JP4618978B2 - 三次元的に編組された構造のステント - Google Patents

Description

本発明は、一般的に「ステント」と呼ばれる、主に骨格からなり織布により被覆されていない管腔内人工器官に関し、特に血管用のステントに関する。

近年、管腔内人工器官の移植が動脈瘤、アテローム性動脈硬化などの治療のための認可された技術となっている。

しかしながら、1つの重要な問題が未解決である。すなわちそれは当該管腔内人工器官と移植を受ける器官との機械的特性を完全に適合させることである。

移植時にこれらの基準に適合するように特に注意を払ったとしても、長期間の間に必ず不適合が生じる。この原因は、人体が加齢により変化するからであり、一方で管腔内人工器官の経時的な安定性についての問題、すなわち、フィラメントの崩壊、構造の破壊、（構造の喪失による）直径の増大の可能性という問題があるからである。

ステントの機械的特性は本質的にはその骨格の構造により決定される。国際公開 WO 99/55256号に記載された平面的な編組体から成る骨格のような種々の種類の骨格が存在するが、現時点で最も好適な骨格は、例えば、特にDidcottにより英国特許GB-1205743又は米国特許US 5 061 275に記載されているような円筒状に編組された骨格である。

この種類の骨格は挿入のために縮めることが容易であり、押しつぶしに対して十分に耐えることができ、血管と同程度の相対的な柔軟性を保持している。該構造は治療しようとする硬い動脈の曲りくねった経路に順応する。

現在までのところ、最適な骨格を見出すための研究は、素材の選択、編組ピッチなどが焦点となっている。

これらの研究は、数多くの実施上の問題に直面している。

非常に小さな編組ピッチ（軸と螺旋との間の角度が90°に近い）を採用することにより、または太いワイヤを選択することにより、半径方向力（押しつぶしに対する耐性）は増加するが柔軟性は失われる。この問題は、レーザーにより切断された幾つかのモジュールからなるステントおよび管腔内人工器官にとってより一層重大なものである。

逆に、軸と螺旋との間に形成される角度が30°に近い大きなピッチ、および細いワイヤの使用により、骨格は柔軟性に優れたものとなるが押しつぶしに対する抵抗性は低くなる。更に、そのようなピッチは、管腔内人工器官を移植する時に相当な率で縮み、それによって設置の正確さが損なわれることを意味する。

金属ワイヤと織布とを組み合わせる試みが、特に欧州特許第 0 804 909号においてなされている。この技術は専ら動脈瘤の治療のみを目的とするものであり、例えば頚動脈または大腿動脈の狭窄の治療に適用することができない。しかしながら、結果は説得力がないものである。すなわち、金属フィラメントは構造が変形して螺旋の経路に沿ってずれが生じ、織布と隙間を生じる。織布は血流により生じる拍動の影響下でストレスに曝されており、金属フィラメント（その弾性率および直径はより大きい）に対する摩擦により急速に侵食される。

最近の臨床研究に基づく結果によれば、腹部大動脈の動脈瘤の場合、圧力波の70％が管腔内人工器官を介して動脈瘤の壁面に伝達されることが示されている（参考文献：Communication at the 27th Global Vascular Endovascular Issues Techniques Horizons （商標） 2000年11月16〜19日, p V5.1）。血流力学が教唆するところによれば壁面が薄い場合には血液を輸送するのに必要とされる仕事量が増大するのであるから、これらの知見は驚くべきものではない。また、血管が大きすぎると血液の量が必要以上に増えてしまうということも知られている。これらの因子が動脈瘤を促進する。このことは、より安定でより頑丈な構造が開発されなければならないことを示している。これが下記の本発明の目的である。

本発明は、編組骨格を有するステントであって、該骨格が相互に連結された複数の層を有しており、該層の各々が、金属ワイヤからなる２本のプライ(ply)により形成されており、この２本のプライはそれぞれ右螺旋と左螺旋であり、かつこの２本のプライは編織されて格子を形成しており、ある層に含まれる複数の金属ワイヤが、隣接する層のうちの少なくとも１つの層の格子に組み込まれていることを特徴とする上記ステントに関する。

多層ステントは他の編組された単一層のステントよりも有利である。多層ステントは、半径方向力の増大、より長期間に亘る安定性、および層の数による動脈およびその病理のタイプに対するより優れた適応性といった利点を有している。

該構造は単一の種類の素材を使用することにより強度と均一性とを確保する。

該構造はまた、PTEE又はDacronからなるカバーが取り付けられていてもよい。

金属骨格の場合は、ワイヤは好ましくは次の素材［Phynox（登録商標）、Elgiloy（登録商標）、チタンおよびその合金、Nitinol］から選択される。先に引用した欧州特許出願公開第 0 804 909 A2号のハイブリッドステントとは異なり、編組する段階の後に、本発明のステントの金属ワイヤを（必要な構造的な安定性および硬さを付与するために）熱処理して相転移を生じさせることもできる。

