JP2009542421A - 内部人工装具インプラントをモニターするための方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
通路を規定する壁を有するグラフトを含む人工装具インプラントである。複数のセンサーがグラフトに一体化される。センサーはグラフトの少なくとも一つの構成的な特徴を検出するために設定される。動力源がセンサーに動作可能なように結合され、センサーに動力を供給するように設定される。
Description
一般に、本発明は移植可能な医療デバイス又は人工装具(prosthetic)インプラントに関し、より特定には、内部人工装具(endoprosthesis)及び体の内腔内の内部人工装具(endoprosthetic)インプラントをモニターする方法に関する。
大動脈瘤は一般的な死因である。特に、大動脈瘤には、弱化、弾性の喪失による動脈の壁内の嚢状の突起又は膨張、及び動脈内に蓄積されたプラークによって引き起こされる動脈の壁内の全体的な劣化が含まれる。未治療のまま放置すると、大動脈瘤は破裂点まで膨張して、死を引き起こす可能性がある。一般に、大動脈瘤は切開手術によって治療されるが、このような手術はすべての患者に適用可能な訳ではない。さらに、切開手術は合併症の機会が大きく、少なくとも一つの実質的な切開を伴い、及び/又は患者の病院への滞在期間が延長される。
切開手術の代替としては、内部人工装具のグラフト又はステントを用いて動脈瘤を腔内的にバイパスする手術が含まれる。特に、動脈内に内部人工装具が挿入され、動脈瘤嚢を防止又は排除するために配置される。その結果、動脈瘤嚢に血液が侵入しそれを拡張させることなく、動脈内を通過する血流が確保される。内部人工装具の挿入は低侵襲性であり、病院滞在もより短期ですみ、合併症の可能性もより低い。
このように、内部人工装具は切開手術の望ましい代替を提供するが、現在知られている内部人工装具のいくつかは体の内腔に挿入された後に失敗する。特に、漏出又は「内部漏出」が内部人工装具の挿入後に随時起こりうる。一般に、内部漏出は4種類生じることが知られている。第一のタイプの内部漏出は、内部人工装具と動脈壁との間の不適切な封止を原因とする内部人工装具の周囲に持続的な量の血流が存在する場合に生ずる。第二のタイプの内部漏出は、血液が逆流して腰動脈、下腸間膜動脈、又は側副血管から動脈瘤嚢に入った場合に生じる。第三のタイプの内部漏出は、内部人工装具内に亀裂があり、血液がそこを通過して流出する場合に生ずる。最後に、第四のタイプの内部漏出は、内部人工装具の浸透性又は多孔性に起因して生じ、その場合は、血液は内部人工装具の壁を通過して流出する。
内部人工装具の成功をモニターするために、手術後に患者の追跡検診が通常予定される。追跡検診の間、患者は、しばしば、動脈造影、コントラスト増強スパイラルCT、超音波検査X線及び/又は血管内超音波を受ける。かかる追跡検診の手続きは高価で、侵襲性で、効果が低いため、少なくともいくつかの公知の内部人工装具は、動脈瘤嚢の周囲において圧力及び血流をモニターするセンサーを有するように設計されている。しかしながら、センサーを備えたいくつかの公知の内部人工装具は、動脈瘤嚢の中に発生しうる血栓、固体又は半固体のコレステロール蓄積物を評価しない。特に、血栓は、動脈瘤嚢に伝達されて力が不正確に反映される結果となる。
一つの局面において、体の内腔内に挿入するための内部人工装具をモニターする方法が提供される。この方法は、体の内腔内に内部人工装具を移植して血管領域内の動脈瘤嚢を排除する工程;及び内部人工装具に結合された複数のセンサーを用いて該内部人工装具の特性をモニターする工程であって、上記特性をモニターする工程は、内部人工装具の壁の張力、内部人工装具の周囲、及び内部人工装具の直径の少なくとも一つをモニターすることを包含する工程;を包含する。
他の局面では、体の内腔内に移植して血管領域における動脈瘤嚢を排除するためのモジュール式内部人工装具が提供される。この内部人工装具は内部人工装具の特性をモニターするための複数のセンサーを有しており、その特性には、内部人工装具の壁の張力、内部人工装具の周囲、及び内部人工装具の直径の少なくとも一つが含まれる。
さらに他の局面では、内部人工装具の特性をモニターするためのシステムが提供される。このシステムは、動力源及び体の内腔内に移植して血管領域における動脈瘤を排除するためのモジュール式内部人工装具を有する。この内部人工装具は内部人工装具の特性をモニターするための複数のセンサーを有しており、その特性には、内部人工装具の壁の張力、内部人工装具の周囲、及び内部人工装具の直径、内腔表面上の圧力、及び外側表面上の圧力の少なくとも一つが含まれる。また、この内部人工装具はその特性を示す信号を伝達するための少なくとも一つのトランスミッターを有する。また、このシステムは伝達される信号を受容するための体の内腔の外側にあるデバイスを有する。
さらに他の局面では、人工装具インプラントが提供される。この人工装具インプラントは通路を規定する壁を有するグラフト及びそのグラフトに一体化された複数のセンサーを有する。この複数のセンサーはグラフトの少なくとも一つの構成上の特性を検出するために設定される。動力源は、その複数のセンサーに動作可能なように結合され、複数のセンサーに動力を提供するために設定される。
さらに他の局面では、人工装具インプラントが提供される。この人工装具インプラントは、通路を規定する解放位置及び閉鎖位置の間で共同して動作可能な複数の柔軟性のリーフレットを有する。複数のリーフレットの少なくとも一つのリーフレットには少なくとも一つのセンサーが一体化される。少なくとも一つのセンサーは、複数のリーフレットの少なくとも一つの構成上の特徴を検出するために設定される。動力源が少なくとも一つのセンサーに動作可能なように結合され、少なくとも一つのセンサーに動力を提供するために設定される。
本発明は、患者の中に移植された医療デバイスの構成上の特性値及び/又は患者の中の生理学的なパラメーター濃度、数値及び/又は状態をモニターするためのシステム及び方法を提供する。そのシステムは、非限定的に、血管、又は患者の心臓の一つ以上の心室中のような、蔵器によって規定される空洞中を含む体の内腔の中のような、患者の体の中に位置される移植可能な人工装具デバイスを含む。そのデバイスは、非限定的に、応力、歪み、張力、圧縮、拡張、伸長、膨張、移動、及びそのデバイスの直径、周囲、長さ及び/又は幅の変化を含むその他の位置ずれ値、を含むデバイスの一つ以上の構成上の特性値を感知又は検出するために設定された一つ以上のセンサーを有する。追加的に又は代替的に、センサーは、非限定的に、圧力、温度、流速、湿度及び/又はpHレベルを含むデバイス中及び/又はその周囲環境の一つ以上の生理学的なパラメーター濃度、数値又は状態を感知又は検出するために設定される。さらに、センサーには、少なくとも一つの位置センサー、接触センサー、加速度計及び/又はマイクロホンが含まれる。
例示的な実施形態において、センサーは、センサーによって伝達される代表的な信号を受容し、伝達される信号を操作し、そして患者の診断を提供して、その伝達される信号に少なくとも部分的に基づく患者のための看護を促進するために設定される、外部コンピューターシステムのような、外部モニターシステムに、動作可能なように結合される。センサーによって伝達される信号に代表されるようなデータは、一体化されたコンピューターシステムに提供され、それが、そのデバイスの構造的な一体性及び位置及び/又はそのデバイスが移植される生理学的な環境を確認し、模式化し及び/又は分析するためのシステムのソフトウェアに適用する。センサーは、非限定的に、光学的、ラジオ周波的、デジタル、アナログ又は他の信号伝達の構成を含む電気的、電子的又は電磁的な信号を用いる他の構成物に動作可能なように結合され、及び/又は信号通信されうる。移植されるデバイスについての構成上の特性及び/又は患者の生理学的なパラメーター濃度、数値及び/又は状態をモニターすることにより、このシステムは患者を効果的に治療することを促進する。
