JP2002511292A - 正確なカテーテル位置決めのためのガイドワイヤ - Google Patents

正確なカテーテル位置決めのためのガイドワイヤ

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JP2002511292A JP2000543038A JP2000543038A JP2002511292A JP 2002511292 A JP2002511292 A JP 2002511292A JP 2000543038 A JP2000543038 A JP 2000543038A JP 2000543038 A JP2000543038 A JP 2000543038A JP 2002511292 A JP2002511292 A JP 2002511292A
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guide
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distal end
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ティモシー ビー. マクファン,
ジョン シー. マスキビッチ,
ジェイムズ ディー. パサファロ,
ロナルド ジー. ウイリアムズ,
デイビッド ジェイ. クピーキ
キャシー エム. マー,
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プロリフィックス メディカル, インコーポレイテッド
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    • A61M2025/09083Basic structures of guide wires having a coil around a core

Abstract

(57)【要約】 本発明は、カテーテル(200)を反らし得、腔壁に隣接する、圧縮性ガイド部(100)を有するガイドワイヤ(10)を包含する。圧縮性ガイド部(100)は、外向きの半径方向の力を発揮しながら、腔内で少なくとも部分的に圧縮される。ガイド部(100)は、医師が、体腔内においてカテーテル(200)を正確に位置させ、そして腔の特定の部位に向けられるようにカテーテル先端部(206)の向きを調節するのを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の背景) (1.発明の分野) 本発明は、一般に、血管のような体腔内の正確な位置に医療用デバイスを誘導
するためのガイドワイヤに関する。安全な操作および正確な位置付けのために、
ガイドワイヤおよびカテーテルを共に適切に適合させる方法が提供される。特に
、本発明は、ガイド型アテレクトミーのための装置および方法に関する。
【0002】 (2.背景技術の説明) 医療用ガイドワイヤは、主に、身体導管の蛇行状経路内へのカテーテルおよび
内視鏡用装置の配置を容易にするために使用される。例えば、患者の血管系の内
部にカテーテルを配置することが所望される場合、ガイドワイヤは、まず、血管
中に挿入され、次いで、カテーテルのために所望される蛇行経路を通ってガイド
される。次いで、カテーテルはこのガイドワイヤの上を通る。カテーテルは前進
する場合、ガイドワイヤの方向の後を追う傾向があり、その結果として、最終的
に、同一の蛇行経路をうまく通り抜ける。一旦、カテーテルが最終的な操作位置
に配置されると、このガイドワイヤは所望の機能を行うためのカテーテルを残し
て取り除かれ得る。
【0003】 伝統的に、ガイドワイヤは、患者の複雑な血管系をうまく通り抜けて医療用デ
バイス(例えば、カテーテル)を所望の位置にガイドするために利用されている
。これまでのガイドワイヤに関する最も主要な重要性は、患者の血管系への優れ
た指示を提供する形状を有することであった。当該分野における発明としては、
柔軟な先端、改良型操作方法、ねじれ性能(torquability)および
ガイドワイヤをわたってのカテーテルの移動を助ける改良型摩擦減少特性を有す
るガイドワイヤが挙げられる。それゆえ、先行技術の関心は、身体の特定の部位
に到達するためにカテーテルがたどり得る経路を形成する能力を有するガイドワ
イヤを作製することであった。
【0004】 しばしば、ガイドワイヤはその長さに沿って直径を変更する転換(trans
ition)領域を使用する。円滑な転換部は、ガイドワイヤに、患者の組織内
の狭い湾曲部をよりうまく通り抜ける能力を与える。ガイドワイヤの転換領域は
、長くてもよいし、または、短くてもよい。すなわち、ガイドワイヤの長さに沿
う1つの直径からの変化は、2、3ミリメートルまたは数センチメートルにわた
って生じ得る。これまで、転換領域の使用は、ガイドワイヤのより狭い遠位端を
おおうフィラメントワイヤの使用と組み合わされてきた。当該分野でよく知られ
ているこの組合せは、患者の血管(vasculature)を通って進むため
のより高い可撓性を備えるワイヤの遠位先端部を提供すると同時に、このフィラ
メントがさらなる強度および放射線不透過性を提供する。また、このフィラメン
トワイヤは、非外傷性先端部の装着のための留め具ポイントとしても使用され得
る。この転換領域およびフィラメントワイヤの組合わせを使用するガイドワイヤ
の例は、Colonら(米国特許第5,402,799号)およびAshbyら
(米国特許第5,622,184号)に記載される。他のものは、他の材料を使
用することによって基本設計を改変されてきた(例えば、Johansonら(
米国特許第5,596,996号))。しかし、今日までの先行技術の全ては、
本質的に同じ目的(患者の解剖を操縦し、そしてカテーテルを体腔内の特定の部
位に導くこと)のためにガイドワイヤを使用してきた。次いで、行われるべき医
療手順がカテーテルによって行われる。改変されたガイドワイヤを使用するカテ
ーテルの責務を果たす試みで開発された特殊型ガイドワイヤがある。2つの例は
画像化センサーを備えるガイドワイヤおよび非画像化センサーを備えるガイドワ
