JP4942031B2 - 特に大動脈弁狭窄症の治療における経動脈的デリバリに適した移植可能な人工補綴装置、及び同人工補綴装置を移植する方法 - Google Patents

特に大動脈弁狭窄症の治療における経動脈的デリバリに適した移植可能な人工補綴装置、及び同人工補綴装置を移植する方法

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Description

本発明は、移植可能な人工補綴装置に関する。本発明は、患者の心臓の大動脈弁の大動脈弁狭窄症の治療のための経動脈デリバリによって移植可能な人工補綴装置に特に有用であり、したがって以下ではこのような用途に関して本発明を説明する。しかしながら、本発明は、例えば大動脈閉鎖不全症や他の弁疾患のための他の治療にも使用することができることは分かるであろう。本発明は、また、このような人工補綴装置を移植するための方法に関する。
大動脈弁狭窄は、左心室から大動脈への排出流の閉塞であり、心収縮の際の大動脈弁の開きが制限されることによって引き起こされる。大動脈弁の開口面積の減少（正常な場合の３ｃｍ2からひどい場合には０．５ｃｍ2以下まで）は、弁の前後で深刻な圧力低下をもたらし、正常な心拍出量及び大動脈圧は心室内圧の増加によってのみ維持することができる。左心室によって作り出されなければならない高い圧力は、結果として、心室壁の伸展及び心筋の酸素必要量を増加させる。肥大（筋肉量の代償的増加）のような適応過程により、しばらくの間は心臓がこの圧力負荷の増加に耐えることができるが、結局は、心力不全となるのは不可避である。
多くの場合（６５歳以上の患者全体の９０％以上において）、大動脈狭窄症は、元々は正常な弁の進行性の線維石灰化変性によって引き起こされ、その進行は、高リポ蛋白血、動脈性高血圧及び加齢によって加速される（後天性石灰化大動脈狭窄症）。重度の大動脈狭窄症で息切れのある患者の平均生存期間は２年以下である。大部分の場合、死は突然訪れ得るものであることから、良好な状態の手術対象者であっても、無症状の患者にさえ予防的な手術を推奨する研究者もいる。
孤立性の大動脈狭窄を有した選択された患者群における手術の結果は相応なものである。このような患者の手術死亡率は約５％である。しかしながら、重度の大動脈狭窄症の患者の殆どは７０歳台、８０歳台である。これらの患者は、通常、冠動脈疾患、脳血管疾患、広汎性アテローム性動脈硬化症、腎不全、又は糖尿病のような複数の合併危険因子を有している。結果として、手術死亡率及び疾患死亡率は大きくなっている。さらに、石灰化大動脈弁が機械的な人工補綴装置によって置換されても、血栓閉栓性合併症を減らすためには抗凝血剤が必須となるが、このことが患者を大出血の危険性の増加にさらすことになる。生体補綴装置（生体由来の補綴装置）の移植は老人においては通常好ましいが、外科的に移植された生体弁は、弁を取り付ける必要のある縫合リングが弁自体のために利用可能な空間を減少させるので、最適以下の血行力学的プロファイルを有することになる恐れがある。これは、女性の場合に特に問題となる。というのは、より小さいサイズの生体補綴装置（より小さい心臓寸法のために使用せざるを得ない）は、後遺症として、深刻な排出阻害を引き起こし得るからである。
死亡、拍動障害（disabling stroke）、呼吸及び腎臓の合併症を含む年寄りの患者が心肺バイパスに関して開胸手術を受ける危険性は大きいため、手術の代替策を提供するべくバルーンカテーテルを使用して狭窄した弁を拡張することが望まれた。残念ながら、バルーンによる拡張の当座の効果は最適以下であり、殆ど全ての患者において数週間か数ヶ月以内に狭窄部の反跳が再発するので、成果は手術を受けない患者と同程度に乏しいものである。したがって、バルーン拡張は手術に対する明確な禁忌がある患者に対してや「つなぎの処置」としてのみ正当なものとみなされる。
米国特許第６，７３０，１１８号 米国特許第５，８４０，０８１号 ＰＮ４，７５９，７５８ 国際公開第９８／２９０５７号パンフレット
最近、冠状動脈におけるステントの使用と同様に、十分に大きな弁面積を得ると共に弾性反跳及び再狭窄を回避するために弁付きステントを使用することが提案されてきた。Ｓｐｅｎｃｅｒら（特許文献１）、Ａｎｄｅｒｓｅｎら（特許文献２）及びＧａｂｂａｙ（特許文献３）はいずれも経動脈展開のための所定の構造の弁付きステントを記載している。Ｃｒｉｂｉｅｒらは特許文献４において圧潰可能なステントを記載しており、このステントには周状に縫合することによって弁が取り付けられている。メッシュ／弁システムは、膨張可能なバルーンによって展開される。１９９２年に、Ａｎｄｅｒｓｅｎらは、拡張可能なステンレス鋼製ステントに折り畳み可能な豚大動脈弁を縫合した実験について報告を行った。弁付きステントは、１６Ｆ Ｍｕｌｌｉｎｓロングシースの前方に装着された１８〜２２ｍｍのバルーンカテーテルに取り付けられて、肺動脈位置に移植され、肺動脈弁尖（すなわち小葉）を完全に置換する。肺動脈弁尖はステントの完全な展開によりステントと肺動脈壁との間に押し挟まれる。しかしながら、このアプローチは、大動脈位置で行われると、患者にとって致命的となる冠動脈閉塞を起こし得る。
ステントが大動脈弁輪の全領域にわたって展開されないときでさえ、大動脈弁尖（すなわち小葉）の心室側のアテローム性沈着物が冠動脈口に押し付けられて、深刻な冠動脈閉塞又は塞栓を引き起こし得る。かなりの大きさのステントの展開を可能とさせるために重度に石灰化した大動脈弁を大幅に膨張させると、弁からのカルシウム沈着物による閉栓や弁の披裂を引き起こし、深刻な大動脈弁閉鎖不全を生じさせることにもなり得る。さらに、大きなステント弁は、僧帽弁前尖のような周囲の構造とも干渉することがあり（これは僧帽弁前尖に損傷を与えたりその機能を害したりする）、また、左心室の流出路に突き出れば、深刻な大動脈閉塞症において通常肥大する心室中隔基底と干渉し得る。
