本發(fā)明涉及一種新的外科程序、適于在該程序中使用的裝置、以及用于在血管手術(shù)中使用的可植入的新型支架和閥門。

背景技術(shù)：

在背景技術(shù)的以下討論中，以帶編號的上標的方式對各個出版的文獻或公開進行了引用。這些文獻如下：

1Fresenius Annual Report(費森尤斯年度報告)(2011年ESRD Patients(ESRD患者),A Global Perspective(全球視角))

2Am J Kidney Dis.2006,48(增刊)S176-S247

3Patel S T,Hughes J,Mills J L,J Vasc.Surg.2003；38(3):439–445.討論445.

4Beathard G A,Arnold P,Jackson J,Litchfield T,Kidney Int.2003；64(4):1487–1494.

5Tordoir J H,Rooyens P,Dammers R,der Sande F M van,de Haan M,Yo T I.Nephrol Dial Transplant.2003；18(2):378–383.

6Spergel L M,Ravani P,Roy-Chaudhury P,Asif A,Besarab A.J Nephrol.2007；20(4):388–398.

7Roy-Chaudhury P,Spergel L M,Besarab A,Asif A,Ravani P.J.Nephrol.2007；20(2):150–163.

8Robbin M L,Chamberlain N E,Lockhart M E,et al.Radiology.2002；225(1):59–64.

9Falk A.Maintenance and salvage of arteriovenous fistulas(Falk A.動靜脈瘺的維護和救治).J Vasc Interv Radiol.2006；17(5):807–813.

10Silva MB Jr,Hobson RW II,Pappas PJ,et al.J Vasc Surg 1998；27:302–308.

11Lomonte C,Casuci F,Antonelli M,et al.Semin.Dial.2005；18:243-6.

12S.Shenoy,J.Vasc.Access 2009；10,223-232.

13Ferring M,Henderson J,Wilmink T,J Vasc Access.2014 7月；15(4):291-7.

14Am.Journal of Kidney Disease(Am.腎病學(xué)雜志)2001；37(增刊.1):S-7–S64

對終末期腎病(ESRD)患者的治療是一個日益突出的問題：該問題使世界各地的保健提供者的資源緊張并且嚴重降低了相關(guān)患者的生存質(zhì)量。據(jù)記錄，全世界有148個國家為幾乎三百萬名腎衰竭患者提供透析護理，其中大約兩百萬人接受血液透析(而不是腹膜透析或腎移植)。全球患者人數(shù)每年以6％和7％之間的比率穩(wěn)步增加，顯著高于總?cè)丝诘脑黾勇省?sup>1

全球透析患者人口中超過一半分布在僅5個國家：美國、日本、中國、巴西和德國。僅美國就占全球患者人口的大約20％。重要的是，在這里提出的新型裝置的上下文中，目前普遍認為，為透析患者提供血液通路的優(yōu)選方法是通過形成動靜脈瘺管，而不是使用分流管/移植物或?qū)Ч?其在過去被廣泛地使用，尤其是在美國)。動靜脈瘺管實質(zhì)上是在動脈和靜脈之間的孔口，其允許血液從動脈流入靜脈，以便將靜脈血流量增加至足以實現(xiàn)有效透析的程度。

優(yōu)化動靜脈瘺管成熟和預(yù)防原發(fā)性失效

自體動靜脈瘺管(AVF)被認為是血液透析患者血液通路的最吸引人的選擇。移植物和隧穿導(dǎo)管更容易感染和形成血栓，因此更有可能出現(xiàn)并發(fā)癥和失效。²

自2003年以來，在美國提出的瘺管優(yōu)先倡議一直試圖增加AVF的使用以滿足透析患者的絕大多數(shù)血液通路選擇。很顯然，為了使這樣的倡議成功，并且為了實現(xiàn)患者的最佳預(yù)后，增加的瘺管放置、成功的成熟和增強的長期通暢都是關(guān)鍵的因素。

原發(fā)瘺管中大約四分之一到三分之一永遠不會成熟。雖然已做了很多工作來改善通過超聲波和其它靜脈造影術(shù)方法進行血管選擇，但瘺管成熟率仍然相對不變。^3,4,5

成功的瘺管成熟取決于以下因素：

·增加的靜脈血流量

·增加的靜脈直徑

·增加的靜脈可視性/可達性

·在90天內(nèi)容易的插管

·足夠的血流以支持透析

根據(jù)美國國家腎臟基金會的腎臟病預(yù)后質(zhì)量倡議(K/DOQI)，充分的瘺管在皮膚下方保留約0.6cm，具有大于600ml/分鐘的流量和約0.6cm²的直徑。²然而，這些性能標準和指標會根據(jù)患者的體重、總體健康狀況和體型而變化。這些僅僅是指南：其它研究表明，大于0.4cm的靜脈直徑和大于500ml/分鐘的流量是對可能達到成熟的有效瘺管的良好預(yù)示。⁶最近的研究還表明，大于110cm/s的舒張末期動脈速度也是透析使用的適合性的良好指示。¹³實際上，瘺管必須遞送足以實現(xiàn)Kt/V值≥1.2的靜脈中的血液流量(其中，“K”為透析器尿素清除率，“t”為透析花費的時間，通常約3小時，并且“V”為患者的總流體容積)。為了實現(xiàn)有效透析，通過透析器的流量可從約200ml/分鐘變化至大于400ml/分鐘：較高的流量通常導(dǎo)致更有效的透析治療。¹⁴

Roy-Chaudhury等人⁷提供了對決定原發(fā)(早期)瘺管失效的最重要因素的綜述。這些因素包括：剪切應(yīng)力、跨壁壓的增加、遺傳易感性、靜脈和動脈之間的順應(yīng)性差異、湍流、對調(diào)動段的傷害(引起增生)和血栓形成。后者通常是由于關(guān)于血管大小/功能或諸如低血壓的其它因素的技術(shù)誤差和判斷錯誤。⁶

