JP5955310B2 - 区画的な血管処置のためのデバイスおよび方法 - Google Patents

Description

本出願は、２０１０年３月１２日付けで出願された米国特許予備出願第６１／３１３，６００号（代理人Ｎｏ．０２６７２８−０００２００ＵＳ）の優先権を主張するものである。この文献の記載内容は、参考のためここに組み込まれる。

本発明は、医学的な方法およびデバイスに関するものであり、より詳細には、生体組織に対して活性物質を供給することを意図した医学的な血管形成用バルーンカテーテルおよびデバイスに関するものである。

血管形成用バルーンは、狭窄した血管を処置するに際して最も通常的に使用されている１つのツールである。そのようなバルーンは、典型的には、膨らまされたときには円筒形とされ、様々な血管サイズに適合し得るよう、様々な長さおよび直径を有している。バルーンは、フレキシブルなカテーテルの先端部のところに配置され、ターゲットサイト／障害部位へと搬送される。ターゲットサイトにおいては、バルーンは、通常は８〜２０気圧といったような高圧で膨らまされる。これにより、障害部位の抵抗に打ち勝って、管腔を膨張させることができる。そのような高圧での血管形成術は、多くの場合、血管壁への外傷に関連しており、血管の解離（３０％〜４０％）や、処置された血管の急激な閉塞（５％〜１２％）や、再狭窄、を伴う。よって、従来の血管形成術が、閉塞した血管のための一次的処置として使用された場合には、約５０％の場合において、再狭窄が起こり得る。したがって、冠状動脈の処置の大部分の場合には、初期治療として血管形成術が使用され、その後に、ステントが交換される。多くの場合、ステントは、薬剤およびポリマーによってコーティングされている。このため、ステント血栓症または血餅のリスクを制限するために、患者は、長期にわたって、場合によっては一生にわたって、抗血小板療法を受ける必要がある。抗血小板療法は、出血というリスクを増大させるとともに、高価なものである。加えて、患者は、手術の前には、抗血小板療法を停止しなければならない。よって、突然死のリスクを増大させるとともに、手術の有効性を妨害してしまう。

バルーン血管形成術によって処置された血管における解離は、非常に一般的である。解離の発生割合は、すべての場合において最大で３０％であると評価される。解離のいくつかは、深刻なものであって、緊急な手術を必要とする、すなわち、追加的なステントの配置を必要とする。加えて、解離は、処置された障害部位にステントが配置されたとしても、長期的な臨床結果を悪いものとしかねず、また、再狭窄をもたらしかねない。解離は、通常は、バルーンの膨張時に発生するいくつかの機構に起因する。すなわち、バルーンのプリーツが広げられる際に血管壁上に印加される剪断力と、血管疾病の非対称特性の結果として起こる不均等なバルーン膨張と、に起因する。膨張時には、折り畳まれたバルーンが広げられるにつれて、バルーンの直径が径方向に増大する。バルーンの折り畳まれたローブが開く際には、複数のローブは、互いにスライドし、障害部位および／または血管壁に対して接線方向力を印加する。このような接線方向力は、障害部位または血管壁に擦傷を引き起こしてしまい、最悪の場合には、解離を引き起こしてしまう。図１Ａ〜図１Ｃに示すように、カテーテル１０は、初期的には、血管（blood vessel，ＢＶ）内のプラーク（plaque，Ｐ）の領域内に配置される。カテーテル１０上のバルーン１２は、折り畳まれた複数のローブを有している。バルーンが膨らまされる際には、それらローブは、図１Ｂに示すように、広げられる。折り畳まれた複数のローブがなす複数の層は、図１Ｂにおいて矢印で示すように、互いに逆向きに移動する。その際、上側の露出された層は、障害部位の表面を横断して、また、存在する場合には露出された血管壁の表面を横断して、スライドする傾向がある。バルーン表面のそのような意図しない側方移動は、図１Ｃに示すようにバルーンが完全に膨張されるまで、起こり得る。

不均等な膨張は、血管内における疾病の不均等な性状に起因する。血管形成用のバルーンは、通常は、ソフトではなく、あるいは、半ソフトなものである。半ソフトなバルーンが非対称な障害部位に向けて膨らまされた場合には、バルーンは、「最小抵抗の経路」に追従することとなり、その直径は、血管のうちの疾病度合いの小さい部分において、より大きく増大する。これにより、多くの場合、そのような領域において傷害が増大する。

米国特許第６，２４５，０４０号明細書 米国特許第５，７３５，８１６号明細書 米国特許第７，７０８，７４８号明細書 米国特許第７，６８６，８２４号明細書 米国特許第５，８６３，２８４号明細書 米国特許第５，７７２，６８１号明細書 米国特許第５，６４３，２１０号明細書 米国特許第５，９８７，６６１号明細書

