KR20140116894A - 비선형 축 버팀대를 갖는 구속 구조물 - Google Patents

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Abstract

벌룬 카테터와 사용하기 위한 구속 구조물은 복수의 장축 버팀대 및 복수의 사인파 형상의 방사상 고리를 포함할 수 있다. 구속 구조물은 실질적으로 직사각형인 윈도우를 포함하는 채널의 패턴을 형성하도록 확장할 수 있다. 구속 구조물은 팽창될 때 벌룬의 형상 및/또는 크기를 변경하고, 제한하고, 제어할 수 있다. 구속 구조물 내의 벌룬 카테터의 팽창은 벌룬에 인접한 혈관벽에 비균일한 압력을 제공할 수 있다.

Description

비선형 축 버팀대를 갖는 구속 구조물{CONSTRAINING STRUCTURE WITH NON-LINEAR AXIAL STRUTS}
본 발명은 벌룬 위에 탑재된 탄성 구속 구조물(constraining structure)을 포함하는 혈관성형술 절차를 위한 벌룬 카테터(balloon catheter)로서, 상기 구조물이 벌룬 팽창을 제어하기 위한 확장 기전을 갖는 벌룬 카테터이다.
전통적인 혈관성형술 벌룬은 병변의 가장 덜 저항인 부위에서 동맥 병변을 확장시켜 병변 끝에서 "개뼈(dog bone)" 효과 및 더 부드러운 부위에서 과확장을 발생시켜, 혈관벽에 외상을 발생시킨다. 전통적인 혈관성형술은 혈관 대체와 관련되고, 이의 주요 작용 기전은 플라크 압박이고, 여기서 혈관이 상당히 대체되거나 "밀려난" 후에 반응 힘이 생성될 수 있고 플라크 압박이 발생한다. 이 과정 동안 벌룬은 (방사상 이외에) 축 방향으로 확장할 수 있고, 이는 혈관벽에서 "균열"의 전파(절제)를 촉진하는 현상이다. 이러한 신장은 벌룬이 병변 및 혈관벽과 맞닿고 장축 신장을 발생시킨 후에도 계속된다.
이 작용 기전은 혈관 외상으로 인해 높은 실패율을 발생시킨다(다리 동맥에서의 무작위 연구는 1년에 40%까지의 급성 실패율 및 20% 내지 40% 유지의 빈약한 장기간 결과를 보고하였다). 작용 기전을 변경시키는 시도는 주로 혈관벽에 침투하여 미리 한정된 절제 계획을 생성할 수 있는 절단 블레이드, 와이어 또는 스코어링 부재를 부가함으로써 국부적 힘을 증가시키는 것을 목표로 한다. 이 장치는 달리 전통적인 벌룬에 의해 균열 개방하기에 어려운 저항적 병변과 마주칠 때 사용된다. 이러한 기술 중 어느 것도 혈관 대체를 최소화하고 벌룬 확대 동안 방사상 힘을 감소시킴으로써 더 온화한 확대를 발생시키는 대안적인 기전을 제공하도록 설계되지 않았다.
본 발명에 따라, 혈관성형술 벌룬의 특성을 변경하는 장치는 플라크 압출을 촉진하고 혈관 외상을 최소화하기 위해 장축 힘의 추출 및 균일한 팽창을 제공한다. 본 명세서에서 제시된 장치에서, 신규한 구속 구조물은 플라크 압출을 촉진하는 홈에 의해 분리되는 작은 벌룬 세그먼트(필로우(pillow))를 생성시키는 벌룬 작업 길이를 따라 멀리 이격된 구속 고리를 사용하여 비원통형 확장을 방지한다. 벌룬이 확장 동안 더 짧아지고 장축 및 방사상 방향 둘 다에서 벌룬을 구속하는 구조를 가지므로, 구속 구조물은 또한 벌룬의 장축 신장을 방지한다.
컴퓨터 시뮬레이션은 구속 구조물을 갖는 벌룬을 사용하는 방사상 힘의 감소를 나타낸다. 구속 구조물은 혈관벽과의 온화한 접촉을 제공하는 벌룬 필로우의 어레이 형성을 통해 그리고 혈관벽에서 변형률 방지 부위 및 플라크 흐름을 허용하는 이 필로우 사이의 채널 형성을 통해 혈관 절제율 및 천공율을 감소시킨다.
전통적인 벌룬 혈관성형술은 혈관벽에 대한 변형률 방지를 제공하지 않고, 높은 절제율에 시달린다.
