JPH0363059A - 血管成形用自己灌流型カテーテルにおける血液流量測定法および装置 - Google Patents

血管成形用自己灌流型カテーテルにおける血液流量測定法および装置

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JPH0363059A
JPH0363059A JP2111588A JP11158890A JPH0363059A JP H0363059 A JPH0363059 A JP H0363059A JP 2111588 A JP2111588 A JP 2111588A JP 11158890 A JP11158890 A JP 11158890A JP H0363059 A JPH0363059 A JP H0363059A
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Gary Schneiderman
ゲーリー、シュナイダーマン
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Advanced Cardiovascular Systems Inc
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は血管内カテーテルの分野に関するものであり、
さらに詳しくは自己潅流量能と血液流量測定機能とを備
えたバルーン型血管成形カテーテルに関するものである
。
〔従来技術と問題点〕
改良型のカテーテルシステムと技術が開発されるに従っ
て心臓副道外科に代わるものとしてバルーン膨張血管成
形術がますます使用されて、心臓に血液を送る動脈の閉
塞に対するこのような非外科的方法の成功の可能性が増
大している。バルーン血管成形術は、動脈の狭窄部の中
にカテーテルを挿入する段階と、カテーテルの遠位端近
くに配置されたバルーンを膨張させる段階とを含む。こ
のような手順は、動脈壁土のブラックを拡大させて動脈
中の血液流の区域を増大させる手段を成す。
このバルーンは通常、体外に配置された外部装置から膨
張内腔の中に液体をポンプ輸送する事によって膨張され
る。この膨張のために使用される通常の液体は放射線不
透過性染料である。
バルーン式血管成形術に適した種々の技術と装置が開発
されたが、この基本的バルーン膨張カテーテルについて
の１つの問題点は、バルーンを膨張させた峙に動脈を通
る血液流が停止する事にある。従って通常、アンギナま
たはその他の心臓障害の可能性を制限するため、バルー
ンを膨張させる時間を制限する必要がある。このような
望ましくない副作用を生じる事なくバルーンの膨張時間
を延長するため、カテーテルの遠位端においてバルーン
サブシステムをバイパスする血液流導管を備えた自己潅
流型カテーテルシステムが開発された。このような自己
潅流型カテーテルは、バルーンの上流の導入口と、バル
ーンを含むカテーテル部分の内部に配置された内腔と、
カテーテルシステムの遠位端近くにバルーン下流に配置
された前記内腔の排出口とを含む。
このようにして、血管成形手術中にバルーンが膨張され
ている間に血液流の一部を膨張したバルーンをバイパス
させて、心筋への血液流を保持する可能性を与える。
このような自己潅流型カテーテルは従来の自己潅流型カ
テーテルよりも改良されてはいるが、バルーンを通過す
る十分な血液流量を保証する事ができない。その理由は
、例えば血液をバイパスさせる小さなオリフィスと内腔
が即時の外部表示なしで閉塞される可能性があるからで
ある。また内腔の導入口または排出口が動脈壁体または
ブラックに近すぎれば血液流が阻害される。このような
問題は、患者の胸痛の訴え以外には体外からは容易に検
出できない。このような訴えは、高い苦痛閾値を有する
患者の場合、また／あるいは同時に薬剤を使用する場合
に遅れる可能性がある。従って、血管成形術のバルーン
膨張期間中にカテーテルの自己潅流型特性を最適化する
ためのモニタ手段として、自己潅流型カテーテル中の血
