JP6067796B2 - 脈動圧力を減少させるためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して、脈動圧力を減少させるためのシステムおよび方法に関し、より具体的には、血管内の脈動負荷を減少させるための血管内に埋込み式のコンプライアント本体を有するデバイス、およびデバイスを送達する方法に関する。

肺動脈高血圧を伴う患者の場合、公知または非公知の疾患過程は、血管収縮および肺小動脈の壁を構成する細胞の増殖をもたらす。これは、血流に対する抵抗を増加させ、かつ肺動脈における定常状態圧力を増加させる結果となる。時間とともに、肺動脈における圧力の増加ならびに他の疾患過程は、肺動脈にその弾性を喪失させ、血管コンプライアンスの減少につながる。血管コンプライアンスは、血管の弾性特性の尺度であり、圧力（ΔＶ／ΔΡ）における変化に応答して、血管の容積の変化として定義される。コンプライアントである（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ）血管は、圧力における所与の変化のために、比較的大容積の変化に対応することができる。心臓の鼓動毎に、血液の容積（１回拍出量）は、右心室から肺動脈内に送り込まれる。コンプライアンスが低いとき、肺動脈高血圧が起こるのに伴って、血管は入ってくる血液に対応するために伸長することができないので、右心室は各肺動脈内に１回拍出量を送り込むために、高圧力を生産しなければならない。これは、収縮期と拡張期圧力との間の計算の違いである、高パルス圧力をもたらす。

動脈壁の異常な高剛性はまた、反射波が有意にパルス圧力に寄与し得るように、パルス伝播速度（ＰＷＶ）に作用する。ＰＷＶは、Ｍｏｅｎｓ−Ｋｏｒｔｅｗｅｇ式：

によって推定され得る。この式の重要な成分は、ＥまたはＹｏｕｎｇ係数、すなわち、動脈壁の剛性の尺度である。肺動脈高血圧では、Ｙｏｕｎｇ係数は、正常を上回り得、正常なＰＷＶよりも高いＰＷＶをもたらす。心拍および血液の排出毎に、水圧における一時的および局部的な増加が肺動脈によって作り出される。この圧力インパルスは、音波として心臓から離れる方向に伝わる。波が直径の急変または分岐等のインピーダンス不連続に遭遇すると反射が生じる。これらの反射は、心臓に対して逆行して進む。正常な血管剛性およびＰＷＶを有する人の場合、長反射波は、血液の排出後に心臓に達する。しかしながら、老化および全身性高血圧、肺動脈高血圧、動脈硬化、ならびに他の健康状態の発症に伴って、血管剛性およびＰＷＶは、増加し、長反射波がより早く心臓に到着し得る。肺動脈高血圧を有する多くの患者の場合、長波は、排出の間に到着し、有意に肺動脈パルス圧力および心作用に寄与する。

１９８３年、Ｓｕｎａｇａｗａは、容積の変化に対する圧力の変化としてエラスタンスの概念を採用した（エラスタンスは、ΔΡ／ΔＶ、すなわち、コンプライアンスの逆数である）（Ｓｕｎａｇａｗａ ｅｔ ａｌ．，Ａｍ Ｊ Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｈｅａｒｔ ＣｉｒｃＰｈｙｓｉｏｌ ２４５：Ｈ７７３−Ｈ７８０，１９８３．）。通常の健常者の場合、肺動脈と右心室のエラスタンスとは、整合または結合している。電気回路内のインピーダンス整合と同様に、結合は、最適な一回仕事量およびエネルギー効率の状態を示す（Ｂｏｒｌａｕｇ ｅｔ ａｌ．，Ｈｅａｒｔ Ｆａｉｌ Ｃｌｉｎ ４：２３−３６，２００８．）。肺動脈のエラスタンスに対する、右心室のエラスタンスの比率の最適値は、１と２との間である（Ｎａｅｉｔｊｅ ｅｔ ａｌ．，Ｅｕｒ Ｈｅａｒｔ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｓ（２００７）９（ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ Ｈ），Ｈ５−Ｈ９．）。肺動脈高血圧の進行期では、この比率は低下させられ、状況は後付加不適合と称された（Ｂｏｒｌａｕｇ，Ｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ−Ｖａｓｃｕｌａｒ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｈｅａｒｔ Ｆａｉｌｕｒｅ，Ｈｅａｒｔ Ｆａｉｌｕｒｅ Ｃｌｉｎ ４（２００８）２３−３６．）。この脱結合は、付加的エネルギーが、流れを維持するために必要とされることを示し、したがって、右心室に付加的負荷を負わせる。

したがって、当業者によって理解されるであろうように、肺動脈高血圧を伴う患者の肺動脈の比較的低いコンプライアンス（または、高い剛性）は、パルス圧力の増加につながる。それはまた、より高いＰＷＶにつながり、反射波を生じさせ、後負荷をもたらし、さらにパルス圧力を増加させる。さらに、エラスタンス脱結合は、エネルギー非効率の状態および心臓に対する作業負荷の増加につながる。これらの成分は、組み合わさり、脈動負荷につながり、右心室における作業負荷の増加をもたらす。

肺動脈高血圧では、右心室が血液を送り込むために克服しなければならない総負荷は、定常状態負荷と（小血管収縮によって生じる流れの制限のため）と、脈動負荷（低下コンプライアンスまたは増加剛性によって生じる）との合計と考えられ得る。過去、ほとんどの研究者および医師が、定常状態負荷の対処に注目したが、多くの研究者は、現在、脈動負荷は、心臓に負荷を課すことにおいて、比較的重要であり得ることを感じている。

通常の健常者の場合、肺循環は、体循環よりも実質的に低い圧力で動作する。右心室における圧力は、通常、左心室のそれの６分の１である。左心室と比較して、右心室は、慢性的に上昇した圧力および作業負荷に耐える能力が低い。最初、高圧力に曝されると、右心室は、肥大を含む複数の機構を介して、より高い負荷に適合するが、圧力が上昇し続けることに従って、心臓は補償するこの能力を失い、最終的に、右心不全につながり、肺動脈高血圧による死の要因へとつながる。

薬物は、肺動脈高血圧のための現在の療法の柱である。肺動脈高血圧特異的薬物の重要な機能は、小肺動脈の拡張である。これらの薬剤は、収縮した血管の断面積を増加することによって、定常状態負荷をより低くする傾向があるが、コンプライアンスの不足によって生じる、上昇される脈動負荷を直接標的にしない。

要約すると、多くの肺動脈高血圧患者は、右心室上で慢性的に上昇される負荷に起因する、右心不全が原因で死亡する。増加させられる脈動負荷は、総負荷の重要な成分であって、肺動脈におけるコンプライアンスの相対的な欠如によって生じる。現在の療法は、コンプライアンスの改良に向けられない。したがって、肺動脈のコンプライアンスを増加することによって、脈動負荷を低下させるための解決法の必要性がある。

本発明は、リザーバ、注入ポート、経血管導管、およびコンプライアント本体を含む、動脈内の脈動負荷を減少させるためのデバイスを提供することによって、前述の問題に対処する。構成要素の内部空洞は、流動的に相互に連結され、構成要素の間でガスを移動させ、圧力を均一にすることを可能にする。リザーバは、鎖骨下静脈の領域内、またはコンプライアント本体に遠隔の別の好適な場所内の皮膚の下に、載置され得る。リザーバの充填および圧力調節を可能にする注入ポートは、血管外導管によってリザーバに取着される、または直接リザーバ本体に搭載されるかのいずれかであってもよい。経血管導管は、鎖骨下静脈、上大静脈、右心房、および右心室を通過し、リザーバをコンプライアント本体に接続する。コンプライアント本体は、肺動脈内に載置され得、かつ圧縮性または非圧縮性ガスまたは他の好適な流体を囲繞する可撓性薄膜から成る。