それらの理由により、血管の治療において使用される改良されたバルーン、および、血管形成用バルーンのための膨張構造が要望されている。特に、バルーンの膨張特性を調節することによって、バルーンの膨張時に血管壁に損傷または解離を引き起こしにくいような血管形成用バルーンが要望されており、さらに、局所的にソフトな領域を有しつつセグメント化された区画による膨張をもたらすことが要望されている。さらに、低減された解離が、現在の血管形成用バルーンおよびその使用において課題となっている弾性的な反発および突発的な再閉塞というリスクを低減させることが望ましい。さらに、そのような改良された血管形成用バルーン構造が、ステントや、薬剤溶出ステントや、薬剤コーティングバルーン、に適合していることが望ましい。これらの利点は、好ましくは、処置対象をなす患者の管腔サイズを増大させて血管を回復させるというカテーテルの能力の損失を引き起こすことなく得られる。これら目的の少なくともいくつかは、後述のような本発明によって、適合する。

特許文献１，２は、弾性的な螺旋形の制限部材を備えたバルーンカテーテルを示している。それら螺旋部材は、バルーンの膨張時には、バルーン内に螺旋形の凹所を形成する。興味がある他の文献には、特許文献３〜８がある。

本発明は、狭窄した血管の血管形成術のためのまたは膨張のためのデバイスを備えており、付加的には、血管壁に対して活性物質を搬送するためのデバイスを備えている。バルーンカテーテルは、バルーンの膨張特性を調節することができ、局所的にソフトな領域を使用することによってセグメント化された膨張をもたらすことができ、これにより、血管疾病の不均一特性に適合することができる。本発明におけるバルーンカテーテルは、カテーテルの先端部上においてバルーン上にわたって配置された拘束構造（ＣＳ）を備えている。ＣＳは、バルーンの膨張を制御して制限するように機能するものであり、バルーンのトポグラフィー（凹凸形状）を調節する。典型的には、表面上に突出領域（「ピロー」）を形成することによって、バルーンのトポグラフィー（凹凸形状）を調節する。突出領域により、隣接する突出領域とは独立に、血管壁の小さな領域を局所的に膨張させることができる。そのような互いに離散的な複数の突出領域の各々は、バルーンが膨らまされたときには、障害部位のセグメントに対して個別的に係合する。これにより、セグメントに対して印加される圧力およびバルーンの膨張度合いが、制御されて制限される。これにより、障害部位のすべてのセグメントを適切に処理しつつも、傷害のリスクを低減することができる。障害部位を、長手方向に沿って一様に処理することができ、なおかつ、障害部位の各セグメントに対しての過度な圧力を低減または回避することができる。そのような局所的な膨張は、上述したような「最小抵抗の経路」の形成を防止し、血管の様々な部位または領域に対しての局所的なかつ不均一な処置を可能とし、修正されたバルーントポロジー（バルーンの凹凸形状）によって、血管形成術に基づく非常に大きな圧力でもってバルーンが膨らまされる際に、血管の傷害または損傷を最小化する。ＣＳは、さらに、バルーンが膨張して壁層が開口して血管壁に対して横方向にスライドする際に、障害部位および血管壁に対して剪断力を伝達することを防止する。従来技術によるバルーンは、血管の被処置領域（周縁障害部位において、時に、２００ｍｍ〜３００ｍｍという長さ）上において連続した表面を呈する。このため、バルーンは、被処置表面に沿って不均等に変形することとなる。不均等な障害部位形状を有した疾病血管に対して適用されたときには、その
ような「集中した膨張」機構は、損傷および解離の可能性を増大させる。これに対し、本発明によるバルーンは、長手方向にわたって疾病のサイズが大幅に変化したとしても、疾病の長手方向に沿って、（例えば、互いに均等に分散された複数の突出領域の結果として）より局在化したなおかつバランスの取れた力の分散をもたらす。

本発明の一実施形態においては、ＣＳは、収縮されて折り畳まれたバルーン上に配置され、バルーンの先端部の近傍においてあるいはバルーンの基端部の近傍においてあるいは好ましくはバルーンの先端部と基端部との双方の近傍において、カテーテルのシャフトに対して取り付ける。ＣＳは、バルーンに対して取り付けられる必要はなく、折り畳まれたバルーン上にわたって浮遊させることができ、付加的には、両端部のところに弾性カバー（例えば、ポリマーから形成されたカバー）を付設することができる。バルーンの膨張時には、ＣＳは、最大直径へと膨張し、バルーンは、ＣＳ内の所定パターンの開口を通してさらに膨張することができる。デバイスの収縮時には、ＣＳは、元々の直径へと弾性的に閉塞する。

