KR20120112272A - 변형가능한 폐색 장치 - Google Patents

Abstract

고정된 다공도를 갖고 모관 내의 동맥류의 영역에 도달하도록 환자의 혈관구조 내로 삽입하기에 적합한 치수를 갖는 구조물을 포함하는, 환자의 모관의 영역 내의 동맥류의 혈관내 치료에 적합한 폐색 장치가 개시된다. 장치는 구조물에 의해 지지되는 부서지기 쉬운 재료를 추가로 포함하며, 이는 초기에 부서지기 쉬운 재료를 통한 흐름에 대한 실질적인 장벽을 제공하고, 천공지관의 하류에서의 허혈을 최소화하기 위해 단기간 내에 모관과 연통하는 천공지관의 소공에서 발생하는 압력차의 존재 하에서 국소적 파열 및 국소적 침식 중 적어도 하나가 가능하다.

Description

변형가능한 폐색 장치{MODIFIABLE OCCLUSION DEVICE}

본 발명은 신체의 관(vessel) 내의 임플란트(implant)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 국소적 압력차에 기초하여 비가역적으로 변형되는 스텐트(stent)를 포함하는 폐색 장치에 관한 것이다.

동맥류(aneurysm) 및 다른 동-정맥 기형부(arterio-venous malformation)와 같은 혈관 장애 및 결손은 중요 조직(critical tissue) 부근에 위치된 때 또는 기형부로의 용이한 접근이 불가한 경우에 특히 치료하기가 어렵다. 이러한 두 어려움의 요인은 특히 뇌동맥류(cranial aneurysm)에 적용된다. 두개 혈관(cranial blood vessel)을 둘러싸는 민감한 뇌 조직과 제한된 접근으로 인해, 두개 혈관구조의 결손을 수술적으로 치료하는 것은 매우 도전적이고 흔히 위험하다.

혈관내(endovascular) 방법에 의한 동맥류의 치료에서, 목표는 동맥 혈압 및 혈류로부터 동맥류 성낭(aneurysm sac)의 내부 체적을 배제시키는 것이다. 동맥류의 내부 벽에 혈압 및/또는 혈류가 가해지는 한, 동맥류 파열(rupturing)의 위험성이 있다.

비-수술적 치료는 카테터 전달 시스템을 사용하여 전개되는 색전 코일과 같은 혈관 폐색 장치를 포함한다. 뇌동맥류를 치료하기 위한 현재의 바람직한 시술에서, 색전 코일 전달 카테터의 원위 단부는 전형적으로 서혜부 내의 대퇴 동맥을 통해 환자의 비-두개 혈관구조 내로 초기에 삽입되고, 두개 내의 소정의 전달 부위로 안내된다. 이어서, 동맥류 성낭이 혈압 및 혈류로부터 벽을 보호하는 고형 혈전 덩어리(solid, thrombotic mass)를 형성하는 색전 물질로 채워진다.

색전 치료에 대한 한 가지 내재적인 단점은 동맥류 체적이 그들 내에 이식된 고형 색전 덩어리로 인해 영구적으로 유지된다는 것이다. 동맥류 벽에 대한 혈압 및 혈류 충돌이 완화된 후에도, 벽은 완전하게 치유되거나, 덜 확장된 형태로 재형상화되거나, 모관(parent vessel) 벽 내로 다시 재통합될 수 없다. 또한, 동맥류의 크기가 뇌에 대한 임의의 "종괴 효과(mass effect)" 유형의 손상을 생성하였다면, 이식된 색전 덩어리는 동맥류가 치료 후에 상당하게 수축되는 것을 허용하지 않는다.

동맥류를 치료하기 위한 넥-폐색(neck-occlusive) 접근법을 사용할 때, 동맥류의 입구 또는 "넥"이 동맥류 체적 자체를 대신하여 치료된다. 넥을 가로지르는 혈액의 이동이 최소화될 수 있을 경우, 동맥류 체적 내의 울혈은 색전 물질의 이식 없이 자연적인 혈전 덩어리의 형성으로 이어질 수 있다. 자연적인 혈전 덩어리가 바람직한데, 이 이유는 그것이 동맥류 벽의 감소된 확장을 포함하는 치유의 증가된 수준, 및 가능하게는 동맥류의 넥의 평면을 따른 원래의 모관 형상으로의 동맥류의 가능한 재통합을 허용하기 때문이다. 넥 평면은 모동맥(parent artery)의 내막(intima)이 동맥류를 형성하지 않은 경우에 있을 가상 표면이다.

많은 현재의 넥-폐색 기술에 대한 중요한 도전은 모관 내의 동맥류 넥을 실질적으로 차단하면서도, 모관으로부터 분지되고 직경이 매우 작으며 일부 해부학적 위치에서 다수이고 또한 임상적으로 중요한 영역에, 특히 뇌 내에서 공급하는 천공지(perforator)-유형 관 내로의 흐름을 방해하지 않는 것이다. 일례는 뇌저 동맥(basilar artery)이며, 이는 모 뇌저 동맥으로부터 교뇌(pons) 및 상부 뇌줄기(upper brain stem)에 공급하는 많은 천공지관(perforator vessel)을 갖는다. 이러한 유형의 동맥 내에서의 비-차별적 넥 폐색 장치의 사용은 천공지관의, "소공(ostia)"으로 알려진 개구가 차단된 경우 환자에 의도하지 않게 심각한 손상을 야기할 수 있다.

