CN113924050B - 用植入式瓣膜治疗肺部疾病的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于支气管通道的流量控制装置，包括：单向瓣膜；编织丝线结构框架，其中所述结构框架可从收缩状态扩展为扩展状态；以及密封膜，安装于所述结构框架的至少远端部分，其中所述密封膜形成封闭壁，所述封闭壁限定通过所述流量控制装置的气流通道的至少一部分，并且所述单向瓣膜包括在所述气流中通道中。

Description

用植入式瓣膜治疗肺部疾病的方法和装置

技术领域

本发明的领域是用于治疗例如在诊断为慢性阻塞性肺病（COPD）、肺气肿、哮喘、支气管炎的患者中存在的肺过度充气的肺减容装置。本发明涉及诸如被配置为以微创技术通过气道输送到肺的可展开瓣膜的肺减容装置。

背景技术

肺过度充气是一种导致呼吸困难的肺部疾病。COPD是导致残疾的主要原因，并且是美国第三大死亡原因。COPD的症状和影响通常会随着时间的推移而恶化，例如持续数年，并且会限制COPD患者进行日常活动的能力。目前的医疗技术没有提供逆转与COPD相关的气道及肺部损伤的解决方案。

COPD通常不会同等地影响肺中的所有气囊或肺泡。肺可能有一些病变区域，其中的气囊受损且不再适于进行气体交换。该同一个肺可能具有健康区域（或至少相对健康的区域），其中的气囊继续进行有效的气体交换。病变区域可能很大，例如占肺容积的20%至30%，甚至更多。

肺的病变区域占据肺腔中的容积，其他部分可能被肺的健康部分占据。如果允许肺的健康区域扩张到被病变区域所占据的容积，健康区域可以扩张并充满空气以允许健康区域的气囊将氧气交换为二氧化碳。

美国专利申请公开号2014/0058433描述了适用于调节进出患者肺部某区域的流体流动的方法和装置，例如实现在呼吸期间到肺部某区域的所需流体流动动态，和/或在一个或多个肺部区域引发萎陷。根据示例性手术，肺的识别区域是治疗的目标。然后，目标肺区域被支气管地隔离以调节通过一个或多个将空气供给目标肺区域的支气管通道进入和/或离开目标肺区域的气流。

美国专利7842061公开了一种支气管内装置，该装置放置并锚固在患者的气道中，以使与该气道相关联的肺部分萎陷。该装置包括支撑结构、由支撑结构承载的阻塞构件，该阻塞构件通过防止空气被吸入该肺部分来减少对该肺部分的通气，该装置还包括由支撑结构承载的至少一个锚固件，该锚固件将阻塞装置锚固在气道内。锚固件可通过刺穿或摩擦与气道壁接合，包括在尺寸上适于限制对气道壁的刺穿的止动件，并且可从气道释放以移除该支气管内装置。锚固件可由支撑结构的***部分承载，或由支撑结构的中心部分承载。阻塞构件可以是单向瓣膜。

W.O.国际公开号2004010845公开了一种用于支气管通道的流量控制装置。该装置可包括调节流过流量控制装置的流体的瓣膜构件、耦接到瓣膜构件的框架以及附接到框架的膜。当流量控制装置植入支气管通道中时，流量控制装置的至少一部分与支气管通道的内壁形成密封。膜形成从该密封进入瓣膜构件的流体通路以引导流体流过支气管通道进入瓣膜构件。

然而，仍然需要一种在可负担性、植入手术的简易性和速度、可达性和可移除性以及安全性方面具有改进的有效治疗患有肺过度充气的患者的肺减容装置和手术。

发明内容

本公开涉及用于减少例如在患有COPD的患者中的过度充气肺的容积的方法、装置和***。

本公开的一个方面是一种用于减少患者患病肺叶容积的装置，包括近端、远端、可展开结构框架、密封元件、瓣膜和保持元件。该装置可以具体体现为支气管内瓣膜，例如肺叶单向瓣膜。这些功能可以由不同的结构提供，或者在一些实施方式中，一个或多个结构可以提供这些功能中的一个或多个。

结构框架还可包括在其近端上的耦合器。耦合器可被配置为与输送工具配合并将施加到输送工具的扭矩和平移传递到上述装置。

支气管内瓣膜，例如单向肺叶瓣膜，可以具有密封元件，该密封元件是连接到结构框架的柔性膜。

支气管内瓣膜可包括单向瓣膜，其允许空气沿从远端到近端的方向流动。

本文还公开了一种治疗患有COPD的患者的方法，该方法包括通过支气管镜的工作通道输送肺叶瓣膜，并将该肺叶瓣膜展开在为患者肺部的患病肺叶供气的叶支气管中，从而使得该肺叶瓣膜允许空气从患病肺叶中释放出来，并且不允许空气进入该患病肺叶。该方法还可包括将肺叶瓣膜的保持元件固定到叶支气管远端的气道隆突上。保持元件可以是气道隆突螺钉或气道隆突夹。瓣膜可定位在叶支气管中，使得瓣膜的轴线与叶支气管的轴线不平行。

下面公开了本发明的一个或多个方面：

第1方面涉及一种用于活体患者肺的流量控制装置，该流量控制装置包括：

•丝线支撑框架，其处于扩展状态时包括：

•外部圆柱形丝线部分，具有远端圆周边缘，其中外部圆柱形丝线部分的尺寸和配置被设计成接触并扩张患者肺中的叶支气管；

•内部圆柱形丝线部分，具有远端圆周边缘，

•环形丝线部分，跨越并连接外部和内部圆柱形丝线部分的近端，

•密封膜，覆盖和/或附接到外部圆柱形丝线部分的远端圆周边缘并且被配置为跨越叶支气管的横截面区域，以及

•单向瓣膜，附接到或集成于该密封膜，其中该单向瓣膜包括被配置为朝向叶支气管的下游流动区域定向的入口，其中流动方向是被吸入肺中并且流过该叶支气管的空气的流动方向，该单向瓣膜还包括被配置为朝向叶支气管的上游流动区域定向的出口，并且其中单向瓣膜延伸到内部圆柱形丝线部分中。

第2方面涉及根据第一方面的流量控制装置，其中密封膜覆盖外部圆柱形丝线部分的外表面的至少一部分。

第3方面涉及一种用于支气管通道的流量控制装置，包括：

•近端、远端、中心轴线；

•丝线结构框架，其中该结构框架可在压缩状态和无约束扩展状态之间转换；

•密封膜，连接到结构框架；以及

•单向瓣膜；

第4方面涉及根据第3方面的流量控制装置，其中丝线结构框架包括至少一根编织（braided）或织造（woven）成大致管状形状的丝线。

第5方面涉及根据第4方面的流动控制装置，其中在处于压缩状态时该大致管状形状具有卵形或椭圆形横截面。

第6方面涉及根据第4方面的流量控制装置，其中丝线的直径在0.003"至0.008"范围内。

第7方面涉及根据第4方面的流量控制装置，其中丝线的直径在0.005"至0.006"范围内。

第8方面涉及根据前述第4至第7方面中任一方面的流量控制装置，其中丝线结构框架在无约束扩展状态时的编织角在35°至55°范围内。

第9方面涉及根据前述第4至第8方面中任一方面的流量控制装置，其中丝线结构框架在压缩状态时呈上述大致管的形状。

第10方面涉及根据前述第4至第9方面中任一方面的流量控制装置，其中丝线是形状记忆合金，例如镍钛诺。

第11方面涉及根据第10方面的流量控制装置，其中形状记忆合金的转变温度低于37°C。

第12方面涉及根据前述第4至第11方面中任一方面的流量控制装置，其中丝线结构框架包括气道壁接触区域。

第13方面涉及根据第12方面的流量控制装置，其中气道壁接触区域被配置为匹配支气管通道的表面。

第14方面涉及根据前述第12至第13方面中任一方面的流量控制装置，其中当流量控制装置处于无约束扩展状态时，壁接触区域是圆柱形的。

第15方面涉及根据前述第12至第13方面中任一方面的流量控制装置，其中当流量控制装置处于无约束扩展状态时，壁接触区域的中间部分的直径大于壁接触区域的近端和远端的直径。

