JPH0555132B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ コイルが右心房、左心室を通つて肺動脈中に
肺動脈弁を横切つて挿入され、心肺バイパス中に
肺動脈弁を開いておくことができ、そのコイルが
弾性重合体プラスチツクおよびゴム材料のひとつ
から形成されてねじれたワイヤを含み、その弾性
重合体プラスチツクおよびゴム材料が良好な記
憶、良好な抗疲労性、ねじられ得る性質、および
肺動脈弁の開放状態を保つに十分堅いものであ
る、心肺バイパスを補助するコイル。

２ 弾性重合体プラスチツクおよびゴム材料が、
ポリエステル、ポリウレタンおよびシリコンゴム
からなる群より選択されたものである請求の範囲
第１項記載のコイル。

３ 上記コイルがハイトレル（Hytrel）弾性ポ
リエステルの平板リボンで作られている請求の範
囲第１項記載のコイル。

４ 上記コイルが厚さ約0.25mm、幅約3.5mmのも
のであり、各回転の間隔２〜３mm、全最終長６〜
10cmのスプリングにコイル状とされている請求の
範囲第１項記載のコイル。

５ コイルが右心房、左心室を通つて肺動脈中に
肺動脈弁を横切つて挿入され、心肺バイパス中に
肺動脈弁を開いておくことができ、そのコイルが
遠位末端が閉じたねじれた中空チユーブで弾性重
合体プラスチツクおよびゴム材料のひとつから形
成され、そのコイルが肺動脈弁に横切るように位
置された後にチユーブを膨張させるために膨張手
段をそのチユーブに結合させたものである、心肺
バイパスを補助するコイル。

６ チユーブの膨張時に、実質的な長さが伸びず
に主にコイルの直径を増加させるようにそのチユ
ーブが強化されている請求の範囲第５項記載のコ
イル。

７ 膨張時に、コイルが主に後ろ方向に大きくな
るように、そのコイルの隣接するコイル部分の接
触する表面が融合され合つているか接着され合つ
ている請求の範囲第５項記載のコイル。

技術分野 本発明は心肺バイパスの改善に関し、特に末梢
カニユレーシヨンのみによつて心臓を助ける方法
および手段に関する。

背景技術 膜肺を持つ静脈−動脈バイパス、または
ECMO（対外膜酸素供給、エクストラコーポリア
ル メンブレン オキシジネイシヨン、
extracorporeal membrane oxygenation）と呼
ばれるものは心不全を助ける意味ある選択である
が、相変らず、左心の圧力を減じるための真に満
足できる方法ではないということが、長い間、認
められてきた。この欠点を克服するため、大静脈
に大きなカテーテルを通し、心房中隔に穴を開け
ることによつて左心房の圧を減じることが提案さ
れた。別法として提案されているものは、大管径
カテーテルを大動脈に挿入し、大動脈弁を横切つ
て左心室にまで通することであつた。このような
両提案は実際上、羅病率を支えている。

可能性のある別法として、循環不全を助けるた
めに機械的手段を使うことである。しかし、これ
は、代わりに例えば胸部を開く必要のある、例え
ば１個又は２個の血液ポンプの移植を必要とす
る。回復した時に、ポンプを除くために、再び胸
部を開かなければならない。その上、このような
移植には時間がかかり、大きな拘束を伴い、コス
トが非常に高い。この処置に関する大きな難点は
出血で、処置を受けた患者の半分以上に感染が起
る。

他方では、虚脱から血管を防ぐためにコイルス
プリング装置を使つて障害を受けた血管を支える
ことが知られている。いわゆる記憶金属（ニチノ
ールNitinol）からこのコイルをつくることがド
ター（Dotter）のアメリカ特許第4503569号明細
書に記されている。また、アメリカ特許第
3868956号明細書も参照されたい。マース等
（Maass et al.）のアメリカ特許第4553545号明
細書において、これも障害を受けた血管等を虚脱
から防ぐために、コイルを小さな直径の状態か
ら、より大きな直径の状態に拡大できる、種々の
形状と外形が提案されている。

