JP4291140B2 - 静脈用被覆物、その製造方法及び外科手術におけるその使用 - Google Patents

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Description

本発明は静脈用被覆物、その製造方法及び外科手術におけるその使用に関するものである。
医療では、血管の変化によって起きる、例えば、動脈硬化症などの心臓血管病の治療という困難に直面することが多い。近代的手術では、閉塞物の除去等に加えて、置換血管インプラントをバイパスの形で使用して動脈血管を再形成する。例えば、合成材料または合成材料と天然材料との組合わせから作られる血管インプラントが知られている。
完全な合成材料を使用する場合、患者の体と生理的環境との不都合な相互作用が起きる可能性がある。小さい管腔を有する冠状血管または末梢血管を合成材料で置換する際には、血管インプラントの血栓症または再狭窄などの深刻な合併症が起き、費用のかかる再手術が必要となるかも知れない。そのため天然血管材料から作られたインプラントを使用するのが好ましい。なぜならば、それらは血管壁の自然の内皮形成や血栓形成予防特性に好ましい影響を与えるからである。このような生物学的置換血管材料は、静脈から得るのが一般的である。しかし、動脈血管系に静脈を移植すると、動脈化する間に壁の肥厚が起こることがある。静脈と動脈との異なるコンプライアンスのために、このような肥厚に加えて内膜の過形成が起きると、最後には、インプラントの再狭窄につながるかも知れない。天然の静脈が動脈血液輸送のための、例えば、冠状血管または末梢血管バイパスとして、長期にわたりそれらの所望の機能を確実に果たすためには、それら天然静脈を外部から被覆または補強することが好ましい。
外部被覆物または硬化リブを使用して、天然静脈材料のコンプライアンスを動脈系に合わせることができ、それによって内膜の過形成の発生率を減らし、長期にわたって高い非閉鎖率を得ることができる。さらに、静脈瘤性静脈または拡張症性静脈、または薄い壁を有する静脈の移植は、血液動態特性の悪化のために今日まで行われなかったが、前記の被覆物の使用によってこれらの移植も可能になる。前記の被覆物は、細い管腔を有する血管の置換物として、患者自身の体から得た血管材料を使用する唯一の手段であり、複数の血管不全を蒙った患者の場合には特にこれが言える。
天然血管を織物で被覆した人工血管は、ドイツ特許第4340755号から公知である。交差した繊維をらせん状に巻いた天然血管が、欧州特許第687164号に記載されている。米国特許第5,645,581号は、縦方向の軸の回りに交差繊維がらせん状に巻かれたチューブを開示しており、その製法は米国特許第5,755,659号に記載されている。
ドイツ特許第19910340号によると、人工動脈として使用する静脈の被覆物として、チューブ、さやまたはチューブ状材料が使用される。国際特許WO00/54703号からは、二層のチューブ状ポリマー繊維被覆物を有する人工血管用外部補強材が公知である。
血管材料のための公知の補強材は、多数の欠点を有する。例えば、それらを製造し、インプラント血管に接着するには、多数の複雑な操作が必要である。これら補強材を接着するためには、付加的組織接着剤が必要である。金属をベースにした補強材は、プロテーゼの取り扱いに悪影響を及ぼし、不適合反応を促進する可能性がある。ゆるくなったワイヤー末端によって、特に吻合領域では幾つかの問題が生ずるかも知れない。
ドイツ特許第4340755号 欧州特許第687164号 米国特許第5,645,581号 米国特許第5,755,659号 ドイツ特許第19910340号
本発明が取り組む課題は、現状の技術から生じる諸問題を克服し、外科用インプラントとして使用される静脈を補強して恒久的血管置換物として使用でき、一般的製造法によって簡単かつ安価に、しかも通常の製造装置で製造でき、外科手術に簡便にかつ確実に利用される静脈用被覆物を提供することである。
この課題は、外科用インプラントとして使用する天然静脈を補強するための被覆物であって、シームレス、チューブ状、実質的にパイルレスであるニット生地を形成することによって作られる、実質的に多角形、特に丸みのある角を有する多角形の大きい開口を含むループを有する編織物ネットの形の被覆物によって解決する。
