JPS645904B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は医療用シート状補綴材料、特に心蔵血
管系に用いる医療用シート状補綴材料に関するも
のである。

病変あるいは損傷した血管、心蔵組織等を外科
手術により人工の材料を用いて補修、修復する研
究は、1950年代に始まり、特に最近の20年間にプ
ラスチツク材料の進歩と並行して大きく進歩し
た。

その中で、寸法、形成、取扱性、保存性などの
諸点において最も実用的と考えられる材料は、ポ
リエステル（商品名：ダクロンなど）およびポリ
テトラフロロエチレン（商品名：テフロン）の糸
を製織あるいは編織してつくつた布状あるいは管
状の医療用補綴材料である。これらの補綴材料は
現在種々の形状、構造、寸法で様々の心臓血管外
科手術に多用されているが、次の様な欠点があ
る。

人工心肺を使用する体外循環下の心臓大血管の
手術では、ヘバリン使用以外にも、血小板その他
の凝固因子の欠乏により血液凝固機転が正常でな
く、出血、凝固時間が著明に延長する。したがつ
て体外循環終了後の止血は重要な問題である。従
来の補綴材料は製織または編織した布または管で
あるため、その織目あるいは編目を通つて漏出す
る血液が多量であり、このため織目あるいは編目
を人為的に凝血によつて封じる操作であるプレク
ロツテイングを必要とする。またこのような前処
置をしても、長時間体外循環後には出血がみられ
ることもあり、止血操作に長時間を要する。また
従来の補綴材料は内面が粗面であるから、強い血
流があたると溶血の原因となり、また抗血栓性が
低いため、内面に血栓形成がみられ、塞栓症の原
因となることがある。

また最近、製織あるいは編織に依らず、成形品
を特定条件下で延伸して得られる延伸多孔質ポリ
テトラフロロエチレン（以下、ポリテトラフロロ
エチレンをPTFEと略記する）からつくつたチユ
ーブが人工血管として注目を集めている。この材
料の人工血管として最初の応用研究は、松本等に
より昭和46年10月に札幌で開かれた第９回日本人
工臓器学会において発表され“Porous
Polytetrafluoroethyleneの人工血管への応用”
として1972年３月15日発行、「人工臓器」第１巻
第１号に掲載されている。また外国においては、
Soyer等のSurgery第72巻（1972）、第864頁“Ａ
New Venous Prostheses”が最初の英文によ
る研究報告である。これらの研究以後、現在迄に
数多くの研究報告が行なわれているが、これらを
要約すれば延伸多孔質PTFEからつくつた管が今
迄の人工血管材料の中でも適用範囲が広く、手術
後の開存率も高いということであろう。

また、延伸多孔質PTFE材料の人工血管および
補綴材料に関する発明および考案も数件知られて
いる。それらを年代順に列記すれば、特公昭52−
9074号（特開昭49−22792号）、実公昭52−39838
号（実開昭49−82593号）、実公昭52−39839号
（実開昭49−82594号）、特公昭53−8362号（特開
昭50−102673号）、特公昭53−39719号（特開昭50
−135894号）、特開昭51−5897号、特開昭51−
48597号、特開昭53−90698号などである。これら
の中で二層構造の補綴材料に関するものは、特公
昭52−9074号、特開昭51−5897号、特開昭51−
48597号および特開昭53−90698号である。

先ず、特公昭52−9074号は、延伸多孔質PTFE
チユーブの外周に同じく延伸多孔質PTFEのテー
プを螺旋状に巻付けて延伸多孔質PTFEチユーブ
単独のものよりも耐圧性および縫合糸の保持性を
向上させた人工血管である。この構造の人工血管
は現在既に米国、欧州などにおいて広く使用さ
れ、既に述べたように多くの医学論文によつて高
い開存率、良好な保存性、取扱性などの好結果が
報告されている。

