Комбинированный сосудистый гомографт и биологический сосудистый гомографт болсуновского

Полезная модель относится к области медицины, а именно к протезам, используемым для замены фрагментов кровеносных сосудов, в частности, при операциях на сердце. Предлагается конструкция комбинированного сосудистого гомографта Болсуновского (КСГБ), содержащего фрагменты, выполненные из материала биологического происхождения и синтетического полимерного материала, в котором фрагмент из материала биологического происхождения выполнен из децеллюляризированного тканного матрикса (ДТМ), а фрагмент из полимерного материала выполнен из политетрафторэтилена. При этом в КСГБ фрагмент из политетрафторэтилена выполнен в виде трубки, внутри которой соосно расположен сосудистый гомографт «HIGH HUMAN TECHNOLOGY» из ДТМ (ГБ). При этом наибольшая защита ГБ от внешних воздействий достигается, когда длины трубки из ПТФЭ и СГ одинаковы. Внутренний диаметр трубки из политетрафторэтилена при этом, как правило, превышает внешний диаметр трубки из ДТМ, а окружности дистального и проксимального оснований трубки из ДТМ являются вписанными по отношению к окружностям соответствующих оснований трубки из ПТФЭ. Входящий в качестве фрагмента в КГСБ, ГБ представляет собой как самостоятельную трубку из ДТМ, так и ее сочетание с другими фрагментами сердечно сосудистой системы, выполненными из того же материала. В частности, ГБ может представлять собой участок сосуда, участок сосуда, который содержит в своем составе адвентицию, например, бифуркацию па одном из своих концов. Гомографты Болсуновского обеспечивают лучшую приживляемость протеза в организме за счет практически полного исключения иммуногенности клеток эпителия и хорошей сорбции клеток организма-хозяина на коллогеновом каркасе, а также может сохраняться свыше 90 дней при температуре 0+4 C и около года при криоконсервировании в жидком азоте.

Полезная модель относится к области медицины, а именно к протезам, используемым для замены фрагментов кровеносных сосудов, в частности, при операциях на сердце.

В настоящее время для протезирования сосудов при операциях на сердце используют различные биопротезы, получаемые из тканей животных или кадаверной ткани, протезы из синтетических материалов, например искусственные клапаны сердца типа Bjork-Shiley; Lillehei-Kaster; Star-Edwards и т.п.

Среди биопротезов наибольшее применение получили сосудистые гомографты (СГ) для имплантации в сосуды (САГ) или во входные (атриовентрикулярные) и выходные (вентрикулярные) отверстия сердца (СКГ), представляющие собой, как правило, трубку с внутренним диаметром 15-23 мм, имеющую по крайней мере на одном из концов расширение до 24-32 мм - посадочное место. В состав биологической части протеза могут быть дополнительно включены различные биологические фрагменты сердечно-сосудистой системы - сердечные клапаны, их фрагменты и т.

В качестве материала для изготовления СГ свиную или кадаверную сосудистую ткань (СТ), подвергнутую предварительно либо денатурации с последующим удалением антигенных детерминант, либо обработанные растворами глутарового альдегида. (Н.Н.Малиновский и др. Биологические протезы клапанов сердца., М., Медицина, 1988, с.24-53; Биосовместимость. / под ред. В.И.Севостьянова - М., информационный центр ВНИИ геосистем. 1999: пат. РФ №2195879, 2003, кл. А 61 В 17/00; пат. РФ №2197819. 2003, кл. А 01 N 1/02).

Недостатком первых биопротезов является высокая вероятность кальцификации и перфорации створок особенно у детей и подростков. Недостатком вторых - недостаточно высокие механические характеристики гомографта, достаточно высокая вероятность его отторжения, а также невозможность длительного хранения полученного СГ.

Для повышения механических характеристик предложено использовать комбинированные СГ, состоящие как из биологического, так и из синтетического полимерного материала, как правило, выполняющего функцию жесткого опорного каркаса, внутрь которого помещается биоматериал.

В частности, наиболее близким к заявляемому техническому решению является комбинированный СГ, состоящий из жесткого каркаса из полипропилена, в котором установлен биопротез - СГ, содержащий фрагменты аорты или легочной ткани (Н.Н.Малиновский и др. Биологические протезы клапанов сердца., М., Медицина, 1988, с.44).