本発明は、外科用インプラントとして使用する天然静脈を補強するための被覆物であって、シームレス、チューブ状、実質的にパイルレスであるニット生地を形成することによって作られる、実質的に多角形の大きい開口を含むループを有する編織物ネットの形の上記被覆物の製造方法も含む。
発明を実施するための形態
本発明は、ヒト医学及び獣医学において血管置換物として使用する外科用インプラントを提供するための、天然静脈を補強する被覆物として使用するのに特に適する。
この静脈被覆物は、編成によって孔の空いた編織物チューブ材料の形に作られるのが好都合である。ある実施形態において、このチューブ材料は、内径の小さいチューブ材料の製造に使用される通常の丸編機で作られる。別の実施形態では、チューブ材料の製造に二重バーラッシェル編機を使用する。編機は、当業者には一般的に公知であり、その詳細をここに説明するつもりはない。
ある実施形態において、本発明による静脈被覆物は、プレーン・トリコット・インタロッキングを用いる丸編みによって形成される。また別のより好ましい実施形態においては、インタロッキング技術の組合わせを用いる編成によって、本発明による静脈被覆物を生成する。フィレット針を用いるトリコット・アトラス、トリコット・ストランド、ストランド/ウェフト及びこれらの組合わせが、このような組合わせ編成法の例として挙げられる。本発明により、トリコット・アトラス・インタロッキングを使用して編まれたニット生地が、静脈の被覆には好ましい。しかし、種々のその他の種類のニット生地及び組合わせニット生地、例えば、オープン・メッシュまたはクローズド・メッシュ等も使用できる。
ネットの多角形ループは、選択した編成法により種々の形をとり得る。一実施形態において、ネットのループは菱形である。菱形ループは、特にプレーン・トリコット生地の場合に形成される。より詳細に述べれば、菱形の内径は、100μmないし600μmの範囲、特に100μmないし400μmの範囲内であり、またはより大きいループが所望ならば、300μmないし600μmの範囲内がより好ましい。トリコット・アトラス・インタロッキングを使用して編まれたニット生地の場合、角に丸みをつけることによって、具体的にはハネカム形を有するループが形成される。ループの内径は、好ましくは400μmないし1,600μmの範囲、特に800μmないし1,200μmの範囲、特に好ましくは600μmないし1,000μmの範囲内である。
チューブ状ニット生地は、実質的に二成分ポリマー繊維から形成されることが好ましい。このような二成分ポリマーの例は、ホモポリマー類、コポリマー類、ターポリマー類またはポリマーブレンド類の形の合成ポリマー類、天然ポリマー類、または合成及び天然ポリマー類の混合物類である。吸収性合成ポリマー類の使用も可能である。本発明による静脈被覆物の好ましい実施形態において、ポリエチレンテレフタレート(PET)から作られる高毛細管状ポリエステル糸が使用される。PETは、その良い生体適合性が注目されており、したがってインプラント材料として特に適切に使用できる。
本発明によると、静脈用被覆物は実質的にパイルを示さない。したがってニット生地の外部及び内部壁は、実質的に平滑な表面を有する。特殊の一実施形態において、被覆物には加工繊維はほとんどない。
静脈被覆物は、マルチフィラメント糸から構成されるのが好都合である。本発明による被覆物は、2ないし500本のフィラメント、特に5ないし250本のフィラメント、特に好ましくは10ないし100本のフィラメントを有する糸から構成される。本発明により使用される糸は、好ましくは50f40dtexのゲージを有する。本発明による被覆物のニット生地は、100μmないし1,000μmの範囲、特に300μmないし600μmの範囲のメッシュ幅を有する。