第16方面涉及根据前述第4至第13方面中任一方面的流量控制装置，其中结构框架的上述至少一根丝线在该装置的远端形成闭环末端。

第17方面涉及根据结合第8方面的第16方面的流量控制装置，其中闭环末端的角度小于编织角。

第18方面涉及根据第17方面的流量控制装置，其中角度在20º至35º范围内。

第19方面涉及根据第17方面的流量控制装置，其中闭环末端包括以交替方式布置的短闭环末端和长闭环末端。

第20方面涉及根据第19方面的流量控制装置，其中短闭环末端的长度不大于2mm，长闭环末端的长度不小于3.5mm。

第21方面涉及根据第19方面的流量控制装置，其中长闭环末端的长度是短闭环末端的长度的1.5到2倍。

第22方面涉及根据前述第16至第21方面中任一方面的流量控制装置，其中，丝线结构框架包括中心轴线，并且当处于扩展状态时，闭环末端朝向中心轴线向内弯曲。

第23方面涉及根据前述第16至第21方面中任一方面的流量控制装置，其中上述至少一根丝线包括编织或织造到丝线结构框架中的48根丝线，在远端形成24个闭环末端。

第24方面涉及根据前述第16至第23方面中任一方面的流量控制装置，其中上述至少一根丝线的终端在支撑结构的近端处聚集以形成辐条。

第25方面涉及根据第24方面的流量控制装置，其中聚集包括扭曲、编织、捆绑、用管保持或胶合。

第26方面涉及根据前述第24至第25方面中任一方面的流量控制装置，其中辐条连接到耦合器。

第27方面涉及根据前述第3至第25方面中任一方面的流量控制装置，还包括耦合器，其中耦合器和辐条是激光切割金属管。

第28方面涉及根据第27方面的流量控制装置，其中金属管是超弹性镍钛诺。

第29方面涉及根据前述第3至第28方面中任一方面的流量控制装置，还包括辐条和耦合器，其中辐条将耦合器连接到结构框架。

第30方面涉及根据第29方面的流量控制装置，其中辐条从耦合器以与丝线支撑结构的中心轴线成一定角度延伸，在扩展状态中该角度的范围为0°至40°。

第31方面涉及根据前述第29至第30方面中任一方面的流量控制装置，其中辐条是弯曲的。

第32方面涉及根据前述第29至第31方面中任一方面的流量控制装置，其中辐条弯曲有两个拐点。

第33方面涉及根据前述第29至第32方面中任一方面的流量控制装置，其中辐条包括S形弯曲。

第34方面涉及根据前述第29至第33方面中任一方面的流量控制装置，其中辐条长于处于无约束扩展状态的流量控制装置的半径。

第35方面涉及根据前述第29至第34方面中任一方面的流量控制装置，其中当处于无约束扩展状态时，辐条被倒插到结构框架的管腔中。

第36方面涉及根据前述第29至第34方面中任一方面的流量控制装置，其中当处于无约束扩展状态时，辐条能被倒插到结构框架的管腔中。

第37方面涉及根据前述第29至第36方面中任一方面的流量控制装置，其中在无约束扩展状态时，辐条中是S形的。

第38方面涉及根据前述第26至第37方面中任一方面的流量控制装置，其中耦合器定位在近端处。

第39方面涉及根据前述第26至第38方面中任一方面的流量控制装置，其中耦合器是具有管腔的金属管。

第40方面涉及根据第39方面的流量控制装置，其中辐条被卷曲在耦合器的管腔中。

第41方面涉及根据前述第26至第40方面中任一方面的流量控制装置，其中耦合器包括适于与输送轴的螺纹端部配合的螺纹管腔。

第42方面涉及根据前述第3至第41方面中任一方面的流量控制装置，其中密封膜被配置为防止或阻止气流通过除单向瓣膜之外的支气管通道。

第43方面涉及根据前述第3至第42方面中任一方面的流量控制装置，其中密封膜被配置为引导大部分支气管通道气流通过单向瓣膜。

第44方面涉及根据第43方面的流量控制装置，其中大部分支气管通道气流包括100%、超过90%或超过80%的气流。

第45方面涉及根据前述第3至第44方面中任一方面的流量控制装置，其中密封膜包括气道壁接触区域和管腔覆盖区域。

第46方面涉及根据结合第12方面的前述第42至第45方面中任一方面的流量控制装置，其中密封膜的气道壁接触区域附接到结构框架的气道壁接触区域的至少一部分。

第47方面涉及根据第46方面的流量控制装置，其中使用包括浸涂、层压、喷涂、热熔、粘合、缝合或溶剂粘合中的至少一种结合方法将密封膜固定到丝线结构框架上。

第48方面涉及根据前述第3至第47方面中任一方面的流量控制装置，其中密封膜由包括乌拉坦、聚氨酯、ePTFE、硅胶、帕利灵（Parylene）或Elast-eon™中的至少一种的材料制成。

第49方面涉及根据前述第3至第48方面中任一方面的流量控制装置，其中密封膜封堵结构框架的一部分开口。

第50方面涉及根据第49方面的流量控制装置，其中结构框架的剩余部分开口包括单向瓣膜。

第51方面涉及根据前述第49至第50方面中任一方面的流量控制装置，其中结构框架的开口在远端处。

第52方面涉及根据前述第49至第50方面中任一方面的流量控制装置，其中结构框架的开口在近端处。

第53方面涉及根据前述第49至第52方面中任一方面的流量控制装置，其中密封膜封堵该开口的一部分的面积大于该开口的横截面积。

第54方面涉及根据前述第3至第53方面中任一方面的流量控制装置，其中密封膜由额定伸长率高达500%的材料制成。

第55方面涉及根据前述第3至第54方面中任一方面的流量控制装置，其中密封膜包括微图案表面。

第56方面涉及结合第12方面的第55方面的流量控制装置，其中微图案表面在密封膜的外表面上，至少在密封膜连接到支撑结构的壁接触区域的那部分膜中。

第57方面涉及根据前述第55至第56方面中任一方面的流量控制装置，其中微图案表面是亲水的。

第58方面涉及根据第55方面的流量控制装置，其中微图案表面在密封膜或单向瓣膜中的至少一个的内表面中，并且其中微图案表面是疏水的。

第59方面涉及根据前述第55至第58方面中任一方面的流量控制装置，其中微图案表面包括模制到密封膜上的纳米结构。

第60方面涉及根据第59方面的流量控制装置，其中纳米结构包括多个柱，每个柱的高度和宽度小于1000纳米。

第61方面涉及根据前述第3至第60方面中任一方面的流量控制装置，其中密封膜包括被配置为增加气流阻力的通道或开口。

第62方面涉及根据第61方面的流量控制装置，其中通道被配置为允许空气从近端流向远端，并且流量控制装置增加对从近端到远端的气流的阻力。

第63方面涉及根据前述第61至第62方面中任一方面的流量控制装置，其中通道被配置为在几周的时间内关闭。

第64方面涉及根据前述第3至第63方面中任一方面的流量控制装置，还包括临时逆流部件，该临时逆流部件被配置为允许空气在3天至3周的时间段内从近端流向远端。

第65方面涉及根据第64方面的流量控制装置，其中临时逆流部件是位于单向瓣膜的开口中的可生物降解或可生物溶解的部件。

第66方面涉及根据前述第3至第65方面中任一方面的流量控制装置，其中单向瓣膜与密封膜集成一体。

第67方面涉及根据前述第3至第66方面中任一方面的流量控制装置，其中单向瓣膜和密封膜是单件式部件。

第68方面涉及根据前述第3至第67方面中任一方面的流量控制装置，其中单向瓣膜是被布置成允许空气主要从远端流向近端的鸭嘴瓣膜或海姆立克瓣膜。

第69方面涉及根据结合第45方面的前述第3至第68方面中任一方面的流量控制装置，其中单向瓣膜连接至密封膜的管腔覆盖区域。

第70方面涉及根据前述第3至第69方面中任一方面的流量控制装置，其中单向瓣膜包括远端扩口，该远端扩口的直径在1mm至4mm范围内或在2mm至3mm范围内。

第71方面涉及根据前述第3至第70方面中任一方面的流量控制装置，其中单向瓣膜的长度在3mm至8mm范围内。

第72方面涉及根据前述第3至第71方面中任一方面的流量控制装置，其中单向瓣膜包括唇部，当单向瓣膜上没有压差时，唇部常开。

第73方面涉及根据前述第3至第72方面中任一方面的流量控制装置，进一步包括保持机制。

第74方面涉及根据第73方面的流量控制装置，其中当流量控制装置处于其扩展状态时，保持机制包括从结构框架径向延伸的倒刺。

第75方面涉及根据第74方面的流量控制装置，其中倒刺从结构框架径向突出3mm。

第76方面涉及根据前述第73至第74方面中任一方面的流量控制装置，其中倒刺是直径在0.003"至0.008"范围内的丝线。

第77方面涉及根据前述第74至第76方面中任一方面的流量控制装置，其中倒刺是超弹性镍钛诺。

第78方面涉及根据结合第2方面的前述第74至第77方面中任一方面的流量控制装置，其中倒刺是至少一根丝线的一部分。

第79方面涉及根据前述第74至第78方面中任一方面的流量控制装置，其中当流量控制装置处于压缩状态时倒刺从结构框架径向延伸的长度短于当流量控制装置处于无约束扩展装置时倒刺从结构框架径向延伸的长度。