넥-폐색 장치의 전형적인 기본 구성은 튜브형의 스텐트형 구조이다. 이들 구조는 다양한 섬유로부터 직조되거나 감기거나, 금속으로부터 레이저-커팅되거나, 다양한 다른 방식으로 제조될 수 있다. 다수는 내부 스트럿(strut) 또는 스캐폴드(scaffold)를 갖는다. 대부분이 공통으로 갖는 것은 반경방향 대칭성이며, 이는 그들이 동맥의 일 부분, 측면 또는 반경방향 섹터(sector)를 다른 섹터보다 더 또는 덜 다공성으로 덮지 않는다는 것을 의미한다. 그들의 대칭적 구성, 및 그에 따른 동맥 벽의 적용범위는, 내부 스트럿이 마이크로-수준 관점으로부터 다공도(porosity)를 추가로 감소시킬 수 있는 곳을 제외하고는, 임의의 주어진 횡방향 슬라이스(slice) 또는 단면 둘레에서 비교적 균질하다.

관내 혈관 보형물(endoluminal vascular prosthesis)의 몇몇 실시예가, 예를 들어 분기하는 동맥과 정렬될 수 있는 고정된 관류 포트(perfusion port)를 갖는 일 실시예를 포함하는, 샤올리안(Shaolian) 등의 미국 특허 제6,187,036호에 기술되어 있다. 이러한 보형물은 인접한 관과의 관류 포트의 신중한 정렬을 요구한다.

인접한 관으로의 흐름을 허용하면서 동맥류를 밀봉하는 것에 관한 폐색 장치의 일례가 존스(Jones) 등의 미국 특허 제7,156,871호에 개시되어 있다. 팽창가능한 스텐트가, 정상적으로는 혈액 중에서 분해성이지만 활성제에 의해 국소적으로 활성화될 때 활성화된 곳에서 분해에 저항하는 커버링(covering)을 갖는다. 이러한 장치는 별도의 활성제의 정밀한 전달을 요구한다.

동맥류 폐색 시스템의 다른 유형이 측분지관(side branch vessel)에서의 유체 압력차에 응답하여 팽창하는 것으로 알려진 복수의 미리형성된 간극 또는 기공을 갖는 보스(Bose) 등의 미국 특허 공보 제2007/0239261호에 기술되어 있다. 굽힘가능한 요소, 예컨대 작은 패들(paddle)의 편향, 기공의 탄성 연신, 및 증가된 압력차에 의한 표면 장력의 무력화를 포함하는 다양한 가능성이 언급되어 있다.

따라서, 모관과 연통하는 천공지관 내로의 흐름을 차단하지 않고서 모관 내의 동맥류의 넥 또는 다른 동-정맥 기형부를 효과적으로 폐색시키는 장치를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은 모관 내의 동맥류 내로의 흐름을 실질적으로 차단하면서도, 천공지관 내로 침투하는 흐름을 허용하도록 천공지관의 소공에서의 압력차에 신속하게 순응하는 폐색 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 동맥류의 넥과 천공지관의 소공 사이의 구별되는 특성에 민감한 폐색 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 실질적으로 오직 차압에 기초하여, 변형을 포함하여 비가역적으로 침식(erode) 또는 파열되는 장치를 제공하고 천공지관 내로 유체 흐름을 침투시킴으로써, 모관과 연통하는 천공지관과 같은 인접 관을 또한 폐색시키지는 않으면서 모관 내의 동맥류의 넥이 폐색될 수 있다는 인식으로부터 기인한다. 장치는 천공지관의 소공의 존재를 효과적으로 감지하고, 소공 내로의 흐름을 허용하도록 그 자체를 변형시키며, 그럼으로써 동맥류 내로의 흐름을 실질적으로 계속 차단하면서 허혈(ischemia)을 최소화한다.

본 발명은, 고정된 다공도를 갖고 모관 내의 동맥류의 영역에 도달하도록 환자의 혈관구조 내로 삽입하기에 적합한 치수를 갖는 구조물을 포함하는, 환자의 모관의 영역 내의 동맥류의 혈관내 치료에 적합한 폐색 장치를 특징으로 한다. 장치는 구조물에 의해 지지되는 부서지기 쉬운 재료(frangible material)를 추가로 포함하며, 이는 초기에 부서지기 쉬운 재료를 통한 흐름에 대한 실질적인 장벽을 제공하고, 천공지관의 하류에서의 허혈을 최소화하기 위해 단기간 내에 모관과 연통하는 천공지관의 소공에서 발생하는 압력차의 존재 하에서 국소적 파열 및 국소적 침식 중 적어도 하나가 가능하다.

일부 실시예에서, 구조물은 금속 스트럿을 포함하며, 부서지기 쉬운 재료는 셀룰로오스, 알기네이트, 우레탄, 폴리카프로락톤 및 폴리글리콜산 중 적어도 하나로 형성되는 얇은 필름을 포함한다. 다른 실시예에서, 부서지기 쉬운 재료는 압력차의 존재 하에서의 국소적 파열부로서 역할하도록 분할될 수 있는, 전기-방사된(electro-spun) 폴리비닐리덴 플루오라이드 섬유들과 같은 섬유들을 포함한다.

소정 실시예에서, 부서지기 쉬운 재료는 적어도 하나의 생분해성 조성물을 포함한다. 일부 실시예에서, 구조물은 고화된 다공성 우레탄과 같은 실질적으로 비-생분해성인 다공성 폼(foam)을 포함하며, 부서지기 쉬운 재료는 폼의 다공도 중 적어도 일부를 통하여 산재된, 폴리카프로락톤과 같은 적어도 하나의 생분해성 조성물을 포함한다. 일 실시예에서, 부서지기 쉬운 재료는 133 내지 6666 ㎩ (1 내지 50 ㎜ Hg)와 등가인 압력차에 응답할 수 있고, 단기간은 10분 미만이다. 일부 실시예에서, 부서지기 쉬운 재료는 환자에의 이식 전에 직경이 10 마이크로미터 이상인 개구를 한정하며, 10 마이크로미터 내지 500 마이크로미터 범위의 두께를 갖는다.