다른 장치, 예컨대 절단 벌룬 및 스코어링 장치(예를 들면, US7691119 Farnan)는 혈관벽을 절단하거나 혈관벽으로 스코어링하고 국부적 힘("집중 힘 혈관성형술")을 유의적으로 증가시킬 수 있는 부재를 첨가함으로써 저항적 병변을 해결하도록 이루어졌지만, 변형률 방지 및 혈관벽과의 온화한 접촉을 제공하지 않는다. 반대로, 이 장치는 딱딱한 플라크를 파괴하고 혈관벽에 이의 금속 발자국을 남기도록 제조된 공격적인 금속 성분을 포함한다.
본 발명의 구속 구조물은 벌룬을 필로우 지형으로 강제함으로써 과도한 벌룬 길이가 3차원 형상으로 지시되고 벌룬 표면적이 증가한다는 사실의 이점을 취한다. 이 기전은 팽창 동안 전체 벌룬 길이를 단축시키고 장축 혈관 신장을 최소화한다. 벌룬 위의 구조물을 갖는 스텐트 또는 스코어링 케이지와 같은 다른 장치는 스텐트 또는 스코어링 스텐트의 직경을 증가시키고 벌룬이 방사상 및 장축 둘 다로 완전 팽창하도록 설계되고, 따라서 팽창된 벌룬으로서 확장되도록 설계된 "활성자(activator)" 또는 확장형 셀로서 벌룬을 사용하고, 본 명세서에 제시된 설계는 팽창된 벌룬보다 작도록, 구체적으로 벌룬 팽창된 형상 및 크기를 변경하고, 제한하고, 제어하는 것을 목표로 만들어진다.
본 명세서에 기재된 장치의 이점의 조합은 주요한 건강 문제를 해결하는 제어된 비공격적이고 예측 가능한 병변 확대를 발생시킨다.
본 명세서에 언급된 모든 공보, 특허 및 특허 출원은, 각각의 개별적인 공보, 특허 또는 특허 출원이 참조문헌으로 포함된 것으로 구체적으로 및 개별적으로 표시된 것과 동일한 정도로, 참조문헌으로 본 명세서에서 포함된다.
본 발명의 신규한 특징은 특히 특허청구범위에 기재되어 있다. 본 발명의 원칙은 이용되는 예시적인 실시양태를 기술한 하기 상세한 설명 및 도면을 참조하여 본 발명의 특징 및 이점을 더 잘 이해할 수 있다:
도 1은 벌룬 구성에 인접한 구속 구조물 설계의 레이아웃을 도시한 것으로, 구속 구조물의 원위 말단 및 근위 말단이 벌룬 다리 위에 배치되고, 구속 고리는 벌룬 작업 길이 위로 벌룬 길이를 따라 멀리 이격되며, 장축 파형 버팀대(strut)의 어레이는 구속 고리와 말단 사이를 상호연결한다.
도 2는 채널 및 필로우의 원주 및 장축 패턴을 갖는 팽창된 장치의 개략도를 나타낸 도면.
카테터 샤프트 및 원위 말단에서의 팽창형 벌룬 및 탄성 구속 구조물을 포함하는 벌룬 카테터가 벌룬 위에 탑재된다. 구속 구조물은 탄성 재료, 예컨대 니티놀(Nitinol), 탄성 중합체 또는 고강도 섬유 또는 메쉬로부터 제조된다.
장치의 정상 구성은 접힌다. "자가 연장 스텐트"와 달리, 이는 "자가 연장"이 아니지만, "자가 밀폐"에 반대로, 확장 전에 구속 구조물은 폴딩된 벌룬에 단단히 밀폐된다. 벌룬이 팽창될 때, 구속 구조물은 벌룬 힘에 의해 벌룬의 자유 팽창된 직경보다 작은 직경까지 확장된다. 벌룬이 수축할 때, 상기 구조물은 작은 직경으로 다시 자가 압축된다. 통상적으로, 구속 구조물의 원위 말단 및 근위 말단은 카테터로부터 벌룬이 풀리는 것을 방지하기 위해 벌룬의 양면에서 카테터에 단단히 부착된다. 접착제 또는 열 결합 또는 당해 분야에 공지된 다른 방법에 의해 부착한다.
