JP2008504906A - 非対称な部材を有する腔内用医療装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】構造部材がほぼ一様な応力および/または歪みを部材に沿って受け、これにより、疲労安全係数を最大にし、および/または、ピーク歪みを最小にするステント構造を提供する。
【解決手段】本発明は、概して、身体の通路すなわち管路内で使用するための拡張可能な腔内用医療装置に関し、より詳細には、非対称なストラット部材およびループ部材を有する最適化されたステントに関する。本発明の一実施形態では、ステントが、1つ以上の部材を含み、各部材が少なくとも1つの構成要素を有する。この構成要素は、不均一な断面を有し、この構成要素が変形したときに、ほぼ一様に応力が分散する。
【選択図】 図1

Description

開示の内容
〔関連する出願のクロスリファレンス〕
本発明は、35U.S.C.§119(e)に従い、2004年6月30日出願の米国特許仮出願第60/584,375号の優先権を主張する。
〔発明の分野〕
本発明は、概して、身体の通路すなわち管路内で使用するための拡張可能腔内用医療装置に関し、より詳細には、非対称なストラット部材およびループ部材を有し、最適化されたステントに関する。
〔発明の背景〕
腔内用プロテーゼ装置の使用が従来の脈管手術の代替手段となることは実証されている。腔内用プロテーゼ装置は、一般に、動脈瘤の修復に脈管のライナーとして用いられるか、あるいは、狭窄または閉塞した脈管を機械的に支持し、つぶれることを防止することに用いられる。
腔内血管内補綴学は、ステントのような、ほぼ管状のプロテーゼ装置を脈管または脈管系内の他の管状構造部に経皮的に挿入することを必要とする。ステントは、通常、脈管系内の所定位置まで、カテーテルを使って、外形が小さい(low-profile)(配置前の)状態で送達される。所望の位置まで送達されたら、ステントは、血管壁の中へと拡張することで配置される。拡張されたステントは、通常、圧縮された状態のステントの直径よりも数倍大きな直径を有する。ステントの拡張は、当技術で公知のいくつかの方法、例えば、機械的拡張装置(バルーン式カテーテル拡張ステント)によって、または、自己拡張によって行うことができる。
理想的なステントでは、ステント部位における移植後の血栓症を最小限にするために、ステント部材の幅および壁厚が最小限のものを利用する。理想的なステントはまた、脈管の弾性的なリコイルを妨げるのに十分なフープ強度も有する。これらの条件を満たすために、現在の多くの管状ステントは、まっすぐに長さ方向に接続するコネクタまたは波状に長さ方向に接続するコネクタで接続された、ストラット部材の周方向のセット(circumferential set)を複数用いている。
ストラット部材の周方向のセットは、通常、一連の斜めのセクションから形成されていており、この一連の斜めのセクションは湾曲した、すなわち、弧状のセクションに接続されて、閉じた輪のジグザグ構造を形成している。この構造は、ステントが拡張すると開いて、ステントの中の、脈管の壁部を構造的に支持する要素を形成する。単一のストラット部材は、ストラット部材における周方向のセットうちの1つで、湾曲セクションに接続された対角セクションであると考えることができる。現在のステント構造では、ストラット部材のこれらのセットは、金属の単一片から形成されていて、一様な壁厚と、ほぼ一様なストラット幅を有する。同様に、湾曲したループ部材もほぼ一様な壁厚と、ほぼ一様な幅を有するように形成されている。
ステント部材の幾何学的形状は一様であるかも知れないが、荷重がかかった各部材が受ける歪みは一様ではない。任意の断面を横切るようにステントに加えられた「応力(stress)」は、単位面積当たりの力と定義される。これらのディメンションは、圧力のディメンションであり、単位体積当たりのエネルギーに等しい。ステントにかかる応力には、配置中にステントが受ける力があり、脈管の壁部からステントに加えられる単位面積当たりの反作用の力が含まれる。結果としてステントが受ける「歪み(strain)」(変形)(deformation)は、検討している断面に垂直なわずかな拡張と定義される。
配置されている最中および作用中、各ステント部材は、その長さ方向に沿って様々な荷重を受ける。特に、ラジアルアーク部材は、構造体の他の部分に比べて大きな荷重を受ける。ステント部材が全て一様な断面積からなっていると、結果として生じる応力、かつ、そのために歪みが変化する。したがって、ステントがほぼ一様な断面の部材を有すると、一部のステント部材は、引き起こされる歪みがより小さい領域において過剰に設計され、この結果、常により堅いステントになる。少なくとも、各ステント部材は、部材のサイズ(幅および厚み)を、受ける最大の応力および/または歪みに適応するのに十分なものにすることで、破損を防ぐように設計されなければならない。断面が一様であるストラット部材およびアーク部材を有するステントも機能はするが、強度または放射線不透過性を増すために部材の幅を増大させると、ストラット部材のセットは、拡張するときに、より大きな応力および/または歪みを受ける。応力および/または歪みが大きいと、鼓動する心臓の周期的な応力により、金属にひびが入り、ステントが疲労破損する可能性がある。
周期的な疲労による破損は、心臓が鼓動することから特に重要であり、そのために、通常毎分70回以上であり、毎年約4000万回である動脈の「パルス(pulse)」のために、これらの装置は、10年の寿命の間、108回以上の荷重に持ちこたえるように設計することが必要である。現在、生理的荷重を考慮したときに、確実に許容できる程度の応力および歪みとなるように、構造の物理的試験および解析的評価の両方が行われている。これは、通常、従来の応力/歪み寿命(S−N)アプローチを用いて行われている。このアプローチは、応力の数値予測の組み合わせ、および、加えられた応力または歪みと、部品の総寿命との間の関係を実験的に決定したものから設計と寿命の予測を行っている。本記載のための疲労荷重には、限定はしないが、ステントの軸方向荷重、曲げ、ねじれ/ねじり荷重が、個別に、および/または、組み合わせで含まれる。当業者には分かるであろうが、他の疲労荷重条件も、本発明の一部として説明する疲労手法を用いて考慮することができる。
通常、有限要素解析(FEA)手法が、人体内の脈管に応用する場合のステントの応力および/または歪みを計算し、また、疲労安全性を解析するのに用いられてきた。しかしながら、疲労解析に対するこのような従来の応力/歪み寿命アプローチは、許容できる状態の応力および/または歪みを達成するために、本質的に一様である幾何学形状の変化のみを考慮しており、構造部材に沿ってほぼ一様な応力および/または歪みを得るために形状を最適化することは考えていない。応力が一様であることは、「疲労安全係数(fatigue safety factor)」が一様であることを意味する。疲労安全係数とは、シミュレートされた疲労周期の間に測定される平均応力および交代応力から計算された数値関数をいう。さらに、構造体にある傷の存在や、このような傷が伝搬することによるステントの寿命に対する影響は、普通、考慮されていない。さらに、ステント構造における傷や、このような傷が伝搬する影響を考慮した幾何学形状の最適化は行われていない。
必要とされているのは、構造部材がほぼ一様な応力および/または歪みを部材に沿って受け、これにより、疲労安全係数を最大にし、および/または、ピーク歪みを最小にするステント構造であり、かつ、欠陥を有する場合と有さない場合の両方で、構造を定め、最適化する解析方法である。結果として得られたこのような構造の1つは、断面が変化するステント部材を考慮していて、欠損または欠陥があってもなくても、所定の荷重条件に対して応力および/または歪みをほぼ一様にする。
〔発明の概要〕
本発明は、概して、身体の通路すなわち管路内で使用するための拡張可能な腔内用医療装置に関し、より詳細には、非対称なストラット部材およびループ部材を有する最適化されたステントに関する。本発明の一実施形態では、ステントが、近位開口端部および遠位開口端部有し、その近位開口端部および遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、管状形状を有する、1つ以上のフープ構成要素を備える。各フープ構成要素は、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きの複数のラジアルストラット部材、および、隣り合うラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材、として形成されている。少なくとも1つのラジアルアーク部材が、不均一な断面を有し、ラジアルアークが変形したときに、ラジアルアークに沿って歪みがほぼ一様に分散する。
本発明の別の実施形態は、少なくとも1つの屈曲構成要素を有する1つ以上の屈曲コネクタを有するステントを含む。屈曲構成要素は、不均一な断面を有するように設計されており、屈曲構成要素が変形したときに、屈曲構成要素に沿ってほぼ一様に歪みが分散する。
同様に、本発明の別の実施形態では、ステントが、少なくとも1つのラジアル構成要素を有する1つ以上のラジアル支持部材を備える。ラジアル構成要素は、不均一な断面を有するように設計されていて、ラジアル構成要素が変形したときに、ラジアル構成要素に沿ってほぼ一様に歪みが分散する。
本発明のさらに別の実施形態では、ステントが、1つ以上の部材を備え、各部材は少なくとも1つの構成要素を有する。構成要素は、不均一な断面を有するように設計されており、構成要素が変形したときに、その構成要素に沿って歪みがほぼ一様に分散する。