デバイスの埋込みは、局所麻酔およびＸ線透視装置を使用する低侵襲性手術の手段によって行われ得る。例えば、第１の切開が鎖骨下の皮膚に作られ、第２の切開または窓が鎖骨下静脈に作られ得る。ポケットは、リザーバの設置のために寸法設定される第１の切開に隣接する皮下の空間に形成され得る。コンプライアント本体の遠位端は、収縮されたデバイスとともに鎖骨下静脈の中へ挿入され得る。コンプライアント本体および導管は、次いで、コンプライアント本体が肺動脈の中の所望の静止位置に達するまで、前進させられてもよい。必要でなくとも、シースおよび／またはワイヤがデバイスを血管系の中の場所に導くために使用され得る。いったんコンプライアント本体が適切に肺動脈内に据えられると、リバーザは、皮下のポケット内に設置され、および切開は、閉じられ得る。当業者によって理解されるように、圧縮性ガスは、切開が閉じられる前後のいずれかに注入ポートを通してリザーバの中へ注入され得る。
例えば、本発明は、以下の項目を提供する。
（項目１）
脈動圧力を減少させるためのシステムであって、
該システムは、
皮下に埋め込まれるように構築されたリザーバであって、該リザーバは、その中に流体を保持する、リバーザと、
該リザーバと流体連通している注入ポートと、
血管の内腔の中に埋め込まれるように構築されたコンプライアント本体であって、該コンプライアント本体は、少なくとも１つのコンプライアント本体内腔を含み、該コンプライアント本体は、該血管の中の圧力の変化に応じて拡張および圧縮するように構築されている、コンプライアント本体と、
該リザーバと該少なくとも１つのコンプライアント本体内腔との間に延在し、それらを流動的に連結する経血管導管と
を備え、該コンプライアント本体の該圧縮は、該血管の中のピーク圧力の減少をもたらす、システム。
（項目２）
前記流体は、圧縮性流体である、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記流体は、非圧縮性流体である、項目１に記載のシステム。
（項目４）
血管外導管をさらに備え、該血管外導管は、前記注入ポートと前記リザーバとの間に延在し、それらを流動的に連結する、項目１に記載のシステム。
（項目５）
前記コンプライアント本体は、外側薄膜を含み、該外側薄膜は、弾性材料および非弾性材料から選択される材料から形成される項目１に記載のシステム。
（項目６）
前記コンプライアント本体は、円形形状断面を有する、項目５に記載のシステム。
（項目７）
前記コンプライアント本体は、卵形形状断面を有する、項目５に記載のシステム。
（項目８）
前記コンプライアント本体は、三日月形状断面を有する、項目５に記載のシステム。
（項目９）
前記コンプライアント本体は、丸形の遠位端および近位端を有する細長い円筒として形成される、項目５に記載のシステム。
（項目１０）
ポンプをさらに備え、該ポンプは、前記注入ポートに動作可能に連結されて、前記コンプライアント本体の流体量を制御する、項目１に記載のシステム。
（項目１１）
前記ポンプは、線形アクチュエータおよびピストンを有する脈動ポンプである、項目１０に記載のシステム。
（項目１２）
プロセッサユニットをさらに備え、該プロセッサユニットは、前記ポンプに動作可能に連結されて、該ポンプの動作を制御する、項目１０に記載のシステム。
（項目１３）
１つ以上のセンサをさらに備え、該１つ以上のセンサは、１つ以上のパラメータを監視する、項目１または１０に記載のシステム。
（項目１４）
前記パラメータは、前記コンプライアント本体内の流体量である、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
前記パラメータは、前記リザーバ内の圧力である、項目１３に記載のシステム。
（項目１６）
患者の血管系の中の圧力を減少させるためのシステムであって、
該システムは、
患者の身体内の皮下空間の中に載置するように構築されたリザーバであって、該リザーバは、空洞を有し、該空洞は、その中に圧縮性ガスを受容するように適合されている、リザーバと、
該リザーバと流体連通している注入ポートと、
該リザーバと該注入ポートとの間に延在し、それらを流動的に連結する血管外導管と、
該血管系の内腔内に載置するように構築されたコンプライアント本体であって、該コンプライアント本体は、少なくとも１つの内腔を含み、収縮期の間、収縮し、拡張期の間、拡大するように動作可能である、コンプライアント本体と、
該リザーバと該コンプライアント本体との間に延在し、それらを流動的に連結する血管導管と
を備える、システム。
（項目１７）
前記コンプライアント本体は、丸形の遠位端および近位端を有する細長い円筒として成形される、項目１６に記載のシステム。
（項目１８）
前記注入ポートは、穿刺可能な隔壁を含む、項目１６に記載のシステム。
（項目１９）
１つ以上の弁要素をさらに備え、該１つ以上の弁要素は、前記リザーバと前記コンプライアント本体との間の圧縮性ガスの流れを制御する、項目１６に記載のシステム。
（項目２０）
前記コンプライアント本体は、外側薄膜を含み、該外側薄膜は、弾性材料および非弾性材料から選択される材料から形成されている、項目１６に記載のシステム。
（項目２１）
前記非弾性材料は、可撓性材料である、項目５または２０に記載のシステム。
（項目２２）
前記コンプライアント本体は、複数の内腔を含み、該複数の内腔の各々は、経血管導管、血管外導管、およびリザーバと流動的に連結される、項目１または１６に記載のシステム。
（項目２３）
係留部材をさらに備え、該係留部材は、前記コンプライアント本体を前記内腔の中に係留する、項目１または１６に記載のシステム。
（項目２４）
前記係留部材は、前記コンプライアント部材の外側表面に動作可能に連結される、項目２３に記載の係留部材。
（項目２５）
前記係留部材は、半径方向外側に拡大して、前記血管内腔と接触するように構築されている、項目２４に記載の係留部材。
（項目２６）
前記係留部材は、前記少なくとも１つのコンプライアント本体内腔内に受容され、および該コンプライアント本体を通って半径方向に拡大して、前記血管に接触するように構築されている、項目２３に記載の係留部材。
（項目２７）
シースをさらに備え、該シースは、前記コンプライアント本体および前記血管導管を囲む、項目１または１６に記載のシステム。
（項目２８）
係留部材をさらに備え、該係留部材は、前記シースが後退させられると、半径方向外側に拡大して血管壁に接触するように構築される、項目２７に記載のシステム。
（項目２９）
前記経血管導管は、係留部材を備え、該係留部材は、経壁アンカ、送りネジアンカ、およびフィンガ型絡着アンカから選択されるアンカによって、前記コンプライアント本体を前記血管内腔の中に係留するように構築される、項目１または１６に記載のシステム。
（項目３０）
脈動圧力を減少させるためのシステムを埋め込むための方法であって、
該方法は、
リザーバを提供することであって、該リザーバは、該リザーバと流体連通している注入ポートと、コンプライアント本体と、該リザーバと該コンプライアント本体との間に延在し、それらを流動的に連結する経血管導管とを含む、ことと、
該経血管導管に流動的に連結される該コンプライアント本体を送達することであって、該送達することは、鎖骨下静脈、上大静脈、右心房および右心室を通して行われて、該コンプライアント本体を肺動脈の中に設置する、ことと、
該リザーバを皮下に埋め込むことと、
該リザーバを血管外導管を介して該注入ポートに連結することと、
該リザーバを圧縮性流体を用いて充填することと、
該肺動脈の中の圧力の増加に応じて、該圧縮性流体を該コンプライアント本体に流入するようにさせることと
を備える、方法。
（項目３１）
脈動動脈エラスタンスを減少させ、脈動動脈コンプライアンスを増加させるためのシステムであって、
該システムは、
筐体を有する流体リザーバであって、該筐体は、該リザーバ内に一体型流体チャンバを画定する、流体リザーバと、
該流体リザーバに流動的に接続される注入ポートであって、該注入ポートは、該流体リザーバから分離している、注入ポートと、
圧縮性で略弾性のデバイスであって、該デバイスは、内部容量を画定し、および患者の血管内腔内に自由に設置されるように構成され、該デバイスの該内部容量は、該血管内腔内の変化する圧力を受けると、反応して変化することができる、圧縮性で略弾性のデバイスと、
該流体リザーバと該圧縮性で略弾性のデバイスとを流動的に接続する血管導管と
を備える、システム。
（項目３２）
前記流体リザーバは、患者の鎖骨下に埋め込まれるように構成され、前記注入ポートは、患者の皮下に埋め込まれるように構成され、前記圧縮性で略弾性のデバイスおよび前記血管導管の両方ともが、腔内に送達および患者の中に設置されるように構成される、項目３１に記載のシステム。
（項目３３）
前記経血管導管は、前記コンプライアント本体の内部の中へ延在する、項目１または１６に記載のシステム。
（項目３４）
前記コンプライアント本体の中へ延在する前記経血管導管の表面は、コンプライアント材料、多孔性コンプライアント材料、および前述のものの組み合わせから成る群から選択されるコーティングを含む、項目３３に記載のシステム。
（項目３５）
前記経血管導管の上に１つ以上の開口部をさらに備え、該経血管導管は、該経血管導管の内腔と前記コンプライアント本体の内部とを流動的に連結する、項目３３に記載のシステム。
（項目３６）
前記経血管導管は、複数の流動的に独立した内腔を含み、該内腔の各々は、前記注入ポートおよび前記コンプライアント本体の内部と流体連通している、項目１または１６に記載のシステム。
（項目３７）
前記複数の内腔のうちの少なくとも１つは、親水性コーティングを有し、少なくとも該複数の内腔の第２の部分は、疎水性コーティングを有し、それにより、吸収および凝縮された水蒸気は、該親水性コーティング凝縮によって該内腔に流入する、項目３６に記載のシステム。
（項目３８）
前記複数の内腔のうちの１つ以上は、一方向弁を含む、項目３６に記載のシステム。
（項目３９）
液体捕捉デバイスをさらに含み、該液体捕捉デバイスは、動作可能に戻り内腔に連結される、項目３６に記載のシステム。
（項目４０）
前記複数の流動的に独立した内腔のうちの１つ以上は、前記コンプライアント本体の近位または遠位で終端する、項目３６に記載のシステム。
（項目４１）
前記複数の流動的に独立した内腔のうちの１つ以上は、診断薬または治療薬を伝達するように構成される、項目４０に記載のシステム。
（項目４２）
内腔を有するシースをさらに備え、該シースは、患者の肺動脈の中に係留されるよう構成されることにより、該シース内腔を通して前記経血管導管に動作可能に連結される前記コンプライアント本体の送達および除去に対応する、項目１または１６に記載のシステム。
（項目４３）
コンプライアント本体を患者の肺動脈から除去し、またはそこに送達する方法であって、
該方法は、
シースを提供することであって、該シースは、近位端、遠位端を有し、その中に内腔を画定する、ことと、
該シースの該遠位端が患者の肺弁と近接しているように、該シースを該患者の肺動脈の中に係留することと、
該肺動脈の中に載置されるまで、コンプライアント本体を該シースの内腔を通して通過させることと、
該肺動脈の中の圧力の増加に応じて、圧縮性流体を該コンプライアント本体に流入させることと、
該コンプライアント本体を該シースの該遠位端に取着することと、
デバイスを作動させるために、圧縮性流体を該コンプライアント本体に流入させることと、
該圧縮性流体を該コンプライアント本体から除去することと、
該患者の治療後に、該コンプライアント本体を該シースの内腔を通して除去することと
を備える、方法。