구속 구조물은 벌룬 작업 길이를 따라 멀리 이격된 사인파 구속 고리의 어레이를 포함한다. 각각의 고리는 완전 좁아질 때 고리 길이에 의해 획정된 사인 곡선(sinus curve) 길이를 갖는다. 각각의 고리의 경우, 사인 곡선 길이는 벌룬 확장된 원주보다 작다. 확장될 때, 고리는 이의 최대 확장으로 확장하여 벌룬 직경보다 직경이 작은 실질적으로 원형인 고리 형상을 생성하고 벌룬 외부 표면 주위로 실질적으로 원형인 채널을 강제한다.
구속 고리의 확장은 벌룬 길이를 따른 채널의 어레이를 생성시키고, 또한 벌룬 길이가 단축되게 한다. 고리가 팽창된 벌룬으로부터 제거되는 경우 벌룬이 신장한다는 것이 명확하므로 고리에 의한 벌룬 길이 단축을 이해하기 쉽다.
구속 구조물의 최대 확장된 직경은 사인 곡선 고리의 길이에 의해 주로 제어된다. 최대 확장된 직경은 벌룬 자유 팽창된 직경보다 0.15㎜ 내지 0.3㎜ 작지만, 0.1㎜ 내지 0.5㎜ 범위이거나 선택 재료 및 설계 특성에 따라 이 범위를 초과한다. 예를 들면, 3㎜ 벌룬의 경우, 니티놀로 제조된 구조물의 최대 확장된 직경은 2.6㎜ 내지 2.85㎜ 범위이다. 최대 확장된 직경이 바람직한 범위 밖인 경우, 상기 장치는 수행될 수 없다. 예를 들면, 최대 확장된 직경이 벌룬 자유 확장된 직경과 유사하거나 큰 경우, 구속 구조물은 벌룬의 자유 확장을 제한할 수 없고, 필로우는 형성되지 않을 것이다. 구조물이 너무 작은 경우, 벌룬에 가해지는 힘은 구조물이 파괴되게 하고, 장치는 실패하여 환자의 안전성에 위험을 줄 것이다.
구속 고리는 인터레이싱 장축 파형 버팀대의 원주 어레이에 의해 상호연결된다. 버팀대의 수는 구속 고리에서 사인파의 수의 보통 2배이다. 예를 들면, 구조 개략도는 2개의 사인파 고리 및 이에 따라 4개의 장축 파형 버팀대를 나타낸다. 각각의 버팀대는 구속 구조물의 일 말단 근처에서 시작하고 반대 말단 근처의 마지막 구속 고리에서 종료한다. 이는 적절한 기능 및 확장을 허용하도록 항상 반대 말단으로 계속되지 않는다. 다음의 버팀대는 구속 구조물의 반대 말단 근처에서 시작하고 벌룬의 제1 말단 근처의 마지막 구속 고리에서 종료하여, 반대 말단은 장축 파형 버팀대에 의해 상호연결되지 않는다.
이 구성은 마지막 고리가 오직 버팀대의 수의 절반으로 말단에 연결되게 한다. 버팀대가 항상 반대 말단으로 계속되는 경우, 이는 중간 고리가 확장하면서 제1 고리가 벌룬 위로 균일하게 확장하는 것을 제한할 것이다.
버팀대는 고리의 외부 피크에서 제1 구속 고리에 연결되어 이에 따라 확장될 때 짧아지는 구조물을 형성한다. 버팀대가 고리의 내부 피크에서 제1 구속 고리에 연결되는 경우, 구조물은 확장될 때 신장할 것이다.
벌룬의 근위 말단 및 원위 말단 둘 다에 연결된 "스파인(spine)" 또는 버팀대를 갖는 것이 특히 중요하다. 2개(2개 이상)의 장축 버팀대가 벌룬의 원위 말단에 연결되고, 벌룬의 근위 말단에 연결된 2개(2개 이상)의 다른 인터레이싱 버팀대가 팽창 동안 "미는/당기는" 힘을 생성하고, 장축 버팀대가 팽창 동안 반대 방향으로 이동하여 벌룬에 압축력을 가하여 이것이 짧아지는 본 발명의 구조물이 도 1에 도시되어 있다. 이 "젖혀짐(tilt)" 기능은 더 낮은 압력에서 필로우의 확장을 지지한다. 장축 파형 버팀대는 벌룬 외부 표면 위에 고리에 의해 형성된 원형 채널과 함께 장축 채널을 형성하여, 이는 채널의 실질적으로 정사각형인 패턴("윈도우")을 생성시키고 벌룬은 필로우는 윈도우에서 돌출한다.