본 발명은 또한 환자의 모관 내의 동맥류를 치료하는 방법으로서 표현될 수 있으며, 이 방법은 고정된 다공도를 갖고 환자의 혈관구조 내로 삽입하기에 적합한 치수를 갖는 구조물을 구비한 폐색 장치를 선택하는 단계를 포함하고, 이 장치는 구조물에 의해 지지되는 부서지기 쉬운 재료를 추가로 포함하며, 이는 초기에 부서지기 쉬운 재료를 통한 흐름에 대한 실질적인 장벽을 제공하고, 천공지관의 하류에서의 허혈을 최소화하기 위해 단기간 내에 모관과 연통하는 천공지관의 소공에서 발생하는 압력차의 존재 하에서 국소적 파열 및 국소적 침식 중 적어도 하나가 가능하다. 방법은 모관 내의 동맥류의 영역에 도달하도록 폐색 장치를 환자의 혈관구조 내로 삽입하는 단계, 및 폐색 장치를 동맥류 내로의 흐름을 폐색시키도록 위치시키는 단계를 추가로 포함한다.

하기의 설명에서, 본 발명의 바람직한 실시예들이 도면들 및 사진들을 참조하여 더욱 상세히 설명된다:
<도 1>
도 1은 지지체 위에 놓인 필름을 갖고 동맥류 아래 및 천공지관 위에서 모관 내에 위치된, 본 발명에 따른 폐색 장치의 개략적인 측면도.
<도 2>
도 2는 지지체 위에 놓인 전기-방사된 섬유들을 갖는, 본 발명에 따른 다른 폐색 장치의 유사한 개략적인 측면도.
<도 3>
도 3은 지지체를 덮는 침식가능한 다공성 구조물을 갖는, 본 발명에 따른 또 다른 폐색 장치의 유사한 개략적인 측면도.
<도 4a>
도 4a는 내구성 있는 다공성 구조물을 갖는, 도 3에 도시된 장치에 대한 대안적인 실시예의 일부분의, 부분적으로 단면으로 도시되고 확대된 개략적인 사시도.
<도 4b>
도 4b는 선택적으로 분해되는 충전제 물질로 함침된 후의, 도 4a의 내구성 있는 다공성 구조물의 도면.
<도 5 내지 도 8>
도 5 내지 도 8은 각각 X15, X50, X200 및 X2000의 증가하는 배율로, 도 2에 도시된 장치의 전기-방사된 섬유의 연속적으로 더 작은 부분들의 주사 전자 현미경 이미지의 사진 1 내지 사진 4.

본 발명은, 적어도 하나의 유형의 지지 구조물, 예컨대 금속 스트럿 또는 다공성 폼, 및 구조물에 의해 지지되는 적어도 하나의 유형의 부서지기 쉬운 재료를 갖는, 환자의 모관의 영역 내의 동맥류의 혈관내 치료에 적합한 폐색 장치에 의해 달성될 수 있다. 구조물은 고정된 다공도를 갖고, 모관 내의 동맥류의 영역에 도달하도록 환자의 혈관구조 내로의 삽입에 적합한 치수를 갖는다. 부서지기 쉬운 재료는 초기에 부서지기 쉬운 재료를 통한 흐름에 대한 실질적인 장벽을 제공하고, 천공지관의 하류에서의 허혈을 최소화하기 위해 단기간 내에 모관과 연통하는 천공지관의 소공에서 발생하는 압력차의 존재 하에서 국소적 파열 및 국소적 침식 중 적어도 하나가 가능하다.

동맥계를 비-압축성 유체 배관계로서 고려할 때, 동맥류는 배관계의 저압 정맥측에 연결됨으로써 배액되지 않는 데드 레그(dead leg)이다. 동맥류 체적의 성장 또는 수축을 고려함이 없이, 단기적인 시각에 의하면, 넥 평면을 가로질러 이동하는 임의의 유체 체적은 동맥류로부터 다시 모관 내로 동일한 양의 유체 체적을 변위시켜야 한다. 결과는 동맥류에 대한 넥 평면을 가로지르는 순-제로 이동(net-zero transference)이다.

천공지관은, 천공지관이 배관계의 저압측 내로 직접적으로 또는 간접적으로 배액시키지 않기 때문에, 동맥류와 상이하다. 소공 평면을 가로지르는 순-양 이동(net-positive transference)이 존재하는데, 그 이유는 그의 소공 평면을 횡단하는, 즉 천공지관으로 그의 소공을 통해 들어가는 주어진 양의 유체 체적이 배관계의 고압측으로부터 소실되고 동맥류가 그러하듯이 동일한 양을 다시 모관 내로 가압하지 않기 때문이다.

그러한 비-압축성 유체계에서, 넥 평면을 가로지르는 순-제로 이동은 넥 평면을 가로지르는 제로의 차압을 일으킨다. 비교하면, 소공 평면을 가로지르는 순-양 이동은 소공 평면을 가로지르는 양의 차압에 의해 검출될 수 있다. 따라서, 차압은 동맥류의 넥과 천공지관의 소공을 구별하기 위해 장치가 사용할 수 있는 특성이다. 스텐트형 넥 폐색 장치가 넥 평면과 소공 평면 둘 모두를 동일한 방식으로 덮기 때문에, 본 발명자들은 내부로부터 외부로 그 벽을 가로지르는 차압의 존재에 따라 그 흐름-방해 특성을 변화시키는 넥 폐색 장치가 필요함을 인식하였다.