Недостатком такого протеза является ограниченная область применения, связанная с его малой гибкостью и невозможность длительного хранения.

Технической задачей, решаемой авторами являлось создание относительно гибкого биопротеза, способного сохранять свои свойства в течении длительного времени.

Указанная задача решалось созданием биопротеза, каждая из частей которого была выполнена из материала, способного храниться в жидком азоте. Создание такого протеза стало возможным после получения авторами из фрагментов кадаверной ткани путем ее обработки ферментами и антибиотиками, децеллюляризированного тканного матрикса (ДТМ), т.е. материала, содержащего комплекс нативного коллагена, эластина и тканного матрикса, с поверхности которого удалены все живые клетки. Подобный материал, в частности, может быть получен при использовании ранее запатентованной технологии авторов (RU 2083105, 1994) или при ее усовершенствованиях. Особенностью указанного материала является отсутствие в его составе жизнеспособных фрагментов, что позволяет сохранять его в жидком азоте, при его высокой биологичности, обеспечивающей оптимальные условия

для развития на ее поверхности фибробластов реципиента, а также достаточно высокая прочность и упругость получаемого на его основе СГ.

Указанные свойства биоматериала позволили отойти от концепции создания жестких протезов и создать относительно гибкий комбинированный СГ, в котором часть сосуда выполнена из ДТМ, а другая часть из политетрафторэтилена (ПТФЭ), как материала, биологически инертного для организма человека и одновременно стойкого к воздействию внешней среды, в частности, способного длительное время храниться в жидком азоте без потери эксплуатационных характеристик. Как правило, фрагмент из ПТФЭ выполняется в виде упругой трубки, в которой размещен СГ из ДТМ. При этом наряду с использованием в составе комбинированного СГ, СГ из ДТМ при некоторых патологиях может использоваться самостоятельно. Т.е. в данном случае комбинированный СГ и СГ из ДТМ образуют единую группу технических решений (целое и его часть).

В результате в рамках заявляемой полезной модели технический результат достигается за счет создания комбинированного сосудистого гомографта Болсуновского (КСГБ), содержащего фрагменты, выполненные из материала биологического происхождения и синтетического полимерного материала, в котором фрагмент из материала биологического происхождения выполнен из децеллюляризированного тканного матрикса, а фрагмент из полимерного материала выполнен из политетрафторэтилена. При этом в КСГБ фрагмент из политетрафторэтилена выполнен в виде трубки, внутри которой соосно расположен сосудистый гомографт «HIGH HUMAN TECHNOLOGY» из ДТМ (ГБ). При этом наибольшая защита ГБ от внешних воздействий достигается, когда длины трубки из ПТФЭ и СГ одинаковы. Внутренний диаметр трубки из политетрафторэтилена при этом, как правило, превышает внешний диаметр трубки из ДТМ, а окружности дистального и проксимального оснований трубки из ДТМ являются вписанными по отношению к окружностям соответствующих оснований трубки из ПТФЭ. В частности, наибольшее применение получили КСГБ для которых характерно, что ГБ содержащий участок сосуда выполнен таким образом, что его дистальным основанием является линия иссечения, расположенная параллельно линии прикрепления полулунных створок клапана со стороны синусов Вансальвы на расстоянии 4±1 мм от нее, при

этом трубка сосуда размещена внутри трубки из политетрафторэтилена таким образом, что окружности проксимального основания трубки из децеллюляризированного тканного матрикса является вписанной по отношению к окружности одного из оснований трубки из ПТФЭ, а дистальное основание трубки расположено относительно второго из оснований трубки из ПТФЭ на расстоянии, соответствующем расстоянию от линии иссечения до линии, соответствующей окружности арочного кольца сосуда до иссечения.

Входящий в качестве фрагмента в КГСБ, ГБ представляет собой как самостоятельную трубку из ДТМ, так и ее сочетание с другими фрагментами сердечно-сосудистой системы, выполненными из того же материала. В частности, ГБ может представлять собой участок сосуда, участок сосуда, который содержит в своем составе адвентицию, например, бифуркацию на одном из своих концов.

