JP2015505497A - 血管の区画による拡張のためのデバイス - Google Patents

Abstract

バルーンカテーテルとともに使用される拘束構造体は、複数の長手方向ストラットおよび複数の拡張可能な径方向リングを含む。拘束構造体は径方向に拡張できるが、実質的に長手方向には拡張できない。拘束構造体は互いに独立して拡張するように構成された複数の区画を有することができる。バルーンカテーテルを拘束構造体内で膨張させることによって、所定のトポグラフィーにて血管を拡張させることができる。

Description

本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１２年２月１日出願の米国仮出願第６１／５９３，７０４号の利益を主張する。

[参照による組み込み]
本明細書にて言及されるすべての刊行物、特許および特許出願は、個々の刊行物、特許または特許出願がそれぞれ明確かつ個別に参照により組み込まれると示されるように、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、医学的な方法およびデバイスの分野に関し、詳細には、血管閉塞を治療すること、および／または体組織に対して活性物質を送達することを意図した医学的な拡張型（medical dilatation）バルーンカテーテルおよびデバイスに関する。

血管形成用バルーンは、狭窄および閉塞した血管の治療に最も一般的に使用されている１つのツールである。これらのバルーンは、膨張すると典型的には円筒形であり、異なる血管のサイズに適合させるため、種々の寸法（長さおよび直径）で製造されている。バルーンは、フレキシブルなカテーテルの遠位端に配置され、標的部位／病変部へと送達される。標的部位／病変部においては、病変部の抵抗に打ち勝って管腔を拡張させるため、バルーンは通常８〜２０気圧で膨張される。そのような高圧での血管形成術は、多くの場合、血管壁への外傷を伴い、その結果、高確率での血管の解離（３０％〜４０％）、治療された血管の突発的な閉塞（５％〜１２％）、および再狭窄が生じる。従来の血管形成術が、閉塞した血管のための一次的処置として使用された場合には、症例の約５０％において再狭窄が起こり得る。したがって、冠状動脈の処置の大部分の場合には、初期治療として血管形成術が使用され、その後ステントが配置される。多くの場合、ステントは、薬剤およびポリマーによってコーティングされている。このため、ステント血栓症または血餅のリスクを制限するために、患者は長期にわたって、場合によっては一生にわたって、抗血小板療法を受ける必要がある。

効果的に膨張するために、標準的なバルーンにおいては狭窄がなくなるまでより多くの圧力をかける必要がある。これは、血管壁への重大な外傷がもたらされる可能性がある急激かつ強制的なプロセスであり、最良の場合ではさらに病変部の治癒を遅らせ、最悪かつ珍しくない場合においては解離、突発的な閉塞および再狭窄がもたらされ得る。

バルーンの拡張（dilation）による治療した血管の解離は非常に一般的である。解離の発生割合は、症例の３０％ほどと見積もられる。解離のいくつかは深刻なものであり、緊急な手術、すなわち追加的なステントの配置を必要とすることがある。加えて、解離は、治療された病変部にステントが配置されたとしても、長期的な臨床結果を悪いものにしかねず、また、再狭窄をもたらしかねない。解離は、バルーンのプリーツが展開される際に血管壁上に印加される剪断力、および血管疾患の非対称性（inconsistency）の結果として起こる不均等なバルーンの膨張（inflation）を含むバルーンの膨張時に発生するいくつかのメカニズムに起因する。膨張時には、折り畳まれたバルーンがアンラップされ（unwrapped）接線力を加えるにつれて、バルーンの直径が径方向に増大する（図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃ参照）。展開せずに径方向に開く、完全に弾性または伸縮性のバルーンを提供することによってこの問題を解決する試みがなされてきた。しかしながら、材料がソフトで柔軟性であり高圧の膨張（inflation）ができないため、弾性材料から作製されたそれらのバルーンは十分な拡張力（dilatation forces）をもたらすことができない。

