KR20180105164A - 대동맥 판막 기능 장애를 수반한 흉부 대동맥 질환을 위한 이식형 인공기관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이식형 관내 인공기관 및 이러한 장치를 상행 대동맥류를 수반한 판막 기능 장애의 치료에 사용하는 방법에 관한 것이다. 인공기관은 대동맥 판륜에서 대동맥까지 전개되도록 설계된다. 인공기관은 전달 구조에서 반경방향 압축 상태로부터 반경방향 팽창 상태로 팽창할 수 있는 자가팽창식 편조형 기본틀을 포함한다. 이러한 자가팽창식 편조형 기본틀은 편조형 와이어들로 형성되며, 심장 쪽으로 연장되도록 구성된 근위 단부와 심장 반대쪽으로 연장되도록 구성된 원위 단부를 가진다. 자가팽창식 편조형 기본틀은 축을 따라 연장된다. 기본틀은 원위 단부가 원형 단면인 원통 형태의 주 관형 몸체, 자가팽창식 편조형 기본틀의 직경보다 작은 직경의 넥(neck), 및 주 관형 몸체의 근위 단부와 넥의 원위 단부 사이에서 연장되는 전환 부분을 가진다. 상기 주 관형 몸체와 상기 넥과 상기 전환 부분은 어떠한 불투과성 커버 레이어도 포함되지 않은 통합형 구조를 형성한다. 인공기관은, 불투과성 물질로 만들어지며 넥의 내강 내부에 배치되는 반경방향 접철식 판막 몸체를 더 구비한다.

Description

대동맥 판막 기능 장애를 수반한 흉부 대동맥 질환을 위한 이식형 인공기관

본 발명은 이식형 관내 인공기관에 관한 것이다. 더 구체적으로는 동맥류, 그리고 근부(root) 및/또는 상행 대동맥 박리와 같은 흉부 대동맥 질환의 치료를 위한 관내 인공기관에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 대동맥 판막 역류 또는 대동맥 판막 협착과 같은 심장 판막 기능 장애를 수반한 흉부 대동맥 질환의 치료를 위한 관내 인공기관에 관한 것이다.

흉부 동맥류 및 박리는 하나 이상의 대동맥 부분들, 이를테면, 대동맥 근부, 상행 대동맥, 궁 및 하행 대동맥과 관련된 것이며, 그에 따라 분류된다. 흉부 대동맥류의 60%가 대동맥 근부 및/또는 상행 대동맥에 생기고, 40%는 하행 대동맥에 생기며, 10%는 궁에 생기며, 10%는 흉복부 대동맥에 생긴다.

도 1에 예시된 상행 대동맥의 팽창(즉, 상행 동맥류(40))은 상행 동맥류가 직경뿐만 아니라 길이도 증가하기 때문에 대동맥 역류의 공통 원인으로 알려져 있다. 이러한 신장(elongation)은 좌심실(화살표 41) 쪽으로의 대동맥 판막 면의 전위 및 이에 따른 판막 전위에 의해 대동맥 판막(46)이 제 기능을 못하게 만들어 첨판 탈출을 유발할 수 있다.

상행 대동맥류(40)의 치료에는 심폐 우회술을 의미하는 개복 복구술("무심폐기(off-the-pump)" 선택사항 없음)이 보통 필요하며, 일반적으로는 동맥류(40)를 절제하고, 혈관을 도 2에 도시된 바와 같은 적절한 크기의 인공 데이크론 관 이식편(48)으로 대치시킨다.

동맥류(40)가 대동맥 근부와 관련이 있고, 심각한 대동맥 판막 역류와 연관이 있을 때에는 일 단부에 인공 대동맥 판막이 봉합되어 있는 관 이식편(48)을 사용하여 복합 대동맥 복구술(벤탈(Bentall) 수술)을 보통 수행한다. 판막 및 이식편은 대동맥 환상부(42)에 직접 재봉되고, 관상 동맥(44)은 3에 예시된 바와 같이 데이크론 대동맥 이식편(48)에 재이식된다.

혈관내복구술은 복부 대동맥류 치료를 위한 비교적 신규의 최소 침습적 기법으로도 알려져 있다. 금속 또는 플라스틱 틀(스텐트)로 지지된 불침투성 관(이식편)을 원위측 혈관을 통해 전달한다. 그러나, 이 기법은 그 불침투성 때문에, 중요한 가지(예컨대, 관상 동맥(44) 및 대동맥 판막 위 가지(37))가 관련된 상행 동맥류의 복구술에는 적용될 수 없으며, 그렇지 않으면 가지 폐색과 함께 치명적인 합병증을 유발할 수 있다.

Frid 등은 미국 특허 제7588597호 및 제8192484호에 기재된 멀티레이어 편조형 스텐트를 구비한 새로운 유형의 동맥류 복구 시스템(MBS, 49)을 최근 소개하였다. 상기 복구 시스템은 직선형 구조의 일반 비약물 (즉, 어떠한 침투성 커버층도 없는) 자가팽창식 금속 스텐트(49)를 포함한다. MBS는 복수의 와이어를 편조하여 형성된 복수의 상호 연결된 층(즉, 멀티레이어 구조)으로 이루어진다. 상호 연결된 층들에 의해 격자가 형성되어 MBS에 최적화된 다공성을 제공한다. MBS는 혈류를 동맥류로부터 기계적/물리적으로 막는 대신에, 그 멀티레이어 구조를 통해 혈액이 동맥류 낭 내로 흐를 수 있도록 하여, 동맥류 낭 내 원하지 않는 손상 난류를 부드러운 층상류(50)로 전환시키며(도 4), 가지들 및 곁가지들을 개통한 채, Zhan 층(도 5)으로 알려진 보호 기질화 혈전(51)을 형성함으로써 동맥류를 제거한다.

