JP2020503958A - 生理学的心臓流れを改善するための膨張可能な装置 - Google Patents
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Abstract
人の心臓の生理学的心臓流れを改善するためのインプラントシステムは、少なくとも部分的に人の心臓の心房、心室、及び房室弁内に配置し、心室内への血流の動的流れを遮って再方向付けするための表面を画定するための膨張可能なインプラントであって、表面を画定して房室弁と係合する、膨張可能なインプラントと、心臓の心尖に取り付け可能な治療用の心尖ベースプレート組立体と、膨張可能なインプラントと治療用の心尖ベースプレート組立体との間に接続されたテザーとを含んで提供される。膨張可能なインプラントが弁と係合し、治療用の心尖ベースプレート組立体が心尖に取り付けられたときに、収縮期及び拡張期に心臓によって発生させられた心臓の力及び/又はエネルギーを伝達することによって心室壁を再形成するように、膨張可能なインプラント及び治療用の心尖ベースプレート組立体は構成される。【選択図】図3
Description
本出願は、2017年1月5日出願の「Inflatable Device for Improving Physiological Cardiac Flow」という名称の米国仮特許出願第62/442,856号の優先権を主張し、その内容全体が参照によって本書に援用される。
本開示は一般に、人の被験者の心臓内の生理学的心臓内流れを復旧及び改善するための膨張可能なインプラントに関する。
人の心臓の生理学的心臓流れを改善するためのインプラントシステムは、少なくとも部分的に人の心臓の心房、心室、及び房室弁内に配置し、心室内へ弁尖を離れる血流の動的流れ(hemodynamic flow)を遮ってそのベクトルを再方向付けする(ベクトルの方向を変更する)ための表面を画定するための膨張可能なインプラントであって、表面を画定して房室弁と係合する、膨張可能なインプラントと、心臓の心尖に取り付け可能な治療用の心尖ベースプレート組立体と、膨張可能なインプラントと治療用の心尖ベースプレート組立体との間に接続されたテザー(tether)とを含んで提供される。膨張可能なインプラントが弁と係合し、治療用の心尖ベースプレート組立体が心尖に取り付けられたときに、収縮期及び拡張期に心臓によって発生させられた房室圧力勾配、心臓の力、及び/又はエネルギーを伝達することによって心室壁を再形成するように、膨張可能なインプラント及び治療用の心尖ベースプレート組立体は構成される。
いくつかの実施形態では、膨張可能なインプラントの形状は、血流の動的流れを案内する、並びに生来の心臓の房室圧力勾配のエネルギー及び/又は力を伝達するように調節可能である。
いくつかの実施形態では、膨張可能なインプラントは、少なくとも部分的にガス、流体、又はゲルが充填された少なくとも一つの室を含み、膨張可能なインプラントの形状は、ガス、流体、又はゲルを膨張可能なインプラントの室に導入又は除去することによって調節可能である。
いくつかの実施形態では、インプラントの周囲は、ガス、流体、又はゲルを膨張可能なインプラントの室に導入又は除去することによって増減される。
いくつかの実施形態では、膨張可能なインプラントは翼室を含み、翼室の位置は、ガス、流体、又はゲルを膨張可能なインプラントの翼室に導入又は除去することによって調節可能である。
いくつかの実施形態では、インプラントシステムは、膨張可能なインプラントに充填するガス、流体、又はゲルの量を制御するための皮下制御装置を含む。
いくつかの実施形態では、膨張可能なインプラントの表面は、血流の動的流れを方向付ける、又は運ぶための一つ以上の隆起部を含む。
いくつかの実施形態では、テザーは、弁に対して膨張可能なインプラントを配置するために長手方向に調節可能である。
いくつかの実施形態では、テザーは、膨張可能なインプラントの長手方向位置を調節するために長手方向に移動可能な複数のシャフトを含む。