В качестве участка сосуда ГБ может содержать:

- фрагмент трубки аорты,

- фрагмент аорты, состоящий из аортальной трубки, клапана аорты, состоящего из фиброзного кольца аорты, луковицы аорты с синусами Вальсальвы, полулунных створок, прикрепленных по нижним краям синусов Вальсальвы к стенке аорты у фиброзного кольца и соединенных между собой комиссурами, валика миокарда с эндокардом, прикрепленного к фиброзному кольцу аорты и переднюю створку митрального клапана;

- аортальную трубку, выполненную таким образом, что ее боковой поверхностью является участок восходящей аорты, ограниченный синусами Вальсальвы, ее дистальным основанием является арочное кольцо аорты, а проксимальным основанием - фиброзное кольцо аорты с миокардом;

- аортальную трубку, выполненную таким образом, что ее боковой поверхностью является участок восходящей аорты, ее дистальным основанием является окружность участка аорты на уровне зоны перехода восходящей аорты в дугу аорты, ее дистальным основанием, а проксимальным основанием - фиброзное кольцо аорты с миокардом;

- аортальную трубку, выполненную таким образом, что ее боковой поверхностью является восходящая аорта и дуга аорты с проксимальными участками

брахиоцефальных сосудов, ее дистальным основанием является окружность участка аорты на уровне истмуса грудной аорты, а проксимальным основанием - фиброзное кольцо аорты с миокардом;

- аортальную трубку, выполненную таким образом, что клапан аорты содержит полулунные створки, соединенные между собой комиссурами;

- участок легочной трубки;

- легочную трубку, клапан легочного ствола, состоящий из фиброзного кольца легочного ствола, расширения легочного ствола с синусами Вальсальвы, полулунных створок, прикрепленных по нижним краям синусов Вальсальвы к стенке легочною ствола у фиброзного кольца и соединенных между собой комиссурами, валик миокарда с эндокардом, прикрепленный к фиброзному кольцу легочного ствола;

- легочную трубку, выполненную таким образом, что ее боковой поверхностью является участок легочного ствола, ограниченный синусами Вальсальвы, ее дистальным основанием является арочное кольцо легочного ствола, а проксимальным основанием - фиброзное кольцо легочного ствола с миокардом;

- легочную трубку, выполненную таким образом, что ее боковой поверхностью является легочный ствол с бифуркацией, включающий участки легочных артерий, ее дистальным основанием является окружность легочного ствола на уровне устья артериальной связки, а проксимальным основанием - фиброзное кольцо легочного ствола с миокардом;

- легочную трубку, выполненную таким образом, что клапан легочного ствола содержит в своем составе полулунные створки, соединенные между собой комиссурами.

Возможно использование и иных подобных фрагментов организма человека, выполненных из ДТМ.

Характеристики полученных ГБ приведены в таблице 1-3.

Среди других ГБ можно отметить следующие:

- Сосудистый клапанный гомографт легочный с бифуркацией СКГ Ле.22.Св. Диаметр трубки внутренний 28 мм; диаметр легочной артерии внутренний, мм: левой 18, правой 20; длина трубки 60 мм; длина легочной артерии, мм: левой 20, правой 20.

- Сосудистый клапанный гомографт легочный с удаленной створкой СКГ Ле.23.Св. Диаметр трубки внутренний 20 мм; длина трубки 50 мм.

- Сосудистый клапанный гомографт легочный с удаленной створкой комбинированный СКГ Ле.27.К.Св. Диаметр трубки внутренний 12 мм; длина трубки 15 мм.

- Сосудистый артериальный гомографт САГ.31.Кр. Диаметр трубки внутренний, мм: на уровне проксимального отверстия 10, на уровне дистального отверстия 6; длина трубки 150 мм.

- Сосудистый венозный гомографт с бифуркацией СВГ.42.Св. Диаметр трубки внутренний, мм: на уровне проксимального отверстия 12, на уровне дистального отверстия 7,7; длина трубки 100 мм.