第80方面涉及根据前述第74至第75方面中任一方面的流量控制装置，其中倒刺、辐条和耦合器是激光切割管。

第81方面涉及根据第73方面的流量控制装置，其中保持机制是密封膜上的亲水微图案表面。

第82方面涉及根据前述第3至第81方面中任一方面的流量控制装置，其中流量控制装置被配置为在输送鞘管中通过支气管镜的工作通道输送。

第83方面涉及根据第82方面的流量控制装置，其中工作通道的内径在2.7mm至2.9mm范围内。

第84方面涉及根据第83方面的流量控制装置，直径可压缩至2.6mm或更小。

第85方面涉及根据前述第3至第84方面中任一方面的流量控制装置，其中在无约束扩展状态时，结构框架的直径在10mm至18mm范围内。

第86方面涉及根据前述第3至第85方面中任一方面的流量控制装置，其中在无约束扩展状态时，结构框架的长度在8mm至18mm范围内。

第87方面涉及根据前述第3至第86方面中任一方面的流量控制装置，其中在无约束扩展状态时的支撑结构的直径是在压缩状态时的支撑结构的直径的3.8至7.8倍。

第88方面涉及根据前述第3至第87方面中任一方面的流量控制装置，在无约束扩展状态时，长度在4至6mm范围内。

第89方面涉及根据前述第3至第88方面中任一方面的流量控制装置，长径比在0.5至0.25范围内。

第90方面涉及根据前述第3至第89方面中任一方面的流量控制装置，其中结构框架由诸如聚合物基质的生物可吸收材料制成。

第91方面涉及根据前述第3至第90方面中任一方面的流量控制装置，其中结构框架可通过球囊扩展。

第92方面涉及根据前述第3至第91方面中任一方面的流量控制装置，其中结构框架或密封膜浸渍有包括抗真菌剂、抗菌剂、抗有丝***剂或抗炎剂中的至少一种试剂。

第93方面涉及根据第92方面的流量控制装置，其中结构框架或密封膜被配置为随时间缓慢释放上述试剂。

第94方面涉及根据前述第3至第93方面中任一方面的流量控制装置，其中单向瓣膜定位在远端处。

第95方面涉及根据前述第3至第93方面中任一方面的流量控制装置，其中单向瓣膜定位在近端处。

第96方面涉及根据前述第3至第94方面中任一方面的流量控制装置，其中结构框架包括内部管状区域。

第97方面涉及根据第96方面的流量控制装置，其中结构框架是定形管，其在无约束扩展状态时弹性折叠以形成该内部管状区域。

第98方面涉及一种用于植入流量控制装置的套件，其包括根据前述第3至第97方面中任一方面的流量控制装置、输送鞘管和输送轴。

第99方面涉及根据第98方面的套件，其中流量控制装置设置为连接至输送轴。

第100方面涉及根据前述第98至99方面中任一方面的套件，其中流量控制装置以压缩状态设置在输送鞘管内。

第101方面涉及根据前述第98至100方面中任一方面的套件，还包括装载工具。

第102方面涉及根据第101方面的套件，其中装载工具包括漏斗。

第103方面涉及根据前述第101至102方面中任一方面的套件，其中流量控制装置设置在装载工具中。

第104方面涉及一种治疗具有肺过度充气部分的患者的方法，包括将具有无约束圆周的流量控制装置放置在通向肺过度充气部分的叶支气管中。

第105方面涉及根据第104方面的方法，其中流量控制装置是根据前述第1至103方面中任一方面的流量控制装置。

第106方面涉及一种将流量控制装置植入活体患者的肺中的方法，该流量控制装置包括丝线支撑框架、附接到并覆盖该丝线支撑框架的远端的密封膜，以及附接到该密封膜的单向瓣膜，该方法包括：

•将鞘管定位在肺的叶支气管中，其中流量控制装置设置在该鞘管内并且丝线支撑框架在该鞘管中时处于径向压缩状态；

•将流量控制装置从鞘管的远端滑入叶支气管中；

•响应于流量控制装置滑出鞘管的远端，将丝线支撑扩展到无约束状态；

•随着丝线支撑框架的远端扩展到无约束状态，将密封膜定位在叶支气管的横截面上，以及

•将附接到密封膜的单向瓣膜定位在丝线支撑框架内，使得单向瓣膜具有面向叶支气管下游流动区域的入口，其中流动方向是被吸入肺中并且流过该叶支气管的空气的流动方向，该单向瓣膜还具有朝向叶支气管的上游流动区域定向的出口。

第107方面涉及根据第106方面的方法，其中丝线支撑框架在鞘管中时为径向压缩管，并且在无约束状态时为环形，具有外部圆柱形丝线部分、内部圆柱形丝线部分、跨越外部和内部圆柱形丝线部分的环形丝线部分，并且在该方法中，单向瓣膜的定位导致单向瓣膜延伸到内部圆柱形丝线部分中。

第108方面涉及根据第106或107方面的方法，其中丝线支撑的扩展扩张了叶支气管的横截面。

第109方面涉及根据第108方面的方法，其中叶支气管的横截面扩张不超过百分之二十。

第110方面涉及一种用于支气管通道的流量控制装置，包括：

•单向瓣膜；

•编织丝线结构框架，其中该结构框架可从折叠状态扩展到扩展状态；以及

•密封膜，安装到该结构框架的至少远端部分，其中密封膜形成封闭壁，该封闭壁限定通过流量控制装置的气流通道的至少一部分，并且单向瓣膜包括在该气流中通道中。

第111方面涉及根据第110方面的流量控制装置，还包括倒刺，该倒刺在结构框架处于扩展状态时从结构框架径向向外突出，并且在结构框架处于折叠状态时不从结构框架径向向外突出。

第112方面涉及根据第111方面的流量控制装置，其中倒刺以与流量控制装置的纵轴成锐角的角度延伸。

第113方面涉及根据第111或112方面的流量控制装置，其中一些倒刺钩朝向流量控制装置的远端倾斜，而其他倒刺朝向流量控制装置的近端倾斜。

第114方面涉及根据第111至113方面中任一方面的流量控制装置，其中至少一些倒刺从结构框架的辐条延伸。

第115方面涉及根据第111至114方面中任一方面的流量控制装置，其中至少一些倒刺从中空结构框架的中间部分延伸。

第116方面涉及根据第111至114方面中任一方面的流量控制装置，其中至少一些倒刺从中空结构框架的圆柱形部分延伸，其中该圆柱形部分位于流量控制装置的远端部分。

第117方面涉及根据第110至116方面中任一方面的流量控制装置，其中中空结构框架在扩展状态时的宽度在7mm至12mm范围内或在5mm至15mm范围内或在11mm到14mm范围内。

第118方面涉及根据第110至117方面中任一方面的流量控制装置，其中流量控制装置在扩展状态时的长度在5mm至15mm范围内。

第119方面涉及根据第110至118方面中任一方面的流量控制装置，其中结构框架在扩展状态时包括圆柱形气道接触部分。

第120方面涉及根据第119方面的流量控制装置，其中密封膜被限制在圆柱形气道接触部分。

第121方面涉及根据第119方面的流动控制装置，其中密封构件覆盖圆柱形气道接触部分和包括在结构框架中的辐条。

第122方面涉及根据第110至121方面中任一方面的流量控制装置，其中处于折叠状态的结构框架的直径不大于2.6mm。

第123方面涉及根据第110至122方面中任一方面的流量控制装置，其中处于折叠状态的结构框架的直径在2mm至2.6mm范围内。

第124方面涉及根据第110至123方面中任一方面的流量控制装置，其中处于扩展状态的结构框架的长宽比在0.28:1至0.54:1范围内，例如大约0.417:1。

第125方面涉及根据第110至123方面中任一方面的流量控制装置，其中中空结构框架在扩展状态时的宽度与在折叠状态时的宽度的比率在4:1至7:1范围内，例如大约5.45:1。

第126方面涉及根据第110至125方面中任一方面的流量控制装置，其中该流量控制装置包括在该装置的近端处的耦合器。

第127方面涉及根据第110至126方面中任一方面的流量控制装置，其中该流量控制装置包括在该装置的近端处的耦合器，并且该耦合器被配置为连接到输送装置的轴的相应耦合器。

第128方面涉及根据第127方面的流量控制装置，其中耦合器形成在激光切割管中，该激光切割管形成流量控制装置的近端部分。

第129方面涉及根据第128方面的流量控制装置，其中激光切割管的壁厚在0.11mm至0.17mm范围内。

第130方面涉及根据第128方面的流量控制装置，其中激光切割管还形成连接到编织丝线结构框架的辐条。

第131方面涉及根据第110至130方面中任一方面的流量控制装置，其中密封膜具有模制在至少气道接触部分的外表面上的微图案，该微图案被配置为在接触湿表面时增加水张力。

第132方面涉及根据第110至131方面中任一方面的流量控制装置，其中密封膜具有模制在气道接触部分和单向瓣膜中的至少一个的内表面上的微图案，该微图案被配置为增加密封膜的疏水性。

第133方面涉及根据第110至132方面中任一方面的流量控制装置，其中流量控制装置在折叠状态时的直径与流量控制装置在扩展状态时的直径的比率在1:10至2:10范围内。