液流量を直接にまた連続的に測定する手段が必要である
。
このような流量δＰＩ定手段は簡単小型で、他の標準型
の自己潅流型バルーン膨張血管成形術カテーテルシステ
ムの中に容易に使用する事ができ、また血管成形術を実
施する医師または助手によってモニタされうる種々の出
力を生じるものでなければならない。この測定は定量的
または定性的とし、定性的測定は傾向情報を与える。
バルーン膨張型血管成形カテーテルの目的は、カテーテ
ルと一体を成すバルーンを動脈の狭窄部分の中に配置し
て膨張させる機構および装置を成すにある。バルーンの
配置は一般に、遠位端近くにバルーンを備えたカテーテ
ルをガイドワイヤに沿って滑らせながら遠隔操作によっ
て実施され、このガイドワイヤは医師によって心臓の動
脈分岐の中に遠隔挿入された後に適正位置まで操作され
る。
バルーンが狭窄部分の中に適正に配、置された後に、カ
テーテル遠位端近くに配置されたこのバルーンと体外の
カテーテル近位端に配置されたマニホルドとの間を連通
ずる内腔の中に放射線不透過性染料溶液を噴射しまたは
ポンプ輸送する事によってバルーンを膨張させる。バル
ーンが膨張されるに従って、狭窄部分が拡張される。し
かしバルーンが余り長時間膨張されていると、心臓に血
液を送る動脈に対する血液流がアンギナまたは心筋の障
害を生じる時間、閉塞されることになる。このような障
害を生じる事なく膨張可能時間を大幅に延長するため、
カテーテル内部の内腔またはチャンネルを使用して血液
を膨張したバルーンをバイパスさせ、また動脈内部と連
通した血液オリフィスを有する手段を備えた自己潅流型
カテーテルが開発された。このような自己潅流型構造の
複雑さの故に、自己潅流型チャンネルの破損または閉塞
の可能性およびなんらかの理由からバイパスチャンネル
がアンギナまたはその他の心臓障害を防止するだけの血
液流量を生じない危険性が医師にとって重要な関心事で
あった。従って、（カテーテルそのものが通常使い捨て
であるから）安価であると共に、カテーテルの動作と干
渉せずまた自己潅流型内腔を損なうおそれのないカテー
テル内部の流量測定装置が必要である。
〔発明の概要〕
本発明は、カテーテルの遠位端近くに配置されたバルー
ンと、前記バルーン内部の自己潅流型内腔と、前記バル
ーンの近位端側と遠位端側に配置された自己潅流型オリ
フィスとを含み、前記オリフィスは前記バルーンが膨張
された時に前記自己潅流型内腔を通して血液を流す手段
を成す型の自己潅流型血管成形術用カテーテルシステム
において、前記自己潅流型内腔に隣接配置されこの内腔
と連通ずる測定手段と、前記測定手段を遠隔位置から生
かす手段と、前記測定手段によって測定された流量を前
記遠隔位置において表示する表示手段とを含む型の自己
潅流型血管成形カテーテルシステムを提供する。
また本発明は、カテーテルの遠位端近くに配置された膨
張性バルーン手段と、自己潅流型内腔と、前記バルーン
の近位側および遠位側に配置された自己潅流型ポートと
を含み、前記ポートは前記バルーンが膨張された時に前
記の自己潅流型内腔の中に血液を流す手段を成す型の自
己潅流型カテーテルにおいて、前記自己潅流型内腔に隣
接配置され、この内腔に連通した流量測定手段を含む自
己潅流型カテーテルを提供する。
以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明す
る。
〔実施例〕
代表的自己潅流型バルーン膨張カテーテルはバルーン部
分に自己潅流型チャンネルを含み、この自己潅流型チャ
ンネルはカテーテル壁体の中にバルーンの近位端と遠位
端側に配置されたオリフィスに接続する。従ってバルー
ンが膨張されて動脈の中心部分からブラックを移動した
時、血液は自己潅流型チャンネルを流通して、その動脈
によって心筋に血液を送る。不幸にして、従来自己潅流
型カテーテルを使用する場合、自己潅流型チャンネルを
通しての血液流の表示がなく、医師は患者によるアンギ
ナの訴えまたはその他の血液流量低下の外部表示に依存
するより仕方がなかった。
本発明は、自己潅流型チャンネル中の血液流速を直接に