次に、特開昭51−5897号は、従来の製織あるい
は編織人工血管の外周面に延伸多孔質PTFEを被
着させた人工血管であつて、その目的は製織あり
いは編織人工血管を用いる手術時に必要なプレク
ロテイングを省略できるようにしたものである。
従つて、この人工血管ではこの目的は達成される
けれども、血管内面の抗NFH性、抗血栓性は従
来の人工血管と変らず、また血管外面への体組織
への反応性は、PTFE固有の滑性のため劣る傾向
がある。

次に、特開昭53−90698号に開示された人工血
管は、延伸多孔質PTFEチユーブの外周面に生体
組織反応性の高いポリウレタンのような樹脂の連
続多孔質被覆層を設けた２層構造ものであつて、
その目的は生体組織反応性の高い樹脂によつて人
工血管の生体との結合性を高め、また血液透析患
者のシヤントとして使用した際の注射針による穿
刺穴を閉じる効果を付与することにある。

なお、特開昭51−48597号は特公昭52−9074号
の人工血管と実質的に同じと考えられるものであ
る。

上述したように、延伸多孔質PTFEは単独ある
いは他の材料と組合せて医療用補綴材料として既
に使用されてはいるが、今迄使われているものは
殆んど全て管状で比較的細い血管の補綴に用いら
れており、太い血管（内径10mm以上）および心臓
パツチ等のシート状または布状補綴材料として
は、延伸多孔質PTFEシートを４層積層した膜を
種々の心臓手術に適用したことが「胸部外科」第
31巻、第１号（昭和53年１月）別冊に「新い
Expanded Polytetrafluoroethyleneの臨床応用」
として坂本、今井により発表されているにすぎな
い。

ところで、心臓外科手術用のシート状または布
状補綴材料（通常パツチといわれている）は、用
途に応じて次の３種類に大別される。

その第１は心膜補綴材料である。の材料は特に
再手術を必要とする手術の場合に最初の手術で心
膜が傷つく結果、心筋と外部組織とが瘉着するの
を防ぐものであるから、それ自体が柔軟で組織反
応性の無い人工膜が要求される。しかし、心膜補
綴材料には、耐血圧性、耐縫合針・糸性は特に必
要ではなく、この目的に極めて適した材料とし
て、坂本、今井等は既に延伸多孔質PTFEシート
２枚以上をその主延伸方向を交叉させて互いにラ
ミネートした補綴材料について簡単に前記「胸部
外科」誌に発表している。

第２は心房の欠損部を補修するパツチ材であ
る。中隔欠損補綴材としては、現在PTFEの糸を
製織または編織した布またはメツシユが広く使わ
れている。この種のパツチには両心房間の僅かな
血圧差（５〜10mmHg）がかかるだけであり、両
面が常に血液に接するのでパッチを通しての血流
は問題にならない。そしてその布目あるいは編目
上には、術後次第に組織が形成されるので現在の
パツチ材料で殆んど十分に目的が達成されてい
る。

第３は本発明の目的とする補綴材料、即ち心筋
欠損または欠陥部で大きな血圧の加わる部分の補
綴材料である。この材料としては、 Ａ 外面は補綴材料の固定のための適度の組織反
応性があり、しかも内面は組織反応性の無いこ
と、 Ｂ 補綴材料内面への血栓の原因となる血小板の
付着のないこと、 Ｃ 補綴材料の内方向への組織の生長が可能なこ
と、 Ｄ 手術時のプレクロツテイングが不要なこと、 Ｅ 血圧により材料が伸びないこと、 Ｆ 縫合針・糸により裂けなこと、 Ｇ 適度の柔軟性があること、 という要件Ａ〜Ｇを全て同時に満足する材料であ
ることが望ましい。ここで、要件Ａにおける適度
の組織反応性があるとは、次のような意味であ
る。