図１は、本発明による、圧力を減少させるデバイスの第１の例示的実施形態を図示する、略図である。 図２Ａおよび２Ｂは、本発明の動作のための機械的基盤を図示する略図である。 図３は、本発明による、コンプライアント本体の例示的断面幾何学形状を図示する略図である。 図４は、肺血管系の動作をシミュレーションするために、ならびにその操作性を検証するために、本発明による種々の圧力を減少させるデバイスを試験するために使用される、「卓上」肺循環試験装置を図示する略図である 図５は、本発明の圧力を減少させるデバイスが、ピーク圧力を有することの例示的効果を図示するグラフである。 図６Ａおよび６Ｂは、本発明による、圧力を減少させるデバイスの第１の代替実施形態を図示する略図である。 図７は、本発明による、圧力を減少させるデバイスの第２の代替実施形態を図示する略図である。 図８は、本発明の圧力を減少させるデバイスと関連付けられた例示的であるが、非限定的な療法経路を図示する流れ図である。 図９Ａおよび９Ｂは、複数のチャンバを伴うコンプライアント本体の例示的断面幾何学形状を図示する略図である。 図１０Ａ−１０Ｅは、例示的係留デバイスおよび方法を図示する略図である。 図１１Ａ−１１Ｃは、例示的係留デバイスおよび方法を図示する略図である。 図１２Ａおよび１２Ｂは、本発明による、方法の使用のための例示的デバイスを図示する、略図である。 図１２Ａおよび１２Ｂは、本発明による、方法の使用のための例示的デバイスを図示する、略図である。 図１３は、本発明による、経血管導管内の複数の流動的に独立した内腔を図示する略図である。 図１４Ａおよび１４Ｂは、本発明による、例示的デバイスを図示する略図である。

一般的に言えば、本発明は、肺血管系のコンプライアンスを増加させることによる肺動脈高血圧の治療を目的とする。一例示的実施形態では、ガスで充填されたコンプライアントな（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ）本体が肺動脈内に載置される。いかにして正常な肺動脈血管系が各心拍血液量に対応するために伸長するかを模倣すると、コンプライアント本体内のガスは、この容積に対応するために圧縮する。コンプライアント本体を肺動脈に追加することによって、圧力の大きな変化が生じずに、システムは、血液量を受容することができる、すなわち、コンプライアンスまたはΔＶ／ΔΡが増加させられる。一実施形態は、中空導管を用いて、リザーバに取着されるコンプライアント本体を備える。リザーバは、次に、血管外導管を用いて、充填または注入ポートに接続される。この構成において、種々の構成要素は、ガスが流れることができるように、および／または圧力が全構成要素の間で均一にすることができるように、相互に流動的に連結される。

本発明のデバイスは、平均圧力の最小変化によって肺動脈のピーク圧力を減少させるように動作可能である。ピーク圧力減少の推定メカニズムは、直接的には、増加させられたコンプライアンスによって、および間接的には、ＰＷＶを減速させ、それによって反射波からの寄与を減少させることによって達成される。当業者によって理解されるように、ピーク圧力の低下は、ピークの右心室壁応力および機械的作用を減少させることによって、右心室における病理学的損害を減少させる。加えて、コンプライアンスの増加（すなわち、エラスタンスの減少）によって、デバイスは、肺動脈と右心室とのエラスタンス結合を改善し、したがって、エネルギー効率増加の状態を示す。加えて、ピーク圧力の減少は、カルシウムチャネルにかかる負担を減少させ、および病理学的リモデリングに対する刺激を低下させることによって、小動脈における疾患進行を遅らせることを助け得る。全体的に、これらの利点は、心臓にかかる作業負荷を低下させ、および肺動脈高血圧を患う患者に対して、寿命の質および持続時間の改善をもたらす。

図１は、本発明による、圧力を減少させるデバイス１０の第１の例示的実施形態を図示する略図である。図１に図示されるように、デバイス１０は、概して、コンプライアント本体１２、リザーバ１４、注入ポート１６、コンプライアント本体１２とリザーバ１４との間に延在する経血管導管１８、およびリザーバ１４と注入ポート１６との間に延在する血管外導管２０を含む。前述の構成要素の内部空洞は、「連続」であって、それによって、構成要素の間を均一にするために、ガスが移動し、圧力を均一にすることを可能にする。

より具体的には、図１に図示される例示的埋込み位置において、リザーバ１４が、鎖骨下静脈付近の皮下の空間に載置される一方、コンプライアント本体１２は、肺動脈内に載置される。注入ポート１６は、血管外導管２０を用いてリザーバ１４に取着され、かつリザーバ１４ならびにコンプライアント本体１２のガス充填および圧力調節を可能にする。経血管導管１８は、リザーバ１４の内部空洞をコンプライアント本体１２の内部空洞に接続し、ペースメーカーの導線と同様に、心臓を通過し得る。

デバイス１０は、任意の好適な様式において、患者内に埋め込まれてもよいが、埋込みのある例示的方法は、局所麻酔およびＸ線透視装置を使用して、低侵襲性手術によって行われる。このタイプの手技では、最初に、切開が鎖骨下の皮膚に作られ、ポケットが皮下の空間に形成され得る。次いで、切開が、鎖骨下静脈内に作られてもよい。第１および第２の切開の形成に応じて、コンプライアント本体１２の遠位端は、収縮または膨張させられた本体とともに、鎖骨下静脈切開内に挿入されてもよい。コンプライアント本体１２および経血管導管１８は、次いで、コンプライアント本体１２が肺動脈の所望の静止位置に達するまで、前進させられてもよい。当業者によって理解されるように、シースまたはワイヤが、コンプライアント本体１２および経血管導管１８を、所定の位置に導くために使用され得る。コンプライアント本体１２が、所望の静止位置に載置されるとともに、リザーバ１４は、次いで、皮下のポケットに設置され、切開が閉じられ得る。ガスが次いで、デバイスを充填するために、注入ポート１６内に注入されてもよい。代替として、デバイスは、鎖骨下の皮膚における切開を閉じる前に、ガスで充填され得る。代替として、デバイス１０の部品は、体温において約１大気圧の蒸気圧力を有する液体で充填されてもよい。ガスがデバイス１０の壁を通って拡散することによる蒸気圧力の減少は、さらに蒸発させることを可能にする。

肺動脈の中に設置されているとき、コンプライアント本体１２の移動を制限するために、係留機構を含むことは有益であり得る。当業者によって理解されるように、これは、図１０Ａから１０Ｅに図示されるように、種々の方法で達成され得る。バネ負荷された係留部材１００が、コンプライアント本体が収縮させられると、長手軸付近に位置し得、次いで、コンプライアント本体が膨張させられると、肺動脈の最内層に接触するために、半径方向に突出する。係留部材は、図１０Ｂに示されるように、膨張させられると、薄膜を通って突出し、次いで、縮小させられると、後退し得る。係留部材は、図１０Ａの薄膜の表面に搭載されてもよい。コンプライアント本体の膨張の間に解放されると、係留部材は、動脈の壁に接触するよう外方に跳ね上がる。その後、コンプライアント本体の縮小は、それらを後退させるであろう。

代替として、部材１００は、図１０Ｃに示されるように、埋め込み手技の間、コンプライアント本体１２および経血管導管１８を封入するシース１０１によって、圧縮され得る。シースの除去は、部材が外方に跳ね上がり、動脈の壁に接触することを可能にする。シースの再導入は、部材を後退させる。

代替として、係留機構は、コンプライアント本体から分離しており、および図１１Ａから１１Ｃに示されるように、経血管導管１８によって血管系から外に通過するガイドワイヤ１１０の終端にある係留部材１００から構成され得る。コンプライアント本体１２および導管１８は、連続的な内腔１１１を伴って設計され、およびデバイス内腔から隔絶され得る。そのような内腔は、本体１２および導管１８が所望の場所にくるまで、デバイスがガイドワイヤ１１０上を通過させられることを可能にする。コンプライアント本体１２および導管１８は、次いで、係留システムが適所に残存する間、必要に応じて、除去、置換、または交換され得る。

