JP4260487B2 - 外科用インプラント、その製法、及びその使用 - Google Patents

Description

本発明は外科用インプラント、その製法及びその使用に関するものである。

ヒトまたは動物の医学的治療において、疾病のまたは損傷した体部分をインプラントによって支持し、或いはこれらの体部分を一部または完全にプロテーゼ（人工器官）によって置換することが外科的措置に必要になることは多い。このようなインプラントの例として、血管の損傷部分を置換するための血管プロテーゼがある。編物または織物構造を有するインプラントは公知である。さらに、プリーツまたはベロア等の組織表面を有する血管プロテーゼが知られている。

公知のインプラントでは、インプラントによって形成される異物の、内因性細胞によるコロニー化が非常にゆっくりと起こるため、一体化プロセスに関して問題がある。プロテーゼを所定の位置に縫い付け、それを患者の体組織に結合する際にも困難が生ずる。公知の紡織インプラントの多孔性は漏れを起こすことがあり、好ましくない血液喪失を伴う。これは手術中の合併症の増加、遠位の組織及び器官への血液供給の長時間にわたる中断、または血管壁からの出血につながり、さらに術後の合併症、インプラントの一体化の失敗、またはこの結果としての二次疾患のリスクを伴う。
ＷＯ９９４０８７５Ａ ＷＯ００５５５２４Ａ

そのため先行技術のインプラントの諸問題を克服し、速やかに、合併症を伴わずに患者のからだに一体化し、一般的方法によって容易かつ安価に製造でき、外科的用途に使用しやすい外科用インプラントを提供することが本発明の目的である。

この目的は生体適合性繊維材料から織布として、特に血管プロテーゼの形の織布としてつくられた外科用インプラントによって実現する。この外科用インプラントの特徴は、その織物の、抗凝固剤が加えられている血液に対する透過性が非常に低く、このインプラントの移植時に血液が織布にしみ込み、凝固して織布を封止するようになっていることである。

発明を実施するための形態

驚いたことに、本発明によるインプラントは特に速やかに、合併症なしに一体化することが判明した。新生内膜または血管被膜の形成を恒久的に妨害する凝血の蓄積はない。

このようなインプラントの構成に使用できる材料は生体適合性天然繊維類、合成繊維類、混合繊維類、複合繊維類、またはこれらの混合物類である。好ましいインプラント材料の一例はポリエチレンテレフタレート（例えばダクロンの商品名で市販されるもの等）である。

本発明によるインプラントは１００ないし３００ｍｌ／ｃｍ^２・ｍｉｎ、特に１５０ないし２５０ｍｌ／ｃｍ^２・ｍｉｎの水透過性を有する。これらの水透過性の数値はウェソロウスキー（Wesolowski）測定法を使用して１２０ｍｍＨｇで測定された。この方法で、本発明のインプラントは短時間後に血液密性になることが見いだされており、滲出性出血のリスクは低い。

本発明のインプラントは好都合にも、血管がその中に成長できるほど薄くつくることができる。このインプラントは形成過程にある新生内膜に供給するための栄養が通過できるほど薄くつくることもできる。組織液の細胞内拡散及び毛管拡散が可能である。新生内膜の形成中、外からのこのような拡散は栄養供給のために都合がよい。この供給はその後は新しい血管の侵潤によって行われる。

本発明の一実施形態において、織布は厚さ０．１ないし０．３５ｍｍ、特に０．１５ないし０．２５ｍｍ、より好ましくは０．２ｍｍにつくられる。厚さはＤＩＮ８６３によって測定される。

特別の実施形態において、本発明のインプラントの織布は、密に接触せずに互いに沿って平らに並ぶ糸で構成される。織布は、繊度１０ないし２００ｄｔｅｘ、１０ないし２００フィラメント／スレッド、５０ないし５００ターン／メートルの撚りを有する糸で構成されるのが好ましい。さらに織布は１センチメートルあたり３０ないし１２０本の縦糸及び１０ないし７０本の横糸、特に４０ないし８０本の縦糸及び２０ないし５０本の横糸で形成される。本発明により、織布は８×８の反復で構成されるのが好ましい。

