动静脉移植物系统、动静脉阀装置和植入动静脉移植物系统的方法

摘要

本发明提供一种皮下动静脉移植物系统，包括：动静脉移植物，具有动脉端、与所述动脉端相对的静脉端以及在所述动脉端与所述静脉端之间的内部容积，以及阀装置，所述阀装置能够被布置处于打开状态和闭合状态，在所述打开状态下，通过所述移植物的流体流动能够进行，在所述闭合状态下，通过所述动静脉移植物的流体流动被阻止。所述阀装置被构造为在所述阀装置的所述闭合状态下将整个移植物的内部容积减小到基本为零。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于皮下植入的动静脉移植物系统。本发明进一步涉及一种动静脉阀装置和一种将动静脉移植物系统植入人或动物体内的方法。

背景技术

肾脏是位于脊椎动物的上腹腔中的腺体器官，其功能是过滤血液并移除废物。具体地，肾脏将水和代谢废物从血液分离，并将它们作为尿液通过膀胱排出。慢性肾衰竭是一种肾脏疾病，其中肾脏功能破坏并且不再能够过滤血液和移除废物。如果某些有毒废物不能从血液移除，则有毒物质可能在体内增加至致死浓度。

血液透析是患有肾衰竭的患者的维持生命的治疗。血液透析是使用体外透析机过滤患者的血液并移除毒素的过程。为了使血液透析有效，大量的血液必须从患者体内快速地移除，通过透析机并且返回到患者。已经开发了许多手术来提供到达患者的循环系统的通路(access)，使得患者可以连接到透析机。

例如，最常进行的血液透析通路手术是动静脉移植物的皮下放置，动静脉移植物由生物相容性管制成。生物相容性管可以由例如含氟聚合物(诸如聚四氟乙烯)制成。管的一端连接到动脉，而另一端连接到静脉。动静脉移植物通常放置在患者的腿或手臂中。

血液从动脉通过移植物流动到静脉。为了将患者连接到透析机，将两个大的皮下注射针穿过皮肤插入并进入移植物。血液通过一根针从患者移除，循环通过透析机，并通过第二根针返回到患者。通常，患者大约每周三天、每天四小时地进行血液透析。

然而，使用动静脉移植物已经经历了各种问题。例如，当通过动静脉移植物的过量血流从远端动脉床“盗取(steal)”血液时，发生动脉盗血(arterial steal)。动脉盗血可能阻止适当的血液供应到达患者的四肢。

还可能发生各种其他并发症。例如，流动通过动静脉移植物的血液通常可以达到湍流速率。然后，这种快速移动的血液流离开动静脉移植物并接触连接到移植物的静脉。血流与静脉之间的这种碰撞可能导致肌内膜增生的发展，这导致静脉壁增厚和血管变窄。随着静脉变窄，通过动静脉移植物的血流减少，并且移植物内的血液可能最终凝结。

由凝结形成引起的通过移植物的血流停止被称为移植物血栓形成。已经研究了许多技术和药物以试图阻止瘢痕组织的发展。然而，移植物血栓形成仍然是与使用动静脉移植物相关的复发并发症。

鉴于上述缺点，需要一种能够防止并最小化动脉盗血和移植物血栓形成的动静脉移植物。

WO2008/150847公开了一种皮下动静脉移植物系统，其包括具有动脉端和相对的静脉端的动静脉移植物、定位在动静脉移植物的动脉端处的第一阀装置和定位在动静脉移植物的静脉端处的第二阀装置。

WO2008/150847的动静脉移植物系统的优点在于，当不发生透析时，可以通过关闭第一阀装置和第二阀装置来关闭动静脉移植物。结果，消除了与常规动静脉移植物相关的许多缺点。然而，在透析已经停止并且第一阀装置和第二阀装置被致动以在动脉端和静脉端处关闭动静脉移植物之后，在动静脉移植物中在第一阀装置和第二阀装置之间仍然存在一定体积的血液。不希望该体积的血液保留在动静脉移植物中，因为血液可能在动静脉移植物中凝结。因此，需要在透析停止之后冲洗动静脉移植物，特别是冲洗第一阀装置和第二阀装置之间的部分。

发明内容

本发明提供一种如权利要求1所述的动静脉移植物系统，其提供了在不进行透析时阻止通过动静脉移植物的血流的可能性，并且在通过移植物的血流被阻止之后不需要冲洗动静脉移植物。