影響瘺管失效的可能性增加的其它重要因素包括：糖尿病的存在、形成的第一個瘺管的位置以及執(zhí)業(yè)醫(yī)師的手術(shù)技術(shù)。⁸此外，狹窄病變是瘺管早期失效的重要原因。⁹

在形成瘺管時，動脈流量作為身體的響應(yīng)顯著增加以在吻合口遠側(cè)的毛細血管床中保持足夠的灌注壓(以對抗盜血綜合征–手上的寒冷感(就在小臂中的橈動脈和頭靜脈之間的優(yōu)選瘺管部位而言)、麻刺感和不適、缺氧、局部缺血和多神經(jīng)病)。這與患者靜脈中多發(fā)性針刺的效應(yīng)一起可以是靜脈增厚和增生的原因，而不是腫脹和有效的瘺管成熟。¹²流出靜脈的狹窄是瘺管不能正確地成熟或根本不成熟的主要原因。

瘺管/血管部位選擇

K/DOQI指南²指出：瘺管部位形成的偏好順序基于瘺管觸及的容易性、性能質(zhì)量(可實現(xiàn)的流量)、感染和失效的可能性、以及由于盜血綜合征導(dǎo)致的并發(fā)癥的可能性。選擇用于形成瘺管的靜脈通常需要大于0.25cm的管腔直徑和大于0.2cm的動脈，盡管根據(jù)臨床因素或手術(shù)偏好在管腔直徑中可能存在偏差。¹⁰例如，健康兒童可使用比這小的動脈，但這樣的動脈產(chǎn)生到瘺管的足夠的流入。具有大于0.4cm的管腔直徑的靜脈通常是移植物所需的。一般來說，非慣用臂(和前臂而不是上臂)是優(yōu)選的，但慣用前臂優(yōu)于非慣用的上臂。上肢AVF優(yōu)于移植物，移植物又優(yōu)于導(dǎo)管。主要原因是感染的可能性以及導(dǎo)管流量常常較低的事實。

從最理想到最不理想，主要血液通路部位陳述如下。

·前臂頭靜脈AVF(橈動脈–頭靜脈)、然后上臂頭靜脈AVF(肱動脈–頭靜脈)為優(yōu)選的。

·如果不可以形成這些瘺管中的任一者，則可以使用變換的貴要靜脈瘺管(肱動脈–貴要靜脈)或其它AVF構(gòu)型建立通路。

·如果血管解剖結(jié)構(gòu)不適合任何AVF放置，則可以放置合成材料的移植物(例如，聚四氟乙烯[PTFE])。前臂回路移植物(肱動脈至肘前靜脈)優(yōu)于上臂直移植物(肱動脈至貴要靜脈)。如果其它上肢通路均為不可能的，則在解剖結(jié)構(gòu)合適的情況下可以放置上臂回路移植物(腋動脈至腋靜脈)。

·大腿移植物(股淺動脈至大隱靜脈或股總靜脈)是用于通路放置的下一可用部位。

根據(jù)患者的解剖結(jié)構(gòu)和臨床考慮，可以使用其它部位/血管，但這些部位/血管通常相比上面列舉的主要進入點將是不利的和更有問題的。

部位選擇對于預(yù)測通暢率是重要的。對于原發(fā)性瘺管來說，當前通暢率差異很大，但它們通常在大約3年內(nèi)保持通暢。二次通暢率高度依賴于形成瘺管的部位：對于前臂來說約7年，并且對于上臂瘺管來說少于該時長的一半(3-3.5年)。

AV瘺管形成的并發(fā)癥和不良適應(yīng)癥

與瘺管形成相關(guān)聯(lián)的大多數(shù)并發(fā)癥直接影響瘺管功能，其中一些具有非常致命的風(fēng)險。并發(fā)癥包括：

·血栓形成/淤滯/血小板凝聚/狹窄

·出血和血腫

·吻合口假性動脈瘤

·靜脈動脈瘤

·假性靜脈動脈瘤

·皮膚壞死(進入部位周圍)

·局部缺血/神經(jīng)病變(盜血綜合征)

·高動力綜合征/心肌病/心室增生

·四肢浮腫

·高血壓/低血壓

·淋巴滲漏

·感染

上述并發(fā)癥(全部或部分地)的主要原因是由瘺管形成介導(dǎo)的天然血流的轉(zhuǎn)移和相關(guān)聯(lián)的壓力不平衡。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
-詳細公開和示例性實施例

本發(fā)明涉及一種外科程序和新型植入物，其設(shè)計用于有利于形成動靜脈瘺管，減小原發(fā)性瘺管失效的可能性，并且提供對通過瘺管的血流的控制以最大限度減少上述不良適應(yīng)癥。

根據(jù)本發(fā)明的第一特征，本說明書公開了一種外科程序，其提供了將在動脈和靜脈之間形成的瘺管，其中通過瘺管的血液的流量可被調(diào)節(jié)并且瘺管孔口可被可靠地保持。

更具體地，本發(fā)明在第一實施例中提供了一種用于在動脈和靜脈之間建立動靜脈瘺管的外科程序，使得血液能夠直接從動脈流入靜脈，其中在動脈和靜脈的壁中形成孔口，并且孔口的邊緣固定到閥門構(gòu)件，該構(gòu)件可以選擇性地打開或關(guān)閉以增加或減少或切斷從動脈進入靜脈的血流。

在第二特征中，本說明書公開了一種動脈植入物，其由調(diào)適和構(gòu)造成提供以下能力的新型支架結(jié)構(gòu)組成：

·牢固地錨固并應(yīng)對剪切應(yīng)力的能力；

·可預(yù)測的吻合口和通過瘺管的血流量；

·最大限度減少通過瘺管的湍流(或淤積)；

·生物相容性。

·在側(cè)對側(cè)或端對側(cè)瘺管中使用的能力。

支架也可以具有藥物洗脫能力，并且也可以配有傳感器技術(shù)以監(jiān)測通過瘺管的血流。

具體地，本發(fā)明提供了一種用于在手術(shù)中使用的支架結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括可膨脹的支架主體，該支架主體具有入口和出口端且特征在于在支架的兩端中間的支架的壁中的孔口，該孔口適于允許流過支架的液體從其中部署有支架的靜脈或動脈經(jīng)過或流入該靜脈或動脈中。