도 1은 상부 동맥류(A) 및 하부 천공지관(P)을 갖는 모관(PV) 내에 이식된 본 발명에 따른 튜브형의 스텐트형 장치(10)를 개략적으로 예시한다. 장치(10)는 실질적으로 튜브형이고, 비교적 큰 개구(13)를 한정하고 미리선택된 차압이 달성되는 곳은 어디라도 파열될 수 있는 필름형 물질을 포함하는 부서지기 쉬운 커버 재료(14)를 지지하는 금속 스트럿(12)과 같은 구조물을 갖는다. 부서지기 쉬운 재료(14)는, 차압에 의해 파열되어 생성된 필름 플랩(16, 18)이 천공지관(P)의 소공 내로 약간 연장되는 곳을 제외하고는, 동맥류 넥(N)을 가로지르는 것을 포함하여 스트럿(12)의 외부 전체를 따라 온전한 것으로 도시되어 있다. 모관(PV)으로부터 천공지관(P) 내로 유체 흐름이 침투하는 것이 화살표(20, 22, 24)로 예시되어 있다.

부서지기 쉬운 커버 재료(14)는 그렇지 않을 경우 동맥류(A) 내로 발생할 흐름을 중단시키고, 그럼으로써 동맥류(A) 내에 혈전이 형성되는 것을 가능하게 한다. 동시에, 부서지기 쉬운 커버 재료(14)는 또한 혈액이 천공지관(P) 내로 흘러서 그 혈관에 의해 공급받는 하류 조직에 계속하여 공급하는 것을 가능하게 하여, 그러한 하류 조직 내에서의 허혈을 최소화한다. 바람직하게는, 부서지기 쉬운 커버 재료(14)는 장치(10) 위에서의 내피 성장(endothelial growth)을 허용하도록 적어도 8주 내지 12주 동안 넥(N)에서 흐름 장벽을 제공한다.

장치(10)는 몇몇 전형적인 스텐트 제조 방법 중 임의의 것에 의해 제조된 스캐폴드형 지지 구조체(12)를 갖고서, 자기-팽창(self-expanding)되거나 벌룬 팽창(balloon expanded)될 수 있다. 스트럿(12) 자체는 고형체, 전형적으로 금속이고, 동맥류 넥 또는 분지관의 소공을 가로지르는 차압의 구별되는 특징에 따라 거동이 변경되지 않는다. 바람직한 실시예에서, 스트럿(12)은 스트럿의 패턴을 니티놀(NiTi) 튜브로 레이저-커팅함으로써 제조된 자기-팽창 스캐폴드로서 역할한다. 이러한 구조적 구성요소의 주 목적은 필름 또는 다른 부서지기 쉬운 커버 재료(14)의 목표 혈관에의 전달을 용이하게 하고, 일단 전개되면 커버 재료(14)를 관 벽과 병렬로 유지하는 것이다. 커버링(14)이 단독으로 전달을 가능하게 하고 동맥 내의 위치를 유지하기에 구조적으로 충분한 경우, 이러한 스캐폴드(12)는 필요하지 않을 수 있다.

스캐폴드(12) 내의 개방 영역(13)은 그 벽 두께를 가로질러 감지되는 차압의 수준에 따라 응답하는 필름(14)에 의해 후속적으로 덮인다. 분지관의 소공을 가로질러 전형적으로 133 내지 6666 ㎩ (1 내지 50 ㎜ Hg) 범위의 순 양의 차압이 존재하고, 동맥류의 넥을 가로질러서는 차압이 존재하지 않는다. 이러한 필름(14)은 그것이 미리선택된 충분한 차압의 존재 하에서의 부서짐성(frangibility) 및 생체적합성(biocompatibility)의 최소의 특성을 갖는 한 임의의 수의 물질로부터 제조될 수 있다. 부서지기 쉬운 재료(14)에 적합한 생체적합성 조성물은 셀룰로오스, 알기네이트, 가교결합된 겔의 필름 또는 매트릭스, 및 우레탄 및/또는 폴리-글리콜산과 같은 물질의 매우 얇은 중합체 필름을 포함한다. 필름(14)은 침식성이거나 생체흡수성일 필요는 없는데, 그 이유는 그것이 필름의 벽-두께를 가로지르는 증가된 흐름의 영구적인 국소적 변형을 생성하는, 충분한 차압의 존재 하에서의 파열의 작용이기 때문이다. 유사하게, 아래의 다른 실시예에 대해 설명되는 것과 같은 평균 직경을 갖는 미소 기공 또는 다른 개구가 필름(14) 내에 형성될 수 있지만, 필름(14)이 재료의 연속적인 시트인 것이 허용가능한데, 그 이유는 파열이 작용이 파열을 야기하기에 충분한 차압에 의해 감지됨에 따른 필요한 곳의 흐름을 증가시키기 때문이다.