本発明のさらに別の実施形態では、ステントが、近位開口端部および遠位開口端部を有し、近位開口端部および遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、管状形状を有する、複数のフープ構成要素を備える。各フープ構成要素は、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きの複数のラジアルストラット部材、および、隣り合うラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材、として形成されている。少なくとも1つのラジアルアーク部材が、不均一な断面を有し、ラジアルアークが変形したときに、ラジアルアークに沿って歪みがほぼ一様に分散する。ステントは、隣り合うフープ構成要素を接続する、長さ方向に配向された1つ以上の屈曲コネクタをさらに備える。各屈曲コネクタは、可撓性ストラットを備え、各可撓性ストラットは、1つの可撓性アークによって各端部で接続されている。
本発明による別のステントは、近位開口端部および遠位開口端部を有し、その近位開口端部および遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、管状形状を有する、1つ以上のフープ構成要素を含む。各フープ構成要素は、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きの複数のラジアルストラット部材、および、隣り合うラジアルストラットを接続するラジアルアーク部材、として形成されている。少なくとも1つのラジアルアーク部材は、不均一な断面を有し、ラジアルアークが変形したときに、ラジアルアークに沿って応力がほぼ一様に分散する。
本発明によるさらに別の医療装置は、少なくとも1つの屈曲構成要素を有する1つ以上の屈曲コネクタを含むステントを備える。屈曲構成要素は、不均一な断面を有し、屈曲構成要素が変形したときに、屈曲構成要素に沿ってほぼ一様に応力が分散する。
本発明はまた、少なくとも1つのラジアル構成要素を含む1つ以上のラジアル支持部材も考慮している。ラジアル構成要素は、不均一な断面を有し、ラジアル構成要素が変形したときに、ラジアル構成要素に沿ってほぼ一様に応力が分散する。
本発明による別のステントは、それぞれが少なくとも1つの構成要素を有する1つ以上の部材を備える。構成要素は、不均一な断面を有し、構成要素が変形したときに、構成要素に沿ってほぼ一様に応力が分散する。
本発明によるさらに別のステントは、近位開口端部および遠位開口端部を有する管状形状を有し、この近位開口端部および遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、複数のフープ構成要素を含む。各フープ構成要素は、実質的に長さ方向に配置されたラジアルストラット部材の連続した一組、および、隣り合うラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材として形成されている。少なくとも1つのラジアルアーク部材が不均一な断面を有し、ラジアルアークが変形したときに、ラジアルアークに沿って応力がほぼ一様に分散する。ステントは、隣り合うフープ構成要素を接続する、長さ方向に配置された1つ以上の屈曲コネクタをさらに備える。各屈曲コネクタは、可撓性ストラットを備え、各可撓性ストラットは、1つの可撓性アークによって各端部で接続されている。
本発明によるさらに別のステントは、近位開口端部および遠位開口端部を有する管状形状を有し、近位開口端部および遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、1つ以上のフープ構成要素を備えている。各フープ構成要素は、実質的に長さ方向に配置されたラジアルストラット部材の連続した一組、および、隣り合うラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材として形成されている。少なくとも1つのラジアルアーク部材が、不均一な外形を有し、ラジアルアークが変形したときに、ラジアルアークに沿って応力がほぼ一様に分散する。
本発明はまた、隣り合うフープ構成要素を接続する1つ以上の可撓性コネクタを有するステントも考慮している。各可撓性コネクタは、実質的に長さ方向に配置された可撓性ストラット部材の連続した一組、および、隣り合う可撓性ストラットを接続する複数の可撓性アーク部材として形成されている。少なくとも1つの可撓性アーク部材は、テーパーが付けられた外形を有し、可撓性アークが変形したときに、可撓性アークに沿ってほぼ一様に歪みが分散する。
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、腔内用の医療装置を説明するものであり、この腔内用医療装置は、血管(vessel lumen)の壁部の中へと拡張することができ、かつ、生理学的負荷を受けることができ、その一方で、使用中に、この装置の構成要素の1つ以上で、ほぼ一様な応力(一様な疲労安全係数)および/または歪みを維持する。このような説明のために、「使用("use")」は、送達、配置および装置の配置後(短期または長期)の状態を含みうる。血管内ステント(intravascular stent)が、例示の目的で説明される。しかしながら、本明細書においてこの用語が使用される場合、腔内用の医療装置には、限定はしないが、あらゆる拡張可能な血管用人工器官(expandable intravascular prothesis)、拡張可能な腔内血管グラフト、ステント、または、身体の通路を維持または拡張するために用いられるあらゆる他の機械的な枠組装置(mechanical scaffolding device)を含む。さらに、この点に関しては、用語「身体の通路("body passageway")」は、哺乳類の体内にあるあらゆる管路、または、あらゆる身体の脈管を包含し、あらゆる身体の脈管には、限定はしないが、あらゆる静脈、動脈、管路、脈管、通路、気管、尿道、食道、さらには、グラフトのようなあらゆる人工脈管が含まれる。
本発明による腔内装置は、自己拡張式ステント、および、機械的に拡張されるステントを含む、あらゆる放射状に拡張可能なステントを含みうる。機械的に拡張されるステントには、限定はしないが、バルーンの膨張によってなど、拡張部材によって放射状に拡張されるステントが含まれる。
図面に関しては、様々な異なる図面を通して、同様の部品が同様の参照符号で表されている。例えば、図1におけるラジアルストラット(radial strut)108は、図3におけるラジアルストラット308と同様であるか、等価である。
図1および図2を参照すると、本発明の一実施形態によるステント100の斜視図が図示されている。図1は、拡張されていない、すなわち、拘束された、配置前の状態のステント100を図示しており、一方、図2は、完全に拡張された状態のステント100を示している。
ステント100は管状形状を備える構造部材からなり、この管状形状を備える構造部材は、近位開口端102および遠位開口端104を有し、その近位開口端102および遠位開口端104の間に延びる長さ方向軸103を画定する。ステント100は、患者に挿入し、脈管を進行するのに適した第1の直径D1、および、血管の対象領域に配置するのに適した第2の直径D2を有し、第2の直径が第1の直径よりも大きい。
ステント100構造体は、複数の隣接するフープ(hoops)106(a)〜フープ106(d)を備えており、これらのフープ106(a)〜フープ106(d)は、近位端102および遠位端104の間に延びている。図示の実施形態では、フープ106(a)〜フープ106(d)が、様々なラジアル支持部材および/または構成要素を包含している。詳しくは、フープ106(a)〜フープ106(d)を構成するラジアル構成要素には、長さ方向に配置された複数のラジアルストラット部材108、および、隣り合うラジアルストラット108を接続する複数のラジアルアーク部材(radial arc members)110がある。隣り合うラジアルストラット108は、複数のセルを形成するように、向かい合う端部で実質的にS字またはZ字状のパターンとなるように接続されている。複数のラジアルアーク部材110は、実質的に半円形形状をしており、その中心に対して実質的に対称となっている。
ステント100構造体は、複数の屈曲コネクタ114をさらに備えており、この屈曲コネクタ114は、隣り合うフープ106(a)〜フープ106(d)を接続している。各屈曲コネクタ114は、1つ以上の可撓性構成要素を備えている。図1および図2に図示の実施形態では、可撓性構成要素が、1つ以上の長さ方向に配向された可撓性ストラット部材116、および、複数の可撓性アーク部材118を含む。隣り合う可撓性ストラット116は、向かい合う端部で実質的にN字状のパターンになるように接続されている。複数の可撓性アーク部材118は、実質的に半円形の形状を有し、その中心に対して実質的に対称となっている。
各屈曲コネクタ114は、端部を2つ有する。屈曲コネクタ114の一方の端部は、1つのフープ、例えば、フープ106(c)の一方のラジアルアーク(radial arc)110に取り付けられ、屈曲コネクタ114の他方の端部は、隣接するフープ、例えば、フープ106(d)の一方のラジアルアーク110に取り付けられる。屈曲コネクタ114は、隣り合うフープ106(a)〜フープ106(d)を共に、屈曲コネクタで、ラジアルアーク接続領域117(radial arc connection regions)に接続する。
図3Aは、本発明の一実施形態によるステント300を図示している。ステント300は、長さ方向に切断されて、二次元的な形状に平坦に置かれたように見えるが、拘束され、配置される前の状態にある。明らかに分かるであろうが、図3Aに描かれているステント300は、実際には、図1に示されているステント100と同様に円筒形状をしており、説明のために平坦な形状で示されているに過ぎない。このような円筒形状は、図3Aの平坦な形状を巻いて円筒形にし、上部ポイント「C」を底部ポイント「D」に接合することで得ることができる。