這樣的支架被放置在動脈(或可能地靜脈)中，使得在動靜脈瘺管中在動脈和靜脈之間可以形成并保持具有預(yù)定尺寸的孔口。根據(jù)動脈和靜脈的內(nèi)徑以及其中的血壓，支架能夠?qū)崿F(xiàn)具有足以有效透析的尺寸的孔口，同時使盜血綜合征效應(yīng)最小化并且使對心臟的血液動力學(xué)負擔最小化，同時允許足夠的血流以實現(xiàn)大約1.2的Kt/V值，從而實現(xiàn)有效透析。

支架優(yōu)選地在形狀上類似于棺材，在頂部處比在底部處更寬，并且在孔口的點處向外擴張。孔口自身朝支架的頂部定位。通往孔口的較寬的頂部結(jié)構(gòu)和肩部允許血液速度在孔口上方略微下降，從而使動脈壁(內(nèi)皮)和支架之間的剪切應(yīng)力最小化。這降低了支架和內(nèi)皮之間積聚細菌或其它有害碎屑的風(fēng)險(這可導(dǎo)致狹窄)，并且減小來自流過孔口的血流的湍流和剪切應(yīng)力。支架向下游比上游更遠地延伸，同樣是為了在整體上使結(jié)構(gòu)上的剪切應(yīng)力最小化。

通過保持預(yù)定的最佳瘺管吻合口，這樣的裝置有助于有效的瘺管成熟(防止靜脈變薄或塌縮)。它還使盜血綜合征效應(yīng)最小化，因為從動脈分流的血液僅僅足夠透析用而沒有更多，并且類似地，它將使血液動力學(xué)負擔和心肌病的可能性最小化。

這樣的支架可以涂有化學(xué)物質(zhì)(例如，聚磷嗪)，其允許洗脫抗狹窄劑、抗血栓形成劑和/或抗凝血劑。

這樣的支架可由多種生物相容性材料制成，包括鎳鈦諾(鎳和鈦的合金，通常具有55％的鎳對45％的鈦的比率)或其它形狀記憶合金；金、鈦、鈷-鉻合金或鉭?；蛘撸撝Ъ芸梢跃哂泻线m的合成、聚合物材料(硅樹脂、聚乙烯、聚氨酯等)和/或形狀記憶聚合物(SMP)或聚合物的混合物，由此這樣的聚合物可以為熱誘導(dǎo)、光誘導(dǎo)、電磁誘導(dǎo)或電活性的，并可具有兩種或三種過渡狀態(tài)。

這樣的支架也可包括傳感器(基于多普勒或壓阻技術(shù))，以實現(xiàn)瘺管功能的恒定的實時監(jiān)測。這將允許患者監(jiān)測他/她自己的瘺管功能(例如，通過智能手機應(yīng)用軟件)，或甚至允許執(zhí)業(yè)醫(yī)師從透析中心遠程監(jiān)測其患者的瘺管功能。

在第三特征中，本發(fā)明提供了一種動靜脈植入物，其由在新型支架結(jié)構(gòu)內(nèi)或作為支架結(jié)構(gòu)的一體部分的可致動的閥門機構(gòu)組成，該閥門機構(gòu)可打開以允許血液從動脈流至靜脈，并且在不需要這樣的流動時關(guān)閉或者在需要減小的流量時部分地關(guān)閉。具體地，本發(fā)明提供了一種用于在控制通過動靜脈瘺管的血流中使用的閥門單元，該閥門單元包括生物相容性材料的環(huán)，該環(huán)適于在其周邊處附接到形成于動脈和靜脈中的切口，并且跨越該環(huán)處定位有限流或流封堵構(gòu)件，該構(gòu)件可以被致動以改變環(huán)中的孔口的尺寸。

這樣的植入物直接放置在靜脈和動脈之間，通常由支架結(jié)構(gòu)固定在動脈中(可能地內(nèi)部或外部)和可能地靜脈中。該植入物包含孔口，該孔口可以選擇性地打開和關(guān)閉或部分關(guān)閉，并且一旦植入物就位，該孔口通常將保持關(guān)閉或部分關(guān)閉。然而，孔口可以在透析階段期間打開。

可以設(shè)想到各種各樣的結(jié)構(gòu)，以允許打開或關(guān)閉所公開的植入物中的閥門孔口。一種這樣的結(jié)構(gòu)使得孔口可以由包括磁性材料或永磁體的瓣關(guān)閉，該瓣可以通過患者外部的磁體的正確定位來移動，以打開孔口并允許流通過其中。替代地，利用正確的材料可以設(shè)計出這樣的結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)在經(jīng)受外部壓力時打開孔口，并且在壓力釋放時允許孔口再次關(guān)閉。類似的設(shè)計可以采用“按扣打開-按扣關(guān)斷”機構(gòu)。按需供應(yīng)閥或虹膜式孔口也可能是合適的。也可以采用壓電、電磁(螺線管致動)、靜電或電動旋轉(zhuǎn)閥。

閥門的一個可設(shè)想的實施例可使用電活性聚合物材料，該材料在射頻或電磁脈沖的影響下硬化或松弛、膨脹或收縮，閥門在該材料硬化或膨脹時關(guān)閉，并且在松弛或收縮時打開。也可以采用形狀記憶聚合物，該聚合物可呈現(xiàn)不同的形狀和取向并且被熱誘導(dǎo)、光誘導(dǎo)或電氣/電磁誘導(dǎo)。

類似地，碳納米管微纖維(氣凝膠)可形成以與天然括約肌類似的方式工作的閥門，該纖維可充當人造肌肉并可制造成在施加的電壓下和當容納在合適的柔性和生物相容性材料(硅樹脂或任何其它適當?shù)厝犴樅蜕锵嗳菪缘牟牧?內(nèi)時收縮?？呻娛湛s的聚合物材料也是已知的，該材料與碳納米管具有相同的機械性能，并且這樣的材料也可以被使用。

