JP2016501575A - 軽い力での血管内閉塞物除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明による生体適合性血管内閉塞物除去装置は、例えば血栓、血餅または塞栓のような血管内閉塞物を除去する。また、本発明による血管内閉塞物除去装置は脳内、血管系、組織内および器官内の閉塞物の治療に適用可能である。【解決手段】本発明による血管内閉塞物除去装置はワイヤまたはワイヤ状構造の形態である。電気または電気的に、又は化学的に、或いはマイクロ波的に発生する熱を上記構造に適用することによって、血管壁に最小限の接触力で閉塞物を捕捉して除去することができる。本発明による血管内閉塞物除去装置は、従来の機械的血栓除去デバイスと比べると、閉塞物を除去する時に大きい半径方向力は必要とせず、血管壁を損傷する可能性または閉塞物の断片化を低減する。【選択図】図6

Description

関連出願への相互参照

本出願は、2012年11月21日出願の米国仮特許出願第61/728,822号に基づく優先権を主張し、その出願の全内容がここに援用される。

動脈と静脈の閉塞は、血栓、血餅または塞栓に起因することが多く、血液かん流を下げることがある。もし血液かん流がある特定のレベルを下回ると、細胞への酸素供給不足になる。このような状況が長引けば、細胞死の状態になる。
脳細胞死につながる血管内閉塞物は脳卒中の原因の一つとなる。脳卒中は、適切な薬剤の摂取または治療が遅れると致命的である。現在、脳卒中のための治療法として、血栓溶解療法、機械的血栓除去療法、および外科治療がある。血栓溶解技術は、通常は脳卒中を発症した最初の3時間以内のみ有効である。機械的血栓除去デバイスは、血管内の閉塞物を捕捉するために、普通は大きな半径方向力を加える装置を用いる。このようにすると、血栓除去時に、血管壁をこすり血管壁を損傷することに加えて、抽出の際に血栓が破裂するおそれがあり、末梢塞栓を引き起こす可能性がある。外科治療は侵襲的治療法であり、リスクがあるだけでなく、回復により長い時間を要する。
したがって、血管壁の損傷や血栓の破裂を起こさずに、効率的かつ安全に閉塞物全体の除去が可能な血管内閉塞物除去が求められている。本発明は、血管内に発生するほとんどの閉塞物を除去するための、軽い力での閉塞物除去装置に係わる。この装置は、血栓の破裂や断片化の問題または閉塞物除去中に発生する血管壁の損傷を最小限に抑えることができ、完全な閉塞物除去を提供し、除去の効率を高めることができる。

従来の機械的血栓除去デバイスは、血栓、血餅または塞栓を除去するために血管壁に大きな半径方向力を加える。これに対して本発明は、血栓、血餅または塞栓を除去する時に血管壁へ加える半径方向力を小さくして、血管壁の損傷を最小限に抑える装置および方法を提供する。また、血栓の断片化の問題を最小化し、血管内閉塞物を完全に除去することができる。

本発明による装置は、閉塞物を捕捉するために、装置の一部につながる閉塞物の温度を上昇させ得る。閉塞物の温度が上がると、閉塞物の剛性または硬さが増し、強固になった閉塞物は除去中に断片化しにくくなり、より完全な除去を可能にする。その結果、血栓の破裂に起因した末梢塞栓を引き起こす可能性が低くなる。また、本発明は、大きな半径方向力を適用する必要がなくなるため、血管壁の損傷の可能性が低減される。
本発明による装置のワイヤまたはワイヤ状構造は生体適合性材料で構成されてよく、このような生体適合性材料は発熱でき、閉塞物の温度を上昇させ、血管壁に対して最小限の力で閉塞物を捕捉できる。本装置のワイヤまたはワイヤ状構造は、感電または血管壁の過熱につながる、ワイヤ状構造と血管壁との間の直接接触を防止する一つ以上の層の熱的または電気的絶縁材またはコーティングで覆うこともできる。上記絶縁材またはコーティングは、生体適合性材料で構成されてもよい。ある実施例では、必要であれば、この材料は装置から血管壁へ移ることもできる。他の実施例では、この材料はこれほど移ることができない。
閉塞物を除去するための本発明による方法または装置は、血管内のナビゲーションと、装置と閉塞物との結合と、閉塞物の温度を上昇させることと、閉塞物の抽出とを含む。この装置は、ガイドワイヤとカテーテルにより、血管内のターゲットである閉塞物の位置へナビゲートして配置することができる。