ステント300は、通常、円筒形をしたコバルト・クロム合金管をレーザー加工することによって製造される。ステント300を製造するのに用いることができる他の材料としては、コバルトおよびニッケルをベースとする合金のような他の非鉄金属合金、ニッケルチタン合金、ステンレス鋼、他の鉄金属合金、耐熱金属、耐熱金属合金、チタンおよびチタンをベースとする合金を含む。ステントはまた、セラミックまたはポリマー材料から製造されてもよい。
図1と同様に、ステント300は、複数の円筒形フープ306であって、複数の屈曲コネクタ314によって共に取り付けられているフープ306から構成されている。例として、ラジアルストラット部材308bがラジアルアーク部材310bの間に接続されていて、図3Aにおける(点線の長方形312中に示されているように)閉じた円筒形のフープセクション306bを形成している。
(点線の長方形326の中に示されているように)屈曲コネクタ314からなるセクションが隣り合うフープセクション306をブリッジしている。屈曲コネクタ314の各セットは、長さ方向に配向された3つの可撓性ストラット316からなり、各可撓性ストラット316は、各端部で4つの可撓性アーク部材318の1つによって接続されて、2つの端部を有する「N字」形状の可撓性コネクタ314を形成しているといえる。N字状の屈曲コネクタ314の各端部は、湾曲したラジアルアーク部材310にストラット屈曲コネクタ取り付けポイント317で取り付けられている。
図示の実施形態では、各フープセクション306が、概ね正弦波のパターンに配置されたラジアルストラット308およびラジアルアーク310から構成されている。各屈曲コネクタは、正弦波状のサイクルが完全に一周するごとに隣接するフープ306に取り付けられており、この結果、N字屈曲コネクタ326のセットにおけるN字屈曲コネクタ314の数は、フープセクション306におけるラジアルアーク部材310の総数の半分となる。図3Eは、典型的な屈曲コネクタ314の詳細を描いており、この屈曲コネクタ314は、長さ方向に配向された可撓性ストラット316を有し、この可撓性ストラット316は、各端部で可撓性アーク318に接続されている。
各N字屈曲コネクタ314は、図3Aに明確に図示されているように、隣接するN字屈曲コネクタ314と入れ子状に合わさるように形成されている。「入れ子状にする("nesting")」とは、第1の可撓性コネクタの上部を、その第1の可撓性コネクタのすぐ上に設置されている第2の可撓性コネクタの底部を越えて挿入すること、と定義される。同様に、第1の可撓性コネクタの底部は、その第1の可撓性コネクタのすぐ下に設置されている第3の可撓性コネクタの上部のすぐ下まで挿入される。したがって、個々の可撓性コネクタが入れ子状になっているステントでは、各可撓性コネクタが両隣の可撓性コネクタ、つまり、その個々の可撓性コネクタのすぐ下の可撓性コネクタ、および、すぐ上の可撓性コネクタと入れ子状となっている。このように入れ子状にすることにより、「N字」屈曲コネクタ314を重ねることなくステント300をより小さな直径に拘束することができる。
図3Aに図示されているステント300は、可撓性コネクタ314の8つのセクションによって連結されている9つのフープセクション306から構成されている。9つのフープセクション306は、2つの端部フープセクション(近位フープセクション306aおよび遠位フープセクション306c)、および、7つの内部フープセクション306bを含む。
内部フープセクション306bは、両端で、屈曲コネクタ314のセクションにより、所定のパターンで接続され、複数の閉じたセル320を形成する。端部フープセクション(306aおよび306c)は、一端で、隣接する内部フープセクションに、屈曲コネクタ314のセクションによって接続されており、同様に、複数の閉じたセルを形成している。隣り合うフープセクション306は、図3Aに図示されているように、位相がずれるように配向されてもよい。あるいは、隣り合うフープセクション306は、位相が合うように配向されてもよい。なお、端部フープセクション(306aおよび306c)の長さ方向の長さは、内部フープセクション306bの長さ方向の長さとは異なる長さであってもよい。図3Aに図示されている実施形態では、端部フープセクション(306aおよび306c)は、内部フープセクション306bよりも短い長さ方向の長さを有する。
前述したように、図示の実施形態における各フープセクションは、概ね正弦波状のパターンに配置されたラジアルストラット部材308、および、ラジアルアーク部材310から構成されている。反復する波状の各パターンは、フープ要素322を形成する。フープ要素は、(屈曲コネクタ326の所定のセットにおける)各屈曲コネクタ314で反復し、フープ306を形成する。
例えば、図3Aは、各フープセクション306が5つのフープ要素322から構成されていることを示している。ただし、反復するフープ要素322の数は、本発明の範囲を限定する意味のものではない。当業者には分かるであろうが、より多くの、または、より少ない数のフープ要素が使用されてもよく、特に、直径がより大きい、または、より小さいステントを提供する場合に、そのようにフープ要素が使用されてもよい。
図3B〜図3Dは、それぞれ、本発明のある実施形態による、近位フープ要素322a、内部フープ要素322b、および遠位フープ要素322cの拡大詳細図である。近位端フープ要素322aは、屈曲コネクタ314に、近位端フープ要素322aの遠位端に沿って取り付けられている。遠位端フープ要素322cは、屈曲コネクタ314に、遠位端フープ要素322cの近位端に沿って取り付けられている。図3Cは、典型的な内部フープ要素322bを図示しており、この内部フープ要素322bは、隣接する屈曲コネクタ314に、その内部フープ要素322bの近位端および遠位端に沿って取り付けられている。
前述したように、フープ要素322は、概ね正弦波状のパターンに配置された複数のラジアルストラット308およびラジアルアーク310を備える。波状パターンの各要素で応力または歪みを一様にするために、フープ要素322は、一般に、各フープ要素322内で寸法が変化するラジアルストラット308およびラジアルアーク310から構成される。このような設計形状は、異なる断面積を有するラジアルストラット308を含む。さらに、近位端フープ要素322aおよび遠位端フープ要素322cは、内部フープ要素322bとは異なる形状からなる。したがって、内部フープ要素322bの一部であるラジアルアーク310およびラジアルストラット308の部材は、近位端フープ要素322aおよび遠位端フープ要素322cのそれぞれの対応するストラットとは異なる寸法でありうる。近位フープ要素322aおよび遠位フープ要素322cは、互いの鏡像となっている。
血管内ステントは、周方向に堅く、そして、血管のリコイルを阻止するのに十分なフープ強度を有し、一方で、長さ方向の柔軟性を維持しなければならない。典型的な正弦波状およびほぼ正弦波状の設計では、ラジアルアークに応力または歪みが大きい領域があり、このような領域は、ステントの疲労に直接関係する。しかしながら、ラジアルアークの長さ方向に沿って生じる応力および/または歪みは一様ではなく、応力および/または歪みが比較的低い領域がある。ステントが、断面が一様であるラジアルアークを有すると、最大応力および/または歪みが高い領域、および、応力および/または歪みが比較的低い他の領域が生じる。このような設計の結果は、拡張性能が低くなること加えて、疲労寿命が短くなることである。
本発明によるステント設計は、応力(疲労安全係数)および/または歪みに関して最適化されており、この結果、ステントは、そのステントの重要な領域に沿って、ほぼ一様な歪みを有し、さらに、最適な疲労特性(fatigue performance)を有するようになった。疲労特性は、ステントに沿ってほぼ一様である疲労安全係数を最大にすることで最適化した。様々な重要な領域は、ラジアルアーク310および/もしくはラジアルストラット308、ならびに/または、屈曲アーク318および/もしくは屈曲ストラット316を含むことができる。好ましい実施形態において、重要な領域としては、ラジアルアーク310が含まれる。構造における応力および/または歪みを予測する1つの方法としては、有限要素解析(FEA)があり、有限要素解析では、有限要素(離散した位置)を利用する。
本設計は、拡張性能がより高く、疲労寿命がより長いステントを提供する。初期の応力および/または高いところでは、材料を局所的に加えてラジアルアーク310の断面積を増加し、これにより、高い局所応力および/または歪みを隣接する領域に分散させ、最大応力および/または歪みを下げた。さらに、断面の幾何学形状を変えることによってもまた、最大応力および/または歪みを同様に下げることができる。このような手法が、個別に、または組み合わせて(つまり、断面積を加えるかまたは取り去る、および/または、断面の幾何学形状を変える)、ステントの構成要素、例えば、ラジアルアーク310に、その結果生じる応力およびまたは歪みがほぼ一様になるまで適用される。本設計の別の利益は、ステントの大きさが小さくなるということである。
ステント構造体の中の欠陥を含む、予め存在する不連続性を定量的に評価し、これによりステントの疲労寿命を予測するために、本発明の範囲は、破壊力学に基づいた数値解析を含む。さらに、この手法は、不連続性があるもとで疲労寿命を最大となるようにステントの設計を最適化することに拡張することができる。本発明によるこの破壊力学に基づいたアプローチは、移植された脈管内で周期的な負荷がかかった場合に、不連続性が伝搬し、ステントが生体内で破損する傾向に関して、微細構造欠陥を含むステント構造における不連続性の重大さを定量的に評価する。具体的には、異なる長さ、異なる幾何学的形状、および/または、ステント構造体内部およびステント構造体上の異なる位置に関しての構造的な不連続性についての応力拡大係数が記述され、周期的な荷重に伴う応力強度における違いが、疲労割れが成長する閾値と、不連続性の重大性の程度が決定するために比べられる。次に、ステント材料に関する疲労割れの成長速度についての実験データが、不連続性を危険な大きさまで伝搬させるのに必要な荷重サイクルに基づいてステントの寿命を予測するのに用いられる。