疾患は均一ではなく、また血管の内径は異方性のものとして特徴付けられ得る。標準の血管形成用バルーンは一般に弾性または半柔軟性があり、その直径を増大させるよう設計され、したがって均一に周囲の領域に力を加えるものである。一定でない抵抗（偏心性病変、病巣のプラーク）に対して膨張されるとき、プラークがなくなりバルーンが完全に膨張されるまで、より多くの圧力を印加する必要がある。この急激かつ制御されていないプロセスによって、この領域への外傷が大きくなってしまう。さらに、初期段階にて、バルーンの弾性特性によってバルーンの直径が血管の弾性（およびさほど病変していない）領域でさらに増大し、さらなる外傷および遅延した治癒がもたらされる。

長い病変部（末梢病変部に典型的）ではさらなる困難が起こる。これらの病変部は多くの場合、閉塞血管を進む間、膨張／収縮を繰り返す必要がある。これには、バルーンに典型的ではない性能が一定品質であることが要求される。さらに血管形成用バルーンは拡張中に伸び（最大１０％）、これによって非疾患領域への損傷がさらに引き起こされ得る。バルーンの伸びはその長さに対するものであるため、このことは長い病変部を治療する際に特に顕著である。

解離、弾性収縮および突発的な閉塞はすべて、治療血管への高度の傷害および外傷を引き起こす現在の血管形成用バルーンに関係した機序である。

したがって、血管の治療において使用される改良されたバルーン、および、血管形成用バルーンのための膨張（inflation）構造体を提供することが望ましいであろう。特に、バルーンの膨張特性を調節し、局部領域に適合しつつもセグメント化された区画による拡張をもたらすことによって、血管壁に外傷および解離を起こしにくいバルーンを提供することが望ましいであろう。さらに、ゆっくりとしたプラークの再形成を可能にする制御された膨張および調節プロセスによって、外傷を起こしにくくなり、また病変部のより迅速な治癒を促すことが分かり得る。

解離が低減されたことによって、現在の血管形成用バルーンおよびその使用に伴う弾性収縮および突発的な再閉塞というリスクも低減させられることがさらに望ましいであろう。さらに、そのような改良された血管形成用バルーン構造が、ステント、薬剤溶出ステント、および薬剤コーティングバルーンのそれぞれに適合していることがさらに望ましいであろう。これらの利点は、好ましくは、処置対象の患者の管腔サイズを増大させて血管を回復させるというカテーテルの能力を損失させることなく得られるであろう。これらの目的の少なくともいくつかは、後述のような本発明によって達成される。

本発明は、狭窄した血管の血管形成術または拡張のためのデバイス、および任意で、血管壁に対して活性物質を送達するためのデバイスを開示する。本明細書で開示されたバルーンカテーテルは、より迅速な疾患領域の治癒を促す、制御されかつ調整されたプラーク再形成プロセスをサポートするように設計される。これは、膨張特性を調節することによって達成され、膨張中の血管壁への外傷の低減をもたらす。

このバルーンカテーテルは、バルーンカテーテルおよびカテーテルのバルーン部分に配置された拘束構造体（ＣＳ）からなる。拘束構造体（ＣＳ）は、バルーンのトポグラフィー（topography）を調節し、各膨張ゾーンが隣接するゾーンとは独立した、区画による膨張（compartmental inflation）を作り出すことによって、バルーンの膨張を制御および制限するのに役立つ。このトポグラフィーは膨張中のプラーク再形成を促進し、血管壁への外傷が最小限である制御された膨張を可能にするのに役立つ。ＣＳはまた、バルーンが膨張するときの病変部および血管壁への剪断力の伝達を抑制する。

バルーンが膨張すると、バルーンとＣＳ構造の双方の直径が増大するが、ＣＳの最大直径はバルーンの直径よりも小さい。バルーンは、凸部（ピロー）および凹部（ＣＳ位置）の形態を作り出すＣＳを通して膨張し続ける。ＣＳおよびバルーンは、バルーンの拡張（dilation）によって加えられる膨張力（inflation force）による拡張が可能である。ＣＳの拡張はその幾何学的設計によって制限される。ＣＳはバルーン直径を制限し、血管壁への接線力の伝達を排除し、また外傷を最小限にしてより迅速な治癒を促すプラーク再形成プロセスを可能にするように設計される。