発明の開示 したがつて、本発明の目的は上記のような従来
技術における欠陥を克服することである。

本発明のもう一つの目的は全体的および部分的
な心肺バイパスの改善を提供することである。

更に本発明の目的は開胸術なしに末梢カニユレ
イシヨンによつて心臓を助ける方法および手段を
提供することである。

更に本発明のもう一つの目的は、人工的心／肺
機械を使つて長い静脈−動脈バイパスを行うため
に、重篤な心不全中の左心の減圧を成功させるよ
うに肺動脈不全にする改良法を提供することであ
る。

また、本発明のもう一つの目的は上記の目的の
ためにコイル−スプリング様装置の新たな使用を
提供することである。

更に本発明の目的は、特に上記の目的のために
特殊なコイル装置を提供することである。

これらおよび他の目的は、開胸術を必要とせず
に末梢カニユレイシヨンのみによつて全体または
部分的に心臓を助ける系に関する本発明によつて
達成される。これは、肺動脈内に肺動脈弁を横切
つて特殊なコイルまたはスプリング様装置を配置
し、そのコイル装置が重篤な心不全中に左心の減
圧を行うように肺動脈不全をつくり出すように働
くことで達成される。

左心が減圧されるので、心機能が回復するまで
数時間、数日または数週間、人工肺を使つて静脈
−動脈バイパスを行うこと、または血栓溶解剤が
塞がれた動脈を開いて、心臓を回復するに十分な
時間を得ることが可能となる。

同様にして、この装置を心臓移植への橋渡しと
して使用することができる。このような治療は、
心室細動を含む部分的または完全な右および／ま
たは左心不全（すべての心機能が全休止）がある
時に適当である。

本発明の本質および優れた点は図面と関連させ
た下記の詳細な記載で明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にしたがつて比較的大きなコイ
ルを心臓内に置くために狭い血管をいかにして通
すかを示した概略図を表わす。

第２Ａ図および第２Ｂ図は本発明のもう一つの
コイル装置の拡大概略図を表わし、第２Ａ図は相
対的に小さい状態のコイルを示し、第２Ｂ図は相
対的に拡大された状態のコイルを示す。

第３図は本発明のもう一つのコイル装置の拡大
断面図を表わす。

第４図は本発明のコイルを設置した心臓の部分
的概略断面図を表わす。

本発明を実施する最良の様式 本発明にしたがい、コイルまたはコイル状スプ
リング様エレメントを上部大静脈を通し、次いで
左心房室弁を通し、最後に肺幹動脈弁
（pulmonary trunk valve）を通して肺動脈に入
れると、そこでコイル装置は、肺動脈弁を開いた
状態に保ち肺動脈不全にするように直径が好まし
く大きくなる。第４図は、カテーテル１２上で運
ばれる長方形のリボンで形成されたコイル１０を
使つたこのような操作を表わす。このカテーテル
は右心房１４、右心房弁１６を通つて右心室１８
中に入り、次いで肺幹動脈弁２０を通つて肺動脈
２２に這入る。より完全な図示を行うために、心
臓２４を肺２６と結び付けて示している。

第４図の図示において、コイル１０は、その位
置に通し込められ得るようなカテーテル１２上に
固定して、浮かして、または折りたたんで保持さ
れる。図示した位置に達した後、コイル１０が、
もし折りたたんだ、または固定した最初の状態と
同じであれば、第二の拡大された状態に広がるよ
うにゆるめられる。この機能を可能ならしめるた
めに、コイルは良好な記憶を持ち、容易には疲労
しない材料でつくられる必要がある。また、それ
は小さい直径に折りたたまれるように容易にねじ
れなければならない。ポリエステルのハイトレル
（Hytrel）ならびにポリウレタンおよびシリコン
ラバーを含む種々の材料を使用できる。天然お
よび合成ゴムまたは弾性重合体プラスチツクのよ
うな弾性材料および柔軟性プラスチツクを使用で
きるが、すべての場合に、その材料は凝血を促進
させないような表面をつけて提供されなければな
らず、すなわち、コイルはヘパリンまたはヘパリ
ン複合体等で被覆されることが望ましい。