いくつかの実施形態では、テザーは、シャフトの相対的な位置を調節するための膨張可能なリザーバを含む。
いくつかの実施形態では、膨張可能なリザーバは、心室の容積を増減することによって流入血液速度を変えるような大きさである。
いくつかの実施形態では、インプラントシステムは、膨張可能なリザーバに充填するガス、流体、又はゲルの量を制御するための皮下制御装置を含む。
いくつかの実施形態では、治療用の心尖ベースプレート組立体は固定プレート及び玉継手を含む。
いくつかの実施形態では、治療用の心尖ベースプレート組立体は、心臓の一つ以上の室にわたって延在することができる細長い端部又はタブを有する。
いくつかの実施形態では、タブは、インプラントからの特定の伝達された力を係留導管シャフトによって治療用の心尖ベースプレートを通じて心室壁内に送出する。
本明細書で説明する装置、システム、及び方法の目的、特徴、及び利点は、添付の図面に示されるような特定の実施形態の以下の説明から明らかとなろう。図は必ずしも原寸に比例したものではなく、その代わりに、本明細書で説明する装置、システム、及び方法の原理を示す際には、誇張されている。
健康な心臓Hの機能の特徴の一つは適正な生理学的心臓内流れである。心室VTの心室収縮の間、閉じた房室弁Vにはかなりの力がかかる。これらの力は、腱索及び乳頭筋によって心室壁VWに伝達される。その結果、弁−心室壁相互作用が生じ、これは、楕円形状及び機能的支持を保つことによって心室VTに構造的支持及び安定性を与え、これは、健全な心臓内の血流の動的流れにとって重要であり、健全な心室渦の生成を支え、心室駆出中に血流の動的力及び速度を送出する。心室の拡張期に、心室圧が急速に下がることによって心室を充填することができる。心房ATと心室VTとの間の圧力勾配は、房室圧力勾配と呼ばれる。図1に示すように、弁Vが開き、血液が心房ATから弁口を通って(矢印Fで示す)流れの方向に心室VTに勢いよく入る。図1に示すように、弁尖は操向機能を有する、例えば、心室流れをある角度又はベクトルに方向付けて初期回転を生成する。このような角度は、弁尖が非対称であること、及び/又は弁尖の形状及び大きさが異なることによることがある。渦が発達する結果、健全な心室渦が生成される。弁口を通って弁尖から離れるこの血流は、初期回転を始める。心室の容積のさらなる充填は、部分的にこの血流の動的回転と係合し、その結果、心室VT内に渦輪が生成される。この結果生じる回転流れ又は渦は、この場合、心室内の運動エネルギーのリザーバであり、心臓を通ってその外へ出る適正な血流パターン、速度、及び量にとって重要であると考えられる。心室/心尖の対向ねじれは、拡張期に、心室に流入する血液がベクトルをもって弁尖を出るときに生じると考えられる。
図2は、心臓Hが拡張する拡張型心筋症(DCM: dilated cardiomyopathy)などの特定の状態の下で、渦及び楕円形状が失われ、心室VTが効率的に血液を送り出すことができない状態を示している。このような状態は、渦が異常、又は渦がなく、形状歪みが存在する低速流出LF及び低心拍出量によって特徴付けられる。
開示する主題によれば、膨張可能な流れ/力誘導「部材」が心臓の房室領域に埋め込まれる。これは、心臓の心尖で固定され、心室及び弁口を通って心房内に延在する。収縮期に心室が収縮すると、流れ/力誘導「部材」は、弁尖を介して心臓生来の弁及び弁下のエネルギー及び力を利用し、係留導管シャフトによってそのエネルギー及び力を伸縮及び捩りの形態で心尖に伝える、又は伝達する。心室は拡張期に弛緩すると、流れ/力誘導「部材」の構造体は、心房の血液を遮ってそのベクトルを再方向付けして、血液が弁尖から流れて心室内に排出させるときに渦(すなわち、回転)の発生を可能にする、強める、又は助ける。流れ/力誘導「部材」を埋め込むことによって、病変又は欠陥によって乱された血流の動的な渦の流れのパターンは緩和され、健全な心室形状及び機能を取り戻すことができる。