本発明の一実施形態においては、バルーンが膨張する際には、バルーンとＣＳとの双方の直径が増大する。しかしながら、ＣＳの最大直径は、バルーンの最大直径よりも小さい。このため、バルーンは、ＣＳ内の開口を通して膨張を続ける。これにより、一連をなす複数の突出領域が形成される。典型的には、直交したあるいはダイヤモンド状の「キルト模様の」パターンでもって、一連をなす複数の突出領域が形成される。ＣＳは、膨張前には比較的小さな直径を有しており、バルーンの膨張によって印加された膨張力に基づいて、バルーンの完全膨張直径よりも小さな最大直径にまで、膨張することができる。ＣＳの膨張は、ＣＳの幾何形状によって制限される。

ＣＳは、被処置セグメントにおいてバルーン直径を制限することによって、膨張プロセス時に大きな直径差を除去するようにして、バルーン直径を制御することができる。よって、バルーンの圧力が増大した際には、局所的縮小に打ち勝ち得るよう通常的に行われるように、処置対象をなす障害部位の他の部分を伸ばし過ぎることを、全体的に低減したりまたは回避したりすることができる。加えて、ＣＳは、血管壁に対してのバルーンの膨張に起因する接線方向力の伝達を低減または除去することができる。ＣＳは、互いに交差する複数のチャネルからなるネットワークを形成し、それらチャネルの間に複数の突出領域すなわち複数の「ピロー」を形成する。突出領域どうしの間のチャネルは、互いに隣接する突出領域どうしの間に応力逃がし領域を形成することによって、径方向の応力の蓄積を防止する。応力逃がし領域は、直接的なバルーン表面接触を行うことなく、膨張することができる。これにより、膨張時に血管壁に起こる損傷を最小化することができる。加えて、複数のチャネルは、プラークの押出（再分配）を可能とする。これにより、従来技術によるバルーンにおける単純な圧迫機構に加えて、新たな機構を追加することができる。

第１見地においては、本発明は、血管形成術を行うためのシステムを提供する。本発明によるシステムは、先端部に膨張可能なバルーンを有したカテーテルシャフトと、膨張可能なバルーン上に配置された拘束構造と、を具備している。拘束構造は、バルーンの膨張前にバルーン上に密接した非拡径状態と、（完全に膨張した際の）バルーンの非拘束サイズよりも小さいサイズとされた拡径状態と、を有している。これにより、拘束構造は、複数の交差するチャネルラインに沿って、バルーンの膨張を制限する。「交差する」チャネルラインという用語は、複数のチャネルが複数の場所において交差することを意味している。これにより、複数のチャネルは、相互連結されたチャネルからなる交差マトリクスを備えている。個々のチャネルラインは、軸方向を向くことができる、あるいは、周縁方向を向くことができる。あるいは、好ましくは、チャネルラインは、軸方向と周縁方向との双方を向くことができる。この場合には、軸方向チャネルが、周縁方向チャネルに対して交差する。これに代えて、複数のチャネルは、２つまたはそれ以上の相応して曲がった螺旋チャネルとして形成することができ、この場合には、ダイヤモンド形状の突出領域が形成される。

特定の好ましい実施形態においては、拘束構造は、周縁まわりに互いに離間して配置された複数の軸方向ストラットと、軸方向において互いに離間して配置された径方向に膨張可能な複数のリングと、を備えている。リングは、ストラットに対して交差角度を有して連結され、好ましくは、リングは、ストラットに対して、７５°〜１０５°という範囲の交差角度でもって連結される。特に好ましい実施形態においては、交差角度は、９０°とされる。軸方向ストラットは、バルーンの先端部および基端部においてカテーテルに対して連結される。いくつかの実施形態においては、各ストラットの先端部と基端部との少なくとも一方は、バルーンが膨らまされる際には、カテーテルシャフト上において軸方向に並進移動可能とされる（起こり得る短縮に対応することができる）。これに代えて、個々のストラットの各々は、バルーンの基端部と先端部との双方においてカテーテルシャフトに対して固定し得るとともに、張力に対して弾性的であり、これにより、バルーンが膨らまされる際には、ストラットが延伸される。例えば、軸方向ストラットは、弾性体または他の弾性材料から構成することができ、延伸可能なものである。より典型的には、軸方向ストラットは、変形可能な特徴物を有することができ、例えばジグザグ形状やＳ字形状やコイルスプリング等とすることができる。これにより、ストラットの一端または両端がカテーテルシャフトに対して取り付けられた際には、（必要であれば）延伸に対応することができる。