그러나, 종래의 직선형 멀티레이어 편조형 스텐트(MBS)는 상행 동맥류(40)를 치료하는데 적합하지 않은데, 이는 MBS 이식을 위해 적절한 건강한 착지 영역(52)이 없기 때문이다. 보호 기질화 혈전(51)을 생성하기 위해, 동맥류 낭 내 혈류를 층판 배열시켜야 한다. MBS의 시작 부분에 적절한 건강한 착지 영역(52)이 없다면 대동맥 벽과 MBS(49) 사이에 틈이 생길 수 있다. 이렇게 밀봉이 불충분하면, 혈관내누출(endoleak)로 불리는 현상인, 동맥류 낭 내 원하지 않는 난류(53)의 형성을 허용하게 되어, 도 6에 도시된 바와 같이 난류(53)에 의해 초래된 국소적 응력을 갖는 동맥류 확장을 일으킨다.

본 발명의 제1 목적은 상행 대동맥류의 치료를 위해 혈관내 기법으로 이식될 수 있는 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상행 대동맥류를 포함한 판막 기능 장애를 치료하기 위해 혈관내 기법으로 이식형 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 동맥류 파열의 위험을 감소시키기 위해 심장 장치의 근위 단부에서의 밀봉을 보장하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상행 대동맥 동맥류 또는 심장 판막 기능 장애를 치료하는 동안 관상 동맥의 개통성을 보장하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 인공 심장 판막에 대한 견고한 지지를 보장하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이식형 의료 장치, 및 관상 동맥을 통한 심장 및 완두동맥을 통한 뇌와 같이, 상기 장치를 통해 층판 배열에 의한 장기들의 관류 개선 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 주제는 첨부된 독립항들에 정의되어 있다. 바람직한 구현예는 종속항에 정의되어 있다.

본 발명의 주제는 대동맥 판륜에서 대동맥까지 전개되기에 적합하게 구성된 이식형 관내 인공기관이다. 인공기관은 전달 구조에서 반경방향 압축 상태로부터 반경방향 팽창 상태로 팽창할 수 있는 자가팽창식 편조형 기본틀을 포함한다. 자가팽창식 편조형 기본틀은 소정의 직경(Φ₂₅)을 갖는 편조형 와이어들로 형성되며, 심장 쪽으로 연장되도록 구성된 근위 단부와 심장 반대 쪽으로 연장되도록 구성된 원위 단부를 가진다. 자가팽창식 편조형 기본틀은 축을 따라 연장된다. 자가팽창식 편조형 기본틀은 원위 단부에 일정한 직경과 원형 단면을 갖는 원통 형태의 내강을 갖는 주 관형 몸체, 근위 단부에 상기 주 관형 몸체의 직경보다 작은 일정한 직경과 원형 단면을 갖는 원통 형태의 내강을 갖는 넥(neck), 및 주 관형 몸체의 근위 단부와 넥의 원위 단부 사이에서 연장되는 전환 부분을 포함한다. 상기 주 관형 몸체와 상기 넥과 상기 전환 부분은 어떠한 불투과성 커버 레이어도 포함되지 않은 멀티레이어 편조로 만들어진 통합형 연속적 구조로 이루어지며, 임의 두께(T₂₀)의 벽을 형성한다. 인공기관은, 불투과성 물질을 포함하며 넥의 내강 내부에 배치되는 반경방향 접철식 판막 몸체를 더 포함한다. 완전히 팽창된 상태에서, 주 관형 몸체와 전환 부분의 전체 길이는 50 mm 이상, 바람직하게는 100 mm 이상, 더 바람직하게는 150 mm 이상, 훨씬 더 바람직하게는 200 mm 이상이다. 자가팽창식 편조형 기본틀은 생체적합성 물질로 만들어진 복수의 와이어 레이어를 포함하고, 각 레이어가 하나의 메쉬를 형성하며, 메쉬들은 소정 레이어들의 복수의 와이어로 된 격자를 형성한다. 자가팽창식 편조형 기본틀의 벽에 대해 수직 방향으로 관찰했을 때, 격자는 다각형 공극 단위들을 획정한다. 상기 생체적합성 물질은 바람직하게는 티타늄, 니켈-티타늄 합금(이를테면, 니티놀 및 니티놀-DFT^®-플래티넘), 임의 종류의 스테인레스강, 또는 코발트-크로뮴-니켈 합금(이를테면, Phynox^®)으로 이루어진 군에서 선택된다.

바람직한 일 구현예에 따르면, 와이어의 직경(Φ₂₅)에 대한 자가팽창식 편조형 기본틀의 벽 두께(T₂₀)의 비(T₂₀/Φ₂₅)가 2.0 초과, 바람직하게는 3.5 이상, 더 바람직하게는 5.5 이상, 훨씬 더 바람직하게는 6.5 이상, 더욱더 바람직하게는 7.5 이상이다.

자가팽창식 편조형 기본틀은 유리하게는 150개 미만의 와이어, 바람직하게는 90개 이상 130개 이하의 와이어를 포함한다. 유리하게, 와이어의 직경은 180 μm 초과, 바람직하게는 200 μm 이상 220 μm 이하이다.

유리하게, 이러한 메쉬들은 상호체결되어 소정 레이어들의 복수 와이어로 된 격자를 형성하며, 와이어가 이웃 레이어들 중 적어도 하나의 메쉬에 상호체결된다.