次に、図１２Ａおよび１２Ｂを参照すると、代替として、恒久的に埋め込まれた導入器またはシース１２０が、血管の外の皮下の空間から、血管壁を通って、デバイス配置の所望の部位までの通路を作り出すために使用されてもよい。導入器１２０は、最初の手技の間に、載置される。係留機構が、導入器１２０を患者の血管の中に係留するために、およびそれを患者の肺動脈の中に係留するために、導入器１２０に取着されてもよいが、されなくてもよい。当業者は、導入器１２０が、係留機構の必要性を最小化または除去して、有益な形状に成形され得ることを理解するであろう。動作可能に経血管導管２８に連結されるコンプライアント本体１２は、導入器１２０を通過し、他の誘導によるか、またはよらずに肺動脈の中へ導入され得る。これは、必要に応じて、コンプライアント本体１２の容易な置換を可能にするであろう。コンプライアント本体および経血管導管が除去、置換、または交換される必要があると見出された場合、それらは埋め込み導入器１２０の内腔（図示せず）を通して、後退または移動されることができる。とりわけ、埋め込み導入器は、ペースメーカー導線が多くの場合そうであるように、経血管導管が血管壁によって密閉されることを防ぎ、経血管導管の支持を提供し、および除去される必要がなくてもよい係留プラットホームを提供する。

図１０Ｄおよび１０Ｅを参照すると、コンプライアント本体は、代替として、コンプライアント本体の形状に固有の統合される係留部材１００を伴って設計され得る。ウィング、フィンガ、フィン、または突起状の形の係留部材は、コンプライアント本体１２の表面または側面から突出することにより、血管１０３の中においてコンプライアント本体１２を中央に置くか、または楔で留め得る。そのような係留部材の例示的実施形態は、図１０Ｄおよび１０Ｅにおいて、１０２、１０４でそれぞれ描写される。

係留部材１００は、図面１０Ｅの主な肺動脈分岐を通過し、分岐（ｂｉｆｕｒｉｃａｔｉｏｎ）下流の近位血管壁１０４に接触するために、後方に湾曲する前に、遠位血管壁１０３に接触し得る。

代替として、導管１８が、コンプライアント本体１２を係留するために使用されてもよい。導管１８は、右心室内に、あるいは肺弁、または弁環、もしくは肺動脈の壁に近接して係留されてもよい。それは、経壁アンカ、フック、送りネジ型アンカ、またはフィンガ型絡着アンカによって係留され得る。アンカは、取外し可能であって、および導管１８およびコンプライアント本体１２が容易に除去されることを可能にし得る。

リザーバ１４は、組織のポケット内で浮遊性であってもよく、または縫合糸および適切な縫合糸治具によって適所に締結され得る。

当業者によって理解されるように、デバイス１０の構成要素のうちの１つ以上は、発明の意図された範囲から逸脱することなく、別の場所に埋め込まれてもよい。したがって、コンプライアント本体１２およびリザーバ１４は、実施例の目的のために、およびそれに限定されず、肺動脈内および鎖骨下の皮膚下方の皮下の空間にそれぞれ、埋め込まれるものとして説明される。さらに、コンプライアント本体１２は、発明の意図される範囲から逸脱することなく、鎖骨下静脈以外の経路を介して、肺動脈内に埋め込まれてもよい。加えて、本発明のデバイス１０は、当業者によって理解されるように、動脈内の脈負荷の減少以外の使用を有し得る。

肺動脈内の圧力は、各心拍に伴って変動する。心臓が収縮（心収縮）し、肺動脈内に血液を排出すると、動脈内の圧力は、比較的高くなる。心臓が、充填（心臓拡張期）し、その間に鼓動すると、圧力は、比較的低くなる。正常な健常者の場合、肺動脈は、非常に柔軟である。その弾性性質は、圧力の大幅な増加なしで、入ってくる血液に対応するために、それが伸長することを可能にする。肺動脈高血圧を伴う患者の場合、例えば、動脈壁は、異常に堅い。その結果、心臓は、肺動脈内に同一の血液量を送り込むために、より高い圧力を生産しなければならない。正常な肺動脈が、入ってくる血液のための場所をあけるために拡大するのと同様に、デバイス１０のコンプライアント本体１２は、肺動脈を通って、送り込まれる血液のための場所をあけるために圧縮する。これは、肺動脈のコンプライアンスを増加させ、肺動脈および右心室における収縮期圧力の減少をもたらす。低圧力は、心臓の作業負荷を減少させ、最終的には、肺動脈高血圧を伴う患者の死の要因へとつながる、右心不全の形成を防止または遅延させる。

本発明の圧力を減少させるデバイスの機械的基盤は、概して、蓄圧器によって示される。当業者によって理解されるであろうように、蓄圧器は、パイプ内の圧力変動を最小化するための配管システムにおいて採用され得る、圧力貯蔵リザーバである。図２Ａおよび２Ｂは、本発明の動作のための機械的基盤を図示する略図である。特に、図２Ａは、低血管コンプライアンスを有する肺動脈を図示する略図である一方、図２Ｂは、血管コンプライアンスを増加するための手段（すなわち、蓄圧器）を伴う、同一肺動脈の略図である。図２Ａに関しては、心臓の収縮の間、増幅弁は閉じられる。したがって、右心室から排出される血液が対応され得る主たる方法は、肺動脈の拡張によるものである。しかしながら、動脈が「堅い」、および低コンプライアンスを有するとき、動脈の非弾性に起因する動脈圧力の著しい増加が存在する。次に、図２Ｂを検討すると、蓄圧器を図２Ａの低コンプライアンス動脈に追加することは、再度高コンプライアンスを有する動脈をもたらす。具体的には、動脈自体は、依然として堅いけれども、ガス充填蓄圧器は、圧力における最小変化を伴う心収縮の間、動脈中の容積を変化させることを可能にする。したがって、動脈の全体的コンプライアンスは、動脈の弾性が変化しないにも関わらず、増加させられる。

前述の議論をデバイス１０の動作と関連させると、心収縮の間、コンプライアント本体１２内に含有されるガスは、圧縮する。心臓拡張期および鼓動の間（肺動脈における圧力が、比較的低いとき）、コンプライアント本体１２内のガスは拡大する。その結果、デバイス１０は、心臓拡張期の間、肺動脈内のピーク（収縮期）圧力を減少し、かつ肺動脈内の圧力を促進する。心臓が血液を排出しているとき、圧力を低下させることによって、心臓が血液を排出していないとき、肺動脈の圧力を上昇させることによって、デバイスは、血流量に悪影響を及ぼすことなく、右心室の機械的負荷を減少させる。

圧力を減少させるデバイス１０の一般構造および動作が説明されたので、次に、種々の構成要素の多数の設計特徴が、詳細に記載される。しかしながら、特定の構成要素およびその対応する設計特徴は、単に実施例の目的のために説明され、それに限定されないことを理解されたい。したがって、多数の他の構成要素および／または設計特徴が、想定され、発明の意図された範囲内である。

コンプライアント本体１２は、その中に圧縮性ガスを含有するために構築される、外側薄膜によって画定される、中空拡張可能血管である。コンプライアント本体は、弾性材料（子供用のゴム製バルーン状）から、または非弾性ではない可撓性材料（ヘリウムバルーンに使用される金属化マイラー状）から、形成されてもよい。バルーンは、膨張され得るため、表面は緊張している、または若干少なく膨張され得るため、表面は、緊張していない。コンプライアント本体はまた、強化用繊維を伴う複合材材料で形成される、１つ以上の層を伴う複数の材料の複数の層であってもよい。コンプライアント本体１２は、それが肺動脈の内腔、あるいは大動脈、右または左心房、右または左心室等、心臓血管系の他の構成要素内に載置されるように、好ましくは、寸法設定される。コンプライアント本体１２全体は、心臓血管系内に載置されてもよく、あるいはその一部または全部は、心臓血管系の外側に載置されてもよい。さらに、心臓血管系内に完全に載置されるときでさえ、コンプライアント本体１２全体は、心臓血管部分の内腔内に載置されてもよく、またはそれは右心室の内腔内、肺動脈の内腔、または肺動脈の分岐内等、複数の管腔内に延在し得る。

圧縮性ガスを保持するために構築された、コンプライアント本体１２の内部空洞は、経血管導管１８の内腔に流動的に連結される。いくつかの実施形態では、コンプライアント本体１２は、２つ以上の内部空洞を含んでもよい。例えば、図９Ａおよび９Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、複数の内部空洞９３、９４が、それぞれ、場合によっては、経血管導管１８、血管外導管２０、リザーバ１４、ポート１６、および隔壁２２の各々と流動的に連結される、その独自の各内腔９１、９２を伴うコンプライアント本体１２内に存在し得る。２つ以上の空洞は、異なる圧力または容積において動作されてもよい。２つ以上の空洞は、関連付けられた空洞薄膜９５、９６を通って、または内腔から血液への直接オリフィスから、拡散を通して、療法の送達専用にされてもよい。

図１に図示されるように、コンプライアント本体１２の形状は、障害を減少させるために、先細形または丸形の終端を伴う細長い円筒であってもよい。コンプライアント本体１２の長く、薄い設計は、断面積およびデバイスによって生じる流れに対する抵抗を最小化し、かつ同時にＰＷＶを低下させる。