図1は、生体適合性材料からなるワイヤまたはワイヤ状構造を備える閉塞物除去装置のある実施例の模式図である。 図2は、生体適合性材料からなるワイヤまたはワイヤ状構造を備える閉塞物除去装置のある実施例の模式図であり、該閉塞物除去装置には自己発熱する化学物質または結合されるときに熱を発生する化学物質の組み合わせを含む生体適合性コーティングを有する。 図3は、生体適合性かつ導電性材料からなるワイヤまたはワイヤ状構造を備える閉塞物除去装置のある実施例の模式図である。この導電性材料は電気的または熱的または電気的および熱的絶縁材からなる生体適合性コーティングを更に備える。 図4は、生体適合性材料からなるワイヤまたはワイヤ状構造を含む閉塞物除去装置のある実施例の模式図である。該閉塞物除去装置には自己発熱する化学物質または結合されるときに熱を発生する化学物質の組み合わせを含む生体適合性コーティングを有し、さらに、最外層の一部が電気的または熱的または電気的および熱的絶縁を提供する生体適合性材料で覆われる。 図5は、血管内の閉塞物と結合した装置の模式図である。 図6は、ワイヤの一部の上にマイクロ波を受信する材料のコーティングを有する実施例を示す図である。

上記の本発明をより正確に理解するために、本発明について、添付の図面に示した具体的な実施例を参照しながら説明する。本明細書の図面では、スケールに応じて図示されていない部分がある。図面の寸法へのすべての参照・表示または以下の説明は、開示された実施例特有のものである。本発明の用途に応じて機能できれば、これらの寸法への如何なる変更も本発明の範囲内であると見なされる。即ち、これらの図面は本発明の典型的な実施例を示すだけに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。これらの図面は本発明の典型的な実施例のみを説明し、本発明の範囲を限定するものではないことを理解した上で、図面を用いて、その他の特徴と細部とを合わせて、本発明について説明する。
本発明は血管内閉塞物の治療のためのシステムおよび方法に関する。この明細書は本発明の思想を説明するためのものに過ぎず、本発明を制限するものではない。当業者が分かるように、以下の記載は本発明の要旨を説明するものに過ぎず、また、本発明の思想を逸脱することなく多様な変更が可能である。
従来、血管閉塞を治療する方法としては、機械的血栓除去療法と、薬物により閉塞物を溶解または分解させる薬物療法とがある。多くの場合には、機械的な装置または物理的な構造を組み合わせることによって、部分的にまたは再度、血管系の血管内腔を開通する。部分的にブロックされた血管を再開通するために使用される一般的なデバイスとしては、血管形成術用バルーンおよびステントがある。
以下の説明から明らかになるように、本発明の閉塞物除去装置は血管造影外科手術の分野に有用であり、特に血管内閉塞物の治療および／または除去に用いる装置に有用である。しかし、当業者が分かるように、本発明の思想を逸脱することなく多様な変更が可能である。本発明で血管内閉塞物の治療および／または除去について説明することによって、他の修正・変更が、本発明の開示により当業者に明らかにされるが、これもまた本発明の範囲内であると見なされる。
以下では、多くの血管造影または血管に関連する用語が用いられている。このような用語を提供する範囲を含めて、この明細書およびクレームに対して正確かつ一貫性のある理解を得るために、以下の通り定義する。
「患者」という用語は、本発明のシステムおよび方法が適用される動物（哺乳動物を含む）を意味する。開示されたシステムおよび方法から恩恵を受けられるのは、類人猿、チンパンジー、オランウータン、人、サルなどの哺乳類種、イヌ、ネコ、モルモット、ハムスターなどの家畜（例えば、ペット）、獣医学的使用のためのウシ、ウマ、ヤギ、ヒツジなどの大型動物、および獣医学上やトラッキングのための任意の野生動物を含むが、これらに限定されない。
以下、実施例を用いて本発明を詳しく説明する。当業者が分かるように、これらの例は単なる例示であって、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。単数形「一」と「該」は、明確な説明がない限り、明細書とクレームに使用される際に複数形を含む。