완전히 팽창된 상태에서, 상기 자가팽창식 편조형 기본틀의 표면 커버리지 비율(SCR)이 바람직하게는 25% 이상 50% 이하, 바람직하게는 30% 이상 40% 이하, 더 바람직하게는 35% 이하이다.

바람직한 일 구현예에 따르면, 자가팽창식 편조형 기본틀은, 편조형 기본틀의 근위 단부와 넥 사이에, 편조형 기본틀의 근위 단부 쪽으로 갈수록 직경이 증가하는 밀봉 부분을 더 포함한다.

또 다른 바람직한 일 구현예에 따르면, 자가팽창식 편조형 기본틀은, 자가팽창식 편조형 기본틀의 원위 단부와 주 관형 몸체 사이에, 자가팽창식 편조형 기본틀의 원위 단부 쪽으로 갈수록 직경이 증가하는 확대 부분을 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 주제는 대동맥 판막 역류 및 대동맥 판막 협착증과 같은 상행 대동맥류를 포함한 심장 판막 기능 장애 치료에 사용되는, 전술된 이식형 인공기관에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 주제는 혈액을 심장과 뇌에 운반하는 관상 동맥 및 대동맥 판막 위 가지의 오리피스들을 커버하는 방식을 통해 장기의 관류를 개선하는데 사용되는, 전술된 이식형 관내 인공기관에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 다른 특징들 및 이점들을 첨부된 도면을 참조로 설명하기로 한다.
도 1은 심장 판막 기능 장애를 수반하는 상행 대동맥류의 개략도이다.
도 2 및 도 3은 각각 개복 복구술에 의해 인공 이식편으로 일부 대치된 상행 대동맥의 개략도 및 사시도이다.
도 4는 멀티레이어 편조형 스텐트를 이식한 후에 동맥류 내에 형성되는 층판상 혈류의 개략적 종방향 절결도이다.
도 5는 종래의 직선형 멀티레이어 편조형 스텐트(MBS)를 이식한 후에 동맥류 내에 형성되는 기질화 혈전의 개략적 종방향 절결도이다.
도 6은 심장 판막 기능 장애를 수반하는 상행 대동맥류 및 그 안에 전개된 종래의 직선형 MBS의 부분 절취 입면도이다.
도 7은 심장의 심실, 그리고 상행 대동맥, 아치 및 하행 대동맥에 배치된, 본 발명에 따른 이식형 관내 인공기관의 측면도이다.
도 8a는 완전히 팽창된 상태의, 도 7의 인공기관의 측면도이다.
도 8b 및 도 8c 각각은 개방형 심장 판막이 폐쇄된, 도 8a의 장치의 저면도이다.
도 9는 완전히 팽창된 상태의, 본 발명에 의한 인공기관의 또 다른 구현예의 측면도이다.
도 10a 및 도 10b는 판막 본체를 형성하는 조직의 사시도이다.
도 11 및 도 12는 완전히 팽창된 상태의, 본 발명에 의한 인공기관의 또 다른 구현예의 측면도이다.
도 13은 본 발명에 의한 인공기관의 또 다른 구현예의 상세 절결도이다.
도 14는 심장의 심실 및 상행 대동맥에 배치된, 본 발명에 의한 인공기관의 또 다른 구현예의 절결도이다.
도 15는 팽창된 상태의, 본 발명에 의한 인공기관의 평면도이다.
도 15a는 도 15에 예시된 관내 인공기관의 일부의 개략적 확대도이다.
도 16은 곡선형 내강 안에 전개된 관형 본체의 측면도이다.
도 17 및 도 18 각각은 직선형의 완전히 팽창된 상태 및 곡선형 내강 안에 전개된 상태의, 본 발명에 의한 장치의 사시도이다.
도 19는 본 발명에 의한 관내 인공기관의 벽의 일부의 개략적 확대도이다.

본원에 사용되는 바와 같이, "이식형"이란 용어는 신체 혈관(vessel) 속 어느 한 위치에 배치되는 의료 장치의 능력을 가리킨다. 이식형 의료 장치는 의학 치료가 이루어지는 동안(예컨대, 수 초, 수 분, 수 시간) 신체 혈관 내부에 일시적으로 자리하거나 또는 신체 혈관 내에 영구적으로 남아있도록 구성될 수 있다.

"관내" 또는 "내강경유(transluminal)" 인공기관이란 용어는 인공기관을 신체 혈관 내부의 어느 한 원거리 위치로부터 목표 부위까지 신체 혈관의 내강 내부 및 내강을 통해 전진시키는 절차들에 의해 곡선형 또는 직선형 신체 혈관 내에 배치되도록 구성된 장치를 가리킨다. 혈관분포 절차에서, 전형적으로 의료 장치는 형광투시적 안내 하에 와이어 가이드 상으로 카테터를 사용하여 "혈관내로" 도입될 수 있다. 카테터와 와이어 가이드는 통상의 접근 부위를 통해 혈관계 내로 도입될 수 있다.

"카테터"란 용어는 목표 부위에 접근하기 위해 혈관에 삽입되는 관을 가리킨다. 본 명세서에서, "카테터"는 카테터 자체를 일컫는 것이거나, 또는 액세서리, 즉 주삿바늘, 가이드 와이어, 유도관(introducer sheath), 및 당업자가 주지하고 있는 기타 일반적인 적합한 의료 장치를 구비한 카테터를 일컫는 것일 수 있다.

"내피화"란 용어는 내피 세포들이 장치 상부로 내증식되는 세포 과정을 가리킨다.