Claims (16)

  1. 벌룬 카테터(balloon catheter)로서,
    세장형 관상체(elongate tubular body);
    상기 관상체의 원위 말단에서의 팽창형 벌룬; 및
    상기 벌룬 위에 배치된 구속 구조물(constraining structure)을 포함하되,
    상기 구속 구조물은 파형의 장축 버팀대(waved longitudinal strut)에 의해 연결된 복수의 사인파 형상의 방사상 고리(sinusoidal shaped radial ring)를 포함하고, 상기 구속 구조물은 상기 벌룬의 팽창된 직경보다 작은 팽창된 직경을 포함하는 것인 벌룬 카테터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구속 구조물은 상기 벌룬의 원위 말단 및/또는 근위 말단에서 상기 카테터에 부착된 것인 벌룬 카테터.
  3. 제1항에 있어서, 확장될 때의 상기 구속 구조물의 직경은 확장될 때의 상기 벌룬의 직경보다 약 0.15 내지 0.3㎜ 적은 것인 벌룬 카테터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 벌룬은 팽창될 때 상기 구속 구조물을 통해 돌출하는 필로우(pillow)를 포함하는 것인 벌룬 카테터.
  5. 구속 구조물로서,
    상기 구속 구조물의 길이를 따라 멀리 이격된 복수의 방사상 고리; 및
    상기 구속 구조물의 원주를 따라 이격된 복수의 장축 버팀대를 포함하되,
    상기 구속 구조물은 벌룬 카테터 위에 배치되도록 구성되며, 상기 구속 구조물은 확장된 상태 및 접힌 상태를 갖고, 접힌 상태에 있도록 바이어스된 것인 구속 구조물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 방사상 고리는 상기 구속 구조물의 근위 말단을 향해 연장하는 1개 이상의 제1 피크 및 상기 구속 구조물의 원위 말단을 향해 연장하는 1개 이상의 제2 피크를 포함하는 것인 구속 구조물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 장축 버팀대는 상기 구속 구조물의 말단으로부터 상기 구속 구조물의 반대 방향에 가장 가깝게 배치된 방사상 고리로 연장되는 것인 구속 구조물.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 장축 버팀대는 상기 구속 구조물에 대한 부착점에 가장 가까운 방사상 고리의 피크에 부착된 것인 구속 구조물.
  9. 제5항에 있어서, 상기 고리는 1개 이상의 사인파를 포함하는 것인 구속 구조물.
  10. 제9항에 있어서, 버팀대의 수는 고리에서 사인파의 수의 2배인 것인 구속 구조물.
  11. 제5항에 있어서, 상기 장축 버팀대는 파형 버팀대인 것인 구속 구조물.
  12. 환자의 혈관에서 벌룬 카테터를 확장시키는 방법으로서,
    벌룬이 환자의 혈관에서의 치료 부위에 인접하도록 상기 벌룬 카테터를 배치시키는 단계로서, 상기 벌룬 카테터는 상기 벌룬 위에 배치된 구속 구조물을 포함하고, 상기 구속 구조물은 방사상 사인파 고리를 연결하는 복수의 장축 버팀대를 포함하며, 상기 구속 구조물은 접힌 상태가 되도록 바이어스된 것인, 상기 벌룬 카테터를 배치시키는 단계; 및
    상기 벌룬을 팽창시켜 상기 구속 구조물을 확장시키고 상기 벌룬에 인접한 혈관벽에 비균일한 압력을 제공하는 단계를 포함하는, 벌룬 카테터의 확장 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 벌룬을 팽창시켜 상기 구속 구조물을 확장시키는 것은 상기 구속 구조물에서 실질적으로 직사각형인 윈도우의 패턴을 포함하는 채널의 패턴을 생성하는 것인, 벌룬 카테터의 확장 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 벌룬을 팽창시켜 상기 구속 구조물을 확장시키는 것은 벌룬 필로우가 상기 윈도우를 통해 돌출하도록 하는 것인, 벌룬 카테터의 확장 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 구속 구조물을 팽창시키는 것은 상기 구속 구조물을 방사상 방향으로 확장시키는 것을 포함하는 것인, 벌룬 카테터의 확장 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 구속 구조물을 확장시키는 것은 팽창될 때 상기 벌룬의 형상 및/또는 크기를 변경, 제한 및 제어하는 것 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 벌룬 카테터의 확장 방법.
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