JPH09506540A - 体管内に配置するためのスペースホルダー - Google Patents

体管内に配置するためのスペースホルダー

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、体管内に配置するためのスペースホルダー(1)に関し、該スペースホルダーは、金属製編組物によって形成されたフレキシブルな支持構造体(2)を有しており、該支持構造体は、形状記憶エラストマーから成る周壁体(3)内に埋め込まれている。前記支持構造体(2)は形状記憶合金(Memory−Metall)から成っている。該支持構造体が室温では軟性であるのに対して、形状記憶エラストマーから成る周壁体(3)は硬性である。このコンビネーションに基づいて、室温では細くかつ硬性のスペースホルダーが生じるので、該スペースホルダーは狭窄症の発症部位へ容易に配置することができる。体温では支持構造体(2)は拡張し、かつ周壁体(3)は軟性かつフレキシブルになる。これによって太く硬性ではあるが、弾性的なスペースホルダーが生じる。

Description

【発明の詳細な説明】 体管内に配置するためのスペースホルダー 技術分野 本発明は、フレキシブルな支持構造体を備えた、体管内に配置するためのスペ ースホルダー(ステント)に関するものである。 背景技術 スペースホルダーは、狭窄症を処置する場合に使用される。狭窄症は、体管内 の先天性又は後天性の狭窄部である。該狭窄症は、例えば気管、食道或いは又、 血管のような中腔性器官に関係しかつ病的機転の結果として惹起される。症状が 相応に顕著な進行を示すと、罹患した体管内の狭窄部は停滞症状を呈し、更には 閉塞症状をも呈することになる。 狭窄部を拡張し、かつ開放状態に保つために、血管であれ、或いはその他の中 腔性器官であれ、当該器官内に所謂ステントを設置することは公知である。該ス テントは概ねカテーテルを介して植設される。植設した後に、該ステントは、挿 入のために必要な腔径から、使用位置に相応した、より大きな腔径に変化される 。その場合ステントは内部支柱として中腔性器官を開放状態に保ち、従ってスペ ースホルダーとして機能する。 狭窄部を開放状態に保つためのスペースホルダー(ステント)は多種多様の実 施形態で公知になっている。すなわち金属材料及び/又はプラスチック材料から 成るステントが公知である。大抵のステントは、自己膨張特性を有する金属線材 の編組体から成っている。 自己膨張性スペースホルダーは例えば欧州特許出願公開第0183372号明 細書及び米国特許第4732152号明細書においてすでに開示されいる。当該 公知のスペースホルダーはその植設に先立って、その固有戻しばね力に抗して縮 径横断面に緊縮され、かつカテーテルによって患者の体内へ挿入される。体管内 に位置決めした後にスペースホルダーはその固有張力に基づいて弾発し、これに よって定着される。 欧州特許出願公開第0177330号明細書には、植設目的のために縮径横断 面に緊縮されたスペースホルダーを、カテーテルを介して体管内に挿入し、次い でカテーテル外へ押出す装置が開示されている。 しかし又、スペースホルダーの使用位置で先ず適当な装置、例えばバルーンカ テーテルを介して、拡張位置に膨張させねばならないようなスペースホルダーも 存在している。 更に又、支持性の金属セグメントを、組織適合性のベース材料、例えばシリコ ーンから成る閉じた周壁体内に埋め込んでおき、こうして組織細胞がスペースホ ルダー通って通過成長するのを阻止するようにしたス ぺースホルダーも、欧州特許第0587197号明細書又はドイツ連邦共和国登 録実用新案第9116881号明細書に基づいて公知になっている。 また所謂「形状記憶合金(Memory−Metall)」から成る金属線材を有するスペ ースホルダーも公知である。該スペースホルダーは低温では僅かな半径を有して いる。この状態で該スペースホルダーは狭窄症部位に設置され、次いで、体温以 下の限界温度を上回ると半径方向に拡張し、こうして狭窄症部位を開放状態に保 つことができる。 前記の全ての公知実施形態に共通する欠点は、その挿入操作が煩瑣である点で ある。