Общий вид заявляемою протеза, на примере гомографта СКГ, приведен на фиг.1 и 2 и фото 1 и 2 на фиг.1 показан ГБ (вид снизу), входящий в качестве элемента в КСГБ, рис. которого приведен на фиг.2. На фото 1 и 2 показан данный КГСБ - вид со стороны проксимального и дистального концов. На фиг.1 и 2 показаны следующие обозначения:

1. Трубка из ПТФЭ;

2. Трубка из ДТМ.

3. Посадочная часть;

4. Клапан артериальный полулунный;

Биологическую компоненту СКГ 5 получали путем препарирования сердца трупа-донора с последующим лигированием вен. Полученную ткань последовательно обрабатывают дистиллированной водой, средой Хенкса, а затем выдерживают в смеси среды Версена с химотрипсином, в результате чего поверхностные клетки удаляются с поверхности каркаса и получается трубка, состоящая из ТКМ. Проксимальный конец трубки 2 при необходимости формируют до заданной формы посадочной части, обеспечивая оптимальный шаг диаметра в 1 мм, что легко достижимо в связи с высокой эластичностью используемого биоматериала. При необходимости в состав трубки 2 могут входить дополнительные элементы сердечно-сосудистой системы, например, клапан 4, которые фиксируют в трубчатом каркасе и закрепляют с помощью нити. Полученный гомографт стерилизуют и помещают в пакете с питательной средой на хранение в холодильник. Аналогичным образом получают и иные виды КСГБ, свойства которых приведены в табл.3.

Свойства полученных гомокрафтов Болсуновского по сравнению со свойствами используемых в практике аналогов приведены в таблице 5

Как показали проведенные испытания, гомографты Болсуновского обеспечивают лучшую приживаемость протеза в организме за счет практически полного исключения иммуногенности клеток эпителия и хорошей сорбции клеток организма-хозяина на коллогеновом каркасе, а также может сохраняться свыше 90 дней при температуре 0+4C и около года при криоконсервировании в жидком азоте.

Сосудистые гомографты Болсуновского успешно использовался при коррекции врожденных и приобретенных пороков сердца и сосудов, таких, как атрезия легочной артерии, транспозиция магистральных сосудов со стенозом легочной артерии, общий артериальный ствол и т.п., коррекции пороков сердца.

1. Комбинированный сосудистый гомографт, содержащий фрагменты, выполненные из материала биологического происхождения и полимерного материала, отличающийся тем, что фрагмент из материала биологического происхождения выполнен из децеллюляризированного тканого матрикса, а фрагмент из полимерного материала выполнен из политетрафторэтилена.

2. Комбинированный сосудистый гомографт по п.1, отличающийся тем, что фрагмент из политетрафторэтилена выполнен в виде трубки, внутри которой соосно расположен сосудистый гомографт из децеллюляризированного тканого матрикса.

3. Комбинированный сосудистый гомографт по п.1, отличающийся тем, что фрагмент из политетрафторэтилена выполнен в виде трубки, внутри которой соосно расположена трубка из децеллюляризированного тканого матрикса, причем длины обеих трубок одинаковы.

4. Комбинированный сосудистый гомографт по п.2 или 3, отличающийся тем, что внутренний диаметр трубки из политетрафторэтилена превышает внешний диаметр трубки из децеллюляризированного тканого матрикса.

5. Комбинированный сосудистый гомографт по п.4, отличающийся тем, что окружности дистального и проксимального оснований трубки из децеллюляризированного тканого матрикса являются вписанными по отношению к окружностям соответствующих оснований трубки из политетрафторэтилена.

6. Комбинированный сосудистый гомографт по п.2, отличающийся тем, что сосудистый гомографт из децеллюляризированного тканого матрикса, содержащий участок сосуда выполнен таким образом, что его дистальным основанием является линия иссечения, расположенная параллельно линии прикрепления полулунных створок клапана со стороны синусов Вансальвы на расстоянии 4±1 мм от нее, при этом трубка сосуда размещена внутри трубки из политетрафторэтилена таким образом, что окружности проксимального основания трубки из децеллюляризированного тканого матрикса является вписанной по отношению к окружности одного из оснований трубки из политетрафторэтилена, а дистальное основание трубки расположено относительно второго из оснований трубки из политетрафторэтилена на расстоянии, соответствующем расстоянию от линии иссечения до линии, соответствующей окружности арочного кольца сосуда до иссечения.