"영구적"이란 용어는 의료 장치가 혈관 내에 배치되어 장기간 동안(예컨대, 수 개월, 수년), 그리고 가능하게는 환자의 여생 동안 상기 혈관 내에 남아있게 될 것을 가리킨다.

관내 인공기관(1)은 도 7과 도 14에 나타낸 바와 같이 전달 시스템 내부에 배치되었을 때에는(즉, "압축된 상태"에서) 비교적 작고 비교적 일정한 직경을 가진 압축 형상을 취하며, 신체 내강과 같은 전달 대상 위치 내부에서는(즉, "전개된 상태"에서) 반경방향으로 팽창된 직경을 가진 전개 형상을 자연스럽게 취하도록 구성된다. 본원에서 사용되는 바와 같이 "팽창된 형상" 또는 "팽창된 상태"란 용어는, 예를 들어 도 8a 내지 도 8c, 도 9, 도 5, 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 자가-스프링백 객체(예컨대, 편조형 기본틀(20))이 어떠한 외부 압축력도 없이 팽창되도록 허용될 때(즉, 비-협착 상태) 상기 객체의 자가팽창 특성으로 인해 생기는 형상 또는 상태를 가리킨다. 이들 정의 외에, "공칭 직경"이란 용어는 목표 혈관 안에 배치되었을 때의 이식형 관내 인공기관의 직경을 일컫는다. 일반적으로, 신체 내강 안에 영구적으로 배치되도록 설계되는 자가팽창식 장치의 공칭 직경(Φ_nor)은 외부 압축력 없이 전개되었을 때의 상기 장치의 외경(Φ_exp)보다 10 내지 25% 작다. 대동맥의 직경(Φ₃₉)이 대개 20 mm 내지 40 mm이므로, 자가팽창식 편조 기본틀(20)의 주 관형 몸체(3)는 팽창된 상태에서 직경(Φ_{3_exp})이 22 mm 내지 50 mm가 되도록 이에 부합되게 설계 및/또는 제조된다. 인공기관의 직경 변화는 결과적으로 그 길이에 영향을 미친다. 도 17과 도 18에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 주 관형 몸체(3)의 전개된 상태에서의 길이(L_{3_dep})는 팽창된 상태에서의 길이(L_{3_ exp})보다 길다. 주 관형 몸체(3)의 길이-관련 압축비(LCR)를 하기 관계식으로 정의할 수 있다:

LCR = (L_{3_dep} - L_{3_exp}) / L_{3_exp}.

도 7은 대동맥 내부에, 구체적으로는 대동맥 판륜(42)에서 하행 대동맥 및 대동맥궁까지 관상 동맥(44) 및 대동맥 판막 위 가지(37)를 커버하는, 본 발명에 따른 이식형 관내 인공기관(1)을 나타낸다.

본 발명에 따른 이식형 관내 인공기관(1)은, 도 8a 내지 도 8c에 나타낸 바와 같이, 전달 구조에서 반경방향 압축 상태로부터 반경방향 팽창 상태로 팽창할 수 있는 자가팽창식 편조형 기본틀(20), 및 불투과성 물질로 만들어진 반경방향 접철식 판막 몸체(10)를 포함한다.

편조형 기본틀(20)은 심장 쪽으로 연장되도록 구성된 근위 단부(6)와, 심장으로부터 반대 쪽으로 연장되도록 구성된 원위 단부(7)를 가진다. 편조형 기본틀(20)은 원위 단부(7)에 일정한 직경과 원형 단면을 갖는 원통 형태의 내강을 갖는 주 관형 몸체(3), 근위 단부(6)에 상기 주 관형 몸체(3)의 직경보다 작은 일정한 직경과 원형 단면을 갖는 원통 형태의 내강을 갖는 넥(neck)(5), 및 주 관형 몸체(3)의 근위 단부와 넥(5)의 원위 단부 사이에서 연장되는 전환 부분(4)을 포함한다. 상기 주 관형 몸체(3)와 상기 넥(5)과 상기 전환 부분(4)은 어떠한 불투과성 커버 레이어도 포함되지 않은 멀티레이어 편조로 만들어진 통합형 연속적 구조로 이루어진다. 넥(5)의 내강 내부에는 반경방향 접철식 판막 몸체(10)가 배치된다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 완전히 팽창된 상태에서, 주 관형 몸체(3)와 전환 부분(4)의 전체 길이를 50 mm 이상이 되도록 만들어 편조형 기본틀(20)의 벽이 동맥류(40)를 모두 커버하게 한다.

자가팽창식 편조형 기본틀(20)로 대동맥의 대동맥류 부분을 확실히 모두 커버하기 위해 완전히 팽창된 상태에서의 주 관형 몸체(3)와 전환 부분(4)의 전체 길이가 바람직하게는 100 mm 이상이 되도록 한다. 상기 전체 길이가 (도 8에 나타낸 바와 같이 역시 완전히 팽창된 상태에서) 더 바람직하게는 150 mm 이상, 훨씬 더 바람직하게는 200 mm 이상이 되도록 함으로써 편조형 기본틀이 적어도 20 mm의 건강한 착지 영역을 가질 수 있어, 이식 후의 재발된 대동맥류의 주 원인인 혈관내누출을 피하도록 한다.

바람직한 일 구현예로서, 자가팽창식 편조형 기본틀(20)은 그의 원위 단부(7)와 주 관형 몸체(3) 사이에 도 9에 예시된 바와 같이 확대 부분(2)을 더 포함한다. 확대 부분(2)의 직경은 편조형 기본틀(20)의 원위 단부(7) 쪽으로 갈수록 증가한다. 확대 부분(2)은 또한 이식술 이후 장치의 이동 및 혈관내누출의 위험을 낮춘다.