表示する手段を提供し、手術中に所定の断面積を有する
チャンネルの場合には動脈を通る血液流量を計算する事
が可能である。本発明の実施態様は、自己潅流型チャン
ネル内部の流速を測定するようにチャンネルに隣接し接
続された流速センサにある。測定された速度が遠隔位置
に伝送され、そこで流速または流量情報が表示されまた
はその他の方法で医師またはその助手に伝達される。
本発明の実施態様においては、センサは圧電クリスタル
を含み、この圧電クリスタルは接続媒質と自己潅流型チ
ャンネルの壁体とを通して音波を伝送する事ができ、所
定周波数の音波をチャンネル中の流体に伝送する。既知
のパネルまたは連続波を使用し、ドツプラー原理に基づ
いて、血液と相互作用する周波数を適当に選定する事に
より、血液の流速を確定する事ができる。反射波の周波
数がチャンネルを通して流れる血液の速度に比例して移
動するからである。この用途においては、約２０メガヘ
ルツ（ＭＨｚ）の周波数が適当である事が発見された。
反射波は圧電クリスタルによって検出され、適当な遠隔
電子機器によってＪＩＪ定され、これが測定周波数をチ
ャンネル中の血液流速の表示に変換する。この速度表示
を誘導する電子機器は圧電クリスタルの周波数発生を制
御する機能その他の機能を有する機器と協働する。圧電
クリスタルと遠隔機器との通信は、カテーテルのいずれ
かの内腔の中に非干渉的に配置された非常に細い導線ま
たはその他の導体によって実施される。これらの導線は
、例えば手術中にバルーンを膨張または収縮させるため
の膨張内腔の中に配置する事ができる。
この流量測定装置全体は、カテーテルシステムの重要区
域においてその外径を変動させてカテーテルの可撓性を
低下させあるいはバルーンの膨張機能、ガイドワイヤ系
または自己潅流型チャンネルの機能を変動させてカテー
テルシステムの基本的機能と干渉する事のない程度に小
型に製造する事ができる。
前記の説明から明らかなように、本発明の自己潅流型カ
テーテルシステムは自己潅流型チャンネル中の血液流速
を手術医師に表示する簡単で信頼度の高い正確な手段を
成すので、本発明は自己潅流型カテーテルシステムの実
質的な改良を示す。
第１図は本発明による自己潅流型カテーテルシステム２
の全体断面図である。外側カバーまたは壁体４が複数の
内腔を収容し、その内腔の１つは血管成形術の初期段階
においてカテーテル２の遠位端から突出する案内ワイヤ
６の通路を成す。バルーン８は外側カバー４の外側にそ
の外側面に取り付けられ、マニホルド１０の中に配置さ
れた膨張ポート１２を通して膨張される。手術中に医師
にバルーン８の位置を外部から表示するため、外側カバ
ー４の周囲に放射線不透過性つば１４が配置されている
。手術中にバルーン８が膨張される時にバルーン８の中
に血液流を生じるために、自己潅流型導入ポート１６が
バルーン８の近位端側に配置され、自己潅流型吐出ポー
ト１８がバルーン８の遠位端側に配置されている。自己
潅流型内腔またはチャンネル２６（第２図）がカテーテ
ルの中に造付けられ、導入ポート１６から吐出ポート１
８に血液を流す導管またはチャンネルとして作用する。
自己潅流型チャンネル２６の中の血液流の測定手段は流
れセンサ２０として図示され、このセンサは自己潅流型
チャンネル２６に隣接してこのチャンネル２６と音響接
続するように配置されている。このセンサ２０はバルー
ン８の中に、膨張内腔２４の遠位端のポート２２から離
間して配置されている。従って、本発明は、この血管成
形カテーテルシステムの自己潅流型機能またはその他の
機能に干渉する事なく、自己潅流型チャンネル内部の血
液流量を測定する手段を威す。
第２図は第１図のバルーン／カテーテルシステムの縦断
面図である。このカテーテルの外側カバー４が膨張内腔
２４と自己潅流型チャンネル２６とを包囲している事は
容易に見られる。膨張内腔２４はポート２２を通してバ
ルーン８の内部に連通し、自己潅流型内腔２６はポート
１６と１８の間の自己潅流型チャンネルとして作用し、
血管成形手術中にバルーン８が膨張された時にこのバル