第１図は、比較的大きな直径のコイル１００を
相対的に狭い血管を通して設置するもう一つの系
を概略的に示す。これは、第４図に示す位置に達
するように血管を通すに十分小さな外部を持つ、
狭い中空のカテーテル１１２を使用して実施され
る。この場合、カテーテル１１２は、コイル１０
０の先端が通る一対の駆動輪を単純な形で構成す
る好適な引張り手段１０２をカテーテルの末端１
１３に備えている。カテーテル１１２が心臓を通
り望みの場所に達した時、この引張り手段１０２
を作動させてカテーテル１１２を通してコイルを
引張る。コイル１００がカテーテルの遠位末端１
１３および引張り手段１０２の下流に達した時、
コイル１００の記憶によつて正常の拡大された直
径に広がり、肺動脈２２を不全にするように機能
する。引張り手段は他の形をとつてもよく、ま
た、中空カテーテル１１２の遠位末端１１３以外
の他の場所に位置していてもよい。

本発明に使用できる他のコイル構築およびコイ
ルの大きさの調節法は前述のマース等、アメリカ
特許第4553545号明細書に示される。

第２Ａ図および第２Ｂ図は特に本発明に好適な
もう一つのコイルを表わす。第２Ａ図は中空管の
形状のコイル２００を表わす。コイル２００の近
位末端から上流には、望ましくはその間の中空の
カテーテルが置かれているが、ポンプまたは液圧
ピストンのような好適な膨張手段２０２が備えら
れている。中空コイル２００の遠位末端２１３は
閉じられている。第２Ａ図は非常に大きく拡大さ
れているが、膨張していない条件下のコイル２０
０を表わしており、その全体の直径は血管に通し
て第４図に示した位置にコイルを容易に入れ得る
ほどである。その位置に達した時、膨張手段２０
２を作動させ、コイル２００を膨張させる。望ま
しくはコイル２００をより固くする圧媒液
（hydraulic fluid）により行い、第２Ｂ図に示し
たような拡大された大きさを確保する。コイル２
００を取除く時がきたら、圧媒液または圧縮気体
を除いて単にコイルを収縮させ、コイル２００を
第２Ａ図に示すような元の大きさに戻す。

第２Ａ図および第２Ｂ図の実施態様を行うため
に、コイル２００はポリウレタンのような弾性体
でつくられる必要があろう。コイル２００を形成
するチユーブはその壁の中に、膨張してコイルが
長さではなく直径が拡大されるような方向に向け
た非弾性体繊維で強化されていることが望まし
い。強化用繊維はいかなる好適な材料でもよい
が、アラミド（Aramid）（芳香族ポリアミド）
またはケブラー（Kevler）繊維が特に考慮され
る。

第３図は第２Ａ図および第２Ｂ図の実施態様に
類似した更なるバリエーシヨンを表わす。第３図
はコイル２００のような膨張可能な可塑体または
弾性体でつくられたコイル３００を表わす。しか
し、コイル３００においては、その側壁が接線に
沿つて融合または接着されていて、コイルは分離
できない。膨張した時、コイル３００は長さの方
にはほどんど拡大せず、ほぼすべて、臨ましい直
径が拡大する。コイル２００の場合のように、第
３図の装置で液圧作動時にも気圧作動的にも膨張
させることができるが、膨張状態でコイル３００
が非膨張状態より大きな直径を持つのみならず、
より固くなることから水力膨張が望ましい。

次に本発明を特定の実施態様により一層詳細に
記載するが、以下の実施例は完全に説明のためで
ある。

実施例 １ 本発明のコイルを以下のように使用した。

実施例１要約 全身麻酔した２匹の健康なヒツジにおいて、右
外側頚動脈および右鎖骨下動脈にカニユーレ挿入
した。本発明のスプリングコイルを7F スワン
ガンツ（Swan Ganz）カテーテルに付け、肺
動脈弁の水準に位置させ部分的に不全にした。体
外循環装置は静脈貯蔵槽、ローラーポンプ、膜肺
および１分間25拍にセツトされた血液搏動器を含
んでいる。心室細動を100Vを交流（AC）で誘導
した。体外血流を110−120ml／Kg／minに上げ
た。機械的肺通気を室内空気中５％CO₂とした。