実際に、熱処理により焼入れされたワイヤはいずれも弾力性および塑性変形性を喪失し、その結果として硬くなるということが一般的に認識されている。このため、熱処理により焼入れされたワイヤを、ハイブリッドステントの場合のように再加工することは決して得策ではない。融ける又は燃える織布が存在する場合には、熱処理を後から適用することはできない。有利な実施形態では、骨格が種々の太さのワイヤを含む。

ワイヤの太さは25〜60ミクロンの範囲内であってよい。

（フィルター構造の孔と同程度の）間隔で、多層状に整列され、100〜200μmの寸法に調整された細いワイヤを用いることの利点は血流を大きく撹乱しないことである。それゆえにそれらは、血管に由来する粒子が脳に溯って血栓症または発作を引き起こさないようにするカバー層が無い管腔内人工器官（ステント）のために使用することが可能である。

より太いワイヤを用いることの利点は、血管の壁面に対してより良好な保持力をもたらし、該管腔内人工器官が、特に頚部および膝部において、破壊されることなく、血管が受ける種々のストレスに耐えることができるようになる点である。

相互に連結された層を使用することはまた、先行技術により解決されていない相関する３つの問題点についての困難な問題を解決する。組み合わされたモジュールで作られた、異なる機械的特性または構造を有する素材からなるワイヤのシートを用いる場合、先行技術の管腔内人工器官は縦方向に移動し、時間が経つにつれて変形し、そして破壊される傾向があることが見出されている。

逆に、本発明の人工器官においては、異なるプライのワイヤの機械的特性を、互いに完全に補いあって、長期間の安定性が確保されるように均衡させることが可能である。

該骨格は、好ましくは、血栓症の原因となる可能性のある粒子を確実に濾過する細いワイヤにより主として形成されている複数の層を含む。

該骨格は、有利には、このステントの側壁に、この壁を通過する血流力学的な対流を拡散流へと変換する多孔性を付与する複数の層を含む。

本発明の他の要件及び利点は、本発明の特定の実施形態に関する以下の記載から明らかになるであろう。

従来の編組骨格１は、単純な編組からなり、それぞれ右螺旋２と左螺旋４の、ワイヤからなる２本のプライ２，４が交差して単純な編組２，４を形成している。

本発明の骨格６は、図示する例においては、プライが明確に区別できない３つの層８、１０、１２を含む多重編組体である。編組するときに、第1層８のプライのワイヤ１４のうちの一定数を第２層１０及び／又は第３層１２のプライと編織して複雑な格子を形成する（これは示した図についての説明であるが、層の数がＮ個であれば、編織が第Ｎ層まで及ぶことは言うまでもない）。この作業方法は、骨格の特性を調節することについて大きな可能性をもたらす。対象となる器官に応じて種々の「標準品」の提供を可能にするだけでなく、編組ピッチ、ワイヤ１４の直径及び性質、編組密度、層８、１０、１２の数、異なる直径を有するワイヤ１４の数、並びに層同士の編織を変化させることにより、現実の個別事情に応じて調整することも可能である。

もちろん、このような骨格を有する管腔内人工器官が既存器具を用いて移植できないのであれば、上述したこれらの利点は全て無意味である。

しかしながら本発明の予想外の側面の一つに次の点がある。すなわち、用いるワイヤ１４の数の多さ、一連の層８、１０、１２の厚さ、及び該構造の複雑さにもかかわらず、金属のみからなる当該多重編組体は、従来の骨格１に比べて直径を減じることが非常に容易であるという点である。複合素材の多層骨格のワイヤもしくはストランドと異なり、又は、単一層骨格のワイヤもしくはストランドとさえも異なり、本発明の多層骨格のワイヤ又はストランドは、おそらくは層が複雑に相互貫入されていることにより、より効率的に空間を占有する傾向がある。

従って、通常の導入用器具を用いて新規構造を有するステントを直径の小さな血管に移植することも容易に可能である。

さらにまた、本発明のステントは設置後に、（特に大動脈解離のために又は食道の場合に）押しつぶされる危険を伴わずに非常に大きな直径をとることができる。

本発明の構造はまた、異なる直径を有するワイヤ１４により形成される層８、１０、１２が相乗的に作用することをも可能にする。医師（外科医、放射線医及び心臓内科医）により行われた臨床試験によれば、異なる特性を有する２つのステント１を単純に一方の内部にもう一方を入れたところ、足し合わされた結果が得られるか又は失敗した。これに対して、本発明の構造６は柔軟性を損なうこと無く押しつぶしに対する耐性を有意に高める。

この特性は特に動脈瘤の治療において特に重要である。なぜならば、時間が経過するに連れて動脈瘤は縦方向に縮まる傾向が有るからである。古典的なステントがこれらの環境に置かれた場合、曲りくねり最終的には破損するであろう。このようなことは本発明の構造には起こらない。