一般に体組織が異物に接した場合、その異物の
性質によつて体組織の増殖、体組織の炎症、体組
織の発癌等の種々の反応がひき起こされるが、反
応性が適度であるとは、異物としての補綴材料
が、体組織の炎症、発癌等の好ましくない状態を
ひき起こさず体組織の増殖を高めるように働くも
のであることを意味し、それによつて要件Ｃであ
る補綴材料の内方向へ組織の生長を可能とするも
のである。上記要件Ａ〜Ｇを満足する材料は今迄
知られていなかつた（なお、第１の補綴材料に
は、上記D.E.F.の要件に対する配慮は不要であ
り、また第２のパツチ材に対しては、B.D.E.の要
件に対する配慮は殆んど不要である）。

しかし、この第３のタイプの補綴材料は、臨床
的には先天性心疾患のうち、右室流出路狭窄を伴
なう心奇形群、フアロー四徴症、右室２腔症、心
室中隔欠損兼肺動脈狭窄、漏斗部狭窄を合併した
肺動脈狭窄症など右室流出路形成を必要とするす
べての疾患に応用でき、また完全大血管転位症、
一部の両大血管右室起始症でマスタード手術を施
行する際に機能的左房拡大にも応用でき、相当数
必要とされている。

この見地から、本発明者は、この第３のタイプ
のシート状補綴材料をつくるべく種々の検討をし
た結果、上記要求を同時にすべて満足する補綴材
料である本発明を完成した。

即ち、本発明は体組織と接触する側に位置し、
体組織と適度の反応性を有する製織布または編織
布と、血流と接触する側に位置する延伸多孔質ポ
リテトラフロロエチレン層とからなり、該延伸多
孔質ポリテトラフロロエチレン層が多数の微小結
節が多数のフイブリルによつて互に結合され、微
小結節とフイブリルとの間に連続気孔性の微孔が
形成された微細構造を有する心臓、血管外科用医
療用シート状補綴材料である。

先ず、本発明において使用される製織布または
編織布としては、従来から医療用材料として市販
されている織地または編地であつて体組織と適度
の反応性を有するものであればいずれも使用可能
であるが、ポリエステルの糸あるいは延伸PTFE
の糸を製織あるいは編織したポリエステル布ある
いはPTFE布が好適である。そしてポリエステル
の糸よりなるポリエステル布としては平織りポリ
エステル布、ポリエステルトリコツト布が好まし
く、特に片面を起毛したポリエステルトリコツト
布が好適である。また延伸PTFEの糸よりなる
PTFEの布としてはポリテトラフロロエチレント
リコツト布が好ましい。

つぎに延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン
（以下、EPTFEという）層は、特公昭48−44664
号公報、特公昭51−18991号公報、特公昭52−
26547号公報などに記載された方法によつて製造
される焼成ないし未焼成の延伸多孔質PTFE膜ま
たはシートであつて、多数の微小結節が多数のフ
イブリル（微細繊維によつて互に結合され、微小
結節とフイブリルとの間に連続気孔性の微孔が形
成された微細構造を有する延伸多孔質PTFE膜ま
たはシートである。

その製造方法を略記すれば次のとおりである。
PTFE微粉末と液状潤滑剤との混和物（混合重量
比約80：20）を予備成形し、この予備成形物を所
望の形状（本発明の場合はシート状）にペースト
押出しし、必要に応じてカレンダー圧延する。こ
の押出し成形品（結晶化度約95％以上）から液状
潤滑剤を適宜の手段で（主に揮発による）除去
し、ついPTFEの融点以下の高められた温度で一
以上の方向に単位時間当り伸張比率が10％／秒以
上で伸長し、必要に応じて伸長した材料を327℃
以上の温度に加熱焼成する。こうして得られるも
のは、マトリツクス引張り強さ514Kg／cm²以上の、
強度の高い前記のような微細構造を有する多孔質
PTEFシートである。この多孔質PTFEシートの
物性は、特公昭51−18991号公報に詳しく述べら
れているとおりである。しかもそれは加工条件
（単位時間当りの延伸比率、延伸比、温度、焼成
条件など）を変えることにより、広範囲に変化さ
せることがきる。この多孔質PTFEシートの物性
の中、本発明のような医療用シート状補綴材料と
しての適性に関与する性質としてはフイブリル
長、空孔率、肉厚を規定するのが便利であり、そ
してフイブリル長は0.1〜1000μｍ、空孔率50％以
上、肉厚0.01mm〜２mm程度のものが本発明の目的
に対して適当である。なお、前記ような広範囲の
肉厚ものをつくるには、単層シートとしてつくる
ことも可能であるが、シートの方向性、強度、止
血性、抗血栓性などを考えると、これをラミネー
トとしてつくる方が目的に適うものが得やすい。
その際の留意点としてはシートの方向性をなくす
ためには、延伸方向を交叉させるのがよく、抗血
栓性、止血性を良くするには、布地を接着させな
い方の表面に、孔径の小さいシートを配置すると
よい。