バイパスの間、くさび圧（wedge pressure）
は平均８−10mmHg、肺動脈圧５−８mmHg、およ
び中心静脈圧２mmHgであつた。それぞれ38およ
び48時間後に、心臓の細動を直流（DC）衝撃で
止めた。右または左からの血液放出なしの全心不
全であつた。全心肺バイパスを続けた。右心はそ
れぞれ１および３時間後に回復した。それぞれ３
および７時間後にいくらかの大動脈血液放出があ
つた。

それぞれ16および18時間までに、ヒツジのバイ
パスを止め、室内空気でベースラインの心機能に
戻す。

全回復を通じて、くさび圧は平均４−８mmHg
であつた。剖検において、すべての心臓は柔か
く、外観的に正常であつた。肺および心臓の組織
学的検査で特記することはなかつた。本実施例に
基き、肺動脈内のコイルは容易にエル ブイ
（LV）を減圧すると結論される。心肺バイパス中
に、空気中５％二酸化炭素で通気すると卓越した
肺機能を保つ。この手法は、開胸術なしで長期
間、右および／または左心臓補助のための迅速で
効果的手段を提供する。コイルの大きさは勿論患
者の大きさによつて決まる。ヒツジの場合、コイ
ルは約12cmの長さであつたが、人間の場合、好ま
しい長さは３−８cmである。現在の所、望ましい
装置は、第４図に示したような、スワン ガンツ
（Swan Ganz）フロー方向のカテーテルに固定さ
れた１インチ当り約６回転する平坦プラスチツク
スプリングからなる。この場合、コイルをつくる
平坦な材料は厚さ0.015インチ（0.375mm）と巾
0.150インチ（3.75mm）のものである。上記のよ
うに、スプリングは平坦である必要はなく、丸い
断面を持つ材料からできていてもよい。また上記
のように、コイルはハイトレル（Hytrel）弾性
ポリエステルのような種々のパチンとはじけるプ
ラスチツク、またはニチノール（Nitinol）のよ
うな記憶金属から出来ていてよい。

上記のように、本発明の系は開胸術のように比
較的侵入性の方法を除くことができる。過去10年
の間に、比較的安全て効果的な、一時的な左心補
助装置が確立された。一時的な心臓補助装置とは
一定期間の心臓補助の後に心機能がある程度回復
すると期待されるか患者のためか、心臓移植への
つなぎとするためのものである。前者の場合、そ
のゴールは障害のある心室を強化することであ
り、後者では、そのゴールは提供者の器官を使用
できるようになるまで血液動力学的補助を与える
ことである。全体またはほどんど全体の心臓補助
のための従来使用できる心臓補助装置は開胸術を
含む侵入性の方法に大きく頼つていた。末梢のカ
ニユレイシヨンのみで部分的または全体の心臓補
助を行う本発明によれば、このような方法を避け
ることができる。本方法では従来の心肺バイパス
に類似しているが、左心の減圧を肺動脈弁内にコ
イルを置き、それによつて少くとも部分的にそれ
を不全にすることによつて行う点が異る。全体ま
たはほぼ全体の心肺バイパスの間に肺を防げるた
めに、肺に５％二酸化炭素と室内空気の混合物を
通気する。

上記の実施例１により、長期間の心室細動で誘
導される心不全モデルを使い、右または左心不全
または全心不全が本発明によつて効果的に維持さ
れ、この操作の後に、肺機能に障害なく心機能が
回復することが示された。

実施例１考察 実施例１に使用したコイルは厚さ0.25mmと巾
3.5mmのハイトレル（Hrtrel）弾性ポリエステル
の平板リボンでつくつた固定スプリングであつ
た。このリボンを各回転の間隔２−３mm、全最終
長６−10cmのスプリングにコイル状とした。凝血
性を低めるため、ヘパリン複合体である
TDMAC複合体でスプリングを処理した。