本発明の目的は、経動脈デリバリ（経動脈送達）が可能であり且つ特に大動脈閉塞症の治療に有用な他の人工補綴装置を提供することにある。本発明の他の目的は、身体内の通路壁に形成される開口部に移植するためのものであり且つ身体内の通路を介してデリバリ（送達）が可能な人工補綴装置を提供することにある。本発明の別の目的は、このような人工補綴装置の移植のための方法を提供することにある。
本発明の一つの態様によれば、経動脈デリバリ（経動脈送達）のための圧縮された状態を有し且つ移植のための拡張された状態に拡張可能である、患者の心臓の大動脈弁の大動脈閉塞症の治療において使用するための人工補綴装置であって、該人工補綴装置を拡張させた状態で大動脈弁の大動脈輪に移植可能となるように構成された拡張可能な金属製ベースと、金属製ベースの内側表面を覆っている内側エンベロープとを備え、該人工補綴装置を拡張させた状態における内側エンベロープは、大動脈まで延び、発散していく錘状形態であり、該錘状形態の部分では、心収縮期の際に、プラスチック製エンベロープの遠位端部における圧力回復によって大動脈への非乱流血流を生じさせるように、直径が大動脈弁輪内の近位端部から大動脈内に延びる遠位端部まで徐々に増加していることを特徴とする人工補綴装置が提供される。
本発明は、このように、移植可能な大動脈弁ステントの最大開口面積が解剖学的限界及び病理学的限界とその後の展開の安全性への配慮によって必ず制限を受けることを認めている。したがって、本発明は、人工補綴装置の与えられた任意の流路断面積での永久圧力損失を減少させることを目的としている。これにより、比較的小型の人工補綴装置においてさえも妥当な血行力学的プロファイル（小さい圧力勾配）を達成すると共に、大型の人工補綴装置でも血行力学的プロファイルを最適化する（圧力勾配を減少させる）ことができる。このように、本発明は、ベンチュリ計におけるような乱流の発生と運動エネルギ消失とを回避するために、出口の幾何学的形状を流線型にすることによって圧力回復をさせている。
記載されている好ましい実施形態の他の特徴によれば、人工補綴装置を拡張させた状態では、発散していく錘状形態の内側エンベロープは直径５〜２０ｍｍの近位端部と直径１５〜３０ｍｍの遠位端部とを有し、長さが１５〜４５ｍｍとなっている。さらに、内側エンベロープの近位端部は、内側エンベロープの中での流れの剥離を回避するのに有効となるように、大動脈弁輪内に均一な直径の短い直線状部分を含んでいる。好ましくは、短い直線状部分の長さは２〜１０ｍｍである。
よって、人工補綴装置は、あらゆる可能性のある身長及び身体表面積の患者を治療することができるように異なる人工補綴装置サイズ（例えば１２〜２９ｍｍの生体補綴装置）に対応するべく、様々なサイズで提供され得る。
本発明の他の態様によれば、身体通路を介して送達するための圧縮された状態を有し且つ開口部に移植するための拡張された状態に拡張可能である、身体通路の壁に形成された開口部に移植する人工補綴装置であって、開口部内に受容可能となるように構成された拡張可能な金属製ベースと、金属製ベースによって支持されており、開口部内に金属製ベースをクランプするために、金属製ベースが拡張された状態において壁の両側の面と係合可能である二つの環状クランプ部とを備える人工補綴装置が提供される。記載されている好ましい実施形態では、二つの環状クランプ部の各々は環状配列のフィンガを含んでいる。
以下でより詳細に記載されているように、このような構成は、例えば大動脈弁輪の大幅な拡張を必要とする人工補綴装置と比較して、冠状動脈を閉鎖又は閉塞させる可能性を減少させることから、患者の心臓の大動脈弁輪への移植に特に有益である。
また、以下でより詳細に記載されているように、人工補綴装置は、金属製ベースと共に移植するための人工弁を含み得る。あるいはまた、人工弁は、経動脈で送達され、別の操作で展開されることもできる。
本発明のさらに別の態様によれば、身体腔の壁に形成された開口部に上述した人工補綴装置を移植する方法であって、二つの環状クランプ部と係合可能であり且つ二つのクランプ部を圧縮させているシースを有したカテーテルに、圧縮された状態の人工補綴装置を導入するステップと、身体通路を通して移植部位にカテーテル及び人工補綴装置を送達し、開口部を形成された壁の両側に二つの環状クランプ部を配置させるステップと、一方側にシースを移動させて、二つの環状クランプ部の一方を解放して拡張させた後に二つの環状クランプ部の他方を解放して拡張させるステップと、二つの環状クランプ部を壁の両側に係合させた状態で金属製ベースを開口部に移植した状態のまま、身体通路からカテーテルをシースと共に除去するステップとを含む人工補綴装置を移植する方法が提供される。