本発明のインプラントの織布において、糸相互の間隔は糸の巾に対応し、糸は互いに非常に近く並ぶ。インプラントが刺激無く速やかに一体化するために、個々の繊維間の間隔は小さいことが重要である。非常に大きい細胞がインプラント繊維の間に集まることがあれば、所望の新生内膜の内生が妨害される。本発明の織布においては糸の個々の繊維も互いに沿って平らに並び、糸の断面は丸くはなくて、楕円形である。この織布の１本の平糸には通常約２０本の個々の繊維が互いに沿って並んでいる。とりわけ本発明のインプラント織物の表面にはほぼ平行の繊維を有する平らな繊維束が並ぶ。

好ましい実施態様において、インプラントの織布は実質的に平織に構成され、特に平織の基礎構造を有する。

特別の実施形態において、平糸だけを縦糸として使用することができる。可能な一実施形態において、縦糸として加工糸だけを使用することができる。都合の良いことに、本発明の織布は平糸と加工糸との組み合わせから構成することができる。平糸 対 加工糸の全体的比率は好ましくは１：１ないし６：１であり、３：１が特に好ましい。特別の実施形態において、織布は本発明により少なくも５０％の平糸、すなわち非加工糸を含む。

好ましい実施形態において、平糸及び加工糸、とりわけ交互に配列した平糸及び加工糸が縦糸として使用され、平糸 対 加工糸の比率は２：１ないし１：２であり、１：１が特に好ましい。

本発明によるインプラントの特に好ましい実施形態において、平糸だけを横糸として使用することができる。また別の実施形態において、平糸及び加工糸、特に交互に配列した平糸及び加工糸を横糸として使用でき、平糸 対 加工糸の比率は５：１ないし１：５の間である。本発明のインプラントの好ましい特徴は、平糸が軽く撚られていることである。

本発明によるインプラントの好適な実施形態において、浮き糸、特に縦糸方向に延びる浮き糸が含まれる。このような浮き糸は平織の縦糸に追加して、またこの縦糸に平行して存在するのが好ましい。平織の浮き糸の場所では、追加的浮き糸は平行した縦糸と一緒に延び、浮き後に再びその縦糸と一緒になるのが好ましい。浮き糸は織布表面に平らに横たわり、ループを形成しないのが好ましい。浮き糸が加工糸であるのが特に好ましい。本発明の好ましい実施形態において、この織物組織の浮き加工糸は織布の同方向に走る２本の平糸の近くに横たわる。縦方向の浮きは管状インプラントの場合は一体化挙動に好ましい効果を有する。

特別の実施形態において、織布は平糸だけからつくられ、加工糸の浮きを含む。また別の実施形態において、織布は交互に並ぶ平糸及び加工糸から形成され、加工糸の浮きを含む。この場合、加工糸が１本おきに浮きを有するのが特に好ましい。

浮き糸は縦方向にだけ延びるのが好ましく、特に好都合である。また別の実施形態において、浮き糸が縦方向にも横方向にも延びることができ、縦方向と横方向とに異なる数の浮き糸が含まれるのが特に好ましい。

本発明によると、浮きは２本より多い糸上にわたって、特に３ないし１０本、より好ましくは４ないし６本の糸上にわたって延びるのが好ましい。上記浮きは１から４ないし６まで、より好ましくは１から５までであるのが好ましい。本発明の好ましい一実施形態において、８×８の反復で、表５裏１表１裏１という浮きが含まれる。上記浮きは奇数が好ましい。なぜならば、奇数でなければ浮き糸は平織の隣接する紡織糸に平行に並ばないからである。

本発明によると、浮き糸の縦糸に対する比率は１：２０ないし１：１、特に１：１０ないし１：２であり、１：３が好ましい。言い換えれば、浮き糸は織布の縦糸に対して約５ないし５０％、特に９ないし３３％、好ましくは２５％の比率で存在する。隣接する浮き糸の浮きは縦方向にずれ、浮きの少なくとも若干が重なるのが好ましい。

横方向の浮き糸間の相互の間隔は各場合に同じであるのが好ましい。具体的に述べれば、これらの間に基礎織布の少なくとも３本の糸が並ぶ。縦糸の２つの重なりの最高値は横方向に互いに並んで位置する。

本発明によるインプラントは、浮き糸がインプラントの一表面（血管プロテーゼの場合、これは外側表面であるのが好ましい）だけに浮くのが特徴である。この改良において、浮きはごくわずかなパイル高さを有する。具体的に述べれば、糸を織ることによって生ずるパイル高さだけを有することができる。

本発明の織布は熱処理によって好都合に縮ませることができる。特に、本発明の織布の加工糸は縮みによって目が粗くなる。それに加えて本発明のインプラント織物のパイル高さは縮みによって影響を受け得る。