径方向に膨張可能なリングは、バルーンが膨らまされる際にリングを拡径させ得るように、形成することができる。径方向に膨張可能なリングは、例えば延伸可能なポリマー等といったような、本来的に弾性的な材料から形成することができる。しかしながら、より典型的には、リングは、バルーンが膨らまされる際にリングを拡径させ得る変形可能な特徴物を付帯して形成される。変形可能な特徴物は、軸方向ストラットと同じものとすることができ、例えばジグザグ形状やＳ字形状やコイルスプリング等とすることができる。すべての場合において、リングは、バルーンが膨らまされたときにそれ以上には拡径されない最大直径を有することが必要である。リングが変形可能な特徴物を付帯して形成される場合には、最大のリングの拡径は、変形可能な特徴物が完全に延伸されたときに、起こる。弾性体または他の材料からリングが形成されたときには、膨張不可能な繋ぎ綱または他の膨張制限物を、リング内に構築することができ、これにより、リングを、最大直径を超えて膨張させることがない。

バルーンは、薬剤を搬送させ得るよう、コーティングすることができる、あるいは、他の態様で適用することができる。薬剤によってバルーンをコーティングするための技術は、特許文献において公知である。例えば、米国特許第７，７５０，０４１号明細書；米国特許出願第２０１０／０２２８０２２８号明細書；米国特許出願第２０１０／０２７８７４４号明細書；米国特許出願第２００８／０１０２０３４号明細書；を参照することができる。これら文献の記載内容は、参考のためここに組み込まれる。

第２見地においては、本発明は、血管内の障害部位を処置するための方法を提供する。本発明による方法においては、血管内においてバルーンを膨張させ、複数のチャネルラインに沿って、典型的には、互いに交差する軸方向チャネルラインおよび／または周縁方向チャネルラインに沿って、バルーンの膨張を制限する。複数のチャネルラインは、バルーン内に、複数の隔離された突出領域を形成する。この場合、突出領域は、障害部位に対して接触し、複数のチャネルラインは、血管壁から離間して凹所を形成する。「凹所」という用語は、チャネルラインの底部またはトラフが、バルーンの膨張面と比較して、カテーテルの軸線に対して径方向において、より接近して位置していることを意味している。多くの場合において、チャネルの底部は、障害部位に対して、あるいは、血管壁に対して、接触することはない。しかしながら、他の場合においては、とりわけプラークまたは血栓が押し出される際には、複数のチャネルは、障害部位の材料によって充填されることができ、さらに、チャネルの底部が血管壁から径方向内向きに離間して留まっていることのために、上述したように、応力を逃がし得るという利点をもたらすことができる。

バルーンは、典型的には、膨張不可能な材料から、あるいは、半ソフトな材料から、形成され、これにより、血管壁内においてバルーンを過度に膨張させることなく、バルーンを、典型的には１０〜２５気圧といったような、比較的大きな圧力でもって、膨らませることができる。よって、バルーンが最大に拡径されたときには、バルーン（膨張不可能なとき）と拘束構造との双方が、それぞれの最大直径となる。その際、最大直径の差が、バルーン表面に形成されるチャネルの深さを規定する。突出領域は、多くの場合、同様のサイズ（障害部位に対して係合する領域の±５０％）を有しており、バルーン表面上にわたって一様に分散される。バルーンは、その後のステントの導入および／または薬剤の移送を行うことなく、血管形成術のために使用することができる。これに代えて、バルーンは、ステントを拡径させるために使用することができる。その場合、ステントを、薬剤によってコーティングされたステントとすることも、また、薬剤によってコーティングされていないステントとすることも、できる。最後に、バルーン自体を、薬剤によってコーティングすることができる。これにより、処置時に、傷害部位に対してあるいは血管壁に対して、薬剤を移送することができる。

狭窄した血管内における従来のバルーンの膨張における各ステージを示す横断面図である。 狭窄した血管内における従来のバルーンの膨張における各ステージを示す横断面図である。 狭窄した血管内における従来のバルーンの膨張における各ステージを示す横断面図である。 バルーン上に配置された拘束構造を示す図であって、膨張後の様子を示している。 バルーン上に配置された拘束構造を示す図であって、膨張前の様子を示している。 バルーン上に配置された拘束構造を示す図であって、膨張後の様子を示している。 例示としての第１のリング構造を示す図であって、隣接する軸線方向ストラットどうしの間のリングセグメントが、ジグザグパターンとして形成されている。 例示としての第１のリング構造を示す図であって、隣接する軸線方向ストラットどうしの間のリングセグメントが、ジグザグパターンとして形成されている。 例示としての第２のリング構造を示す図であって、隣接する軸線方向ストラットどうしの間のリングセグメントが、Ｓ字形状パターンとして形成されている。 例示としての第２のリング構造を示す図であって、隣接する軸線方向ストラットどうしの間のリングセグメントが、Ｓ字形状パターンとして形成されている。 例示としての第３のリング構造を示す図であって、隣接する軸線方向ストラットどうしの間のリングセグメントが、コイルスプリングとして形成されている。 例示としての第３のリング構造を示す図であって、隣接する軸線方向ストラットどうしの間のリングセグメントが、コイルスプリングとして形成されている。 拘束デバイスの内部におけるバルーンの膨張の３つのステージにおいて、本発明による膨張デバイスを示す横断面図である。 拘束デバイスの内部におけるバルーンの膨張の３つのステージにおいて、本発明による膨張デバイスを示す横断面図である。 拘束デバイスの内部におけるバルーンの膨張の３つのステージにおいて、本発明による膨張デバイスを示す横断面図である。 従来技術によるデバイスに関しての血管損傷についての有限要素解析を示す図である。 本発明によるデバイスに関しての血管損傷についての有限要素解析を示す図である。