本発明の別の態様によれば、身体腔の壁に形成された開口部に上述した人工補綴装置を移植する方法であって、二つの環状クランプ部の一方を圧縮された状態に保持するように二つの環状クランプ部の一方と係合可能な第１のシースと二つの環状クランプ部の他方を圧縮された状態に保持するように二つの環状クランプ部の他方と係合可能な第２のシースとを有したカテーテルに、圧縮された状態の人工補綴装置を導入するステップと、身体通路を通して移植部位にカテーテル及び人工補綴装置を送達し、金属製ベースを開口部内に配置させ、開口部を形成された壁の両側に二つの環状クランプ部を配置させるステップと、第１のシースを一方側に移動させ、二つの環状クランプ部の一方を解放して拡張された状態にするステップと、第２のシースを他方側に移動させ、二つの環状クランプ部の他方を解放して拡張された状態にするステップと、二つの環状クランプ部を壁の両側に係合させた状態で金属製ベースを開口部内に移植した状態のまま、身体通路からカテーテルと第１のシース及び第２のシースとを除去するステップとを含む人工補綴装置を移植する方法が提供される。
このように、両方の方法では、人工補綴装置は、該装置が移植される壁の両側の面に環状クランプ部が係合することによって移植されることが分かる。何れの場合でも、金属製ベースの何らかの拡張が行われ得るが、冠状動脈を閉鎖又は閉塞させる危険性を増加させる従来技術のバルーンを用いて移植される装置よりは、拡張の程度はずっと小さい。それでも、記載される好ましい実施形態の別の特徴によれば、本発明の人工補綴装置は、好ましくは、大動脈弁輪の表面にしっかりと係合するに充分であるが冠状動脈を閉鎖又は閉塞させる危険性を増加させるような程度まで変形させないように金属製ベースを僅かに拡張させるようなバルーンカテーテルを介して送達される。
本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明から明らかとなるであろう。
単なる例として、添付の図面を参照して本発明を説明する。
上記図面及び以下の説明は、主として本発明の概念的態様及び現時点で好ましい実施形態であると考えられるものを含む本発明の様々な可能な実施形態の理解を容易にするために提供されているものであることは理解されるべきである。簡明化の利益にあたって、当業者が通常の技術及び設計を用いて記載された発明を理解し且つ実施することを可能とさせるのに必要である以上の詳細を提供しようとするものではない。さらに、記載される実施形態は例示のためのものに過ぎず、本発明が本願に記載されている以外の形態及び用途で具体化され得ることは理解されるべきである。
必要とされる基本的概念（図１〜図３）
上述したように、本発明は、主として、大動脈狭窄症の利用において使用するための人工補綴装置を疾患大動脈弁へ移植することに向けたものである。この人工補綴装置は、左心室と大動脈との間の圧力勾配を減少させて心臓にかけられる仕事量を軽減するために、血液の圧力回復を助けるように設計されている。図２は、本発明による人工補綴装置の一つの構造を線図で示しており、図１ａ〜図１ｃは、深刻な大動脈狭窄症を患った大動脈弁によって心臓にかけられる仕事量を軽減させるためにこのような人工補綴装置が使用される様子を線図で示している。
心臓血管系における流量調整の原理は、パイプラインシステムのそれに非常に似ている。大動脈圧及び心拍出量は、圧受容器系によって大動脈及び頚動脈の伸張受容器を用いて調整される。なんらかの圧力の損失は、予め設定されたシステム圧力に再び到達するまで中枢神経を介した心拍出量の増加をもたらすことになる。
よって、図１ａは、左心室ＬＶから大動脈口ＡＯを通って大動脈ＡＡに流れる血流が大動脈口ＡＯの狭窄状態によってどのような影響を受けるかを図式的に示している。すなわち、このような狭窄状態は、大動脈口ＡＯの大きさを事実上減少させて、大動脈ＡＡへの乱流を生じさせ、これが大動脈に侵入する血液の圧力の大きな損失を生じさせる。このような圧力損失は、圧受容器系によって感知され、圧受容器系が心室内圧力を増加させるように作用する。これにより、心室壁の伸展増加、心筋酸素需要の増加を生じさせ、最終的には心不全を生じさせる。
図１ｂに示されているように、図１ａに示されているような狭窄症の弁口が同じ喉部サイズであるがベンチュリ管形態を含んでいる人工補綴装置（すなわち、発散していく錘状形態を有した人工補綴装置）によって置換されると、人工補綴装置の（広い）遠位端部における圧力回復で大動脈への非乱流血流が生じさせられる。したがって、圧受容器系は、圧力損失を感知せず、このような圧力損失を補償するために左心室の仕事量を増加させることをしない。よって、図１ａに示されているような狭窄症の弁を図１ｂに示されているような発散していく錘状形態を有する人工補綴装置によって置換することは、左心室にかかる仕事量を減少させることになる。
図１ｃは、図１ａに示されているような狭窄症の弁に逆らって機能するときとこのような弁が図１ｂに示されているような発散していく錘状形態を有した人工補綴装置によって置換されたときとの心臓負荷の違いを図式的に示している。例示の目的で、図１ｃの図は、心拍出量が５ｌ／分、喉部の断面積が０．５ｃｍ２、要求される圧力勾配が１００ｍｍＨｇ、与えられた例における圧受容器系によって要求される大動脈圧が１２５であるとの条件に基づくものである。このように、狭窄症の弁（図１ａ）において生じる圧力ヘッド損失（圧力水頭損失）の大幅な減少は、左心室の血圧を収縮末期に２２０ｍｍＨｇにさせることになる。しかしながら、図１ｂの発散していく錘状形態を有した同じ重要部位を備えた人工補綴装置を付加することにより、６５ｍｍＨｇほど圧力回復をさせ、収縮末期に１４０ｍｍＨｇの血圧を生じさせる。要するに、圧力ヘッド損失は、９５ｍｍＨｇから１５ｍｍＨｇに減少させられる。