第134方面涉及一种用于支气管通道的气流控制装置和***工具的组件，包括：

•气流控制装置，其中每个气流控制装置包括：

•单向瓣膜；

•编织丝线结构框架，其中该结构框架可从折叠状态扩展到扩展状态；

•密封膜，安装到该结构框架的至少远端部分，其中密封膜形成封闭壁，该封闭壁限定通过流量控制装置的气流通道的至少一部分，并且单向瓣膜包括在该气流中通道中，以及

•第一耦合器，位于气流控制装置的近端；

•输送鞘管，被配置为定位在支气管通道中，其中输送鞘管包括远端，其中气流控制装置在折叠状态时位于输送鞘管内；

•输送轴，位于输送鞘管内并穿过输送鞘管朝向远端延伸；以及

•第二耦合器，位于输送轴的远端，其中第二耦合器被配置为牢固地接合第一耦合器，

•其中输送轴被配置为在输送鞘管内推进以将气流控制装置从输送鞘管的远端推入支气管通道中，

•其中气流控制装置被配置为在气流控制装置被推出输送鞘管之后从折叠状态扩展到扩展状态，以及

•其中气流控制装置被配置为当组件的手柄上的致动器被致动时，气流控制装置自动从第二耦合器释放。

附图说明

图1是省略了右中叶的患者肺和气道的示意图。

图2A是处于无约束扩展状态的肺叶瓣膜的示意图。

图2B是处于受约束输送状态的肺叶瓣膜的示意图。

图2C是植入右上肺叶支气管中的肺叶瓣膜的示意图。

图3A和3B是编织结构框架的闭环末端的示意图。

图4是肺叶瓣膜耦合器的示意图。

图5A和5B是具有倒辐条的肺叶瓣膜的示意图。

图6A和6B是具有由单独的丝线环制成的辐条的肺叶瓣膜的示意图。

图7A是处于受约束输送状态的肺叶瓣膜的示意图，其具有未展开的保持倒刺。

图7B是处于无约束状态的肺叶瓣膜的示意图，其具有展开的径向突出的保持倒刺。

图8是具有形成气道接触区域和瓣膜外壳的编织管状结构框架的肺叶瓣膜的示意图。

图9A是具有两端开口的结构框架的肺叶瓣膜的示意图。

图9B是两端开口的结构框架的示意图，其中两端均向内弯曲。

图10是在近端和远端均具有辐条的肺叶瓣膜的示意图。

图11是由自身向内折叠的管状编织结构框架形成的肺叶瓣膜的示意图。

图12是在支气管镜中保持有肺叶瓣膜的输送工具的示意图。

具体实施方式

本文的公开内容涉及用于利用可植入装置来改变进出患者肺的可能严重病变的目标部分的气流的***、装置和方法，以减少被困在肺的目标部分中的空气的容积，从而增加剩余肺容积的弹性回位。

作者在此构思并公开了可植入肺减容装置和用于利用微创部署、支气管镜和手术技术通过气管和支气管植入肺减容装置的医疗技术。该装置可以具体体现为支气管内瓣膜，例如单向肺叶瓣膜。

还公开了一种用于患有肺过度充气（例如，肺气肿、COPD、支气管炎、哮喘）的患者的新疗法，包括应用微创支气管镜检查技术将肺减容装置植入患者的肺气道中。该可植入的肺减容装置，其通常可被称为本文公开的“肺叶瓣膜”，旨在放置在肺叶的气道主干中，使得单个瓣膜调节进出整个肺叶的气流，这可能与先前尝试的用于在更高代气道中放置多个瓣膜的瓣膜相比具有优势。肺叶瓣膜的优点可能包括成本更低、手术更快、更容易植入、更容易移除和更强的保持力。然而，本文公开的装置的一些特征对于在更高代气道中的使用可能是新颖的和有用的，因此不限于被配置为放置在肺叶干道中的装置。

解剖及设计的投入与挑战：

图1是人肺的一些解剖特征的示意图。空气通过气管41，气管41分为左右主要或主支气管43和60，在它们之间是隆突42。肺通常具有被称为肺叶的清晰解剖分区。右肺55被作为脏胸膜皱襞的斜裂57和水平裂58分成三个肺叶，称为上叶45、中叶（为简单起见未示出）和下叶47。左肺56稍小，被斜裂59分为上叶51和下叶53。术语“近端方向”是指沿气道路径指向患者的嘴或鼻子且远离患者肺部的方向。换言之，近端方向与患者呼吸时的呼气方向大致相同。术语植入患者气道的装置的“近端部分”或“近端”是指装置面向近端方向的部分或端部。术语“远端方向”是指沿着气道路径指向患者的肺或进一步进入肺并远离嘴或鼻子的方向。远端方向与患者呼吸时的吸入或吸气方向大致相同。术语植入患者气道的装置的“远端部分”或“远端”是指装置面向远端方向的部分或端部。

肺叶瓣膜可被植入次级支气管，也称为叶支气管。人类有一个为肺的每个叶提供空气通道的叶支气管，其中右肺有三个，左肺有两个。右侧叶支气管包括右上叶支气管44、右中叶支气管（为了简化未示出）和右下叶支气管46。左侧叶支气管包括左上叶支气管50和左下叶支气管52。叶支气管的重叠软骨板提供结构强度以保持这些支气管的通畅。人类的叶支气管的平均周长通常可能在19mm至56mm范围内。平均长度约为19mm（例如，在约3至41mm范围内）。

本文公开的肺叶瓣膜可从收缩的输送状态转变为扩展的扩展状态。在收缩输送状态下，肺叶瓣膜被压缩并限制在输送鞘管中，该输送鞘管可以通过支气管镜的工作通道推进。当从输送鞘管推出时，例如通过结构框架的弹性特性肺叶瓣膜转变为其张开状态。处于扩展状态的肺叶瓣膜的周长可以大于其植入的目标气道的周长，使得肺叶瓣膜向气道壁施加径向力。图2A是示出了处于无约束扩展状态的肺叶瓣膜100的一般特征的示意图，其具有近端114和远端115，其中远端旨在比近端更深地植入肺中。肺叶瓣膜100通常包括结构框架101、密封膜102、单向瓣膜103和保持元件104。密封膜可以连接到结构框架以至少部分地用作气道密封件或气流控制阀或锚固特征。单向瓣膜可以是密封膜的一部分或单独的部件并且用于允许流体（例如空气）至少主要流出目标肺叶并限制流入该肺叶。保持元件可包括径向延伸的倒刺或其他元件，当受到诸如肺运动和气压变化（例如，咳嗽、打喷嚏、呼吸）之类的力时，其起到将装置保持在目标气道中的作用。

图2B示出了处于收缩输送状态的肺叶瓣膜100的一般特征，其中它包含在输送鞘管105中，输送鞘管105从支气管镜107的工作通道106的远端推出。输送工具108的远端临时附接到肺叶瓣膜的耦合器109。这些特征的各种实施方式可以组合和匹配，并且肺叶瓣膜的实施方式不限于图中呈现的这些元件的组合。

当通过支气管镜的工作通道输送时，肺叶瓣膜可以呈现其收缩输送状态，可选地包含在输送鞘管中并用输送工具操纵。肺叶瓣膜和可选的输送鞘管及输送工具的尺寸可以设计为自由通过支气管镜的工作通道。例如，适于用输送工具输送通过具有2.8mm管腔的工作通道的肺叶瓣膜可以具有2.6mm的最大直径（例如，2.5、2.4、2.3、2.2、2.1mm的最大直径)。在一些实施方式中，肺叶瓣膜可包括具有输送状态和扩展状态的结构框架，其中输送状态的最大直径在2（0.0787"）至2.5mm（0.0984"）范围内，优选地2.11mm（0.083"）。

易于使用和手术上的便利是期望的要求。肺叶瓣膜可以被设计为以平均医师技能一致地输送到正确位置。与在更高代气道中植入的瓣膜相比，植入肺叶瓣膜可能是一种更快的手术，因为只需要植入一个瓣膜即可影响整个肺叶，叶支气管更大、更近端，因此比远端更高代支气管更容易进入和找到。此外，与评估多个远端植入的瓣膜相比，评估单个植入的肺叶瓣膜的功能更快、更容易。

与植入多个更高代瓣膜相比，肺叶瓣膜和用于植入一个肺叶瓣膜的手术可能成本更低，特别是因为只有一个装置要植入并且该手术更快。

设计思想还可以考虑在叶支气管中进行放置的特殊挑战。例如，叶支气管的长度较短，长径比小得多，叶支气管的横截面呈径向不对称（如卵形或不规则），管腔直径沿着叶支气管的长度不一致（例如，在近端、远端或两端扩张）。潜在地，放置在叶支气管中的单个肺叶瓣膜与位于肺叶的多个更高代支气管中的多个瓣膜相比，在其近侧和远侧之间可能经受更大的气压差。此外，患者的每个特定叶支气管都具有独特的特征，例如接近角和几何形状。

结构框架：

结构框架提供框架以将膜和瓣膜保持在目标支气管中的所需定向和位置。结构框架施加向外的径向力以将膜压靠在气道壁上并将单向瓣膜保持在气道中，使得空气被引导通过单向瓣膜。

结构框架101可以通过将丝线编织成至少大致圆柱形形状而制成。结构框架的大致圆柱形形状可构成气道壁接触区域110，其旨在扩展以接触气道壁并柔性地匹配气道壁的表面。丝线可以是具有形状记忆能力的弹性或超弹性柔性的，例如，丝线可以由高于体温（约37℃）或一个更低的温度时具有超弹性的镍钛诺制成。随着编织丝线结构框架从压缩输送状态转变为扩展状态，装置直径（不包括可选的径向延伸倒刺）从第一装置直径111'（图2B）向无约束的第二直径111''（图2A）增大；并且装置长度从第一装置长度112'向第二装置长度112''减小。例如，第一装置直径111'可在2mm至2.6mm范围内，而第二装置直径111''可在10mm至18mm范围内；并且第二装置长度112''可以在8mm至18mm范围内。