「シングル・トリコット・インタロッキング」とも呼ばれる、プレーン・トリコット・インタロッキングの場合、編成は一本のガイドバーだけを使用する。糸のストランド数及びニット生地の横目(コース)密度及び縦目(ウェール)密度の適切な選択によって、静脈を被覆するニットチューブ材料の内径を所望通りに調節することができる。シングル・インタロッキング、特にプレーン・トリコット・インタロッキングを使用するチューブ状被覆ニットの場合、ストランド数は好ましくは5ないし25で、横目密度は好ましくは1センチメータあたり10ないし20、縦目密度は好ましくは1センチメータあたり15ないし25であり、公称直径は2mmないし10mmの範囲内にあるのが好ましい。これらの結果、特にプレーン・トリコット・インタロッキングの場合、壁厚が薄いニット生地が生成する。プレーン・ニット・チューブ材料及びプレーン・トリコット・チューブ材料の壁厚は、0.10mmないし0.25mmの範囲内であるのが好ましい。
組合わせ編成法の場合、特にトリコット・アトラス・インタロッキングを用いる編成の場合、編成は、一対のガイドバーと特殊の針類を使用する。具体的に言うと、得られたニットチューブ材料は、ハネカム構造に似た構造を有する。より少ないストランドを含む糸を使用して、より粗い構造を有するメッシュを得ることもできる。使用する糸のストランド数、及びニット生地の横目密度及び縦目密度を適切に選択することによって、静脈を被覆するニットチューブ材料の内径を所望通りに調節することができる。組合わせインタロッキング法、特にトリコット・アトラス・インタロッキングを使用するチューブ状被覆ニットの場合、ストランド数は好ましくは15ないし90の範囲内、横目密度は好ましくは1センチメータあたり20ないし40の範囲内、縦目密度は好ましくは1センチメータあたり20ないし30の範囲内であり、公称直径は好ましくは2mmないし15mmの範囲内である。壁の厚さは、好ましくは0.10mmないし0.30mmの範囲内、特に0.15mmないし0.25mmの範囲内である。本発明によると、50f40dtexのゲージを有する糸が好都合に用いられる。
組合わせ編成法の場合、糸のストランドがより緻密に絡み合うため、組合わせ編成法は、プレーン・トリコット・インタロッキングの場合に比べて、より安定した縦目及び横目を与える。このようなニット生地は、伸縮性がより小さく、耐変形性がより大きい。このやり方で、より低い管腔膨張性を有するニットチューブ材料が得られる。こうして、本発明によるニット生地は、動脈血圧によるストレスにより良く耐えることができる。
好ましい実施形態として記載される編成法により、プレーン・トリコット・インタロッキング及びトリコット・アトラス・インタロッキングを使用して作られる静脈被覆物のためのニット生地の構造的特徴は、添付の図面によってより明確に示される。
本明細書に記載の編成法を使用して得られるニットチューブ材料は、静脈を被覆するのに適した仕方で前処理することができる。本発明の一実施形態においては、未処理のニット生地を洗浄によって前処理する。別の実施形態においては、未処理のニット生地を加熱収縮及び洗浄によって前処理する。
未処理ニット生地の洗浄は、3段階で行われる。先ず最初に、材料を温度60℃の熱水中に入れ、撹拌する。残留水分を抽出装置でイソプロパノールを使用して抽出し、つや出し加工残留物も全て除去する。最後にニット生地をもう一度前処理し、温度40℃の熱水で前処理する。洗浄後、ニットチューブ材料を適切なやり方で、例えば層流ボックス中で、乾燥する。
また別の実施形態では、未処理ニットチューブ材料を収縮によって前処理する。その場合、収縮は上記の洗浄の前に行われる。収縮は、上記ニットチューブ材料を沸騰水に浸し、適切な時間だけその中に放置することによって行われる。
洗浄され、収縮を行った場合は、収縮したニットチューブ材料を金属マンドレル上に引き伸ばし、チューブ材料の各端をマンドレルのそれぞれの端に締め付け、160℃で熱硬化させる。この結果、ニットチューブ材料の内径は、未処理材料の公表内径に対して種々の程度に広がる。この現象は、下の実施例4及び5に詳細に記載される。熱硬化は、一段階で行ってもよい。熱硬化は、交互に2段階で行ってもよく、この場合には、ニットチューブ材料はさらにより大きく広がる。