図２に図式的に示されている人工補綴装置は、大動脈口ＡＯに移植されるための円形断面を有した環状の金属製ベース２と、外側端部において大動脈弁輪の弁小葉（弁尖）の一方の面と係合可能な環状クランプ部３と、弁小葉の他方の面と係合可能な他の環状クランプ部４とを備えている。人工補綴装置のベース遠位部分２は、比較的短く、均一な直径を有して直線的であり、大動脈口内に配置される。人工補綴装置の残余の部分は、大動脈ＡＡ内に延び、参照番号５で示されるような発散していく錘状形態になっている。この発散していく錘状部分（以下、発散錘状部分）５では、その直径が心臓の左心室内の近位端部ＰＥから大動脈内の遠位端部ＤＥへ徐々に増加している。発散錘状部分５のテーパ角（α）は、ベンチュリ流れの動的流体原理に従って、人工補綴装置の遠位端部における圧力回復によって大動脈への非乱流血流を生じさせるように定められる。
ベンチュリ流れに対する流体力学では周知のように、小さい直径のベースすなわち喉部分２は、そこで流量を増加させ、それによって静圧又は側圧を増加させるのに対して、徐々に拡大していく発散錘状部分５は流量を減少させ、それによって静圧又は側圧を増加させる。このような構造は、層流すなわち非乱流を生じさせ、発散錘状部分５における流れの剥離を低減させ又は無くし、それによって人工補綴装置の遠位端部ＤＥにおけるヘッド損失を減少させる。
以下により詳細に説明されるように、人工補綴装置は、その遠位端部ＤＥに人工弁を有していることが好ましい。幾つかの商用人工大動脈弁システムが現在利用可能であり、大別して、それぞれ、機械的心臓弁、生体心臓弁（生物学的心臓弁）に分類される。
様々なサイズ及び体重の患者に対応するために、人工補綴装置は、その拡張状態において、好ましくは、図３に示されているように、近位端部ＰＥにおける直径Ｄ1が５〜２０ｍｍ、遠位端部ＤＥにおける直径Ｄ2が１５〜３０ｍｍ、近位端部から遠位端部までの軸線方向長さＬ1が１５〜４５ｍｍ、ベース部分すなわち喉部分２の軸線方向長さＬ２が２〜１０ｍｍとなる寸法を有するべきである。
喉部分２の典型的な直径Ｄ1は１３ｍｍ（成人の平均流出路直径の２／３しか覆っていない）であり、典型的な長さＬ2は５ｍｍであり、発散錘状部分５の典型的な長さ（Ｌ1，Ｌ2）は１８〜２０ｍｍであり、典型的な角度α（広がり角、直線部分からのずれ）は、１２°の角度αで層流になるためのほとんど完全な圧力回復を生じさせることから、角度１２°から２５°である。例えば、直線的な喉部分２が直径１３ｍｍ（断面積１４０ｍｍ2）であるなら、この部分に取り付けられる距離２０ｍｍにわたって１７°の角度αで拡がっていく管はその遠位端部において２５ｍｍの直径（断面積４９０ｍｍ2）を有する。したがって、この装置は、喉部分サイズ（弁内の直線部分）は直径１３ｍｍにすぎないが、（大動脈内の）その端部では、好ましい血流力学的特性で２５ｍｍの生体補綴装置（生物学的人工補綴装置）を収容することができる。
図４〜図８の人工補綴装置
前に指摘したように、本発明に従って構成された人工補綴装置は、また、発散錘状部分５の遠位端部ＤＥに、人工補綴装置と共に移植される人工弁を備えていることが好ましい。しかしながら、用途によっては、人工補綴装置が人工弁なしで移植されてもよく、人工弁が続く第２の工程で人工補綴装置の大動脈下流側に移植されてもよいことは予期される。
図４〜図８は、人工弁を含む人工補綴装置の好ましい構成を示している。
このように、図５の断面図において特に示されているように、図示される人工補綴装置は、カテーテルを介して移植部位（この場合、大動脈閉塞によって影響を受ける大動脈弁輪又は大動脈弁口）に経動脈的に送達できるように、拡張可能な金属製ベース１０（例えば、メッシュ構造のもの）を備える。図示される人工補綴装置は、さらに、例えば可撓性ポリマ材料又は他の生体適合性材料からなる内側エンベロープ（内包体）１１を備え、内側エンベロープ１１で金属製ベース１０の全内側表面を覆っている。
図示されている人工補綴装置の金属製ベース及びそのライナ１１は、大動脈口（ＡＯ、図２）に移植されるように構成された短い直線状喉部分１２を備える。人工補綴装置は、大動脈口の一方側に位置する弁小葉（弁尖）の面に係合するための環状クランプ部１３と、大動脈口の他方側に位置する弁小葉の面に係合するための環状クランプ部１４と、大動脈ＡＡ内に延びる発散錐状部分１５とを備える。構造は、図１ａ〜図１ｃ及び図２の図表に関して上述したように、遠位端部における圧力回復で人工補綴装置を通って大動脈に流れる非乱流血流を生じさせるために、発散錘状部分１５の直径が人工補綴装置の近位端部ＰＥの短い喉部分１２から遠位端部ＤＥまで増加するようになっている。
図示される人工補綴装置の遠位端部は、人工弁１６を有している。好ましくは、人工弁１６は、柔軟なポリマフィルムから形成される圧潰可能な機械的又は生物学的弁であり、このような弁は、心収縮期に人工補綴装置の遠位端部を開き、心拡張期に閉じるようにするのに有効である。例えば、人工弁１６は、ライナ１１と同じ材料から形成され、図５において参照符号１７で示されている取付線に沿って取り付けられ得る。
圧潰可能な生体弁（生物学的人工弁）が好ましいが、ボールケージ、ディスクケージ、傾斜ディスク、二様弁、逆止弁などのような他の人工弁システムも使用することができる。機械的又は統合的（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ）人工弁を使用することも企図される。
拡張した状態の図示される人工補綴装置では、環状クランプ部１３，１４が、図６〜図８により詳細に示されているように、大動脈弁輪の両側で弁小葉（弁尖）の表面に係合する環状配列の複数のフィンガ（指状部）から構成されている。特に図８に示されているように、環状クランプ部１３は、大動脈弁輪ＡＯの心臓の左心室側において生来の弁小葉の表面１８（図６）と係合可能な環状配列のフィンガ１３ａを含み、環状クランプ部１４は、大動脈弁輪の大動脈側において生来の弁小葉の表面１９（図７）と係合可能な同様の環状配列のフィンガ１４ａを含んでいる。
