JP2018511361A - 撮像を伴うアテローム切除装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.寸法
実際的な目的のために、それに搭載されたカッターアセンブリを含むカテーテル本体のあらゆる部分の外側直径は、少なくとも部分的には、血管内経路と意図される目標領域との解剖学的構造によって決定される。具体的には、脈管に対する穿刺又は外傷の可能性を最小にしつつ、カッターの直径を最大にすることによってカッターアセンブリの切削の有効性を最大にすることが望ましい。加えて、カテーテル本体/カッターアセンブリの外側直径は、脈管系の中にアテローム切除装置を導入できるようにアクセス部位に置かれる選択されたガイドシース又は導入器の直径によっても、少なくとも部分的に決定される。使用中の痛み、外傷、及び失血を最小にするようなサイズのガイドシース又は導入器を選択し、除去後にアクセス用の切開を迅速に閉じることを容易にし、それにより介入による合併症の発生を減らすことが望ましい可能性がある。
カテーテル本体の外側直径を選択する際に使用される解剖学的及び臨床的考慮事項に加えて、カテーテル本体は、カテーテル本体がカッターアセンブリを支持し、カッターアセンブリが血管内経路及び閉塞性物質を通過するのを誘導する機能を高める特定の物理的及び機械的性質を持つことが望ましいことがあり、それらにはすぐ下で説明するものなどがある。
カテーテル本体に望ましい可能性のある特性の1つにカラム剛性がある。インチ/フィート・ポンドの単位で表されるカラム剛性は、カテーテル本体が曲げに対抗しながら軸方向の負荷又は圧縮に耐える能力である。カラム剛性は、従来のやり方で測定し、特徴付けることができ、本明細書では「押し込み性」と呼ぶことがある。一般には、高いカラム剛性ほど望ましく、カテーテル本体が、ハンドルに加えられる軸方向の力(圧縮)を、座屈することなくカッターアセンブリに伝達することを可能にする。
カテーテル本体に望ましい可能性のある別の性質は、引張剛性を含む。インチ/フィート・ポンドの単位で表される引張剛性は、断面が大きく収縮し始める(「ネッキング」と呼ばれる)前に、伸長されながら又は引っ張られながら張力に耐えるカテーテル本体の能力である。引張剛性は、従来のやり方で測定し、特徴付けることができ、本明細書では「引っ張り性」と呼ぶことがある。一般には、高い引張剛性が望ましく、ネッキングせずに血管内経路に沿って近位方向にカテーテル本体を引っ張る(例えばカッターアセンブリを引き抜くため)ことを可能にする。0.050インチ/lbf以上の引張剛性が、本明細書に記載されるカテーテル本体に望ましい可能性がある。
カテーテル本体に望ましい可能性のある別の性質は、ねじれ剛性を含む。
カテーテル本体に望ましい可能性のある別の性質は、曲げ剛性を含む。
一般に、カテーテル本体のカラム剛性、引張剛性、ねじれ剛性、及び曲げ剛性は、少なくとも部分的には、カテーテル本体を構成する1つ又は複数の材料、カテーテル本体の寸法(例えば、内部直径、外側直径、壁厚等)、及びパターニングなどの他の構造的特徴によって決定される。カテーテル本体は、金属管(例えば、タイプ304ステンレス鋼管など)から作製され得る。管の寸法は、少なくとも部分的には、アテローム切除装置の意図される使用法に応じて決まる。例えば、いくつかの変形例では、管の外側直径は望ましくは約2.2mmであり、他の変形例では管の外側直径は約1.6mmである。それに加えて、又はそれに代えて、管の壁厚は好ましくは約0.288mmである。それに加えて、又はそれに代えて、管の全長は、好ましくは約1437mm(約56.56インチ)である。
上記のように、カテーテル本体504(並びにハウジング及び撮像アセンブリ)は、回転するように構成されることがある。特定の実施形態では、カテーテル本体504は、カテーテル本体504の回転を駆動する回転駆動シャフトに結合される。他の変形例では、カテーテル本体は、制御つまみの回転に応答して回転するようなサイズ及び構成とされた、ハンドル上にある支柱に結合することができる。例えば、上記で図5A及び図5Bに関連して説明したアテローム切除装置(500)は、回転つまみ(526)を備える。つまみを回転させると、カテーテル本体にトルクが加わり、カッターアセンブリを選択的に回転させる。触覚及び/又は可聴のフィードバックで段階的な制御を提供する指標機構を設けることができ、それにより、介護者は、放射線撮影又はその他のやり方で提供される生体内画像から目を離すことなく、カッターアセンブリの回転位置の知識を維持する。