可以使用閥門的其它設(shè)計，前提是它們可在透析期間被致動，可牢固地保持在位，并且不會在從動脈到靜脈的血流中引起過大的湍流，過大的湍流會導(dǎo)致血栓形成、溶血作用、狹窄或其它并發(fā)癥。默認的閥門位置應(yīng)為打開，以便在閥門失效時不會損壞血液通路。

應(yīng)當理解，一旦裝配了這樣的植入物，就可在大約95％的時間內(nèi)保持正常或幾乎正常的血壓和流量。這將防止或減小盜血綜合征的可能性，并且會改善上述心臟并發(fā)癥。具有上臂瘺管(例如，臂–貴要瘺管和頭臂瘺管)的患者特別容易引起盜血綜合征，他們會大大受益于該閥門(如果需要分流管，該閥門也可以用于分流管)。這樣的植入物有可能使肘部或上臂中的瘺管與手腕中的瘺管同樣地理想，從而大大拓寬了可用于具有有問題的血管解剖結(jié)構(gòu)或其它復(fù)雜因素的患者的部位選擇面。

當患者被透析時，閥門打開，并且血液流過瘺管并進入靜脈中。這導(dǎo)致靜脈由于壓力增加而腫脹，從而使針更容易插入。在透析進行之后，閥門關(guān)閉或部分關(guān)閉，優(yōu)選地在針被移除之前，從而使移除不會在過大的壓力下進行。這將改善與靜脈的壓力相關(guān)損傷相關(guān)聯(lián)的問題，促進愈合并減小感染和/或靜脈壁過度增厚的可能性。這樣的閥門的使用將取決于瘺管是否為(動脈的)側(cè)對(靜脈的)側(cè)或(動脈的)側(cè)對(靜脈的)端瘺管。在側(cè)對側(cè)瘺管的情況中，在患者不進行透析時，可能希望完全關(guān)閉閥門，以允許在靜脈中保持正常的靜脈壓力。這可能不是期望的，因為可能需要一些額外的壓力來保持充脹的靜脈中足夠的血流，以防止淤積、血小板凝聚和血栓形成。在這種情況下，閥門將保持在部分打開狀態(tài)，以實現(xiàn)足夠的靜脈流量。就側(cè)對端構(gòu)型而言，情況當然是這樣。

應(yīng)當理解，在形成瘺管時，閥門可以被插入完全關(guān)閉位置，從而在術(shù)后動脈和靜脈愈合并結(jié)合在一起時，沒有血流通過吻合口。只有在愈合完成之后，閥門才會打開以使瘺管發(fā)揮作用。通過允許愈合在保持正常血流的無湍流環(huán)境下進行，成功的瘺管成熟的可能性增加。完全可控的閥門將允許靜脈在受控條件下膨脹和發(fā)展，以達到實現(xiàn)所需流量和約1.2的Kt/V值所需的正確尺寸。

還可以想到的是，上述類型的植入物可包括傳感器，以便可能地與合適的設(shè)備結(jié)合在透析期間檢測和測量血流，該設(shè)備可以是適當?shù)鼐幊痰闹悄苁謾C，其位于瘺管的區(qū)域中的患者的皮膚之上或附近。還可設(shè)想到發(fā)射作為抗狹窄措施的遠紅外線的能力。此外，這樣的可致動閥門可用來作為置換的尿道或肛門括約肌或體內(nèi)的其它受損括約肌(例如，回盲瓣)解決失禁問題。

本發(fā)明還提供了用于在手術(shù)中使用的施加和插入工具。具體地，本發(fā)明提供了一種安裝環(huán)和用于將安裝環(huán)定位在孔口中的插入工具的組件，其中，安裝環(huán)具有多個面向外的狹槽，并且插入工具具有一對鉗口和可滑動的套管，所述一對鉗口的端部能夠接合在狹槽中以將環(huán)保持在端部之間，可滑動的套管設(shè)置在鉗口周圍且具有對應(yīng)于環(huán)的形狀的內(nèi)部形狀，并且能夠移動至其中環(huán)被完全保持在套管內(nèi)的位置，并且其中，安裝環(huán)具有附接到安裝環(huán)的周邊的多個彈性構(gòu)件，所述多個彈性構(gòu)件可以彈性變形以使得環(huán)能夠被插入套管中并且當環(huán)被從套管釋放時向外彈出以延伸超出環(huán)的周邊。

附圖說明

下面參照附圖進一步解釋本發(fā)明，在附圖中：

圖1至圖6圖解示出根據(jù)本發(fā)明的形成動靜脈瘺管的過程；

圖6A.1至圖6A.13圖解示出形成瘺管的替代過程；

圖6B.1至圖6B.8示出了另一個替代過程；

圖7圖解示出根據(jù)本發(fā)明的支架結(jié)構(gòu)的三種可能的形式；

圖8圖解示出閥門插入構(gòu)件；

圖8A和圖8B圖解示出在實踐中可以部署圖8的閥門構(gòu)件的方式；

圖9至圖17圖解示出在患者體內(nèi)就位的多種支架/瓣膜結(jié)構(gòu)；以及

圖18圖解示出電致動的閥門結(jié)構(gòu)，其可以用來控制瘺管。

具體實施方式

參照圖1至圖6進行用于形成吻合口的外科程序、插入工具、新型支撐環(huán)和技術(shù)的以下描述。在該圖和所有其它相關(guān)圖中，在兩者間形成瘺管的動脈和靜脈標記為A和V。