第1の理由として、スペースホルダーは、そのフレキシビリティに基づい て、挿入操作時に屈曲してロックすることがあり、第2の理由として挿入のため には、スペースホルダーに外側から係合しかつその配置部位で該スペースホルダ ーを解放せねばならないような部分的に複雑な構造の挿入器具が必要になる点が 挙げられる。 そればかりでなく公知のスペースホルダーは、緊縮時には長くなり、緊縮圧が 除かれると、長さがそれ相応に再び短くなる点も欠点と見做される。これは、狭 窄症の処置手順を計画する際の問題点となる。それというのはスペースホルダー の長さを狭窄症部位の長さに正確に調和させる必要があるからである。また体管 内でスペースホルダーと体管周壁との間で相対運動が 生じることもある。 発明の開示 従来技術を出発点とする本発明の課題は、スペースホルダーをその形状の点並 びに特性の点で改良して、該スペースホルダーを体内に、より良好かつ簡便に、 無理なく設置できるようにすることである。 前記課題を解決するための本発明の有利な構成手段は、請求項1の特徴部分に 記載したように、支持構造体が、25℃より低い温度範囲では硬性でかつ35℃ より高い温度範囲では軟性であるエラストマーから成っている点にある。 要するに本発明の要旨は、支持構造体を製造するために、室温では硬性である が体温では軟性であるようなエラストマーを使用する点にある。このように温度 に敏感なエラストマーは、スペースホルダーを位置決めするために必要とする曲 げ剛さを有する一方、該スペースホルダーは、これを体管内へ挿入した後には組 織機能上の運動可能性を得る。 当該エラストマーは、22℃の温度では、いかなる場合にも硬性でなければな らない。その場合、硬性状態から軟性状態への転移動作は25℃〜35℃の温度 範囲内で行われる。医学的及び外科的観点から見れば、準硬性状態から準軟性状 態への転移を33℃〜34℃の温度で行うエラストマーが特に有利であると判明 した。 請求項2に記載の構成手段によってステントは編組法、製織法又は緯編み法で 単数又は複数本の糸から製作することができる。該糸は、前記特性を有する温度 に敏感なポリウレタンから成るのが特に有利である。このようなステントは実質 的に3つの別の利点を付加的に提供する。第1に、支持構造体を通って水分を通 過させることが保証されている。これによってステント内に、要するに体管の腔 径内部に水分膜が形成される。水分膜の形成は、一種の受動性拡散・滲透に基づ く外側粘膜からの水分移行によって行われる。こうしてステントの内壁面には常 時、潤滑膜が存在する。 更にメッシュサイズは、その都度の要求に応じて変化させることができる。こ の場合、所望の組織生成を可能にするようにメッシュサイズを調整できるのが特 に有利である(請求項3)。気管支系統の症例では前記組織生成は例えば、機能 できる繊毛上皮による通過成長(上皮生成)を意味している。これに対して悪性 の組織細胞は抑制される。 別の利点は、ステントの撓曲挙動及び形状挙動に関するものである。固有安定 性を有する中空円筒形の編組構造によって、支持構造体もしくはスペースホルダ ーは、体管又は体腔の湾曲部に沿って容易にガイドされるようにフレキシブルで ある。従って本発明のスペースホルダーは、耐座屈性の安定挙動の点で優れてい る。 原則として支持構造体の編組組織は、組織細胞がメッシユ格子を通って成長で きないほど緊密に形成することができる。その結果、体管が部分的であれ全面的 であれ改めて閉塞する事態は避けられる。 請求項4に記載の手段によって得られる有利な構成は、支持構造体内に形状記 憶合金から成る糸又はストランドを付加的に配置した点に見られる。この場合、 形状記憶合金はニッケル−チタン合金、所謂ニチノールであるのが殊に有利であ る。該材料は低温では緊縮した構造を有しているが、限界温度を超えると膨張す る。その都度所望の限界条件は、合金成分の適正な選択によって設定することが できる。 形状記憶合金又はニチノールから成る糸は室温では軟性であるが、これに対し て温度に敏感なエラストマーから成る糸は硬性である。このコンビネーションに よって、室温では細くフレキシブルなスペースホルダーが得られる。