필름 층의 두께는 그의 원하는 파열 강도에 의해 결정되지만, 모관을 통한 정상적인 유체 흐름에 대한 간섭을 최소화하기 위해 동맥 내에서 상당한 양의 단면적을 점유하지 않아야 한다. 5% 미만의 면적 점유가 바람직하다. 필름의 두께는 천공지관의 하류에서의 허혈을 최소화하기 위해 단기간 내에 최소의 차압에서 원하는 부서짐성을 달성하도록 선택된다. 일부 구성에서, 단기간은 바람직하게는, 전형적인 상태, 즉 저체온 또는 인위적으로 약해진 혈압 상태를 포함하지 않는 상태 하에 있는 대부분의 환자에서, 10분 미만, 더 바람직하게는 5분 미만의 기간 내이다. 파열 강도는 필름이 목표 동맥 내로의 전달 및 배치를 이겨내기에 충분히 강하도록, 그러나 작은 분지관의 소공을 가로지르는 지속적인 순-양의 차압의 존재 하에서 파열되기에 충분히 약하도록 조절되어야 한다. 바람직한 파열 강도는 133 내지 6666 ㎩ (1 내지 50 ㎜ Hg) 차압의 범위인 것으로 예상된다.

본 발명에 따른 도 2의 대안적인 튜브형 장치(30)는 도 1의 스트럿(12)과 유사하고 도 2의 비교적 큰 개구(33)를 한정하는 스트럿(32)을 갖는다. 장치(30)는 다공성 메시(mesh) 또는 매트(matte) 외부 층을 형성하는 이러한 구성에서 매우 얇은 섬유(35)로 형성된 부서지기 쉬운 재료(34)를 추가로 포함한다. 부서지기 쉬운 재료(34)는 동맥류(A) 내에 울혈을 생성하여 혈전이 그 내부에 형성되는 것을 가능하게 하기 위해 넥(N)에서의 정상적인 유체 흐름을 중단시키기에 충분한 밀도를 가지면서도, 임계 압력차가 초과될 때 천공지관(P)의 소공에 개구(36)를 형성하여 혈액이 화살표(40, 41)로 예시된 바와 같이 흐르는 것을 가능하게 하도록 분할되거나 분리되는 충분한 수의 섬유(35)를 갖는다.

바람직한 구성에서, 이들 섬유(35)는 "전기-방사(electro-spinning)"를 통해 적용되며, 여기서 분배기 팁을 빠져나오는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)와 같은 액화 중합체가 그에 인가되는 전압을 갖고, 이는 1 나노미터 내지 최대 약 10 마이크로미터의 평균 스트랜드(strand) 두께 또는 직경을 갖는 매우 미세한 스트랜드를 생성한다. 개별 스트랜드의 두께, 적용되는 스트랜드의 총 수, 스트랜드가 튜브형 스캐폴드 상에 놓이는 각도, 및 서로 교차하는 스트랜드들 사이의 각도와 같은 섬유 층의 구성에 대해 다수의 제어가 조정될 수 있다. 노턴(Norton)의 미국 특허 제2,048,651호에 기술된 것과 같은 다양한 전기-방사 기술이 이용될 수 있다. 다른 전기-방사 기술이, 예를 들어 쿨리(Cooley)의 미국 특허 제692,631호, 모턴(Morton)의 미국 특허 제705,691호, 및 폼할즈(Formhals)의 미국 특허 제1,975,504호 및 제2,349,950호에 기술되어 있다. 제조된 섬유 층의 생성된 특징은, 이식 전에, 덮인 백분율 면적, 평균 기공 또는 개구 크기, 총 벽 두께, 및 층을 가로지르는 소정의 액체, 이 경우 혈액의 체적 유량의 총계 측정을 제공하는 유체 투과성(hydraulic permeability)을 포함한다. 일부 구성에서, 재료(34)의 총 층 두께는 약 10 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터, 더 바람직하게는 30 마이크로미터 내지 200 마이크로미터이다. 섬유들 사이의 평균 개구 직경은, 재료(35)의 표면에 실질적으로 평행한 평면을 따른 주사 전자 현미경 이미지로부터 측정될 때, 바람직하게는 환자에의 이식 전에 10 마이크로미터 이상이다. 약 10 마이크로미터의 평균 개구는 적혈구를 포함하는 소량의 전혈(whole blood)이 장치(30)의 측벽을 통과하는 것을 허용하여 주변 조직에 약간의 영양물을 제공하는 동시에, 초기에 재료(34)를 통한 흐름에 대한 실질적인 장벽을 제공한다. 하나 이상의 섬유가 충분한 차압의 존재 하에서, 예컨대 천공지관(P)의 소공에서 파열됨에 따라, 개구(36)는 바람직하게는 직경이 50 내지 500 마이크로미터, 더 전형적으로는 100 내지 300 마이크로미터가 되도록 형성된다.

장치(30)의 일 구성이 사진 1 내지 사진 4에 각각 X15, X50, X200 및 X2000의 증가하는 배율로, 장치(30)의 전기-방사된 섬유의 연속적으로 더 작은 부분들의 주사 전자 현미경 이미지로서 도시되어 있다. 사진 1의 좌측은 섬유의 아래에 있고 섬유를 지지하는 금속 스트럿을 노출시키도록 섬유가 제거된 것을 보여주고 있으며, 스트럿은 이러한 구성에서 1 ㎜ 초과의 큰 개구를 한정한다. 수평방향 백색 바아는 축척의 표시를 제공하도록 1 ㎜의 길이를 나타낸다.

사진 2는 사진 1의 대략적으로 중심에 있는 외부 섬유 매트 층의 확대도이다. 짧은 수평방향 백색 바아는 100 마이크로미터의 길이를 나타낸다. 사진 3은 100 마이크로미터의 길이를 또한 갖는 더 긴 백색 바아를 나타내고 있고 섬유 매트의 3차원성 보여주는 추가의 확대도이다. 사진 4는 축척을 위한 10 마이크로미터의 수평방향 백색 바아와 함께, 섬유 매트의 다공도를 명백히 보여주고 있다.