本发明的动静脉移植物系统包括动静脉移植物和阀装置。所述动静脉移植物具有动脉端和与所述动脉端相对的静脉端。所述动静脉移植物在所述动脉端与所述静脉端之间界定内部容积。所述阀装置能够被布置处于打开状态和闭合状态，在所述打开状态下，通过所述移植物的流体流动能够进行，在所述闭合状态下，通过所述动静脉移植物的流体流动被阻止。

根据本发明，所述阀装置被构造为在所述阀装置的闭合状态下将整个移植物的内部容积减小到基本为零。这意味着当阀装置被布置处于闭合状态时，在动静脉移植物的动脉端和静脉端之间基本上不存在血液。由于在阀装置的闭合状态下在动静脉移植物中不存在血液，因此在移植物的闭合状态下不需要冲洗动静脉移植物。当该阀装置进入闭合状态时，人体或动物体内的正常血液循环恢复。

在一实施例中，所述阀装置被构造为在所述阀装置的闭合状态下使所述移植物完全变平。通过在阀装置的闭合状态下使移植物完全变平，整个移植物的内部容积减小到基本为零。值得注意的是，移植物的完全变平还包括使移植物的动脉端和静脉端的变平。

有利地，在动脉端和静脉端处于变平状态的情况下，将动脉端和静脉端分别缝合到动脉和静脉。为了将这种动静脉移植物系统植入人体或动物体内，可以遵循以下步骤：

选择适于将动静脉移植物放置在其间的动脉和静脉；

在所述动脉中提供动脉线性切口，所述动脉线性切口基本上对应于处于变平状态的所述动脉端的尺寸和预期位置；

在所述静脉中提供静脉线性切口，所述静脉线性切口基本上对应于处于所述变平状态的所述静脉端的尺寸和预期位置；

将所述移植物的所述动脉端缝合到所述动脉线性切口，以及

将所述移植物的所述静脉端缝合到所述静脉线性切口。

当用这种方法植入动静脉移植物系统时，动脉端和静脉端在阀装置处于闭合状态时在它们的变平状态下将基本上对应于动脉和静脉中的线性切口。这将确保在阀装置的闭合状态下，移植物的动脉端和静脉端在动脉和静脉上的连接在动脉和静脉的相应壁中将以线存在。这样的线将分别对通过动脉和静脉的血流具有相对小的影响。只有当阀装置进入打开状态时，移植物的动脉端和静脉端才会打开以允许通过移植物的血液流动。

在一实施例中，所述移植物是具有椭圆形横截面的管。具有椭圆形横截面的管适合于将移植物的内部容积减小到基本为零。例如，椭圆形横截面可以易于变平，特别是当椭圆形横截面的长轴基本上对应于移植物变平所在的平面时。在阀装置的打开位置，椭圆形横截面可以提供血液可以流动通过的相当大的横截面。在替代实施例中，可以使用其他形状。例如，移植物可以例如具有圆柱形基部构造。

在一实施例中，所述移植物被固定到所述阀装置。这种固定可以通过将移植物直接连接到阀装置来实现，例如通过将移植物粘附或缝合到阀装置。可替代地，移植物和阀装置可以至少部分地嵌入在生物相容性材料中，或者阀装置可以至少部分地嵌入在生物相容性材料中并且移植物可以被固定到该生物相容性材料。

优选地，动静脉移植物系统被提供为单个集成装置，其中移植物被固定到阀装置。

在一实施例中，所述阀装置包括第一压板和第二压板，其中所述移植物被布置在所述第一压板与所述第二压板之间，其中，在所述阀装置的所述闭合状态下，所述第一压板和所述第二压板朝彼此移动以使在所述第一压板与所述第二压板之间的所述移植物变平。使用可以朝彼此移动以使其间的移植物变平的第一压板和第二压板提供使阀装置中的移植物变平的相对简单且可靠的方式。第一压板和第二压板可以在移植物的大部分长度上延伸，例如移植物的长度的至少80％，优选地移植物的长度的至少90％。第一压板和第二压板也可以在移植物变平时的大部分宽度上延伸，优选地在移植物的整个宽度上延伸。

在一实施例中，所述第一压板和/或所述第二压板连接到至少一个连杆臂，其中所述至少一个连杆臂的移动引起所述第一压板相对于所述第二压板的移动。通过使用至少一个连杆臂，第一压板和/或第二压板可以在闭合位置与打开位置之间移动，在闭合位置，移植物在第一压板与第二压板之间变平，在打开位置，第一压板和第二压板彼此远离地间隔开以允许血液流过移植物。