図１のコンプライアント本体１２は、略円筒形の断面形状を含むが、図３に図示されるように、多数の他の断面形状もまた可能であって、かつ発明の意図された範囲内である。これらの断面形状は、例えば、三日月形状、切り抜きを伴う円筒形、溝付き、卵形、または同等物であってもよい。当業者によって理解されるように、図３に図示される断面形状は、単に、実施例の目的のために提供され、それに限定されない。コンプライアント本体１２は、その長さに沿って多様な断面であり得る。コンプライアント本体は、ガイドワイヤに対応するための中心内腔を有してもよい。コンプライアント本体１２は、本体にわたる応力を均一に分配するように設計され、かつ局部応力集中を防ぐ。これは、鋭角の応力集中を妨げるため等、一連の半径３００からコンプライアント本体１２の表面を形成することによって、達成され得る。本原理は、図３の形状のうちのいずれかに適用されてもよい。

他の実施形態では、コンプライアント本体１２の遠位端（経血管導管取着部位と反対）は、コンプライアント本体のアームが血管の分岐内に挿入され得るように、ＹまたはＴ形状であり得る。２つ以上のアームを有する実施形態もまた、想定される。

コンプライアント本体１２は、載置される心臓血管系の１つ以上の物理的特性を監視するため、または代替として、圧力を減少させるデバイス１０の種々のパラメータを監視するための１つ以上のセンサを含有してもよい。そのような特性およびパラメータの実施例として、温度、圧力、流速、酸素化、ＣＯ_２濃度、ｐＨ、内腔径、および同等物が挙げられるが、それらに限定されない。マーカーもまた、さらに以下の詳細において述べられるであろう、撮像のためのコンプライアント本体１２の周縁に取着される、またはその中に組み込まれ得る。当業者によって理解されるように、デバイス１０は、一般的血流力学のパラメータを測定する目的のために、コンプライアント本体および経血管導管１８上またはその付近に載置される複数のオリフィスと流体接続するポート１６および隔壁２２を伴う導管１８、２０内に複数の独立した内腔を有してもよい。図１３を参照すると、デバイスは、注入ポートからコンプライアント本体１２に、複数の流動的に独立した内腔１３０、１３０’を含んでもよい。これらの内腔は、多様なサイズであって、多様な独立内部コーティング、および内腔からコンプライアント本体の内部の多様な通路を伴ってもよい。任意の吸収および凝縮された水蒸気が、親水性内腔に流入し、かつ凝縮するように、疎水性コーティングを伴う第２の内腔とともに親水性コーティングを伴う内腔を有することは、有益である。乾性ガスが、内腔のうちの１つ内に導入されることができる一方、水および湿ったガスが、他から引き出される。このように、システムは、浄化および乾燥することができる。デバイスは、ガスが、コンプライアント本体がある内腔を通って流れるように、かつコンプライアント本体から別の内腔を通って戻るように、複数の内腔および１つまたは複数の内腔上の一方向弁とともに構成されてもよい。戻り内腔は、凝縮された液体を捕捉するために、液体捕捉デバイスを通過し、乾燥器状捕捉機構としての役割を果たし得る。

図１４Ａを参照すると、デバイスは、内腔からコンプライアント本体の内部への１つ以上の開口部１４２、１４４、１４６を有してもよく、それらは、コンプライアント本体が圧潰されると、それらが封鎖されるのを防ぐために、内腔の周囲に半径方向に特定の順番で、かつコンプライアント本体の長さに沿って配列され得る。

図１４Ｂを参照すると、経血管導管１８は、コンプライアント本体１２を通過し、１８’を越えて、コンプライアント本体１２を延在し得る。コンプライアント本体１２内の導管１８の表面は、導管の表面を緩衝する役割を果たすコンプライアント材料または多孔性コンプライアント材料１４０でコーティングされてもよい。好適な材料は、ポリマー、開細胞発泡ゴム、発泡ゴム、シリコーン、織布または編構造繊維、ベルクロ等の高密度ブラシ型材料、および同等物等を含んでもよい。そのようなコーティング１４０は、コンプライアント本体が完全に圧潰すると、周囲血液内の音響圧力の急上昇を防ぐであろう。

再び、図１２Ｂを参照すると、経血管導管の遠位端１８’は、コンプライアント本体を越えて延在してもよい。係留機構は、この延在端１８’に搭載されてもよく、または延在端は、血管系の曲率に追随し、それが血管の形状に追随するように、コンプライアント本体を心合および湾曲することを助けてもよい。

コンプライアント本体１２は、それが所定の圧力または容積に膨張させられると、肺動脈内に取り込まれる断面積が、図１に示されるように、最小化されるように寸法設定される。コンプライアント本体１２は、可撓性材料で形成され、その内部ガスは圧縮性であるので、肺動脈内に取り込まれる容積が減少されるとすぐ、心収縮の間、収縮期血圧は、コンプライアント本体１２を収縮状態になるよう収縮させるであろう。この収縮する作用は、収縮期圧力を吸収または減少させ、また、血流の変化率（すなわち、加速度）を減少させる効果を有する。

心臓拡張期の間、減少された拡張期圧力は、コンプライアント本体１２に再びその拡大状態をとらせるために、コンプライアント本体１２内のガスを拡大することを可能にし、それによって、収縮期血圧の吸収される部分を解放する。したがって、コンプライアント本体１２の繰り返される収縮および拡大作用は、平均血圧ならびに血流を維持する間ずっと、ピーク収縮期圧力と拡張期圧力との間の差異を減少させる。その結果、心臓作業負荷は、心拍出量における付随する減少なしで、減少される。

コンプライアント本体１２の容積は、圧潰し、十分な心室排出容積を吸収し、有意にピーク収縮期圧力を低下させることができるように、選択される。大人の心臓は、典型的には、１分につき２−６リットル排出するので、心臓の収縮につき排出または心拍血液量は、約６０ｍｌの心拍血液量を有するほとんどの患者の場合、概して、２５から１００ｍｌの間であろう（１分につき６０から８０鼓動のパルス比率範囲を仮定する）。このような人の収縮期圧力を有意義に減少させるために、心臓拡張期の間の拡大状態にあるとき、それが肺動脈内の血液量の少なくとも約５ｍｌを変位させるように（小児科の用途の場合、容積は、約１または２ｍｌ等、より少なくてもよい）、コンプライアント本体１２は容積を有するべきであることが想定される。この結果を達成するために、一例示的実施形態では、圧力を減少させるデバイス１０は、約６０から約１０００ｍｌまでのガスで注入される（コンプライアント本体１２とリザーバ１４との間で分配される）。故に、コンプライアント本体１２が、収縮期圧力によって圧縮されるとき、収縮期圧力において有意な減少に作用することができる。より大きい容量を伴うコンプライアント本体は、それらが血管系内の配置に好適である限り、収縮期圧力における大きい減少さえ、提供するために使用され得る。

当業者によって理解されるように、任意の好適な生体適合性ガスが、圧力を減少させるデバイス１０において使用されてもよい。一例示的実施形態では、ガスは、その容積がガスのガス体積弾性率と一致する、動脈内（または、コンプライアント本体１２の他の埋込み場所）の圧力の変化に応えて変化するような圧縮性ガスである。さらに、ガスは、好ましくは、非毒性であって、身体に容易に吸収され、かつコンプライアント本体薄膜を通しての拡散に抵抗する物理的特性を有する。好適なガスは、これに限定されないが、窒素および二酸化炭素を含んでもよい。随意に、ガスは、血管拡張を引き起こす酸化窒素等、療法特性を有し得る。

ガスの容積を密閉するコンプライアント本体１２の薄膜は、１つ以上の材料または層を備える、薄いシート状構造から形成されてもよい。当業者によって理解されるように、生体適合性かつ可撓性の両方である任意の好適な材料が使用され、コンプライアント本体に対して外部の圧力変化が、ガスに伝えられることを可能にしてもよい。生合性材料の使用は、望ましくない局所または全身性反応を引き起こさずに、コンプライアント本体１２が本体内のその機能を行うことを可能にするのに重要である。圧力を減少させるデバイス１０内のガスの注入された容積を保つために、薄膜を通してガスの拡散を最小化する薄膜材料が、好ましくあり得る。加えて、コンプライアント本体１２が、変形後、その原形に戻ることができるように、薄膜は弾性であって、かつ、コンプライアント本体１２が、複数回の変形後、その強度および完全性を維持するように、疲労に対して耐久性があってもよい。

埋込み後、血栓形成を防ぐために、薄膜は、好ましくは抗血栓性である。当業者によって理解されるように、薄膜表面は、生体模倣である、または固有の抗血栓特性を有してもよく、あるいはその外部表面は、ヘパリンまたはその同等物等、血栓形成を防ぐための材料でコーティングされ得る。加えて、薄膜は、血小板、タンパク質、内皮、心内膜、または心臓弁等、身体成分の癒着を遅らせるように、滑らかであってもよい。シリコーンまたはヒアルロナン基材を含むが、それらに限定されない、任意の好適な生体適合性潤滑剤が、使用されてもよい。薄膜の形状はまた、血栓形成を最小化するために、周囲血流のデッドスペースを除去するよう注意深く画定され得る。

いくつかの実施形態では、ＭＲＩ互換性である薄膜材料を選択することが、好ましくあり得る。Ｘ線不透過性または他のマーカーが、撮像のために、コンプライアント本体１２に、組み込まれる、または取着されてもよい。そのようなマーカー要素の使用は、Ｘ線、ＭＲＩスキャナ、または蛍光透視システム等、好適な撮像システムによって、コンプライアント本体を視認することを可能にする。当業者によって理解されるように、任意の好適なマーカー要素および撮像システムが、発明の意図された範囲から逸脱することなく、使用され得る。