添付図面を参照しながら説明する。同じまたは類似の構成要素には同じ参照番号を付してある。本発明の好ましい実施例を示す添付図面を参照すると、本発明は、血管に挿入するための血管造影装置10を備える。上記血管造影装置10は、1本以上のワイヤ20と、ワイヤ上にある1つ以上の電気絶縁コーティング30と、熱を発生する1つ以上の化学物質50と、熱絶縁コーティング70および/またはマイクロ波を受信できるコーティング90を有する。機械的血栓除去デバイスは、塞栓物質の周りを拡張し、塞栓物質を捕捉し抽出する装置を含む。これらのデバイスは血管壁へ機械的ストレスを加え、血管壁の損傷を引き起こし得る。これは、アテローム性動脈硬化プラークを引き起こし、その結果、血栓の形成につながってしまう。
血栓溶解療法で使用される薬は、通常、静脈注射で体内に入り、機械的血栓除去療法に比べて血管壁損傷のリスクが低い。しかし、血栓溶解療法はより長い治療時間を要し、症候性頭蓋内出血のような致命的な副作用をもたらし得る。閉塞物を除去した後、血管形成術用バルーンおよびステントがアテローム性動脈硬化症による今後の閉塞を防止するために使用され、開通されたまたは再開通された血管の直径を維持する。
本発明に係わる装置は、血管壁への機械的なストレスを加えず、熱を使用して界面接着性を向上させ、閉塞物の剛性または硬さを増し、血管系から閉塞物を完全に除去する。本発明の機能的部分は、生体適合性ワイヤまたはワイヤ状構造からなる。本発明のある実施例では、従来の装置とは異なり、電流が生体適合性ワイヤまたはワイヤ状構造を通過するようにする。電流が生体適合性ワイヤ状構造を通過する際に、ワイヤ状構造の温度が上昇する。その後、ワイヤ状構造の上昇した温度が閉塞物の温度を上昇させる。閉塞物の上昇した温度が、ワイヤまたはワイヤ状構造の血管壁への損傷を最小限に抑えるため、血管壁に対して最小の力で閉塞物を捕捉することを可能にする。また、閉塞物の上昇した温度が閉塞物の剛性や硬さを増加させ、閉塞物の断片化および末梢血管塞栓のリスクを最小限に抑える。
血管内閉塞物を除去するための装置を例に説明したが、このような閉塞物除去装置は患者における他の体腔または腔内脈管の閉塞にも適用できる。他の体腔または腔内脈管は、脳循環系、心臓血管系、胆管肝臓系、気管、気管支循環系、食道、腸管、および尿路を含むが、これらに限定されない。本発明の実施例（そのうち一部がここに記載されている）は、多種多様な血管内閉塞物の除去に容易に適応でき、血管閉塞の治療または再開通を含むが、これらに限定されない。
ステントは、閉塞されていない血管および腔内脈管またはトラクトを開通して維持するために用いる拡張可能な従来の装置である。例えば、ステントは、冠状動脈または血管をバルーン血管形成術によって拡張した後に、開存性を維持するために使用されることが多い。手術に用いられるステントは多様であり、多くの場合には、管状の網目構造を採用する。このような管状の網目構造は、複数の互いに接続されている支柱と支柱の間の空間からなる。この管状構造（ステント）は一般的には、血管内に挿入するためにステントの大きさを変えられる第1位置から、少なくともステントの外面の一部とステントが配置された血管壁と接するまたは係合する第2位置まで拡張できる。
通常、ステントの拡張は構造の中に互いに接続されている支柱の屈曲および撓みによって調節される。外部（例えば、配置される前に、ステントがロードされたバルーン）から、ステントを拡張するための力を加えることができ、または、ステントは自己拡張型であってもよい。多種多様な設計目標、例えば、強度の向上、拡張比または被覆部の最大化、長手方向の可撓性または拡張時における長手方向の安定性の向上を達成するために、多数の支柱パターンが知られている。特定の用途によってパラメータを最適化するために、1つのパターンが選び出される可能性がある。ステントに加えられる外向き半径方向力に伴う半径方向の拡張（例えば、ステントが設置されているバルーンカテーテルのバルーンの拡張）によって設置できるが、ステントは自己拡張型であってもよい。いくつかの例では、予め形成された弾性（自己開通）ステントの受動的なバネ特性がこの目的を果たすが、他の例では、形状記憶材料を使い、適切なエネルギー源によって活性化され、ステントが記憶された形状まで変形する。設計にかかわらず、全ての場合において、ステントは拡張され、内壁と係合しまたは血管壁の内側に対向して、収縮可能に十分な弾力性を有するが、血管壁の自然な反りに抵抗するように十分な剛性も有する。