本発明は、移植可能な医療デバイス又は人工装具インプラント、より特定には、ステントグラフト、心臓弁デバイス、及び脳脊髄液(CSF)シャントのようなシャントのような内部人工装具及びその操作に関連する用途に関連して以下の様に説明する。しかしながら、本発明は、非限定的に、その他のグラフト、ステント、心臓弁デバイス及びシャント、グリーンフィールド(Greenfield)フィルターのようなフィルター、コイル、臀部及び膝部置換システムのような整形外科デバイス、脊髄インプラント、及び伝染病、緑内障、睡眠無呼吸、胃腸の逆流不節制、水頭症、心臓病、及びその他の症状又は病状を治療するために患者の耳、目、鼻、口、喉頭、食道、血管、静脈、動脈、リンパ節、胸、胃、膵臓、腎臓、結腸、直腸、卵巣、子宮、胃腸管、膀胱、前立腺、肺、脳、心臓あるいは患者の他の器官内に挿入するのに好適な他の人工装具インプラントを含む移植可能な医療デバイスを包含する医療用途に好適に用いるのに同様に適用可能である。さらに、このシステム及び/又はこのシステムの一つ以上の構成物は、非限定的に、例えば、深海潜水、飛行、採鉱、及び対象物に対して様々な圧力がかかるその他の用途を含む軍事用途に同様に適用可能である。
図1は人工装具インプラントの模式図である。すなわち、体の内腔102内に挿入されるステントグラフト又は内部人工装具100である。より具体的には、一つの実施形態において、内部人工装具100は動脈瘤嚢104を排除するために体の内腔102の中に位置される。動脈瘤嚢104は体の内腔102の壁106の張出し又は拡張により形成される。動脈瘤嚢104は、例えば、腹部大動脈瘤(AAA)、胸部大動脈瘤(TAA)、又は腸骨動脈の一つの動脈瘤に分類される。内部人工装具100はいずれかの体の内腔に存在するいずれかの動脈瘤嚢104を治療するのに用いうる。
さらに図1を参照して、一つの実施形態において、人工装具100は通路112を規定する壁110を有するグラフト108を有する。一つの実施形態において、グラフト108は、非限定的に、ポリエステル、伸張ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)又はポリウレタン材料、及びこれらの組合せを含む適当な生体適合性材料から製造される。ただし、グラフト108は、損傷するか病気になった血管中に移植するのに好ましいずれかの適当な生体適合性の合成及び/又は生物学的材料を含んで良いことは当業者にとって明白であり、ここにおける開示によって導かれる。本実施形態において、グラフト108は、外部直径D1及び内部直径D2、外側周囲及び内側周囲を有する実質的にチューブ状のものである。
グラフト108は少なくとも部分的に第一端部114及び反対側の第二端部116、及び第一端部114及び第二端部116の間に間に位置する内部人工装具の中間部118を少なくとも部分的に規定する。内部人工装具100は、第一端部114及び第二端部116が体の内腔の壁106と適当な封止を形成して内部人工装具100と体の内腔の壁106の間から動脈瘤嚢104内に血液が流出するのを防止又は制限する。中間部分118は動脈瘤嚢104の長さに沿って伸張し、体の内腔102から動脈瘤嚢104を排除する。通路112は、体の内腔102を流れて通過する液体、すなわち血液が通路112を通過して流れることによって動脈瘤の104内に流入するのを防止するように、第一端部114及び第二端部116の間を伸張する。特定の実施形態において、内部人工装具100は、それぞれが実質的にチューブ状の構成を有し、外側直径、内側直径、外側周囲及び内側周囲を規定する一つ以上の枝分れ部分を有する。
特定の実施形態において、ステント120はグラフト108に関連して位置される。図1を参照して、ステント120はグラフト108の中に位置される。ステント120は、非限定的に、金属、合金、複合材料又はポリマー材料及びこれらの組合せを含む適当な生体適合性材料から形成される。一つの実施形態において、ステント120は、ニチノール材料のような形状記憶材料から形成される。ステント120を形成するための他の好ましい材料には、非限定的に、ステンレス鋼、ステンレス鋼合金、及びコバルト合金が含まれる。ただし、ステント120は損傷するか病気になった血管の中に移植するのに好ましいずれかの適当な生体適合性の合成及び/又は生物学的材料を含んで良いことは当業者にとって明白であり、ここにおける開示によって導かれる。
図1に示されるように、ステント120はグラフト108の中に位置され、体の内腔102の中で、例えば動脈瘤嚢104に関連して、グラフト108を支持するために半径方向に圧縮された形態及び半径方向に膨張された形態の間で動作可能である。特定の実施形態において、以下に詳細に説明するように、誘導コイルがステント120に結合される。
内部人工装具100は、外科的方法及び当業者に知られており、ここに提供される教示によって導かれる手術位置に接近するための送達装置を用いて体の内腔102の中に位置される。このような手術方法及び送達装置は、内部人工装具100を血管系内に位置させたり、内部人工装具100を配置部位に送達するために用いうる。この装置はシース(sheaths)を撤収したり、所望の場合はバルーンカテーテルのバルーンを膨張させるための種々の作動機構を有しうる。内部人工装具100はいずれかの好適な方法及び/又は装置を用いて配置部位に送達されうる。好ましい方法の一つには、大腿動脈に接近するために外科的な切断を行うことが含まれる。蛍光透視又は血管内画像形成を用いて、カテーテルが大腿動脈内に挿入され、配置部位に導かれ、そこで内部人工装具100が配置される。代替的な方法としては、カテーテル送達のために血管に経皮的にすなわち、外科的な切断を行わないで、接近することが含まれる。このような方法の例は、米国特許第5713917号に記載されており、その開示をここに参照として含める。
一つの実施形態においては、内部人工装具100は、外科的に接近される血管系を通して半径方向に圧縮された形態で所望の配置部位に送達される。この実施形態において、内部人工装具100は一般に線状の位置でカテーテル(非表示)内に装填され、シースによって半径方向に圧縮された形態が保持されて、内部人工装具100が配置部位に送達される際に、内部人工装具100と壁106との、より具体的にはグラフト壁110と壁106との望ましくない接触が防止又は制限される。カテーテルのシースの末端が配置部位に位置されると、カテーテルのシースが収納されて内部人工装具100が設置される。特定の実施形態においては、設置の前に適当な画像形成デバイスを用いて動脈瘤嚢104に関連して内部人工装具の指向を促進するために、選択されるか望ましい位置において、グラフト108の外側表面に結合されるような、放射線不透性マーカー(非表示)が内部人工装具100に結合又は一体化される。例えば、放射線不透性マーカーは、一つ以上の膨張可能部分、及び/又は一つ以上の半シリンダー状部分、特に分岐した内部人工装具に関連して位置されてよく、内部人工装具100が配置部位に正しく位置し、指向するのが促進される。
AAAの治療に関連する用途については、内部人工装具は、体側肢が一般的な方向(general direction)に面して解放端部(open end)の挿管を許容するように位置するように、指向される。次いで、体側肢が配置され、次いで、カフ付きの突起が近接的及び遠位的又は結合部に追加され、封止された内部人工装具が生み出される。TAAの治療に関連する用途については、チューブ状又は分岐状の内部人工装具は、半シリンダー状部分が血管のより小さい半径の湾曲部分に整合するように、指向される。近接端部及び遠位端部は、左鎖骨下動脈のような関連する主要及び副次的な分岐を描写しながら最適な封止領域を描写する、血管造影又は血管内超音波により決定される。チューブ状又は分岐状の内部人工装具は膨張して体の内腔の内側表面に向かって内部人工装具にバイアスをかけるか強制し、動脈瘤部位又は罹患部分の上流及び下流において体の内腔の内側表面に内部人工装具が固定される。膨張可能な区域は膨張又は収縮して柔軟性をもって血管の組織に適合する。例えば、膨張及び収縮は、波形の区域を折り畳み及び引き延ばすこと、又は内部人工装具材料を伸ばすか弛緩させることによって行われる。
TAAの全体的な被覆には、2個、3個、4個又は5個の内部人工装具のような複数の内部人工装具が必要でありうる。一つの実施形態において、内部人工装具は、まずは近接的に位置される最も小さいグラフトから始めて、その後そのより小さいグラフトの中により大きなグラフトを位置させて、より大きなグラフトにより提供される半径方向の力が移行に対する必要な抵抗力を生成して、動脈瘤に適合するように送達される。
同様に、より小さいグラフトが最初に遠位的に位置され、次いでより大きなグラフトが近接的に追加されて、遠位端から近接端までの被覆が構築される。代替的な実施形態において、TAA内部人工装具は最終的な相互結合要素で近接的及び遠位的に位置されて、残存する中央部は完全に排除される。
フックの法則は、以下の式によって歪みを説明する:
[数1]
δ=Pl/AE
δ=Pl/AE
式中、P=棒の伸長を提供する力(lbf)
l=棒の長さ(in.)