体外心臓補助系には、内径1.2cmのシリコンゴ
ムチユーブが含まれ、その中を血液が電磁フロー
プローブに流れ、オキシメーターを通つて最後に
120ml容の静脈貯留器に流れ込む。後者はミクロ
スイツチに接続されていて静脈の戻りを知つて血
液ポンプ作動を調節する。次いで、血液はローラ
ーポンプで吸み出され、3.5mm²膜肺を通つて２個
の管状80ml容シリコンゴム貯留槽に流れ込む。こ
の槽のそれぞれが一方向の（人工心臓）弁で分け
られている。これらの貯留槽の第二のものは１分
間に25−40拍の速度で空気により交互に加圧さ
れ、動脈の戻りのラインへ300−600mmHgの圧で
血液放出を起こさせた。空気と酸素の加湿してい
ない混合物を、38℃で、１分間に２−３リツトル
のベースライン範囲内でPaCO₂を保つに十分な
流速で膜肺に通した。還流装置全体を39℃に保た
れた一定温度に調節できる室内に置いた。

健康な体重14および16.5Kgのヒツジを使用し
た。上記のようにして、７スワン ガンツ
（Swan Ganz）カテーテルに付けたコイルを肺動
脈弁の管内に置き、弁を部分的に不全とした。動
脈圧追跡と動脈血採取のためにNo.テフロン カテ
ーテルを左総頚動脈内に入れた。300U／Kgのヘ
パリンで全身をヘパリン処理後、内径6.5mmの強
化ポリウレタンカテーテルをほぼ右心房の高さに
排液オリフイスをつけて右外側頚静脈にカテーテ
ルを挿入した。動脈の戻りのカテーテルの右鎖骨
下動脈に末端を動脈内に放置するように導入し
た。次いでヒツジを機械的通気状態に置き、１分
間に15−16拍の呼吸速度、総量10−12ml／Kgは、
排出に対する吸入の比を１：２、正の排出圧４cm
H₂O、FlO₂0.40、ピークの吸収圧15−17cmH₂Oと
した。

この通気を２時間行つた後、ベースラインの呼
吸と血液動力学的読み値を得た。体外還流回路を
二酸化炭素を前に入れる方法でヘパリン添加正常
食塩液を先ず流す。バイパスを行う直前にすべて
の食塩液を新たに抜いたヘパリン添加の全血で置
換した。

次いで、部分的なブイエイ（VA）バイパスを
50−60ml／Kg／minの流速で開始した。エイシー
テイー（ACT）時間を追跡し、エイシーテイー
（ACT）を200と250秒の間に保つように十分なヘ
パリンを投与した。

血液動力学状態が安定し、体温が37℃になつた
ら、心室細動を、胸を横切る一回の110VAC（交
流）衝撃によつて誘発した。体外血流を110−120
ml／Kg／minに上げた。直ちに、機械的通機装置
への気体混合物を室内空気から５％二酸化炭素を
加えた室内空気に変え、ブイテイー（VT）を７
−８ml／Kgに減じた。

全体の心肺バイパス中、頻繁に血液気体測定を
行つた。ベースライン条件の間と異り、全心肺バ
イパス間の肺動脈血流は、逆方向というより、左
心および気管支静脈、テベジクス静脈、正弦排液
等への血流排出と反対になり、次いでコイルによ
つて開いている肺動脈弁を通つて肺動脈内に、次
いで右心室、そして右心房へと流れる。

全冠動脈肺バイパスを２日行つて後、DC（直
流）衝撃で心臓の細動を止めた。右心房にいくら
かの血液放出があつたが左心室にはなかつた。全
心肺がバイパスを、測定できるエルブイ（LV）
血液放出がない限り、続けた。血液放出が明らか
になつた時に体外血流を減じた。右および左心機
能が回復して後、バイパスを切り、麻酔を止め
た。ヒツジを間欠的強制的通気のために乳離さ
せ、室内空気で連続的な正の空気波圧とした。最
後に、最終の呼吸と血液動力学的機能測定のため
に、ヒツジを連続的な正の圧の通気をするベース
ライン条件に戻した。この後、ヒツジにペイント
バルビタール ナトリウムを静脈内投与して死亡
させた。