도 10a와 도 10b는 본 발명의 반경방향 접철식 판막 몸체(10)를 더 상세한 방식으로 예시한다. 이러한 판막 몸체는 불투과성 물질로 만들어진 스커트부(12)와 첨판들(11)을 포함한다. 상기 스커트부(12)와 첨판들(11)은 바람직하게는 동물의 심막 조직(이를 테면, 돼지의 심막 조직) 시트로부터 잘라내어 지거나, 다른 적합한 합성 또는 중합체 물질 시트로부터 잘라내어 진다. 이러한 심막 조직은 조직 판막 물질을 성형 및 처리하는 것과 관련하여 당해 기술분야에 자체 공지된 조직 가공처리 기술에 따라 가공처리 될 수 있다. 첨판(11)은 자유 가장자리(13)와 첨판 몸체(14)를 가진다. 자유 가장자리(13)는 완제 판막 몸체(10)의 접합 가장자리(13)를 형성한다. 첨판 몸체(14)가 스커트부(12)에 연결된다. 스커트부(12)는 바람직하게는 첨판(11)과 동일한 물질로 구성되며, 오목한 부분들(15), 보강 영역들(17) 및 근위 부분(18)을 포함한다. 각각의 오목한 부분(15)은 개별 첨판(11)의 첨판 몸체(14)에 봉합 또는 접착을 통해 연결된다. 판막 몸체(10)는 편조형 기본틀(20)의 축에 평행한 축을 갖는 원뿔대 형상이며, 바람직하게는, 예를 들어, 상기 축을 따라 오목한 부분들(15) 사이의 스커트부(12) 벽에 고정되는 중첩 판막 몸체 물질, 금속 와이어 및 플라스틱 바와 같은 보강 수단을 포함한다. 이는 판막 몸체(10)가 심장 주기 동안 내부 측으로 방향을 틀고/틀거나 편조형 기본틀 내에 위치한 판막 몸체가 이동하는 것을 방지한다. 스커트부(12)의 근위 부분(18)이 바람직하게는 편조형 기본틀(20)의 근위 단부(6)의 내벽에 봉합 및 접착과 같은 부착 수단을 이용하여 고정된다.

도 11과 도 12에 예시된 또 다른 구현예에 따르면, 자가팽창식 편조형 기본틀(20)은 그의 근위 단부(6)와 넥(5) 사이에 밀봉 부분(8)을 더 포함한다. 밀봉 부분(8)의 직경은 편조형 기본틀의 근위 단부(6) 쪽으로 갈수록 증가된다. 밀봉 부분(8)은 또한 이식술 이후 장치가 판막 부위로부터 반대 쪽으로 이동하는 위험을 낮춘다.

대동맥류(40)의 밀봉을 보장하고 혈류가 역류되는 것을 막기 위해, 스커트부(12)의 근위 단부(18)와 편조형 기본틀(20)의 근위 단부(6)를 불투과성 생체적합 시트(9)를 사용하여 함께 죔쇠로 체결할 수 있으며, 도 7에 예시된 바와 같이 봉합 및 접착과 같은 부착 수단에 의해 고정할 수 있다. 또한 이는 신체 내에서 전개되었을 때 근위 단부(6)의 와이어 가장자리들이 대동맥 판륜(42)의 조직을 다치게 하는 위험을 낮춘다. 바람직하게, 불투과성 생체적합 시트(9)는 전달 상태와 전개된 상태 간에 편조형 기본틀의 길이 및 직경 변화를 수용하도록 탄성을 띤다.

도 16에 나타낸 바와 같이 관형 몸체(2)가 곡선형 내강(30) 안에서 전개되었을 때, 관형 몸체의 길이(L_{3_dep})를 도 18에 표시된 바와 같이 곡선 부분의 중간지점(31)을 따라 측정한다. 도 19에 도시된 바와 같이, 편조형 기본틀(20)은 생체적합성 물질로 만들어진 복수의 와이어(25) 레이어(22, 23, 24)를 포함한다. 바람직하게, 와이어의 직경(Φ₂₅)은 180 μm 초과, 바람직하게는 200 μm 이상 220 μm 이하이다. 편조형 기본틀(20)의 각 레이어는 메쉬를 형성한다. 벽에 대해 수직 방향으로 관찰하였을 때, 편조형 틀(20)의 메쉬들은 복수의 와이어(25) 레벨로 된 격자를 형성한다. 바람직하게, 메쉬들은 상호체결된 멀티레이어 구조를 형성하기 위해 서로 상호체결된다. "상호체결된 멀티레이어"란 용어는 편조시 그 층(ply)들이 구별되지 않는 다수의 레이어(22, 23, 24)를 포함한 기본틀을 가리키며, 예를 들어 제1 레이어(22) 층들(22a)의 소정 수의 와이어가 제2 레이어(23) 및/또는 다른 레이어들(24)의 층들(23a)과 상호체결된다. 상기 상호체결된 멀티레이어는, 예를 들면, EP1248372에 기재된 편조 기계를 사용하여 형성될 수 있다. 관내 인공기관(1)의 편조형 기본틀(20)은 150개 미만의 와이어(25), 바람직하게는 90개 이상 130 이하의 와이어로 만들어진다.