本発明は、典型的には動脈と静脈とを含めた血管といったような、より典型的には冠状動脈や末梢動脈といったような、生体管腔のうち、疾病を患ったまたは遮られたまたは閉塞されたまたは狭窄した管腔を処置するためのデバイスを提供するものである。このデバイスは、障害部位に対してのおよび管腔壁に対しての損傷を最小化しつつ、また、血管の損傷および傷害というリスクを低減しつつ、閉塞された血管を拡径させる。バルーンカテーテルのバルーン上へと「弾性的な」拘束構造（constraining structure，ＣＳ）を配置することにより、バルーンの膨張時に、バルーンの膨張が制御され、さらに、バルーンが収縮される際には、バルーンの折り畳みが補助される。ＣＳは、バルーンが完全に膨らまされた時のバルーンの最大直径よりも小さな直径へと拡張し得るよう構成されている。ＣＳ構造は、膨張に対して径方向の抵抗をもたらし、これにより、バルーンを拘束し得るとともに、バルーンから管腔壁に向けて印加される内部高圧を分配させることができるあるいは緩衝することができる。これにより、ＣＳは、制御性が高くなおかつ損傷の少ない拡径プロセスをもたらすことができる。典型的には例えばポリアミドまたはポリエーテルブロックアミドといったような膨張不可能な材料から形成されたバルーンは、好ましくは、膨張不可能なものあるいは半ソフトなものであり、典型的な膨張圧力範囲内において１０％以下という伸び可能性を有しており、十分に大きな完全膨張サイズを有している。これにより、複数の領域がＣＳ内の通路を通して突出し、複数の突出領域を形成し、これら突出領域が、障害部位に係合して障害部位を拡径させる。

ＣＳは、バルーンの先端部および／または基端部のところにおいてカテーテルシャフトに対して、連結することができる、あるいは、接続することができる。これに代えて、ＣＳは、単純なカバーまたは拘束部材を使用することによって、固定的な取付を行うことなく、バルーン上において浮かすことができる。ＣＳは、好ましくは、バルーンの膨張時には、その長さを維持し得るよう構成されている。これにより、ＣＳとバルーンとの間の軸方向の相対移動を制限することができる。ＣＳは、適切なプロセスによって適切な構成でもって、様々な材料から製造することができる。ＣＳは、例えばニッケルチタン合金（すなわち、ニチノール（登録商標））といったような好ましくは弾性金属のような金属から、および／または、様々なポリマー（例えば、ナイロン）から、形成することができる。例えば、ＣＳは、ワイヤから構成することができる。あるいは、ＣＳは、チューブやシースや他の態様とされた材料からレーザーカットすることができる。

本発明の好ましい実施形態においては、ＣＳ構造は、バルーン上に配置され、バルーンの膨張時には膨らまされる。ＣＳは、バルーンよりも小さな直径へと拡径される。これにより、円筒形ケージ内において、バルーンの膨張を制限する。しかしながら、バルーンの複数の部分は、ＣＳがなすケースの開口を通して膨張を維持する。これにより、制御された膨張パターンを形成するとともに、剪断力を低減するあるいは除去する。

ＣＳが最大直径（この最大直径は、最大に拡径されたバルーンの直径よりも小さい）へと到達した後には、バルーンは、ＣＳの開口を通しての膨張を継続する。これにより、デバイスの表面に、突出領域（山）とチャネル（谷）とからなるトポグラフィー（すなわち、凹凸形状）を形成する。この際、チャネルがなすパターンは、ＣＳの幾何形状によって規定される。ＣＳは、図６Ａ〜図６Ｃおよび図７を参照して詳細に後述するように、制御された膨張プロセスに寄与し、膨張しすぎを回避し、さらに、血管壁上へと剪断力および一様な高圧が印加されることを最小化する。