ステントの設置には最小限の非閉塞の血管または内腔を要する。血管または内腔が完全に閉塞された場合には、全体的または部分的に再開通された血管腔内にバルーンやステントを導入する前に、閉塞物を溶解するために、まず、薬理学的治療を用いる必要がある。
ステントを設置するために、ガイドワイヤ管腔を用いてガイドワイヤをバルーンカテーテルに導入し、バルーン拡張管腔を用いて、ステントが所望の位置に配置された後にバルーンを拡張させる。コネクタを用いてガイドワイヤ管腔とバルーン拡張管腔とを分離する。バルーンカテーテルのシャフトは、ガイドワイヤ管腔とバルーン拡張管腔を別々に運ぶ。また、バルーンテーパーの基端とステントの縁がX線によって可視化できるように、カテーテルのシャフトの上にリングマーカーが用いられている。
便宜上、デリバリーカテーテルは従来の血管形成術用バルーンカテーテルでもよい。バルーンは照射ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ナイロン、PEBAX（登録商標）のような共重合ナイロンなどの適当な材料から形成されてもよい。他のポリマーを使用してもよい。動脈内の所望の部位へ送る途中に、ステントをバルーン上の適所に維持するために、一般的には、ステントはバルーン上に圧着されている。しかし、デリバリーシステムにおける正確な設計選択は本発明の範囲に限定されない。
一般的に、血管閉塞物は人の動脈の閉塞物または障害物として定義される。この閉塞物または障害物は、アテローム性動脈硬化症、血餅、プラーク、またはその他の生物学的起因によって引き起こされる可能性がある。血餅は、血管の壁に形成された場合には、血栓と呼ばれる。また、心血管系の他の領域に形成され、別の部位へ移動して血管を詰らせた場合には、塞栓と呼ばれる。
アテローム性動脈硬化症は、動脈硬化症の一種であり、動脈壁はコレステロールおよびトリグリセリドなどの脂肪物質の蓄積の結果として厚くなってしまう。これは動脈内に形成された複数のプラークによって引き起こされる。アテローム性プラークは、（1）内腔に最も近いアテローム、すなわち、マクロファージからなる柔らかい黄色の物質の結節性蓄積と、（2）コレステロールの結晶の下にある領域と、（3）プラークの外縁に位置し、血管壁に最も近い、主に古い病変に表れる石灰化との、三つの構成要素によって形成される。
アテローム性症動脈硬化の病変は、安定した病変と不安定な病変と二つのカテゴリに分けられる。安定した病変は、一般的には、細胞外マトリックスおよび平滑筋細胞に多い。不安定な病変は、脂質を装填したマクロファージに多く、通常はプラークを血管内腔から分離する弱い線維性被膜を有する。この弱い線維性被膜は破裂しやすい。被膜が破裂すると、コラーゲンのような血栓形成材料が循環中の血液にさらされ、血栓形成を誘発する可能性がある。形成されると、血管腔内の血栓は血管を完全に閉塞し、閉塞された血管からの血液供給に依存する組織または臓器の梗塞を引き起こす可能性がある。また、血栓が離れて、血流に乗って移動し、最終的に下流の小さい末梢血管を閉塞して血栓塞栓症を引き起こす可能性がある。
本発明は、血管内閉塞物を除去するための装置および方法を提供する。血管内閉塞物は、血餅、血栓および塞栓を含むが、これらに限定されない。ある実施例では、この装置は生体適合性材料で構成されたワイヤまたはワイヤ状構造を備える。このようなワイヤは発熱でき、閉塞物の温度を上昇させるために用いられ、血管壁にかかる力を最小限にして閉塞物を捕捉できる。他の実施例では、ワイヤは生体適合性金属からなる。
