn)的更高程度的接合，尤其是在瓣膜100的中心處及在其中鄰近的自由邊緣在支撐結(jié)構(gòu)（未示出）附近會(huì)合的位置處。

圖3k是帶有垂直應(yīng)變能量釋放的模擬相對(duì)程度的分布的小葉110的前視圖。圖3l是小葉72的前視圖，其根據(jù)與圖3k相同的比例示出垂直應(yīng)變能量釋放的模擬相對(duì)程度。圖3m是帶有橫向應(yīng)變能量釋放的模擬相對(duì)程度的分布的小葉110的前視圖。圖3n是小葉72的前視圖，其根據(jù)與圖3m相同的比例示出橫向應(yīng)變能量釋放的模擬相對(duì)程度。

應(yīng)變能量釋放通過(guò)對(duì)小葉的運(yùn)動(dòng)的整個(gè)循環(huán)（即，在打開(kāi)和關(guān)閉位置及返回之間的運(yùn)動(dòng)）進(jìn)行積分確定。垂直應(yīng)變能量釋放是在小葉上的每個(gè)位置處存在多少能量用以驅(qū)動(dòng)缺陷沿垂直方向（即如在圖3k-l中所示在底部和頂部之間）生長(zhǎng)的測(cè)量。橫向應(yīng)變能量釋放是在小葉上的每個(gè)位置處存在多少能量用以驅(qū)動(dòng)缺陷沿橫向方向（即，如在圖3m-n中所示在左側(cè)和右側(cè)之間）生長(zhǎng)的測(cè)量。

如在圖3k-l中能夠看到的，與用于小葉72的132.151焦耳每平方毫米（j/mm2）相比較，小葉110經(jīng)歷顯著降低的垂直應(yīng)變能量釋放，其計(jì)算出是110.331j/mm2。最顯著降低的區(qū)域在小葉110的下部中心部分中以及在其中自由邊緣和基底在一起的小葉110的上部拐角中示出。

關(guān)于在圖3m-n中繪出的橫向應(yīng)變能量釋放，與小葉72相比較，小葉110再次經(jīng)歷顯著的降低。在該示例中，小葉110的橫向應(yīng)變能量釋放被確定為是61.315j/mm2，且小葉72的橫向應(yīng)變能量釋放被確定為是71.097j/mm2。

應(yīng)變能量釋放的這些顯著降低允許小葉110使用更寬范圍的材料，諸如具有較低切口生長(zhǎng)閾值的那些，其與具有較高的切口生長(zhǎng)閾值的那些相比，可顯示出優(yōu)異的總體性能。替代地，可采用帶有高切口生長(zhǎng)閾值的相同材料，但是具有在使用中更長(zhǎng)壽命的預(yù)期。

小葉110以若干方式聯(lián)接到支撐結(jié)構(gòu)102，諸如粘合劑、模塑、鑄造、縫合、緊固件和本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員已知的其他方式。圖5a是流程圖，其描繪了使用浸鑄過(guò)程制造人工心臟瓣膜100的某些實(shí)施例的方法500的示例實(shí)施例。在502處，由剛性材料（諸如聚醚醚酮（peek）、諸如ultem的聚醚酰亞胺（pei）等等）制成基架。這能夠通過(guò)機(jī)加工或噴射模塑完成。在504處，將基架置放在浸漬芯軸上，芯軸具有支撐結(jié)構(gòu)和小葉的內(nèi)表面的形狀。基架501的示例實(shí)施例在圖5b的相片中描繪。在圖5c的相片中描繪浸漬芯軸503的沒(méi)有基架的示例實(shí)施例。芯軸503能夠利用成型裝備插入到聚合物溶液中，成型裝備圍封基架，且以期望的形式澆鑄小葉。

在506處，基架和芯軸在高溫且高濕度二者下浸漬在聚合物溶液中且然后抽出。盡管本文中公開(kāi)的方法不受限于這些，但是在一些示例實(shí)施例中，相對(duì)濕度（rh）能夠在20-80%的范圍中，且溫度能夠在20-50℃的范圍中。步驟506能夠?qū)е轮谓Y(jié)構(gòu)102和小葉111一起以一體形成但粗加工狀態(tài)的表現(xiàn)。

浸漬步驟506能夠執(zhí)行僅一次以達(dá)到完全形成（但粗加工）的瓣膜，或者能夠執(zhí)行多次（例如，兩次、三次，或者按照需要多次）。在一個(gè)實(shí)施例中，基架由與制成小葉的聚合物材料不同的第一材料（例如，peek）制成。在該情況下，可以期望的是僅在基架已經(jīng)由小葉聚合物預(yù)涂覆之后才將小葉形成到基架，以提供更大的結(jié)合力?；苣軌蛲ㄟ^(guò)首先將基架浸漬在具有第一粘度的小葉聚合物中而被預(yù)涂覆。這能夠在帶有或者沒(méi)有芯軸的情況下完成。如果在帶有芯軸的情況下完成，則所得到的小葉能夠被移除。預(yù)涂覆的基架能夠然后被置放在芯軸上且再次浸漬，這一次在具有相同或相對(duì)更高粘度的小葉聚合物中。該第二浸漬能夠?qū)е屡c支撐結(jié)構(gòu)一體地形成的完整小葉主體的形成。在低粘度之后使用更高的粘度能夠允許不顯著地使下面的基架的形狀變形的薄預(yù)覆層的形成，之后是具有期望厚度的小葉的形成。