イヤである。
【0005】 しかしながら、カテーテルをより特異的に、患者の血管系内の正確な位置に進
め得るガイドワイヤの必要性が残っている。より詳細には、医者が、体腔の片側
を処置することを望む(別の側は望まない)場合に管腔の特定の側にカテーテル
を導き得るか、または体腔の正確な位置にカテーテルを導き得るガイドワイヤを
製造し得ることは利点である。直線型ガイドワイヤは、この芸当を行うことはで
きないが、しかし、新規のガイドワイヤが同時係属出願08/966,001号
に開示され、このガイドワイヤはカテーテルを体腔の特定の側に進め得る。さら
に、医療用デバイスの適切なサイズ付けを決定する方法が望ましい。これらの目
的の少なくともいくつかは、以下に記載する本発明の実施態様によって満たされ
る。
【0006】 (発明の要旨) 本発明は、医療用デバイスを体腔内に正確に位置決めするためのガイドワイヤ
に関する。本発明のガイドワイヤをカテーテルに適合させる方法もまた提供され
る。本発明のガイドワイヤは、実質的に遠位端に配置された複数の螺旋状の巻き
を備える圧縮可能なガイド部を有する遠位端および近位端を有する。ガイド部の
各々の螺旋状の巻きは、ガイド部が圧縮される場合に外向きの半径方向の力を及
ぼし得る。外向きの半径方向の力は、カテーテル抵抗力(Fc)を上回るように
設計される。ガイド部位がカテーテル上に及ぼす外向きの半径方向の力(FGS
は、管腔壁を離れた螺旋状の巻きの部分によって生じる。管腔壁から離れた部分
は、その上をたどるカテーテルの遠位先端部と、カテーテル遠位先端部までの遠
位のガイド部が管腔と接触する部分との間の長さである。
【0007】 このガイド部は、螺旋状の巻き(例えば、規則的な環状コイル)、あるいは螺
旋状に近いシリーズの形状(例えば、その上をたどる医療用デバイスの妨げとな
る、または患者の健康状態のリスクを有する鋭い角を有さない多角形)を備える
ようになされ得る。ガイド部全体の単位長さあたりの外向きの半径方向の力は、
およそ力を加えていない状態での長さ1センチあたり、4ポンド未満であり、そ
して正確な位置付け(precision location)のために使用さ
れる任意の部についての半径方向の力は2ポンド未満である。正確な位置付けの
ための力は、好ましくは、2分の1ポンド未満である。
【0008】 この圧縮可能なガイド部は、形状記憶材料(例えば、ニッケル−チタンのよう
な金属合金)から作製される。他の材料が使用され得、これには、セラミック複
合材またはポリマーを含む(ただし、これらの材料の弾性および超弾性ひずみが
このガイドワイヤの実際の使用の間に超えない限り)。このガイド部はまた、形
状記憶クラッディングを使用して別の低ひずみ金属から作製され得る。このガイ
ド部は、標準オーバーワイヤ(over the wire)カテーテルまたは
ラピッドエクスチェンジ(rapid exchange)(RX)カテーテル
のいずれかの固有の抵抗力を克服するのに十分な外向きの半径方向の力を有する
【0009】 本発明の1つの代替的な実施態様は、近位端、遠位端、および遠位端に接続さ
れた少なくとも1つの変位アームを有するガイドワイヤである。この変位アーム
は、圧縮された場合に外向きの半径方向の力を及ぼす。この変位アームは形状記
憶合金から作製されたワイヤを備え、そして単一の弓形螺旋状巻きと同様に作動
する。この変位アームは体腔中に係留し、そしてガイドワイヤの先端を管腔壁中
に反らせる。ラジオパクマーカーは、動作中のワイヤの正確な位置付けのための
手段を提供する。本実施態様のガイドワイヤは、複数の変位アームを有し得る。
複数の変位アームが使用される場合、この変位アームは、好ましくは、全て同一
の方向性のバイアスを有する。
【0010】 本発明の別の実施態様は、近位端、遠位端、およびこの遠位端を少なくとも部
分的に通って伸びる管腔を有するガイドワイヤを備える。フィラメントワイヤは
、このガイドワイヤの内部遠位先端部に固定される。このフィラメントワイヤは
、複数の前成形曲部を備える形状記憶材料から作製される。このガイド部は、さ
らに、このガイドワイヤの遠位端の近傍に複数の開口部を備える。この前成形曲
部はワイヤ中の開口部を通って突出し、そしてガイドワイヤの遠位先端部を管腔
壁に押すためのばね留めとして作用する。カテーテルがガイド部の上をたどり、
そして開口部を越える場合、このフィラメントワイヤは縮んで、そして完全にこ
のガイド部のフィラメントワイヤ管腔内に入る。このバネ止めは、ガイドワイヤ
の遠位端上をたどるラピッドエクスチェンジカテーテルの長さを「またぐ(st
raddle)」ように設計される。ラピッドエクスチェンジカテーテルのいず
れかの側面上にバネ止めを形成することによって、ガイドワイヤのガイド部は力
を加えられ、管腔壁に隣接する(abut)。
【0011】 携帯用力抵抗メータもまた、カテーテルの力抵抗値を測定するために開示され
る。この力抵抗メータは、カテーテル遠位先端部を受容するための開口部、この
カテーテル遠位端を定量可能な距離で動かすための反らしレバー、前記反らしレ
バーへ連結されるロードセル、マイクロプロセッサおよびディスプレイユニット
を備える。このマイクロプロセッサはプログラムされて、試験されるカテーテル
に対して適切に適合するガイドワイヤを表示し得る。
【0012】 圧縮可能なガイド部が発揮する外向きの半径方向の力を決定するための方法は
、以下の工程の後に決定され得る:力変位測定デバイスを使用してガイド部を軸
方向に漸増して変位する工程、各増分での軸方向の力ならびに軸および半径方向
の変位を記録する工程、これらの測定値から外向きの半径方向の力を計算する工
程。
【0013】 カテーテル抵抗値を決定する方法もまた記載され、ここで、この方法の工程は
、反らされるカテーテルの遠位先端部の長さを選択する工程、選択された長さに
わたって片持ち梁テストを行う工程、およびカテーテルの剛性測定から力抵抗値
を算出する工程である。
【0014】 最後に、ガイドワイヤを、正確なカテーテル位置決めのためのカテーテルに対
して圧縮可能なガイド部と適合させる方法が開示される。この方法は、処置され
るべき所望の管腔直径を決定する工程、カテーテルを選択しそしてカテーテル抵