生体適合性金属は、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金、タングステン、タングステン合金、亜鉛、亜鉛合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、鋼、マンガン、マンガン合金、カルシウム、カルシウム合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金を含むが、これらに限定されない。
閉塞物除去の方法は、閉塞の部位へのナビゲーションと、閉塞物とワイヤとの結合と、閉塞物の温度上昇と、閉塞物の抽出を含む。ある実施例では、装置はガイドワイヤによって血管内のターゲットとなる閉塞物の位置へナビゲートされる。他の実施例では、血管内カテーテルを使用してガイドワイヤを血管内に挿入する。ガイドワイヤはターゲットとなる閉塞物に隣接する位置に配置される。または、ガイドワイヤは所望の距離で閉塞物を突き刺すことができる。また他の実施例では、本発明によるワイヤを運ぶマイクロカテーテルは、カテーテルシャフトを通って進む。本発明によるワイヤは、閉塞物に隣接するようにマイクロカテーテルから血管内腔に配置することができる。次に、設置されたワイヤは閉塞物と結合するために閉塞物へ進む。閉塞物と結合した後、ワイヤは所定時間内に閉塞物の温度を上昇させる。その結果、上昇した温度は閉塞物の一貫性並びにワイヤと閉塞物との間の安定した相互作用の増加をもたらす。次に、閉塞物と結合したワイヤ構造はカテーテルに回収され、血管から取り出される。
本発明による装置は、単独で、または血管形成用バルーン／ステントと組み合わせて使用することができる。理想的には、本発明による装置は閉塞物を除去するために利用されて、ステントが血管内腔を維持するために配置される。
ある実施例では、本発明によるワイヤ状構造はワイヤループである。ある好適な実施例では、ワイヤループは一つ以上の導電性および/または絶縁の材料で被覆されている。
ある実施例において、ワイヤループはワイヤ又はワイヤ状構造と血管壁との間の、血管壁に電気を伝達するまたは血管壁を過熱する可能性がある直接接触を防止するために、一つ以上の層のコーティングで被覆されている。これらのコーティング層は、1つ以上の生体適合性材料から形成されてもよい。このような生体適合性材料は、熱絶縁材、電気絶縁材料、または熱的および電気的絶縁材を含むが、これらに限定されない。
ある実施例では、ワイヤまたはワイヤ状構造が生体適合性金属からなり、自己発熱する化学物質が装填された生体適合性材料で被覆されている。ある好適な実施例では、ワイヤは結合されるときに熱を発生する2つ以上の化学物質の組み合わせを装填した材料で被覆されている。
ある実施例では、ワイヤ本体は電気で加熱される。他の実施例では、ワイヤ本体は、周りの閉塞物を加熱するためにマイクロ波を放射する。
ある実施例では、ワイヤコーティングは、断熱コーティングを含む第1成分と、電気絶縁コーティングを含む第2成分とを備える。
ある実施例では、ワイヤコーティングは、断熱コーティングを含む第1成分と、自己発熱する化学物質、または結合されるときに熱を発生する化学物質の組み合わせを含む第2成分とを備える。
ある実施例では、ワイヤループコーティングは、断熱コーティングを含む第1成分と、マイクロ波で加熱できる材料を含む第2成分とを備える。
ある実施例では、ワイヤループコーティングは、電気絶縁コーティングを含む第1成分と、断熱コーティングを含む第2成分と、自己発熱する化学物質、または結合されるときに熱を発生する化学物質の組み合わせを含む第3成分とを備える。
ある実施例では、ワイヤループコーティングは、電気絶縁コーティングを含む第1成分と、断熱コーティングを含む第2成分と、マイクロ波で加熱できる材料を含む第3成分とを備える。
ある実施例では、生体適合性であって、電気的に加熱可能な金属からなるワイヤループは、ワイヤループに電気エネルギーを徐々に増加して印加するように加熱される。
ある実施例では、ワイヤループはマイクロ波を発する生体適合性のある材料からなり、マイクロ波で加熱できるコーティング材料は、マイクロ波で加熱できるコーティング材料にマイクロ波エネルギーを徐々に増加して印加するように加熱される。
以下に記載する例は本発明の実施例である。これらの例は、本発明を制限するものではない。