従来のバルーンは柔軟性または半柔軟性があり、平滑で一様な表面を有する。膨張中、バルーンは、さほど病変していない領域などの抵抗の少ない領域ほど簡単に拡張する（図４Ａ〜図４Ｃ参照）。病変部をうまく開口させるには、圧力をさらに印加する必要があり、圧力が十分に高くなると病変部が「つぶれ」、突発的に開口する。この膨張プロセスは迅速で強引なため、重大な外傷を起こしかねない。本発明に記載されたデバイスは、ＣＳによって作り出されたトポグラフィーによってプラークが流れ、それ自身で再構築することが可能である、ゆっくりとしたプラーク再形成のプロセスを可能にするように設計される。該プロセスにより一連のクッション部が形成され、そこではＣＳがクッション部間の凹部に配置される（図３参照）。クッション部間のＣＳチャネルは、プラークにおける高い圧力の蓄積および拡張された血管（dilated vessel）の過剰な拡張（expansion）を防止し、したがって膨張中の血管壁に引き起こされる外傷を最小限にする。このように膨張プロセスは制御され、血管への外傷の低減および該領域のより迅速な治癒をもたらす。

ＣＳは、拡張されかつ折り畳まれたバルーン（deflated and folded balloon）上に位置し、バルーンの遠位端近傍もしくはバルーンの近位端近傍または好ましくは双方でカテーテルに取り付けられる。ＣＳはまた、取付け具なしにバルーン上に配置することもできる。バルーンの膨張（inflation）の際、ＣＳは拡張し（expands）、所定のトポグラフィーのバルーンによる血管の拡張（dilatation）を可能にする。バルーンの拡張中、バルーンとＣＳ構造の双方の直径が増大する一方で、デバイスの長さは変化しない。これにより、血管壁への軸方向の張力生成を最小限にすることによって、さらに膨張の機構を調節する。膨張中にバルーンの長さが最大１０％増大する従来のバルーンとは異なり、ＣＳ構造およびバルーンの有効長さは変化しない。膨張プロセスの間中、バルーンの長さが維持されると、これにより膨張機構の予測およびさらなる制御が可能となり、血管の健全な領域は、膨張、および該領域をさらなる損傷に晒す張力に、晒されることがない。

本発明の新規な特徴を、添付の特許請求の範囲に具体的に記載する。本発明の特徴および利点は、次の、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を記載する発明を実施するための形態および添付の図面を参照することによって、より理解されるであろう。

狭窄した血管における従来のバルーン膨張のアンラップ（unwrapping）の段階の断面を示す図である。 狭窄した血管における従来のバルーン膨張のアンラップの段階の断面を示す図である。 狭窄した血管における従来のバルーン膨張のアンラップの段階の断面を示す図である。 膨張中に凸部および凹部の制御されたトポグラフィーを作り出すバルーン上に拘束構造体が配置された本発明を示す図である。 膨張中に凸部および凹部の制御されたトポグラフィーを作り出すバルーン上に拘束構造体が配置された本発明を示す図である。 拘束デバイス内でアンラップされる膨張の３つの異なる段階の本発明における拡張デバイスの断面を示す図である。 拘束デバイス内でアンラップされる膨張の３つの異なる段階の本発明における拡張デバイスの断面を示す図である。 拘束デバイス内でアンラップされる膨張の３つの異なる段階の本発明における拡張デバイスの断面を示す図である。 従来のバルーンの３つの膨張段階を示す図である。 従来のバルーンの３つの膨張段階を示す図である。 従来のバルーンの３つの膨張段階を示す図である。

本発明は、病変した、遮断された、閉塞した、または狭窄した体内の管腔、典型的には動脈と静脈の双方を含む血管、ならびにより典型的には冠状動脈および末梢動脈を治療するためのデバイスについて考察する。このデバイスは閉塞血管を拡張（dilates）させつつも、病変部では最小限の外傷が引き起こされるが、これによって解離、完全閉塞、突発的な閉塞および再狭窄のリスクを最小限にし、またより迅速な治癒を促す。