上記の製織布または編織布とEPTFE層の２種
の材料を互に重ね合せて結合させるには、上記２
種の材料の間に介在させた網状の接着剤、もしく
は点状または粉状に分布させた接着剤により接着
する。

これに使用する適用可能な接着剤としては、熱
溶融性の網状材料例えばポリエチレンのネツト
（商品名：デルネツト）、ポリエステルやナイロン
の不織布のような熱溶融性樹脂、ポリエステルあ
るいはナイロン粉末、架橋形ポリエステル系接着
剤、合成ゴム系接着剤（ウレタンエラストマー、
ブチルゴムなど）、エマルジヨン系接着剤（醋酸
ビニル樹脂、アクリル樹脂などのエマルジヨン）
などが挙げられる。

なお、上記２種の材料を結合させる接着剤は、
前述のように網目状に介在させるか、もしくは粉
末状または点状に分布させるのが好適である。そ
の理由は、シート状補綴材料の柔軟性、可撓性を
維持するため、および材料全体として連続気孔性
を保ち、微細構造中への体組織の侵入を可能とす
るためである。

また上記２種の材料を結合させる際には、中間
に挾んだ接着剤が溶融するか、あるいは硬化が促
進される温度をかける必要がある。それには、接
着に使うロール、シートまたは板を加熱するかあ
るいは前記３者の集合体を金属ドラム上にシワの
無いように固定して、前記温度に保たれた恒温槽
に入れることによつて行なう。なお製織または編
織層がPTFE樹脂である場合は接着剤である樹脂
の溶融を行なう温度を327℃以上にしPTFEの焼
成も同時に行なうことも可能である。

こうして得られる本発明の医療用シート状補綴
材料を更に補修する患部の曲面に合うように付形
することもできる。そのためには、所望の形状の
金型を用意し、それに前記３者の集合体またはラ
ミネート体を挾んで金型を加熱し、冷却すること
によつて行なえばよい。またこの加熱は樹脂また
は接着剤を溶融させるラミネート工程あるいは、
焼成工程を兼ねたものとしても実施し得る。

なおまた、本発明の医療用シート状補綴材料は
通常上述のように製織布または編織布とEPTFE
層の２層構造であるが、場合によつては、
EPTFEの２層の間に製織布または編織布を挾む
３層構造とすることもできる。

このようにして得られた本発明の医療用シート
状補綴材料は、その製織布または編織布の側を体
組織に、そしてEPTFE層を血流に接触するよう
にして適用される。こうすることにより、PTFE
よりも組織反応性の高い布材料は、結合組織によ
り強固に体組織に固定される。このことは、従来
の人工血管の材料としての経験から臨床的にも証
明されている。一方、EPTFE自体は、上記した
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｇ、の条件を満足する良材料である
が、伸展性、縫合針・糸による断裂などに問題が
あり、また組織反応性が低過ぎるために体組織に
よる固定が不充分であつたが、本発明では
EPTFE層の体組織に接触する側（外面）に体組
織と適度の反応性を有する製織布または編織布を
結合させたことによりEPTFEの上記の弱点を補
い、かつその優れた抗血栓性を持つEPTFE面を
血流に接触する面として利用できるようにしたの
で、本発明の医療用シート状補綴材料は上記した
Ａ〜Ｇのすべての条件を同時に満足した非常に特
色のあるものである。