更にまた上記のとおり、多層構造６は非常に細い直径のワイヤを使用することを可能にする。該ワイヤは、強化のためのより太いワイヤと組み合わされてフィルター構造として機能することができる。

これらのワイヤを編組すると規則的な空間的配置が形成されて、粒子を均一に濾過するのに好ましい規則的な網目が確保される。

それらの固有の機械的特性に加えて、適切な技術的処理によりワイヤに付与された特定の性質を有利に利用することも可能である。

このように、Nitinolワイヤ（例えば出願番号PCT/BE98/00076号に記載されるもの）を利用することにより移植後に該構造を強化することが可能である。

図３は、古典的なステントとして働く以外に、本発明のステントを、粒子が血流により内頚動脈を経て脳に運ばれないようにする目的で危険と考えられる部位（例えば頚動脈の分岐）に設置することが有効であることを示している。しかしながら、本発明の骨格によれば直径が6mmから50mmになるステントを製造することが可能である；したがって、好ましくは直径25〜40mmのステントを鎖骨下動脈及び椎骨動脈と向き合った大動脈弓１５に設置することがより安全で容易になる。このように頚動脈の上流の塞栓症の問題を、設置の観点及びより適切には安全の観点からより容易に回避することが可能である。

当該多層構造の使用及び直径が25μm〜60μmの金属ワイヤの使用により、安定かつ効率的なフィルター構造を実現することが可能になる。フィルターの三次元構造により、破片(debris)が閉塞を引き起こす前に、人体の防御機構がそれを攻撃し効果的に「消化」することが可能となる。

図４及び５は、本発明のステントを用いると、動脈瘤により引き起こされる問題を従来行われていない方法で解決することができることを説明するものである。

動脈瘤１６を整復するための古典的な手法としてはこれまで、リークタイト (leaktight) ポリマーカバーを備えた管腔内人工器官を罹患血管１８に取り付けることが行われてきた。しかしながら、実際にはこの管腔内人工器官が変形することは避けられず、それにより、特に紡錘状動脈瘤の場合に、この管腔内人工器官と血管１８の壁面との間に徐々に漏洩が起こるようになる。したがって動脈瘤１６により形成された嚢部は前記したのと同じストレスに曝され、再吸収されなくなる。しかしながら所謂リークタイトカバーを用いることなく動脈瘤を治療することが可能である。研究 (Annals of Biomedical Engineering, Vol. 25, p. 460-469; 1997) によれば、壁面が非常に精密な範囲内の多孔性を有するステントを移植することにより、対流(図４に示す)を拡散流（図５を参照されたい）に変換して動脈瘤における血流を改変することが理論的には可能であることが示されている。そうすれば、嚢部１６内の圧力が低下して、嚢部が正常に再吸収される。ワイヤの数、層の数及びワイヤ間の隙間の大きさを調整することにより、必要な多孔性を本発明のステントに付与することが可能であり、それによって上記の技術を現実に応用することが可能になる。

図１は従来の編組ステント骨格の側面図である。 図２は本発明のステント骨格の概略を示す模式図である。 図３は頚動脈における本発明のステントの使用を示す模式図である。 図４は動脈瘤を示す図である。 図５は本発明のステントによる動脈瘤の整復を示す図である。

Claims (6)

1. 編組骨格を有する管腔内人工器官であって、該骨格（６）が、編織された生体適合性のある金属ワイヤからなる複数の層（８、１０、１２）から本質的になり、カバー層を有しておらず、これらの層（８、１０、１２）の各々がワイヤ（１４）からなる２本のプライにより形成されており、この２本のプライはそれぞれ右螺旋と左螺旋であり、かつこの２本のプライは編織されて格子を形成しており、ある層（８、１０、１２）に含まれる複数のワイヤ（１４）が隣接する層（８、１０、１２）のうちの少なくとも１つの層の格子に組み込まれており、該骨格は編組された後に熱処理により相転移を生じさせて焼入れされ、該管腔内人工器官の側壁に多孔性を有し、動脈瘤のある血管内に設置した場合に該動脈瘤内の圧力波を低下させることによりこの側壁を通過する血流学的な対流を拡散流へと変換することを特徴とする、前記管腔内人工器官。
2. 上記ワイヤ（１４）の素材が、ステンレス鋼、Phynox（登録商標）、Elgiloy（登録商標）、チタンおよびその合金、ならびにNitinolからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の管腔内人工器官。
3. 上記骨格（６）が太さの異なる金属ワイヤ（１４）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の管腔内人工器官。
4. 上記骨格（６）が太さの異なるワイヤ（１４）により形成された層を含むことを特徴とする、請求項３に記載の管腔内人工器官。
5. 上記骨格が種類の異なる金属ワイヤ（１４）を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか1項に記載の管腔内人工器官。
6. 上記ワイヤ（１４）の太さが少なくとも25〜60μmの範囲内にあることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか1項に記載の管腔内人工器官。

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