内側エンベロープすなわちライナ１１を金属製ベース１５の内側表面に取り付けるために、任意の適した方法を使用することができる。例えば、この取り付けは、長期に持続する生体適合性接着剤を用いた接着剤接合によって、プラスチック製エンベロープ１１が金属製ベースと接触する位置でプラスチック製エンベロープ１１を軟化させるために音響エネルギを用いた超音波溶接によって、又は金属製ベースを埋め込むようにポリマ材料を射出整形することによってなすことができる。他の可能な方法には、内側エンベロープが金属製ベースに機械的にロックされるようにした機械的ロック構造や、内側エンベロープが金属製ベースに縫合されるようにした縫合技術が含まれる。
上記で大まかに記載され、以下でより詳細に記載されるように、人工補綴装置は、経動脈デリバリのための圧縮された状態を有し且つ移植のための拡張された状態に拡張できるように構成されている。このために、発散錘状部分１５と環状クランプ部１３，１４とを含む金属製ベース１０は、純金属、合金又はその組み合わせから形成され得る。ライナ１１は、生体適合性を有した適したポリマ材料又はプラスチック材料から形成され得る。
使用され得る純金属の例は、タングステン、プラチナ及びチタンである。要求される物理的特性を有する合金には、共に生体適合性を有し且つ商業的に利用可能なステンレス鋼３１６及びニチノール（ニッケルチタン）が含まれる（しかしながら、これらに限定されるわけではない）。例えば、環状クランプ１３、１４及び発散錘状部分５にニチノールを使用することができる一方、ステンレス鋼３１６のような他の従来の金属製ステントの材料をベース又は喉部分１２に使用することができる。ニチノール系の装置を覆うためには典型的にはダクロン（登録商標）が使用されるが、内側エンベロープすなわちライナ１１に他の適切な生体適合性ポリマ材料又はエラストマ材料を使用することもできる。
図９、図１０及び図１１の人工補綴装置
図９は、図４〜図８に関して上記で説明したものと類似の人工補綴装置であり、したがって理解を容易にするために、対応する部分は同じ参照番号によって識別されている。図９に示されている人工補綴装置の主たる相違点は複数の支え要素２０が設けられていることであり、これら支え要素２０は、金属製ベース１０の遠位端部ＤＥによって担持されており、人工補綴装置、特にその遠位端部を補強するために図１０に示されているように大動脈内で大動脈の内側表面と係合可能である。
図１１は改変例を示しており、この改変例では、複数の支え要素が、全体を参照番号３０で示されている金属製ベース、詳細には大動脈弁輪の弁小葉の遠位側（大動脈側）と係合可能な環状クランプ部３４のクランプフィンガ３４ａと一体的に形成されている。このように、全体を参照番号４０で示されている支え要素は、また、環状配列の形態で、人工補綴装置の遠位端部すなわち金属製ベース３０の錘状部分３５との接続点４１からクランプフィンガ３４ａまで延びている。こうして、クランプフィンガ３４ａは、大動脈口に人工補綴装置をクランプするように、喉部分３２によって支持されるクランプフィンガ３３ａと協働可能になっている。支え要素４０は、人工補綴装置が大動脈弁輪に移植されたときに人工補綴装置の遠位端部を補強するために、大動脈の内側表面、好ましくは大動脈の内側表面のうち人工補綴装置の遠位端部に隣接する部分と係合するように構成されている。支え要素４０が大動脈弁輪に隣接する冠状動脈を閉鎖又は閉塞させないように構成されていることが重要であることはもちろんである（図１６ｆについての下記の説明で明らかにされている）。
支え要素４０は、金属製ベース３０と同じ材料、例えばニチノールから形成され得る。簡単化のために、図１１では、図５で各々参照番号１１及び１６で示されている内側ライナ及び人工弁が省略されている。
図１２〜図１４の人工補綴装置
図１２〜図１４は、金属製ベースが大動脈弁輪に取り付けられた人工補綴装置の喉部分（図２の参照番号２）のみを占める点、すなわち図１２〜図１４において参照番号１１０によって示されている金属製ベースが人工補綴装置の発散錘状部分（図２の参照番号５）まで延びていない又は当該発散錘状部分の一部を構成していない点において、上述したものと大きく異なっている人工補綴装置を示している。人工補綴装置の発散錘状部分（図２の参照番号５）は、図１２〜図１４において参照番号１１１によって示されているエンベロープによってのみ占められており、このプラスチック製エンベロープが人工弁としても機能している。よって、心収縮期に、エンベロープ１１１が開き、エンベロープの遠位端部における圧力回復によって大動脈への非乱流血流を生じさせるように、発散していく錘状形態をとる。これに対して、心拡張期には、エンベロープ１１１が潰れて、中の流れを妨げる。
金属製ベース１１０は、大動脈弁輪に移植される人工補綴装置の喉部分（例えば図５の参照番号１２）のみに対応するものであり、大動脈弁輪内において弁小葉の両面と係合するための二つの環状配列のフィンガ１１３，１１４をその両側にさらに備えており、よって、環状配列のフィンガ１１３，１１４は図５の環状クランプ部１３、１４に相当する。
エンベロープ１１１は、金属製ベース１１０の内側表面を覆う。エンベロープ１１１は、金属製ベースの外方まで延びており、人工補綴装置の発散錘状部分と、人工補綴装置の遠位端部によって支持される人工弁と（それぞれ図５における錘状部分１５と人工弁１６とに対応している）を規定している。