ニットチューブ材料は、収縮による前処理には無関係に熱硬化するのが好ましい。言い換えれば、実施する熱硬化プロセスは、収縮による前処理の種類によって左右されるものではない。熱硬化中、ニットチューブ材料の末端は、金属マンドレルの各末端に締め付けられるから、その後の熱硬化によって収縮することはできない。このため前収縮されていないニットチューブ材料の場合、収縮したニットチューブ材料の場合と比べて孔が大きくなる。本発明による被覆物は、そのものの形を保持するという事実が好ましい特徴である。
熱硬化が終了し、金属マンドレルが室温にまで冷やされたとき、圧締クランプを除去し、静脈被覆物を約10cmないし60cmの範囲の長さ、より好ましくは約10cmないし30cmの範囲の長さに切り、包装する。
プレーン・トリコット・インタロッキング及び、例えば、トリコット・アトラス・インタロッキング等の組合わせ編成法を用いて編まれた種々のサンプルの公称ラジアル引張強さを測定した結果、ニットチューブ材料の引張強さは、使用した編成の種類及びニットチューブ材料が受けた処理に依って、2N/mmないし10N/mmの範囲内、特に2N/mmないし6N/mmの範囲内にあることが判明した。前収縮を受けなかったニットチューブ材料のラジアル引張強さは、前収縮されたニットチューブ材料のそれより小さかった。
プレーン・トリコット・ニットチューブ材料の縦方向引張強さの測定は、前収縮したサンプルでも前収縮しなかったサンプルでも、70Nないし100Nの範囲内の数値を与えた。
静脈被覆物の、ラジアル方向の引張弾性を、2Nないし12Nの力で測定した。プレーン・トリコット・インタロッキング及び組合わせインタロッキング法を使用して編んだサンプルで、ラジアル方向の弾性伸びは3%ないし10%の範囲内、特に5%ないし8%の範囲内であり、塑性伸びも同じ桁の大きさで、5%ないし15%の範囲内、特に6%ないし13%の範囲内であった。
本発明による静脈用被覆物を適切な長さに切り、適切に包装して手術に使用するばかりにして提供することができる。具体的には、本発明による被覆物質を適切な方法で滅菌する。適切な滅菌法は、微生物を不活性化するための通常の物理的または化学的方法から選択するか、そのような方法を組合わせて用いることができる。可能な滅菌法の一つは、エチレンオキシド処理を含む。本発明による被覆物の滅菌は、γ−照射を用いて行うのが好ましい。
本発明により被覆される静脈材料は、哺乳動物から採取した天然静脈である。このような静脈または静脈切片は、死亡したドナーから採取できる。或いは、このような静脈または静脈切片は、生きているドナーから採取してもよい。静脈のドナーは、例えば、ブタ等の動物でもよい。静脈のドナーは、ヒトでもよい。被覆すべき静脈が、被覆血管インプラントを受ける患者から採取されるのが特に好ましい。このような実施形態が特に好ましいのは、患者の体組織が何ら問題なく治癒することが期待され、インプラントに対する不適合反応は最小にとどまるからである。天然血管を本発明によって被覆する場合は、組織接着剤を使用する被覆物の追加的接着は不必要であり、その結果移植に関する技術的努力及び合併症発生リスクをさらに減らすことができる。
次に、本発明を実施例の形の特定の実施形態の詳細な記載によって説明する。これらの実施例において、本発明の個々の特徴が単独でまたはその他の特徴と組合わせて実施される。これらの実施例は本発明を説明し、より容易に理解させるためのものであって、何らの制限を設けるためのものではない。
ニットチューブ材料の製造
一対のガイドレールを使用し、トリコット・アトラス・インタロッキングを用いて編まれたニット生地を静脈被覆のための原料として製造する。50f40dtexのゲージのポリエチレン−テレフタレート−ファイバー糸を、1センチメータあたり約35の横目密度、1センチメータあたり約25の縦目密度に編む。20本のストランドを有する糸は、公称直径4mmを有するニットチューブ材料を与える。80本のストランドを有する糸は、公称直径14mmを有するニットチューブ材料を与える。
洗浄による前処理
実施例1で得られた未処理ニットチューブ材料を、収縮させずに、温度60℃の脱ミネラル熱水中で30分間撹拌することによって洗浄した。第二段階において、その材料を洗浄し、存在するあらゆる残留物をソックスレー装置中でイソプロパノールを用いて、含まれる物質の量に応じて15分から3時間までの時間抽出する。これによって、全てのつや出し加工残留物は除去される。第三の洗浄段階では、材料をもう一度熱水中で、温度40℃で定常的に撹拌しながら10分間インキュベートする。最終段階では、洗浄した材料を層流ボックス内で一晩乾燥する。