剖検中、肺の一般的外観、および心外膜と心内
膜の一般的外観、更に右および左心室断面の一般
的外観を観察した。次いで、心臓を２％グルタル
アルデヒドで固定した。心臓は軟かく外観は正常
であり、肺はピンクで良く空気が供給されてい
た。組成学的検査で変化または梗塞の部分は見ら
れなかつた。

肺動脈弁にコイルを導入することは認め得る副
作用はないようである。それなのに、この方法は
通常副作用を伴う多くの損傷なしに全心肺バイパ
スを行うことができる。

末梢のカニユレイシヨンによつて心臓補助がで
きる系には多大の利点があり、中程度および全心
不全の両方にこの系が使用できれば、特に利点が
ある。このような系では、開胸術および２以上の
大きな導管の移植または補助装置の移植を含む、
現行の高度に侵入性手法を避け得る。このよう
に、本発明では、感染、肺機能障害および出血を
含む現行の侵入的手法に固有の危険性を除く。

臨床環境において、心肺バイパスは世界中で心
臓外科において、毎日、日常的に無数に使用され
ている。全心肺バイパスで全体的心臓補助が得ら
れるが、医学および外科環境での心臓補助のため
の使用が二つの因子で制限される。第一は、体外
バイパスは全身の血圧を高め、全身の循環を増加
させる。このような効果は、また常に、後負荷を
高め、左心室充填圧を上昇させ、更には心機能に
障害を与える。次には肺浮腫に連がり得る。第二
は、高流速心肺バイパス中、肺動脈血流は顕著に
減少する。肺動脈の低環流は、心臓手術を伴う短
時間の全心肺バイパス後の肺不全と関係する。

上記の制限を克服するため、心臓補助のため末
梢のカニレイシヨンのみにより全心肺バイパスを
行うことができるように多くの事が試みられてき
た。低抵抗性の大きな口径の針金で強化したカテ
ーテルの出現は、正常範囲内でのシーブイビー
（CVP）を保つための時折の非常に大きな静脈の
戻りに対処する方法を提供する。しかしながら、
重篤な左心室不全中の左心室充填圧の調節には左
心の圧が減じられなければならない。

（誘導された心室細動中の）この全心不全のモ
デルにおいて、血液は心臓の左側から流出して肺
を横切つて肺動脈に這入り、肺動脈弁と三尖弁を
通り、最初の二、三時間の間、左心房圧の過度の
上昇なしに右心房に這入つた。その後、逆行の血
流が常に起り、６−24時間後に左心房圧の耐えら
れない上昇を引起した。ある点で左心房を減圧す
るための手段を見い出さなければならなかつた。
本発明の上記のコイルの使用がこの問題を解決す
る。

実施例１は、肺動脈弁を横切るように伸ばして
肺動脈中にコイルを置くことによつて左心は容易
に減圧されることを示し、その時、心臓は心室細
動している。更に、その細動の後、または心室不
全の際に、コイルは、右心が最初に回復すとはい
え、くさび圧のいかなる上昇をも防止する。同様
に、実施例１はバイパスを止めた後、直ちに肺機
能が回復し、試験動物は直ちに室内空気の通気に
耐えられるようになることを示している。実施例
は、もしコイルを肺動脈弁を横切つて肺動脈に挿
入して左心の圧を減じると、全心臓補助、右およ
び／または左の補助を末梢のカニユレイシヨンの
みで得ることができることを示している。最小の
侵入で、この補助は破減的な心臓の障害から回復
するために必要な時間を与える。

本発明は説明のために記載した実施態様に限定
されるものではなく、本発明から離れることなし
に修正してよいことを理解すべきである。