次に、リザーバ１４を検討すると、この構成要素は、その中に圧縮性ガスを受容するために構築される中空の薄壁血管を示す。リザーバ１４は、好ましくは、右または左鎖骨下静脈の領域における皮下の空間内に載置され得るように、寸法設定される。しかしながら、リザーバ１４は、発明の意図された範囲から逸脱することなく、十分な空間を有する任意の好適な体腔内に載置されてもよい。任意の好適な形状が使用されてもよいが、一例示的実施形態では、リザーバ１４は、患者の皮膚を通す突出を最小化するために、丸形かつ平坦な円盤であり得る。

リザーバ１４の内部空洞は、ガスが空洞の間を移動し、および／または圧力が空洞の間を均一にし得るように、経血管導管１８の内腔を介して、コンプライアント本体１２の内部空洞と流体連通する。リザーバ１４の内部空洞はまた、リザーバ１４と注入ポート１６との間を移動し、および／または圧力がそれらの間を均一にし得るように、血管外導管２０の内腔を介して、注入ポート１６と流体連通する。

当業者によって理解されるように、リザーバ１４は、外側壁を通って内部空洞からのガスの拡散を防止または最小化する、任意の好適な材料または複数の材料から形成されてもよい。しかしながら、材料は、望ましくない局所または全身性反応を引き起こさずに、身体の中でその機能を行うことができるように、生体適合性でなければならない。
コンプライアント本体１２と同様に、リザーバ材料はまた、ＭＲＩ互換性であってもよい。Ｘ線不透過性または他のマーカーは、撮像のために、リザーバ１４の周縁内に組み込まれ得る。そのようなマーカー要素の使用は、好適な撮像システムによって、リザーバの視認を可能にする。

随意に、リザーバ１４の外部表面は、血小板またはタンパク質等、身体成分の癒着を遅らせるように、滑らかであってもよい。限定されないが、例示的潤滑剤は、シリコーンまたはヒアルロナン基材を含んでもよい。

リザーバ１４は、圧力を減少させるデバイス１０の１つ以上のパラメータを監視するための１つ以上のセンサを含有してもよい。パラメータの実施例として、リザーバ１４内のガス圧力または容積が挙げられるが、それらに限定されない。当業者によって理解されるように、そのような測定は、リザーバ充填が求められたとき、判定するために使用され得る。

いくつかの実施形態では、リザーバ１４は、コンプライアント本体１２および／または注入ポート１６へ／から信号を伝えるための電気導線および連結器を含有してもよい。リザーバ１４はまた、外部局へ／から遠隔測定信号を送信および受信するための送信機および受信機を含有してもよい。例えば、信号は、容積、圧力、温度、流速、酸素化、ＣＯ_２濃度、ｐＨ、内腔径、または同等物等、リザーバ１４および／またはコンプライアント本体１２によって監視される特性またはパラメータを伝えるために使用され得る。加えて、リザーバ１４は、後に、照会およびアップロードされ得るデータを記憶するためのデータ記憶手段を含んでもよい。測定されるパラメータの１つは、システムの適切な充填および監視を助けるためのリザーバ圧力であってもよい。例えば、リザーバ圧力が一定のままであることが見出される場合、コンプライアント本体が圧潰されていると推論でき、または圧力が心周期のある部分の間、一定である場合、バルーンは、完全に圧潰しており、波形が平坦部分を有さなくなるまで、ある容積測定量によって膨張させられる必要がある。

注入ポート１６は、リザーバ１４へのガスの追加またはリザーバ１４からガスの除去を可能にするように構築され、動作可能である。注入ポート１６の内部空洞は、ガスが空洞の間を自由に移動し、および／または圧力が空洞の間を均一にし得るように、血管外導管２０の内腔を介して、リザーバ１４と流体連通する。随意に、１つ以上の弁が、リザーバ１４へのガスの流れを制御する助けをするために使用され得る。圧力を減少させるデバイス１０の埋込みに応じて、注入ポート１６は、患者の皮膚の真下に全体的に配置されてもよく、または代替として、患者の身体の外部に露出部分を提供するように、患者の皮膚を通過してもよい。

ある例示的代替実施形態では、注入ポート１６は、血管外導管２０によって、リザーバにポートを流動的に連結する代わりに、直接、リザーバ１４に搭載されてもよい。しかしながら、そのような設計は、患者の身体の外部に注入ポート１６を載置する外科医の選択肢を除外する。

コンプライアント本体１２およびリザーバ１４と同様に、注入ポート１６は、ポートの内部空洞から、外側壁を通るガスの拡散を防止または最小化する、任意の好適な材料または複数の材料から形成されてもよい。しかしながら、材料は、望ましくない局所または全身性反応を引き起こさずに、身体の中でその機能を行うことができるように、生体適合性でなければならない。リザーバ材料はまた、好ましくは、滑らかかつＭＲＩ互換性である。Ｘ線不透過性または他のマーカーはまた、注入ポート１６の中に組み込まれる、または取着され、好適な撮像システムによって、注入ポートを視認または追跡することを可能にする。

図１に図示されるように、注入ポート１６は、繰り返し針の貫通を可能にする一方、気密性密閉を維持する隔壁２２を含んでもよい。気密性密封を提供する、任意の好適な隔壁設計が、使用されてもよい。この発明の圧力を減少させるデバイス１０における使用のための好適であり得る例示的注入ポートは、Ａｎｇｉｏ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｉｎｃ．製Ｓｍａｒｔ Ｐｏｒｔ（登録商標）、ＬｉｆｅＰｏｒｔ（登録商標）、ＴｉｔａｎＰｏｒｔ（登録商標）、Ｔｒｉｕｍｐｈ−１（登録商標）、およびＶｏｒｔｅｘ（登録商標）Ｐｏｒｔｓ、ならびにＣ．Ｒ．Ｂａｒｄ，Ｉｎｃ．製ＰｏｗｅｒＰｏｒｔ（登録商標）、ＳｌｉｍＰｏｒｔ（登録商標）、Ｘ−Ｐｏｒｔ（登録商標）、および種々の他のＭ．Ｒ．Ｉ．互換性ポートを含む。注入ポート１６はまた、圧力または容積調節あるいは療法ガスまたは液体供給のための注射器に直接接続するために好適な機械的構造であってもよい。機械的構造は、内部弁および／または電気接点を有し得る。

図１に図示されるような実施形態では、注入ポート１６は、直接、リザーバ１４に搭載されず、代わりに、血管外導管２０を含み、導管は、リザーバ１４に隣接する皮下の空間または体腔に位置するために構築され、かつ構成要素の間に流体連通を提供する。血管外導管２０は、リザーバ１４にガスを運搬することを可能にする内腔を伴う、薄い細長い円筒として構築される。随意に、血管外導管２０は、複数のガスラインを提供する複数の内腔、または代替として、ガスのための第１の内腔および電気導線のための１つ以上の付加的内腔、伝送ライン、またはリザーバ１４と注入ポート１６との間で電気信号を伝えるための同等物を含んでもよい。

血管外導管２０は、導管の内腔または複数の内腔からのガスの拡散を防止または最小化する、任意の好適な材料または複数の材料から形成されてもよい。しかしながら、材料は、望ましくない局所または全身性反応を引き起こさずに、身体の中でその機能を行うことができるように、生体適合性でなければならない。血管外導管２０は、導管が皮下の空間または体腔内を自由に移動することを可能にする可撓性、かつ滑らかな材料から形成され得る。血管外導管２０はまた、複数回の変形後、その強度および完全性を維持するようなＭＲＩ互換性ならびに耐疲労性である材料から形成され得る。

当業者によって理解されるように、導管が望ましくない場所に移動しないことを保証するために、埋込み後、血管外導管２０の位置の監視または追跡することは重要であり得る。この目的のために、Ｘ線不透過性または他のマーカーが、導管の長さに沿って離散間隔に載置されてもよい。

血管外導管２０は、限定されないが、熱溶接、圧縮嵌合、または生体適合性接着剤によるものを含む、任意の好適な様式でリザーバ１４および注入ポート１６に連結され得る。

最後に、経血管導管１８は、リザーバ１４とコンプライアント本体１２との間の圧力のガスの運搬および／または同等化を可能にする内腔を伴う、薄い細長い円筒として構築されてもよい。図１に図示されるように、経血管導管１８の近位端は、リザーバ１４に接続される。リザーバ１４から遠位に離れると、経血管導管１８は、鎖骨下静脈の下方の皮下の空間から開始し、鎖骨下静脈に進入し、上大静脈、右心房、三尖弁、右心室、および肺弁を通過し、次いで、その遠位端でコンプライアント本体１２に接続する肺動脈に進入する。

図１に図示されるように、経血管導管１８は、心臓血管構成要素の内腔に全体的に含有されてもよい。しかしながら、代替実施形態では、経血管導管１８は、導管の一部が、心臓血管構成要素の内腔内にあり、かつ導管の一部が、心臓血管構成要素の外にあるように、心臓血管構成要素の壁を通過し得る。