A=棒の断面積(in.2)
d=棒の合計伸び(in.)
E=弾性のモジュラス又はヤングのモジュラスと呼ばれるその材料の弾性定数(lbf/in.2)
量E、単位応力と単位歪みとの比率は、伸長又は圧縮における材料の弾性のモジュラスであり、これはしばしばヤングのモジュラスと呼ばれる。
l=棒の長さ(in.)
A=棒の断面積(in.2)
d=棒の合計伸び(in.)
E=弾性のモジュラス又はヤングのモジュラスと呼ばれるその材料の弾性定数(lbf/in.2)
量E、単位応力と単位歪みとの比率は、伸長又は圧縮における材料の弾性のモジュラスであり、これはしばしばヤングのモジュラスと呼ばれる。
量E、単位応力と単位歪みとの比率は、伸長又は圧縮における材料の弾性のモジュラスであり、これはしばしばヤングのモジュラスと呼ばれる。したがって、例えば、ステントのワイヤーを一時的に取り外して、センサーが金属ワイヤーの取り外しを測定して、歪み及び、その結果、内部人工装具は及び/又はステント中の壁の張力が決定される。センサーは移植の間実時間のフィードバックを提供して、動脈瘤部位又はその中における内部人工装具の正確な位置決めが促進される。大動脈の壁に印加される内部人工装具及び/又はステントの壁張力は、内部人工装具及び/又はステント中の最大壁張力、嚢の圧力の同時低下の発生及び血管造影法の確認を示す実時間のフィードバックを提供する。
体の運動の動作又は周囲環境への放熱を利用して、人間の体から電気エネルギーを導き出せることが説明されてきた。一つの実施形態において、グラフトが動脈瘤嚢内に膨張する際におけるグラフトの動作から運動エネルギーが導かれ、そのことにより、磁気的に結合された回路に対してワイヤーステント部品が膨張して、デバイスに動力供給するのに要求される必要なマイクロΩが生み出される。又は、最も脈動的な領域においてグラフトが配置される選択された部分におけるグラフトの設計の中に、ポリビニリデンジフルオリド(PVDF)のような圧電フィルムを組み込むことから得られる圧電的な変化は、センサーのための一体化された動力源として機能する可能性がある。
図1に示されるように、一つ以上のセンサー122が内部人工装具100に一体化される。一つの実施形態において、複数のセンサー122が内部人工装具100上に位置されてセンサー122の一体化されたネットワークが提供される。例示的な実施形態において、センサー122はグラフト108の外側壁面124及び/又は内側壁面126に関連して位置される。特定の実施形態において、センサー122は感知の多様な選択を許容するように位置される。代替的な実施形態において、センサー122のいずれかの適当な設定のネットワークが提供される。センサー122は一つ以上の、ホウェットストーンブリッジ(Wheatstone bridge)のような、ピエゾ抵抗類、容量圧力センサー、及び/又は、グラフト108及び/又はステント120の構成上の特性値を含む内部人工装具100の構成上の特性値、及び/又は生理学的なパラメーター濃度、数値及び/又は条件を測定するのに好ましいいずれかのセンサーが含まれる。一つの実施形態において、センサー122は、適当なミクロ電気機械システム(MEMS)技術を用いて製造される。
例示的な実施形態において、一つ以上のセンサー122は内部人工装具100に伴う圧力を測定するために設定される。内部人工装具100の中の圧力を測定し、その圧力に対応するか又はそれを表す、センサー122によって生成される信号を操作することで、内部人工装具100の特性がモニター及び分析される。一つの実施形態において、センサー122は内側壁面126及び/又は外側壁面124に関連して位置され、壁の張力、内壁及び/又は外壁の直径、及び/又は内壁又は外壁の周囲を測定するために設定される。これらの測定された特性は内部人工装具100をモニターするため、より特定には、内部人工装具100に伴う潜在的な問題又は合併症をモニターするために使用される。
操作の信頼性を増大するために、一つの実施形態において、センサー122は、内部人工装具100の中の大動脈瘤に近接した封止点及び/又は遠位の末端封止点及び/又はモジュール式成分の結合部に配置される。追加的に又は代替的に、センサー122は内部人工装具100の長さに実質的に沿って配置されて、内部漏出を検出する蓋然性が高められる。この実施形態において、内部人工装具100は、内部人工装具100に沿って、近接的、中間的、及び遠位的に位置されたセンサー122のいくつかの列を有する。センサーの列の中において、内部人工装具100関して周囲的に位置された多くのセンサー122は、問い合わせの際に活性化される。一つのセンサー122が失敗すると、失敗したセンサー122の隣か又は近接した、置換もしくは余剰センサー122が異なる周波数において活性化される。代替的な実施形態において、一つのセンサー122の失敗によって、限定された数の周波数のみが用いられるように、隣接するセンサー122が自動的に活性化される。
一つの実施形態において、内部人工装具の壁の張力は、内部漏出及び/又はその他の潜在的な状態、内部人工装具100に伴う問題又は合併症を示しうる、内部人工装具100と体の内腔の壁106との関係の変化を決定及びモニターするのに使用される。特定の実施形態において、内部人工装具100の張力が、体の内腔の壁106に対する内部人工装具100のフィットによって決定される。内部人工装具100が体の内腔102の中に位置することで、動脈瘤嚢104と体の内腔102との間の血圧差により、中間部118は第一端部及び/又は第二端部116よりも大きな張力を経験する。内部漏出又はその他の状態又は合併症が生ずると、内部人工装具100中の張力が増大し、中間部118と第一端部114及び/又は第二端部116との間の張力の割合が減少する。その割合の変化を検出することにより、内部人工装具100に伴う潜在的な問題又は合併症が排除又は最小化されうる。
さらに、内部人工装具100と体の内腔の壁106との間の関係の変化は、外部直径D1、内部直径D2及び/又は内部人工装具の周囲の変化によって決定されうる。一つの実施形態において、動脈瘤嚢104の寸法が増大すると、内部人工装具の壁の、例えば半径方向に外側への、ずれ又は膨張が生じ、従って、外部直径D1、内部直径D2、及び/又は内部人工装具の周囲が増大する。外部直径D1、内部側直径D2及び/又は内部人工装具の周囲を測定することにより、体の内腔の壁106における特性の変化が検出され、内部人工装具100に伴ういずれかの潜在的な問題又は合併症が特定される。
代替的な実施形態において、少なくとも一つのセンサー122が、非限定的に、内部人工装具100の温度、内部人工装具100の移動及び/又はずれのような動作、内部人工装具100の体の内腔102中における位置、内部人工装具の移植に伴う半径方向の力及び内部人工装具の移植の正確性を含む内部人工装具100の種々のその他の属性を測定するために設定される。より具体的には、温度の測定は移植位置における感染を示し、内部人工装具100の動作及び位置は封止の失敗を示し、そして半径方向の力及び正確性の測定は移植の間における適切な封止を確実にするために用いられる。さらに他の実施形態において、センサー122は、内部人工装具100に関する測定値と結びついた動脈瘤嚢104の、生物学的なパラメーター値のような、属性を測定するために設定される。一つ以上のセンサー122が壁の外側表面124に結合されるか一体化されて、又は動脈瘤嚢104内に伸長されるために内部人工装具に動作可能なように結合されて、生物学的なパラメーター値の測定が促進される。