충분한 수의 이들 섬유가 충분한 차압의 존재 하에서 "분할" 또는 분리되는 메커니즘은 주로 개별 섬유들이 더 높은 유체 흐름의 국소적 영역에서 파단, 즉 파열될 것이라는 것이다. 대안적인 구성에서, 생물학적으로 내구성 있고 분해가능한 재료들의 혼합물이 섬유에 이용된다. 분지관의 소공을 덮는 섬유 메시의 영역에서, 국소 차압은 순 양이고 층의 벽 두께를 통한 지속적인 흐름을 야기한다. 분지관의 소공을 덮는 층의 영역 내에 있는 이들 파단된 섬유는 동맥류 넥을 덮는 영역과 비교할 때 그 분지관으로의 혈류를 우선적으로 증가시키는 역할을 한다. 도 2의 부서지기 쉬운 섬유 층(34)의 구성에서의 제어가능한 인자는 섬유(35)가 133 내지 6666 ㎩ (1 내지 50 ㎜ Hg)의 임계 파열 압력이도록 미리선택된 차압을 갖는 영역에서 파단되도록 조절되어야 한다. 섬유 층의 두께는 그의 파열 강도에 의해 결정되지만, 동맥 내에서 상당한 양의 단면적을 점유하지 않아야 한다. 5% 미만의 면적 점유가 바람직하다. 일부 구성에서, 충분한 수의 섬유가, 천공지관의 하류에서의 허혈을 최소화하기 위해, 전형적인 상태, 즉 저체온 또는 인위적으로 약해진 혈압 상태를 포함하지 않는 상태 하에 있는 대부분의 환자에서, 바람직하게는 10분 미만, 더 바람직하게는 5분 미만의 기간 내인 단기간 내에 파단되거나 침식된다.

도 3의 튜브형 장치(50)는 개방 영역 또는 셀(53)을 한정하는 스캐폴드로서 배열된 스트럿(52)으로 구성된 본 발명의 또 다른 실시예이다. 이러한 스캐폴드(52)는 몇몇 전형적인 제조 방법 중 임의의 것에 의해 제조되어 자기-팽창되거나 벌룬 팽창될 수 있다. 스캐폴드(52)는 이어서, 매우 미세한 기공(55)을 갖고 순 양의 차압의 존재 하에서 벽 두께를 가로지르는 제한된 양의 흐름을 허용하는 층(54)으로 덮인다. 이러한 층(54)은 많은 방법, 예를 들어 발포(foaming), 동결건조(lyophilization), 기체 추출(gaseous extraction), 에칭(etching), 소결(firing), 또는 침착(deposition)에 의해 구성될 수 있다. 층(54)의 재료는 유체 흐름으로 인한 침식 및/또는 살아 있는 세포에 의한 소비를 포함하는 생체흡수로 인한 침식을 받기 쉬운 임의의 생체적합성 재료일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 폴리카프로락톤(PCL)이 다소 성긴 매트릭스에 침착되어 그것이 벌크 재료로서 다공성으로 되게 한다. 다른 잠재적인 재료는 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA), 다당류, 콜로이드 화합물, 및 일부 지질 생성물을 포함한다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 대안적인 구성에서, 내구성 있고 비-침식성이며 비-생체흡수성인 재료의 구조물(60)이 먼저 구성된다. 이러한 가요성의 탄성 구조물, 예컨대 고화된 우레탄 폼 또는 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 비교적 큰 기공(62)을 가져서, 구조물(60) 단독으로 개방 영역을 너무 적게 덮고, 너무 큰 평균 기공 크기를 가지며, 동맥류 내로의 흐름을 충분히 방해하거나 제한하기에는 너무 큰 유체 투과성을 갖는다. 달리 말하면, 금속 스트럿으로 보강될 수 있는 구조물(60)은 본 발명에 따른 장치를 위한 최대 다공도를 달성한다. 예시의 간략함을 위해 기공(62)이 통로(72)와 같은 비교적 직선의 통로를 갖는 단면으로 도시되어 있지만, 많은 구성에서 통로는 더 복잡하고 뒤얽혀 있다. 기공(62)은 바람직하게는 구조물 재료(60)의 표면에 실질적으로 평행한 평면을 따른 주사 전자 현미경 이미지로부터 측정될 때, 평균 직경이 50 내지 500 마이크로미터, 더 전형적으로는 평균 직경이 100 내지 300 마이크로미터가 되도록 형성된다.