用于形成结构框架编织物的丝线可以是例如丝线直径在0.003''至0.008''范围内（优选地在0.005''至0.006''范围内）的超弹性镍钛诺丝线。结构框架101在其无约束扩展状态时的编织角117可在35°至55°范围内（参见图3A）。在不背离本公开的意图的情况下，可以使用各种实施方式的编织结构。

在一些实施方式中，如图2A所示，丝线在装置的远端115处编织为闭环113。例如，结构框架101可以具有48根丝线，在装置的远端115上编织有24个闭环末端113，并且丝线终端可以聚集（例如，扭曲、编织、捆绑、用管保持或胶合）并朝向近端114定形为辐条116并固定到耦合器109中。可选地，闭环末端可适于便于装置100折叠至其收缩输送状态。例如，如图3B所示，闭环末端125可以具有比编织角117更小的角度126（例如，22°，在20°到35°范围内），这可能需要更小的力来将其从定形状态弯曲为折叠状态。为了产生较小的角度126，长度127可以延长（例如大约2mm）并且具有三个拐点128（例如，曲率半径为大约0.25mm）。在如图3A所示的另一个示例中，闭环末端可以包括两个或更多个交替的闭环末端形状，例如第一闭环末端135和第二闭环末端136，这可以通过允许第一闭环末端和第二闭环端在折叠状态中重叠时分散材料来进一步便于装置的折叠。例如，第一闭环末端135可以比第二闭环末端136短（例如，第一闭环末端135的长度138可以为大约2mm，并且第二闭环末端的长度139可以为大约3.5mm，长闭环末端是短闭环末端长度的1.5到2倍范围）。与编织角117相比，第一闭环末端135和第二闭环末端136都可以具有减小的角度137。为了产生该减小的角度137，丝线可以具有三个拐点140（例如，曲率半径为大约0.25mm）。

可选地，在无约束状态下，闭环末端113可以朝着中心轴线向内弯曲以减轻由端部施加到气道壁的力和摩擦，从而降低由于刺激组织可能引起的肉芽组织或损伤的风险。

为了适应平均周长在22mm至44mm范围内的叶支气管，可以设置多个肺叶瓣膜。例如，大尺寸肺叶瓣膜的框架的气道接触部分的直径在大约15至17mm范围内，优选地大约为16mm（周长为50.24mm），其可以旨在放置在周长在31mm至44mm范围内的叶支气管中；并且较小尺寸的肺叶瓣膜的框架的气道接触部分的直径可以在大约11mm至13mm范围内，优选地大约为12mm（周长为37.7mm），其可以旨在放置在周长在22mm至33mm范围内的叶中支气管中。请注意，肺叶瓣膜的最大无约束周长通常可大于目标叶支气管的周长（例如，大于约20至2.5mm），从而当受到叶支气管约束时，框架的气道接触部分紧紧地接触气道壁并通过结构框架的弹性特性和可选的本文所述的有助于径向接触力的其他特征对气道壁施加向外的径向力。目标气道可以使用CT或其他医学成像技术或通过支气管镜输送的尺寸测量装置进行测量。

气道接触部分在无约束扩展状态下的最大外径与在受约束输送状态下的最大直径之比可以在3.8:1至7.8:1范围内。由于与更高代气道相比，叶支气管具有相对较大的直径和较短的长度，因此与旨在用于更远侧定位的当前装置相比，肺叶瓣膜在扩展的无约束状态下可能具有更小的长径比。例如，肺叶瓣膜在其无约束状态下的长度可在4mm至6mm范围内，长径比在0.545至0.286范围内（例如，在0.5至0.25范围内）。

结构框架连同相连接的密封膜在输送状态下的最大直径可以小于2.7mm（例如，小于2.6、2.5、2.4、2.3、2.2、2.1mm），优选地最大直径为约2.3mm。肺叶瓣膜的替代实施方式可以具有不同的尺寸以允许它们通过具有不同直径的支气管镜工作通道输送。可选地，处于无约束状态下的肺叶瓣膜可以具有非圆形的横截面（例如，卵形、椭圆形、不规则形），其可以在具有非圆形横截面的支气管中具有改进的配合。或者，肺叶瓣膜可适于匹配非圆形气道横截面或不规则气道壁表面。

在原始位置，结构框架可以随着支气管的运动而膨胀和收缩（例如，在弹性回位期间）。结构框架的形状或其保持元件的使用可以抵抗倾斜或者在相对于支气管的轴线定位在一定角度范围内时可以正常工作。此外，结构框架在其完全展开后可被压缩以允许重新定位。例如，结构框架可以通过抓紧或将输送工具联接到框架的耦合器并至少部分地将其撤回到输送鞘管中而被压缩。

在其收缩输送状态下，例如如图2B所示，包括其可选的辐条116以及耦合器109的结构框架101，连同输送鞘管105可以足够柔韧以当内窥镜弯曲以贯穿曲折的气道（例如，曲率半径小至15mm）时穿过内窥镜107（例如，支气管镜）的管腔106。

可选地或可替代地，结构框架可以由诸如聚合物基质（例如，PLA、PLAGA、PDLLA）的生物可吸收材料制成。

可选地或可替代地，结构框架可以是通过球囊膨胀的或由可塑性变形的材料制成，例如塑料、钴铬合金、马氏体镍钛诺、不锈钢、硅胶或乌拉坦。

可选地或可替代地，结构框架可以浸渍有诸如抗真菌剂、抗菌剂、抗有丝***剂或抗炎剂的试剂，其可以改善患者对植入装置的反应。

在这些实施方式中，壁接触区域110可适于匹配具有椭圆形或不规则形管腔横截面的叶支气管；该装置可匹配不规则的气道表面，在具有凸起、脊、凹槽或其他不光滑表面的表面上形成密封；该装置的总长度可以适于安装在叶支气管中。

壁接触区域110可以具有柔性和弹性以匹配非圆柱形（例如，不规则的、椭圆形的、锥形的、喇叭形的）或非光滑的（例如，有凸起的、脊状的、波状的）气道，或者替代地施加更大的致使气道壁变形的接触力，或两者的组合，以提供连续的圆周密封带以防止空气在肺中通常经受的压差下泄漏到肺的目标部分。当植入目标气道中时，结构框架可适于施加向外接触力，该力可使气道壁扩张不超过20%，其预计可以提供强接触和良好的气密性，同时避免对组织造成另外可能过度形成肉芽组织的创伤。

可选地，壁接触区域110在其无约束状态下可以是桶形的（例如，中间比近端和远端更宽）或者是喇叭形的（例如，远端直径比近端直径更大），这可以有利于产生与气道壁的良好接触区域和密封。

结构框架101的壁接触区域110为膜102提供支架，膜102例如通过浸涂、粘合、溶剂粘合或其他结合方式固定到框架上。结构框架可以以不损坏膜的有序方式折叠到其收缩输送状态。

辐条

可选地，肺叶瓣膜可以具有径向辐条116，其连接到结构框架的气道接触区域110并且朝着轴线118向内延伸，在轴线118处它们可以连接到毂或耦合器109。在其压缩输送状态（图2B），辐条116可以将例如通过附接到耦合器的输送工具108施加到耦合器109的力（例如，轴向推拉平移或旋转）传递到气道接触区域110。辐条可以向气道接触区域施加径向向外的弹力，但不应施加足够的力来中断气道接触区域的气密功能。当装置100处于其扩展状态并且输送鞘管105在耦合器109上推进时，输送鞘管施加到辐条116的力可导致辐条径向收缩并使气道接触区域110折叠，从而允许装置被拉回输送鞘管或至少部分地减小气道接触区域的直径。这可用于移除与气道壁的接触力以便于装置的重新定位。可选地，辐条116、155可具有靠近耦合器的近端引出段156（图5B），其相比辐条的剩余部分定形为凹形曲线或更小的角度（例如，与中心轴线成0°至40°范围内的角度），这便于通过推进输送鞘管以首先向引出段施加力以开始折叠辐条来折叠装置。在一些实施方式中，如图5A和5B所示，辐条155可具有“S”形曲线，其将耦合器109纵向定位为更靠近壁接触区域110，从而在装置处于其扩展状态时减小装置的总长度112''。“S”形辐条155具有第一拐点157和第二拐点158。辐条的“S”形曲线可以在装置和气道壁之间施加更大的径向力，这有助于将装置保持在所需位置。在植入具有“S”形辐条的装置时，当鞘管105缩回时，该装置可首先扩展以与气道壁接触，从而允许结构框架弹性地转变为定形状态。然后，轻微推送输送工具108可以使耦合器109向远端移动，同时气道接触区域110由于径向力和可选的其他保持特征而保持在原位置。在耦合器沿轴线118纵向移动到其静止位置时这会导致“S”形辐条施加增加的径向力，然后施加减小的径向力，从而便于进行保持，并形成触觉上的卡扣配合，这可以确认装置被牢固地植入并且适当的配合。

耦合器

结构框架的近端可以包括与输送装置配合的耦合器，该输送装置允许耦合器将旋转力和平移力从输送工具传递到结构框架。耦合器可用作可抓握的突出物以在植入、重新定位或移除期间用支气管镜工具抓握以操纵装置。