편조형 기본틀(20)의 표면 커버리지 비율(SCR)은 하기 관계식에 의해 정의된다:

SCR = S_w/S_t

식에서 "S_w"는 편조형 기본틀(20)을 구성하는 와이어들(25)에 의해 커버된 실제 표면이고, "S_t"는 편조형 기본틀(20) 벽의 전체 표면적이다. 완전히 팽창된 상태에서, 편조형 기본틀(20)의 SCR이 바람직하게는 25% 이상 50% 이하, 바람직하게는 30% 이상 40% 이하, 더 바람직하게는 35% 이하이다.

일반적으로 대동맥궁(39)의 곡선 부분은 Ou 등이 J. Thrac . Cardiovasc . Surg. 2006; 132: 1105-1111에 기재한 대로 곡선 부분의 폭(W₃₉)과 높이(H₃₉)를 측정함으로써 정의된다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 폭(W₃₉)의 경우에는 우폐동맥(RPA)을 통과하는 축면(axial plane)에 가까운 상행 및 하행 대동맥(39)의 중간지점들(31) 사이의 최대 수평 거리를 측정하고; 대동맥궁의 높이(H₃₉)의 경우에는 대동맥궁(39)의 폭(W₃₉)과 최고 중간지점(31) 사이의 최대 수직 거리를 측정한다. H₃₉/W₃₉비는 일반적으로 0.5 내지 0.9 범위이다. 예를 들어, 상기 비의 값이 0.9일 때(최악의 시나리오), 대동맥궁은 도 16에 나타낸 바와 같이 극도로 끝이 뾰족해진다. 이는 후프력이 열악한 전술된 "종래" 스텐트들의 꺾임 현상을 일으킬 수 있다. 또한, 직선 형태와 전개된 형태 간의 메쉬 공극의 차이가 (건강한 대동맥에서 보통 관찰되는) 약 0.6의 H/W비를 가진 곡선 부분에서 전개된 메쉬 공극과 비교하여 더 크다는 것을 주목할 것이다. 본 발명의 장점들 중 하나로서, 관내 인공기관(1)이 H₃₀/W₃₀비가 0.5 내지 0.9인 C자-곡선형 내강(30) 안에서 전개될지라도, T₁/Φ₂₅비가 3.5 이상(바람직하게는 5.5, 더 바람직하게는 6.5 이상, 더욱더 바람직하게는 7.5 이상)인 편조형 기본틀(20)은, 바깥쪽 곡선 부분(29)을 따라, 바람직한 범위 내(즉, 35% 이상)의 표면 커버리지 비율(SCR)을 제공할 수 있으며, 결과적으로 대동맥 판막 위 가지(37)의 입구에서 원하는 효과(즉, 층판 효과, 관류 향상)를 유지하게 된다.

본 발명의 또 다른 장점으로서, T₂₀/Φ₂₅비가 더 낮은 편조형 기본틀에 비해 T₂₀/Φ₂₅비의 값이 더 높은 편조형 기본틀(20)은 동맥류 낭 내에 혈전을 효과적으로 형성할 수 있다. 와이어 직경(Φ₂₅)에 대한 편조형 기본틀(20)의 벽 두께(T₂₀)의 비(T₂₀/Φ₂₅)가 2.0를 초과한다는 점이 단일 메쉬 레이어보다 많은 메쉬 레이어를 가진 편조형 기본틀의 특징이다. T₂₀/Φ₂₅비가 클 수록, 편조형 기본틀(20)은 더 많은 레이어를 포함하게 된다. 도 15에 도시된 바와 같이 벽에 실질적으로 평행하게 정렬된 멀티레이어를 형성하는 각 와이어는 관내 인공기관(1)의 벽을 통과하는 혈류가 층판 형태가 되도록 한다.

더 나아가, T₂₀/Φ₂₅비가 3.5를 초과하는 상호체결된 멀티레이어 구조는 중요한 기술적 특성을 제공한다: H/W비가 0.5 내지 0.9인 곡선형 내강 안에서 상기 구조가 전개되었을 때, SCR은 도 11 및 도 14에서 정의된 바와 같이 심지어 바깥쪽 곡선 부분(29)에서도 그의 바람직한 값, 즉 25% 이상 50% 이하를 유지할 수 있다. 대동맥 판막 위 가지의 입구가 궁의 바깥쪽에 위치하기 때문에, 인공기관이 제공하는 바람직한 효과를 유지하기 위해서는 대동맥궁의 기하구조 안에서 전개되었을 때 바깥쪽에 최적 공극 크기를 설정하는 것이 가장 중요하다. 본 발명의 상호체결된 멀티레이어 구조의 와이어들은 이웃하는 평행 와이어들 간에 일정 간격을 유지하도록 변위됨에 따라, 결과적으로 SCR은 곡선형 상태에서의, 또는 직선형 구조에서와 거의 동일하게 유지될 수 있다. 이와 반대로, T₂₀/Φ₂₅가 2.0 미만인 종래의 단일 레이어 메쉬형 관이 곡선형 내강에 전개되었을 때, 바깥쪽 곡선 부분에서의 SCR은 직선형 구조에서의 SCR보다 훨씬 더 낮다. 따라서, 본 발명의 편조형 기본틀(20)의 T₂₀/Φ₂₅비가 2.0 초과, 바람직하게는 3.5 이상, 더 바람직하게는 5.5 이상, 훨씬 더 바람직하게는 6.5 이상, 더욱더 바람직하게는 7.5 이상이어야 한다.