エンベロープ１１１は、さらに、点１１２ａにおいて金属製ベース１１０に旋回可能に取り付けられている複数の軸線方向に延びるストラット１１２を備え、心収縮期に血液が通り抜けることを許容するようにエンベロープがその開弁状態に拡張すると同時に、遠位端部における圧力回復によって大動脈への非乱流血流を生じさせるための発散していく錘状形態をとることを可能にさせている。ストラット１１２は、また、エンベロープ１１１が心拡張期に内部の血流を有効に妨げるために潰れ、それによって人工弁の機能を果たすことを可能とさせている。図１４は、部分的に潰れた状態のエンベロープ１１１を示している。
補強用ストラット１１２は、金属製ベース１１０と同じ材料から形成されてもよく、一体的に形成されたヒンジによってベースに旋回可能に取り付けられていてもよい。あるいはまた、補強用ストラット１１２は、心収縮期にエンベロープ１１１を開弁した錘状形態に支持するのに十分な堅さの異なる材料、例えば異なる金属又はプラスチックから形成され、任意の適した方法で金属製ベース１１０に機械的にヒンジ結合されてもよい。
図１２〜図１４に示されている人工補綴装置は、圧力回復によって大動脈への上述した非乱流流れを生じさせるために左心室から大動脈への流れを調節するように作用するだけでなく、心収縮期に開き心拡張期に閉じる人工弁としても機能する。
展開様式
上記で指摘したように、本発明の人工補綴装置は、身体の通路壁に形成された開口に移植されることを意図されたものである。したがって、本発明の人工補綴装置は、身体通路を介して移植部位に送達するのに適した圧縮された状態を有し且つ移植部位で開口への移植に適した拡張された状態に拡張できるように構成されている。上述した本発明の好ましい実施形態は、患者の心臓の大動脈弁輪への移植を意図したものであるので、大動脈弁輪への経動脈デリバリ（経動脈送達）及び大動脈弁輪への移植のための大動脈弁輪での拡張に適するように構成されている。
単一シース様式の展開が図１５ａ〜図１５ｈ及び図１６ａ〜図１６ｈに関して以下で説明され、２シース様式の展開が図１７ａ〜図１７ｈに関して以下で説明される。
単一シース様式の展開
図１５ａ〜図１５ｈは、単一のシース（鞘状体）を用いて例えば図２の人工補綴装置を展開する方法を図式的に示しているのに対して、図１６ａ〜図１６ｆは図１１に示されている構成の人工補綴装置すなわち環状配列の支え要素４０を備えている人工補綴装置を展開するために使用される方法を示している。
図１５ａ〜図１５ｈに示されている単一シース法では、全体をＰＤで示されている図２に示されている構造の人工補綴装置が環状クランプ部３，４によって大動脈弁ＡＶの大動脈口ＡＯに移植される。そのように移植されるとき、人工補綴装置の喉部分２は大動脈口ＡＯに移植され、人工補綴装置の発散錘状部分５は大動脈ＡＡ内に受容される。
人工補綴装置ＰＤを移植部位まで送達（デリバリ）するために、人工補綴装置ＰＤがバルーン２１０及びシース（鞘状体）２０２を含むカテーテル２００に導入される。バルーン２０１は、収縮した状態で、人工補綴装置の喉部分２及び二つの環状クランプ部３，４内に受容される。シース２０２は、人工補綴装置の全体を取り囲み、環状クランプ部１３，１４及び発散錘状部分１５を含む人工補綴装置を経動脈デリバリに適した圧縮された状態に保持する。
カテーテルが患者の末梢動脈に導入され、従来の方式で操作され、喉部分２を大動脈口ＡＯの位置に合わせた状態にさせて、二つの環状クランプ部３，４が開口を規定する弁小葉の両側に配置させる（図１５ａ）。
次に、シース２０２が一方側に移動させられ（図１５ｂ）、人工補綴装置の第一の環状クランプ部３を解放して拡張させ（図１５ｃ）、さらに第二の環状クランプ部４を解放し（図１５ｄ、図１５ｅ）、最後に発散錘状部分５を解放する。次に、バルーン２０１が膨張させられ（図１５ｇ）、開口内にベース部分２をしっかりと押し付け、次いでバルーン２０１を収縮させて、開口部内にクランプされた人工補綴装置を残したまま、バルーン２０１及びシース２０２と共にカテーテル２０２を大動脈から除去できるようにさせる。
人工補綴装置は二つの環状クランプ部３，４によって開口部にクランプされることから、バルーンの使用は必須でないが、開口内への人工補綴装置の適正な移植をより十分に保証するためには、このようになされ得る。しかしながら、二つの環状クランプ部３，４を設けることにより、ほんの僅かに、すなわち従来のステントタイプの移植におけるよりもだいぶ少ない程度に、喉部分２を拡張させることを可能とさせ、これにより冠状動脈を閉鎖又は閉塞させる危険性を減少させる。
図１６ａ〜図１６ｆは、以下の状態で図１１に示されている人工補綴装置（環状配列の支え要素４０を備えたもの）を展開する上述した単一シース法を示しており、図１６ａでは、喉部分３２が大動脈口内に配置されており、図１６ｂでは、クランプ部３３のフィンガ３３ａを解放するのに十分に一方側にシース２０１が除去されており、図１６ｃでは、シースを引き続き移動させて他方の環状クランプ部３４のフィンガ３４ａを解放しており、図１６ｄ及び図１６ｅでは、シースの引き続きの移動により人工補綴装置の発散錘状部分３５の解放が始められており、図１６ｆでは、錘状部分３５及びその周囲の支え要素４０を含む人工補綴装置の全体を拡張のために解放するに十分にシースが移動させられている。図１６ｆに特に示されているように、支え要素４０は、人工補綴装置が移植された状態で冠動脈ＣＡを閉塞させないように構成されている。