体温ではエ ラストマーは軟性になりかつフレキシブルになるのに対して、ニチノールは拡張 する。その場合、体管の腔径に適合された、硬性で、しかも弾性的なスペースホ ルダーが生じる。 本発明のスペースホルダーは、細くかつ硬性の状態で体管内へ問題なく挿入し て設置することができる。本スペースホルダーでは専用の挿入器具を使用する必 要はない。 本発明の課題を解決するための第2番目の構成手段 は、請求項5に記載した通り、周壁体が、25℃よりも低い温度範囲では硬性で あり、35℃よりも高い温度範囲では軟性であるエラストマーから成っている点 にある。 この場合フレキシブルな支持構造体は中空円筒形の周壁体内に埋め込まれてい る。該周壁体は、すでに述べたように温度従変性の特性を有するエラストマーか ら成っている。該エラストマーは室温では硬性であり、また体温では軟性である 。 本発明の課題を解決するための第3番目の構成手段は、請求項6に記載した通 り、周壁体が、特にポリウレタンをベースとする形状記憶エラストマーから成っ ている点にある。 該構成手段の核心は、スペースホルダーの周壁体のために形状記憶エラストマ ーを使用する点にある。つまり周壁体の材料は、特にポリウレタンをベースとし ていて、形状記憶特性を有する温度従変性のエラストマーである。該エラストマ ーは冷間状態では硬性で小さい。該エラストマーから形成されたスペースホルダ ーは体管内へ何の支障もなく挿入することができる。体温で、もしくは該体温よ り僅かに低い温度で始めて、形状記憶エラストマー、ひいてはスペースホルダー は膨張する。 請求項7に記載した通り、支持構造体は複数本の金属線材から形成される。該 支持構造体の構造と形状は 任意であり、ネット状に製織されていてもよく、或いは、互いに接触していない 又は互いに結合された個々の線材から成っていてもよい。 支持構造体は、形状記憶エラストマーから成る周壁体の膨張動作を許容すると いう要求条件だけを満たせばよい。この要求条件は、支持構造体を適当に硬性す ることによって問題なく満たすことができる。 発明の思想を更に進展させる有利な実施形態は請求項8に記載されている。つ まり請求項8によれば、支持構造体の金属線材は形状記憶合金から成っている。 この場合もニチノールを適用するのが殊に有利である。本実施形態では、ニチノ ールから成る金属線材は、形状記憶エラストマーから成る周壁体内に埋め込まれ る。室温では、ニチノールから成る金属線材は軟性であるのに対して周壁体は硬 性である。このコンビネーションによって、やはり室温では細くて硬性のスペー スホルダーが得られる。体温では、形状記憶エラストマーは軟性でフレキシブル であるのに対して、ニチノールから成る支持構造体は拡張する。この拡張時に、 太くて硬性の、しかも弾性的なスペースホルダーが生じる。 細くかつ硬性の状態におけるスペースホルダーの挿入操作と位置決め操作は、 専用の挿入器具を用いることなく簡便かつ正確に実施することができる。挿入操 作時にニチノールが冷間状態で変形可能であり、つま り可塑軟性の特性を有していることは、挿入操作時に特に有利な効果を発揮する 。 スペースホルダーの製作は、軟性でなお成形可能な状態にある形状記憶合金を (形状記憶エラストマーがすでに軟性であれば)該形状記憶エラストマーと合体 させるようにして行われる。従って支持構造体は、それが細く小さな状態でエラ ストマー内に埋め込まれる。この場合に重要な点は、組合わされる両材料が固相 状態をまだ変換しない温度範囲で製造プロセスを行うことである。 請求項9乃至12に記載した手段は、支持構造体と形状記憶エラストマーから 成る周壁体との有利な構成に関わるものである。 請求項9によれば支持構造体は、ジグザグ状に成形された複数本の線材から構 成される。この場合、各線材は少なくとも3つの脚片を有し、該脚片のうち中位 の脚片は、その両端で夫々境を接し合っている両脚片と夫々鋭角を成している。 互いにずらして配置された複数本の線材から形成された支持構造体は、形状記 憶エラストマーから成る周壁体内に埋め込まれている。これによって周壁体は、 支持構造体を通って組織細胞が通過成長するのを阻止する。 