所述至少一个连杆臂可以是包括四个连杆臂的四连杆机构的一部分，该四个连杆臂形成使第一压板和第二压板在打开位置与关闭位置之间移动的机构。

在一实施例中，所述移植物系统包括致动器装置，以在所述闭合状态与所述打开状态之间致动所述阀装置。

在一实施例中，所述致动器装置被构造为被植入(优选地，仅被植入在皮下)，并且被无线控制。例如，致动器装置可以通过使用患者皮上的一个或更多个磁体被控制。

在一实施例中，所述移植物的长度为2mm至40mm，优选地为4mm至20mm，例如约10mm。优选地，移植物的长度相对短，以便于在阀装置的闭合状态将内部容积减小到基本为零，但是足够长以在移植物上提供阀装置并在阀装置的打开状态获得足够大的横截面，实现用于有效透析的合适的血流速率。

在一实施例中，所述阀装置被嵌入在生物相容性材料中。由于阀装置被皮下植入人体或动物体内，因此应使其对植入是相容的。这可以通过将阀装置嵌入生物相容性材料(例如层或涂层)中来完成。还应当适当地保护阀装置的任何移动部件。可以通过将移动部件嵌入生物相容性材料中来保护这些移动部件。然而，生物相容性材料不应阻止移动部件的移动。

在一实施例中，所述生物相容性材料是硅树脂材料。阀装置还可以由允许阀装置在打开状态和闭合状态之间移动的任何其他合适的生物相容性材料制成或被嵌入在这种生物相容性材料中。

本发明还提供一种动静脉阀装置，所述动静脉阀装置包括孔，动静脉导管能够被布置为穿过所述孔，其中所述阀装置能够被布置处于打开状态和闭合状态，在所述打开状态下，通过所述动静脉导管的流体流动能够进行，在所述闭合状态下，通过所述动静脉导管的流体流动被阻止，其特征在于，所述阀装置被构造为在所述阀装置的所述闭合状态下将整个移植物的内部容积减小到基本为零。

所述阀装置可以被提供为包括孔的单独装置，动静脉导管可以被放置为穿过所述孔。所述动静脉导管可以由取自人或动物的血管、人造组织材料(诸如ePTFE)制成。所述动静脉导管的长度和宽度应当被选择为使得当阀装置进入闭合状态时，血管的内部容积将减小到基本为零。

在一实施例中，所述阀装置被构造为在所述阀装置的所述闭合状态下使所述动静脉导管完全变平。

在一实施例中，所述阀装置包括第一压板和第二压板，其中所述动静脉导管被布置在所述第一压板与所述第二压板之间，其中在所述阀装置的所述闭合状态下，所述第一压板和所述第二压板朝彼此移动以使所述第一压板与所述第二压板之间的所述动静脉导管变平。

本发明进一步提供一种将根据权利要求1-11中的任一项所述的动静脉移植物系统植入人或动物体内的方法，包括以下步骤：

选择适于将动静脉移植物放置在其间的动脉和静脉；

在所述动脉中提供动脉线性切口，所述动脉线性切口基本上对应于处于变平状态的所述动脉端的尺寸和预期位置；

在所述静脉中提供静脉线性切口，所述静脉线性切口基本上对应于处于变平状态的静脉端的尺寸和预期位置；

将所述移植物的动脉端缝合到所述动脉线性切口，以及

将所述移植物的静脉端缝合到所述静脉线性切口。

附图说明

现在将通过参照附图对本发明的实施例的描述来解释本发明的动静脉移植物系统的其他特征和优点，其中：

图1示意性地示出植入在动脉与静脉之间的根据本发明的实施例的动静脉移植物系统；

图2更详细地示出动静脉移植物系统的实施例；

图3示出处于打开状态的图2的实施例的阀装置；

图4示出处于闭合状态的图2的实施例的阀装置；

图5示出在阀装置的打开状态下移植物的静脉端在静脉上的连接；

图6示出在阀装置的闭合状态下移植物的静脉端在静脉上的连接。

具体实施方式

图1示出植入患者体内动脉A与静脉V之间的动静脉移植物系统10的实施例。移植物系统10包括移植物11，移植物11具有动脉端12和与动脉端12相对的静脉端13。在动脉端12与静脉端13之间，移植物11界定内部容积14。