収縮による前処理
実施例1で得られた未処理ニットチューブ材料を、沸騰した脱ミネラル水中で97℃ないし100℃の範囲内の温度で5分間収縮させる。最初の段階では、収縮した材料を熱い脱ミネラル水中で温度60℃で定常的に撹拌しながら洗浄する。第二段階では、材料を洗浄し、存在するあらゆる残留物をソックスレー装置中でイソプロパノールを用いて、含まれる物質の量に応じて15分ないし3時間抽出する。これによって、全てのつや出し加工残留物は除去される。第三の洗浄段階において、材料をもう一度熱水中で、温度40℃で定常的に撹拌しながら10分間インキュベートする。最終段階において、収縮し洗浄した材料を層流ボックス内で一晩乾燥する。
プレーン・トリコット・ニット生地の熱硬化
実施例3により前処理した、公表内径3mmを有するニットチューブ材料を、40cmの長さに切り、6mmの外径を有する金属マンドレル上に引き伸ばし、単一段階で熱硬化させる。公表内径4mmまたは5mmを有するニットチューブ材料を、それぞれ外径7mmまたは8mmを有するマンドレル上に引き伸ばし、熱硬化させる。その際、静脈被覆物の最終的内径は使用した金属マンドレルの外径と等しい。
2段階熱硬化の場合、熱硬化処理の最初の段階において、公表内径3mmを有するチューブ材料を外径5mmを有する金属マンドレル上に引き伸ばし、熱硬化処理の第二段階において、外径6mmを有するマンドレル上に引き伸ばし、各段階後に熱硬化させる。公表内径4mmを有するチューブ材料を広げて内径7mm及び8mmにし、これらの同じ操作後に熱硬化させる。
トリコット・アトラス・ニット生地の熱硬化
実施例4に記載されたプレーン・トリコット・ニットチューブ材料とは異なり、トリコット・アトラス・ニットチューブ材料は少しだけ広げることができる。単一段階熱硬化の場合、公表内径7mmを有するこのようなトリコット・アトラス・チューブ材料を外径6mm、7mmまたは8mmを有する金属マンドレル上に引き伸ばし、熱硬化させる。洗浄し、収縮したニットチューブ材料を同じやり方で処理する。2段階熱硬化の際には、公表内径7mmを有するトリコット・アトラス・チューブ材料を、最初に外径7mmを有する金属マンドレル上で熱硬化させ、それが冷えたならば外径8mmを有する別の金属マンドレル上で2回目の熱硬化を行う。
静脈被覆物の特性
前記の実施例により製造された静脈被覆物は、はっきりした幾何学的及び物理的特性を有する。
プレーン・トリコット・インタロッキングを用いて製造された被覆物の平均壁厚は、0.17mm±0.01mmである。トリコット・アトラス・インタロッキングを用いて製造された被覆物の平均壁厚は、0.22mm±0.01mmないし0.23mm±0.01mmの範囲内である。
それらのラジアル引張強さの測定は、得られた数値が使用した前処理の種類に強く依存することを示す。沸騰水中における収縮は、場合によってはそれらの引張強さを有意に高める。
典型的サンプルで測定した引張強さを下の表1に列挙する:
Figure 0004291140
被覆した静脈のコンプライアンス
被覆した静脈のコンプライアンスを試験するために、ヒツジ頸静脈を種々のチューブ状ポリエステル(ダクロン(Dacron))ネットで被覆し、流速300ml/分及び50mm(Hg)の大きさの変調圧で、種々の圧力におけるそれらの動的コンプライアンス及び直径を測定した。その測定値を天然のヒツジ頸動脈及び頸静脈、及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から構成した静脈置換物のそれらと比較した。