一つの実施形態において、センサー122は、内部人工装具100が体の内腔の壁106に印加する半径方向の力のような、力を測定するために設定される。内部人工装具100の位置、嚢の圧力及び/又は血圧を測定するために追加のセンサー122が設定される。これらの測定される属性及び割合の関係はモニター及び/又は分析されて、タイプI内部漏出につながりうる内部人工装具100の破損の可能性が予測される。代替的な実施形態において、一つ以上のセンサー122が、内部人工装具の位置、壁の張力及び/又は分岐した内部人工装具中の嚢の圧力を測定するために設定されて、タイプII及び/又はタイプIII内部漏出の可能性がモニターされる。
さらなる実施形態においては、CATスキャン、CT、MRI又は超音波ベースの技術と連携して内部人工装具の位置及び嚢の圧力の測定が用いられて、内部人工装具100から得られる生理学的データと実時間で統合されうる解剖学的データが得られる。例えば、解剖学的な走査は、内部人工装具100の測定される属性と比較した場合に、さらなる内部漏出を検出し、予測するのに有用な動脈瘤嚢の寸法に関する情報を提供する。追加的には、その情報は内部人工装具100の成功可能性を予測するのに有用である。さらに、一つの実施形態において、医療画像形成技術が、内部人工装具100のねじれ又は陥入に関する構造的な情報を提供する。内部人工装具及び嚢の圧力測定とともに用いられるこのような情報は、内部漏出部位又はその近くにおける圧力の読み取りを可能にする。さらに、グラフト位置、グラフトの壁の張力、及び嚢の圧力を医療画像形成装置と一体化することができ、より信頼性があり、安価及び/又は簡単な患者の追跡が提供される。
嚢の圧力及びグラフトの壁の張力は蛍光透視装置と組み合わせて用いることができ、内部人工装具100の移植中に実時間における測定が得られ、体の内腔102中における内部人工装具100の正確な配置が促進される。
さらなる実施形態において、内部人工装具100を通過して流動する液体、すなわち血液の中の少なくとも一つの構成を測定するために一つ以上のセンサー122が用いられる。測定される構成には、非限定的に、酸素、酵素、タンパク質及び栄養素が含まれる。代替的な実施態様では、一つ以上のセンサー122は内部人工装具100の構造的な欠陥につながる内部人工装具100のねじれ、折れ及び/又は陥入を検出するために設定される。追加的に又は代替的に、一つ以上のセンサー116は内部人工装具100の電位を測定する。
一つの実施形態において、一つ以上のセンサー122がグラフト108中に一体的に結合されるか、一体化される。特定の実施形態において、センサー122はグラフト材料の薄い層によって被覆される。センサー122は、グラフトの移植位置、壁の応力、壁の歪み、壁の張力、外壁の周囲、内壁の周囲、外壁の直径、内壁の直径及び/又はグラフトの温度のようなグラフト108の少なくとも一つの構成上の特性を検出又は感知するために設定される。少なくとも一つのセンサー122が壁の外側表面124中に位置され、及び/又は少なくとも一つのセンサー122が壁の内側表面126中に位置される。さらに、センサー122は、内腔内の血圧、血管内の血圧、嚢の圧力及び/又は大動脈の血圧を検出するために設定されうる。センサー122は壁110の中に一体化され、対応する壁の外側表面124又は壁の内側表面126における層流を促進するために設定される。一つの実施形態において、センサー122は、グラフト108に関して螺旋形パターン、直線形パターン、星形パターン、又は円周形パターンにおいて一体的に設定されて、動脈瘤嚢104中のように内部人工装具100がその中に位置される環境をモニターすることが促進される。
さらなる実施形態において、少なくとも一つの独立したセンサー128、すなわちグラフト108に一体的に結合されていないセンサーが、以下に詳細に説明するように、動力源に動作可能なように結合され、動脈瘤嚢の壁のような動脈瘤嚢104の一部を検出又は感知するために設定される。独立したセンサー128は内部人工装具100の配置の時に位置することができ、又は径腰大動脈アプローチを用いて内部人工装具の配置後に位置することができる。径腰大動脈アプローチは小さいフレンチカテーテルを必要とし、そのことにより、GPS法においてモニターされる小さい圧力センサーの通過が可能になる。この技術はグラフト位置センサーシステム(Graft Position Sensor System)と呼ばれる。センサー122及び/又はセンサー128は少なくとも一つのピエゾ抵抗センサー及び/又は少なくとも一つの容量センサーを含みうる。さらに、センサー122及び/又はセンサー128は電磁的にエネルギーを与えられてもよい。
一つの実施形態において、動力源130及びトランスミッター132は、内部人工装具100に、電気的な通信のように、動作可能なように結合される。トランスミッター132は、内部人口装具100の測定される構成上の数値及び特徴及び/又はその中に内部人工装具が移植される環境についての生理学的なパラメーター値を代表する受容デバイスに信号を伝達するために設定される。例示的な実施形態において、受容デバイスは患者の体に関連して外部に設置される。外部受容デバイスは、レシーバー、LCDディスプレイのようなディスプレイ、CPU、及び/又はセンサー122及び/又はセンサー128により検出される測定値及び/又は測定値に対応して生成されるデータを代表する信号を受容し、測定し、分析し及び/又は表示するのに適するいずれかのその他のデバイスを含みうる。動力源130は、電流通過センサー122、128及びトランスミッター132を提供するように設定される。例示的な実施形態において、動力源130は、内部人工装具100を通過する液体の動作、内部人工装具100のパルス的な動作、及び/又は圧電的な電流を生成するためのいずれかの好ましい材料の適用から圧電的な電流を生成する。代替的な実施形態において、以下にさらに詳細に説明するように、動力源130は患者の体に関連して外部に設置される。この実施形態において、センサー122、128は外部トランスミッター及びレシーバーと信号をもって通信される。センサー122、128は内部人工装具の構成上の特性を代表する信号を伝達する。伝達される信号に対応するデータは収集され、コンパイルされて、例えば、グラフトの壁の張力、グラフトの位置、グラフトの直径、嚢の圧力及び大動脈の血圧がモニターされる。
特定の実施形態において、動力源130は、センサー122、128に動作可能なように結合されるラジオ周波数誘導コイルを含む。誘導コイルは、平面コイル、螺旋コイル、「z」形態を有する螺旋コイル、又は垂直コイルの形態を含む。この実施形態において、誘導コイルは、例えば、ステント120の少なくとも一部に関して巻かれるように、ステント120に結合される。
一つの実施形態において、センサー122は分離したシステムとして配置される。この実施形態において、分離したセンサー122は固有の空間を占める。センサー122を配置するための方法又は技術には、モジュール式のグラフト部品が体の内腔中に適切に位置された後に、取り残される小さいフレンチカテーテルを用いて配置することが含まれる。そのカテーテルは、グラフト内導入機構に隣接する分離したスティック部位を通して位置されうる。特定の実施形態において、センサー122はコイルの構成に押し出されてよい。例えば、コイルシステムはセンサー122を有し、これは、明確な内部漏出が存在する場合に、コイルと共に導入されて動脈瘤嚢の血栓症を促進する。
代替的に、センサー122は線形の形態において又は螺旋形の形態においてセンサーのシートとして配置される。センサーのシートは、分離したシステムとしてグラフト内の本体及び分岐に沿って配置されうる。シートを配置する間に、センサー122は湾曲されるか、又はセンサー122が十分に小さい寸法を有する場合は、「ビーズの列」の形態にされる。この実施形態において、センサーのシートはベース部においてスナップ機構を有し、シースされておらず、列の制御が促進される。