このようなスペースホルダーは、周面側に均等な戻し力を有し、かつその構造 は複雑ではないので、従っ て簡単に製作することができる。 請求項10に記載の構成手段によって、長さの安定したスペースホルダーが提 供される。 1本の線材の脚片は、夫々2つの脚片間に45°より小さい角度を形成するよ うに設計されている。この幾何学的設計によってスペースホルダーは、その緊縮 時にもその長さを変化することはない。これは、狭窄症の処置計画時に特に重要 である。それというのは、スペースホルダーを、その所要長さに正確に調和させ ることが可能になるからである。 スペースホルダーに対して外部から半径方向の圧力が加えられると、2つの脚 片間に位置している折曲点は順回転運動方向で内方に向かって運動する。しかし これと同時に、内寄りに位置している脚片端部の折曲点は逆回転運動方向で外方 に向かって運動する。これによって両運動は互いに相殺され、スペースホルダー はその全長にわたって安定的である。 1つの方向から脚片の縦軸線に対して垂直に作用する力がスペースホルダーに 対して及ぼされると、線材は中央へ向かって撓む。その場合その都度隣接した線 材は互いに相対的に離隔することになる。しかしながら、このような事態は、線 材が弾性的な周壁体内に埋め込まれていることによって阻止される。 スペースホルダーの長さ安定性が必要でない場合もしくは所望されない場合に は、請求項11に記載した 通り、スペースホルダーは、夫々2つの脚片間の角度が≧45°かつ≦90°に なるように構成することができる。 本発明の有利な構成では、請求項12に記載した通り、互いに隣接し合った線 材は歯列状に互いに噛み合っている。これによってスペースホルダーの周面側の 戻し力は助成される。 隣接し合った線材の相互係合によって支持構造体と周壁体との効果的な協働が 保証される。スペースホルダーに圧力が加えられると、脚片は相対的に互いに離 隔し、これによって周壁体内には、戻し作用を生ぜしめる引張り応力が発生する 。ひいては周壁体内で該引張り力は押圧力に変換される。該押圧力は、外部から 作用する圧力に対抗し、こうして線材内に相応の反力を生ぜしめる。 体管内で本発明のスペースホルダーがスリップしてずれるのを避けるために、 周壁体は全周にわたって配分された突起を有することができる。該突起は規則的 又は不規則的に配置することができる。該突起を凸粒子、フック又はスパイクに よって成形することも可能である。しかし該突起は、支持構造体を形成する線材 を湾曲又は捩じって周壁体から鱗状の凸部を押し出すように構成することもでき る。これによってスペースホルダーは条溝状の表面構造を有することになる。こ の形状は全体的に見れば、罹患した体管壁に無理な負 荷を与えないことになる。それというのは、管壁を包囲する血管を絞窄する不都 合な事態が避けられるからである。 図面の簡単な説明 図1aは収縮した状態にあるスペースホルダーの斜視図である。 図1bは拡張した状態にある図1aのスペースホルダーの斜視図である。 図2a、図2b及び図2cは形状記憶エラストマーから成る周壁体を有するス ペースホルダーの3つの異なった実施形態を示す図である。 図3は運動動作過程を示した3つの脚片を有する支持線材の側面図である。 図4はスペースホルダーの部分的な展開図である。 図5は編成された支持構造体を有するスペースホルダーの概略的な編成図であ る。 発明を実施するための最良の形態 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。 図1a及び図1bには、形状記憶合金から成る支持構造体2と、該支持構造体 2を埋め込んでいる形状記憶エラストマーから成る周壁体3とを有するスペース ホルダー1が図示されている。前記支持構造体2は複数本の線材2′から編成さ れている。 図1aは、冷間状態Kに在るスペースホルダー1を表している。この状相では 形状記憶エラストマーから 成る周壁体3は硬性でかつ小さい。支持構造体2も同じく小さいが、変形可能で ある。それというのは形状記憶合金は可塑的な軟性の特性を有しているからであ る。 