在圖1中，示出了第一步驟：在已使用合適的止血器封堵血源的情況下，在動脈中制作縱向切口，該切口具有足以允許插入植入物的長度。使用6/0或7/0Ethalon、絲綢或其它合適的縫合材料朝切口的每一端制作四根(如果需要，可能更多)全厚度縫合線5，其用來拉開切口的每一側(cè)，如圖2所示。圖3示出了縮癟的球囊1，其連接到剛性T形工具2的端部，其中T形的插入塌縮的支架3內(nèi)一個部分比的另一部分更遠地延伸至一側(cè)(2/3至1/3)?！癟”的豎直行程穿過支架壁中的孔口，該孔口由固定環(huán)結(jié)構(gòu)4包圍，固定環(huán)結(jié)構(gòu)4附接到支架3的織物。支架3接著被插入動脈中，且較長端(底端)首先插入。球囊在充脹時呈現(xiàn)如圖所示剛性的預(yù)定尺寸和形狀。在支架已在動脈內(nèi)膨脹之后，球囊縮癟并被移除。在縱向動脈切口的每端處的四根縫合線5被穿引通過固定環(huán)中的四個對應(yīng)的孔，以將支架結(jié)構(gòu)固定到動脈，如圖4所示。然后，在靜脈中制作具有對應(yīng)于動脈切口的長度的縱向切口，如圖5所示，并且接著將動脈和靜脈在瘺管孔口周圍縫合在一起，如在圖6中所指示的。

圖6A.1至圖6A.13示出了使用AV閥門支撐環(huán)的替代過程，該支撐環(huán)帶有如下文所述的可溶解的鏢狀物和部署機構(gòu)，以實現(xiàn)限定的吻合口并提供可致動閥門的外殼。

圖6A.1示出了新型動靜脈瘺管閥門環(huán)10(AV環(huán))，其設(shè)計用于促進形成具有限定尺寸和形狀的動靜脈瘺管的外科程序，同時也提供具有下文所述類型的可致動閥門的外殼，其中閥門的主要用途是調(diào)節(jié)動脈和靜脈之間的血流。環(huán)10具有四個彈性臂11，其可以從圖6A.1中右側(cè)所示靜止位置彎曲至該圖左側(cè)所示彎下位置。

向下彎曲借助于形成插入和放置工具的一部分的套管15來實現(xiàn)。環(huán)10被一對彈簧臂12保持在工具中，彈簧臂12在其下端處具有舌片，舌片配合到在環(huán)10的側(cè)面處的狹槽13中。狹槽13與如圖所示從環(huán)10的頂部延伸的一組狹槽14連接，以便提供與環(huán)一體化的一系列桿15，桿15有助于將環(huán)10附接到動脈和靜脈壁，如圖6A.11所示。

圖6A.2和圖6A.4至圖6A.9中所示插入和放置工具構(gòu)成手持遞送裝置，該裝置允許外科醫(yī)生將環(huán)插入動脈中，如上所述，該動脈已制備好(即，通過使用合適的止血器封堵血流并制作縱向切口，如圖6A.3所示)。

插入和放置工具預(yù)加載有環(huán)10，環(huán)10被向后拉入套管11中，以便使四個臂11偏轉(zhuǎn)以在中心套管16的方向上對準，中心套管16如圖6A.2所示向上延伸，并且圍繞軸17(在圖6A.4、圖6A.6和圖6A.8中示出)。

軸17連接到橫向基板18(在圖6A.5、圖6A.7和圖6A.9中示出)，而套管16固定到套管15。

在套管15內(nèi)設(shè)有壓縮的環(huán)形元件，其具有四個向外伸出的臂20，每個臂20承載一個向下伸出的倒鉤21，倒鉤21是在每個臂20的端部中的向下開放的開孔中的摩擦件。每個倒鉤21具有頭部，該頭部配合在盲孔中，并且比倒鉤21的軸更寬。

一旦將環(huán)放入動脈內(nèi)，即首先充分地撤回套管15，以使得臂11能夠向外展開以貼靠動脈的內(nèi)壁，然后允許伸出的臂20向外彈出(如圖6A.5所示)至其中每個倒鉤21與臂11中的相應(yīng)的孔配準放置的位置。然后，將套管15朝環(huán)10(其由彈出的臂12保持以防止移動)推動，使得倒鉤穿透動脈壁，然后穿過臂11中的孔。套管15的撤回接著將倒鉤留在原位，且其頭部抵靠動脈外壁，并且進一步的撤回允許彈簧臂12分開，從而使得插入工具能夠如圖6A.9所示被完全移除，使環(huán)在動脈中保持在位，如該圖和圖6A.10所示。

現(xiàn)在將一組縫合線25引入環(huán)10中(如圖6A.11所示)并且穿過動脈和靜脈壁(如圖6A.12所示，為了清楚起見，該圖僅示出實踐中實際使用的八根縫合線中的兩根)。當整組縫合線都繃緊并打結(jié)時，靜脈和動脈被縫合在一起，如圖6A.13所示。

鏢狀物16是充當臨時縫合線的可溶解的外科鏢，一旦外科醫(yī)生使用插入工具將鏢狀物推動穿過動脈(或靜脈)壁并與位于動脈內(nèi)的腿部11相連，在動脈和靜脈與AV環(huán)縫合在一起之前，該臨時縫合線將AV環(huán)保持在位，然后，當正常愈合發(fā)生時，鏢狀物16簡單地溶解。

圖6B.1至圖6B.8示出了AV環(huán)的替代實施例，該環(huán)同樣設(shè)計用于促進形成動靜脈瘺管的外科程序，并且容納用于調(diào)節(jié)動脈和靜脈之間的血流的閥門。在本實例中，臨時支撐構(gòu)造由彈出的可溶解臂組成，其完全溶解，僅留下AV環(huán)和必要的縫合線。其它方面如參照圖6A.1至圖6A.12描述那樣，并且使用相同的附圖標記。

與在圖6A.1至圖6A.12所示實施例的情況相同，在圖6B.1至圖6B.6中記為30的AV環(huán)也可以獨立于可致動閥門使用，其中主要目的是形成具有限定的尺寸的吻合口。相比此前的實施例，環(huán)30的周邊承載由這樣的材料制成的四對彈簧臂31：一旦環(huán)被縫合在位，該材料就隨時間推移而溶解。