上述したように、アテローム切除デバイスはカッターアセンブリを備える場合がある。カッターアセンブリは、フェルールと、カッターハウジングと、少なくとも1つのカッター要素を備えるカッターとを備える。カッターアセンブリがフェルールを備える変形例では、カッターアセンブリはフェルールによってカテーテル本体の遠位端に連結される。特定の実施形態では、カッターアセンブリは、カッターハウジングに関連付けられた撮像アセンブリをさらに含む。
先に述べたように、カッターアセンブリは、カッターがその中で回転するハウジングを含むことがある。カッターアセンブリによって切削可能な切削面積を最大にするために、カッターアセンブリ(及びそれと共にカッターハウジング)の外側直径を最大にすることが望ましい可能性がある。カッターアセンブリのサイズは、カッターアセンブリが脈管壁を切削する、又はその他の形で損傷する可能性を低減するのを助けるために、意図される血管内経路と治療の対象となる領域とに応じて制限される場合がある。
カッターは、トルクシャフトに結合され、トルクシャフトにより回転させることができる。トルクシャフトは、次いで、ハンドル内のモータによって駆動される。トルクシャフトは、任意の適切な材料、好ましくは、上記で説明したようなカテーテル本体の押し込み性、引っ張り性、トルク性、及び追従性と整合する1つ又は複数の材料から作製される。例えば、トルクシャフトは、金属製の編み紐及び/又は1つ又は複数の金属コイルと、例えば、PEBAX、ポリウレタン、ポリエチレン、フルオロポリマー、パリレン、ポリイミド、PEEK、及び/又はPETなどのポリマーに埋め込まれたトルクシャフトの1つ又は複数の部分とを含む。いくつかの実施形態では、トルクシャフトは、渦巻き状の隆起又は溝を組み込むことによって柔軟化された、プラスチックなどの硬質材料から作られる。
上述したように、いくつかの変形例では、カッターアセンブリのカッターは、複数の切削要素を備える。例えば、上記で図5A及び図5Bに関連して説明したアテローム切除装置(500)の変形例では、カッターアセンブリ(506)は、第1の切削要素(512)及び第2の切削要素(514)を有するカッターを備える。同図に示されるように、第1の切削要素(512)は、第2の切削要素(514)の遠位方向に位置する。第1の切削要素(512)は、少なくとも部分的にカッターハウジング(510)の遠位端を越えて突出する1つ又は複数の刃先(528)を備える。いくつかの実施形態では、第1の切削要素(512)の少なくとも一部分は、カッターハウジング(510)の直径よりも大きいか又はそれと等しい直径を有する。第2の切削要素(514)は、少なくとも部分的にカッターハウジング(510)の中に収納され、1つ又は複数の刃先(530)を備える。図5Bに示すように、第2の切削要素(514)の刃先(530)は、カッターハウジング(510)の中に完全に納められている。一般に、第1の切削要素(512)と第2の切削要素(514)は、同時に回転するように共に物理的に結合される(例えば接着剤又は溶接による)。
図6A〜図6Dは、本明細書に記載されるカッターアセンブリに使用するのに適した第1の切削要素(800)の例示的な変形例を描いた図である。いくつかの変形例では、第1の切削要素(800)は、硬い金属材料(例えば440Cステンレス鋼)から機械加工され、少なくとも1つのらせん状フルート溝(802)を含むほぼ半球形の構成を有する(同図では右手ねじれとして示されているが、少なくとも1つのらせん状フルート溝(802)は左手ねじれであってもよいことを認識すべきである)。図6A〜6Dでは2つのらせん状フルート溝(802)を有するものと示されるが、第1の切削要素(800)は、任意の適切な数のらせん状フルート溝(802)(例えば1つ、2つ、3つ、4つ、又はそれ以上のらせん状フルート溝)を備えることを認識すべきである。各切削フルート溝は、刃先(804)を有する切削刃(803)を形成する。
フルート溝ごとに、すくい角(806)(図6Cに最もよく示される)は、(i)切削刃(810)の回転軸から、刃(803)の径方向に最も遠い縁部(804)まで引いた半径(808)と、(ii)その刃(803)の内側面から引いた接線(810)と、の間で測定される角度と定義することができる。すくい角は、切削対象の物質に対する刃先(804)の角度を表す。