본 발명자가 시행한 연구 및 실험들은 예상치 못한 놀라운 결론에 이르렀다. T₂₀/Φ₂₅비가 증가함에 따라 가지들 내 관류가 개선되었다. 생리학에서 "관류"란 생물학적 조직 내 모세혈관상(capillary bed)으로 혈액을 전달하는 신체 과정이다. "저관류(hypoperfusion)" 및 "과관류(hyperperfusion)"란 용어들은 조직의 신진대사 요구를 충족시키기 위해 조직의 현재 필요성을 기준으로 관류 수준을 측정하는 것이다. 본 발명의 이식형 의료 장치는 그가 커버하는 대동맥 판막 위 가지들 내 관류를 증가시키기 때문에, 대동맥 판막 위 가지들이 혈액을 운반해 주는 곳인 장기들의 기능이 향상된다. 따라서, 본 발명의 편조형 기본틀(20)의 T₂₀/Φ₂₅비가 2.0 초과, 바람직하게는 3.5 이상, 더 바람직하게는 5.5 이상, 훨씬 더 바람직하게는 6.5 이상, 더욱더 바람직하게는 7.5 이상이어야 한다.

상호체결된 다수 층 구조를 가진 본 관내 인공기관(1)에 의해 제공되는 또 다른 놀라운 효과는, 동맥류의 벽과 관내 인공기관 사이의 공간이 혈전에 의해 폐색될 거라는 예측에 반해, 관상 동맥을 포함한 동맥류가 동맥류 낭 내에 혈전을 형성하는 대신, 바로 수축되는 동시에 여전히 동맥으로의 혈류를 유지한다는 것이다. 본 발명자는, 대동맥의 입구를 판막 부분으로 밀봉시킴으로써, 원하지 않는 난류(33)가 제거되고, 이 부피에 바람직한 매끄러운 흐름이 생성되는 것으로 추정한다. 이는 비-난류성 혈류가 가지들에 유입되는 것을 가속화하는 한편, 벤츄리(Venturi) 효과 하에 압력을 감소시켜, 결과적으로 동맥류 낭을 수축시킨다.

본 발명에 사용되는 생체적합성 물질은 바람직하게는 스테인레스강(예컨대, 316, 316L 또는 304); 형상 기억 또는 초탄성 종류를 비롯한 니켈-티타늄 합금(예컨대, 니티놀 및 니티놀-DFT^®-플래티넘); 코발트-크롬 합금(예컨대, 엘질로이(elgiloy)); 코발트-크로뮴-니켈 합금(예컨대, 파이녹스(phynox)); 코발트, 니켈, 크로뮴 및 몰리브덴의 합금(예컨대, MP35N 또는 MP20N); 코발트-크로뮴-바나듐 합금; 코발트-크로뮴-텅스텐 합금; 마그네슘 합금; 티타늄 합금(예컨대, TiC, TiN); 탄탈룸 합금(예컨대, TaC, TaN); L605로 이루어진 군에서 선택되는 금속성 기질이다. 상기 금속성 기질은 바람직하게는 티타늄, 니켈-티타늄 합금(이를 테면, 니티놀 및 니티놀-DFT^®-플래티넘), 임의 종류의 스테인레스강, 또는 코발트-크로뮴-니켈 합금(이를테면, Phynox^®)으로 이루어진 군에서 선택된다.

전개 방법

바람직한 한 방법에 따르면, 본 발명의 관내 인공기관(1)은 관내 인공기관 전달 장치를 사용하여 전개된다. 이 장치는 그 원위 단부로부터 인공기관(1)이 언로딩될 수 있는 이식 자리에 가깝게 장치의 원위측 단부가 옮겨질 수 있도록, 혈관계를 통하는 근위측 부위로부터 시술자에 의해 구동되도록 설계된다. 상기 전달 장치는 인공기관(1) 자체, 인공기관이 도입되는 인공기관 수용 영역, 중앙 내부 축 및 수축식 시스(retracting sheath)를 포함한다. 바람직하게, 장치는 시스 내부에 압축되는 자가팽창 홀딩 수단을 더 포함하며, 이때 자가팽창 홀딩 수단의 원위 부분은 인공기관의 근위 부분을 에워싸고, 자가팽창 홀딩 수단의 근위 부분은 조인트로 내부 축에 영구적으로 연결됨으로써, 일부 감싸이지 않은 인공기관을 수축식 시스 내로 다시 감싸는 기능을 장치가 갖도록 한다. 인공기관(1)을 대동맥 안의 원하는 위치에 전개하기 위해, 수축식 시스의 원위 단부를 대동맥 판륜까지 옮기고, 수축식 시스를 인공기관(1) 위로부터 전달 장치의 근위 단부 쪽으로 점차적으로 인출한다. 시스가 홀딩 수단의 근위 단부에 인접하면, 인공기관(1)은 전개 형상으로 일부 자가팽창할 수 있게 된다. 시스를 근위 방향으로 지속적으로 수축시킴으로써, 홀딩 수단이 시스로부터 해제되고, 유기물 온도의 영향 하에 있는 동안 및/또는 고유 탄성으로 인해 전개된다. 이식 후 인공기관의 이동을 방지하기 위해, 이식 자리에서 신체 내강의 직경보다 10 내지 40% 더 큰, "공칭" 팽창된 상태에서의 직경을 가진 오버사이즈 인공기관(1)을 일반적으로 선택한다. 이러한 인공기관(1)은 충분한 압축하중(radial force)을 신체 내강의 내부 벽에 인가하며, 이로써 자신이 이식되는 곳에 단단하게 고정된다. 전개시, 인공기관(1)의 전개된 부분이 대동맥의 벽 위로 가하는 압축하중은 전개된 상태에서의 전개 홀딩 수단의 파지력보다 커지기 때문에, 홀딩 수단은 내부 축이 시스와 함께 근위 방향으로 수축할 때 종방향으로의 원하지 않는 변위 없이 전개 위치에서 인공기관을 해제할 수 있다.