如在此前的實施例的使用中那樣，在使用合適的止血器封堵血流的情況下，在動脈中制作縱向切口，并且將AV環(huán)30放入動脈(或可能地靜脈)中。環(huán)使用此前所述的手持遞送裝置放置，該裝置定位帶有八個(或更多個)彈出的可溶解臂31的環(huán)，當套管15被撤回時，臂31在內(nèi)部和外部夾住動脈壁，從而穩(wěn)定AV環(huán)的位置。這有助于外科醫(yī)生將環(huán)相對于手術(shù)切口保持就位。這樣的優(yōu)點是，允許外科醫(yī)生在動脈和靜脈縫合在一起之前準確地定位并保持AV環(huán)的位置。彈出的臂31在手術(shù)后溶解，從而留下縫合在一起的AV環(huán)30、動脈和靜脈。

動脈和靜脈與AV環(huán)縫合在一起，將縫合線推過環(huán)上專門設(shè)計的邊緣零件。支撐臂31術(shù)后溶解以留下具有固定尺寸的吻合口，并且該吻合口可以容納可致動的閥門。

詳細公開2–新型支架設(shè)計[圖7]

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的三種新型支架設(shè)計。每個支架設(shè)計用于插入動靜脈瘺管的動脈側(cè)中，并且提供了相比標準的天然瘺管的顯著優(yōu)點。支架顯示處于其膨脹狀態(tài)。支架可以由鎳鈦諾或其他合適的生物相容性材料、形狀記憶聚合物或這樣的聚合物的組合、形狀記憶合金或這樣的合金的組合制成。支架的結(jié)構(gòu)允許孔口恒定地且可靠地打開(防止塌縮)。其次，該結(jié)構(gòu)允許保持具有預(yù)定尺寸的孔口，使得血流量足夠有效透析(通常>300ml/分鐘，以實現(xiàn)大約1.2的Kt/V值)，同時又沒有大到引起非必要程度的“盜血”或心臟血液動力學(xué)負擔的程度。所需孔口的半徑(在圖7中記為RA)可以被計算，其中，RA與動脈和靜脈的血壓和內(nèi)徑成反比。所得到的通過瘺管的血流量也依賴于在給定患者中的血管的狀態(tài)和動脈中的所得遠側(cè)壓力以及靜脈相對于動脈的角度(在側(cè)對端瘺管中)。

孔口設(shè)置在朝支架的頂部大約三分之二處，從而允許更長的漸縮尾部來更容易且有效地控制由動脈血流引起的剪切應(yīng)力。

圖7所示支架結(jié)構(gòu)中的每一個包括開孔的凸緣，其允許保持孔口的形狀和尺寸并固定到動脈。這些凸緣可以呈連續(xù)環(huán)40(如在圖7的部分1中所示)、單獨的眼孔(如在圖7的部分2中所示，其從支架壁伸出并記為41，或者可以與動脈壁齊平且記為42)的形式。支架可具有引導(dǎo)“勺”43(如在圖7的部分3中以圖解方式所示)，其在使用中位于動脈側(cè)內(nèi)和/或延伸進入靜脈中或兩者(如在圖7的部分3中所示)，以引導(dǎo)血流并減少湍流和剪切應(yīng)力。

該結(jié)構(gòu)的形狀(在頂部處較寬，在底部處較窄)導(dǎo)致在瘺管孔口上方流速下降，從而減小當血液被泵送通過血管時自然發(fā)生的動脈壓力變化的應(yīng)力效應(yīng)，該效應(yīng)導(dǎo)致沿著血管長度的蠕動隆起。支架的“肩部”延伸，以便使動脈壁(內(nèi)皮)和支架之間的剪切和分離的可能性最小化。這是重要的，因為這種分離可導(dǎo)致感染、斑塊的積聚和狹窄。就這一點而言，支架可以涂有諸如聚磷嗪的化學(xué)材料，該材料允許釋放防止血栓形成、血小板凝聚或狹窄的藥劑。

能夠接納用于動靜脈瘺管的可致動閥門的瘺管插件

圖8在左上角以圖解方式示出環(huán)50，其可以具有經(jīng)選擇的尺寸以提供可預(yù)測的吻合口，并且其插入防止靜脈在瘺管成熟期間塌縮。環(huán)50優(yōu)選地設(shè)有雙裙部布置51、52。如下所述的可致動閥門可以在插入之前裝配到環(huán)50。

圖8中所示和上文所述支架或雙裙部結(jié)構(gòu)可容納可致動閥門，允許血流被進一步調(diào)節(jié)，從而僅在瘺管正在成熟(通常在第一次形成之后3至6個月)時和之后僅在透析期間提供增加的靜脈血壓(足以實現(xiàn)有效的透析)。

現(xiàn)在解釋本發(fā)明的若干實施例。本發(fā)明的范圍不限于所示特定零件，其旨在用于示意性目的。在例如電氣操作實施例中的熟知的電路未被繪出，以免使閥門機構(gòu)難以理解。

參看附圖的圖8至圖18：

圖8示出了在不需要支架結(jié)構(gòu)或支架結(jié)構(gòu)不可取時延伸進入動脈和靜脈中的凸緣結(jié)構(gòu)。所示示例示出了簡單的瓣閥，其朝孔口底座的底部鉸接且延伸進入靜脈中。凸緣結(jié)構(gòu)可以采用適合支架裝置的任一種材料，并且可以是網(wǎng)片(如對于支架常見的)，而不是圖示實心結(jié)構(gòu)。

圖8A以圖示方式圖解示出上文討論類型的植入物可被定位和操作的方式。該圖示出了“側(cè)對側(cè)”瘺管，但“端對側(cè)”瘺管同樣適合這樣的植入物，如圖8B所示。圖8A示出了用于閥門的簡單的瓣機構(gòu)，該瓣為橫跨瘺管孔口水平鉸接的圓盤或橢圓形，且具有由磁性材料制成的在靜脈側(cè)的上部段和動脈側(cè)的下部段。彈簧(未示出)正常情況下將使瓣保持打開或部分打開，直到磁力被從閥門的兩側(cè)施加以完全打開閥門或完全關(guān)閉閥門為止，具體取決于磁場的取向。