本発明の医療用シート状補綴材料の使用方法と
効果の具体例を示すと次の如くである。右室流出
路狭窄に対して主肺動脈から右室流出路に達する
縦切開を施行し、実施例１で製造したシート状補
綴材料を殺菌し手術部位の寸法形状に合わせて切
り取り、EPTFEを内面に向けて３−０または５
−０程度のモノフイラメントナイロン糸、または
他のモノフイラメント糸の連続縫合で縫着する。

マスタード手術に対する機能的左房拡大の目的
では、右房を右肺静脈流入部附近の左房まで横切
開し、卵円形に切取つた実施例１で製造したシー
ト状補綴材料を同様に連続縫合で縫着する。本材
料は適度の柔軟性をもつため心切開創に密着し、
縫合線からの出血も軽微で止血しやすく、また内
面の抗血栓性が高いために塞栓症の発現をみてい
ない。

フアロー四微症で右心室の流出路が低形成の強
い症例では、右室流出路から主肺動脈にいたる縦
切開をパツチにて拡大する必要があり、この場合
比較的高圧にたえる構造でしかも抗血栓性のある
材料が望ましい。そこで実施例１で製造したシー
ト状補綴材料を３×５〜７cm程度の長楕円形に切
りとり、３−０又は４−０のモノフイラメントナ
イロン糸で連続縫合し、流出路の拡大を施行し
た。この際、適度の柔軟性をもつた本材料は、流
出路の形状に合わせて成形するのが容易で、しか
も術後の出血が少なく好適であつた。また長期遠
隔成績でも血栓、塞栓などの合併症もなく、偽性
動脈瘤形成もみられていない。

また、完全大血管転位症の機能的左房拡大の場
合に、実施例２で製造したシート状補綴材料をガ
ス滅菌し、楕円形（長径５cm、短径４cm）に切り
取り、３−０又は４−０のモノフイラメントナイ
ロン糸で連続縫合にて縫着した。本材料は適度の
強度と柔軟性が有り、縫合し易く、パツチ面から
の出血もなく、心臓面に良く順応した。

このように本発明の医療用シート状補綴材料を
用いた手術ではいずれも良好な成績をおさめてい
る。そして術後期間において右室流出路の偽性心
室瘤形成もなく、また心房での拡大術用に使用し
たものも含めて、血栓、塞血栓の発生をみていな
い。特に術中の出血が減少したことは特記すべき
点で、このため手術時間が短縮され、血行動態の
安定がみられた。

実施例 １ 特公昭48−44664号の方法に従つて、ポリテト
ラフロロエチレン微粉末（商品名：テフロン6J）
とその重量の約18％のナフサとの混和物を予備成
形し、その予備成形品をラム押出機によつて約
0.7mm厚のシート状に押出す。このシート状物を
カレンダーロールによつて厚さ約0.03mmに圧延
し、該圧延シートを約300℃に加熱してナフサを
除去すると同時に長さ方向に約５倍延伸して未焼
成延伸PTFEシートを得た。この未焼成延伸
PTFEシートの物性は下記の通りであつた。

肉厚 ：0.03mm 空隙率：約80％ 平均孔径：0.4μｍ 密度 ：0.4ｇ／c.c. 上記未焼成PTFEシート４枚（60×30cm、長さ
×巾）−これらシートのフイブリル配向は、縦お
よび横の２種類、各２枚−を交互に金属製の筒
（直径15cm、長さ30cm）の曲面上にシワの無いよ
うにして順次重ね合せ、その長手方向の対向する
両端をステンレス片とクランプを用いて金属円筒
面に固定した。次に、前記金属筒を370℃に保つ
た恒温槽中に30分間入れた後、取り出し、空冷し
て焼成延伸PTFE四層ラミネートを得た。