拘束構造体（ＣＳ）は、バルーンカテーテル上に配置されるが、そこで膨張時にバルーンとＣＳの双方の直径が増大し、収縮中ＣＳは元の寸法に戻る。ＣＳはバルーンの最大膨張直径（maximal inflated diameter）よりも小さい直径まで拡張（expand）することを目的とした複数の設計を有することができる。ＣＳは遠位側もしくは近位側またはその双方でバルーンに接続され得る。拡張中にＣＳはその長さを維持するように設計され得、したがってＣＳとバルーンとの間に相対的な軸方向の移動がないため、ＣＳはしっかりと取り付けなくても単純なカバーを用いてバルーン上で浮かんでいることもできる。ＣＳは種々の材料、プロセスおよび設計で作製することができる。ＣＳは金属、好ましくは非常に弾性の金属、例えばニチノールから作製することができ、また種々のポリマー（例えば、ナイロン）から作製することができる。ＣＳはワイヤから構築され得るか、またはチューブ、シースもしくは他の形態の材料からレーザ切断され得る。

本発明の好ましい実施形態において、ＣＳはバルーン上にある。膨張中、ＣＳは拡張し、バルーンはその下で拡張することができる。最大ＣＳ直径は、膨張されたバルーン（inflated balloon）の直径よりも小さく、したがってバルーンが凸部（hills）および凹部（valleys）のトポグラフィーを作り出すＣＳを通して突出および拡張する。ＣＳ構造によって、設計されたトポグラフィーおよび、プラーク再形成プロセスを促す制御され、よりゆっくりとした膨張の組み合わせが生み出される。血管の疾患領域のプラークは、設計されたトポグラフィーの凹部を通して流れ、血管内に再び分布することができるので、さらなる圧力をかける必要なく徐々に膨張できる。

図４Ａ〜図４Ｃを参照すると、従来のバルーンでは膨張中、バルーンの柔軟性によりバルーンが抵抗の少ない領域（健全な領域またはさほどプラークが蓄積していない領域−図４Ｂ参照）に向かって拡張する。病変部をうまく拡張するためには、より重大な閉塞のある病変領域が屈するまで、さらなる圧力が印加されるべきであり、そしてバルーンが全体的に膨張できる（図４Ｃ参照）。このプロセスは急激かつ強引なため、血管壁（健全な領域または疾患領域）を重大な外傷に晒してしまい、解離、再狭窄および治癒プロセスの遅れが引き起こされかねない。ＣＳによって作り出されたトポグラフィーによって、プラークは徐々に再び分散し、ＣＳの凹部を通して流れることができる（図２Ａおよび図２Ｂ参照）一方で、カテーテルは拡張するが、膨張は漸進的かつ制御されたものである。ＣＳの設計によって、外傷を低減させるプラーク再形成が可能となり、また迅速な治癒が促される。

本発明の一実施形態では、ＣＳはバルーンの両端に取り付けられ、膨張および収縮プロセス中、一定の長さを維持することができる。膨張中、ＣＳ構造は、バルーンの膨張された直径（balloon inflated diameter）よりも小さい所定の直径まで拡張（expands）する。バルーンはＣＳを超えて拡張し続けるが、長さがＣＳ構造によって制限されている。図２Ｂを参照すると、バルーンは、ＣＳ構造を通して膨張し、長さがＣＳの設計によって制限されている。したがって、デバイスは、バルーンが長くなることなく（従来のバルーンでも共通する）、膨張させることができ、したがって、血管壁に印加される軸方向の力を低減または排除し、また血管への外傷を最小限にする。さらに、これによって膨張プロセスがより予測できるようになる。これは特に長いバルーン（末梢動脈で一般に使用される）で効果的である。

本発明の一実施形態では、ＣＳは、軸方向ワイヤで接続された径方向リングで構成される。膨張時、ＣＳは、軸方向に長くなることなく、径方向に拡張する。この構造によって、リングが血管内の別々の膨張ゾーンを作り出す区画による膨張プロセスが可能となる。したがって、血管壁への圧力が制御され、軸方向にはまったく歪みなしに径方向に印加され、外傷および起こり得る解離を低減させる。

本発明は種々の薬剤または活性物質、特に（これらに限定されないが）血管および他の管腔の状態を治療するのに適切な薬剤または活性物質、例えば、抗増殖剤および抗有糸分裂剤（パクリタキセルおよびシロリムスなど）を送達するために用いることができる。その他の物質には抗生物質、抗血小板剤、ホルモンなどを含めることができる。