一実施形態では、流れ/力誘導「部材」は、隆起部を有する膨張可能なパドルである。このパドルは、膨張させるための液体を充填するための一つ以上の内部空洞を含む。このような流体は、心臓の収縮によって、流れ/力誘導「部材」内を受動的に上下させられる。
図3及び4に示すように、インプラント装置100は、多腔伝達導管又はシャフト200(力伝達テザーとも呼ばれる)に接続されたパドル又は多室の流体が充填された流れ/力誘導「部材」110を含む。部材110には、少なくとも部分的にガス、流体、又はゲルが充填されている。伝達シャフト200は、治療用の心尖ベースプレート組立体300によって心臓Hの心尖Aに固定されるように設計される(装置100の心臓Hへの埋込は、本明細書の下記で図17〜21に示される)。伝達導管又はシャフト200は、接合部500で心尖Aを出た後、多腔チューブ400に接続される。いくつかの実施形態では、多腔チューブ400は、継手、弁などの接続部700で制御装置600に接続される。制御装置600は、多腔チューブ400に接続されると、流体連通システムを通じて装置の性能を調節する。例えば、流れ/力誘導「部材」を膨張させるために供給されるガス、流体、又はゲルは、下記のように制御装置600によって制御することができる。
図3は、弁構造との接合線のおおよその位置が点線150によって示されていることを示す。
図5で流れ/力誘導「部材」110はより詳細に示されており、外面の一部分が心房ATから心室VTへの血流を遮って再方向付けし、外面の一部分が弁及び弁下構造Vと係合するように設計されている。部材110は、遠位端部分に側翼部114を含む幅の広い「マンタ」形部分112を有し、中央部分116に向かって先細に、さらに、幅の狭い端部118に向かって先細になっている。「マンタ」形部分112は、少なくとも部分的に心房ATに配置されるように設計され、中央部分114及び幅の狭い部分116は、少なくとも部分的に弁Vを通って心室VT内に配置されるように設計されている(下記の図17〜21も参照のこと)。いくつかの実施形態では、部材110は、横方向(「翼間」)形状支持構造体、例えば骨状三日月形ビーム120を含み、これは、シャフト200の遠位端に固定され、流れ/力誘導「部材」110の内側にシャフト200の近位端に接続された二つの力伝達トラス122、124を有して、捕らえられた房室圧力勾配力の伝達の助けとなる。流れ/力誘導「部材」110の「マンタ」形部分112の表面は、心房の血液を遮ってそのベクトルを再方向付けして、弁尖を通って心室VT内に入る生得の生理学的血流のベクトルを強める、又は取り戻す。
図3、6、及び7を参照すると、流れ/力「部材」110の表面は、その上に配置された流れ通路生成リブ又は隆起部126をさらに含む。図3に示すように、リブ126は、流れ/力誘導「部材」110の長手方向軸線130に対して角度128で延び、弁尖で遮られた血液の流れを再方向付けし(流れの方向を変更して)、心室VTに入る際に適正なベクトルになるようにすることを助ける。この血流の動的なベクトルの再方向付けは、生得の生理学的ベクトルを取り戻す、又は助けることができ、それによって、生理学的に健全な流れにとって重要な心室渦の復旧を容易にする。下記でより詳細に説明するように、流れ/力誘導「部材」110の形状は、血流の動的流れを方向付けする、心臓のエネルギー(房室圧力勾配)及び/又は力を伝達するために調節可能である。例えば、流れ/力誘導「部材」110は流体室を含むことができ、そこに、流体が加えられる、又は取り除かれて、部材110の翼部114の三日月形関節を生成し、横方向軸線134から前方へ曲がる(矢印132)(図6参照)、又は横方向軸線134から後方へ曲がって(矢印136)(図7参照)、流体を「翼」室内に導入することによって、遮った心房の血液のベクトルをよりよい方向にする。