さらに代替的な実施形態において、センサー122はニチノールワイヤによって連結され、後端から押し出し機構によって押し出される。センサー122を含むワイヤは、ねじり応力によって破壊するために設定される機構を有するワイヤの長さに沿って保持される。代替的に、列と送達システムとの間の結合を切断するために切断機構が用いられる。切断機構には、「オーバーザワイヤー(Over the wire)」システム又はモノレールシステムが含まれる。
例示的な実施形態において、センサー122のネットワークは一つ以上の容量圧力センサーを含む。図2は、内部人工装具100に結合又は一体化されてセンサー122のネットワークに用いるのに好ましい容量圧力センサー222の模式断面図である。代替的な実施形態において、いずれかの好ましい圧電性又はピエゾ抵抗性の圧力センサーが内部人工装具100と共同して用いられる。圧力センサー22は、シリコーンのような誘電性基材を有するコア224を有する。柔軟性の誘電性メンブラン226が圧力センサー222の第一の又は下側の表面228に結合され、絶縁フィルム230が圧力センサー222の反対側の第二の又は上側の表面232に結合される。例示的な実施形態において、誘電性メンブラン226には、酸化シリコーン及び窒化シリコーンが含まれる。圧力センサー222はコア224の中に形成される空洞234を規定する。第一の又は下側のキャパシタ板236は下側表面228の上に位置され、第二の又は上側のキャパシタ板238は上側表面232の上に位置される。下側キャパシタ板236及び上側キャパシタ板238は空洞234と共に整列される。少なくとも一つのグランドプレーン240もまた下側表面228上に位置され、少なくとも一つのインダクタ242が上側表面232上に位置される。
圧力センサー222は、図2中の矢印244によって示されるように、内腔の又は外側の圧力の変化が圧力センサー222の変形を生じさせるように、内部人工装具100上に位置される。より具体的には、圧力センサー222に作用する矢印244によって示される力は空洞234に関して又は関連して圧力センサー222を曲げるか又は屈折させる。圧力センサー222が変形することによりキャパシタ板236及び238を分離する距離が変化する。キャパシタ板236及び238を分離する距離が変化すると圧力センサー222の容量が変化する。内部人工装具の壁の中の圧力(p)を決定するために、圧力センサー222の共振周波数(f)、圧力センサー222のインダクタンス(L)、及び圧力センサー222の容量(C)が下記等式に代入される:
[数2]
f=1/[2π√{LC(p)}]
f=1/[2π√{LC(p)}]
上述のように、内部人工装具の壁上の少なくとも一つの圧力を知ることにより、内部人工装具100の種々の特性や特徴が決定される。このように、内部人工装具100は、内部人工装具100に伴う潜在的な問題又は合併症を検出し、その検出される問題又は合併症に伴う患者に対するいずれかの望ましくないか有害な効果を防止又は最小化するために、モニターされる。
図3〜8は圧力センサー222を製造するための方法を模式的に示す。ポリマー基材280が提供される。ポリマー基材280には、ポリエーテルフルオロエチレン、延伸されたポリエーテルフルオロエチレン、その他のフルオロポリマーのような非孔性又は低孔性ポリマー、又は当業者に知られており、ここに提供される教示によって導かれるいずれかの適当なポリマーが含まれる。図4に示されるように、ポリマー基材280に関連してマスターモールド282が位置され、ポリマー基材280にプレスされ、図5に示されるように、ポリマー基材280の中に空洞284がモールド又は規定される。代替的に、空洞284は、非限定的に、リソグラフィー及び化学エッチング、インクジェット印刷、及びレーサー描画を含む好ましい方法によって形成されうる。
第一キャパシタ板286を含む導電性材料のパターンは、図6に示されるように、空洞284の中のポリマー基材280の表面上に積層又は設けられる。図7に示されるように、キャパシタ板288に電気的に結合されるインダクタ289を含む導電性材料のパターンが第二ポリマー基材290上に積層される。パターン化されたキャパシタ288及びインダクタ289を含むポリマー基材290は、次いで、ポリマー基材280に取り付けられて空洞284を封止し、ここで、図8に示されるように、ポリマー基材280及びポリマー290は軸方向に整列されて、外側の状態の変化に対応してポリマー基材280に関連して又は向かって動作可能なメンブランを含む空洞284のすぐ上にポリマー基材290と共にポリマー内にワイヤレス圧力センサーを形成する。
一つの実施形態において、ポリマー基材280及びポリマー基材290は、取り付けられる際にポリマー基材280及びポリマー基材290が密閉的に封止された空洞284を形成するように、一つ以上の表面が非孔性又は低孔性の材料の追加的な層で被覆される。ポリマー基材290は、非限定的に、接着結合、ラミネート、及びレーザー溶接を含む種々の方法によってポリマー基材280に取り付けられる。一つの実施形態において、ポリマー基材290上のインダクタ289は、取り付け過程の間にポリマー基材280上のキャパシタ板286に電気的に結合される。
さらなる実施形態において、圧力センサー222の外部表面は10nm〜100μmの範囲の寸法の造形からなる制御されたトポグラフィーによって凹凸加工されて、センサー表面近傍の血流の特性が変化させられうる。センサーの表面をパターン化することにより凝固特性を変化させることができ、内皮化が減少し、血栓症又は塞栓症の危険性が減少する。また、センサーの表面をパターン化することによりその表面の近くにおいて血液の流動特性を変化させることができ、その表面の近くにおいて滑りを促進又は低減して、流動の層流又は乱流特性が変化する。また、制御されたトポグラフィーは小さな窪みを形成してもよく、そこには、タクロリムス又はシロリムスのような、細胞分裂を禁止する抗メタボライト物質が含浸されている徐放性ポリマーが充填されてもよい。次いで、充填されたくぼみは多孔性ポリマー層で被覆されてよく、薬剤の放出が時間的に制御される。さらなる実施形態において、圧力センサー222の外側表面が抗凝固被覆又は抗メタボライト被覆のための不活性化ヘパリン結合材料で被覆されうる。
代替的な実施形態において、図3〜8に示されるように、圧力センサー222は溶融シリカ、ガラス、又は高剛性シリコンを含む剛性基材内に製造される。剛性基材においては、空洞は湿式又は乾式の化学エッチ法によって形成される。表面はポリマー基材上へのパターン化と同様のやり方で導電性材料を用いてパターン化される。剛性基材は、非限定的に、溶融結合、アノード結合、レーサー溶接、及び接着封止を含む種々の方法によって取り付けられる。
図9は内部人工装具100をモニターするのに用いる例示的なシステム300の模式図である。システム300は内部人工装具100に結合されるか一体化された複数のデバイス及び体の内腔102に関連して外側に設置された複数のデバイスを有する。システム300は、アナログ‐デジタルコンバーター302に電気的に結合され、信号をもって通信される複数のセンサー122を有する。図9には3個のセンサー122が示されているけれども、システム300が内部人工装具100に結合されるか一体化されたいずれかの適当な数のセンサー122を有しうることは当業者にとって明白であり、ここに提供される教示によって導かれる。上述のように、センサー122は一つ以上の容量圧力センサー222及び/又はいずれかの適当な圧電性又はピエゾ抵抗性のセンサーを含みうる。さらに図9を参照して、システム300は、それぞれアンテナ308を有する、アナログ‐デジタルコンバーター302に電気的に結合するか信号をもって通信され、そして一つ以上のラジオ周波数識別タグ306にも結合されるマイクロコントローラ304をも有する。システム300はいずれかの適当な数のラジオ周波数識別タグ306を有しうる。特定の実施形態において、システム300は各センサー122についてラジオ周波数識別タグ306を有する。インダクタ310はキャパシタ312及びグランドプレーン314に電気的に結合される。グランドプレーン314は各センサー122、各ラジオ周波数識別タグ306及びマイクロプロセッサー304に電気的に結合される。