さて、図２Ａ，図２Ｂ１，図２Ｂ２に示すように、本発明の原理に基づいて構成された例示としての拘束構造１４は、複数の軸方向ストラット１６と、軸方向において互いに離間して配置されなおかつ径方向に膨張可能とされた複数のリング１８と、を備えている。バルーン１２およびカテーテル１０が、非拡径状態とされたときには（図２Ｂ１に図示されている）、バルーンは、図６Ａに明瞭に図示されているように（後述する）、複数のローブが互いにオーバーラップされた状態で、折り畳まれている。拘束構造１４は、全体的に、円筒形の幾何形状を有している。その円筒形状の直径は、収縮状態のバルーン１２をカバーし得るに十分な程度の大きさとされている。

バルーン１２を膨らませたときには、図２Ａおよび図２Ｂ２に示すように、径方向に膨張可能なリング１８が、バルーンの力に応答して、膨張する。しかしながら、リングは、バルーンの膨張または拡径が継続されたにしてもそれ以上には拡径し得ないような最大直径に到達するように、構成されている。軸方向のストラット１６が、径方向に膨張可能なリング１８に対して取り付けられていることによりあるいはそのようなリング１８に対して連結されていることにより、ストラットの径方向外向きの移動距離も、また、リングの最大直径によって規定される距離へと制限される。よって、バルーンが、径方向に膨張可能なリング１８の最大直径よりも大きな完全拡径直径を有していることにより、バルーンが完全に膨らまされたときには、複数の軸方向チャネル２０および複数の周縁方向チャネル２２が、バルーン表面に形成される。複数の突出領域２４（図２Ｂ２に図示されている）が、隣接する複数の軸方向ストラット１６と隣接する複数の径方向に膨張可能なリング１８との間の開口内にあるいはそれらの間の隙間内に、形成される。上述したような本発明の利点をもたらすのは、これら突出領域２４である。

拘束部材１４の軸方向ストラット１６および径方向に膨張可能なリング１８は、単純な直線状の梁または部材として図示されている。それらストラット１６およびリング１８が、いくらかの弾性または伸長可能性を有する必要があることは、理解されるであろう。これにより、バルーンの径方向膨張に適合し得るとともに、リングのサイズ増大に適合することができる。軸方向ストラット１４は、基端部および先端部の一方または双方においてカテーテルシャフト２６に沿って自由にスライドし得ることのために、フレキシブルであることだけが必要とされる。一方、リング１８は、バルーンの直径が増大する際に、周縁方向の寸法を延伸させ得る能力を有していなければならない。ただし、上述したように、リングは、それ以上は拡径し得ないような最大直径を有している。最も単純には、軸方向ストラット１６および／または径方向に膨張可能なリング１８は、例えば弾性ポリマーやコイルスプリング等といったような、張力が印加されたときに延伸され得る弾性材料から、形成することができる。しかしながら、そのような材料および／または構造が、径方向に膨張可能なリングと一緒に使用される場合には、径方向の膨張制限をもたらすための膨張不可能なまたは延伸不可能な部材が、個別的に設けられなければならない。

これに代えて、軸方向ストラット１６および／または径方向に膨張可能なリング１８は、典型的には上述したようなニッケルチタン合金のような金属といったような全体的に延伸不可能な材料から形成することができ、なおかつ、張力が印加された際に伸長し得る特徴物またはパターンを付設することができる。例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、径方向に膨張可能なリング１８は、ジグザグパターンでもって形成することができる。これにより、リング１８は、図３Ａに示すような短縮された構成から、図３Ｂに示すような完全に伸長された構成へと、引き伸ばすことができる。図示されていないけれども、軸方向ストラットは、軸方向の延伸を可能とし得るような同じ幾何特徴物を使用し得ることは、理解されるであろう。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、リング１８は、短縮された構成（図４Ａ）から図２Ａおよび図２Ｂ２に示すような完全に拡径された直径に対応する完全に伸長された構成（図４Ｂ）への延伸を可能とし得るよう、Ｓ字形状または蛇行した構造を有することができる。これに代えて、リング１８は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、コイル構成を有することができる。この場合、コイルは、リングが図５Ａに示すような最小直径とされたときには、短縮された構成をとることとなり、また、図５Ｂに示すように、完全に拡径された構成に適合し得るように、延伸されることとなる。しかしながら、コイルスプリングは、上述した弾性ポリマーの実施形態の場合と同様に、大部分の例において、所望の最大限界を超えての拡径を防止し得るよう、個別の部材を必要とする。