次に、平らな板上に市販の医用の平織ポリエス
テル布（密度：経糸75D、38.5本／cm、緯糸70D、
33.5本／cm）を平らに広げ、その上にポリエチレ
ンネツト（商品名：デルネツト）、次に上記した
焼成延伸PTFEラミネートを夫々シワのないよう
に重ね、その上から加熱した家庭用600Wのアイ
ロンをかけた。このアイロンがけにより前記ポリ
エチレンネツトは溶融し、その両面に接する前記
ポリエステル布の織り目および上記PTFEラミネ
ートの微細孔中に圧入されて固化し、こうしてポ
リエステル布とPTFEラミネートが一体化された
医療用シート状補綴材料が得られた。

この医療用シート状補綴材料の強度をインスト
ロン型引張り試験機で引速200mm／分で測定した
結果を下に示す。

引張り強さ（縦方向）12.6Kg／cm最大張力発生
時の伸び率52％ 引張り強さ（横方向）8.6Kg／cm最大張力発生
時の伸び率48％ また外科用縫合糸による材料の引裂きに対する
抵抗力を、上記と同じ引張試験機で測定した。そ
の場合、一方の引張りクランプには、補綴材料試
験片を貫通させた４−０縫合糸の両端を取り付
け、他方のクランプには試験片をそのまま取りつ
け、200mm／分の引速で試験を行ない下記の結果
を得た。

縫合糸が2.6Kgで破断、そのとき針穴の広がり
は、４mm 縫合糸が2.3Kgで破断、そのとき針穴の広がり
は、７mm 実施例 ２ 市販の片面を起毛した医療用ポリエステル編地
（寸法：20×20cm、重さ：1.85×10^-2ｇ／cm²）を、
曲率半径30cmのステンレス製の曲面板の表面上に
起毛面を下にして添わせ、その上に同寸法のポリ
エチレンネツト（商品名：デルネツト）を重ね、
更にその上に実施例１において使用したと同様の
焼成延伸PTFEラミネートを重ね、これらの四辺
を布地が収縮しないようにピンで固定した。次
に、前記ラミネートの上をアルミ箔で覆い、更に
ステンレス織布で押え、該曲面板を恒温槽中で
150℃で30分間加熱し、室温に放冷して目的とす
る医療用シート状補綴材料を得た。

この補綴材料の強度を実施例１と同様にして測
定した結果を次に示す。

引張り強さ（縦方向）13.2Kg／cmの最大張力発
生時の伸び率52％ 引張り強さ（横方向）8.4Kg／cm最大張力発生
時の伸び率108％ 縫合糸による引裂き試験 2.0Kgの張力がかかつているときの針穴の広が
りは4.5mm（縦） 2.2Kgの張力で縫合糸が破断し、そのときの針
穴の広がりは９mm（横）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 体組織と接触する側に位置し、体組織と適度
   の反応性を有する製織布または編織布と、血流と
   接触する側に位置する延伸多孔質ポリテトラフロ
   ロエチレン層とからなり、該延伸多孔質ポリテト
   ラフロロエチレン層が多数の微小結節が多数のフ
   イブリルによつて互に結合され、微小結節とフイ
   ブリルとの間に連続気孔性の微孔が形成された微
   細構造を有する心蔵、血管外科用医療用シート状
   補綴材料。 ２ 延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン層が一
   枚の延伸多孔質ポリテトラフロロエチレンシート
   である特許請求の範囲第１項記載の心臓、血管外
   科用医療用シート状補綴材料。 ３ 延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン層が２
   枚以上の延伸多孔質ポリテトラフロロエチレンシ
   ートの積層物である特許請求項範囲第１項記載の
   心臓、血管外科用医療用シート状補綴材料。 ４ 製織布または編織布と延伸多孔質ポリテトラ
   フロロエチレン層とが網状の接着剤、もしくは点
   状または粉状に分布された接着剤により接着され
   ている特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れかに記載の心臓、血管外科用医療用シート状補
   綴材料。 ５ 手術部位の形状に合わせて曲面に加工された
   特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに
   記載の心臓、血管外科用医療用シート状補綴材
   料。