図4Aは、Y軸に取った応力強度の範囲(疲労荷重の全域における応力拡大係数の違い)に対するX軸に取った不連続性の長さをグラフ図に表したものである。実線480は、不連続性長さの関数として描かれている閾値応力強度範囲を表している。この閾値応力範囲は、所定のステント材料について記述されている。所定のステント設計の場合、異なる長さ、幾何学的形状、および/または、ステント構造体の内部およびステント構造体上の異なる位置の不連続性が、これらの不連続性をステント構造体内へ、および/または、ステント構造体上に導入することにより数値解析され、そして、応力強度範囲が、問題となっている疲労荷重について計算された。例えば、図4Aで点が付されたポイント481〜485は、様々な不連続性の長さについて計算された応力強度範囲を表している。これらのポイント481〜485が、不連続性の所定長さについての閾値応力強度曲線480以下に下がると、その不連続性は、ステントを使用している間、特に、配置後の長期の状態の間に、伝搬する可能性は低いと考えられる。逆に、ポイント481〜485が曲線480上にある、または、それよりも上方にある場合、不連続性は、使用中に伝搬する可能性がより高い。
より控えめなアプローチは、所定のステント材料について、初期および最終の不連続性の大きさの範囲の間で疲労割れ伝搬関係を数値的に積分することで行うことができる。このアプローチは、閾値応力強度範囲の存在を無視しており、そのために、より控えめであると考えられている。数値的な積分の結果、ステントについての寿命が不連続性の大きさの関数として予測される。図4Bは、(Y軸に取った)ステントの疲労寿命を(X軸に取った)不連続性の大きさの関数としてグラフ図に表したものであり、曲線490で記述されている。
曲線490は、ステントの安全性についてさらに評価するために、ステントの設計寿命である曲線491と比較される。所定の不連続性の大きさについて予測された疲労寿命490が設計寿命491よりも長い場合、このような不連続性を有するステントは安全であると考えられる。逆に、所定の不連続性の大きさについて予測された疲労寿命490が設計寿命491以上であると、このような不連続性を有するステントは、使用中により破損しやすいと考えられる。
図5A〜図5Cは、本発明の一実施形態によるステントが受ける歪みを典型的な従来技術によるステント形状と比較するのに用いることができる。図5Aは、従来技術のステント用のラジアルアーク510a、および隣接するラジアルストラット508a(以下、ステントセクション530aとする)の拡大詳細図を示している。図示のセクション530aに示されているように、ラジアルアーク510aは、長さ全体にわたって一様な幅を有する。
図5Bは、本発明の一実施形態によるステント用のラジアルアーク510bおよび隣接するラジアルストラット508b(以下、ステントセクション430bとする)の同様な拡大詳細図である。図5Aに示されている従来技術のステントセクション530と違い、ラジアルアーク510bは、ラジアルアーク510b全体にわたってほぼ一様なひずみを達成するために、幅が不均一な。
本説明では、歪みの最適化が例として記載されている。しかし、当業者には分かるであろうが、この方法はまた、応力の状態を最適化することにも同じように応用できるであろう。
比較のために、図示の各ステントセクション530に沿った5つのポジションポイント(position points)(1〜5)における歪みが所定の拡張直径について測定された。ポジションポイント1は、ラジアルストラット508に沿って配置されている。ポジションポイント2およびポジションポイント4は、ラジアルアーク410がラジアルストラット508に接続されている、ラジアルアーク510の各基端部に配置されている。ポジションポイント3は、ラジアルアーク510の頂部、すなわち、ラジアル中間点(radial midpoint)、または、その近くの所定位置に沿って配置されている。
従来技術のステントセクション530aが受ける歪みをステントセクション530bが受ける歪みと、所定の拡張直径について比較したグラフ図が図5Cに図示されている。従来技術のステントが受ける歪みは、グラフでは、曲線C1によって示されており、一様でない歪みを有し、歪みのポジションポイントは、菱形で示されている。従来技術のステントセクション530aが受ける総歪みは、曲線C1より下の面積である。
本発明の一実施形態によるステントが受ける歪みは、グラフでは、曲線C2によって示されており、改善された歪みを有し、歪みのポジションポイントが四角形で示されている。従来技術のステントセクション530bが受ける総歪みは、曲線C2より下の面積である。セクション530aおよび530bのどちらも同じように拡張されるので、総歪みは等しい。つまり、曲線C1より下の面積は、曲線C2より下の面積と等しい。
なお、図示された歪みおよび荷重は例であり、実際の条件または結果を描くものではない。むしろ、図示の歪みは、異なる幾何学的形状を有するステント構成部品にかかった荷重の影響を説明するために、比較する目的で用いられている。
図5Cを参照すると、従来技術のステントが受ける歪みは、ポジションポイント1および2では比較的小さく、ラジアルアーク510a(ポジションポイント2)の基部では約8の歪みに達する。歪みは、その後、ポジションポイント3、つまり、ラジアルアーク510aの頂部における約50%の最大歪みまで著しく増大する。受けた歪みは、ラジアルアーク510の頂部に関して実質的に対称であり、ラジアルアーク510aの基部(ポジションポイント4)では約8の歪みまで著しく減少し、ポジションポイント5であるラジアルストラット508ではほぼ0%となる。
これに対して、ステントセクション530bについての歪みは、ポジションポイント1では比較的小さく、しかし、ポジションポイント2とポジションポイント3との間でより一様に増大し、ラジアルアーク510bの基部(ポジションポイント2)では約18%、ラジアルアーク510bの頂部(ポジションポイント3)では35%の歪みに達する。曲線C1と同様に、曲線C2もポジションポイント3について実質的に対称である。
図5A〜図5Cで分かるように、ラジアルアーク基部(ポジションポイント2およびポジションポイント4)で材料の断面を変える(材料を加えるまたは取り去る)ことにより、引き起こされる歪みが増大する。これにより、ラジアルアークの頂部(ポジションポイント3)で引き起こされる歪みが減る。これは、このセクションが受ける総歪みが変わらないからである。さらに、ラジアルアーク510b(ポジションポイント3)の頂部に沿って断面積を変える(材料を加えるまたは取り去る)ことにより、引き起こされる歪みが減少する。これにより、ラジアルアーク510bの基部(ポジションポイント2および4)で引き起こされる歪みが自動的に増大する。このような変更は、ラジアルアーク530bに沿ってほぼ一様な歪みを有するように改善されたステントセクション530bを開発するために、前述したように個別に行うことができ、または、組み合わせて、繰り返して行うこともできる。
ほぼ一様な歪みを有することの1つの利点は、(ポジションポイント3で示されている)ピーク歪みが非常に減少したことである。この結果、ステントをより大きな拡張直径まで拡張することができ、かつ、依然として、引き起こされた歪みが安全に動作する範囲内にある。例えば、曲線C2で表されたステントは、ポジションポイント3でのピーク歪みが35%から50%へ増大するまで直径を大きくすることができるであろう。
本発明の一実施形態によるステント300は、壁部の厚みが実質的に一様である薄い金属管からレーザーで切断される。ステントの構成要素、特にラジアルアーク310の断面を変えるために、構成要素に、荷重が大きい領域の幅が大きくなるようにテーパーをつけて、応力および/または歪みをほぼ一様にする。当然ながら、テーパーは一様である必要はなく、つまり、常に半径が変化する必要はない。むしろ、ラジアルアーク310の幅は、ラジアルアーク310がその長さに沿った様々な位置で受ける合成応力および/または歪みによって決まる。
図3B〜図3Dは、本発明の一実施形態によるテーパー付きラジアルアーク310を備えたフープ要素322を示している。
図3Bを参照すると、本発明の一実施形態にしたがい、近位フープ要素322aが示されている。このフープ要素322aは、2つのラジアルストラット308a1および308a2、および、2つの異なるラジアルアーク310a1および310a2から構成されている。ラジアルストラット308a1およびラジアルストラット308a2は、図示の実施形態では異なる外形を有するものとして示されているが、このことは、本発明の範囲を限定するものと解してはならない。他の実施形態は、ラジアルストラットの外形が同一、または、ほぼ同一であってもよい。
ラジアルアーク310a1は、ラジアルストラット308a2をラジアルストラット308a1に接続しており、屈曲コネクタ314に接続されていない。ラジアルアーク310a1は屈曲コネクタ314に接続されていないので、ラジアルアーク310a1は、ほぼ釣り合った荷重を受け、このために、実質的に対称な幾何学形状を有しており(ラジアルストラット(308a1または308a2)の接続ポイント(connection points)315aが実質的に等しい断面を有する)、全体を通じてほぼ一様な応力および/または歪みを維持している。図示の実施形態によるラジアルアーク310a1のほぼ中間点は、ラジアルアーク310a1の接続ポイント315aよりも若干大きな荷重を受ける。より大きな荷重に適応し、ラジアルアーク310a1全体を通じてほぼ一様な応力および/または歪みを維持するためには、ラジアルアーク310a1の中間点は、ラジアルアークのラジアルストラットに対する接続ポイント315aよりも厚い(より広い幅を有する)。