例如，肺叶瓣膜100可任选地具有位于装置的近端114处的耦合器109，其用于与输送轴108的耦合器配合并在由用户致动时从输送轴的耦合器释放。例如，耦合器可具有与输送轴108的耦合器配合的几何形状（例如，公螺纹或母螺纹）。例如在连接到输送鞘管和输送轴的手柄上的可由用户控制的致动器（例如，旋转拨盘、触发器、滑块、按钮）可以控输送轴和鞘管以控制耦合器的释放（例如，缩回鞘管105并旋转输送轴108以拧下相配合的耦合器）。当连接时，耦合器将输送轴的运动传递到可植入瓣膜100，包括向远侧、向近侧纵向平移以及绕纵向轴线118旋转。

在具有辐条116的实施方式中，耦合器109也可以起到包含辐条的终端的作用。图4示出了耦合器109，其是刚性管，在其近端114上具有母螺纹部145，用于与输送工具108（图2B）上的公螺纹耦合器配合。由刚性管147的壁限定的管腔146保持辐条116的端部，其可以是例如用于编织结构框架101（图2A）的丝线或替换性辐条元件的终端。辐条116可以例如通过卷边、焊接或粘合紧紧地连接到管147。

可选地，耦合器可以由镍钛诺海波管（hypotube）激光切割而成，其也可以形成辐条和径向突出的保持倒刺。

覆盖/密封

本文公开的肺叶瓣膜还可具有连接到结构框架101的至少一个膜（图2A中的102），其作用是形成叶支气管的空气密封，允许空气仅或至少主要流过单向瓣膜103。密封膜102的材料还可以起到阻止组织向内生长的作用，因此可以在长时间保持植入后安全地移除肺叶瓣膜。该材料可以由避免其粘附到自身的材料制成或具有这样的一层，这有助于肺叶瓣膜从收缩的输送状态转变为扩展的扩展状态。

连接到结构框架的膜可以由薄的、柔性的、耐用的、可折叠的、可选的弹性材料制成，例如乌拉坦、聚氨酯、ePTFE、硅胶、帕利灵（Parylene）或Elast-eon™或多种材料的混合物。膜可以通过嵌件成型、浸涂或喷涂模具或在医疗球囊或膜制造领域中已知的其他制造方法制成。其可以例如通过涂覆该框架、层压在该框架上、浸涂、喷涂、热熔、用粘合剂粘合、溶剂粘合或缝合而结合到框架上。以图2A为例，膜102可以覆盖结构框架101的壁接触区域110和管腔覆盖区域119的至少一部分，以除了通过单向瓣膜103外阻止空气流过支气管的管腔，并且阻止空气在壁接触区域和气道壁之间的边缘周围泄漏。管腔覆盖区域119可以在壁接触区域110的远侧115上，或者在一些实施方式中在近侧114上（例如，图8和图10）。管腔覆盖区域119可以是平坦的或如图2A所示具有向气道接触区域110的远端向外凸出的凸形。凸出管腔覆盖区域119的额外材料可以允许结构框架匹配非圆形气道横截面。膜材料也可以是部分弹性的，以使其匹配不规则的气道几何形状。例如，膜材料的额定伸长率可高达500%。

密封膜可以定位并结合在结构框架的外部。或者，密封膜可以具有结合到结构框架的内表面的内膜层以及结合到结构框架的外表面的外膜层，其中内膜层和外膜层可以在编织线之间或辐条116之间相互结合，从而包封结构框架的至少一部分。

如图2C所示的气流120从装置100远端的肺叶流出，通过瓣膜103，并流出肺。密封膜102与单向瓣膜103结合阻止空气以相反方向流入肺叶。可选地，膜还可以形成该单向瓣膜，或者可选地，单向瓣膜可以是连接到结构框架或密封膜的单独结构。

密封膜102的由气道接触区域110中的结构框架的丝线构成的部分可以是柔性的并且具有松弛度，其功能是当空气通过装置或装置内的压差较高时，通过在由密封膜部分限定的表面区域上翻滚并与气道壁施加接触压力来促进空气密封。

密封膜102和结构框架101，特别是壁接触区域110，形成了围绕目标气道圆周的连续的接触表面区域。

在密封膜的替代实施方式中，膜可具有通道或开口，其在装置植入之后最初有意地允许空气沿任一方向通过密封件，并逐渐关闭以阻塞除通过瓣膜之外的空气流通。例如，通道可以位于气道壁附近的密封表面上，并且随着时间的推移（例如几周）被气道中自然存在的粘液堵塞。逐渐或延迟密封可能会延迟滞留空气的排出以及随后的肺叶容积减少，从而使受治疗肺的肺叶偏移更缓慢地发生，这可以更少可能地发生诸如气胸或对健康肺组织的损伤等不良反应。

可选地，膜可以递送随时间缓慢释放的化学试剂。例如，膜可以递送防腐剂、抗微生物剂或其他药剂，这可以降低感染、肺炎、排斥或其他并发症的风险。例如，膜可以浸渍有诸如抗真菌剂、抗菌剂、抗有丝***剂或抗炎剂的试剂，其可以改善患者对植入装置的反应。

可选地，膜102可具有微图案表面，其在气道接触区域110的内侧（即，向内朝向轴线118）、管腔覆盖部分119、瓣膜或其组合上提供不粘或疏水特征。不粘微图案表面可具有光滑纹理图案，其可减少摩擦和排斥或允许诸如粘液之类的流体从膜上滑落。微图案表面的疏水特征可以通过模制到聚合物膜102上的纳米结构产生。

可选地，可以将疏水涂层添加到气道接触区域110的内侧、管腔覆盖部分119、瓣膜或组合上。

可选地，膜102可具有微图案表面，其在气道接触区域110的外侧提供增强的亲水特性、摩擦或表面张力。

单向瓣膜

肺叶瓣膜100适于提供除了通过单向瓣膜103外不允许空气流动的密封，或至少显着增加对通过目标气道的气流的阻力。密封功能由连接到结构框架的膜102实现，密封膜102还可以形成该单向瓣膜103。或者，单向瓣膜可以是结合到密封膜或结构框架的单独结构。通常，单向瓣膜适于允许空气至少主要在一个方向上流动，从受影响的肺叶流出而不是流入。

可选地，瓣膜材料可以浸渍有诸如抗真菌剂、抗菌剂、抗有丝***剂或抗炎剂的试剂，其可以改善患者对植入装置的反应。

作为示例，单向瓣膜103可以由柔性、不粘材料制成，例如乌拉坦、聚氨酯、ePTFE、硅胶、帕利灵（Parylene）或多种材料的混合物。单向瓣膜103可以是鸭嘴瓣膜或海姆立克（Heimlich）瓣膜，其具有从扩口远端过渡到封闭近端的稍微漏斗形状。扩口远端可以是管状的，其外径与密封膜102的管腔覆盖区域119连接。扩口远端的直径121可以在1mm至4mm（例如，2mm至3mm）范围内。单向瓣膜103的长度122可以在3至8mm（例如5mm）范围内。海姆立克瓣膜103包括一对对置的倾斜壁，其端部在近端的唇部处相交。唇部在两个对置的角处相交，可以被捏平。壁可以相对于彼此移动，从而在唇部处分离并形成流体可以通过的开口。当在开启压力下暴露于以图2C中的箭头120表示的方向流动的流体时，壁彼此分离以形成流体可以流过的开口。当暴露于以相反方向流动的流体时，唇部保持关闭并防止流体流过鸭嘴瓣膜。或者，可以使用医疗设备领域中已知的其他形式的单向瓣膜。可选地，当瓣膜两端没有压差时，唇部可以至少少量地常开，这可以降低或消除开启压力并减少开启响应时间。

可选地，单向瓣膜103可以适于提供期望的排出气流阻力。可能需要缓慢地从目标肺叶释放空气以降低可能由肺叶快速放气引起的气胸的风险。排出气流阻力可能与瓣膜的管腔直径成反比，与其长度成正比，并且可能是材料刚度的函数。

本文公开的任何肺叶瓣膜实施方式可任选地具有临时逆流部件，该部件最初和临时地允许一些空气从近端114流到远端。该特征可用于减缓目标肺叶的减容，以降低与快速放气相关的气胸风险。例如，该特征可以是保持单向瓣膜103部分打开或在装置100的气道接触区域和目标气道壁之间提供间隙的生物可降解或可溶解组件。该组件可以在初始持续时间（例如，在3天到3周范围内）收缩或溶解。

保持机制

肺叶瓣膜可以具有保持机制，例如径向接触力、径向延伸的倒刺、膜上的微图案表面、远离软骨环的放置、径向干涉或这些的组合。保持机制的作用是将设备定位和定向在患者气道的目标位置。可以通过向耦合元件或结构框架施加力（例如，拉动、扭转）以克服保持力来移除该装置。或者，可以通过折叠肺叶瓣膜来从气道释放保持机制。

由气道接触区域110施加到气道壁的径向接触力可以通过促成摩擦来帮助将装置100保持在肺叶支气管中的期望植入位置。此外，径向接触力可以扩张气道壁，从而为放置在其中的装置创造一个合适位置。径向接触力可以通过结构框架101恢复到其定形状态的弹性特性而产生，该定形状态可以比气道更大（例如，大5至20%）。额外的径向接触力可以由可选的辐条116产生。