図６Ａ〜図６Ｃに示すように、バルーン１２と拘束部材１４とを付帯したカテーテル１０は、従来技術の場合と同様に、血管ＢＶ内においてプラークＰの領域へと導入される。バルーン１２および拘束部材１４が、ターゲット位置へと到達すると、バルーンが膨らまされ、これにより、拘束部材１４が、図６Ｂに示すように拘束部材１４が最大直径へと到達するまで、径方向に拡径される。拘束部材１４が最大直径へと到達した後には、拘束部材１４は、それ以上に拡径することはない。しかしながら、バルーン１２のうちの、隣接する複数の軸方向ストラットと隣接する複数の径方向に膨張可能なリングとの間に位置した部分は、拡径を継続し、最終的には、図６Ｃに示すような最大拡径状態へと到達する。図６Ｃにおいては、完全に形成された複数の突出領域２４が存在している。上述したように、バルーン１２が典型的には膨張不可能な材料から形成されていることのために、バルーンが最大サイズに到達した後には、さらなるバルーン膨張によっても、バルーンサイズが増大することはない。

図７Ａおよび図７Ｂは、管腔壁上に印加された力についての有限要素解析を示すものであって、従来技術によるバルーンの場合（図７Ａ）と、本発明によるデバイスの場合（図７Ｂ）と、を比較している。従来技術によるバルーンは、一様な大きな歪みを示している。これに対し、本発明によるデバイスは、組織とバルーンとが接触していない領域においては、延伸を示している。一様なバルーン圧力が、交互的な圧力パターンへと置き換えられている。そのような交互的なパターンは、血管の損傷を低減する。

本発明を使用することにより、とりわけ（限定するものではないけれども）血管またの管腔の状況を処置するのに適しているような、例えば抗増殖性薬剤や細胞分裂抑制薬のような、また、例えば抗生物質や抗血小板薬やホルモン等も含み得る他の物質のような、様々な薬剤または様々な活性物質を搬送することができる。

活性物質は、例えばバルーン表面やＣＳ表面やあるいはそれらの双方上に直接的にコーティングするといったような、様々な構成や手法によって、配置することができる。バルーン上やＣＳ上やあるいはそれらの双方上に配置されたマトリクス／キャリア内に組み込むことができる。損傷の小さな拡径と、活性物質の放出と、を組み合わせることは、大部分の人にとって、薬剤溶出ステントよりも優位である。それは、良好な長期特性を提供しつつも、恒久的な埋設の必要性を最小化するからである。

一実施形態においては、バルーン表面は、薬剤によってコーティングされる。バルーンの膨張時には、バルーンのうちの薬剤によってコーティングされた外表面に形成された突出領域が、血管壁に対して係合し、血管壁内へと薬剤を押し込む。これにより、処置サイトへと効果的に薬剤を搬送することができる。

薬剤搬送は、多様な手法を使用して行うことができる。限定するものではないけれども、バルーンをコーティングすることによって、あるいは、ＣＳ構造をコーティングすることによって、あるいは、バルーンとＣＳ構造との双方をコーティングすることによって、行うことができる。薬剤によるコーティングは、直接的に行うことも、また、マトリクスまたはマイクロカプセルという態様とされたキャリアを使用することによって行うことも、できる。

上記においては、本発明の好ましい実施形態について十分に説明したけれども、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲を逸脱することなく、様々な代替可能な構成や、様々な修正や、様々な追加的な構成や、様々な置換した構成、が可能である。

１０ カテーテル
１２ バルーン
１４ 拘束構造
１６ 軸方向ストラット
１８ リング
２０ 軸方向チャネル
２２ 周縁方向チャネル
２４ 突出領域
２６ カテーテルシャフト

Claims (23)