フルート溝ごとに、逃げ角(814)は、(i)半径(808)からの切削刃(803)の径方向に最も遠い縁部(804)から引いた接線(816)と、(ii)刃(803)の外側面に沿って引いた接線(818)と、の間で測定される角度と定義することができる。逃げ角は、一般に、刃先(804)と、切削対象の閉塞性物質(812)の表面との間のすき間を範囲とする(図6Dに示すものなど)。一般に、より小さい逃げ角は、切削中に組織表面との間に、より接線に近い界面を形成し、それにより刃先が切削中に組織につっかえ、その他の形で組織に引っかかる可能性を低減する。より大きい逃げ角は、より積極的な切削をもたらす。
フルート溝ごとに、溝角(824)は、次のようにすくい角及び逃げ角との関係から定義することができる。
溝角=90°−(すくい角)−(逃げ角)。
図6A〜6Dに示す第1の切削要素(800)の変形例では、第1の切削要素(800)の各フルート溝(802)は、らせん状の切込みからなる。らせん角(826)は、(i)切削刃(803)の回転軸(828)と、(ii)切削刃(803)の内側面に沿って引いた接線(830)との間の角度として定義される。らせん角の大きさは、切削された閉塞性物質を切削刃に沿って近位方向に運搬してハウジングの中に入れる切削刃の能力を示す。
上述したように、カッターアセンブリは第2の切削要素を備える。例えば、図5A及び図5Bに示すアテローム切除装置(500)の変形例では、カッターアセンブリ(506)は第2の切削要素(514)を備える。第2の切削要素を含む変形例では、第2の切削要素は、らせん状の切削フルート溝を含むように、硬い金属材料(例えば17−4ステンレス)から機械加工される。切削フルート溝は、第1の切削要素のフルート溝と同じすくい角、逃げ角、溝角、及びらせん角を有するように構成されてよい。いくつかの変形例では、第2の切削要素が第1の切削要素よりも多いフルート溝を有することを除いては、上述した第1及び第2の切削要素の幾何学的形状が理想的である。これらの変形例の一部では、第2の切削要素は、第1の切削要素のフルート溝の数の倍のフルート溝を有し、すなわち4つのフルート溝が示されている。
図7に示すカッターアセンブリ(506)は、2段階の切削作用を提供する。
上述したように、本明細書に記載されるアテローム切除装置のいくつかの変形例では、アテローム切除装置は内部運搬部材を含む。例えば、図5A及び図5Bに示すアテローム切除装置(500)の変形例は、内部運搬器(524)を備える。内部運搬部材を含む変形例では、内部運搬部材は、カッターアセンブリのらせん状の切削表面と共通の方向にトルクシャフト周りにらせん状に巻き付けられたワイヤからなる。内部運搬器部材の断面は、実質的に円形又は矩形の形状である。図9Aは円形の断面を持つ内部運搬部材を図示し、図9Bは矩形の断面を持つ内部運搬部材を図示する。矩形の断面は、運搬器とカテーテル本体の内部表面との間の接触の量を増し、それにより、カテーテルの長さにわたって阻害物の粒子を移動する運搬部材の能力を高める。カッターアセンブリが閉塞性物質を切削して捕捉すると(例えば、第1及び/又は第2の切削要素のらせん状フルート溝が、切削され捕捉された閉塞性物質を運搬部材まで運搬する時)、運搬部材はトルクシャフトと共通に回転して、カッターアセンブリから受け取る切削され捕捉された閉塞性物質を、カテーテル本体に沿ってさらに後方に(近位方向に)運搬してハンドルの中に入れる。例えば、図10は、図5A及び図5Bに関連して上記で説明したアテローム切除装置(500)の変形例が、装置を通して閉塞性物質(1700)を近位方向に運搬し、移送する様子を示している。