如在該圖的左手側(cè)上可見，右側(cè)所示橈動脈和左側(cè)的頭靜脈顯示為繪在一起，并且在它們之間形成瘺管，以使得血液能夠從橈動脈流入頭靜脈，如由圖8A的左手側(cè)上的J形箭頭所示。圖8A示出了側(cè)對側(cè)構(gòu)型，圖8B示出了側(cè)對端構(gòu)型。瘺管通常僅為橈動脈和頭靜脈之間的開口，并且由于流過該開口的血液，送往例如患者的手部的動脈血流量減少(在該圖的右下角處)，并且血流處于相比正常壓力減少的壓力下。靜脈血流量增加。

當要進行透析時，兩根針60、61被插入頭靜脈中，上游針60將血液引出至透析機，下游針61使血液從透析機流入頭靜脈中。

根據(jù)本發(fā)明，如在圖8A和圖8B右側(cè)的放大部分中所示，存在由圓盤組成的圖解性的簡單閥門，該圓盤在實線中所示位置密封兩個血管之間的孔口，并且在透析期間可以旋轉(zhuǎn)至虛線所示位置，從而使血液能夠從橈動脈直接流入頭靜脈，并且由插入頭靜脈的上游取血針60迅速從頭靜脈移除。

圖9和圖9A示出了用于提供動靜脈瘺管的可能的閥門結(jié)構(gòu)，該閥門結(jié)構(gòu)可以隨意打開。存在三個主要元件：端口70(控制血流量的移動結(jié)構(gòu))；底座(封閉端口且與端口一起構(gòu)成閥門的結(jié)構(gòu))；以及裙部(將閥門固定在位的結(jié)構(gòu))。

閥門端口70由在環(huán)內(nèi)樞轉(zhuǎn)的圓盤構(gòu)成。圓盤旋轉(zhuǎn)以控制通過端口的流體的流量。當圓盤和環(huán)的接合表面/邊緣對準時，端口關(guān)閉；當這些表面/邊緣不對準時，端口打開。端口通過圓盤圍繞樞轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)打開。

就動靜脈瘺管閥門而言，圓盤可繞其旋轉(zhuǎn)的軸線被設(shè)置到一側(cè)，使得圓盤可通過動脈中的血液與靜脈中的血液之間的差壓以及所得到的從動脈到靜脈的血液流動保持打開，這與瓣閥很相似。

磁體可包括在圓盤中，使得當磁場/電磁場位于閥門附近時，端口70打開、關(guān)閉或保持打開或關(guān)閉。

當要進行透析時，磁場被施加以打開閥門。閥門可接著在透析期間借助于血流壓差或通過在端口磁體上的磁場的連續(xù)操作而保持打開。在透析期間磁場的連續(xù)使用意味著端口磁體將對系統(tǒng)施加連續(xù)的負荷，但這可能是可接受的。然而，使閥門僅在存在磁場時打開可能是有益的。

磁場也可致動端口以關(guān)閉或部分關(guān)閉閥門。可能有益的是，閥門需要磁場來使端口保持關(guān)閉。這意味著，不需要專用設(shè)備來進入血液以用于透析目的。

可以呈上述環(huán)形式的底座為樞轉(zhuǎn)軸線和對應(yīng)的表面提供結(jié)構(gòu)支撐，所述表面相接以關(guān)閉端口并控制流體/血液的流動。

底座可以坐置在由與閥門設(shè)計來操作的組織相容的材料(支架材料，例如鎳鈦諾)制成的裙部中。閥座可具有單個裙部，其也可設(shè)計成充當支架，即，用來加強閥門附近的靜脈或動脈壁，并且在組織和閥門之間提供物理連接。該連接應(yīng)在閥門和組織之間提供密封。

單個裙部也可在兩個組織之間對準，使得閥門控制諸如動脈和靜脈的兩個隔離區(qū)域之間的流動。裙部可僅結(jié)合到組織的一個表面。替代地，可提供雙裙部，其充當組織的兩個區(qū)域(動脈和靜脈)的連接部和部分支架，例如，如圖8所示的雙裙部51、52。裙部材料應(yīng)有助于閥門在組織中的密封和長期結(jié)構(gòu)支撐。

圖9示出了朝閥座底部的單個帶鉸鏈的閥門開口，當閥門打開時，該開口延伸進入靜脈中。閥瓣70彎曲以減少通過吻合口的湍流。可能有利的是具有兩個瓣(如圖9所示，記為71和72)，這兩個瓣在相對的方向上彎曲并朝閥座的頂部和底部鉸接。這樣的布置減小了瓣71、72延伸進入動脈和靜脈中的每一個內(nèi)的程度，從而減少吻合口任一側(cè)的血流的湍流和封堵。圖9B和圖9C示出了閥門機構(gòu)的類似的可能布置：在前一種情況中，通往動脈的圓盤73；在后一種情況中，分別通往靜脈和動脈的兩個圓盤74、75。每個瓣具有彎曲輪廓，以便以最小的湍流促進血流。

除了簡單的磁性機構(gòu)之外，閥門也可使用其它機構(gòu)致動，例如，形狀記憶聚合物或這樣的聚合物的組合、或形狀記憶合金或這樣的合金的組合、或聚合物和合金的組合。致動可通過熱、光或電磁電荷實現(xiàn)，以造成材料可逆地呈現(xiàn)其過渡狀態(tài)。下面的附圖圖解地示出了一些可能的方案：

圖10和圖10A示出了簡單的磁致動的樞轉(zhuǎn)圓盤或橢圓76。圓盤的頂部部分(通常約一半)具有永久磁化材料，而下部部分為磁性但非永久磁化的材料，或者永久磁化但具有與頂部部分相反的極性。閥門容納在鎳鈦諾支架中，該支架具有非常低的相對磁導(dǎo)率(大于1.002)。當正極和負極位于閥門的相對兩側(cè)上時，圓盤將如圖10A所示旋轉(zhuǎn)打開或如圖10所示關(guān)閉，具體取決于極的取向。