逆に、ラジアルアーク310a2は、屈曲コネクタ314に直接接続されており、釣り合いがとれていない荷重を受ける。ラジアルアーク310a2を通じて、実質的に一様な応力および/または歪みを維持するために、アーク310a2は、実質的に非対称な幾何学形状を有し、ラジアルストラット(308a1、308a2)のそれぞれの接続ポイント(313a、317a)が実質的に等しくない断面を有する。ラジアルアーク310a2の屈曲コネクタ314に対する接続ポイント317aが大きな断面を有するので、接続ポイント317aのすぐ近傍に位置する接続ポイント319aは、実質的に一様な応力および/または歪みを維持するために、若干小さな幅を有することであってもよい。図示の実施形態によるラジアルアーク310a2のほぼ中間点は、ラジアルアーク310a2の接続ポイント313aおよび319aよりも若干大きな荷重を受ける。より大きな荷重に適応して、ラジアルアーク310a2の全体を通じてほぼ一様な応力および/または歪みを維持するためには、ラジアルアーク310a2の中間点は、ラジアルアークのラジアルストラットに対する接続ポイント313aおよび319aよりも厚い(より広い幅を有する)。
図3Cは、本発明による一実施形態による内部フープ要素322bを示す。フープ要素322bは、ラジアルストラット308b1およびラジアルストラット308b2、ならびに、ラジアルアーク310b1およびラジアルアーク310b2から構成されている。各ラジアルアーク(310b1、310b2)は、ラジアルストラット308b1をラジアルストラット308b2に接続する。各ラジアルアーク(310b1、310b2)は、屈曲コネクタ314にも、ラジアルストラット308b2との接続ポイント近くで接続されている。ラジアルフープ要素322bは実質的に対称形をしているので、ラジアルアーク(310b1、310b2)は、ほぼ釣り合った荷重を受け、このために、実質的に対称な幾何学形状をした接続ポイント315b、313bおよび319bを有し(実質的に等しい断面を有する)、ほぼ一様な応力および/または歪みを維持している。図示の実施形態によるラジアルアーク310b1、ラジアルアーク310b2のほぼ中間点は、ラジアルアーク310b1、ラジアルアーク310b2の接続ポイント315b、接続ポイント313bおよび接続ポイント319bよりも若干大きな荷重を受ける。より大きな荷重に適応し、ラジアルアーク310b1、310b2の全体を通じてほぼ一様な応力および/または歪みを維持するために、ラジアルアーク310b1、ラジアルアーク310b2の中間点は、ラジアルアークのラジアルストラットに対する接続ポイント315b、接続ポイント313bおよび接続ポイント319bよりも厚い(より広い幅を有する)。
図3Dは、本発明の一実施形態による遠位フープ要素322cを図示している。前述したように、遠位フープ要素322cは、図3Bに示されている近位フープ要素322bの鏡像である。このため、荷重と、結果として得られるストラット部材の幾何学的形状は同様である。
本発明の一実施形態による遠位フープ要素322cが示されている。フープ要素322cは、2つのラジアルストラット308c1および308c、ならびに、2つの異なるラジアルアーク310c1および310c2から構成されている。
ラジアルアーク310c1は、ラジアルストラット308c2をラジアルストラット308c1に接続しており、かつ、屈曲コネクタ314に接続されていない。ラジアルアーク310c1は屈曲コネクタ314に接続されていないために、ラジアルアーク310c1は、ほぼ釣り合った荷重を受け、このため、実質的に対称な幾何学的形状をしており(ラジアルストラット(308c1または308c2)の接続ポイント315cが実質的に等しい断面を有する)、全体でほぼ一様な応力および/または歪みを維持している。図示の実施形態によるラジアルアーク310c1のほぼ中間点は、ラジアルアーク310c1の接続ポイント315cよりも若干大きな荷重を受ける。より大きな荷重に適応し、ラジアルアーク310c1の全体を通じてほぼ一様な応力および/または歪みを維持するために、ラジアルアーク310c1の中間点は、ラジアルアークのラジアルストラットに対する接続ポイント315aよりも厚い(より広い幅を有する)。
逆に、ラジアルアーク310c2は屈曲コネクタ314に直接接続されていて、釣り合っていない荷重を受ける。ラジアルアーク310c2を通じて実質的に一様な応力および/または歪みを維持するために、アーク310c2は、実質的に非対称な幾何学形状を有し、ラジアルストラット(308c1、308c2)のそれぞれの接続ポイント(313c、317c)が実質的に等しくない断面を有する。ラジアルアーク310c2の屈曲コネクタ314に対する接続ポイント317cは大きな断面を有するので、接続ポイント317cのすぐ近傍に位置する接続ポイント319cは、実質的に一様な応力および/または歪みを維持するために若干狭い幅を有してもよい。図示の実施形態によるラジアルアーク310c2のほぼ中間点は、ラジアルアーク310c2の接続ポイント313cおよび319cよりも若干大きな荷重を受ける。より大きな荷重に適応し、ラジアルアーク310c2の全体を通じてほぼ一様な応力および/または歪みを維持するために、ラジアルアーク310c2の中間点は、ラジアルアークのラジアルストラットに対する接続ポイント313cおよび接続ポイント319cよりも厚い(より広い幅を有する)。
本発明によるステント設計は、最大応力および/または歪みを最小限にするよう最適化して、屈曲コネクタ314に沿った各ポイントでほぼ一様である応力および/または歪みを有するステントを得ることであってもよい。このような設計は、より柔軟なステントであって、最初に測定される荷重、ならびに、応力および/または歪みが低い、断面がより小さい屈曲コネクタセクションを有するステントを提供する。前述した基準(つまり、断面を加える、または、取り去る)は、結果として得られる応力および/または歪みがほぼ一様になるまで、屈曲コネクタ314に適用される。
ラジアルストラット308は、屈曲コネクタ314およびラジアルアーク310に比べ、比較的低い応力および/または歪みを受けるので、ストラット308にテーパーを付けることは、疲労抵抗に対して最大応力および/または歪みを最小にするためには、通常、必要ではない。しかし、図3A〜図3Dまでに示されているように、ラジアルストラット308の断面を増大させると、ストラット308、かつ、そのためにステント300に放射線が透過しにくくなる。これにより、X線検査処置中のステントの可視性が向上する。ストラット308の断面を大きくすることには、成形(shaping)、すなわち、ストラットに形状を加えてストラットのサイズを大きくすることも含まれる。ある実施形態では、出っ張り形状(bulge shape)309がステントのストラット308に加えられる。しかしながら、当業者には分かるであろうが、ストラット308に加えられる幾何学形状の種類は、本発明の範囲を限定するものではない。
前述した実施形態に加え、多くの疾患の治療を行うために、治療薬または医薬品が、製造中に装置の任意の構成要素に加えられてもよい。幅を大きくし、形状を加えた、すなわち、外形が徐々に大きくなるラジアルストラット308を有すると、ステントは、より多くの薬剤を保持できる。
治療薬または医薬品は、薬物または薬物溶出層という形態で、または、装置が形成された後に表面を処理することなどにより、装置に加えられてもよい。好ましい実施形態では、治療薬および医薬品は、以下の任意の1つ以上を含んでいてもよい:ビンカアルカロイド類(vinca alkaloids)(つまり、ビンブラスチン(vinblastine)、ビンクリスチン(vincristine)、および、ビノレルビン(vinorelbine))、パクリタキセル(paclitaxel)、エピジポドフィロトキシン類(epidipodophyllotoxins)(つまり、エトポシド(etoposide)、テニポシド(teniposide))、抗生物質(ダクチノマイシン(dactinomycin)(アクチノマイシンD(actinomycin D))ダウノルビシン(daunorubicin)、ドキソルビシン(doxorubicin)、およびイダルビシン(idarubicin))、アントラサイクリン類(anthracyclines)、ミトキサントロン(mitoxantrone)、ブレオマイシン類(bleomycins)、プリカマイシン(plicamycin)(ミトラマイシン(mithramycin))、およびマイトマイシン(mitomycin)、のような天然物、酵素類(エル・アスパラギン(L-asparagine)をシステマティックに代謝し、自身のアスパラギンを合成する能力のない細胞を奪うL−アスパラギナーゼ(L-asparaginase));G(GP)IIb/IIIa抑制因子およびビトロネクチン(vitronectin)受容体拮抗薬のような抗血小板物質薬(antiplatelet agents);ナイトロジェンマスタード(nitrogen mustards)(メクロレタミン(mechlorethamine)、シクロホスファミド(cyclophosphamide)および類似体、メルファラン(melphalan)、クロラムブシル(chlorambucil))、エチレンイミン類(ethylenimines)およびメチルメラミン類(methylmelamines)(ヘキサメチルメラミン(hexamethylmelamine)およびチオテパ(thiotepa))、アルキルスルホネート‐ブスルファン(alkyl sulfonates-busulfan)、ニトロソウレア(nirtosoureas)(カルムスチン(carmustine)(BCNU)および類似体、ストレプトゾシン(streptozocin))、トラゼネス−ダカーバジニン(trazenes-dacarbazinine)(DTIC)のような抗増殖性物質/抗有糸分裂アルキル化剤(antiproliferative/antimitotic