抗力を決定する工程、ならびにカテーテルを管腔壁に反らすために充分な外向き
の半径方向の力を備えたガイド部を有するガイドワイヤを選択する工程を必要と
する。この力のグラフ化モデルか、またはプログラムされたディスプレイを備え
る携帯型力メータのような装置のいずれかを使用する場合、カテーテルとガイド
ワイヤとの間の関係は、容易に理解される。
【0015】 (詳細な実施態様の説明) 以下の詳細な説明は、本発明の実施の現在考えられる最も良い様式である。こ
の説明は、限定の意味で考慮されるべきではなく、単に本発明の実施態様の一般
的原理を例示する目的のために成される。本発明の範囲は、添付の特許請求の範
囲によって最も良く定義される。特定の例において、周知のデバイス、組成、構
成、メカニズムおよび方法の詳細な説明は、本発明の説明を不必要に詳述するこ
とによって、不明瞭にしないために省略する。
【0016】 本発明は、特定の数学用語および物理学的力の正確な理解に依存するところが
大きい。混乱を避けるために、本明細書中で使用される用語の説明を提供する。
【0017】 「外向きの半径方向の力」によって、この説明は、圧縮されると同時にうけた
ひずみを回復することを要求する場合に、圧縮されたガイド部によって発揮され
る力を意味する。典型的には、この圧縮力は、圧縮可能なガイド部を有するガイ
ドワイヤの上をたどるカテーテルによって引き起こされる。カテーテルが進行す
る際に、カテーテルのすぐ遠位に隣接する局部的な変形は、ガイド部の長さに沿
って現れる。これらの変形は、このカテーテルが進められる際に、カテーテルが
ガイドワイヤに及ぼしたひずみの結果である。このガイド部は、変形に耐え、そ
してその本来の弛緩した形状に戻るためにひずみを回復することを求める。その
本来の状態に戻ることを求める場合にガイド部が発揮する任意の力は、本発明の
意図された操作および用法に関して「外向きの半径方向の力」である。
【0018】 「カテーテル抵抗力」は、カテーテルがガイド部上に及ぼす力である。この抵
抗力は、その本来の軸から外れたガイド部によって変位するカテーテルの結果で
ある。このカテーテルは、そのガイドワイヤの上を動く場合に、遠位端において
剛性であり得るか、または可撓性であり得る。このカテーテルを剛性にすればす
るほど、カテーテルがガイド部上に及ぼす力は大きくなる。前方に動くカテーテ
ルの遠位先端部で、このカテーテルがガイド部に及ぼす任意の力は、本発明の意
図される操作および用法に関して「カテーテル抵抗力」である。
【0019】 用語「有効アクティブアーク長」とは、カテーテルがガイド部の上をたどる場
合にこのカテーテルによって反らされるガイド部の部分を言う。この有効アクテ
ィブアーク長は、ガイド部がカテーテルから出る点から、管腔壁と完全に接触す
る点に伸びる。カテーテルのガイドワイヤ管腔からガイド部の管腔壁との接点へ
と伸張するカテーテルを、管腔壁から離して保持されるこのガイド部の長さは、
本発明の意図される操作および用法に関する「有効アクティブアーク長」を表す
【0020】 用語「有効アーク角」とは、管腔の主軸と直角の平面上に突出する有効アクテ
ィブアーク長によって形成される角度をいう。この角の片側は管腔の中央からガ
イド部がカテーテルを出る点へと引いた線によって定義される。他方の側は、管
腔の中央からガイド部が管腔壁を離れた部分へと引いた線によって定義される。
この有効アーク角および有効アクティブアーク長は、経験的に誘導され得る。
【0021】 種々の物理的パラメータおよびそれらの記号は以下の説明において使用され、
これらの値についての参考の表は以下に提供される。
【0022】
【表1】
【0023】 本明細書中で使用される「弾性」とは、無負荷にした後に、その本来の形状に
戻る、材料の特性をいう。ほとんどの材料の弾性特性は、比較的低い程度のひず
みで生じる可塑性の変形によって制限される。ばねステンレス鋼のようないくつ
かの材料は、本発明内の少なくともいくつかの適用については十分な弾力性を有
する。
【0024】 本明細書中で使用される、「形状記憶材料」とは、その弾性または超弾性限界
内の応力またはひずみの量から無負荷にした後に本来の形状に戻る材料をいい、
これは通常金属合金である。しばしば医療用デバイスとして使用されるこれらの
材料は、かなりの負荷を耐え得、そしてなお一旦、無負荷が生じると本来の形状
に戻り得る、所望の特性を有することが当該分野においてよく理解されている。
特定のニッケルチタン合金(例えば、Nitinol(登録商標))のようない
くつかの材料は、超弾性および形状記憶特性の両方を示し、それゆえ以下により
詳細に記載される本発明の1つより多くの局面に従って使用され得る。形状記憶
材料の例の非網羅的なリストを以下の表に提供する。
【0025】
【表2】
【0026】 (I.圧縮された場合、外向きの半径方向力を発揮するガイド部を有するガイ
ドワイヤ) 図1は、本発明の好ましい実施態様を示す。非外傷性先端部14を有するガイ
ドワイヤ10は、圧縮された場合、外向きの半径方向力102を発揮し得る螺旋
状のガイド部100と共に示される。ベクトル102、102’および102’
’は、ガイド部100が圧縮されるにつれて半径方向力が大きくなることを表す
。ガイド部100はさらに、近位移行終端部106および遠位移行終端部108
を有する複数の螺旋巻き104を備える。ガイド部100はまた、緩い螺旋直径
116および伸長軸12を有する。ガイドワイヤ10は形状記憶材料(例えば、
ニッケル−チタンまたは他の形状記憶合金)から作製されたコアワイヤ11(以
下で示す)を有する。ガイド部100の実際の外向きの半径方向力102は、ガ
イド部100が作製され、そしてその形状に成形される場合、ガイド部100の
組成に依存する。一般に介入性の手順に関して、外向きの全半径方向力102は
、同時にガイド部100が配置されている管腔壁202を傷つけることなく、制
御された様式でカテーテル先端部206(以下で示す)を反らして管腔壁202
に隣接し得る力を与えるのに十分でなければならない。単一の螺旋巻き104の
一部分によって発生する外向きの半径方向力102は、0.001ポンドと0.
