JP5071379B2 - 脱血カテーテル - Google Patents

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Description

本発明は医療用途に使用される脱血カテーテルに関し、さらに詳しくは冠状動脈へ局所投与された造影剤を含む血液を冠状静脈洞から除去するために、一時的に体外へ血液を脱血する脱血カテーテルに関する。
従来、血管などの脈管において狭窄あるいは閉塞が生じた場合、または血栓により血管が閉塞した場合には、狭窄部位あるいは閉塞部位をバルーンカテーテルにより拡張して、血管末梢側の血流を改善する血管形成術(PTA:Percutaneous Transluminal Angioplasty、PTCA:Percutaneous Transluminal Coronary Angioplasty)は、多くの医療機関において多数の術例があり、この種の疾患に対する治療法としては一般的になっている。
DCA(Directional Coronary Atherectomy)やローターブレータなどのデバイスの進化に伴い、アテローマを経カテーテル的に切除するアテレクトミー療法も行われている。また、拡張した狭窄部位や閉塞部位の開存状態を維持するために留置されるステント等も多く用いられている。これらのPTCA、アテレクトミー療法、ステント留置術等は経皮的冠動脈インターベンション(PCI:Percutaneous Coronary Intervention)と総称される。近年、術者の技術レベルの向上、デバイスの性能向上などにより、左冠動脈主幹部(LMT)病変や慢性完全閉塞(CTO)病変などの難易度の高い症例がPCIの適応となってきている。
冠動脈造影(CAG:Coronary Angiopraphy)やPCI時に造影剤は必要不可欠な薬剤であり、広範に使用されている。一方で造影剤には腎機能障害、皮膚障害、心血管障害、呼吸器障害、泌尿器障害などの副作用があることが知られている。そのため、インジェクターの使用等により造影剤の使用量をできるだけ少なく抑制する試みがなされている。
しかし、LMT病変やCTO病変のような難易度の高い複雑な症例では造影回数が増加し、必然的に造影剤の使用量が増加する。また、ステント留置術後の再狭窄の発生を劇的に軽減させる薬剤溶出ステント(DES:Drug Eluting Stent)が近年開発され高い治療効果をあげているが、DESの留置に際しては血管径、長さなどの病変性状の正確な把握や病変に対するDESの位置決め等を行うために、より多くの造影剤が使用されているのが現状である。
近年、PCIを行う患者に糖尿病合併例が多いと報告されており、造影剤による副作用の中でも腎機能障害が問題とされている。造影剤性腎症と称されるこうした腎機能障害を抑制するために、特に腎不全患者に対してはPCI術前後における補液、N−アセチルシステインなどの投薬、PCI術後の透析による造影剤の除去などが試みられている。
中でも透析は血液中の造影剤除去に有効な手段と考えられていたが、その効果を疑問視する報告がなされてきている。非特許文献1に提示されているように、慢性腎不全患者で造影剤使用後に透析を行った群(透析群)と行わなかった群(非透析群)で造影剤性腎症の発生頻度に差は認められていない。造影剤投与から透析までの時間が長いため、その間に造影剤を含む血液が体内を循環し続け、腎機能障害を引き起こすことが原因として示唆されている。こうした背景から、PCI中に造影剤による腎臓への負荷を軽減させる治療システムが必要とされており、関連する技術が開示されている。
特許文献1では、拡張可能なバルーンと、基端部から先端部に延びるカテーテル内腔および基端部から該バルーンまで延びるバルーン用内腔を有するカテーテル本体と、を備えたバルーンカテーテルであって、カテーテル本体の前記バルーンより先端側に前記カテーテル内腔に貫通した開孔部が複数備えられていることを特徴とするバルーンカテーテルが開示されている。
心臓の断面概略図を図5に示す。特許文献1で開示されたカテーテルは冠状静脈洞口26に配置され、冠状動脈への造影剤の投与とほぼ同時にバルーンを拡張させることで冠状静脈洞口26から右心房25への血流を遮断し、冠状動脈に投与された造影剤を含む血液をカテーテル内腔から回収することを目的としている。しかし、特許文献1で開示されたカテーテルには以下のような問題があった。