血栓除去のex vivoモデルは、カニューレと、カニューレ内部に凝固させた血液と、ワイヤ構造の装置を用いて設計された。本発明の装置のワイヤ構造はカニューレ内の血餅と結合された。電気は加熱するためにワイヤ構造に適用された。凝固させた血餅をカニューレの中から取り出した。その結果、カニューレへ投入した溶液は開通されたカニューレを経て自由に流れることができる。
上記の例からも明らかなように、上記の実施例は単なる例示であり、当業者は多様な修正や変更を行えるが、これらは本発明の範囲内と見なされるべきである。また、ここで開示した異なる実施例にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このような組み合わせは、本発明を制限するものではなく、範囲内と見なされるべきである。

Claims (9)

1. 血栓、血餅または塞栓のようなターゲットとなる閉塞物の除去に使用される生体適合性材料からなるワイヤまたはワイヤ状構造を備える血管内閉塞物除去装置であって、
   使用されるときに、電気的または熱的エネルギーをターゲットとなる閉塞物へ転送することを特徴とする血管内閉塞物除去装置。
2. 電気絶縁材料からなる生体適合性コーティングをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の血管内閉塞物除去装置。
3. 自己発熱する化学物質、または結合されるときに熱を発生する化学物質の組み合わせを装填した生体適合性コーティングをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の血管内閉塞物除去装置。
4. 電気的または熱的絶縁材を含むコーティングを含む最外層で、部分的に被覆された生体適合性コーティングをさらに備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載の血管内閉塞物除去装置。
5. 前記生体適合性材料は電気またはマイクロ波によって加熱できることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の血管内閉塞物除去装置。
6. 前記血管内閉塞物除去装置の最外層での前記生体適合性コーティングが、前記ワイヤまたは前記ワイヤ構造と血管壁との接触を抑止することを特徴とする請求項５に記載の血管内閉塞物除去装置。
7. 前記生体適合性コーティングに自己接着性化学物質または結合されるときに接着力を生成する化学物質の組み合わせを装填することによって、前記血管内閉塞物除去装置とターゲットとなる閉塞物との間の界面の接着性を高めることを特徴とする請求項４に記載の血管内閉塞物除去装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の血管内閉塞物除去装置を血管内のターゲットとなる閉塞物へナビゲートするナビゲーションステップと、
   前記閉塞物と前記血管内閉塞物除去装置とを結合する結合ステップと、
   前記血管内閉塞物除去装置と前記閉塞物を前記血管から除去する除去ステップと、を有することを特徴とする血管内閉塞物を除去するための方法。
9. 血管内閉塞物を除去するための装置であって、
   終端を有するワイヤを備え、
   前記終端は電流を伝達または熱を発生し、少なくとも一部が、少なくとも一つの熱的または電気的絶縁コーティングに被覆されていることを特徴とする血管内閉塞物除去装置。
   

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