alkylating agents);葉酸類似体(folic acid analogs)(メトトレキサート(methotrexate)、ピリミジン類似体(pyrimidine analogs)(フルオロウラシル(fluorouracil)、フロクスウリジン(floxuridine)、および、シタラビン(cytarabine))、プリン類似体(purine analogs)および関連する抑制因子(メルカプトプリン(mercaptopurine)、チオグアニン(thioguanine)、ペントスタチン(pentostatin)および2−クロロデオキシアデノシン{クラドリビン}(2-chlorodeoxyadenosine {cladribine}))のような抗増殖性物質/抗有糸分裂代謝拮抗物質(antiproliferative/antimitotic antimetabolites);プラチナ同位錯体(platinum coordination complexes)(シスプラチン(cisplatin)、カルボプラチン(carboplatin))、プロカルバジン(procarbazine)、ヒドロキシウレア(hydroxyurea)、ミトーテン(mitotane)、アミノグルテチミド(aminoglutethimide);ホルモン類(つまり、エストロゲン(estrogen));抗凝固剤(anticoagulants)(ヘパリン(heparin)、合成ヘパリン塩(synthetic heparin salts)および他のトロンビン抑制因子);フィブリン溶解薬(fibrinolytic agents)(組織プラスミノゲン活性化因子(tissue plasminogen activator)、ストレプトキナーゼ(streptokinase)およびウロキナーゼ(urokinase)、アスピリン、ジピリダモール(dipyridamole)、チクロピジン(ticlopidine)、クロピドグレル(clopidogrel)、アブシキシマブ(abciximab);アンチミグレトリ(antimigratory):抗分泌薬(antisecretory)(ブレヴェルディン(breveldin));抗炎症剤(anti-inflammatory):例えば、副腎皮質ステロイド(adrenocortical steroids)(コルチゾール(cortisol)、コルチゾン(cortisone)、フルドロコルチゾン(fludrocortisone)、プレドニゾン(prednisone)、プレドニゾロン(prednisolone)、6α‐メチルプレドニゾロン(6α-methylprednisolone)、トリアムシノロン(triamcinolone)、ベータメタゾン(betamethasone)、および、デキサメタゾン(dexamethasone))、非ステロイド剤(サリチル酸誘導体(salicylic acid derivatives)、つまり、アスピリン;パラアミノフェノール誘導体(para-aminophenol derivatives)つまり、アセトミノフェン(acetominophen);インドール(indole)およびインデン(indene)酢酸(acetic acids)(インドメタシン(indomethacin)、スリンダク(sulindac)、および、エトドラク(etodalac))、酢酸ヘテロアリル(heteroaryl acetic acids)(トルメチン(tolmetin)、ジクロフェナク(diclofenac)、および、ケトロラク(ketorolac))、アリールプロピオン酸(arylpropionic acids)(イブプロフェン(ibuprofen)および誘導体)、アントラニル酸(anthranilic acids)(メフェナム酸(mefenamic acid)およびメクロフェナム酸(meclofenamic acid))、エノリック酸(enolic acids)(ピロキシカム(piroxicam)、テノキシカム(tenoxicam)、フェニルブタゾン(phenylbutazone)、およびオキシフェンサトラゾン(oxyphenthatrazone))、ナブメトン(nabumetone)、金化合物(gold compounds)(オーラノフィン(auranofin)、アウロチオグルコース(aurothioglucose)、金チオリンゴ酸ナトリウム(gold sodium thiomalate))など;免疫抑制薬(immunosuppressives):(シクロスポリン(cyclosporine)、タクロリムス(tacrolimus)(FK−506)、シロリムス(sirolimus)(ラパマイシン(rapamycin))、アザチオプリン(azathioprine)、ミコフェノール酸モフェチル(mycophenolate mofetil));血管新生剤(angiogenic agents):血管内皮細胞増殖因子(vascular endothelial growth factor)(VEGF)、線維芽細胞成長因子(fibroblast growth factor)(FGF);アンジオテンシン受容体遮断薬(angiotensin receptor blockers);一酸化炭素ドナー(nitric oxide donors);アンチセンスオリゴヌクレチド(anti-sense oligonucleotides)およびその組み合わせ;細胞周期抑制因子(cell cycle inhibitors)、mTOR抑制因子および成長因子受容体シグナル伝達キナーゼ抑制因子(growth factor receptor signal transduction kinase inhibitors);レチノイド(retenoids);サイクリン/CDK抑制因子(cyclin/CDK inhibitors);HMG補酵素レダクターゼ抑制因子(HMG co-enzyme reductase inhibitors)(スタチン(statins));およびプロテアーゼ阻害薬(protease inhibitors)。
本発明の多数の変形例が詳細に説明されたが、本発明の範囲内であると予想される他の変更および使用方法は、本開示内容に基づいて当業者に直ちに明らかとなろう。特定の実施形態の様々なコンビネーションおよびサブコンビネーションを行うことができ、依然として本発明の範囲内であると考えられる。例えば、心臓用のステントとして様々に示した実施形態は、体内の他の血管や管腔を治療するように変更してもよく、特に、血管または管腔が支持される必要がある、身体の他の領域を治療するように変更してもよい。したがって、当然ながら、等価物の様々な応用、変更、置換を、本発明の精神または以下の特許請求の範囲から逸脱することなく行うことができることが理解されるべきである。
以下の特許請求の範囲は、本明細書で開示しており、本発明の範囲内である主題のいくつかの有益な態様の例を説明するために提供されている。
〔実施の態様〕
(1)ステントにおいて、
近位開口端部および遠位開口端部を有し、前記近位開口端部および前記遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、管状形状を有する、1つ以上のフープ構成要素であって、各前記フープ構成要素が、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きのラジアルストラット部材、および、隣り合う前記ラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材、として形成されている、フープ構成要素、
を備え、
前記ラジアルアーク部材の少なくとも1つが、不均一な断面を有し、前記ラジアルアークが変形したときに、前記ラジアルアークに沿って歪みがほぼ一様に分散する、
ステント。
(2)実施態様1記載のステントにおいて、
前記断面が、実質的に等しい断面積を有する、ステント。
(3)実施態様1記載のステントにおいて、
前記断面が、実質的に等しくない断面積を有する、ステント。
(4)ステントにおいて、
少なくとも1つの屈曲構成要素を有する1つ以上の屈曲コネクタ、
を備え、
前記少なくとも1つの屈曲構成要素が、不均一な断面を有し、前記屈曲構成要素が変形したときに、前記屈曲構成要素に沿ってほぼ一様に歪みが分散する、
ステント。
(5)実施態様4記載のステントにおいて、
前記屈曲構成要素が、可撓性アーク部材である、ステント。
(6)実施態様5記載のステントにおいて、
前記可撓性アーク部材の断面が、実質的に等しい断面積を有する、ステント。
(7)実施態様5記載のステントにおいて、
前記可撓性アーク部材の断面が、等しくない断面積を有する、ステント。
(8)実施態様4記載のステントにおいて、
前記屈曲構成要素が、可撓性ストラット部材である、ステント。
(9)実施態様8記載のステントにおいて、
前記可撓性ストラット部材の断面が、実質的に等しい断面積を有する、ステント。
(10)実施態様8記載のステントにおいて、
前記可撓性ストラット部材の断面が、等しくない断面積を有する、ステント。
(11)ステントにおいて、
少なくとも1つのラジアル構成要素を有する1つ以上のラジアル支持部材、
を備え、
前記少なくとも1つのラジアル構成要素が、不均一な断面を有し、前記ラジアル構成要素が変形したときに、前記ラジアル構成要素に沿ってほぼ一様に歪みが分散する、
ステント。
(12)実施態様11記載のステントにおいて、
前記少なくとも1つのラジアル構成要素が、ラジアルアーク部材である、ステント。
(13)実施態様12記載のステントにおいて、
前記断面が、実質的に等しい断面積を有する、ステント。
(14)実施態様12記載のステントにおいて、
前記断面が、等しくない断面積を有する、ステント。
(15)実施態様11記載のステントにおいて、
前記少なくとも1つのラジアル構成要素が、ラジアルストラット部材である、ステント。
(16)実施態様15記載のステントにおいて、