移植物11可以由任何合适的材料(诸如ePTFE或其他柔性生物相容性材料)制成。

移植物11被提供在阀装置15中。阀装置15可以被布置处于打开状态和闭合状态，在打开状态下，通过移植物11的流体流动能够进行，在闭合状态下，通过移植物11的流体流动被阻止。阀装置15被构造为使得在阀装置15的闭合状态下，移植物11的内部容积减小到基本为零。

经由连接线缆17连接到阀装置15的致动器装置16被提供以将阀装置15选择性地布置在闭合状态或打开状态。

在闭合状态下，动静脉移植物11的存在不影响通过动脉A和静脉V的血液循环。当不需要对患者进行透析时，使用该闭合状态。当需要对患者进行透析时，可以使阀装置15进入打开状态。在打开状态下，血液将从动脉A直接通过移植物11流到静脉V。这导致具有相对大的血流速率的血流通过移植物11。通过移植物11的这种大的血流速率适合于患者的有效透析。

值得注意的是，由于移植物11基本上在移植物11的整个长度上穿过阀装置15，因此用于透析的流入针和流出针可以被放置在动脉A和/或静脉V中。不可能或至少难以将用于透析的流入针和流出针放置在移植物11中。

图2更详细地示出动静脉移植物系统10的实施例。图2中示出阀装置15处于打开状态。图3更详细地示出处于打开状态的阀装置15。图4示出处于闭合状态的阀装置15。

阀装置15包括框架20、第一压板21和第二压板22。移植物11被布置在第一压板21与第二压板22之间。

四连杆机构被提供用于使第一压板21和第二压板22在闭合位置(图4)与打开位置(图3)之间移动，在闭合位置，第一压板21和第二压板22彼此相对靠近地移动以使第一压板21和第二压板22之间的移植物11变平，在打开位置，第一压板21和第二压板22被布置为彼此相距更远的距离，以允许血液流过移植物11。

四连杆机构包括在框架20与第一压板21之间的第一连杆臂23以及在框架20与第二压板22之间的第二连杆臂24。第三连杆臂25被布置在第一压板21与可移动的致动器元件26之间，并且第四连杆臂27被布置在第二压板22与可移动的致动器元件26之间。

可移动的致动器元件26通过连接线缆17机械地连接到布置在致动器装置16中的致动器。连接线缆17可以例如是鲍登型(Bowden type)线缆。致动器被构造为使可移动的致动器元件26在与阀装置15的打开状态相关联的第一位置(如图3所示)和与阀装置15的闭合状态相关联的第二位置(如图4所示)之间线性移动。致动器可以是电动线性致动器，但也可以是磁致动的致动器，其可以通过致动器装置16外部的磁体在打开位置和关闭位置之间移动。

优选地，致动器装置16与移植物10和阀装置15一起被皮下植入人或动物体内。致动器装置16可以被无线地控制以使致动器元件26在第一位置与第二位置之间移动。该无线控制可以例如是电场或磁场，利用该电场或磁场可以在没有直接接触的情况下控制致动器。磁场可以例如由永磁体提供。

阀装置15可以嵌入生物相容性材料层28中。该生物相容性材料层可以完全覆盖阀装置15，使得诸如连杆臂23、24、25、27的移动部件不与人体或动物体内的组织直接接触。生物相容性材料可以例如是生物相容性硅树脂。移植物11被固定到阀装置15，例如移植物11被固定到生物相容性材料层28和/或被固定到第一压板21和第二压板22。优选地，移植物11到阀装置15的这种固定在移植物系统10的制造期间进行，使得移植物系统被提供为包括移植物11和阀装置15两者的单个集成装置。

在阀装置15的闭合状态下，移植物11在第一压板21与第二压板22之间完全变平，使得移植物11的内部容积14减小到基本为零。第一压板21和第二压板22的尺寸被选择为使得移植物11的长度和移植物11的宽度大体上(例如至少90％)被第一压板21和第二压板22覆盖。优选地，至少移植物11的整个宽度被第一压板21和第二压板22覆盖。

第一压板21和第二压板22具有平坦的挤压表面，以便于移植物11在阀装置15中变平。

移植物11具有椭圆形横截面。这种椭圆形横截面提供合适形状以在第一压板21和第二压板22之间变平，特别是当椭圆形横截面的长轴平行于第一压板21和第二压板22的挤压表面布置时。此外，椭圆形横截面在阀装置15的打开状态下提供相当大的表面区域，血液可以通过该表面区域从动脉A流到静脉V，特别是当第一压板21和第二压板22的移动方向对应于移植物11的椭圆形横截面的短轴时。