1. 血管形成術を行うためのシステムであって、
   先端部にバルーンを有したカテーテルシャフトと；
   膨張可能な拘束構造と；
   を具備し、
   前記拘束構造が、周縁まわりに互いに離間して配置された複数の軸方向ストラットと、軸方向において互いに離間して配置された径方向に膨張可能な複数のリングと、を備え、
   前記軸方向ストラットおよび前記リングが、互いに交差しているとともに、前記バルーン上に配置され、
   前記拘束構造が、前記バルーンの非拘束サイズよりも小さい直径とされた拡径状態を有し、これにより、血管内において前記バルーンおよび前記拘束構造が膨張された際には、前記バルーンのうちの、互いに隔離された複数の個別領域が、前記拘束構造の周縁を通しておよびそれら周縁を超えて突出し、これにより、前記拘束構造が血管壁へと到達しない状態で、前記複数の個別領域が血管壁に対して接触するものとされている特徴とするシステム。
2. 請求項１記載のシステムにおいて、
   前記軸方向ストラットおよび前記リングが、少なくとも１６個の開口を形成していることを特徴とするシステム。
3. 請求項２記載のシステムにおいて、
   前記軸方向ストラットおよび前記リングが、周縁まわりにおいて４個の開口を形成していることを特徴とするシステム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステムにおいて、
   前記リングが、前記軸方向ストラットに対して、７５°〜１０５°という範囲の交差角度でもって連結されていることを特徴とするシステム。
5. 請求項４記載のシステムにおいて、
   前記交差角度が、９０°であることを特徴とするシステム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステムにおいて、
   前記軸方向ストラットが、前記バルーンの先端部および基端部において前記カテーテルに対して連結されていることを特徴とするシステム。
7. 請求項６記載のシステムにおいて、
   前記軸方向ストラットの各々の先端部と基端部との少なくとも一方が、前記バルーンが膨らまされる際には、前記カテーテルシャフト上において軸方向に並進移動可能とされていることを特徴とするシステム。
8. 請求項６記載のシステムにおいて、
   前記軸方向ストラットが、前記バルーンが膨らまされる際には、延伸されることができることを特徴とするシステム。
9. 請求項８記載のシステムにおいて、
   前記拘束構造の両端部が、前記カテーテルシャフトに対して固定されていることを特徴とするシステム。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステムにおいて、
    径方向に膨張可能な前記リングが、前記バルーンが膨らまされる際に前記リングを拡径させ得るよう、延伸可能な弾性材料から形成されていることを特徴とするシステム。
11. 請求項１０記載のシステムにおいて、
    径方向に膨張可能な前記リングが、前記バルーンが膨らまされる際に前記リングを拡径させ得る変形可能な特徴物を付帯して形成されていることを特徴とするシステム。
12. 請求項１１記載のシステムにおいて、
    前記変形可能な特徴物が、ジグザグ形状とＳ字形状とコイルとのうちの１つ以上のものを有していることを特徴とするシステム。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載のシステムにおいて、
    前記バルーンが、血管壁内へと搬送されるべき薬剤によってコーティングされていることを特徴とするシステム。
14. 血管形成術を行うためのデバイスを製造するための方法であって、
    バルーンを折り畳み；
    前記バルーン上に拘束構造を配置する；
    という方法において、
    前記拘束構造を、周縁まわりに互いに離間して配置された複数の軸方向ストラットと、軸方向において互いに離間して配置された径方向に膨張可能な複数のリングと、を備えたものとし、
    前記軸方向ストラットおよび前記リングを、互いに交差したものとし、
    前記バルーンの膨張により、前記バルーンのうちの、互いに隔離された複数の個別領域を、前記軸方向ストラットと径方向に膨張可能な前記リングとの間の開口から突出させ、これにより、前記軸方向ストラットおよび前記リングが血管壁へと到達しない状態で、前記複数の個別領域を血管壁に対して接触可能なものとし、これにより、前記バルーンを回転させることなく、前記バルーンを膨張させ、
    さらに、カテーテルシャフトに対して、前記拘束構造を取り付ける、
    ことを特徴とする方法。
15. 請求項１４記載の方法において、
    前記バルーンを、膨張不可能なまたは半ソフトな材料から形成し、
    前記バルーンを、１０〜２５気圧という範囲の圧力で膨らませることを特徴とする方法。
16. 請求項１４または１５記載の方法において、
    前記バルーンを膨らませる際には、前記軸方向ストラットおよび前記リングが少なくとも１６個の開口を形成するようにして、前記バルーンが拘束されていることを特徴とする方法。
17. 請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法において、
    さらに、薬剤によって前記バルーンをコーティングすることを特徴とする方法。
18. 血管形成術を行うためのデバイスを製造するための方法であって、
    バルーンを折り畳み；
    前記バルーン上に、複数の開口を有した拘束構造を配置する；
    という方法において、
    前記バルーンの膨張により、周縁まわりにおいて前記複数の開口から突出する互いに隔離された複数の個別領域を形成し、これら個別領域が、前記バルーンを回転させることなく、局在化した力でもって表面に対してそれぞれ係合することができ、
    傷害のセグメントにおける前記バルーンの直径を、隣接するセグメントにおける前記バルーンの直径と同様のものとすることを特徴とする方法。
19. 請求項１８記載の方法において、
    さらに、前記拘束構造を、複数の軸方向ストラットと、これら軸方向ストラットに対して交差しているとともに軸方向において互いに離間して配置された径方向に膨張可能な複数のリングと、から形成することを特徴とする方法。
20. 請求項１９記載の方法において、
    前記軸方向ストラットおよび前記複数のリングにより、前記複数の個別領域を前記開口から突出させ得るための、四角形の開口を形成することを特徴とする方法。
21. 請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の方法において、
    前記バルーンを、膨張不可能なまたは半ソフトな材料から形成し、
    前記バルーンを、１０〜２５気圧という範囲の圧力で膨らませることを特徴とする方法。
22. 請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の方法において、
    さらに、薬剤によって前記バルーンをコーティングすることを特徴とする方法。
23. 請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の方法において、
    前記複数の個別領域を、互いに同様のサイズを有したものとするとともに、前記バルーンの表面上にわたって一様に分散されたものとすることを特徴とする方法。