前記断面が、実質的に等しい断面積を有する、ステント。
(17)実施態様15記載のステントにおいて、
前記断面が、等しくない断面積を有する、ステント。
(18)ステントにおいて、
1つ以上の部材であって、各部材が少なくとも1つの構成要素を有する、1つ以上の部材、
を備え、
前記少なくとも1つの構成要素が、不均一な断面を有し、前記構成要素が変形したときに、前記構成要素に沿ってほぼ一様に歪みが分散する、
ステント。
(19)実施態様18記載のステントにおいて、
前記構成要素の断面が、等しい断面積を有する、ステント。
(20)実施態様18記載のステントにおいて、
前記構成要素の断面が、等しくない断面積を有する、ステント。
(21)ステントにおいて、
近位開口端部および遠位開口端部を有し、前記近位開口端部および前記遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、管状形状を有する、複数のフープ構成要素であって、各前記フープ構成要素が、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きのラジアルストラット部材、および、隣り合う前記ラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材、として形成されており、前記ラジアルアーク部材の少なくとも1つが、不均一な断面を有し、前記ラジアルアークが変形したときに、前記ラジアルアークに沿って歪みがほぼ一様に分散する、フープ構成要素と、
隣り合う前記フープ構成要素を接続する、長さ方向に配向された1つ以上の屈曲コネクタであって、各前記屈曲コネクタが、可撓性ストラットを備え、各前記可撓性ストラットが、1つの可撓性アークによって各端部で接続されている屈曲コネクタと、
を備える、ステント。
(22)実施態様21記載のステントにおいて、
前記フープセクションの少なくとも1つにある前記ラジアルストラットが、等しい長さである、ステント。
(23)実施態様21記載のステントにおいて、
前記屈曲コネクタを構成する前記可撓性ストラットおよび前記可撓性アークが、実質的に「N字」形状に配置されている、ステント。
(24)ステントにおいて、
近位開口端部および遠位開口端部を有し、前記近位開口端部および前記遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、管状形状を有する、1つ以上のフープ構成要素であって、各前記フープ構成要素が、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きのラジアルストラット部材、および、隣り合う前記ラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材、として形成されている、フープ構成要素、
を備え、
前記ラジアルアーク部材の少なくとも1つが、不均一な断面を有し、前記ラジアルアークが変形したときに、前記ラジアルアークに沿って応力がほぼ一様に分散する、
ステント。
(25)ステントにおいて、
少なくとも1つの屈曲構成要素を有する1つ以上の屈曲コネクタ、
を備え、
前記少なくとも1つの屈曲構成要素が、不均一な断面を有し、前記屈曲構成要素が変形したときに、前記屈曲構成要素に沿ってほぼ一様に応力が分散する、
ステント。
(26)ステントにおいて、
少なくとも1つのラジアル構成要素を有する1つ以上のラジアル支持部材、
を備え、
前記少なくとも1つのラジアル構成要素が、不均一な断面を有し、前記ラジアル構成要素が変形したときに、前記ラジアル構成要素に沿ってほぼ一様に応力が分散する、
ステント。
(27)ステントにおいて、
各部材が少なくとも1つの構成要素を有する、1つ以上の部材、
を備え、
前記少なくとも1つの構成要素が、不均一な断面を有し、前記構成要素が変形したときに、前記構成要素に沿ってほぼ一様に応力が分散する、
ステント。
(28)ステントにおいて、
近位開口端部および遠位開口端部を有し、前記近位開口端部および前記遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、管状形状を有する、複数のフープ構成要素であって、各前記フープ構成要素が、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きのラジアルストラット部材、および、隣り合うラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材、として形成されており、前記ラジアルアーク部材の少なくとも1つが、不均一な断面を有し、前記ラジアルアークが変形したときに、前記ラジアルアークに沿って応力がほぼ一様に分散する、フープ構成要素と、
隣り合う前記フープ構成要素を接続する、長さ方向に配向された1つ以上の屈曲コネクタであって、各前記屈曲コネクタが、可撓性ストラットを備え、各前記可撓性ストラットが、1つの可撓性アークによって各端部で接続されている、屈曲コネクタと、
を備える、ステント。
(29)ステントにおいて、
近位開口端部および遠位開口端部を有し、前記近位開口端部および前記遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、管状形状を有する、1つ以上のフープ構成要素であって、各前記フープ構成要素が、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きのラジアルストラット部材、および、隣り合うラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材、として形成されている、フープ構成要素、
を備え、
前記ラジアルアーク部材の少なくとも1つが、不均一な外形を有し、前記ラジアルアークが変形したときに、前記ラジアルアークに沿って歪みがほぼ一様に分散する、
ステント。
(30)実施態様29記載のステントにおいて、
前記少なくとも1つのラジアルストラット部材が、断面がより大きくなるように成形されている、ステント。
(31)実施態様30記載のステントにおいて、
前記成形された形状が、出っ張り(bulge)である、ステント。
(32)実施態様29記載のステントにおいて、
内側フープ構成要素および外側フープ構成要素、
を有し、
前記内側フープ構成要素が、前記外側フープ構成要素よりも長い、軸方向長さを有する、
ステント。
(33)実施態様29記載のステントにおいて、
内側および外側のフープ構成要素、
を有し、
前記内側フープ構成要素が、前記外側フープ構成要素の軸方向長さよりも短い、軸方向長さを有する、
ステント。
(34)ステントにおいて、
隣り合うフープ構成要素を接続する1つ以上の可撓性コネクタであって、各前記可撓性コネクタが、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きの可撓性ストラット部材、および、隣り合う前記可撓性ストラットを接続する複数の可撓性アーク部材、として形成されている、可撓性コネクタ、
を備え、
前記可撓性アーク部材の少なくとも1つが、テーパーが付けられた外形を有し、前記可撓性アークが変形したときに、前記可撓性アークに沿ってほぼ一様に歪みが分散する、
ステント。
(35)実施態様34記載のステントにおいて、
複数の屈曲コネクタ、
を有し、
各前記屈曲コネクタが、周方向に隣接する前記屈曲コネクタの中に入れ子状に合うように形成されている、
ステント。
本発明の一実施形態による、拡張されていない、すなわち、拘束された配置前の状態の腔内ステントの斜視図である。 本発明の一実施形態による、完全に拡張された状態の腔内ステントの斜視図である。 本発明の一実施形態による、拘束され、配置される前の状態のステントを図示した正面図であり、長さ方向に切断されて、二次元的な形状に平坦に置かれた場合の様子を示している。 本発明の一実施形態による、近位フープ要素の拡大詳細図である。 本発明の一実施形態による、内部フープ要素の拡大詳細図である。 本発明の一実施形態による、遠位フープ要素の拡大詳細図である。 本発明の一実施形態による、屈曲コネクタの拡大詳細図である。 本発明の一実施形態による、テーパー付きラジアルアークの拡大詳細図である。 Y軸に取った応力強度範囲(疲労荷重全域での応力拡大係数の差異)に対する、X軸に取った不連続性の長さを表すグラフ図である。 (X軸に取った)不連続性の大きさの関数としての(Y軸に取った)ステントの疲労寿命を表すグラフ図である。 従来技術に通常見られるステントセクションの拡大詳細図である。 本発明の一実施形態による、ステントセクションの拡大詳細図である。 ステントセクションが、そのステントセクションに沿った様々な位置で受ける歪みを表すグラフ図である。

Claims (35)

  1. ステントにおいて、
    近位開口端部および遠位開口端部を有し、前記近位開口端部および前記遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、管状形状を有する、1つ以上のフープ構成要素であって、各前記フープ構成要素が、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きのラジアルストラット部材、および、隣り合う前記ラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材、として形成されている、フープ構成要素、
    を備え、
    前記ラジアルアーク部材の少なくとも1つが、不均一な断面を有し、前記ラジアルアークが変形したときに、前記ラジアルアークに沿って歪みがほぼ一様に分散する、
    ステント。
  2. 請求項1記載のステントにおいて、
    前記断面が、実質的に等しい断面積を有する、ステント。
  3. 請求項1記載のステントにおいて、
    前記断面が、実質的に等しくない断面積を有する、ステント。
  4. ステントにおいて、