流れ/力誘導「部材」110は、少なくとも部分的に心房ATに配置されて、弁及び弁下構造Vを通って、少なくとも部分的に心室VTに延在するように設計される。この部材の周囲寸法は、流れ/力誘導「部材」100の外面の一部分が、弁及び弁下構造Vと、例えば、接合線150で係合するように選択される(例示的な目的のため、流れ/力誘導「部材」110の周囲寸法は概ね、横方向軸線134に垂直に延在する。例えば、図6〜7の例示的な周囲寸法140参照)。流れ/力誘導「部材」110は、配置されると、収縮期に弁及び弁下構造Vが、流れ/力誘導「部材」110に接合する、又は「掴んで引っ張る」ので、生来の心臓の房室圧力勾配の力及び/又はエネルギーを捕らえる。この「掴んで引っ張る」は、心室と心房との間の圧力勾配の結果である。弁尖が部材110に力を加えているとき、心室は心房よりも圧力が高い。部材の周囲寸法が長いと、概ね横方向軸線134の部材の断面積は大きくなる。周囲寸法が長いと、房室圧力勾配を捕らえるのに利用できる部材の面積は大きくなる。これによって、心尖ベースプレート302に伝達される力が増大する。ガス、流体、又はゲルを流れ/力誘導「部材」110に導入又は除去することによって、流れ/力誘導「部材」110が弁及び弁下構造Vとしっかりと係合することができ、伝達されるエネルギー及び力の量を増減させることができる。
心臓内により正確に配置するために、係留導管シャフト200を使用して流れ/力誘導「部材」110を長手方向に調節することができる。図8〜11に示すように、シャフト200は、複数の同心シャフト、例えば、可動シャフト202及び固定シャフト204を含む。シャフト202とシャフト204は、(図10に断面で示すように)互いに対して軸方向に移動することができる。一体式の膨張可能なリザーバ又はバルーン206は、一端をシャフト204で、他端をシャフト202に支えられている。リザーバ又はバルーン206内に流体を導入することによってリザーバ又はバルーン206を膨張させると、シャフト202がシャフト204に対して長手方向に移動し、それによって、流れ/力誘導「部材」110を心臓の心室及び弁に長手方向に配置することが容易になる。図3を参照すると、リザーバ又はバルーン206に流体を導入すること、及び/又はそれから流体を除去することによって、線150によって示された接合部に対する流れ/力誘導「部材」110の位置を調節することができる。例えば、バルーン206を、例えば、流体を加えて膨張させると(図8〜9)、シャフト202は近位に移動して(矢印P)、(シャフト202に接続された)流れ/力誘導「部材」110を近位方向に動かす。逆に、バルーン206を、例えば、流体を除去して収縮させると(図10〜11)、シャフト202は遠位に移動して(矢印D)、流れ/力誘導「部材」110を遠位方向に動かす。シャフト208は、流れ/力誘導「部材」110との流体連通を保つ多腔シャフトである。いくつかの実施形態では、膨張可能なリザーバ又はバルーン206は、心室容積を減らして、例えば、過剰な心室容積を取り除いて流入血液速度を減速させて、「新心尖」を生成して、適正な心臓内血流力学流れの復旧に導くことができる健全な心室渦の復旧又は形成を容易にする寸法となっている。
図12〜15は、ベースプレート302及び玉継手部分304を含む治療用の心尖ベースプレート組立体300を示す。いくつかの実施形態では、丸みのある長円形の切り抜き306がベースプレート302に画定されて、長期間安定した繊維組織内殖を可能にする。
図3及び17を参照すると、患者の皮下に埋め込まれ、外科医が触ることによってアクセス可能な制御装置600は、流れ/力誘導部材110の形状を調節するために設けられる。いくつかの実施形態では、制御装置600には、独立して含まれる三つの室602、604、及び606が設けられ、いくつかの実施形態では、触知可能な突起によって、すなわち、第1室602に対して一つの触知可能な突起、第2室604に対して二つの触知可能な突起、及び第3室606に対して三つの触知可能な突起によって、皮下でそれぞれ識別可能である。接続点700に、チューブ400及びシャフト200を通じて流れ/力誘導「部材」110と流体連通する制御装置600が配置される。図16に示すように、チューブ300は、室602、604、及び606とそれぞれ流体連通した複数の内腔402、404、及び406を含む。制御装置600は、外科医が流体を導入又は除去して流れ/力誘導「部材」110及び/又はバルーン206の膨張及び収縮を制御することを可能にするために針アクセスパッドを有する。制御装置600はePTFE、非多孔質、又は任意の半多孔質材料より製作することができ、繊維組織内殖(身体の、感染を防止し止血を容易にする方法)を可能にする。