ーンをバイパスする。前述のように、血管成形手術中に
カテーテルのバルーン位置を医師が確認できるように、
放射線不透過性ツバ１４が配備されている。手術が実施
されている間、ガイドワイヤ６はその先端が導入ポート
１６の近位端の後方に来るまで後退させられて導入ポー
ト１６から自己潅流型チャンネル２６の中へ自由に血液
流を生じる。
第２図においてさらに明瞭に見られるように、血液流量
センサ２０は圧電チップまたはクリスタル３０から成り
、この圧電クリスタルは導線３２を通して外部信号源お
よび測定機器（第２図に図示されず）に接続され、この
導線３２は圧電クリスタルの接点３４に点溶接、はんだ
付け、または導電性接着剤により接着されている。速度
測定のため、このドツプラーチップは上流に向かって（
図示の場合）または下流に向かって傾斜される。
導線３２はバルーン８の膨張プロセスと干渉しないよう
に膨張内腔２４の中に配置され、またセンサ２０は内腔
ポート２２から離間配置されて、膨張または収縮プロセ
ス中にポート２２の作用との干渉を防止する。自己潅流
型チャンネル２６中の血液流の中への壁体３６を通して
の超音波伝送４０を促進するように、センサ２０は適当
な接着剤３８によって壁体３０に接着されている。流れ
る血液細胞からの反射波３２を受けるために同一の流れ
センサ２０を使用する事ができる。遠隔制御電子機器が
導線３２を通して圧電クリスタル３０を生かし、自己潅
流型チャンネル２６を流れる血液の中に超音波伝送波４
０を放射し、反射波４２の中にドツプラー周波数ずれを
生じ、これを信号の形で圧電クリスタル３０によって検
出し、導線３２を通して遠隔制御機器まで伝送し、そこ
で信号を処理し記録する。これらの信号から自己潅流型
内腔中の血液流速の表示を誘導する事ができる。センサ
２０の近傍において自己潅流型チ、ヤンネルの断面積を
一定に保持する事ができるならば、チャンネルを流れる
血液の流量をこの流速情報から誘導し、手術中の医師に
表示する事ができる。
第３図は第２図の３−３線に沿ったカテーテルシステム
の断面図であって、自己潅流型チャンネル２６内部の案
内ワイヤ６と膨張内腔２４中の導線３２とを示し、これ
らは全部カテーテル２の外側カバー４の中に包囲されて
いる。第４図はカテーテル２の遠位端部分に沿ってさら
に下流の場所でのカテーテルシステムの断面図である。
この図はバルーンを血管成形手術中に膨張させた拡張状
態で示す。また自己潅流型チャンネル２６が案内ワイヤ
６を収容する状態を示す。
第５図は流れセンサ２０の細部を示し、圧電クリスタル
３０と、その導線３２との接続とを示す。
この実施態様において、導体４６は導電性金属または類
似素材から成り、圧電クリスタル３０に対して点溶接ま
たはハンダ付けされ、また導線３２に対してしても点溶
接またはハンダ付けされ、遠隔制御機器との接続を威す
。あるいは導体４６の代わりに、導電性エポキシ、ペイ
ントまたはインクをこの箇所に「塗る」事ができる。圧
電クリスタル３０を自己潅流型チャンネルの壁体３６に
接着しまた導体４６と圧電クリスタル３０の接着安定性
を得るため、接着剤３８が使用される。また第２図に図
示のように、所望方向以外への超音波の伝播を防止する
ため、圧電クリスタルの背後に、ガラスの中空ビーズな
どを含有するフオームまたはエポキシなどの遮音体４４
によって被覆する事ができる。また電気信号を周囲の膨
張液体およびその他の導体から絶縁するため、センサ全
体を絶縁体で包囲する事ができる。
第６図は流れセンサ２０の他の実施態様を示し、この場
合導線３２は、接続部分３４と導線３２の末端４８との
間にハンダまたは点溶接５０によって接続されたワイヤ
小片４７によって接続される。
圧電クリスタル３０に導線３４を接続する他の方法は、
ポールボンディングおよび導電性接着剤を含む。このセ
ンサ組立体全体を自己潅流型チャンネル壁体３６に接着
し、遮音体４４と絶縁体４５によって包囲すれば、第２
図および第５図と同様にセンサ２０に安定カバーが与え
られる。
第７図は、センナがバルーン８の下流に、膨張内腔２４