いくつかの変形例では、本明細書に記載されるアテローム切除システムは、その遠位端に(例えばカッターアセンブリの近くに)、選択的に動的に偏向するように構成されたアテローム切除装置を備える。例えば、図11A〜11Dは、ハンドル(1802)と、カテーテル本体(1804)と、カッターアセンブリ(1806)とを備えるアテローム切除装置(1800)の一変形例を示す。これらの要素は、先に説明した特徴のいずれをも含んでよい。下記でより詳細に説明するように、カテーテル本体(1804)は、図11Cに示すように、近位カテーテル本体(1804)の中心軸に対して、遠位端(ここにカッターアセンブリ(1806)が付いている)で動的に偏向するように構成される。この偏向は、アテローム切除装置を軸方向に進めることなく発生する。加えて、アテローム切除装置(1800)は、近位カテーテル本体(1804)の中心軸の周りで偏向した状態で装置の遠位端を回転させるように構成され、それにより、図11Dに示すように、中心軸の周りで弧(1808)を描いてカッターアセンブリ(1806)をスイープさせる。下記でより詳細に説明するように、アテローム切除装置(1800)がスイープする能力により、カッターアセンブリが、カッターアセンブリの外部直径よりも大きい領域内で閉塞性物質を切削することが可能になる。
1.概要
先に述べたように、アテローム切除装置(2000)は、カテーテルアセンブリ(2004)を備えることがある。カテーテルアセンブリは、上記でより詳細に説明したものなど、任意の適切な寸法を有する。例えば、いくつかの変形例では、カテーテルアセンブリ(2004)は、カッターアセンブリ(2006)の外側直径以下の外側直径を有する。これらの変形例の一部では、カテーテルアセンブリ(2004)は、カッターアセンブリ(2006)の外側直径未満の外側直径を有する。これらの変形例の一部では、カッターアセンブリは2.4mmの外側直径を有し、カテーテルアセンブリは2.2mmの外側直径を有する。カテーテルアセンブリは、下記でより詳細に説明するように、カテーテルアセンブリのカラム剛性(押し込み性)、引張剛性(引っ張り性)、ねじれ剛性(トルク性)、及び曲げ剛性(追従性)のバランスを取るように構成される。
外側カテーテルシャフト(2026)は、任意の適切な方式で形成される。例えば、外側カテーテルシャフト(2026)は、金属管(例えば304ステンレス鋼管)から形成される。
上述したように、図12A及び図12Bに示すカテーテルアセンブリ(2004)は、外側スイープ管(2032)及び内側スイープ管(2030)を備えるスイープアセンブリを備える。外側スイープ管(2032)は、外側スイープ管(2032)の近位端で、(例えば継手(2036)を介して)外側カテーテルシャフト(2026)の遠位端に接続され、外側スイープ管(2032)の遠位端でカッターアセンブリ(2006)に接続される。
外側スイープ管(2032)は、金属管(例えば304ステンレス鋼)から形成される。上述したように、外側スイープ管(2032)は、遠位スイープ部分(2034)及び近位支柱部分(2036)を有する。遠位スイープ部分(2034)及び近位支柱部分(2036)は、単一の管から形成されるか、又は別々に形成されて連結される(例えばスポット溶接により)。遠位スイープ部分(2034)及び近位支柱部分(2036)は、任意の適切な長さを有する。いくつかの変形例では、遠位スイープ部分(2034)は、約0.450インチの軸方向長さを有し、近位支柱部分(2036)は約0.400インチの軸方向長さを有する。
内側スイープ管(2030)は、金属管(例えばニチノール)から作製される。
図12A及び図12Bに示すアテローム切除装置(2000)の内側カテーテルシャフト(2028)は、先に説明したカテーテル本体のいずれか(例えば上記で説明したカテーテル本体)と概ね同じようにサイズ及び構成が設定され、作製される。例えば、内側カテーテルシャフト(2028)は、金属管(例えば304ステンレス鋼管)から形成され、内側カテーテルシャフト(2028)が外側カテーテルシャフトの中に収まることを可能にし、また外側カテーテルシャフト内のトルクシャフト及び運搬器要素の通過に適応するのに適した寸法を有する。代表的な実施形態について説明する。
内側カテーテルシャフトの遠位端は、内側スイープ管に結合され、カテーテルアセンブリの偏向を制御する。例えば、図12A、図12B、図13A、及び図13Bに関連して上記で説明したアテローム切除装置(2000)の変形例では、内側継手(2038)が、覆い領域(2054)を介して内側カテーテルシャフト(2028)を内側スイープ管(2030)に接続する。一般に、内側継手(2038)は、内側スイープ管(2030)に軸方向の圧縮力又は引張力を伝達できるような方式で、内側カテーテルシャフト(2028)を覆い領域(2054)に連結するが、内側カテーテルシャフト(2028)と内側スイープ管(2030)との間の相対的な回転に適応する(すなわち、内側及び外側スイープ管を回転させるために外側カテーテルシャフトが回転されたとき、内側カテーテルシャフトは回転しない)。