動力源316は体の内腔102の外側に提供される。動力源316は増幅器320及びインダクタ322に電気的に結合されたオシレータ318を有する。さらに、ラジオ周波数識別リーダー324も体の内腔102の外側に提供される。
運転の間、インダクタ310とインダクタ322との間の磁気的な結合は、センサー122、マイクロコントローラ304及びラジオ周波数識別タグ306に流れて動かす交流を生成する。上述のように、センサー122は内部人工装具100の中の圧力を検出及び測定し、交流信号をアナログ‐デジタルコンバーター302に伝達し、そこで交流信号が対応するデジタル信号に変換される。デジタル信号はマイクロコントローラ304及びラジオ周波数識別タグ306に伝達され、そこで各デジタル信号には固有のコードが提供される。コードはアンテナ308を通ってラジオ周波数識別リーダー324に伝達され、そのコードは、ディスプレイスクリーンを有する一体化された外部コンピューターシステムのような一体化されたモニターデバイス(非表示)でその信号を読め及び/又は見られるようにデコードされる。信号は、内部人工装具100の特性又は特徴、及び内部人工装具中及び/又は周囲環境中の生理学的なパラメータをモニター及び/又は分析するために、一体化された外部コンピューターシステムによって処理され、そのことにより、内部人工装具100に伴う現実的又は潜在的な問題又は合併症を検出するために内部人工装具100が外部からモニターされる。
代替的な実施形態において、非限定的に、内部人工装具の壁の張力、体の内腔の中における内部人工装具の位置、及び/又は動脈瘤嚢の生理学的なパラメータ値を含む内部人工装具100の構成上の特性又は特徴をモニターするために一つ以上の移植されるマイクロプロセッサが設定される。移植されるマイクロプロセッサーは内部人工装具100に動作可能なように結合され、センサー122と信号をもって通信されて、構成上の特徴及び/又は生理学的なパラメータ値のモニターが促進される。代替的に、内部人工装具100の構成上の特徴及び/又は動脈瘤嚢の生理学的なパラメータ値は、オフィスベースのユニットを用いるか、固定式、移動式その他の超音波、CATスキャン又はMRIベースのユニットにより、外部から測定及び/又はモニターされうる。さらに他の実施形態において、患者が、非限定的に、携帯電話、PDA又はそれらの組み合わせのような持ち運びデバイスを用いて内部データを収集し、次いで、これはインターネットを通じて電話からダウンロードされるか、又はワイヤレス的にモニターするデータポイントに伝達される。
図10〜12は、欠陥のある又は損傷した心臓弁を治療するための、インプラント可能な医療デバイス又は人工装具インプラント、すなわち、心臓弁デバイス400の斜視図である。心臓弁デバイス400は僧帽弁、大動脈弁、三尖弁又は肺動脈弁を置換するために好適である。心臓弁デバイス400は各弁のアニュラスの中に位置され得、弁のリムに結合される。より具体的には、心臓弁デバイス400は弁のアニュラスの中に位置し、縫合のような適当な結合機構を用いて弁のリムに結合されたフレーム402を有する。追加的に又は代替的に、フレーム402は、アニュラスの中に心臓弁デバイス400を適切に固着させるために、鉤状物、棘状物、ねじ状物、螺旋状物、渦巻き状物、巻線状物及び/又はフランジ状物のような複数の固着部材(非表示)を有する。
フレーム402は、非限定的に、金属、合金、コンポジット又はポリマー材料及びそれらの組み合わせを含む適切な生体適合性材料から形成される。一つの実施形態において、フレーム402はニチノール材料のような形状記憶材料から形成される。フレーム402を形成するための他の適切な材料には、非限定的に、ステンレス鋼、ステンレス鋼合金及びコバルト合金が含まれる。フレーム402が損傷するか病気になった血管の中に移植するのに適するいずれかの適切な生体適合性の合成及び/又は生物学的材料を含みうることは、当業者に明白であり、ここに提供される教示から導かれる。フレーム402は複数のほぼ平行な支持部材404及び隣り合う支持部材404の間を結合して心臓弁デバイス400の縁部(outer periphery)を全体的に規定する複数の斜め部材(cross-member)406を有する。さらに、図10〜12に示されるように、心臓弁デバイス400は隣り合う支持部材404の間に結合された複数の柔軟性リーフレット408を有する。図10〜12に示される心臓弁デバイス400は3枚のリーフレット408を有するけれども、代替的実施形態において、心臓弁デバイス400はいずれかの適当の数のリーフレット408を有しうる。リーフレット408はそれぞれの弁の開口410を開放及び閉鎖するために共同して動作するように構成されて、バルブの開口を通過する血流の制御を促進する。
図10及び11に示されるように、一つ以上のセンサー416が心臓弁デバイス400上の選択された位置においてフレーム402に結合されて、心臓弁デバイス400の構成上の特性又は特徴及び/又は患者の心臓の周囲環境の中の生理学的なパラメータ値をモニターすることが促進される。一つの実施形態において、センサー416は心臓弁デバイス400の縁部に等間隔に設けられる。追加的に又は代替的に、図12に示されるように、一つ以上のセンサー416は選択された位置において少なくとも一つのリーフレット408と一体化されて、心臓弁デバイス400の構成上の特性又は特徴及び/又は患者の心臓の周囲環境の中の生理学的なパラメータ値をモニターすることが促進される。例示的な実施形態において、センサー416はセンサー122と実質的に同一又は同様であり、上述のように一つ以上の圧力センサー222を含みうる。特定の実施形態において、図10に示されるように、センサー416は、一つ以上の支持部材404の第一の端部418に、及び/又は図11に示されるように、反対側の第二の端部420に結合される。追加的に又は代替的に、図10に示されるように、少なくとも一つのセンサー416は一つ以上の斜め部材406に結合される。一つの実施形態において、センサー416は、センサー122に関連して上述したように、適当な微小電気機械システム技術を用いて製造される。
一つの実施形態において、心臓弁デバイス400は、通路を規定する開放位置及び閉鎖位置の間で共同して動作可能な柔軟性のリーフレット408を有する。一つの実施形態において、各リーフレット408は、非限定的に、ポリエステル、伸長されたポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)又はポリウレタン材料及びこれらの組み合わせを含む適当な生体適合性材料を用いて製造される。リーフレット408が損傷するか病気になった血管の内部に移植するのに適するいずれかの適切な生体適合性の合成及び/又は生物学的材料を含みうることは、当業者に明白であり、ここに提供される教示から導かれる。