移植物11的长度可以例如在2mm至40mm的范围内。这种长度可以在阀装置15中有效地变平。移植物11的椭圆形横截面的长轴可以是例如5mm至30mm。

动静脉移植物系统10的重要优点是移植物11的动脉端12和静脉端13在阀装置15的闭合状态下变平。

当将移植物11适当地缝合到动脉A时，变平的动脉端12在动脉上的连接将在动脉A的壁上形成一条线。因此，当阀装置15处于闭合状态时，变平的动脉端12的连接将对动脉A中的血流没有或具有非常低的干扰作用。

对应地，当将移植物11适当地缝合到静脉V时，变平的静脉端13在静脉V上的连接将在静脉V的壁上形成一条线。因此，当阀装置15处于闭合状态时，变平的静脉端13的连接将对静脉V中的血流没有或具有非常低的干扰作用。

图5示出在阀装置15的打开状态下移植物11的静脉端13在静脉11上的连接。椭圆形横截面提供相对大的表面区域，以使血流能够以高血流速率通过动静脉移植物11。

图6示出在阀装置15的闭合状态下移植物11的静脉端13在静脉V上的连接。可以看出，移植物11的静脉端13完全变平，从而在静脉V的壁中形成一条线。

移植物11的动脉端12在动脉A上的连接与如图5和图6中关于静脉端13与静脉V的连接所示的基本相同。在阀装置15的打开状态下，移植物11在动脉端12处的椭圆形横截面提供相对大的表面区域，以使血流能够以高血流速率从动脉A进入动静脉移植物11。在阀装置15的闭合状态下，移植物11的动脉端12完全变平，从而在动脉A的壁中形成一条线。

为了优化在阀装置15的闭合状态下动脉端12和静脉端13分别在动脉A和静脉V上的线性连接，可以如下进行动静脉移植物系统10的植入。

在第一步骤中，选择适于将动静脉移植物放置在其间的动脉A和静脉V。这通常在待治疗的患者的手臂或腿中。为了将动脉端12缝合到动脉A，在动脉A中制作动脉线性切口。优选地，动脉线性切口应基本上对应于处于变平状态的移植物11的动脉端12的尺寸和预期位置。对应地，可以在静脉V中制作静脉线性切口，优选地，静脉线性切口基本上对应于处于变平状态的移植物11的静脉端13的尺寸和预期位置。优选地，动脉线性切口和静脉线性切口分别平行于动脉A和静脉V的纵向轴线。

当制作动脉线性切口时，移植物11的动脉端12可以缝合到动脉线性切口，从而移植物的椭圆形横截面的长轴可以与动脉线性切口对准。当制作静脉线性切口时，移植物11的静脉端13可以缝合到静脉线性切口，从而移植物11的椭圆形横截面的长轴可以与静脉线性切口对准。

利用这种植入方法，可以确保当阀装置15处于闭合状态时，移植物11的动脉端12和动脉A之间的连接是相对无应力的。这将促进当阀装置15处于闭合状态时动脉端12将保持在变平状态。在这种变平状态下，动脉端12和动脉A之间的连接对通过动脉的血液循环的影响相对低。

对应地，当阀装置15处于闭合状态时，移植物11的静脉端13和静脉V之间的连接是相对无应力的。这将促进当阀装置15处于闭合状态时静脉端13将保持在变平状态。在静脉端13的这种变平状态下，静脉端13和静脉V之间的连接对通过静脉V的血液循环的影响相对低。

在上文中，已经描述一种动静脉移植物系统10，其中移植物11和阀装置15被一起提供。在替代实施例中，阀装置15可以被提供成没有移植物11。在植入这种阀装置期间，动静脉导管可以被构造为穿过阀装置。阀装置可以包括孔，动静脉导管被引导通过该孔。阀装置还可以被构造为如图1至图3中所示的阀装置15，其中孔被提供在移植物11的位置处。

动静脉导管可以由任何合适的材料构成。动静脉导管可以例如由在人体或动物体内的另一位置处获取的血管构成。动静脉导管也可以由人造组织材料(诸如已知的移植材料)构成。动静脉导管的长度和宽度应当被选择为使得在阀装置的闭合状态下，动静脉导管的内部容积例如通过使动静脉导管的完全变平而减小到基本上为零。

如上所描述的动静脉移植物系统10的优点也可以采用用于动静脉导管的阀装置来获得。