追従可能、偏向可能なカテーテルアセンブリの強化された選択的な曲げ性は、蛇行した血管内の解剖学的構造内でアテローム切除装置を能動的及び受動的の両方で操縦する能力をもたらす。図14A〜14F(5)は、上記で図12A及び図12Bに関連して説明したアテローム切除装置(2000)が脈管内で能動的及び受動的に操縦される方式を描いた図である。
本発明のアテローム切除システムは、誘導下での閉塞の切削及び除去を可能にする撮像アセンブリ(例えば、311、511、2011)を含む。撮像アセンブリは、超音波撮像アセンブリ、光音響撮像アセンブリ、光学干渉断層法撮像アセンブリ、又はそれらの組み合わせである。高度な実施形態では、本発明のシステムは、W02014/109879に記載される集束音響コンピュータ化断層法(FACT)を組み込む。
特許、特許出願、特許公開、機関紙、書籍、論文、ウェブコンテンツなど、他の文書の参照及び引用が、本開示全体を通じてなされた。そのような文書はすべて、あらゆる目的のために全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に示され、記載されるものに加えて、本発明及びその多くのさらなる実施形態の様々な改変が、本明細書に引用された科学及び特許文献の参照を含む本文書の全内容から、当業者には明らかであろう。本明細書の主題は、その様々な実施形態及びその均等物において本発明の実施に合わせて適合することが可能な重要な情報、例証、及び誘導を含んでいる。
Claims (16)
- 閉塞性物質を切削し、除去するための装置であって、前記装置は、
管腔を画定するカテーテル本体であって、開口部を画定する遠位部分を備えるカテーテル本体と、
前記カテーテル本体の前記管腔内に配設され、運搬構成部品を備える、回転可能なシャフトと、
前記回転可能なシャフトに動作可能に結合され、少なくとも部分的に前記遠位部分によって取り囲まれた切削要素と、
前記遠位部分に配置された撮像要素とを備える、装置。 - 前記遠位部分はハウジングであり、前記撮像要素は前記遠位部分の前記ハウジングに外接する、請求項1に記載の装置。
- 前記撮像要素が超音波トランスデューサを備える、請求項1又は2に記載の装置。
- 前記撮像要素が光学干渉断層法(OCT)の測定値を提供する、請求項1又は2に記載の装置。
- 前記超音波トランスデューサがフェーズドアレイトランスデューサである、請求項3に記載の装置。
- 前記超音波トランスデューサが、前記超音波トランスデューサに対して遠位の面で撮像する、請求項3に記載の装置。
- 少なくとも1つの他の切削要素をさらに備える、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の装置。
- 前記切削要素が、少なくとも2つのらせん状フルート溝を備える、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の装置。
- 前記切削要素が少なくとも1つの破砕要素を備える、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の装置。
- 前記破砕要素が実質的に矩形であり、負のすくい角を備える、請求項9に記載の装置。
- 前記切削要素が、正のすくい角を持つ少なくとも1つの刃要素を備える、請求項9又は10に記載の装置。
- 前記カテーテル本体及び前記ハウジングが回転する、請求項2に記載の装置。
- 前記カテーテル本体及び前記ハウジングが前記回転可能なシャフトの反対方向に回転する、請求項12に記載の装置。
- 前記カテーテル本体に動作可能に関連付けられた排出要素をさらに備え、前記排出要素は、前記切削要素によって細切除去された閉塞性物質を受け取る、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の装置。
- 前記運搬構成部品が、前記回転可能なシャフトの周りに巻き付けられたらせん状のワイヤを備える、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の装置。
- 前記らせん状のワイヤが実質的に矩形の断面を有する、請求項15に記載の装置。
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