本発明により、インプラント、特に織布の少なくも一つの側は、新生内膜の内生に都合のよい構造を有する。この構造は、主として平糸と、小部分の目の粗い加工糸とを有するほとんど純粋な平織であるのが好ましい。中皮細胞は血管断端から出発して、新しい薄い平滑な新生内皮を形成することができる。

この改良において、インプラントは少なくも一つの側、好ましくは織物の上記の側とは反対側に、薄い線維性被膜の形成に好都合な構造を有することができる。他の側に比較してこの側は特に加工糸を含んでなる浮きを有する。線維芽細胞が周囲組織から内部に増殖し、凝血を防ぐ外包をつくるためのコラーゲンを生成する。

本発明によると、織布は単純ベロアの形態である。インプラントのベロア構造が血管の外側だけに備えられるのが都合がよい。その上、血管の内側は新生内膜の内生に都合のよい構造を有する。このような中皮細胞層が特に織布構造の滑らかな壁を形成することができる。本発明によるインプラントは一つの側、特に血管プロテーゼの場合は内側となる側に、加工表面糸を、縦糸及び横糸の交差部分の３０％未満、特に２０％未満含むことができる。追加的加工浮き糸を、同じ方向に走る基礎織布の平糸と平行に配置することによって、加工糸と平糸とが部分的に重なり合うため、加工糸の比率はさらに低下する。その上、血管プロテーゼの場合、好ましくは外側では、本発明によるインプラントは、縦糸及び横糸の交差の半分未満、特に３分の１未満において加工糸が表面に横たわるのが好ましい。このやり方で、インプラント布の好ましくは平織だけを有する一つの側では、浮き糸は少なくとも一部分は平織の基礎織物の正常で平らな、平行した糸によって覆われ、他の側では浮き糸は平織の基礎織物の正常な糸上に延び、布表面上に実質的に露出して横たわる。

血管プロテーゼの内側に平織を都合よく使用することによって、平滑な内面がつくられる。外側では反対に、加工糸をより多く使用した本発明による織物構造は内側に比べて量の豊富な構造をもたらす。この、より強く組織化された外側構造によって、血管プロテーゼの内面に対して密度勾配（多孔度勾配）が形成され、血管の内生が改善され、同時に新生内膜がより好都合に形成される。

特殊な場合に所望ならば、速やかに吸収されるコーティング、例えばゼラチンまたはその他の適切な天然または合成物質のコーティングを本発明によるインプラントに適用できる。しかしこれは必ずしも必要ではない。なぜならば本発明の織布は血液の最初の通過によって封止されるからである。

本発明は織物としての生体適合性繊維材料から外科的インプラント、特に血管プロテーゼの形の外科的インプラントを製造する方法にも関係する。上記方法は、抗凝固剤を加えた血液に対する透過性が非常に低く、血液がこの織物に浸み込み、凝固によって上記織物は密封される、という構造を紡織によって形成することを特徴とする。

本発明により製造された織物から、当業者に公知の繊維工業技術によって所望の形のin［ＳｉＣ］インプラントが製造できる。血管プロテーゼとして使用するために、インプラントは適切な管腔を有するチューブの形に構成できる。

さらに一種類以上の活性医薬物質を本発明によるインプラントに好都合に加えることができる。これらの活性物質は、例えば薬剤類、抗生物質類、殺菌剤類、凝固因子類、成長因子類などである。

本発明により製造されたインプラントは公知の方法で、医学的に使用するばかりに用意することができる。特に本発明による材料は適切に滅菌することができる。適した滅菌法は微生物を不活性化するための一般的物理的または化学的方法から選択することができ、またはこのような方法の組み合わせでもよい。可能な一滅菌法はガンマ−照射による処置である。本発明のインプラント材料を医学的目的で滅菌する別の方法は、エチレンオキシドの使用を含む。製造された医学的インプラントは好ましくは適切な大きさに切り、使用するばかりに適切に包装される。