在508處，支撐結(jié)構(gòu)102和小葉111能夠被修整和以其他方式精加工，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確且精確的邊緣和表面平滑度。這能夠例如通過(guò)激光切割、超聲波修整、水刀、機(jī)械蛤殼式切割機(jī)等發(fā)生。最后，在510處，車(chē)雞英能夠與支撐結(jié)構(gòu)102聯(lián)接，且最終裝置能夠被包裝在期望的無(wú)菌容器中。

本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到，根據(jù)該說(shuō)明書(shū)，還沒(méi)有在此陳述的合適的浸鑄程序、壓力和溫度的許多變型適于制造本文中所述的人工心臟瓣膜。同樣，本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員還將認(rèn)識(shí)到，根據(jù)該說(shuō)明書(shū)，浸鑄的替代方式能夠用于制造本文中所述的人工心臟瓣膜。

如已經(jīng)提及的，本文中所述的人工心臟瓣膜100的實(shí)施例能夠被直接植入到患者的心臟中。在一個(gè)這樣的示例手術(shù)中，適當(dāng)大小的替代瓣膜能夠被確定且然后通過(guò)外科醫(yī)生執(zhí)行開(kāi)心進(jìn)入手術(shù)，以到達(dá)心臟的將被置換的不起作用的瓣膜。外科醫(yī)生能夠然后將選定的人工心臟瓣膜100定位在不起作用的瓣膜之上的適當(dāng)位置，并將瓣膜100附接到周?chē)M織。附接能夠例如通過(guò)利用一個(gè)或多個(gè)縫線(xiàn)將車(chē)雞英緊固到組織上發(fā)生。在附接之前，如果外科醫(yī)生判定選定的瓣膜大小不是最優(yōu)的，則具有不同大小的不同瓣膜能夠被選擇且置放在心臟內(nèi)的適當(dāng)位置。在一些其他實(shí)施例中，能夠在將瓣膜100定位在預(yù)期位置之前移除不起作用的瓣膜。一旦附接了瓣膜100，將關(guān)閉打開(kāi)的心臟空腔，并且結(jié)束手術(shù)。

如在本文中和在所附權(quán)利要求中使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“所述”包括復(fù)數(shù)個(gè)指示物，除非上下文中另有明確指示。

應(yīng)當(dāng)注意，關(guān)于在本文中提供的任何實(shí)施例所描述的所有特征、元件、部件、功能和步驟預(yù)期能與來(lái)自任何其他實(shí)施例的那些特征、元件、部件、功能和步驟自由組合和替換。如果某些特征、元件、部件、功能或者步驟關(guān)于僅一個(gè)實(shí)施例描述，則應(yīng)當(dāng)理解，該特征、元件、部件、功能或步驟能夠與本文中所述的每個(gè)其他實(shí)施例一起使用，除非另有明確陳述。該段落因此用作用于在任何時(shí)間引入權(quán)利要求的前置基礎(chǔ)和書(shū)面支持，其組合來(lái)自不同實(shí)施例的特征、元件、部件、功能和步驟，或者其用一個(gè)實(shí)施例的那些特征、元件、部件、功能和步驟替換來(lái)自另一實(shí)施例的特征、元件、部件、功能和步驟，即使隨后描述在具體情況中未明確陳述這樣的組合或替換是可能的。明確地確認(rèn)每個(gè)可能的組合和替換的明確詳述過(guò)度繁冗，尤其考慮到本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到每一個(gè)這樣的組合和替換的容許性。

雖然實(shí)施例易于進(jìn)行各種修改和替代形式，但是其具體示例已經(jīng)在附圖中示出并且在本文中詳細(xì)描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例不受限于公開(kāi)的具體形式，而是相反，這些實(shí)施例將涵蓋落入本公開(kāi)的精神內(nèi)的所有修改、等同方式和替代方式。此外，實(shí)施例的任何特征、功能、步驟或元件均可在權(quán)利要求中記載或者添加到權(quán)利要求，以及負(fù)面限制，其通過(guò)不在該范圍內(nèi)的特征、功能、步驟或元件限定權(quán)利要求的創(chuàng)造性范圍。

在審查以下附圖和詳細(xì)描述之后，本文中所述的主題的其他系統(tǒng)、裝置、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是或者將變得顯而易見(jiàn)。預(yù)期所有這樣的額外系統(tǒng)、裝置,方法、特征和優(yōu)點(diǎn)都被包括在該說(shuō)明書(shū)內(nèi)、在本文中所述的主題的范圍內(nèi)，且通過(guò)所附權(quán)利要求保護(hù)。在權(quán)利要求中缺乏對(duì)于那些特征的明確詳述的情況下，決不應(yīng)當(dāng)將示例實(shí)施例的特征解釋為限制所附權(quán)利要求。