図１６ａ〜図１６ｈに示されている方法は膨張可能なバルーンを使用していないが、図１５ａ〜図１５ｈに関して上述したように、大動脈口への人工補綴装置の確実な移植を十分に保証するためには、このような膨張可能なバルーンを使用することも可能であることは予期される。
２シース様式の展開
図１７ａ〜図１７ｈは、人工補綴装置の展開の２シース法を図解している。例示のため、この人工補綴装置は上述した図４〜図８に示されているものである。
すなわち、２シース法では、参照番号３００で示されるカテーテルは、人工補綴装置の環状クランプ部１３に係合するために外端部に位置する第１のシース３０１と、人工補綴装置の環状クランプ部１４及び発散錘状部分１５と係合するように第１のシース３０１から内方に延びる第２のシース３０２とを備える。これは、図１７ａに示されている状態である。
まず、カテーテルを操作して、人工補綴装置の喉部分１２を大動脈口に配置する（図１７ａ）。次に、環状クランプ部１４を解放するために、第２のシース３０２を一方の側（右側）に横方向に移動させる（図１７ｂ）。環状クランプ部を解放させると、カテーテルを僅かな量だけ心臓の内方側（左側）に移動させて、環状クランプ部１４が図１７ｃに示されているように弁小葉の大動脈側面（図８の参照符号１８）にしっかりと係合するように環状クランプ部１４のクランプフィンガ１４ａを弁小葉のそれぞれの面にしっかりと押し当てる。
次に、外側のシース３０１を第２のシース３０２から離れる方向、すなわち、左側に心臓まで移動させる。これにより、環状クランプ部１３を拡張状態に解放させて、心臓の左心室に面する弁小葉の表面（図８の参照符号１９）と接触させる。（図１７ｄ）。このとき、さらにカテーテル３００を反対方向（右側）に移動させて、環状クランプ部１３のクランプフィンガ１３ａを弁小葉の当該表面にしっかりと係合させることができる。
大動脈内の第２のシース３０２を第１のシース３０１からさらに離れる方向に移動させ、それによって図１７ｅ及び図１７ｆに示されているように人工補綴装置の残余の部分を拡張するように解放してもよい。
図１７ａ〜図１７ｆに示されているカテーテルは、さらに、所望であれば、大動脈口内においてさらに金属製ベース１２を僅かに拡張させるためにバルーン（図示せず）を備えてもよい。この場合、バルーンは、カテーテル及びそのシースの除去を可能とさせるために、その後に、収縮させられる。
上述した展開方法では、バルーンを使用しなかったとしても、それぞれのシースが除去されたときにそれぞれの人工補綴装置のベース部分が僅かにさらに拡張し、大動脈弁輪内にベース部分をしっかりと着座させ、カテーテル及びそのシースの除去を可能とさせることは予期される。しかしながら、このようなバルーンを設けることにより、開口部へのより確実な移植を保証するのに十分であるが冠状動脈を閉鎖又は閉塞させるほどではない人工補綴装置のベース部分のさらなる拡張が可能になる。
幾つかの好ましい実施形態に関して本発明を説明したが、これらは単に例示の目的のために示されているのであり、多数の本発明の他の変形、改変及び適用がなされ得ることが予期される。
狭窄症の弁によって引き起こされる問題及び本発明に従って構成された人工補綴装置によって狭窄症の弁口を置換することの利点を説明する助けとなる図である。 狭窄症の弁によって引き起こされる問題及び本発明に従って構成された人工補綴装置によって狭窄症の弁口を置換することの利点を説明する助けとなる図である。 狭窄症の弁によって引き起こされる健康上の問題及び本発明に従って構成された人工補綴装置によって狭窄症の弁口を置換することの利点を説明する助けとなる図である。 本発明に従って構成された人工補綴装置を説明する図であり、人工補綴装置の遠位端部において圧力を回復させることで大動脈への非乱流血流を生じさせることによって上述の健康上の問題を治療するようになっている。 図２に従って構成された人工補綴装置の側面図である。 本発明による人工補綴装置の好ましい構成をより詳細に示す立体図である。 図４の人工補綴装置の側面図である。 大動脈弁輪に移植された図４及び図５の人工補綴装置を示す心臓側から見た端面図である。 図４及び図５の移植された人工補綴装置の大動脈側から見た斜視図である。 環状クランプが移植された状態の人工補綴装置において弁小葉（弁尖）の両側に係合している様子を示している部分詳細図である。 図３の人工補綴装置に類似するが移植されたときに該人工補綴装置の遠位端部を補強するための支え要素を備える人工補綴装置を示している。 大動脈弁輪に移植されたときの図９の人工補綴装置を示している。 本発明による人工補綴装置の他の構造を示している。 本発明に従って構成されたさらに別の人工補綴装置を示している立体図である。 図１２の人工補綴装置の側面図である。 中間閉鎖状態（完全には閉じていない状態）における図１２及び図１３の人工補綴装置を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による二つのタイプの人工補綴装置を移植するための単一シース法を示している。 本発明による人工補綴装置を移植する２シース法を示している。 本発明による人工補綴装置を移植する２シース法を示している。 本発明による人工補綴装置を移植する２シース法を示している。 本発明による人工補綴装置を移植する２シース法を示している。 本発明による人工補綴装置を移植する２シース法を示している。 本発明による人工補綴装置を移植する２シース法を示している。

Claims (24)

  1. 患者の心臓の大動脈閉塞症の治療のために使用する、人工補綴装置であって、
    前記人工補綴装置は、拡張可能に構成されて、経動脈デリバリのための圧縮された状態と移植のための拡張された状態とを有し、