こうして前記スペースホルダー1は、狭窄症に冒された体管内へ良好に挿入す ることができる。 体温を僅かに下回る温度で始めてスペースホルダー1は膨張する。次いでスペ ースホルダー1は、図1bに図示した温間状態Wへ転移する。この冷間状態Kか ら温間状態Wへの転移は、昇温経過を表す矢印PF1によって略示されている。 温間状態Wにおいては周壁体3は軟性でかつフレキシブルである。支持構造体 2は自己拡張した状態にある。これによってスペースホルダー1は硬性になるが 、弾性的である。該スペースホルダーは、罹患した体管の中腔部を完全に満たし て該中腔部を支持することができる。 図2aに示したスペースホルダー4のニチノール線材5′から成る支持構造体 5はネット状の編組構造を有している。該支持構造体5も同様に、形状記憶エラ ストマーから成る周壁体6内に埋め込まれている。 図2b及び図2cに夫々部分的に図示したスペースホルダー7及び8は原理的 には等しい構造を有している。各スペースホルダー7,8を夫々構成している形 状記憶合金線材9′,10′から成る支持構造体9, 10は、形状記憶エラストマーから成る周壁体11,12内に埋め込まれている 。 図3には、支持線材16の3つの脚片13,14,15が図示されている。中 位の脚片14は、該脚片に境を接する両脚片13及び15と夫々鋭角αを成して いる。上位の脚片13の終端点は符号Aで、該上位の脚片13と中位の脚片14 との間の外位の折曲点は符号Bで、かつ中位の脚片と下位の脚片15との間の内 位の折曲点は符号Cで、また下位の脚片15の終端点は符号Dで表されている。 前記の両終端点AとDは、スペースホルダーの両外端に位置している2つの点 を表し、かつ固定点と見做されねばならない。矢印PF2に相応して矢印PF2 の方向に外位の折曲点Bに対して外部から半径方向に圧力が加えられると、該外 位の折曲点Bは順回転運動方向で図平面内で下向きにかつ内方に向かって運動す る。同時に内位の折曲点Cは逆回転運動方向で上向きにかつ外方に向かって運動 する。両運動の重畳によって両運動は互いに相殺される。両終端点AとDは位置 安定的な状態に保たれる。 支持線材16が、図平面に垂直な方向の力で負荷を受けた場合には、支持線材 16は該支持線材の縦軸線LAに対して垂直方向に撓む。 従って、複数本の支持線材から成る支持構造体を、支持線材16の形状に相応 して構成したスペースホル ダーは、たとえ圧縮されたとしても、その全長にわたって安定的である。 図4には、スペースホルダー17の一部が図示されている。形状記憶合金から 成る複数本の支持線材18も同じく、形状記憶エラストマーから成る周壁体19 によって包囲されている。 個々の支持線材18は、その丸められた長さ区分20でもって歯列状に互いに 噛み合っている。個々の脚片21,22,23間では夫々鋭角βが維持される。 これによって中位の脚片22は、該中位脚片に続く両脚片21及び23よりも夫 々短い。 図5に示したスペースホルダー24では、支持構造体25は個々の糸26及び 27から編組技術によって製作されている。糸26は温度に敏感なポリウレタン から成るのに対して、糸27はニチノールから成っている。 25℃以下の温度では糸26は硬性で小さいのに対して、糸27はこの温度範 囲では圧縮されており、つまり収縮した状態に在る。34℃の限界温度に達する と、糸26は軟性かつ弾性的になり、また糸27は拡張する。 ステントつまりスペースホルダー24が体管内に挿入された場合、水分が、体 管の外側粘膜からスペースホルダー24の内部領域へ通過することができる。そ の結果、内壁28に沿って水分膜Fが形成される。 更にまた、該ステントつまりスペースホルダー24は、丸編み状の編組構造に 基づいて、撓曲挙動及び形状挙動に関するポジティブな特性の点で優れている。 体の湾曲部における円筒形状の座屈は申し分なく回避される。 ステント24においてはメッシュ29は、機能できる組織がメッシュを通って 通過成長できるようなサイズに選ばれている。 