圖10B示出了臂帶或腕帶77，其被永久磁化或包含帶有正極和負極的磁體，如圖所示。當以一種方式佩戴時，閥門將打開；并且當顛倒時，閥門將關(guān)閉。腕帶相對于手臂中的靜脈和動脈的取向在圖10B右下角的示意圖中示出。

臂帶或腕帶77也可包含一體化的OLED或LED光源，其被調(diào)諧至遠紅外(FIR)頻譜。FIR療法已證明可以防止動靜脈瘺管中的狹窄。此外，臂帶或腕帶77可以容納傳感器，該傳感器可監(jiān)測通過瘺管的血流，將信息發(fā)送至例如智能手機。

圖11和圖11A示出了利用電活性聚合物材料78的閥門的一個可能的實施例。表面聲波裝置(SAW)、叉指換能器(IDT)和天線可容納在閥門的裙部中，允許通過射頻(RF)脈沖遠程操作閥門，硬化或松弛化聚合物材料以關(guān)閉閥門(圖11)，或如在圖11A中的79處所示打開閥門。這樣的操作的明顯優(yōu)點是不需要在植入物自身內(nèi)的能量源。顯然，同樣可以采用具有類似效應(yīng)的熱激活、電磁激活或光激活的形狀記憶聚合物或形狀記憶合金。

圖12和圖12A示出了閥門的另一個可能的實施例，其采用形狀記憶聚合物或合金的閥門圓盤80，閥門圓盤80利用熱、光、電磁或壓阻誘導(dǎo)來遠程致動。如圖所示，如果其自身不提供所需程度的撓曲/拉伸，這樣的材料可以容納或可以不容納在諸如硅樹脂的合適的彈性材料內(nèi)。圓盤80在圖12中示出為閥門關(guān)閉(除了中心小孔之外)，而圖12A示出了當在透析期間被致動以打開閥門，以便允許血液從動脈傳送至靜脈時的圓盤(記為81)。

圖13和圖13A示出了閥門機構(gòu)的另一個可能的實施例，其中諸如硅樹脂的適當柔性的材料的圓盤82與例如氣凝膠(或碳納米管微纖維)的可電致動的聚合物或形狀記憶聚合物或合金(熱、光或電磁激活的)相關(guān)聯(lián)，該材料在圖中呈纖維層的形式，記為EAP。當可電致動的聚合物被致動時，柔性材料中的簡單的狹縫可以通過狹縫每一側(cè)上的纖維的收縮拉開，如在圖13A中的83處所示。

圖14和圖14A示出了一種閥門機構(gòu)，其類似于圖13和圖13A中的閥門機構(gòu)，但在圖14A中在柔性材料84上具有孔，該孔在周圍的可致動纖維85收縮時被拉開，從而形成括約肌狀布置。

圖15和圖15A示出了利用碳納米管“氣凝膠”纖維的閥門的實施例，其中該材料的圓形股線被放置在適當彈性且生物相容性的材料(例如，硅樹脂圓盤86)內(nèi)，以形成人造括約肌。閥門需要電池以激活容納在支架材料內(nèi)的肌肉。當小電壓被施加到碳納米管氣凝膠時，氣凝膠松弛或收縮，就像環(huán)形肌松弛或收縮一樣，以相應(yīng)地打開和關(guān)閉閥門/括約肌。這樣的氣凝膠實際上能在任何溫度(0–1,600°K)下操作，它們比天然肌肉收縮快1000倍以上。天然肌肉通常收縮到20％至40％的程度，而氣凝膠能收縮多達200％，從而使該材料極其高效。通常，氣凝膠的使用優(yōu)先于形狀記憶聚合物，形狀記憶聚合物又優(yōu)先于形狀記憶合金，因為收縮效率按該順序降低。

圖16和圖16A示出了簾幕式結(jié)構(gòu)，其采用與圖15和圖15A中所示結(jié)構(gòu)中類似的可能的致動機構(gòu)，其中形狀記憶材料或碳納米管結(jié)構(gòu)包含在固結(jié)到裙部頂部的柔性材料87內(nèi)，并且用來向上牽拉柔性材料，以相應(yīng)地增加圖16A中孔口87的尺寸。如圖所示，該結(jié)構(gòu)保持朝端口底部的永久性的小孔口，從而可以保持略微增加的靜脈血流量。

圖17和圖17A采用可以可逆地變成剛性或柔性的聚合物，該聚合物布置在從裙部的上部部分向下延伸的豎直片材88中。當為剛性的時，片材有效地封堵吻合口，如圖17所示；但當為柔性的時，片材允許血液流過瘺管形成飄帶89，如圖17A所示。

圖18示出了可致動閥門的替代形式，其以類似于相機透鏡擋塊的方式操作。

該閥門基本上由基座構(gòu)件95組成，基座構(gòu)件具有在一個面上的中心孔口和中心盤形凹部。彈性材料的環(huán)面“圓環(huán)”(例如，硅樹脂橡膠環(huán)94)坐放在凹部中，并且?guī)в兄行目卓诘拈g隔件圓盤93位于環(huán)94和電活性聚合物“肌肉”環(huán)92之間。環(huán)92縫合到安裝在支架90一側(cè)上的環(huán)91。

閥門可以例如通過提供聯(lián)接到肌肉環(huán)92的聲學(xué)駐波天線而致動。當由聲波照射刺激時，環(huán)92收縮，使得環(huán)94被壓縮并密封通過閥門的通道，如在圖18中右側(cè)的兩幅圖的底部處所示。聲波照射可以經(jīng)由患者佩戴的臂帶或腕帶提供，并且能夠在透析階段進行時關(guān)閉，以使得血液能夠在需要時從動脈流至靜脈。通過改變聲波照射的程度，可以精確地控制閥門的打開范圍。