経血管導管１８は、内腔からのガスの拡散を防止または最小化する、生体適合性材料から形成されてもよい。経血管導管１８はまた、好ましくは、心臓収縮等、隣接する身体の動きに伴って、導管が自由に移動することが可能となるように、可撓性であって、かつ複数回の変形後、その強度および完全性を維持するように耐疲労性である。身体成分の癒着の遅延および血管系を通しての容易な挿入を可能にするために、導管の外部表面は、滑らかであり得る。

経血管導管１８は、患者の血管系を通して導かれ、したがって、ヒトの眼によって可視されないため、埋込みの後および／または間、導管の位置を監視または追跡することが望ましくあり得る。この目的のため、１つ以上のＸ線不透過性マーカーが、導管の場所の監視し、および適切に患者内に載置されたことを保証するために、壁内に組み込まれる、または経血管導管１８の長さに沿った離散間隔において載置されてもよい。

経血管導管１８は、これに限定されないが、熱溶接、圧縮嵌合、または生体適合性接着剤によるものを含む任意の好適な様式で、コンプライアント本体１２およびリザーバ１４に連結されてもよい。さらに、構成要素の接続はまた、１つ以上の弁要素の使用を組み込んでもよい。一例示的実施形態では、第１の二方弁は、コンプライアント本体１２と経血管導管１８の遠位端との間の界面に載置され、および第２の二方弁は、リザーバ１４と経血管導管１８の近位端との間の界面に載置される。

随意に、経血管導管１８は、複数のガスラインを提供する複数の内腔、または代替として、ガスのための第１の内腔および電気導線のための１つ以上の付加的内腔、伝送ライン、またはリザーバ１４とコンプライアント本体１２との間で電気信号を伝えるための同等物を含んでもよい。経血管導管１８は、デバイス１０の設置または除去を助けるために、ガイドワイヤのための内腔を含有してもよい。加えて、経血管導管１８は、心臓血管系の物理的特性および／または他のデバイス構成要素に関しては前述のようなデバイスパラメータを監視するための１つ以上のセンサを含んでもよい。経血管導管は、多様な断面外形およびその長さに沿った領域でもよい。

図４は、肺血管系の動作をシミュレーションするために、かつその操作性を検証するために、本発明による種々の圧力を減少させるデバイスを試験するために使用される、「卓上」肺循環試験装置２４を図示する略図である。図４に図示されるように、肺循環試験装置２４は、肺動脈のヒト血流力学的特性に整合するように調整される閉ループ回路である。特に、試験装置２４は、右心室の機能性をシミュレーションするためのピストンポンプ２６に動作可能に連結されるチャンバ２５を含む。チャンバ２４は、三尖弁の動作をシミュレーションする入力側に第１の機械的弁２７を、および肺弁の動作をシミュレーションする出力側に第２の機械的弁２８を含む。第１の空気充填チャンバ２９は、「心室コンプライアンス」を調節するためのチャンバに動作可能に連結される。肺動脈は、第１の圧力センサ３０、第２の圧力センサ３１、流量計３２、および「動脈コンプライアンス」を調節するための第２の空気充填チャンバ３３によって、試験装置においてシミュレーションされる。「肺動脈構成要素」の下流、分岐要素３４およびニードル弁３５は、右および左肺動脈の動作をシミュレーションし、かつ流体リザーバ３６は、試験装置２４を通して循環される流体源としての役割を果たす。流体リザーバ３６は、調節可能である毛細血管楔入圧３７を有する。

試験装置を通して循環される特定の流体は、０．９％の生理食塩水であった。心拍血液量、心拍、平均値および脈動圧力（ｍｍＨｇ）、流速（Ｌ／分）、肺血管抵抗（ウッド単位）、毛細血管楔入圧（ｍｍＨｇ）、および右心室ならびに肺動脈のコンプライアンスは、肺動脈高血圧を伴う、および伴わない患者からの右心臓カテーテル法手技のトレースから得られる血流力学パラメータに整合するよう設定された。特に、典型的患者の血流力学パラメータは、３０から８０ｍｌの１回排出量、１分間に５０から１００の拍動の心拍、１２から６０および１０から６０ｍｍＨｇの平均値および脈動圧力、１分間に２から８リットルの心拍出量、および５から２０ｍｍＨｇの毛細血管楔入圧に基づいて、試験装置において正確に示されることが見出された。

本発明の圧力を減少させるデバイスの性能を評価するために、圧力および流量データが、デバイスの存在および不在に得られた。存在する場合、圧力を減少させるデバイスは、第１の圧力センサ３０と第２の圧力センサ３１との間のデバイス場所３８において試験装置２４内に動作可能に載置された。

図５は、試験装置２４を使用して達成されるピーク圧力における圧力を減少させるデバイスの例示的効果を図示するグラフである。特に、グラフは、心収縮および心臓拡張期の間の圧力の変化をたどる。第１の曲線ＰＩは、デバイス１０「オフ」状態における低コンプライアンス動脈内の圧力を示す一方、第２の曲線Ｐ２は、デバイス１０「オン」状態における低コンプライアンス動脈内の圧力を示す。図５に図示されるように、試験装置は、圧力を減少させるデバイスが作動されるとき、ピーク圧力の約１５％の減少を実証する。図５のグラフはまた、圧力を減少させるデバイスが心臓拡張期の間、どのように圧力を若干上昇させ、したがって、平均肺圧力に対する最小の影響を有するかを示す。

図６Ａおよび６Ｂは、本発明による、圧力を減少させるデバイス１０の第１の代替実施形態を図示する略図である。デバイス１０は、概して、以前に説明されるデバイス１０に類似し、経血管導管１８によってリザーバ１４に流動的に連結されるコンプライアント本体１２を含む。図示されないが、デバイス１０はまた、前述の注入ポートおよび血管外導管を含んでもよい。しかしながら、圧力を減少させるデバイス１０と異なり、デバイス１０のコンプライアント本体１２ならびにリザーバ１４は両方とも、弾性材料から形成される。加えて、デバイス１０は、圧縮性ガス（上述で詳細に議論されたように）または非圧縮性流体（任意の状態の）のいずれかで充填されてもよい。当業者によって理解されるように、食塩水等、非圧縮性および生体適合性の両方である任意の流体が使用され得る。

図６Ａに図示されるように、心収縮の間（Ｐ_{ＰｕｌｍｏｎａｒｙＡｒｔｅｒｙ}＞Ｐ_{Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ}）、肺動脈内の高圧力は、ガス／流体をコンプライアント本体１２から外に、かつリザーバ１４の中に移動させる。リザーバ壁の弾性は、リザーバ１４が伸長し、容積の増加に対応することを可能にする。反対に、心臓拡張期の間（Ｐ_{ＰｕｌｍｏｎａｒｙＡｒｔｅｒｙ}＜Ｐ_{Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ}）、リザーバ１４の壁の弾性力は、図６Ｂに図示されるように、ガス／流体をコンプライアント本体１２内に後退させ、したがって、コンプライアント本体１２の容積を増加させる。当業者によって理解されるように、コンプライアント本体１２とリザーバ１４との間のガス／流体の移動の正味の影響は、収縮期圧力を減少させること、および肺動脈内の拡張期圧力を促進することである。本実施形態では、肺動脈内のコンプライアンスは、コンプライアント本体内のガスの圧縮よりはむしろ、リザーバの弾性壁の伸長によって、最初に心収縮の間、増加させられる。

圧縮性ガスの代わりに非圧縮性流体を使用することの１つの利点は、埋込み後、デバイス１０を補充する必要が少ないことであり得る。加えて、非圧縮性流体は、図７に関連して以下に説明されるように、能動的システムにおいて使用されるとき、優れた制御を可能にし得る。多数の他の利点は、当業者によって理解されるように、非圧縮性流体の使用に固有である。

図７は、本発明による、圧力を減少させるデバイス１０Ｂの第２の代替実施形態を図示する略図である。デバイス１０Ｂは、概して、以前に説明される、デバイス１０またはデバイス１０Ａのいずれかに類似してもよく、コンプライアント本体１２Ｂ、リザーバ１４Ｂ、注入ポート１６Ｂ、コンプライアント本体１２Ｂをリザーバ１４Ｂに流動的に連結する経血管導管１８Ｂ、およびリザーバ１４Ｂを注入ポート１６Ｂに流動的に連結する血管外導管２０Ｂを含む。しかしながら、図７に図示されるように、圧力を減少させるデバイス１０Ｂはさらに、コンプライアント本体１２Ｂの膨張／縮小の能動的制御を可能にする、制御可能な脈動ポンプ４０を含む。圧力を減少させるデバイス１０Ｂ内の流体の移動を制御するように動作可能である任意の好適なポンプは、当業者が理解するように使用されてもよい。図７に図示されるように一例示的実施形態では、脈動ポンプ４０は、コンプライアント本体１２Ｂ内に流体を注入するため、かつそこから流体を抽出するために、ピストン４４の線形移動を精密に制御するように動作可能である線形アクチュエータ４２を含んでもよい。