符号の説明 1 スペースホルダー、 2 支持構造体、 2′ 線材、 3 周 壁体、 4 スペースホルダー、 5 支持構造体、 5′ ニチノール 線材、 6 周壁体、 7,8 スペースホルダー、 9,10 支持構 造体、 9′,10′ 形状記憶合金線材、 11,12 周壁体、 13 ,14,15 脚片、 16 支持線材、 17 スペースホルダー、 18 支持線材、 19 周壁体、 20 丸められた長さ区分、 21 ,22,23 脚片、 24 スペースホルダー、 25 支持構造体、 26,27 糸、 28 内壁、 29 メッシュ、 K スペース ホルダーの冷間状態、 w スペースホルダーの温間状態、 F 水分膜、 PF1 昇温経過を表す矢印、 PF2 加圧方向を表す矢印、 X 支持線材の長さ、 LA 支持線材の縦軸線、 A 終端点、 B 外位 の折曲点、 C 内位の折曲点、 D 終端点、 α,β 鋭角
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.フレキシブルな支持構造体(25)を備えた、体管内に配置するためのスペ ースホルダーにおいて、支持構造体(25)が、25℃より低い温度範囲では硬 性でかつ35℃より高い温度範囲では軟性であるエラストマーから成っているこ とを特徴とする、体管内に配置するためのスペースホルダー。 2.支持構造体(25)が少なくとも1本の糸(26)から成り、該糸がそれ自 体によってか、又は少なくとも1本の別の糸と相俟って、安定的に編組されてい る、請求項1記載のスペースホルダー。 3.支持構造体(25)が、機能できる組織の通過成長を可能にするサイズのメ ッシュ(29)を有している、請求項2記載のスペースホルダー。 4.少なくとも1本の別の糸(27)が、形状記憶合金、特にニッケル−チタン 合金から成っている、請求項2又は3記載のスペースホルダー。 5.少なくとも体温では所定限度弾性的なプラスチックから成る中空円筒形の周 壁体(3,6,11,12,19)内に埋め込まれたフレキシブルな支持構造体 (2,5,9,10)を備えた、体管内に配置するためのスペースホルダー(1 ,4, 7,8,17)において、周壁体(3,6,11,12,19)が、25℃より も低い温度範囲では硬性であり、35℃よりも高い温度範囲では軟性であるエラ ストマーから成っていることを特徴とする、体管内に配置するためのスペースホ ルダー。 6.少なくとも体温では所定限度弾性的なプラスチックから成る中空円筒形の周 壁体(3,6,11,12,19)内に埋め込まれたフレキシブルな支持構造体 (2,5,9,10)を備えた、体管内に配置するためのスペースホルダー(1 ,4,7,8,17)において、周壁体(3,6,11,12,19)が、特に ポリウレタンをベースとする形状記憶エラストマーから成っていることを特徴と する、体管内に配置するためのスペースホルダー。 7.支持構造体(2,5,9,10)が複数本の金属線材(2′,5′,9′, 10′,16,18)から構成されている、請求項5又は6記載のスペースホル ダー。 8.金属線材(2′,5′,9′,10′,16,18)が、形状記憶合金、特 にニッケル−チタン合金から成っている、請求項7記載のスペースホルダー。 9.支持構造体(2,5,9,10)が、夫々ジク ザグ状に成形されていて周壁体(3,6,11,12,19)の縦軸線(LA) に対して平行に延びかつ該周壁体(3,6,11,12,19)の周面寄りで互 いにずらされた少なくとも2本の線材(16,18)から形成されており、各線 材(16,18)が少なくとも3つの脚片(13〜15,21〜23)を有し、 該脚片のうち中位の脚片(14,22)が、その両端で夫々境を接し合っている 両脚片(13,15,21,23)と夫々鋭角(α,β)を成している、請求項 5から8までのいずれか1項記載のスペースホルダー。 10.鋭角(α,β)が45°より小さい、請求項9記載のスペースホルダー。 11.鋭角(α,β)が≧45°かつ≦90°である、請求項9記載のスペースホ ルダー。 12.周壁体(19)の周面寄りで互いに隣接した2本の線材(18)が歯列状に 互いに噛み合っている、請求項5から11までのいずれか1項記載のスペースホ ルダー。
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