一つ以上のセンサーは少なくとも一つのリーフレット408に一体的に結合される。一つの実施形態において、センサー416はリーフレット材料の薄い層によって被覆される。センサー416は、心臓弁の移植位置、リーフレットの壁の応力、リーフレットの壁の歪み、リーフレットの壁の張力及びリーフレットの温度のようなリーフレット408の少なくとも一つの構成上の特徴を検出又は検知するために設定される。さらに、センサー416は心臓弁インプラントを通過する血圧を検出するために設定されうる。一つの実施形態において、少なくとも一つのセンサー416がリーフレット408の大動脈上局面(spra aortic aspect)に関連して位置され、少なくとも一つのセンサー416がリーフレット408の大動脈下局面(subaortic aspect)に関連して位置される。追加的に又は代替的に、センサー416はリーフレット408の端部又はその近傍、及び/又はリーフレット408の本体部分中に一体化されうる。センサー416はリーフレット408の内部に一体化され、リーフレット408の対応する内部表面における層流を促進するために設定される。センサー416は少なくとも一つのピエゾ抵抗性センサー及び/又は少なくとも一つの容量センサーを含みうる。センサーは電磁的にエネルギー供給されてよい。
一つの実施形態において、センサー416は外部トランスミッター及びレシーバーと信号をもって通信する。センサー416は心臓弁デバイス400の構成上の特性を代表する信号を伝達する。伝達された信号に対応するデータは収集及びコンパイルされて、例えば、リーフレットの壁の張力、リーフレットの位置及び血圧がモニターされる。
動力源がセンサー416に動作可能なように結合され、動力センサー416が設定される。特定の実施形態において、動力源にはセンサー416に動作可能なように結合されるラジオ周波数誘導コイルが含まれる。一つの実施形態において、心臓弁デバイス400はリーフレットに関連して位置されるフレーム402を有する。各リーフレット408及び少なくとも一つのセンサー416がフレーム402に結合される。センサーは、非限定的に、ハンダ付け、接着、縫い付け、溶接、及び熱結合を含む適当な結合機構を用いてフレーム402に結合される。特定の実施形態において、エナメル又はエポキシのようなプラスチックの被覆がフレーム402の周りに巻き付けられて、フレーム402及びリーフレット408が保護される。誘導コイル422がフレームに結合される。一つの実施形態において、誘導コイル422はフレーム402の少なくとも一部の周りに巻き付けられ、及び/又はフレーム402の内部局面及び/又は外部局面に結合される。誘導コイル422は各センサー416に動作可能なように結合され、センサー416のキャパシタ板にエネルギー供給するために設定される。
一つの実施形態において、センサー416はフレーム402に結合されて、弁傍漏出の検出又は検知が促進される。さらに、冠状動脈入口の近傍であるために冠状動脈閉塞が検知又は検出可能である。バルブ内外の勾配(trans-valver gradient)を測定することにより、バルブが配置される際の心臓弁デバイス全体にわたる圧力変化の実時間でのモニターが可能になり、追加的なモニターされる特徴が提供されて、試験の最中及び移植後における弁の劣化の評価が促進される。試験の最中におけるバルブ機能のモニターは、圧力‐体積ループ(pressure-volume loop)の中に弁を位置させることで、弁のリーフレットの接合部のストローブ光可視化に限定される。接合端部に圧力センサーを位置させることにより、リーフレット408の端部における圧力の評価が可能になる。生成されるリーフレット端部の圧力は航空機の翼の後縁において発生する高圧及び低圧システムに類似する。リーフレットの端部のジオメトリー(geometry)の変形は、微小な加速度計、流動センサー及び/又は圧力センサーを設置することでより良くモニターされる。
心臓弁デバイスの移植後にバルブ内外の勾配を実時間でモニターすることにより、リーフレット408の摩耗をモニターして、心エコー検査で確認しうる。大動脈下の圧力センサーはLVESP(左心室収縮末期圧)及びLVEDP(左心室拡張末期圧)をモニターしうる。LVEDPは損傷し及び衰えた心臓のためのマーカーである。LVEDPが25mmHgを超えて上昇すると早期の心臓疾患が示される。弁内外の勾配が50mmHgを超えて増大すると大動脈弁狭窄症が示される。弁内外の勾配が減少すると同時にLVEDPが増大すると大動脈弁逆流の発症が示される。LAPセンサーが存在し、LVEDPの上昇と同時にLAPの増加がある場合は、心臓の不具合の悪化か、又は心臓の不具合の悪化に伴う僧帽弁逆流の増大が診断される。末梢血圧センサーが存在し、LVEDPの増大及び弁内外の勾配の減少を伴う脈圧の増大が示される場合、深刻な大動脈弁逆流の診断について考慮がなされる。
一つの実施形態において、センサーは脳脊髄液(CSF)をモニターするユニット内に一体化される。この実施形態において、ポリマーベースのセンサーがポリマーベースのシャント材料内に一体化され、センサーのキャパシタ板がシャントによって規定される内腔の内側に対面される。このキャパシタ板は、CFSの圧力が変化した際にシャントの中の圧力が変化することによりゆがめられる。アルゴリズムはシャントのモニターを制御し、例えば、CSFの排出が遮断される場合にシャント圧力がチェックされるべきであることを示すために警告するトリガーを有する。代替的な実施形態において、CFS圧力は、オマヤ(Omaya)シャントのような心室シャントの壁の中に少なくとも一つの容量センサーが一体化されることによりCSF圧力がモニターされる。さらに代替的な実施形態において、ポリマーベースのセンサーが、内耳の中に位置させるために構成されたチューブ内に設定されて、通常の状態及び病的な状態の下において蓄積されうる内耳液の排出が促進される。
上述の方法及び装置は体の内腔内に移植した後に内部人工装具をモニターするための信頼性ある方法を提供する。一つの実施形態において、上述の方法及び装置は内部人工装具の壁の中の圧力を検出及び測定することにより内部人工装具をモニターする。圧力の測定は、内部人工装具に対する内部漏出又は損傷を示しうる内部人工装具の構成に対するいずれかの変化を特定するために用いられる。内部人工装具に対する変化を特定することにより、体の内腔の壁の特性を測定する場合と比較して、内部人工装具に伴う問題のより信頼性ある指摘が提供される。さらに、上述の方法及び装置は内部人工装具及び/又はその中を流れる液体に伴う種々の他の属性を検出及びモニターするのに用いうる。
ここにおいて、単数の形で表現されている要素又は工程であっても、特に明示がない限り、複数のそのような要素又は工程を排除しないことが理解されるべきである。さらに、本発明における「一つの実施形態」は、記載された特性をも含む追加の実施形態が存在することを排除して理解されることを意図していない。
ここに記載された装置及び方法はセンサーを用いて内部人工装具をモニターする背景において説明されるが、その装置及び方法はセンサー又は内部人工装具に限定されない。同様に、ここに例示された内部人工装具及びセンサー成分は、ここに記載された具体的な実施形態に限定されず、むしろ内部人工装具及びセンサーの両方の成分は、ここに記載された他の成分から独立及び分離して使用しうる。
種々の具体的な実施形態に関して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明は、請求の範囲の思想及び範囲内において改変して実施可能であることを理解するはずである。
Claims (36)
- 体の内腔に挿入するために内部人工装具をモニターする方法であって、
体の内腔内に内部人工装具を移植して血管領域内の動脈瘤嚢を排除する工程;及び