    少なくとも1つの屈曲構成要素を有する1つ以上の屈曲コネクタ、
    を備え、
    前記少なくとも1つの屈曲構成要素が、不均一な断面を有し、前記屈曲構成要素が変形したときに、前記屈曲構成要素に沿ってほぼ一様に歪みが分散する、
    ステント。
  5. 請求項4記載のステントにおいて、
    前記屈曲構成要素が、可撓性アーク部材である、ステント。
  6. 請求項5記載のステントにおいて、
    前記可撓性アーク部材の断面が、実質的に等しい断面積を有する、ステント。
  7. 請求項5記載のステントにおいて、
    前記可撓性アーク部材の断面が、等しくない断面積を有する、ステント。
  8. 請求項4記載のステントにおいて、
    前記屈曲構成要素が、可撓性ストラット部材である、ステント。
  9. 請求項8記載のステントにおいて、
    前記可撓性ストラット部材の断面が、実質的に等しい断面積を有する、ステント。
  10. 請求項8記載のステントにおいて、
    前記可撓性ストラット部材の断面が、等しくない断面積を有する、ステント。
  11. ステントにおいて、
    少なくとも1つのラジアル構成要素を有する1つ以上のラジアル支持部材、
    を備え、
    前記少なくとも1つのラジアル構成要素が、不均一な断面を有し、前記ラジアル構成要素が変形したときに、前記ラジアル構成要素に沿ってほぼ一様に歪みが分散する、
    ステント。
  12. 請求項11記載のステントにおいて、
    前記少なくとも1つのラジアル構成要素が、ラジアルアーク部材である、ステント。
  13. 請求項12記載のステントにおいて、
    前記断面が、実質的に等しい断面積を有する、ステント。
  14. 請求項12記載のステントにおいて、
    前記断面が、等しくない断面積を有する、ステント。
  15. 請求項11記載のステントにおいて、
    前記少なくとも1つのラジアル構成要素が、ラジアルストラット部材である、ステント。
  16. 請求項15記載のステントにおいて、
    前記断面が、実質的に等しい断面積を有する、ステント。
  17. 請求項15記載のステントにおいて、
    前記断面が、等しくない断面積を有する、ステント。
  18. ステントにおいて、
    1つ以上の部材であって、各部材が少なくとも1つの構成要素を有する、1つ以上の部材、
    を備え、
    前記少なくとも1つの構成要素が、不均一な断面を有し、前記構成要素が変形したときに、前記構成要素に沿ってほぼ一様に歪みが分散する、
    ステント。
  19. 請求項18記載のステントにおいて、
    前記構成要素の断面が、等しい断面積を有する、ステント。
  20. 請求項18記載のステントにおいて、
    前記構成要素の断面が、等しくない断面積を有する、ステント。
  21. ステントにおいて、
    近位開口端部および遠位開口端部を有し、前記近位開口端部および前記遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、管状形状を有する、複数のフープ構成要素であって、各前記フープ構成要素が、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きのラジアルストラット部材、および、隣り合う前記ラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材、として形成されており、前記ラジアルアーク部材の少なくとも1つが、不均一な断面を有し、前記ラジアルアークが変形したときに、前記ラジアルアークに沿って歪みがほぼ一様に分散する、フープ構成要素と、
    隣り合う前記フープ構成要素を接続する、長さ方向に配向された1つ以上の屈曲コネクタであって、各前記屈曲コネクタが、可撓性ストラットを備え、各前記可撓性ストラットが、1つの可撓性アークによって各端部で接続されている屈曲コネクタと、
    を備える、ステント。
  22. 請求項21記載のステントにおいて、
    前記フープセクションの少なくとも1つにある前記ラジアルストラットが、等しい長さである、ステント。
  23. 請求項21記載のステントにおいて、
    前記屈曲コネクタを構成する前記可撓性ストラットおよび前記可撓性アークが、実質的に「N字」形状に配置されている、ステント。
  24. ステントにおいて、
    近位開口端部および遠位開口端部を有し、前記近位開口端部および前記遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、管状形状を有する、1つ以上のフープ構成要素であって、各前記フープ構成要素が、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きのラジアルストラット部材、および、隣り合う前記ラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材、として形成されている、フープ構成要素、
    を備え、
    前記ラジアルアーク部材の少なくとも1つが、不均一な断面を有し、前記ラジアルアークが変形したときに、前記ラジアルアークに沿って応力がほぼ一様に分散する、
    ステント。
  25. ステントにおいて、
    少なくとも1つの屈曲構成要素を有する1つ以上の屈曲コネクタ、
    を備え、
    前記少なくとも1つの屈曲構成要素が、不均一な断面を有し、前記屈曲構成要素が変形したときに、前記屈曲構成要素に沿ってほぼ一様に応力が分散する、
    ステント。
  26. ステントにおいて、
    少なくとも1つのラジアル構成要素を有する1つ以上のラジアル支持部材、
    を備え、
    前記少なくとも1つのラジアル構成要素が、不均一な断面を有し、前記ラジアル構成要素が変形したときに、前記ラジアル構成要素に沿ってほぼ一様に応力が分散する、
    ステント。
  27. ステントにおいて、
    各部材が少なくとも1つの構成要素を有する、1つ以上の部材、
    を備え、
    前記少なくとも1つの構成要素が、不均一な断面を有し、前記構成要素が変形したときに、前記構成要素に沿ってほぼ一様に応力が分散する、
    ステント。
  28. ステントにおいて、
    近位開口端部および遠位開口端部を有し、前記近位開口端部および前記遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、管状形状を有する、複数のフープ構成要素であって、各前記フープ構成要素が、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きのラジアルストラット部材、および、隣り合うラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材、として形成されており、前記ラジアルアーク部材の少なくとも1つが、不均一な断面を有し、前記ラジアルアークが変形したときに、前記ラジアルアークに沿って応力がほぼ一様に分散する、フープ構成要素と、
    隣り合う前記フープ構成要素を接続する、長さ方向に配向された1つ以上の屈曲コネクタであって、各前記屈曲コネクタが、可撓性ストラットを備え、各前記可撓性ストラットが、1つの可撓性アークによって各端部で接続されている、屈曲コネクタと、
    を備える、ステント。
  29. ステントにおいて、
    近位開口端部および遠位開口端部を有し、前記近位開口端部および前記遠位開口端部の間に延びる長さ方向軸を画定する、管状形状を有する、1つ以上のフープ構成要素であって、各前記フープ構成要素が、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きのラジアルストラット部材、および、隣り合うラジアルストラットを接続する複数のラジアルアーク部材、として形成されている、フープ構成要素、
    を備え、
    前記ラジアルアーク部材の少なくとも1つが、不均一な外形を有し、前記ラジアルアークが変形したときに、前記ラジアルアークに沿って歪みがほぼ一様に分散する、
    ステント。
  30. 請求項29記載のステントにおいて、
    前記少なくとも1つのラジアルストラット部材が、断面がより大きくなるように成形されている、ステント。
  31. 請求項30記載のステントにおいて、
    前記成形された形状が、出っ張りである、ステント。
  32. 請求項29記載のステントにおいて、
    内側フープ構成要素および外側フープ構成要素、
    を有し、
    前記内側フープ構成要素が、前記外側フープ構成要素よりも長い、軸方向長さを有する、
    ステント。
  33. 請求項29記載のステントにおいて、
    内側および外側のフープ構成要素、
    を有し、
    前記内側フープ構成要素が、前記外側フープ構成要素の軸方向長さよりも短い、軸方向長さを有する、
    ステント。
  34. ステントにおいて、
    隣り合うフープ構成要素を接続する1つ以上の可撓性コネクタであって、各前記可撓性コネクタが、実質的に長さ方向に配向された、連続したひと続きの可撓性ストラット部材、および、隣り合う前記可撓性ストラットを接続する複数の可撓性アーク部材、として形成されている、可撓性コネクタ、
    を備え、
    前記可撓性アーク部材の少なくとも1つが、テーパーが付けられた外形を有し、前記可撓性アークが変形したときに、前記可撓性アークに沿ってほぼ一様に歪みが分散する、
    ステント。
  35. 請求項34記載のステントにおいて、
    複数の屈曲コネクタ、
    を有し、
    各前記屈曲コネクタが、周方向に隣接する前記屈曲コネクタの中に入れ子状に合うように形成されている、
    ステント。
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