5ポンドとの間と見積もられ、そして単一巻きの好ましい半径方向力は0.01
ポンド〜0.5ポンドの範囲である。本発明の緩いガイド部100の螺旋直径1
16は、どこも1mmと20mmとの間であり、好ましい実施態様では、2〜5
mmの範囲である。
【0027】 ガイド部100は、圧縮されると外向きの半径方向力102を発揮し、この力
はガイド部100の軸方向の伸長に正比例する。外向きの半径方向力102は、
特定の巻きの半径方向の圧縮に比例して、ガイド部100の各螺旋巻き104に
沿って分散される。すなわち、これらの螺旋巻き104(これは他の巻きより圧
縮されている)は、より大きい外向きの力102’’を有する。インビボ(ガイ
ド部が体腔内で圧縮される場合)でガイド部100の力の値を実際に測定するこ
とは困難なため、本記載はインビトロ設定のテストモデルを使用する。ガイド部
100の力の値を決定するために使用されるのは、ベンチトップテスト(ben
ch top test)である。一般に、ガイド部100は、その最大に圧縮
された状態で、ガイド部100の直線1センチメートルあたり4ポンド未満の外
向きの最大半径方向力102’’を有する。好ましくは外向きの半径方向力10
2は、0.009ポンドから2.5ポンドの間である。ガイド部100の実際の
半径方向力は、ガイド部100の長さ、螺旋巻き104の近さ(ピッチ)、ガイ
ドワイヤ10を作製するのに使用されるワイヤの厚み、およびガイドワイヤ10
の作製に使用される材料に依存する。より厚いコアワイヤ、より薄いピッチおよ
びより小さい螺旋直径116が、ガイド部100が圧縮された場合に増加する外
向きの半径方向力に寄与する要因である。
【0028】 ガイド部100が作製される場合、競争因子を考慮しなければならない。作動
し得る血管より小さい螺旋直径116を有するガイド部100は、体腔202内
のカテーテル200の正確な位置を与えるのに必要なガイドワイヤ10とカテー
テル200との関係を提供しない。同様に、コアワイヤ11が硬すぎる場合、ガ
イド部100は、カテーテル200がその上をたどった場合、変形しない。一般
に、本発明のガイド部100は、まっすぐなガイドワイヤに使用されるものと一
般に同じ材料を使用して作動する。ガイド部100のフリーな状態の条件は、フ
リーな状態(すなわち、拘束されていない)のガイド部100の直径、ピッチの
長さ、およびアクティブコイルの数を測定することによって特徴付けられる。
【0029】 ガイド部100に形状記憶材料を使用することによって、ガイド部100は、
その材料の伸縮範囲および超伸縮範囲内で変形し得、そしてガイド部100の初
期形状に戻り得る。力の固有の無負荷、すなわちガイド部100が圧縮された場
合のその緩みは、外向きの半径方向力102を生じる。ガイドワイヤ10のコア
ワイヤ11が厚くなるほど、外向きの半径方向力102が強くなり、すなわち、
ガイド部100が有する変形に対する抵抗力が大きくなる。要素および特徴の組
み合わせは、カテーテル200がガイド部100の上を進んだ時に、カテーテル
200が患者の管腔壁202の方に反らされるのに十分な外向きの半径方向力1
02を有する、ガイドワイヤ10のガイド部100を提供する。この関係は、ガ
イド部100の螺旋直径116が、そのフリーな状態から管腔直径に一致するま
で縮んだ場合に当てはまる。
【0030】 図2は、ガイド部100とカテーテル200との関係を例示する。ガイド部1
00およびカテーテル200が管腔壁202に対して配置される場合、ガイド部
100の管腔壁202と接触している部分は、カテーテル200に外向きの半径
方向力を与えない。なぜなら、その外向きの力は管腔壁202によって完全に支
持されるからである。カテーテル200に外向きの半径方向力を与えるガイド部
100の部分は、カテーテル200によって管腔壁202から反らされるガイド
部100のセグメントである。このセグメントは、アクティブアーク長210と
して規定され、この長さは、カテーテル200を抜け、ガイド部100が管腔壁
202の壁と十分に再接触するまで続く、ガイド部100のセグメントとして観
測され得る。
【0031】 有効アーク角220は、アクティブアーク長210が、管腔の主軸12’に直
交する面上に投射される角度である。これは管腔の長軸12’を見下ろす基準の
フレームから観測され得る。有効アーク角220は、管腔204の中心によって
規定される第1放射線230と、ガイド部100がカテーテル200を抜ける位
置と、管腔204の中心によって規定される第2放射線240と、ガイド部10
0が管腔壁202と十分に再接触する位置との間の角度である。
【0032】 図3A〜3Dは、カテーテルの抵抗力に勝つのに十分な外向きの半径方向力を
提供する能力をまた示す2つの代替のガイドワイヤを示す。第1の代替の実施態
様(図3Cおよび3D)において、少なくとも1つの変位アーム30および非外
傷性先端部14を有するガイドワイヤ10が提供される。変位アーム30は、形
状記憶合金から作製されるフィラメントワイヤであり、この変位アーム30は接
合端302および遠位端304を有し、ここで、変位アーム30は少なくとも1
80°回転し得る。変位アームの先端部15は、各変位アーム30の遠位先端部
304に設置され、そして少なくとも1つのラジオパクマーカー(示されず)が
変位アーム30の回転を決定するために使用される。この特定の実施態様の変位
アーム30は、ガイドワイヤ10の最も遠位の先端部に設置され、そしてガイド
ワイヤ10の先端部に直接ハンダ付けされ得るか、またはボールソケット型軸継
手の使用によってガイドワイヤ10の先端部に備えられ得るかのいずれかである
。作動中において、変位アーム30は、ガイドワイヤの先端部が一方向のみに反
らされるのを確実にするような同様のバイアスを有する。
【0033】 ガイドワイヤ10についての第2の代替の実施態様(図3Aおよび3B)は、