いくつかの実施形態では、下記のように、流体が室602、604、及び606に導入される、又はそれらから除去されて、流れ/力誘導「部材」110の形状を調節する。室602では、流れ/力誘導「部材」110の周囲又は幅を増減するために流体が導入又は除去される。流れ/力誘導「部材」110の周囲を増減させると、流れ/力誘導「部材」110によって、ベクトルが変わり、心室VTに伝達される力の量が調節される。室604では、リバースリモデリング(reverse re−modeling)が生じたときに、流体が一体式の膨張可能な軸方向調節バルーン206に流体導入又は除去されて、シャフト202及び204を軸方向に位置決めする。
いくつかの実施形態では、流れ/力誘導「部材」110は翼室を含む。翼室は、膨張可能なインプラントの曲率を調節するために膨張又は収縮することができる、横方向軸線に沿った内部区画である。室606では、流体が流れ/力誘導「部材」110の翼室に加えられる、又はそこから取り除かれて、部材110の翼部114に前方(図6参照)又は後方(図7参照)の三日月形の関節を生成して、遮った心房の血液のベクトルをよりよくする。流れ/力誘導「部材」110の形状を変えると、弁構造Vの弁尖から流れて通過する血液のベクトルが影響を受ける、又は変わる。
図17〜20は、被験者の心臓H内のインプラント100の配置を示す。流れ/力誘導「部材」110を弁構造Vと係合させ、治療用の心尖ベースプレート組立体300を心尖Aと係合させると、収縮期に心臓によって発生した房室圧力勾配、或いは心臓の力及び/又はエネルギーが伝達されて心室壁を再形成する。例えば、弁構造Vが部材110を「掴んで引っ張る」ことは、心尖ベースプレート302を介してこの生来の力を伝達することによって、失われた弁−心室壁相互作用に取って代わる。心尖ベースプレート302は、玉継手部分304によって接続され、次いで、心尖A及び弁心室VTに係留及び接触し、生理学的に生得のエネルギー及び力を心室組織に送出し、それによって、その心室組織VTにリバースリモデリング(有利な形状再形成)を引き起こす。ベースプレート302は、特定の縁形状308を利用して、心尖Aに合わせて力を伝達する。例えば、縁形状308は、一つ以上の心腔にわたって延在することができる細長い端部又はタブを含むことができる。埋め込まれると、タブはインプラントからの特定の伝達された力を係留導管シャフトによって治療用の心尖ベースプレートを通じて心室壁内に送出する。流れ/力誘導「部材」110を弁及び弁下構造Vに配置することによって、ベースプレート302は、心室VTの側面を上方に延在する心尖ベースプレート302の細長い治療用の延在部310と共同して、収縮期に心尖Aを上方に引っ張り、拡張期に心尖Aを離し、特定の形状と接触させて固定することによって、前記心室VT内にこの伝達されたエネルギーを与え、異常な、又は失われた弁−心室壁相互作用を健全な幾何学的心室形状を保つのに必要なものに置き換えることによって生理学的反応を引き起こす。図21に示すように、健全な高速回転流及び/又は渦流が被験者の心臓Hに取り戻される。前述の図2と比較されたい。
上記の方法及びシステムを一例として説明したが、限定するものではないことは認識されるであろう。当業者にとっては、多くの変更、追加、省略、及び他の修正は明らかであろう。したがって、特定の実施形態を図示し説明してきたが、当業者にとっては、この開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細の様々な変更及び修正を行うことができ、これらの変更及び修正は、法が許す最も広い意味で解釈される以下の請求項によって規定されるように本開示の一部分を形成することが意図されることは明らかであろう。