    前記人工補綴装置は、
    前記人工補綴装置の前記拡張された状態で大動脈弁輪に移植できるように構成された、拡張可能な支え要素と、
    内側エンベローブであって、
    前記支え要素の前記内側表面を覆う上流部分、及び、下流部分を有し、
    前記下流部分が、前記人工補綴装置が前記拡張された状態にあるとき、大動脈内に延びて、かつ、上流端から下流端に向かって徐々に増加する直径を有する発散鐘状部分を規定し、前記発散鐘状部分は、心収縮期に発散鐘状部分の前記下流端で圧力回復を伴って前記大動脈の中へ非乱流血流を生成するように構成されている、内側エンベローブと、
    前記発散鐘状部分の前記下流端で前記内側エンベロープの前記下流部に連結された人工弁と、
    を備えた人工補綴装置。
  2. 前記支え要素は、弁口取付部材を含み、軸線方向に延び且つ前記弁口取付部材の近傍に取り付けられる互いに離間した複数のストラットをさらに備え、該ストラットは前記発散部材の少なくとも一部を覆って遠位方向に延びている、請求項１に記載の人工補綴装置。
  3. 前記ストラットは、該ストラットの遠位端部が該ストラットの近位端部よりも互いから遠くに配置されるように外方に拡がっている、請求項２に記載の人工補綴装置。
  4. 前記発散部材は、前記開いた位置のときに、錘状になっている、請求項１に記載の人工補綴装置。
  5. 前記発散部材は、心収縮期に、人工補綴装置内での流れの剥離及び圧力低下を抑止するように、発散していく形態に開くように構成されている、請求項１に記載の人工補綴装置。
  6. 前記発散部材は、心収縮期に、流れの剥離を抑止し且つ圧力回復をするように、発散していく形態に開くように構成されている、請求項１に記載の人工補綴装置。
  7. 前記発散部材は心拡張期に潰れて内部の流れを遮断する、請求項１に記載の人工補綴装置。
  8. 前記発散部材は、連続的なライナとして形成された漏斗形状の支持構造を含んでいる、請求項１に記載の人工補綴装置。
  9. 前記支え要素は、弁口取付部材を含み、前記弁口取付部材は、弁口の近傍に前記弁の両側を留めるように構成された留め具部材である、請求項１に記載の人工補綴装置。
  10. 前記支え要素は、弁口取付部材を含み、前記弁口取付部材は、前記弁を取り囲む大動脈弁輪の両側に係合するように構成された留め具部材である、請求項１に記載の人工補綴装置。
  11. 前記支え要素は、弁口取付部材を含み、前記弁口取付部材の一部が、前記弁よりも遠位側に配置され且つ大動脈洞と係合するように構成されている、請求項１に記載の人工補綴装置。
  12. 前記支え要素は、弁口取付部材を含み、前記弁口取付部材は、生来の弁小葉と係合するように構成された環状クランプ部である、請求項１に記載の人工補綴装置。
  13. 前記流入口は遠位側において非発散形態である、請求項１に記載の人工補綴装置。
  14. 前記発散部材に配置される人工弁をさらに備え、前記人工弁は、前記発散部材内を流れる流体の流れを制御するように構成されている、請求項１に記載の人工補綴装置。
  15. 前記発散部材の遠位端部に、血管の内側表面と係合可能な環状配列の支え要素をさらに備える、請求項１に記載の人工補綴装置。
  16. 内部に単一の血流場を有した血流要素を備える人工補綴装置を備える機器であって、
    前記血流要素が、
    流入口と、
    前記流入口から下流方向に延びる喉部分であって、該喉部分の長手方向で最も狭い部位において、前記喉部分を通る血液の圧力の減少を引き起こす第１の断面積を有している喉部分と、
    前記喉部分から下流方向に延びる発散部分であって、前記発散部分の下流端部の近傍において、前記喉部分において損失する圧力の少なくとも一部の回復を前記発散部分において生じさせ且つ前記第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有し、かつ前記下流方向に向かって徐々に増加する直径を有して、前記発散部分の下流端で人工弁と連結された発散部分と、
    を備える機器。
  17. 前記発散部分の最も下流側の部分は、大動脈洞内に配置されるように構成されている、請求項１６に記載の機器。
  18. 前記人工補綴装置は、前記発散部分が患者の大動脈内に収容されるように、血流要素を患者の大動脈弁に結合するように構成された取付部材を備える、請求項１６に記載の機器。
  19. 前記流入口は、その上流端部において、内部の血流に関して、第３の断面積を有し、該第３の断面積は、前記喉部分の前記第１の断面積よりも大きい、請求項１６に記載の機器。
  20. 前記人工補綴装置は、前記喉部分が開いている間に圧力の回復が起こるように構成されている、請求項１６に記載の機器。
  21. 前記人工補綴装置は、前記発散部分の少なくとも一部に沿って軸線方向に延びる複数のストラットを備えている、請求項１６に記載の機器。
  22. 前記発散部分の少なくとも一部は、心収縮期に開くように構成されている、請求項１６に記載の機器。
  23. 前記発散部分の少なくとも一部は、順流れの際に開き且つ逆流を抑制するように閉じるように構成されている、請求項１６に記載の機器。
  24. 前記人工補綴装置は、複数の前記支え要素を備え、前記複数の前記支え要素は、前記発散部分の下流端部に結合され且つ患者の大動脈の内側表面に係合する、請求項１６に記載の機器。
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