の延長部分５１の中に搭載された他の構造を示す。この
実施態様においては、膨張内腔２４の壁体の中にポート
２２が切り出され、またエポキシなどの接着剤５２によ
って延長部分５１から遮断されている。膨張内腔２４側
の外側カバー４の一部５４を剥す事によって流れセンサ
２０を設置する。このセンサ２０を膨張内腔２４の中に
密封するため、エポキシなどの接着剤５６をセンサ２０
の下流に配置し、つぎに剥れた部分５４を再び外側カバ
ー４に接着してセンサ２０を密封する。この構造によっ
て、センサ２０の発生する超音波を自己潅流型チャンネ
ル２６の中に集中してその中の血液流速を測定するため
の同様に有効な手段が与えられる。
前記において、単一のドツプラー血液速度測定装置に関
して説明したが、自己潅流型チャンネル中の血液流をさ
らに詳細に４ｐｊ定するため、信号のレンジゲートを変
動させる種々の技術を使用できる事は当業者には明かで
あろう。例えばその−例として、自己潅流型チャンネル
中の速度プロフィルを確認し、または血栓などの障害物
の存在と位置を検出するためにレンジゲートを変動させ
る事ができる。特定のカテーテル設計について開発され
たアルゴリズムと共に多数のレンジゲートデータを使用
して、さらに正確な流量測定を実施する事ができる。あ
るいはドツプラー信号を業界公知のスペクトル分析によ
って処理する事ができる。
また業界公知の他の圧電材料（例えばＰＺＴセラミック
スまたはＰＶＤＦ重合体）を使用する事ができる。
また自己潅流型チャンネルの壁体の外側面を部分的に凹
形に成し、その中にセンサを部分的に嵌入する事もでき
る。
また本発明の趣旨の範囲内において、バルーンカテーテ
ルの中に前記以外の型の流量または流速ｎＪ定装置を配
置する事ができる。例えばドツプラー圧電クリスタルの
代わりに、ホットフィルム・アネモメータまたは超音波
レーザ測定装置を使用する事ができる。電磁式並液流測
定装置を使用する事もできる。もちろん、これらの装置
は正確な測定を成すためには自己潅流型チャンネルに取
り付けるように適合されなければならない。
前記の説明から明らかなように、本発明は血管成形手術
に際して使用される型の自己潅流型内腔を通しての血液
流量を測定する簡単で効果的な解決法を成すものである
。前記のようなセンサの配置は自己潅流型バルーン膨張
カテーテルシステムの他の機能とまったく干渉すること
なく、このようなカテーテルシステムを使用する医師に
とって重要な診断上の助けとなる。
本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その
趣旨の範囲内において任意に変更実施できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は自己潅流型血管成形手術用バルーン膨張カテー
テルシステムをバルーン部分の断面を示す側面図、第２
図は第１図のシステムのバルーン部分の拡大断面図であ
って、自己潅流型内腔に隣接したセンサの好ましい配置
を示す図、第３図は第２図の３−３線に沿ってとられた
断面図であって膨張内腔中の導線と自己潅流型チャンネ
ル内部のガイドワイヤめ配置を示す図、第４図は第２図
の４−４線に沿ってとられた断面図であって中心の自己
潅流型チャンネルとガイドワイヤを包囲するバルーンを
示す断面図、第５図はドツプラーセンサと導線の接続部
の好ましい実施例を示す斜視図、第６図は圧電クリスタ
ルとセンサに接続された導線との他の接続構造を示す斜
視図、また第７図はバルーンの下流において膨張内腔の
密封部分の中に配置されたセンサを示す本発明のシステ
ムの他の実施態様を示す部分断面図である。 ２・・・カテーテルシステム、６・・・ガイドワイヤ、
８・・・バルーン、１０・・・マニホルド、１６・・・
導入ポート、１８・・・吐出ポート、２０・・・センサ
、２４・・・膨張内腔、２６・・・自己潅流型チャンネ
ル、３０・・・圧電クリスタル、３２・・・導線、３４
・・・接続部分、３８・・・接着剤、４０・・・超音波