内部人工装具に一体化された複数のセンサーを用いて該内部人工装具の特性をモニターする工程であって、該特性をモニターする工程は、内部人工装具の壁の張力、内部人工装具の周囲、内部人工装具の直径、内腔表面上の圧力、及び外側表面上の圧力の少なくとも一つをモニターすることを包含する工程;
を包含する方法。 - 前記特性をモニターする工程が、内部人工装具の温度、内部人工装具の動作、及び内部人工装具の壁内の圧力をモニターすることを更に包含する請求項1記載の方法。
- 移植に伴う半径方向の力及び移植の精度の少なくとも一つをセンサーで検出することを更に包含する請求項1記載の方法。
- 前記内部人工装具の構造欠陥をセンサーで検出することを更に包含する請求項1記載の方法。
- 前記内部人工装具を通過する血流の存在により変更される体の内腔の構成を測定することを更に包含する請求項1記載の方法。
- 前記構成が酸素、酵素、たんぱく質、栄養素及び電位の少なくとも一つを包含する請求項5記載の方法。
- 前記内部人工装具に動力源を提供する工程;
前記内部人工装具に結合した少なくとも一つのトランスミッターを提供する工程;
前記体の内腔の外側にあるデバイスに前記少なくとも一つのトランスミッターで信号を伝達する工程;
を更に包含する請求項1記載の方法。 - 体の内腔内に移植して血管領域内の動脈瘤嚢を排除するためのモジュール式内部人工装具であって、該内部人工装具は該内部人工装具の特性をモニターするための複数のセンサーを有しており、該特性には、内部人工装具の壁の張力、内部人工装具の周囲、内部人工装具の直径、内腔表面上の圧力、及び外側表面上の圧力の少なくとも一つが包含される、モジュール式内部人工装具。
- 前記特性が、内部人工装具の温度、内部人工装具の動作、及び内部人工装具の壁内の圧力を更に包含する請求項8記載の内部人工装具。
- 前記センサーが配置されて移植に伴う半径方向の力及び移植の精度の少なくとも一つが検出される請求項8記載の内部人工装具。
- 前記センサーが配置されて内部人工装具の構造欠陥が検出される請求項8記載の内部人工装具。
- 前記センサーが配置されて内部人工装具を通過する血流の存在により変更される体の内腔の構成が測定される請求項8記載の内部人工装具。
- 前記構成が酸素、酵素、たんぱく質、栄養素及び電位の少なくとも一つを包含する請求項12記載の内部人工装具。
- 動力源及び体の内腔の外側にあるデバイスに信号を伝達するための少なくとも一つのトランスミッターを更に有する請求項8記載の内部人工装具。
- 動力源;
体の内腔内に移植して血管領域内の動脈瘤嚢を排除するためのモジュラー式内部人工装具であって、内部人工装具の壁の張力、内部人工装具の周囲、内部人工装具の直径、内腔表面上の圧力、及び外側表面上の圧力の少なくとも一つを包含する該内部人工装具の特性をモニターするための複数のセンサー、及び該特性を示す信号を伝達する少なくとも一つのトランスミッターを有するモジュラー式内部人工装具;及び
体の内腔の外部にあって該伝達される信号を受容するデバイス;
を包含する内部人工装具の特性をモニターするためのシステム。 - 前記特性が、内部人工装具の温度、内部人工装具の動作、及び内部人工装具の壁内の圧力を更に包含する請求項15記載の方法。
- 前記センサーが配置されて移植に伴う半径方向の力及び移植の精度の少なくとも一つが検出される請求項15記載の方法。
- 前記センサーが配置されて内部人工装具の構造欠陥が検出される請求項15記載の方法。
- 前記センサーが配置されて内部人工装具を通過する血流の存在により変更される体の内腔の構成が測定される請求項15記載の方法。
- 前記構成が酸素、酵素、たんぱく質、栄養素及び電位の少なくとも一つを包含する請求項19記載の方法。
- 通路を規定する壁を有するグラフト;
該グラフトに一体化された複数のセンサーであって、設定されて該グラフトの少なくとも一つの構成上の特性を検出する複数のセンサー;及び
該複数のセンサーに動作可能なように結合され、設定されて、該複数のセンサーに動力を提供する動力源;
を有する人工装具インプラント。 - 前記動力源が、該複数のセンサーに動作可能なように結合されたラジオ周波数誘導コイルを更に包含する請求項21記載の人工装具インプラント。
- 前記少なくとも一つの構成上の特性が、グラフトの移植位置、グラフトの温度、壁の応力、壁の歪み、壁の張力、外壁の周囲、内壁の周囲、外壁の直径、内壁の直径、内腔表面上の圧力、及び外側表面上の圧力の少なくとも一つを更に包含する請求項21記載の人工装具インプラント。
- 前記複数のセンサーの各々のセンサーが容量センサー及びピエゾ抵抗性センサーの一つを更に包含する請求項21記載の人工装具インプラント。
- 前記複数のセンサーの少なくとも一つが前記壁の内壁中に位置される請求項21記載の人工装具インプラント。
- 前記複数のセンサーの少なくとも一つのセンサーが前記壁の外壁中に位置される請求項21記載の人工装具インプラント。
- 前記複数のセンサーの少なくとも一つのセンサーが設定されて、該壁上の応力特性、該壁の歪み特性、内腔表面上の圧力及び外側表面上の圧力の少なくとも一つが検出される請求項21記載の人工装具インプラント。
- 誘導コイルを更に有し、該誘導コイルは、平面コイル、螺旋コイル、「z」形態を有する螺旋コイル、及び垂直コイルの形態の一つを包含する請求項21記載の人工装具インプラント。
- 前記グラフトに関連して位置されるステントであって、半径方向に圧縮された形態及び半径方向に膨張された形態の間で動作可能であるために体の内腔の中で該グラフトを支持するステント;及び
少なくとも該ステントの一部の周囲に巻かれた誘導コイル;
を更に有する請求項21記載の人工装具インプラント。 - 前記複数のセンサーが設定されて、内腔内の血圧、血管内の血圧、嚢圧、及び大動脈の血圧の少なくとも一つが検出される請求項21記載の人工装具インプラント。
- 前記複数のセンサーが、前記グラフトに関して、螺旋形パターン、線形パターン、星形パターン、円周形パターンの一つに設定されて、動脈瘤嚢をモニターするのが促進される請求項21記載の人工装具インプラント。
- 通路を規定する解放位置及び閉鎖位置の間で共同して動作可能な複数の柔軟性のリーフレット;
該複数のリーフレットの少なくとも一つのリーフレットと一体化された少なくとも一つのセンサーであって、設定されて、該複数のリーフレットの少なくとも一つの構成上の特徴を検出する少なくとも一つのセンサー;及び
該少なくとも一つのセンサーに動作可能なように結合され、設定されて、該少なくとも一つのセンサーに動力を提供する動力源;
を有する人工装具インプラント。 - 前記動力源が、前記少なくとも一つのセンサーに動作可能なように結合されたラジオ周波数コイルを更に有する請求項32記載の人工装具インプラント。
- 前記複数のリーフレットに関連して位置されたフレームであって、該複数のリーフレットの各リーフレットがそれに結合され、少なくとも一つのセンサーがそれに結合されるフレームを更に有する請求項32記載の人工装具インプラント。
- 前記フレームに結合された誘導コイルであって、前記少なくとも一つのセンサーの各センサーに動作可能なように結合され、そして設定されて、該各センサーのキャパシタ板にエネルギー供給する誘導コイルを更に有する請求項34記載の人工装具インプラント。
- 前記少なくとも一つのセンサーの第一のセンサーは前記複数のリーフレットの大動脈上局面に関連して位置され、前記少なくとも一つのセンサーの第二のセンサーは前記複数のリーフレットの大動脈下局面に関連して位置されて、前記人工装具インプラントの全域における圧力の検出が促進される請求項32記載の人工装具インプラント。
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