薄い管腔が実質的にガイドワイヤ10の遠位端22を通って伸長する実施態様で
ある。この管腔は、ガイドワイヤ10の、長軸12およびコアワイヤ11に平行
に配置されたフィラメントワイヤ16を含む。フィラメントワイヤ16は、ガイ
ドワイヤ10の遠位端22の管腔より少なくともわずかに長い長さを有する。こ
のように、フィラメントワイヤ16は、遠位端にある複数の開口部18を通って
突出し得る。フィラメントワイヤ16がこれらの開口部を通って突出すると、ワ
イヤはバネ止めとして働き、それによりガイドワイヤ10は、管腔壁202に押
し付けられ、カテーテル200を圧迫し、バネ止め100の間に確保され、管腔
壁202と物理的に接触し得る。
【0034】 バネ止め100’として働くワイヤを使用する第2代替の実施態様は、特に、
カテーテルの遠位端に機能性先端部を有するラピッドエクステェンジカテーテル
と共に使用するために設計される。変位アーム30を有する第1の代替の実施態
様のガイドワイヤ10は、ラピッドエクステェンジカテーテルまたは標準オーバ
ーワイヤカテーテル(standard over−the−wire cat
heter)のいずれかと共に使用され得る。
【0035】 (II.携帯型力測定装置) 図4Aおよび4Bは、携帯型力測定ユニット400を例示する。本発明の力測
定ユニット400は、カテーテルの抵抗力の値を測定するために使用される。好
ましい実施態様は、カテーテル200の遠位先端部206を入れるためのポート
402を有する、小さいハンドヘルドユニットである。受容ポート402は一般
に、通常体腔内で適合性入口カラー404と共に使用される任意のカテーテル2
00を入れるのに十分な程大きく、これは、カテーテル200の周りに固定され
得、このカテーテルを適所にロックする。受容ポート402は、カテーテルの遠
位先端部206が伸長しているテスト管腔406に通じる。カテーテルの遠位先
端部206はテスト管腔406の近位端406’から入り、そしてこの遠位先端
部206はテスト管腔406の遠位端406’’まで伸長する。テスト管腔40
6の遠位端406’’にて、反らしゲージ408が、カテーテル先端部206を
押して、テスト管腔406の軸12から正確な距離にするために使用され得る。
ロードセル410は、カテーテル200のバネの剛性Kを決定するために反らし
ゲージ408に接続される。
【0036】 バネの剛性Kおよび固定された受容ポート402から反らし先端部206まで
のカテーテルの長さLは、カテーテル200の抵抗力Fcを決定する際に使用さ
れる。マイクロプロセッサ412は、ロードセル410およびテスト管腔406
によって集められたデータを回収しそして翻訳するために使用される。次いで、
ディスプレイユニット414は、以下で記載されるように、適切なガイドワイヤ
10をカテーテル200に適合させる際に使用するためのカテーテルの抵抗力F
c値を表示する。
【0037】 (III.ガイド部の外向き半径方向力の測定方法) ガイド部100の外向き半径方向力の測定方法は、軸方向力反りテストを行う
工程および寸法変化を記録する工程を包含する。軸引力テスト(axial p
ull force test)は、ガイド部100の別個の軸方向力および変
位測定値を生じさせるために行われる。これらの別個の点の各々で、ガイド部1
00の直径の変化が測定される。ガイド部100の外向きの半径方向力102は
、これらの測定された値から算出される。
【0038】 フリーの状態のガイド部のピッチおよび直径の測定値を使用して、ガイド部1
00の単一ラップのアーク長が以下の等式を使用して算出される。
【0039】
【数1】
【0040】 ガイド部100とカテーテル200との力関係に関する、明らかにされた重要
な関係の1つは、有効アクティブアーク長Seffおよび有効アーク角θeffである
。次いで、ガイド部の直径(D)の関数としての有効アクティブアーク長(Sef f )の数学的な記載が明らかにされる。これは、カテーテルおよびガイド部を直
径の変わる管腔の方に配置し、そして各管腔について直径および有効アーク角(
θeff)を測定および記録することによって達成され得る。ガイド部の直径は各
管腔の直径と同じであるため、数学的な関係は、適切なカーブフィッティングア
ルゴリズムを使用して、ガイド部の直径の関数としてのθeffについて決定され
得る。
【0041】 ガイド部の全アーク長÷その全長(Stot)は以下の式によって与えられる: Stot=nSh 。
【0042】 ガイド部の有効半径方向力は、ガイド部を軸方向に伸長しつつ、まず軸方向力
、軸方向変位量、および半径方向変位量を測定することによって決定される。軸
方向力は、ガイド部を力変位量測定機器(例えば、10ポンドのロードセルを使
用するInstron,5543)内に配置することによって測定される。標準
的な軸方向力変位テストを使用して、Instronのロードセルがゆっくりと
離れて動かされ、その結果、ガイドワイヤのガイド部がゆっくりと引き延ばされ
る。Instronはガイド部を引き延ばすのに必要な力を増分基底で測定する
ようにプログラムされ得る。例えば、Instronが1cm/分の速度でガイ
ド部を引き延ばすように設定される場合、これは1ミリメートル毎または6秒毎
に力測定を行うように命令され得る。一旦、ガイド部の直径がカテーテルの直径
より小さいような点までガイド部が伸長されると、このテストは中止されなけれ
ばならない。
【0043】 あるいは、軸方向力および変位量テストの終了に続いて、ガイド部はInst
ronから除去され得、そしてこのガイド部が軸方向に移動されるにつれてのガ
イド部の直径の変化が光学測定デバイスを使用して測定され得る。この直径の変
化は、変位量および力測定が行われたものと一致する軸方向変位量で記録されな
ければならない。