Claims (12)

1) 전달 구조에서 반경방향 압축 상태로부터 반경방향 팽창 상태로 팽창할 수 있도록 축을 따라 연장되는 자가팽창식 편조형 기본틀(20)로서, 소정의 직경(Φ₂₅)을 갖는 편조형 와이어들로 형성되고, 심장 쪽으로 연장되도록 구성된 근위 단부(6)와 심장 반대쪽으로 연장되도록 구성된 원위 단부(7)를 가지며,
a) 원위 단부(7)쪽으로, 일정한 직경과 원형 단면을 갖는 원통 형태의 내강을 포함한 주 관형 몸체(3);
b) 근위 단부(6)쪽으로, 상기 주 관형 몸체(3)의 직경보다 작은 일정한 직경과 원형 단면을 갖는 원통 형태의 내강을 포함한 넥(neck)(5); 및
c) 주 관형 몸체(3)의 근위 단부(6)와 넥(5)의 원위 단부 사이에서 연장되는 전환 부분(4)
을 포함하되,
상기 주 관형 몸체(3), 상기 넥(5) 및 상기 전환 부분(4)은 어떠한 불투과성 커버 레이어도 포함되지 않은 통합형 연속적 구조로 이루어지며, 평균 두께(T₂₀)의 벽을 형성하는 것인, 자가팽창식 편조형 기본틀(20)과;
2) 불투과성 물질을 포함하며 넥(5)의 내강 내부에 배치되는 반경방향 접철식 판막 몸체(10)
를 포함하여, 대동맥 판륜에서 대동맥까지 전개되기에 적합한 이식형 관내 인공기관에 있어서,
반경방향 팽창 상태에서, 주 관형 몸체(3)와 전환 부분(4)의 전체 길이가 50 mm 이상이며, 자가팽창식 편조형 기본틀(20)은 생체적합성 물질로 만들어진 복수의 와이어(25)를 포함하고, 자가팽창식 편조형 기본틀(20)의 벽에 대해 수직 방향으로 관찰했을 때 격자를 형성하며, 상기 격자는 다각형 공극 단위들(26)을 획정하되, 와이어(25)의 직경(Φ₂₅)에 대한 자가팽창식 편조형 기본틀(20)의 벽 평균 두께(T₂₀)의 비(T₂₀/Φ₂₅)가 2.0을 초과하고, 자가팽창식 편조형 기본틀(20)은 150개 미만의 와이어, 바람직하게는 90개 이상 130개 이하의 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 이식형 관내 인공기관.

제1항에 있어서,
편조형 기본틀은 복수의 와이어 레이어(22, 23, 24)를 포함하고, 각 레이어가 하나의 메쉬를 형성하며, 메쉬들은 상호체결되고, 와이어가 이웃 레이어들 중 적어도 하나의 메쉬에 통합되는 것인 이식형 관내 인공기관.

제1항 또는 제2항에 있어서,
반경방향 팽창 상태에서, 주 관형 몸체(3)와 전환 부분(4)의 전체 길이가 150 mm 이상, 바람직하게는 200 mm 이상인 이식형 관내 인공기관.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
비(T₂₀/Φ₂₅)가 3.5 이상, 더 바람직하게는 5.5 이상, 훨씬 더 바람직하게는 6.5 이상, 더욱더 바람직하게는 7.5 이상인 이식형 관내 인공기관.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
와이어(25)의 직경이 180 μm 초과, 바람직하게는 200 μm 이상 220 μm 이하인 이식형 관내 인공기관.

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
완전히 팽창된 상태에서, 상기 자가팽창식 편조형 기본틀(20)의 표면 커버리지 비율(SCR)이 25% 이상 50% 이하, 바람직하게는 30% 이상 40% 이하, 더 바람직하게는 35% 이하인 이식형 관내 인공기관.

제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
자가팽창식 편조형 기본틀(20)은, 편조형 기본틀의 근위 단부(6)와 넥(5) 사이에, 편조형 기본틀의 근위 단부(6) 쪽으로 갈수록 직경이 증가하는 밀봉 부분(8)을 더 포함하는 것인 이식형 관내 인공기관.

제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
자가팽창식 편조형 기본틀(20)은, 자가팽창식 편조형 기본틀(20)의 원위 단부(7)와 주 관형 몸체(3) 사이에, 자가팽창식 편조형 기본틀(20)의 원위 단부(7) 쪽으로 갈수록 직경이 증가하는 확대 부분(2)을 더 포함하는 것인 이식형 관내 인공기관.

제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
생체적합성 물질은 티타늄, 니켈-티타늄 합금, 이를테면, 니티놀 및 니티놀-DFT^®-플래티넘, 임의 종류의 스테인레스강, 또는 코발트-크로뮴-니켈 합금, 이를테면, Phynox^®으로 이루어진 군에서 선택되는 금속성 기질인 이식형 관내 인공기관.

제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상행 대동맥류를 수반한 심장 판막 기능 장애의 치료에 사용되는 이식형 관내 인공기관.

제10항에 있어서,
심장 판막 기능 장애는 대동맥 판막 역류 또는 대동맥 판막 협착인 이식형 관내 인공기관.

제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
혈액을 심장과 뇌에 운반하는 관상 동맥 및 대동맥 판막 위 가지의 오리피스들을 커버하는 방식을 통해 장기의 관류를 개선하는데 사용되는 이식형 관내 인공기관.

Images