使用したヒツジ頸静脈の直径は14.7mm±2.92mm、それらの円周方向コンプライアンスは2.78±1.4%/100mm(Hg)であった。使用したヒツジ頸動脈の直径は6.6mm±0.27mm、それらの円周方向コンプライアンスは3.3±0.9%/100mm(Hg)であった。使用したPTFE静脈置換物の円周方向コンプライアンスは、0.6±0.05%/100mm(Hg)であった。ステントの外径は、平均7.4mm±0.12mmまで減少し、実質的に動脈直径と等しい。ステントを装着した静脈の円周方向コンプライアンスは、含まれるステントの構造によって、1.98%/100mm(Hg)から0.74%/mm(Hg)まで変化した。
本発明によって明らかにされた編織物構成物に被覆された静脈は、天然血管、特に天然動脈に見られるような非線型コンプライアンスを示した。天然血管を被覆して形成された人工血管は長期間有効で、使用寿命が長くなることが期待され、血管内膜過形成の発生率も減少する。
プレーン・トリコット・ニット生地の25倍の拡大図である。このニット生地に形成されたループのすき間は、概ね菱形か四角形で、その内のりは300μmないし600μmの範囲内にある。糸のストランドは、横目及び縦目に沿って単純に編成され、それはループのある程度の変形及びニット生地の延伸を可能にしている。 トリコット・アトラス・ニット生地の25倍の拡大図を示す。ニット生地に形成されたループのすき間は、概ねハネカム形から矩形までを示し、その内のりは400μmないし1,200μmの範囲内、特に600μmないし800μmの範囲内である。糸のストランドは、やはり横目及び縦目に沿って編成され、ループの耐変形性をより大きくしている。
符号の説明
A 観察距離
B 倍率(200μm)
C 検査者とフォトナンバー(5)
D 観察距離
E 倍率(300μm)
F 検査者とフォトナンバー(2)

Claims (16)

  1. 外科用インプラントとして使用する天然静脈を補強するための被覆物であって、シームレス、チューブ状、実質的にパイルレスであるニット生地を形成することによって構成される、実質的に多角形の大きい開口を含むループを有する編織布ネットの形を有し、1センチメータあたり15ないし40の範囲内の横目密度と、1センチメータあたり15ないし30の範囲内の縦目密度とを有する、被覆物
  2. プレーン・トリコット・インタロッキングを使用して編まれている、請求項1に記載の被覆物。
  3. 組合わせインタロッキング法、特にトリコット・アトラス・インタロッキングを使用して編まれている、請求項1に記載の被覆物。
  4. 実質的に生体適合性ポリマー繊維から形成されている、請求項1〜3のいずれか項に記載の被覆物。
  5. 加工繊維が実質的に無いように形成されている、請求項1〜4のいずれか項に記載の被覆物。
  6. マルチフィラメント糸から形成されている、請求項1〜5のいずれか項に記載の被覆物。
  7. 2ないし500本のフィラメント、特に5ないし250本のフィラメント、より好ましくは10ないし100本のフィラメントを有する糸から形成されている、請求項1〜6のいずれか項に記載の被覆物。
  8. 50f40dtexのゲージを有する糸から形成されている、請求項1〜7のいずれか項に記載の被覆物。
  9. 網目のすき間が100μmないし1,000μmの範囲内、特に網目のすき間が300μmないし600μmの範囲内である、請求項1〜8のいずれか項に記載の被覆物。
  10. ネットのループの内側境界が丸みを帯びていて、特にハネカム形である、請求項1〜9のいずれか項に記載の被覆物。
  11. 0.05mmないし0.5mmの範囲内の壁、特に0.15mmないし0.25mmの範囲内の壁厚を有するように構成されている、請求項1〜10のいずれか項に記載の被覆物。
  12. 2mmないし15mmの範囲内の公称直径を有するように構成されている、請求項1〜11のいずれか項に記載の被覆物。
  13. 熱収縮によって前処理されている、請求項1〜12のいずれか項に記載の被覆物。
  14. 熱硬化されている、請求項1〜13のいずれか項に記載の被覆物。
  15. 形状を長期間保持している、請求項1〜12のいずれか項に記載の被覆物。
  16. ヒト医学及び獣医学における血管の置換物として役立たせるための外科用インプラント製造のための請求項1〜15のいずれか項に記載の被覆物の使用。
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