【0044】 上記された実験的なセットアップを使用して、発明者らは、実質的に反りのガ
イド部の全領域にわたって、ガイド部に軸方向力を発揮し得る。例えば、1cm
長のガイド部を測定する場合、10〜50個の別個の反りを使用する。各反りに
おいて、軸方向の変位量、軸方向力およびガイド部の直径を測定および記録する
。上で記録された値を使用する各別個の反りにおいて、以下を計算する: 1)以下の式により与えられる、ガイド部のフリーな状態からの軸方向の全変
位量ΔL: ΔL=L−L0 2)以下の式により与えらる、ガイド部のフリーな状態からの半径の変化ΔR
【0045】
【数2】
【0046】 3)以下の式により与えられる、ガイド部に沿う単位長さ当たりの外向きの半
径方向力:
【0047】
【数3】
【0048】 4)上記のようにして明らかになった関係に由来するθeff 5)以下の等式により与えられる、カテーテルへ力を前方に移動させる螺旋の
有効アーク長:
【0049】
【数4】
【0050】 6)以下の等式により与えられる、ガイド部によりカテーテルに及ぼされる半
径方向力: FGS=Seffr
【0051】 ガイド部の任意のΔRについて、有効アクティブアーク長が、その長さにわた
って0〜1/2φcの範囲のさらなる半径方向の変位量を有するという事実を説
明するために、カテーテルにおけるガイド部の慣性力をグラフ化する場合、アク
ティブアーク長の有効ΔRを、ガイド部のΔRに比例する−1/4φcに全体的
に置き換える。
【0052】 (IV.カテーテルの抵抗力の測定方法) カテーテルの半径方向の反りを測定する方法は、以下の工程を包含する:第1
に、カテーテルの先端部を力測定デバイス内に吊す工程;第2に、カテーテルの
先端部を軸から反らし、所定の距離にする工程;第3にカテーテルの先端部の反
りに相当する力を測定する工程。
【0053】 カテーテルがガイド部に及ぼす抵抗力(Fc)は、その軸からカテーテルの遠
位端を反らすのに必要な力である。すなわち、ガイド部は、カテーテルをガイド
部の所望の通路に従わせるのに十分な力を、カテーテルに及ぼさなければならな
い。カテーテルの抵抗力(Fc)は、梁として使用されるカテーテルを備える片
持ち梁剛性テスト(図4を参照のこと)を使用して決定され得る。片持ち梁に付
与される力は、梁をそのもとの軸から反らす。
【0054】 実際には、体腔においてカテーテルを使用する場合、カテーテルが反らされ得
る最大の距離は、この管腔の直径によって決定される。カテーテルが使用中に体
腔内で反らされる距離は、0.5mmと5mmとの間であると見積もられる。特
定の最大反りは、このカテーテルと共に使用することを意図された最も大きいガ
イド部の最大半径によって決定され得る。体腔で使用されるカテーテルの有効梁
長は、カテーテルが挿入される体腔に基づいて変わる。曲がりくねった構造の冠
状動脈において、カテーテルの有効梁長は短くてもよい。しかし、カテーテルが
まっすぐな管腔に挿入される場合、カテーテルの有効梁長はより長い。ここで、
使用中のカテーテルの有効梁長は、1cmと5cmとの間であると見積もられる
【0055】 片持ち梁テストの目的は、使用中のカテーテルの有効梁長を模することである
。上記のように、カテーテルの実際の使用を模する有効梁長の決定は困難である
。片持ち梁テストにおけるカテーテルの梁長は、その特定の使用法に基づいて最
もよく決定されなければならない。梁の剛性は長さに反比例して増加するため、
片持ち梁テストの間に使用されるカテーテルの最小の長さの限度が規定される。
本発明において定義の目的のため、カテーテルの最小梁長は、使用が期待される
最も大きい管腔において、カテーテルを永久的に反らせることなく、カテーテル
が管腔の中心軸から管腔壁まで反らされ得る距離であると定義される。最大の反
り距離は、カテーテルと共に使用することを意図された最も大きいガイド部の最
も大きい半径として定義される。
【0056】 上記のように、片持ち梁テストの間のカテーテルの梁長は、デバイスの特定の
使用に基づいて決定される。しかし、カテーテルの遠位先端部が剛性部分である
場合、カテーテルの抵抗値は、ガイド部の外向き力を上回り得るということが当
業者に明らかであるべきである。上で必要な最小の反りは、片持ち梁テストの間
(この梁長は、短すぎて実際に使用するカテーテルの代表的なモデルになり得な
い)に、カテーテルの先端部に永久的な変形をもたらされなければならない。
【0057】 ガイド部の外向き力に対するカテーテルの抵抗力を決定するために、カテーテ
ルの抵抗力が測定され、そしてカテーテルの反りが、ガイド部の等価物ΔRとし
て表される。カテーテルの力を測定するために、上記の有効梁長Lを有するカテ
ーテルを用いて、力および反りを測定し得る装置(例えば、Instron)に
カテーテルを設置する。テストカテーテルが、その剛性がその使用中に示される
剛性であるように作製されなければならない。例えば、ガイド部が、使用中にカ
テーテル中の管腔を通過した場合、そのガイド部は、ガイド部がカテーテルの剛
性に寄与するが、カテーテルの反りを外面的に制限しない様式で、テストの前に
テストカテーテルに挿入されなければならない。カテーテルの主軸に垂直のカテ
ーテルを、ゼロの反り(そのもとのフリーな状態)から、このカテーテルと共に
使用することを意図された最も大きいガイド部の最もフリーな状態の半径と等し
い最小値である反り状態まで反らせるのに必要な力を、測定および記録する。ガ
イド部のΔRFに関してカテーテルの反りを表すために、以下の変換を使用する
【0058】
【数5】
【0059】 次いで、カテーテルの測定された反りは、以下を使用してガイド部のΔRに関
してあらわされ得る: ΔR=R0−R=R0−(δc+1/2φc)。
【0060】 (V.カテーテルおよびガイドワイヤの適合方法) 詳述された方法は、カテーテルの半径方向の反り、ガイド部の外向きの半径方