구조물(60)을 제조한 후에, 침식가능한 제2 물질(64)이 구조물(60)과 침입식으로 조합되어 도 4b의 장치(66)를 형성한다. PCL 또는 상기 열거된 다른 물질과 같은 제2 물질(64)은 바람직하게는 입자 또는 미공성 폼으로서 침착되어, 물질(64) 자체가 원하는 수준의 다공도를 갖게 되는데, 즉 이것은 비투과성 벌크 재료가 아니다. 소정의 구성에서, 물질(64)은 환자에의 이식 전에 바람직하게는 10 마이크로미터 이상의 평균 직경을 갖는 개구를 한정한다. 약 10 마이크로미터의 평균 개구는 적혈구를 포함하는 소량의 전혈이, 통로(72) 내로 들어가는 내부 흐름 화살표(68) 및 통로(72)로부터 나오는 외부 흐름 화살표(70)로 나타낸 바와 같이 장치(66)의 측벽을 통과하는 것을 허용하여, 주변 조직에 약간의 영양물을 제공하는 동시에, 초기에 장치(66)를 통한 흐름에 대한 실질적인 장벽을 제공한다. 순 양의 차압의 영역에서, 분지관의 소공 위에서, 조합된 층의 벽을 통해 침투하는 지속적인 흐름은 제2 물질(64)이 하나 이상의 기공(62) 내에서 더 급속히, 전형적으로 생분해를 포함하여 우선적으로 침식됨으로써 응답하게 할 것이다. 구조물 재료(60)의 제1 목적은, 제2 물질(64) 전부가 제거된 후의 구조물(60) 자체의 것까지의, 다공도 및 그에 따른 흐름의 증가에 대한 상한을 부여하는 것이다. 그의 제2 목적은 분지관에 의해 제공되는 차압을 더 작은 다공성 영역 내로 집중시킴으로써 제2 물질(64)의, 전형적으로 생분해를 포함하여, 침식을 강화하는 것이다. 이는 장치(66)의 조합된 층이 동맥류 넥 위를 포함하여 장치의 전체 본체에서보다 더 신속하게 분지관 위에서 침식되게 하는 우선적 특성을 개선시킬 것이다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 적용된 바와 같은 본 발명의 기본적인 신규한 특징이 도시되고 설명되며 적시되었지만, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서도 도시된 장치의 형태 및 세부 사항과 그 작동 측면에서의 다양한 생략, 대체 및 변경이 당업자에 의해 이루어질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 동일한 결과를 달성하기 위해 실질적으로 동일한 방식으로 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 이들 요소 및/또는 단계의 모든 조합이 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 명백히 의도된다. 기술된 일 실시예로부터 다른 실시예로의 요소의 대체도 또한 충분히 의도되고 고려된다. 또한, 도면들은 반드시 축적에 맞게 도시되지는 않았으며 이들은 단지 본질적으로 개념적임을 이해하여야 한다. 따라서, 단지 본 명세서에 첨부된 특허청구범위의 범주에 의해 지시되는 것으로만 제한되는 것으로 의도된다.

모든 허여된 특허, 계류 중인 특허 출원, 공보, 저널 기사, 서적 또는 본 명세서에 인용된 임의의 다른 참고문헌은 각각 전체적으로 참고로 포함된다.

Claims (35)