Claims (15)
- 少なくとも部分的に人の心臓の心房、心室、及び房室弁内に配置し、前記心室内への血流の動的流れを遮って再方向付けするための表面を画定するための膨張可能なインプラントであって、表面又は周囲を画定して前記房室弁と係合する、膨張可能なインプラントと、
前記心臓の心尖に取り付け可能な治療用の心尖ベースプレート組立体と、
前記膨張可能なインプラントと前記治療用の心尖ベースプレート組立体との間に接続されたテザーと、
を備え、
前記膨張可能なインプラントが前記房室弁と係合し、前記治療用の心尖ベースプレート組立体が前記心尖に取り付けられたときに、収縮期及び拡張期に前記心臓によって発生させられた心臓の力及び/又はエネルギーを伝達することによって心室壁を再形成するように、前記膨張可能なインプラント及び前記治療用の心尖ベースプレート組立体が構成された、前記心臓の生理学的心臓内流れを改善するためのインプラントシステム。 - 前記膨張可能なインプラントの形状が、血流の動的流れを方向付ける、血流の動的ベクトルを方向付ける、並びに/又は、生来の心臓の房室圧力勾配のエネルギー及び/若しくは力を伝達するように調節可能である、請求項1に記載のインプラントシステム。
- 前記膨張可能なインプラントが、少なくとも部分的にガス、流体、又はゲルが充填された少なくとも一つの室を備え、前記膨張可能なインプラントの形状が、ガス、流体、又はゲルを前記膨張可能なインプラントの室に導入又は除去することによって調節可能である、請求項1に記載のインプラントシステム。
- 前記インプラントの周囲が前記弁と係合するように増減され、ガス、流体、又はゲルを前記膨張可能なインプラントの室に導入又は除去することによってほぼ房室圧力勾配を捕らえる、請求項3に記載のインプラントシステム。
- 前記膨張可能なインプラントが翼室を備え、前記翼室の位置が、ガス、流体、又はゲルを前記膨張可能なインプラントの前記翼室に導入又は除去することによって調節可能である、請求項3に記載のインプラントシステム。
- 前記膨張可能なインプラントに充填するガス、流体、又はゲルの量を制御するための、一つ以上の別々の室を有する皮下制御装置をさらに備える、請求項3に記載のインプラントシステム。
- 前記膨張可能なインプラントの表面が、血流の動的流れを方向付ける、又は運ぶための一つ以上の隆起部を備える、請求項1に記載のインプラントシステム。
- 前記テザーが、前記弁に対して前記膨張可能なインプラントを配置するために長手方向に調節可能である、請求項1に記載のインプラントシステム。
- 前記テザーが、前記膨張可能なインプラントの長手方向位置を調節するために長手方向に移動可能な複数のシャフトを備える、請求項8に記載のインプラントシステム。
- 前記テザーが、前記シャフトの相対的な位置を調節するための膨張可能なリザーバを備える、請求項8に記載のインプラントシステム。
- 前記膨張可能なリザーバが、前記心室の容積を増減することによって流入血液速度を変えるような大きさである、請求項10に記載のインプラントシステム。
- 前記膨張可能なリザーバに充填するガス、流体、又はゲルの量を制御するための皮下制御装置をさらに備える、請求項10に記載のインプラントシステム。
- 前記治療用の心尖ベースプレート組立体が固定プレート及び玉継手を備える、請求項1に記載のインプラントシステム。
- 前記治療用の心尖ベースプレート組立体が、前記心臓の一つ以上の室にわたって延在することができる細長い端部又はタブを有する、請求項1に記載のインプラントシステム。
- 前記タブが、前記インプラントからの特定の伝達された力を係留導管シャフトによって前記治療用の心尖ベースプレートを通じて前記心室壁内に送出する、請求項14に記載のインプラントシステム。
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