本発明はさらにヒト医学及び獣医学における、外科的インプラント、特に血管損傷を治療するための血管プロテーゼの形の外科的インプラントの使用に関する。

本発明によりつくられる血管プロテーゼは、動物（イヌ）類で試験した際、血液密性であることが見いだされた。本発明による血管プロテーゼを腎下大動脈置換物として移植するために、大動脈の損傷部分を露出し、その血管の近位及び遠位を結紮し、抗凝固剤ヘパリンを注入する。露出部分を切除後、近位吻合を確立する。プロテーゼの遠位端をその後同様にクランプで閉じ、近位クランプを一時的に開けるとヘパリン加血液がインプラント内に送られ、その中に含まれている空気に取って代わる。近位クランプをその後１５秒間閉じ、インプラントを通って出る血液を綿棒でふき取る。プロテーゼ・インプラントの閉鎖した近位端を再び開けると２回目の血圧上昇が起こり、このときプロテーゼを通って流れ出る血液はすでにかなり少なくなっている。インプラントの織布に浸透する血液は血管壁で凝固し、血管プロテーゼを封止する。血管プロテーゼが完全に封止するまでには血液を約２ないし３回通さなければならない。その後縫合によってインプラントの遠位端も閉鎖する。

移植後、フィブリンの薄層が血管プロテーゼの壁に速やかに形成される。これは問題なく生理的に破壊され、その間に新生内膜及びコラーゲンの外側層が形成される。驚いたことに、ちょうど３カ月後には新鮮な新生内膜が一様に形成された。移植から３カ月後には薄い透明な線維性被膜もできる。６カ月後にはインプラントは合併症も炎症も起こさずに一体化された。

本発明によるインプラントにおいて、重要なのは多孔度だけでなく、糸配列の不均一な密度、織られた壁における不均一な空気含有量によってつくり出される孔の大きさ及び孔サイズの分布も重要である。壁に起こる出血はごく少量なので、破壊しなければならないような問題となる凝血はほとんどない。

本発明のその他の特徴及び詳細は、一例として添付の図面を参照して説明される下記の好ましい実施形態の記載によって明らかになる。個々の特徴を単独で実現することも、複数の特徴を互いに組み合わせて実現することも可能である。この例は本発明を説明するためのものであって、本発明を制限するものではない。

生体適合性合成繊維材料（ポリエチレンテレフタレート）を使用して、縦方向に浮きを含む基礎織布を平織に織るというやり方で血管プロテーゼをつくる。織り模様は図１に示される。

使用する縦糸は平糸（１００フィラメント ８０ｄｔｅｘ Ｚツイスト ２４０ターン）及び加工糸（１００フィラメント ８０ｄｔｅｘ Ｚツイスト １４０ターン）で、平織布の縦糸が各３本目おきに加工糸である。横糸は平糸だけを含む（１００フィラメント ８０ｄｔｅｘ）。浮き糸は加工糸である（５０フィラメント ４０／２ｄｔｅｘ）。

全ての縦糸及び横糸が平織に織られる。織布は１センチメートルあたり３１本の横糸と６８本の縦糸とで構成される。８×８の反復において、浮き糸が追加的に１番目と５番目の縦糸に含まれる。浮きは３本の縦糸の分ずれる。横方向では、浮き糸は各場合に５本の横糸上を浮き、その浮きは織布の一つの側にだけあらわれる。

このやり方で各反復ごとに４本の加工糸が縦方向に存在し、そのうち２本は平織の基礎布に、他の２本は追加的浮き糸として存在する。追加的加工浮き糸の各々は２本の平糸間に横たわる。浮き糸は加工糸であるから、それは織布の一表面上の組織構造を形成する。この織布の他の側では浮き糸は平織の縦糸に沿って並び、この側では組織構造に寄与しない。

この織布の水透過性は、ウェソロウスキー測定法によって１２０ｍｍＨｇで測定した場合、２００＋５０ｍｌ／ｃｍ^２／ｍｉｎの範囲内にある。

コーティングされていないプロテーゼの壁厚は０．１５ないし０．２５ｍｍである。壁厚はＤＩＮ８６３にしたがい、マイクロメータゲージ（この測定スピンドルはカップリングで動かされる）によって測定される。測定表面にかかる力は５ないし１０Ｎである。測定は、切り開いた血管プロテーゼで、全てのしわを平らにしてから行われる。

外径６ｍｍないし３８ｍｍの血管プロテーゼでは、織布の壁厚はほぼ同一で、＋０．０１ｍｍの偏差を有する。

織り模様を示す。

Claims (35)