1. 환자의 모관(parent vessel)의 영역 내의 동맥류(aneurysm)의 혈관내 치료(endovascular treatment)에 적합한 폐색 장치(occlusive device)로서,
   고정된 다공도(porosity)를 갖고, 상기 모관 내의 상기 동맥류의 상기 영역에 도달하도록 상기 환자의 혈관구조 내로 삽입하기에 적합한 치수를 갖는 구조물; 및
   상기 구조물에 의해 지지되는 부서지기 쉬운 재료(frangible material)로서, 초기에 상기 부서지기 쉬운 재료를 통한 흐름에 대한 실질적인 장벽을 제공하고, 천공지관(perforator vessel)의 하류에서의 허혈(ischemia)을 최소화하기 위해 단기간 내에 상기 모관과 연통하는 상기 천공지관의 소공(ostium)에서 발생하는 압력차의 존재 하에서 국소적 파열(rupturing) 및 국소적 침식(eroding) 중 적어도 하나가 가능한, 상기 부서지기 쉬운 재료를 포함하는, 폐색 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 구조물은 금속 스트럿(strut)을 포함하는, 폐색 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료는 얇은 필름을 포함하는, 폐색 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 필름은 셀룰로오스, 알기네이트, 우레탄, 폴리카프로락톤 및 폴리글리콜산 중 적어도 하나로 형성되는, 폐색 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료의 표면적의 적어도 상당한 양이 상기 환자에의 이식 전에 직경이 10 마이크로미터 이상인 개구를 한정하는, 폐색 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료는 상기 환자에의 이식 전에 10 마이크로미터 내지 500 마이크로미터 범위의 두께를 갖는, 폐색 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료는 상기 압력차의 존재 하에서의 상기 국소적 파열부로서 역할하도록 분할될 수 있는 섬유들을 포함하는, 폐색 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 섬유들은 전기-방사된(electro-spun) 폴리비닐리덴 플루오라이드 섬유들을 포함하는, 폐색 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료는 적어도 하나의 생분해성 조성물을 포함하는, 폐색 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 구조물은 다공성 폼(porous foam)을 포함하는, 폐색 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료는 상기 폼의 상기 다공도 중 적어도 일부를 통하여 산재된 적어도 하나의 생분해성 조성물을 포함하는, 폐색 장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 폼은 다공성 우레탄을 포함하는, 폐색 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 생분해성 물질은 폴리카프로락톤을 포함하는, 폐색 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료는 133 내지 6666 ㎩ (1 내지 50 ㎜ Hg)와 등가인 압력차에 응답할 수 있는, 폐색 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 단기간은 10분 미만인, 폐색 장치.
16. 환자의 모관 내의 동맥류를 치료하는 방법으로서,
    고정된 다공도를 갖고 상기 환자의 혈관구조 내로 삽입하기에 적합한 치수를 갖는 구조물을 포함하고, 상기 구조물에 의해 지지되는 부서지기 쉬운 재료로서, 초기에 상기 부서지기 쉬운 재료를 통한 흐름에 대한 실질적인 장벽을 제공하고, 천공지관의 하류에서의 허혈을 최소화하기 위해 단기간 내에 상기 모관과 연통하는 상기 천공지관의 소공에서 발생하는 압력차의 존재 하에서 국소적 파열 및 국소적 침식 중 적어도 하나가 가능한, 상기 부서지기 쉬운 재료를 포함하는, 폐색 장치를 선택하는 단계;
    상기 모관 내의 상기 동맥류의 영역에 도달하도록 상기 폐색 장치를 상기 환자의 혈관구조 내로 삽입하는 단계; 및
    상기 폐색 장치를 상기 동맥류 내로의 흐름을 폐색시키도록 위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 구조물은 금속 스트럿을 포함하는, 방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료는 얇은 필름을 포함하는, 방법.
19. 제16항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료의 표면적의 적어도 상당한 양이 상기 환자에의 이식 전에 직경이 10 마이크로미터 이상인 개구를 한정하는, 방법.
20. 제16항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료는 상기 압력차의 존재 하에서의 상기 국소적 파열부로서 역할하도록 분할될 수 있는 섬유들을 포함하는, 방법.
21. 제16항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료는 적어도 하나의 생분해성 조성물을 포함하는, 방법.
22. 제16항에 있어서, 상기 구조물은 다공성 폼을 포함하는, 방법.
23. 제22항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료는 상기 폼의 상기 다공도 중 적어도 일부를 통하여 산재된 적어도 하나의 생분해성 조성물을 포함하는, 방법.
24. 제16항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료는 133 내지 6666 ㎩ (1 내지 50 ㎜ Hg)와 등가인 압력차에 응답할 수 있는, 방법.
25. 제16항에 있어서, 상기 단기간은 10분 미만인, 방법.
26. 제16항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료는 상기 환자에의 이식 전에 10 마이크로미터 내지 500 마이크로미터 범위의 두께를 갖는, 방법.
27. 환자의 모관의 영역 내의 동맥류의 혈관내 치료에 적합한 폐색 장치로서,
    고정된 다공도를 갖고, 상기 모관 내의 상기 동맥류의 상기 영역에 도달하도록 상기 환자의 혈관구조 내로 삽입하기에 적합한 치수를 갖는 구조물; 및
    상기 구조물에 의해 지지되는 얇은 필름으로서, 초기에 부서지기 쉬운 재료를 통한 흐름에 대한 실질적인 장벽을 제공하고, 천공지관의 하류에서의 허혈을 최소화하기 위해 단기간 내에 상기 모관과 연통하는 상기 천공지관의 소공에서 발생하는 압력차의 존재 하에서 적어도 국소적 파열이 가능한, 상기 얇은 필름을 포함하는, 폐색 장치.
28. 환자의 모관의 영역 내의 동맥류의 혈관내 치료에 적합한 폐색 장치로서,
    고정된 다공도를 갖고, 상기 모관 내의 상기 동맥류의 상기 영역에 도달하도록 상기 환자의 혈관구조 내로 삽입하기에 적합한 치수를 갖는 구조물; 및
    상기 구조물에 의해 지지되는 복수의 섬유를 포함하는 부서지기 쉬운 재료로서, 초기에 상기 부서지기 쉬운 재료를 통한 흐름에 대한 실질적인 장벽을 제공하고, 상기 섬유들이 천공지관의 하류에서의 허혈을 최소화하기 위해 단기간 내에 상기 모관과 연통하는 상기 천공지관의 소공에서 발생하는 압력차의 존재 하에서 적어도 국소적 파열이 가능한, 상기 부서지기 쉬운 재료를 포함하는, 폐색 장치.
29. 제28항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료의 표면적의 적어도 상당한 양이 상기 환자에의 이식 전에 직경이 10 마이크로미터 이상인 개구를 한정하는, 폐색 장치.
30. 제28항에 있어서, 상기 부서지기 쉬운 재료는 상기 환자에의 이식 전에 10 마이크로미터 내지 500 마이크로미터 범위의 두께를 갖는, 폐색 장치.
31. 환자의 모관의 영역 내의 동맥류의 혈관내 치료에 적합한 폐색 장치로서,
    고정된 다공도를 갖고, 상기 모관 내의 상기 동맥류의 상기 영역에 도달하도록 상기 환자의 혈관구조 내로 삽입하기에 적합한 치수를 갖는 구조물; 및
    상기 구조물의 상기 다공도 중 적어도 일부를 통하여 산재된 생분해성 물질로서, 초기에 상기 생분해성 물질을 통한 흐름에 대한 실질적인 장벽을 제공하고, 천공지관의 하류에서의 허혈을 최소화하기 위해 단기간 내에 상기 모관과 연통하는 상기 천공지관의 소공에서 발생하는 압력차의 존재 하에서 적어도 국소적 침식이 가능한, 상기 생분해성 물질을 포함하는, 폐색 장치.
32. 제31항에 있어서, 상기 생분해성 물질의 표면적의 적어도 상당한 양이 상기 환자에의 이식 전에 직경이 10 마이크로미터 이상인 개구를 한정하는, 폐색 장치.
33. 제31항에 있어서, 상기 구조물은 상기 생분해성 물질이 그를 통하여 분산되는 상기 고정된 다공도를 한정하는 실질적으로 비-생분해성인 다공성 폼을 포함하는, 폐색 장치.
34. 제33항에 있어서, 상기 폼은 상기 환자에의 이식 전에 10 마이크로미터 내지 500 마이크로미터 범위의 두께를 갖는, 폐색 장치.
35. 제33항에 있어서, 상기 폼의 상기 고정된 다공도는 50 마이크로미터 내지 500 마이크로미터 범위의 평균 직경을 갖는 기공들을 한정하는, 폐색 장치.

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