图2A示出了从气道接触区域110的近端114延伸的径向延伸倒刺104。或者，倒刺可以从远端115延伸或沿着气道接触区域110延伸。倒刺可以由连接到结构框架的细线制成，当装置100在原位扩展时，该倒刺适于突出超过气道接触区域110的直径111''。例如，倒刺可以突出最多3mm（例如，大约1mm），并且由直径在0.003''至0.008''（例如，大约0.005''）范围内的丝线制成。丝线可以是超弹性镍钛诺（例如，转变温度低于室温或低于体温）。或者，倒刺可以由编织形成结构框架101的丝线制成。例如，一些丝线终端可以定形成为倒刺，或者一些闭环末端113可以被切割并定形，以形成倒刺。或者，倒刺104可由也可形成辐条116的激光切割管制成。

聚合物膜102上至少在气道接触区域110中的微图案表面可以通过阻止在湿表面（例如气道壁）上而不是在干燥表面（例如通过输送鞘管时）上滑动来帮助将装置保持在适当位置。例如，可以使用本领域已知的技术（例如，转让给Hoowaki, LLC的US8720047）将微图案模塑到膜上。当接触湿表面时，微图案表面可以增加水张力，这可以大大增加保持能力。微图案可具有高度和宽度尺寸小于1000纳米的多个柱。

将装置放置在气道中软骨环的紧临远侧可有助于保持该装置。软骨环存在于叶支气管中，特别是在叶支气管的近端处，并且可以从没有软骨环的气道表面突出。由于结构框架的形状设定为比气道更大的尺寸，它弹性地扩张抵靠气道壁。为了克服软骨环，结构框架的尺寸必须减小，这违背了其弹性扩张的本质。

如图7A所示，在受约束输送状态下，倒刺104可以缩回并与辐条116和编织气道接触区域110齐平，从而允许装置通过输送鞘管105推进或从输送鞘管105推出。在肺叶瓣膜扩展至扩展状态（图7B）时，倒刺104展开以从气道接触区域110径向突出。形成倒刺104的丝线可连接至辐条116，例如，编织或结合至辐条。或者，形成倒刺104的丝线可以连接到耦合器109中，或者连接到耦合器和连接到辐条的组合。

或者，倒刺104可由激光切割的海波管（hypotube）制成。例如，耦合器、辐条和倒刺可由激光切割的海波管制成，其中辐条连接到形成气道接触区域的编织结构框架。

不管具体的保持机制如何，可以植入肺叶瓣膜100，并且在移除输送工具和支气管镜之前，可以对装置施加拉力测试以确保其已经充分锚定就位。在输送工具连接到植入的肺叶瓣膜的抓握机构的情况下，可以通过在输送工具上施加温和的拉力来传导拉力。测力计可以指示施加到肺叶瓣膜的力的大小。如果瓣膜在低于预定力的情况下移位，支架的保持机制可能不适合当前的植入，可能需要不同尺寸的装置，或者可能需要重新定位该装置。

示例实施方式1具有辐条的编织框架

如图2A、2B、5A、5B、6A、6B、7A和7B所示的第一实施方式肺叶瓣膜的编织结构框架101具有气道接触区域110和将气道接触区域110连接到耦合器109的径向辐条116。密封膜102连接到该气道接触区域110并且延伸过气道接触区域的远端115，在那里它形成从直径111''延伸到直径121的管腔覆盖区域119并进一步形成单向瓣膜103。本文公开的这些元件的一般特征可应用于该实施方式。

编织结构框架101的丝线在远侧115上具有闭环末端113，并且在近侧114上丝线被聚集并定形以形成辐条116。丝线的终端被保持（例如，卷曲、焊接）在耦合器109中。

倒刺104从气道接触区域110的近端径向突出。

相对于气道接触区域110，辐条116可以如图2A所示向近端114倾斜，或者替代地可以垂直于气道接触区域110或如图5A所示向远端倾斜。具有向远端倾斜的辐条的肺叶瓣膜将耦合器109至少部分地定位在气道接触区域110的管腔中，从而有效地减少了装置的长度112''，这可能是有利的，尤其是在气道中可用的空间较小的情况下。倒插或向远端倾斜的辐条可进一步有利于保持。

可选地，如图5B所示，辐条116可以是“S”形辐条155。

可替换地，如图6A和6B所示，辐条116可以是与形成结构框架的气道接触区域110、166的丝线相比的单独丝线（例如，镍钛诺）165。管状线编织气道接触区域110、166可以由单根丝线制成，其终端编织到气道接触区域166中，使得远端115和近端114都具有闭环末端113、167。例如，肺叶瓣膜可以具有单独的丝线辐条165，包括三根丝线（图6A）或四根丝线（图6B）。形成辐条165的丝线可以闭环穿过编织气道接触区域166的一部分（例如，近端闭环末端167或其他部分），其两个终端都连接到耦合器109。

可替换地，辐条和可选的耦合器或径向倒刺可由激光切割的海波管（例如镍钛诺）制成。

可选的倒刺104可由本文公开的多种选项形成，例如来自连接到辐条或气道接触区域的编织结构框架的单独丝线，形成编织结构框架的经切割和定形为突出以形成倒刺的丝线，或编织结构框架的定形为向外突出的部分。

示例实施方式2具有锥形近端的编织框架

肺叶瓣膜的替代实施方式180显示在图8中，其中结构框架181由编织线镍钛诺管制成，该镍钛诺管被定形为形成具有第一直径183的气道接触区域182、具有较窄的第二直径186的瓣膜壳体区域185、以及从第一直径183跨越到第二直径186的管腔覆盖区域184。编织管的近端可以在装置114的近端连处接到耦合器109。扩孔187可定形至编织管181中瓣膜壳体区域185的近端侧，这可助于空气或流体的流动或降低堵塞编织框架的风险。编织框架的管腔覆盖区域184可以具有如图所示的“S”形轮廓，这可有利于展开、缩回和径向保持力。膜188可以连接到编织框架的气道接触区域182，在装置180的远端115处敞开，连接到或至少跨越管腔覆盖区域184，并且形成包含在瓣膜壳体区域185中的单向瓣膜189。径向突出的倒刺190可选地可以连接到结构框架并且可以是本文公开的各种倒刺的实施方式或位置。

示例实施方式3两端开口的编织框架

图9A中示出了肺叶瓣膜205的另一个替代实施方式，其中编织结构框架206形成具有开放远端115和开放近端114的管状气道接触区域207。编织物115的远端和编织物114的近端都可以具有闭环末端208和209。编织物206可以由一根丝线制成，两个终端都编织到气道接触区域207中。可选的径向突出倒刺210可以连接到编织结构框架206。例如，一对倒刺210可由镍钛诺线制成，该镍钛诺线编织到编织物206中，终端定形为如图所示径向突出。膜211可以连接（例如，溶剂结合、浸涂、胶粘、缝合）到编织结构框架206的气道接触区域207，跨越管腔覆盖区域，并形成保持在由结构框架206的气道接触区域207限定的管腔213中的单向瓣膜212。

可选地，如图9B所示，编织结构框架206的远端闭环末端208和近端闭环末端209可以向内弯曲如图所示的一段距离214(例如，0.25mm至1mm)，这可以通过减少在运动期间闭环末端施加到组织的摩擦而降低对气道壁组织的刺激风险。

示例实施方式4两端闭合的编织框架

图10中所示的肺叶瓣膜的另一个替代实施方式具有丝线编织结构框架231，该框架具有适于放置到叶支气管中的第一直径233的管状气道接触区域232。在装置230的近端114处，编织结构框架231的丝线定形为从第一直径233跨越管腔覆盖区域234到较窄的第二直径235，在该处丝线连接到（例如，卷曲到或焊接到）耦合器109。编织到管腔覆盖区域234中的丝线可具有可促进空气或其他流体通过的定形孔236。类似地，在装置230的远侧115处，编织结构框架231的丝线从第一直径233跨越管腔覆盖区域238到较窄的第三直径237，在该处丝线可以一起卷曲至远端卷边239中。远端管腔覆盖区域238可选地也可以具有定形孔240以促进空气或其他流体的通过。具有定形孔242、240的近端和远端管腔覆盖区域234、238是将气道接触区域连接到毂（例如耦合器109或卷边239）的替代形式的辐条。可替代地，辐条可以配置成本文公开的其他各种实施方式中的辐条，其可以在同时位于近端114和远端115上。

密封膜241可以至少部分地在气道接触区域232和近端管腔覆盖区域234的一部分上连接到编织结构框架，留下管腔覆盖区域234的未覆盖部分242。当近端114上的气压高于远端115上的气压时，连接到耦合器109或结构框架的单独膜瓣243暂时覆盖间隙242并与膜241的一部分重叠。当远端155上的气压高于近端114上的气压时，膜瓣243打开。因此，膜瓣243和膜241充当单向瓣膜。