1. 生体適合性繊維材料から織布としてつくられる血管プロテーゼの形の外科用インプラントであって、抗凝固剤を加えた血液に対する織布の透過性が低いため、移植時に血液が織布にしみ込み、凝固によって織布を封止するように織布がつくられていて、
   織布が実質的に平織に構成されていて平織の基礎構造を有し、横糸として平糸だけが使用されており、交互に配列された平糸及び加工糸が縦糸として使用されていて、平糸 対 加工糸の比が２：１ないし１：２であることを特徴とする外科用インプラント。
2. 織布が１００ないし３００ｍｌ／ｃｍ^２・ｍｉｎの水透過性を有することを特徴とする請求項１に記載のインプラント。
3. 織布が１５０ないし２５０ｍｌ・ｃｍ ^２ ／ｍｉｎの水透過性を有することを特徴とする請求項１に記載のインプラント。
4. 非常に薄いために血管がそこを通って成長できることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインプラント。
5. 組織液が通過でき、形成過程の新生内膜への供給が可能であるほど薄いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインプラント。
6. 織布が０．１ないし０．３５ｍｍの厚さを有するようにつくられている請求項１〜５のいずれか１項に記載のインプラント。
7. 織布が０．１５ないし０．２５ｍｍの厚さを有するようにつくられている請求項１〜５のいずれか１項に記載のインプラント。
8. 織布が０．２ｍｍの厚さを有するようにつくられている請求項１〜５のいずれか１項に記載のインプラント。
9. 織布が、密着することなく互いに沿って平らに横たわる糸で構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のインプラント。
10. 織布が、繊度１０ないし２００ｄｔｅｘ、１０ないし２００フィラメント／スレッド、加撚５０ないし５００の糸で構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のインプラント。
11. 織布が１センチメートルあたり３０ないし１２０本の縦糸と１０ないし７０本の横糸を有するように構成されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインプラント。
12. 織布が１センチメートルあたり４０ないし８０本の縦糸と２０ないし５０本の横糸を有するように構成されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインプラント。
13. 浮き糸を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のインプラント。
14. 縦方向に延びる浮き糸を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のインプラント。
15. 浮き糸が織布表面に平らに横たわり、ループを形成していないことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のインプラント。
16. 浮き糸が加工糸であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のインプラント。
17. 前記織物において、浮き加工糸が織布の同じ方向に走る２本の平糸に近接して並ぶことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載のインプラント。
18. 浮きが２本より多い糸にわたって延びることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載のインプラント。
19. 浮きが３ないし１０本の糸にわたって延びることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載のインプラント。
20. 浮きが４ないし６本の糸にわたって延びることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載のインプラント。
21. 浮きが１から４ないし６までであることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載のインプラント。
22. 浮きが１から５までであることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載のインプラント。
23. どの場合にも２つの浮きの間は平織であることを特徴とする請求項２１又は２２に記載のインプラント。
24. 浮き縦糸 対 平織に織られた縦糸の比が１：２０ないし１：１であることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載のインプラント。
25. 浮き縦糸 対 平織に織られた縦糸の比が１：１０ないし１：２であることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載のインプラント。
26. 浮き縦糸 対 平織に織られた縦糸の比が１：３であることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載のインプラント。
27. 横方向の浮き糸間の相互間隔が各場合に同一であることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載のインプラント。
28. 浮き糸がインプラントの一つの表面だけに浮くことを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載のインプラント。
29. 血管プロテーゼの場合、前記表面が外側表面である請求項２８に記載のインプラント。
30. 浮きがごくわずかなパイル高さを有することを特徴とする請求項１〜２９のいずれか１項に記載のインプラント。
31. 浮きが糸を織ることによって生ずる高さだけを有することを特徴とする請求項１〜２９のいずれか１項に記載のインプラント。
32. 内面と外面を有するインプラントであって、内面は実質的に平滑であることを特徴とする請求項１〜３１のいずれか１項に記載のインプラント。
33. 外面が組織化されていることを特徴とする請求項３２に記載のインプラント。
34. 生体適合性繊維材料から織布としてつくられている、手術に使用するための血管プロテーゼの形のインプラントの製法であって、抗凝固剤を加えた血液に対する透過性が低いため、前記血液が前記加工糸織物にしみ込み、凝固によって前記織物を封止するという組織構造が製織によって形成され、
    織布が実質的に平織に構成されていて平織の基礎構造を有し、横糸として平糸だけが使用されており、交互に配列された平糸及び加工糸が縦糸として使用されていて、平糸 対 加工糸の比が２：１ないし１：２であることを特徴とする製法。
35. ヒト医学及び獣医学における血管損傷の治療用血管プロテーゼの製造のための、請求項１〜３３のいずれか１項に記載のインプラントの使用。

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