活性物質は、バルーン表面、ＣＳまたはその双方に直接コーティングするなどの種々の設計または技術にて配置され得る。活性物質はバルーンもしくはＣＳまたはその双方に配置されたマトリクス／キャリア内に埋め込まれ得る。外傷を低減した拡張と活性薬剤の放出との組み合わせは、永久的な埋没の必要性を最小限としながらも、良好な長期的結果をもたらすことにより、一部の人には薬剤溶出ステントよりも優れたものであり得る。

一実施形態では、バルーン表面は薬剤でコーティングされる。バルーン膨張時、バルーン外表面に形成され、薬剤をコーティングされた「ピロー」／凸部が血管壁と係合して、薬剤を血管壁内へと押し込み、治療部位への効率的な薬剤送達を容易にする。

薬剤送達は、バルーンのコーティング、ＣＳ構造のコーティングまたは双方を含むが、これらに限定されない、多くの異なる設計方法を用いて容易にされ得る。直接の、またはマトリクスもしくはマイクロカプセルの形態のキャリアを用いた薬剤でのコーディング。

Claims (15)

1. バルーンカテーテルであって、
   前記バルーンカテーテルで運ばれる拡張可能バルーンと、
   前記拡張可能バルーンに配置された、径方向に拡張可能な拘束構造体と、
   を備え、前記拘束構造体が、前記拡張可能バルーンの膨張された直径よりも小さい拡張された直径を有し、
   前記拘束構造体が、前記拡張可能バルーンの複数の部分を画定して互いに独立して拡張するように構成された複数の区画を備えるバルーンカテーテル。
2. 前記拘束構造体および前記バルーンカテーテルのうちの少なくとも１つが、活性物質送達機構を備える請求項１に記載のバルーンカテーテル。
3. 前記活性物質送達機構が、キャリアおよび／またはコーティングを含む請求項２に記載のバルーンカテーテル。
4. 膨張可能バルーンの拡張を拘束する拘束構造体であって、
   １つまたは複数の、拡張可能な径方向リングと、
   拘束リングを接続する１つまたは複数の長手方向ストラットと、
   を備え、前記拘束構造体が、バルーンカテーテル上に展開不能に配置されるように構成された拘束構造体。
5. 前記拘束構造体が、金属またはポリマーのうちの少なくとも１つを含む請求項４に記載の拘束構造体。
6. 前記拘束構造体が、ワイヤから形成された、またはチューブからレーザ切断された請求項４に記載の拘束構造体。
7. 前記長手方向ストラットが、実質的に拡張不能である請求項４に記載の拘束構造体。
8. 前記径方向リングが、互いに独立して拡張するように構成された請求項４に記載の拘束構造体。
9. バルーンカテーテルを展開する方法であって、
   バルーンに設置される拘束構造体を有するバルーンカテーテルを提供するステップと、
   前記バルーンカテーテルを、患者の血管の標的部位まで前進させるステップと、
   前記バルーンを膨張し、それによって所定の非円筒形トポグラフィーにて前記血管の拡張を引き起こすステップと、
   を備える、バルーンカテーテルを展開する方法。
10. 前記バルーンを膨張するステップにより、前記拘束構造体を拡張させる請求項９に記載のバルーンカテーテルを展開する方法。
11. 前記バルーンおよび前記拘束構造体の長さを実質的に一定のままとしつつ、前記拘束構造体を拡張させる請求項１０に記載のバルーンカテーテルを展開する方法。
12. 前記バルーンを膨張するステップにより、前記バルーンを前記拘束構造体の窓部を通して突出および拡張させる請求項９に記載のバルーンカテーテルを展開する方法。
13. 前記バルーンを膨張するステップにより、凸部および凹部のトポグラフィーを作り出す、請求項９に記載のバルーンカテーテルを展開する方法。
14. 前記バルーンを膨張するステップは、前記バルーンを徐々に膨張させるステップを含む、請求項９に記載のバルーンカテーテルを展開する方法。
15. 前記血管へ活性物質を送達するステップをさらに含む、請求項９に記載のバルーンカテーテルを展開する方法。