特に、デバイス１０は、心仕事量を最小化する一方、心拍出量を維持するように動作可能である、開または閉ループ制御システムとして機能してもよい。一例示的実施形態では、デバイス１０は、心収縮の間、コンプライアント本体１２内の容積を減少させること、および心臓拡張期の間、コンプライアント本体１２内の容積を増加させることによって、肺動脈内のコンプライアンスを増加するように動作可能であってもよい。当業者によって理解されるように、全体的効果は、心臓拡張期間かつ拍動の間、収縮力を減少させることおよび圧力を増加させることである。

脈動ポンプ４０は、デバイス１０の恒久的一部であってもよく、または短期間の使用の間デバイス１０に動作可能に連結されてもよい。これは、緊急療法のため、または疾患が進行するのに伴って等、必要なときはいつでも、能動的システムの機能性を追加することによって、圧力を減少させるデバイス１０を患者のニーズに適合することを可能にするであろう。

ＣＰＵ４６等、好適な制御手段が、ポンプの動作の制御のために、脈動ポンプ４０に動作可能に連結されてもよい。ＣＰＵ４６は、コンプライアント本体１２に動作可能に連結される圧力センサ４８、および患者に動作可能に連結されるＥＣＧ５０等、１つ以上のセンサまたは監視デバイスから入力信号を受信し得る。しかしながら、多数の他のタイプのパラメータまたは特性を監視する、センサが、提供されてもよい。加えて、ＣＰＵ４６は、主治医による制御コマンドの手動入力を可能にするために、入力手段に動作可能に連結され得る。

前述の代替実施形態は、単に実施例の目的のために説明され、それに限定されない。当業者によって理解されるように、本発明の圧力を減少させるデバイスは、多数の他の設計特徴および機能性を具備してもよい。別の代替実施形態では、圧力を減少させるデバイスは、患者に１つ以上の薬物を送達するための内腔を含んでもよい。薬物は、肺動脈高血圧の影響を軽減するために、圧力を減少させるデバイスとともに作用し得る。別の代替実施形態では、経血管導管は、異常な心調律を制御する助けをする、ペースメーカーデバイスのための１つ以上の電気導線を担持してもよい。代替として、導管それ自体が、ペースメーカーのための導線として機能し得るような電気伝導特性を含有してもよい。導線に動作可能に連結されるペースメーカーデバイスは、リバーザに取着される、またはその中に載置される等によって、本発明の圧力を減少させるデバイス内に、組み込まれ得る。代替として、ペースメーカーデバイスは、リザーバから別個に埋め込まれる単独型ユニットであってもよい。さらに別の代替実施形態では、本発明の圧力を減少させるデバイスは、デバイスに対する損傷および／または患者に対する物理的危害を防止するために、デバイス内の圧力の上昇を軽減するための圧力軽減手段を含んでもよい。例えば、圧力軽減手段は、その設計限界を超える圧力に曝されないようにデバイスを守るために、所定の設定圧力において開くように設計されるリザーバ等、デバイスの１つ以上の構成要素と関連付けられた圧力安全弁を備えてもよい。

前述に基づいて、当業者によって理解されるように、本発明は、以前の設計に勝る多数の利益および利点を提供する。本発明の圧力を減少させるデバイスは、全身麻酔を必要としない、低侵襲性手技において埋め込まれ得る。これは、肺動脈高血圧を併発するのに伴って、進行性心臓呼吸困難を伴う患者にとって重要な要素である。さらに、埋込み手技は介入放射線医、介入心臓専門医、または心臓専門医等、最小の外科的技能を伴う医師によって行われてもよい。本発明のデバイスは、容易に埋込み式であるだけでなく、また、取外し可能でもある。

一実施形態では、本発明の圧力を減少させるデバイスは、受動的であってもよく、したがって、外部エネルギー源を必要としないであろう。それはまた、初期埋込みに応じたデバイスの充填、および継時的にデバイスを膨張させられた状態に保つ問題に対処する。特に、デバイスは、コンプライアント本体がクエリされ、所望の膨張レベルに調節されることを可能にする、注入ポートを介した遠隔アクセスを提供する。したがって、デバイスは、充填するための経血管手技の必要はなく、かつアクセスラインは、動脈壁を越える必要はない。

受動的デバイスはより単純でかつ長期の使用に好適であるが、本明細書に開示されるような能動的実施形態もまた想定され、かつ本発明の範囲内である。能動的デバイスは、緊急療法のため、または疾患が進行するとき等、より制御を必要とする状況に好適である。

圧力を減少させるデバイスの長いコンプライアント本体は、ＰＷＶを遅らせる（すなわち、パルス圧力における反射波の効果を最小化する）ように設計される。特に、コンプライアント本体の長い、薄い形状は、デバイスによって取り込まれる動脈の断面積を最小化する。その結果、動脈内のコンプライアント本体の存在によって生じる流れに対する抵抗は、最小化される（すなわち、最小の動脈内の容積は、デバイスによって生じる最小流量制限を意味する）。

当業者によって理解されるように、長い、薄いコンプライアント本体を、肺動脈から遠隔に載置される、大型の血管外のリザーバと組み合わせて提供することは、流体量の多くが動脈の外側に載置されるという事実によって、血管コンプライアンスを増加させる。当業者によってさらに理解されるように、大型のリザーバ容積は、圧力減少に関してより優れた性能につながる。

本発明の別の利点は、心臓血管系の１つ以上の物理的特性、および／または圧力を減少させるデバイスの１つ以上のパラメータを監視する能力である。監視は、リザーバ、コンプライアント本体、注入ポート、血管外導管、または経血管導管に動作可能に連結される任意の好適なセンサを使用して行われてもよい。監視される特性またはパラメータは、温度、圧力、流速、酸素化、ＣＯ_２濃度、ｐＨ、内腔径、または同等物を含んでもよい。

心臓血管系内の圧力の減少を助ける構成要素を提供することに加え、本発明のデバイスはまた、１つ以上の薬物の送達を助ける構成要素を含んでもよい。一例示的実施形態では、デバイスは、イロプロスト等、肺動脈高血圧を治療するための薬物を送達するように動作可能であり得る。

図８は、本発明の圧力を減少させるデバイスと関連付けられた、例示的であるが、非限定的治療経路を図示する流れ図である。要約すれば、肺動脈のコンプライアンスを増加させることによって、本発明のデバイスは、（Ｉ）小血管疾患の進行を遅らせること、（ＩＩ）心拍出量を増加させること、（ＩＩＩ）右心不全の発病を防止または遅延させることができる。

本発明は、好ましい実施形態に関連して説明されたが、当業者は、本発明の精神および発明の範囲から逸脱することなく、変更が、形状および詳細において行われ得ることを認識するであろう。

Claims (14)

1. 脈動圧力を減少させるためのシステムであって、
   前記システムは、
   内部に流体を保持するためのリザーバと、
   血管の内腔に埋め込まれるように構築されたコンプライアント本体であって、前記コンプライアント本体は、前記血管の中の圧力の変化に応じて拡張および圧縮するように構築されている、コンプライアント本体と、
   前記リザーバと前記コンプライアント本体の内腔との間に延在し、それらを流動的に連結する経血管導管と
   を備えており、
   前記コンプライアント本体の前記圧縮は、前記血管の中のピーク圧力の減少をもたらし、
   前記経血管導管は、前記コンプライアント本体の内部と流体連通している複数の内腔を備えており、前記複数の内腔のうちの少なくとも第１の内腔は、親水性コーティングを備えており、前記複数の内腔のうちの少なくとも第２の内腔は、前記第１の内腔において前記システムに流入する水蒸気を凝縮および捕捉するように構成されている疎水性コーティングを備えている、システム。
2. 前記血管の前記内腔の中に前記コンプライアント本体を係留する係留システムをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記コンプライアント本体は、肺動脈に埋め込まれるように構築されている、請求項１に記載のシステム。
4. 前記リザーバは、皮下にあり、注入ポートと流体連通している、請求項１に記載のシステム。
5. 前記注入ポートは、前記リザーバ上に直接搭載されている、請求項４に記載のシステム。
6. 前記コンプライアント本体は、円形形状断面、卵形形状断面、または三日月形状断面を有している、請求項１に記載のシステム。
7. 前記コンプライアント本体は、複数の層を備えている、請求項１に記載のシステム。
8. 前記複数の層のうちの１つ以上の層は、複合材材料で形成されている、請求項７に記載のシステム。
9. 前記複合材材料は、繊維を含む、請求項８に記載のシステム。
10. 前記複数の層は、複数の材料で形成されている、請求項７に記載のシステム。
11. 前記複数の内腔のうちの１つの内腔に配置されている一方向弁をさらに備えており、前記一方向弁は、前記流体が１つの内腔を通って前記コンプライアント本体へと流れ別の内腔を通って前記コンプライアント本体から戻ることを可能にするように構成されている、請求項１に記載のシステム。
12. 前記流体はガスを含み、
    前記コンプライアント本体は、薄膜を通して前記ガスの拡散を制限する薄膜材料を備えている、請求項１に記載のシステム。
13. 前記リザーバ内に配置されたセンサをさらに備えており、前記センサは、前記リザーバ内の流体圧力および容積のうちの少なくとも１つを監視するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
14. 前記経血管導管の延在遠位端は、前記血管内で前記コンプライアント本体を心合することを助けるように構成されている、請求項１に記載のシステム。