向力を決定し、ガイド部の外向きの半径方向力とカテーテルの抵抗との相互関係
によって達成された測定は、以下で詳細に提供される:カテーテルが、ガイド部
上を進められる場合に、そのカテーテルの先端部が管腔壁と接触したままになる
ように、圧縮可能なガイド部を有するガイドワイヤによって反らされ得るか否か
を測定する方法。この方法は、ガイド部がこのカテーテルに及ぼす力、およびカ
テーテルの抵抗力を、ガイド部のΔRの関数としてグラフ化する工程を包含する
【0061】 ガイド部の半径方向力の曲線の下の領域が積分される場合、カテーテルの力の
値の曲線の下の積分領域が小さくなるほど、2本の線の間の全領域は、ガイド部
が与える反り力を表し、これは本発明の目的である。一般に、本発明は、8ポン
ドより小さい全ガイド部のための外向きの半径方向力によって作動する。好まし
くは、ガイド部の操作可能な範囲は、0.09ポンドと2.5ポンドとの間であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明のガイド部の拡大平面図である。
【図1A】 図1A〜1Cは、伸長の3つの段階でのガイド部の基本的な実施態様を示す。
【図2】 図2は、管腔内のガイド部にわたって進む場合のカテーテルを示す。
【図3】 図3Aおよび3Bは、ばね留めとして作用するワイヤの形態のガイド部を示す
。 図3Cおよび3Dは、変位ワイヤの形態のガイド部を示す。
【図4A】 図4Aは、力測定デバイスのプロフィール図である。
【図4B】 図4Bは、力測定デバイス構成成分の模式図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 60/103,447 (32)優先日 平成10年10月7日(1998.10.7) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,UZ,VN,YU,ZA,Z W (72)発明者 マスキビッチ, ジョン シー. アメリカ合衆国 カリフォルニア 95014, カパーチノ, パーム スプリング コ ート 11587 (72)発明者 パサファロ, ジェイムズ ディー. アメリカ合衆国 カリフォルニア 95032, ロス ガトス, ベルリッジ ドライブ 107 (72)発明者 ウイリアムズ, ロナルド ジー. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94025, メンロ パーク, カンポ ベロ レー ン 149 (72)発明者 クピーキ デイビッド ジェイ. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94114, サン フランシスコ, マーケット ス トリート 3276 (72)発明者 マー, キャシー エム. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94041, マウンテン ビュー, ウエスト ダナ ストリート 1077ビー Fターム(参考) 4C167 AA29 BB02 BB03 BB08 BB12 BB70 CC08 GG02 GG23 GG24 GG32 GG33 GG34 HH30

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 体腔内の所望の位置に別のデバイスをガイドするのに使用す
    るためのガイドワイヤであって、該ガイドワイヤが以下: ほぼ直線状の近位部、および該近位部の直径よりも直径的に大きな曲線状の三
    次元プロフィールを規定するガイド部を備え、該ガイド部は曲線状通路を提供し
    、該曲線状通路に沿って別のデバイスが前進し得、該ガイド部は該遠位端に実質
    的に位置される複数の螺旋状の巻きを有し、該螺旋状の巻きが少なくとも部分的
    に圧縮される場合、該各螺旋状の巻きは、該螺旋状の巻き上を前進する別のデバ
    イスの過剰な抵抗力で外向きの半径方向の力を発揮し得、該外向きの半径方向の
    力は、腔壁と別のデバイスとの間で、該腔壁から離れている該螺旋状の巻きの一
    部によって生成され、該別のデバイスは該螺旋状の巻き上をたどる、ガイドワイ
    ヤ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のガイドワイヤであって、前記ガイド部が複
    数の螺旋状に近い巻きをさらに備える、ガイドワイヤ。
  3. 【請求項3】 近位端、遠位端、および該遠位端に接続された少なくとも1
    つの変位アームを有するガイドワイヤであって、該変位アームは、圧縮される場
    合に外向きの半径方向の力を発揮し、該変位アームは以下: 接合端部および遠位端を有する形状記憶合金から作製されるワイヤであって、
    該接合端部が180度の弧にわたって回転し得る、ワイヤ; 該変位アームの該遠位先端部における非外傷性の先端部;ならびに 医療手順中の該変位アームの該回転を測定するための少なくとも1つのラジオ
    パクマーカー、を備える、ガイドワイヤ。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載のガイドワイヤであって、前記変位アームが
    ボールソケット型軸継手接合によって該ガイドワイヤに接続される、ガイドワイ
    ヤ。
  5. 【請求項5】 請求項3に記載のガイドワイヤであって、前記変位アームが
    形状記憶合金および少なくとも1つの他の金属から構成される、ガイドワイヤ。
  6. 【請求項6】 直線状の力を生成し得る、腔壁に隣接するように医療デバイ
    スを押すためのガイドワイヤであって、以下: 近位端、遠位端、および該遠位端を少なくとも部分的に通って延びる管腔; フィラメントワイヤであって、該カテーテルの遠位端に固定して接続され、そ