7. Сосудистый гомографт в виде трубки из материала биологического происхождения, отличающийся тем, что в качестве материала биологического происхождения трубка выполнена из децеллюляризированного тканого матрикса.

8. Сосудистый гомографт по п.7, отличающийся тем, что трубка содержит участок сосуда.

9. Сосудистый гомографт по п.8, отличающийся тем, что участок сосуда содержит в своем составе адвентицию.

10. Сосудистый гомографт по п.8, отличающийся тем, что участок сосуда содержит бифуркацию на одном из своих концов.

11. Сосудистый гомографт по п.8, отличающийся тем, что в качестве участка сосуда он содержит фрагмент аорты.

12. Сосудистый гомографт по п.7, отличающийся тем, что фрагмент аорты содержит аортальную трубку, клапан аорты, состоящий из фиброзного кольца аорты, луковицы аорты с синусами Вальсальвы, полулунных створок, прикрепленных по нижним краям синусов Вальсальвы к стенке аорты у фиброзного кольца и соединенных между собой комиссурами, валик миокарда с эндокардом, прикрепленный к фиброзному кольцу аорты и переднюю створку митрального клапана.

13. Сосудистый гомографт по п.12, отличающийся тем, что фрагмент аорты содержит аортальную трубку, выполненную таким образом, что ее боковой поверхностью является участок восходящей аорты, ограниченный синусами Вальсальвы, ее дистальным основанием является арочное кольцо аорты, а проксимальным основанием - фиброзное кольцо аорты с миокардом.

14. Сосудистый гомографт по п.12, отличающийся тем, что фрагмент аорты содержит аортальную трубку, выполненную таким образом, что ее боковой поверхностью является участок восходящей аорты, ее дистальным основанием является окружность участка аорты на уровне зоны перехода восходящей аорты в дугу аорты, ее дистальным основанием, а проксимальным основанием - фиброзное кольцо аорты с миокардом.

15. Сосудистый гомографт по п.12, отличающийся тем, что фрагмент аорты содержит аортальную трубку, выполненную таким образом, что ее боковой поверхностью является восходящая аорта и дуга аорты с проксимальными участками брахиоцефальных сосудов, ее дистальным основанием является окружность участка аорты на уровне истмуса грудной аорты, а проксимальным основанием - фиброзное кольцо аорты с миокардом.

16. Сосудистый гомографт по п.12, отличающийся тем, что фрагмент аорты содержит аортальную трубку, выполненную таким образом, что клапан аорты содержит полулунные створки, соединенные между собой комиссурами.

17. Сосудистый гомографт по п.8, отличающийся тем, что в качестве участка сосуда он содержит участок легочного ствола.

18. Сосудистый гомографт по п.17, отличающийся тем, что в качестве участка легочного ствола он содержит легочную трубку, клапан легочного ствола, состоящий из фиброзного кольца легочного ствола, расширения легочного ствола с синусами Вальсальвы, полулунных створок, прикрепленных по нижним краям синусов Вальсальвы к стенке легочного ствола у фиброзного кольца и соединенных между собой комиссурами, валик миокарда с эндокардом, прикрепленный к фиброзному кольцу легочного ствола.

19. Сосудистый гомографт по п.17, отличающийся тем, что в качестве участка легочного ствола он содержит легочную трубку, выполненную таким образом, что ее боковой поверхностью является участок легочного ствола, ограниченный синусами Вальсальвы, ее дистальным основанием является арочное кольцо легочного ствола, а проксимальным основанием - фиброзное кольцо легочного ствола с миокардом.

20. Сосудистый гомографт по п.17, отличающийся тем, что в качестве участка легочного ствола он содержит легочную трубку, выполненную таким образом, что ее боковой поверхностью является легочный ствол с бифуркацией, включающий участки легочных артерий, ее дистальным основанием является окружность легочного ствола на уровне устья артериальной связки, а проксимальным основанием - фиброзное кольцо легочного ствола с миокардом.

21. Сосудистый гомографт по п.17, отличающийся тем, что в качестве участка легочного ствола он содержит легочную трубку, выполненную таким образом, что клапан легочного ствола содержит в своем составе полулунные створки, соединенные между собой комиссурами.