可替代地，膜241可以部分地覆盖远端管腔覆盖区域238，并且单向瓣膜可以在远端形成有膜瓣，也适于优先允许空气从远端流向近端（未示出）。

可选地，至少在气道接触区域232的外部部分上，膜241可具有模制微图案244以增加在气道中的保持力。

可选地，径向突出的倒刺245可以连接到编织结构框架241。倒刺245可以是本文公开的径向突出的倒刺的各种实施方式中的一个或多个。

同时形成近端234和远端238管腔覆盖区域的编织结构框架可以具有增加的强度或与气道壁在原位的径向接触力。

示例性实施方式5形成内管和外管的编织框架

图11中示出了肺叶瓣膜260的另一个替代实施方式，其中管状编织结构框架261是具有第一端262和第二端263的管，该第一端第二端自身折叠以形成外部管状区域265和内部管状区域266，该外部管状区域265和内部管状区域266在装置260的远端115上被管腔覆盖区域264跨越。可替代地，管腔覆盖区域可以在近端114上。外部管状区域265形成气道接触区域267。可选地，管状编织框架261可以由一根镍钛诺丝编织成管子，该管子被定形以形成外部和内部管状区域265、266，并且丝线终端可以被编织到管子中使得它们不暴露。可选地，第一端262和第二端263都可以具有闭环末端。可选地，第一端262上的至少一些闭环末端可以向外弯曲以用作径向突出的保持倒刺。可替代地或可选地，径向突出的保持倒刺可以通过切割外部第一端262上的一些闭环末端来制成，或者通过将单独的丝线连接到结构框架来制成。

密封膜268可在气道接触区域267的至少一部分上连接到编织结构框架261，其中膜在膜的外部可以可选地具有微图案表面以增强在气道中的保持力。膜还可以覆盖管腔覆盖区域264并且在内管266限定的管腔中形成单向瓣膜269（例如，海姆立克瓣腊或鸭嘴瓣膜）。

图11中所示的实施方式可以不具有用于耦合器的单独部件，而是第二端263可以连接到用于输送、展开或收回装置260的输送工具。

输送工具

如图12所示，用于通过支气管镜107的工作通道输送肺叶瓣膜（例如，100）的输送工具108可以具有输送轴280，其可以是柔性、细长、管状或杆状结构，其远端具有耦合元件281，该耦合元件定形为与肺叶瓣膜的耦合器（例如，109）耦合，输送工具108还可以具有输送鞘管282和在其近端区域处的手柄283。例如，耦合元件281可以是适于与肺叶瓣膜耦合器109的母螺纹开口145（图4）配合的公螺纹杆。输送轴可以是柔性的以在曲折的气道中弯曲和导航通过弯曲的支气管镜，但在纵向和周向上不柔软以抵抗拉伸、压缩或扭结，因此它它将运动从近端（例如，手柄）传递到耦合元件281和肺叶瓣膜100。输送轴可以由聚合物制成并且具有嵌入的激光切割管或紧密线圈。

输送轴的替代实施方式可具有中央管腔，其可用于通过导丝输送或经过或输送诸如内窥镜之类的其他器械。可选地，输送轴可具有向远侧延伸的心轴，其可用于将瓣膜保持在输送轴上，以增加耦合力，在取回瓣膜或调整其位置时瞄准耦合器。

可选地，输送工具可具有与输送轴280结合使用的输送鞘管282。鞘管在通过工作通道输送瓣膜期间将瓣膜限制在输送状态，如图2B所示。输送鞘管的远端部分（例如，远端的约10cm）可以相对更柔韧，以允许其弯曲并穿过远端弯曲的支气管镜以在曲折的气道中导航。输送鞘管在其整个长度上可以是不柔软的以抵抗压缩或拉伸。输送鞘管至少在其远端可以是周向非柔软的，因此它可以将肺叶瓣膜容纳和约束在其收缩输送状态下。激光切割钢管可以在其远端部分嵌入聚合物（例如Pebax），以提供箍强度和圆周非柔软性。输送鞘管可由聚合物制成，例如Pebax或聚酰亚胺，带有嵌入的丝线编织物或丝线线圈以抵抗压缩、拉伸或扭结。输送鞘管282的外径尺寸设计为可滑动地穿过支气管镜工作通道106（例如，为了适应2.8mm，鞘管的外径可以在2.0mm至2.7mm范围内）。鞘管的内径可在1.5mm至2.5mm范围内。

可选地，输送工具可在近端区域具有手柄283，该手柄具有致动器（例如拇指杠杆），该致动器控制轴280相对于鞘管282的滑动平移运动，以有利于单手控制以将瓣膜推出鞘管或将其缩回鞘管中。例如，鞘管282可以连接到手柄主体并且轴280可以可滑动地接合在鞘管中并且连接到在手柄内可移动（例如，旋转或平移）的齿轮，并且由连接到致动器（例如拇指杠杆、滑块或旋转拨盘）的配合齿轮移动。手柄可具有一个或多个致动器，其移动输送轴并控制肺叶瓣膜的位置从如图2B所示的完全包含位置到部分展开的位置，其中耦合器连接到如图2C所示的完全展开和释放位置。可选地在加载工具的帮助下，第一致动器284可用于将装置100拉入输送鞘管中（图2B）。第一致动器可用于相对于轴280推进和缩回鞘管282以部分地展开肺叶瓣膜100。该步骤可用于在通过支气管镜107的透镜可视化展开时评估在目标气道内的位置和配合。第一致动器284可以在完全释放装置之前停止在阶段1的位置。可以使用诸如触发器的第二致动器285来完全释放肺叶瓣膜100，例如通过旋转该轴280以将输送工具耦合器281从装置109上拧下。第一致动器和第二致动器可在手柄183上符合人体工程学地定向以供单手使用，例如第一致动器可定向以供拇指使用而第二致动器可定向以供同一只手的食指使用。

套件

可选地，可以提供预加载在输送鞘管中的肺叶瓣膜，可选地是一次性的，处于其受约束输送状态并且与输送轴联接，如图2B所示。可替代地，肺叶瓣膜可以设置为连接到输送工具，其中肺叶瓣膜在其不受约束的状态下从输送护套中推出，例如如图2A所示。该组件可以包含在带有使用说明的无菌包装中。提供部分展开的肺叶瓣膜可以方便目视检查并避免因长时间约束引起的材料变形。可选地，不受约束的肺叶瓣膜可以保持在加载工具中，例如具有漏斗，其便于装置在输送鞘管中收缩到收缩输送状态。

输送

一种使用方法可以包括以下输送步骤：

从CT扫描中，进行测量以确认预期的瓣膜放置位置、目标气道直径和长度；

选择合适尺寸的肺叶瓣膜以匹配测量的气道尺寸；

在装载到输送鞘管中之前，对肺叶瓣膜进行目视检查；

将支气管镜通过患者的气管内导管推进至目标肺叶气道；

通过支气管镜的工作通道向远侧推进输送鞘管中的肺叶瓣膜；

将输送***的远端向远侧推出工作通道到目标气道中的期望瓣膜位置；

在将支气管镜保持在相对于气道的适当位置的同时，输送鞘管相对于轴和肺叶瓣膜向近侧缩回以将肺叶瓣膜展开至其扩展但联接的位置；

可以通过支气管镜的透镜目视检查位置、配合、对准和密封。可以轻轻拉动输送***，以确认瓣膜与气道壁的机械锚定或接合；

如果位置、配合、对齐、密封和锚定不令人满意，可选地推动或拉动输送***以进行调整；

如果位置、配合、对齐、密封和锚定仍然不令人满意，则将肺叶瓣膜至少部分地缩回到输送鞘管中；

输送鞘管和肺叶瓣膜可以重新定位和重新展开；

如果位置、配合、对齐、密封和锚定是令人满意的，则肺叶瓣膜可以从输送***的耦合器脱离；

可以从患者身上移除输送***；

可以通过支气管镜的透镜目视检查肺叶瓣膜；

可以从患者身上移除支气管镜。

虽然本文公开了本发明的至少一个示例性实施方式，但是应当理解，变化、替换和替代对于本领域普通技术人员来说应该是显而易见的并且可以在不脱离本公开范围的情况下做出。本公开旨在涵盖示例性实施方式的任何适应或变化。此外，在本公开中，术语“包括”不排除其他元件或步骤，术语“一”或“一个”不排除复数，并且术语“或”表示其中之一或两者。此外，已描述的特征或步骤也可以与其他特征或步骤组合使用并且以任何顺序使用，除非公开或上下文另有暗示。本公开在此通过引用的方式并入其要求受益或优先权的任何专利或申请的完整公开。

Claims (2)

1.一种用于活体患者肺的流量控制装置，所述流量控制装置包括：

丝线支撑框架，其处于扩展状态时包括：

外部圆柱形丝线部分，具有远端圆周边缘，其中所述外部圆柱形丝线部分的尺寸和配置被设计成接触并扩张患者肺中的叶支气管；

内部圆柱形丝线部分，具有远端圆周边缘，

环形丝线部分，跨越并连接所述外部和所述内部圆柱形丝线部分的近端，

密封膜，覆盖和/或附接到所述外部圆柱形丝线部分的所述远端圆周边缘并且被配置为跨越所述叶支气管的横截面区域，以及

单向瓣膜，附接到或集成于所述密封膜，其中所述单向瓣膜包括被配置为朝向所述叶支气管的下游流动区域定向的入口，其中流动方向是被吸入肺中并且流过所述叶支气管的空气的流动方向，所述单向瓣膜还包括被配置为朝向所述叶支气管的上游流动区域定向的出口，并且其中所述单向瓣膜延伸到所述内部圆柱形丝线部分的管腔中。

2.根据权利要求1所述的流量控制装置，其中所述密封膜覆盖所述外部圆柱形丝线部分的外表面的至少一部分。