、４２・・・反射波、４４・・・遮音体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、カテーテルの遠位端近くに配置されたバルーンと、
    前記バルーン内部の自己潅流型内腔と、前記バルーンの
    近位端側と遠位端側に配置された自己潅流型オリフィス
    とを含み、前記オリフィスは前記バルーンが膨張された
    時に前記自己潅流型内腔を通して血液を流す手段を成す
    型の自己潅流型血管成形術用カテーテルシステムにおい
    て、前記自己潅流型内腔に隣接配置されこの内腔と連通
    する測定手段と、 前記測定手段を遠隔位置から生かす手段と、前記測定手
    段によって測定された流量を前記遠隔位置において表示
    する表示手段とを含む事を特徴とする血液流量測定法お
    よび装置。２、前記測定手段は流速測定手段を含む事を
    特徴とする請求項１に記載の方法および装置。 ３、前記流速測定手段はさらにドップラー型流速測定手
    段を含む事を特徴とする請求項２に記載の方法および装
    置。 ４、前記ドップラー流速測定手段はさらに、前記自己潅
    流型内腔に隣接配置されこの自己潅流型内腔に連通して
    この内腔の壁体を通して音響接続するトランスデューサ
    と、 前記トランスデューサを励磁して所定周波数の超音波を
    発生する手段と、 前記の発生された超音波と前記トランスデューサによっ
    て受容された反射超音波との周波数ずれを検出する手段
    とを含む事を特徴とする請求項３に記載の方法および装
    置。 ５、前記遠隔位置から前記ドップラー測定手段を生かす
    手段は電子信号発生器を含む事を特徴とする請求項４に
    記載の方法および装置。 ６、前記遠隔位置から前記ドップラー測定手段を生かす
    手段は、前記ドップラー手段に接続されて前記カテーテ
    ルシステムの内腔の中に配置された導体を含む事を特徴
    とする請求項５に記載の方法および装置。 ７、前記測定手段は前記バルーンの内部に配置される事
    を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法お
    よび装置。 ８、前記の遠隔位置において血液流量を表示する手段は
    さらに前記流量を視覚的に表示する手段を含む事を特徴
    とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法および装
    置。 ９、前記の遠隔位置において血液流量を表示する手段は
    さらに前記流量を聴覚的に表示する手段を含む事を特徴
    とする請求項１乃至８のいずれかに記載の方法および装
    置。 １０、カテーテルの遠位端近くに配置された膨張性バル
    ーン手段と、自己潅流型内腔と、前記バルーンの近位側
    および遠位側に配置された自己潅流型ポートとを含み、
    前記ポートは前記バルーンが膨張された時に前記の自己
    潅流型内腔の中に血液を流す手段を成す型の自己潅流型
    カテーテルにおいて、前記自己潅流型内腔に隣接配置さ
    れこの内腔に連通した流量測定手段を含む事を特徴とす
    る自己潅流型カテーテルにおける血液流量測定方法およ
    び装置。 １１、さらに前記流量測定手段を生かす手段を含む事を
    特徴とする請求項１０に記載の方法および装置。 １２、前記流量測定手段は前記血液流量と接触する手段
    の電気抵抗の変化を検出する速度検出手段を含む事を特
    徴とする請求項１０に記載の方法および装置。 １３、前記流量測定手段は、光学速度検出手段によって
    前記血液流量を測定する手段を含む事を特徴とする請求
    項１０に記載の方法および装置。 １４、前記流量測定手段はドップラー型速度測定手段を
    含む事を特徴する請求項１０に記載の方法および装置。
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