    して複数の前形成された曲線を有する記憶形状材料から作製される、該管腔を通
    ってそこを延びる、フィラメントワイヤ;ならびに 該ガイドワイヤの該遠位端の実質的に付近に位置される該管腔の複数の開口部
    であって、該開口部は該フィラメントワイヤの該前形成された曲線の突出を可能
    にする、開口部、を備える、ガイドワイヤ。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載のガイドワイヤであって、前記管腔が該ガイ
    ドワイヤの前記近位端から前記遠位端へ延びる、ガイドワイヤ。
  8. 【請求項8】 請求項6に記載のガイドワイヤであって、前記フィラメント
    ワイヤが、前記近位端から突出するリード部とともに、該近位端から前記遠位端
    へと延びる、ガイドワイヤ。
  9. 【請求項9】 請求項6に記載のガイドワイヤであって、前記フィラメント
    ワイヤが該ガイドワイヤの長さを通って延びる、ガイドワイヤ。
  10. 【請求項10】 前述の請求項すべてに記載されるガイドワイヤであって、
    前記外向きの半径方向の力(Fr)が、2ポンド未満、そして好ましくは0.0
    09ポンドから0.5ポンドの範囲内である、ガイドワイヤ。
  11. 【請求項11】 前述の請求項すべてに記載されるガイドワイヤであって、
    前記圧縮性ガイド部が、20mm未満の直径を有し、そして好ましくは0.5m
    mから5mmの範囲内である、ガイドワイヤ。
  12. 【請求項12】 前述の請求項すべてに記載されるガイドワイヤであって、
    前記圧縮性ガイド部が、形状記憶材料、形状記憶合金、ツー・ウェイ形状記憶合
    金、セラミック複合体、ポリマー、または超弾性材料とカップリングされた低弾
    性金属から構成される、ガイドワイヤ。
  13. 【請求項13】 前述の請求項すべてに記載されるガイドワイヤであって、
    前記カテーテルが、オーバーワイヤカテーテルまたはラピッドエクスチェンジカ
    テーテルである、ガイドワイヤ。
  14. 【請求項14】 カテーテルの抵抗値を測定するための携帯型力抵抗メータ
    であって、以下: カテーテル遠位端を受容するための開口部; 該カテーテル遠位端を定量化可能な距離で移動させるための反らしレバー; 該カテーテル遠位端に関する梁剛性値を測定するための該反らしレバーに連結
    されるロードセル;および 該カテーテル遠位端の該定量化可能な距離および該長さを用いて、該梁剛性値
    を力抵抗値に変換するためのマイクロプロセッサ; ならびにディスプレイユニット、を備える、携帯型力抵抗メータ。
  15. 【請求項15】 カテーテルの半径方向の反りを決定するための方法であっ
    て、以下の工程: (a)力抵抗メータにおいてカテーテル先端部を吊るす工程; (b)該カテーテル先端部を、軸から離して、該カテーテルの主軸から予め決
    められた距離まで反らせる、工程;および (c)該カテーテル先端部の該反りに対応する力を測定する工程、を包含する
    方法。
  16. 【請求項16】 請求項15に記載の方法であって、前記力測定デバイスが
    携帯型ハンドヘルドのデバイスである、方法。
  17. 【請求項17】 ガイドワイヤの半径方向の反り力を決定するための方法で
    あって、以下の工程: (a)力測定デバイス中に圧縮性ガイド部を有するガイドワイヤを確保する工
    程; (b)該力測定デバイス中にて該ガイドワイヤの各端部を固定する工程; (c)該ワイヤの該端部を引き離す工程; (d)該引く間、該ガイド部の直線状変位をたどりながら、該ガイド部を引き
    離すのに必要とされる力を測定する工程; (e)該ガイド部が引かれる間、該ガイド部の対応する半径方向の変位を測定
    する工程;および (f)該ガイド部の半径方向の力を、該測定された力、該直線状の変位、およ
    び該半径方向の変位から決定する工程、を包含する、方法。
  18. 【請求項18】 正確な半径方向位置決めを必要とする医療手順のためのガ
    イドワイヤにカテーテルを適合させる方法であって、以下の工程: (a)処置されるべき体腔の腔直径を測定する工程; (b)該体腔において使用されるべきカテーテルを選択する工程; (c)該カテーテルの効果的な長さを選ぶ工程; (d)該効果的な長さにわたって該カテーテルのカテーテル抵抗値を測定する
    工程;および (e)圧縮性ガイド部を有するガイドワイヤを該カテーテル抵抗値に適合させ
    、該カテーテルが該腔壁へ反らせるように圧縮される場合、該ガイドワイヤが十
    分な外向きの半径方向の力を有することを保証する工程、を包含する方法。
  19. 【請求項19】 請求項18に記載の方法であって、前記工程(d)が、携
    帯型力測定デバイスにおいて梁の剛性を測定する工程、および前記カテーテルの
    該梁の剛性を前記カテーテルの抵抗値に変換する工程をさらに包含する、方法。
  20. 【請求項20】 請求項18に記載の方法であって、前記工程(e)が、正
    確な半径方向の位置決めのために、前記ガイドワイヤと前記カテーテルとの間の
    適合性の確認のためにガイドワイヤの外向きの半径方向の力に対して前記カテー
    テルの抵抗値をグラフ化する工程をさらに包含し、さらに以下の工程: (a)前記ガイド部の半径方向の力を、該ガイド部が伸びるにつれて該ガイド
    部の半径の変化の関数としてグラフ化する工程;および (b)該測定されたカテーテルの抵抗力の値を、該ガイドワイヤの該ガイド部
    によって使用されるのと同じ座標系に変換した後、該カテーテルの該抵抗力を重
    ねる工程、を包含する、方法。
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