まず、冠状静脈洞口26でバルーンを拡張し右心房25への血流を遮断することが困難な点である。冠状動脈は細動脈となり毛細血管を介して細静脈へ循環している。いくつかの細静脈が合流して大心臓静脈、中心臓静脈、小心臓静脈等が形成され、残る細静脈と共に冠状静脈洞へ合流し右心房へと流入する。このように冠状静脈洞へは極めて多数の静脈が流入しており、流入部位は冠状静脈洞口26付近までの広範囲にわたっている。つまり、冠状静脈洞の内部でバルーンを拡張した場合には、冠状静脈洞口26付近に合流する細静脈からの血流は遮断されずに右心房25へと流入してしまい、カテーテル内腔に導入することは困難となる。
また、冠状静脈洞の壁は非常に薄いため、バルーンでの拡張により壁の損傷や穿孔を引き起こす可能性がある。損傷や穿孔が発生すると心臓と心嚢膜の間に血液が流出し、心タンポナーデなどの重篤な疾患が引き起こされる危険性が高くなる。
一方で、冠状静脈洞口26を確実に覆う位置にバルーンを正確に配置し、且つバルーンを固定して配置することは心拍の影響もあり極めて困難である。従って、特許文献1で開示されたバルーンカテーテルによる場合、冠状静脈洞から右心房25への血流を遮断してカテーテル内腔に導入することが困難となり、その結果、冠状動脈に投与された造影剤の回収率が低くなる。
特開平7−303701号公報 Coronary Intervention,vol.2,No.4,2003,78−83
そこで、以上の問題に鑑み、本発明が解決しようとするところは、冠状動脈から冠状静脈を介し冠状静脈洞に流入する血液を効率よく体外へ脱血することが可能で、且つ、従来のPCIで使用されるカテーテル類と操作性の変わらない脱血カテーテルを提供する点にある。
上述した課題を解決するべく発明者らが鋭意検討した結果、以下のカテーテルを構成することで問題点を解決可能なことを見出し、当該発明を完成させるに至った。
つまり、下大静脈を経由して冠状静脈洞に配置され、該冠状静脈洞内の血液を体外へ脱血するための脱血カテーテルであって、前記脱血カテーテルは直線状の後端シャフトと前記後端シャフトの先端側に屈曲形状を有する先端シャフトが接続され、前記後端シャフトの後端側にハブが接続されており、前記脱血カテーテルの後端から先端まで延在する脱血ルーメンを有しており、前記先端シャフトは前記後端シャフトとの接続部を構成する第1直線部と、前記第1直線部の先端側に続く第1曲線部と、前記第1曲線部の先端側に続き、前記第1曲線部と反対方向に屈曲する第2曲線部と、前記第2曲線部の先端側に続く第2直線部と、前記第2直線部の先端側に続き前記第2曲線部と反対方向に屈曲する第3曲線部と、前記第3曲線部の先端側に続き前記脱血カテーテルの最先端部を構成する第3直線部からなり、前記第1曲線部および前記第3曲線部は円弧の一部に相当し、前記第2曲線部は短軸と長軸を有する楕円の一部であって、前記楕円の一部は前記短軸の一端を始点とし、前記短軸の他端を終点としており、前記第1曲線部の内側が円弧から構成され、前記円弧の曲率半径R1が60mm以上、70mm以下であり、円弧角度θ1が30度以上、50度以下であり、前記第2曲線部の内側が楕円の一部から構成され、前記楕円の長軸A1が15mm以上、21mm以下、短軸B1が11mm以上、17mm以下であり、前記楕円の一部は前記短軸の一端を始点とし、前記短軸の他端を終点とする範囲に相当し、前記第3曲線部の内側が円弧から構成され、前記円弧の曲率半径R2が20mm以上、30mm以下であり、円弧角度θ2が30度以上、50度以下であり、前記第2曲線部の頂点より先端側の前記第2曲線部に相当直径1.8mm以上の開口部が少なくとも1つ以上設けられており、前記脱血ルーメンの円周方向断面における相当直径は前記脱血ルーメンの全長にわたって1.8mm以上である脱血カテーテルを構成した。
また、本発明は、前記第1直線部の長さL1が10mm以上、100mm以下である脱血カテーテルに関する。
また、本発明は、前記第2直線部の長さL2が5mm以上、15mm以下である脱血カテーテルに関する。
また、本発明は、前記第3直線部の長さL3が5mm以上、20mm以下である脱血カテーテルに関する。
また、本発明は、前記先端シャフトが樹脂材料のみから構成される脱血カテーテルに関する。
また、本発明は、前記樹脂にX線不透過性を向上させる物質が混練されている脱血カテーテルに関する。
また、本発明は、前記後端シャフトが金属材料と樹脂材料を複合化させた複合チューブである脱血カテーテルに関する。
また、本発明は、前記金属材料が金属素線であり、前記金属素線が編組構造を有する脱血カテーテルに関する。
また、本発明は、前記金属材料が金属素線であり、前記金属素線がコイル構造を有する脱血カテーテルに関する。
また、本発明は、前記脱血ルーメン内に脱着可能に設けられたコアワイヤを有する脱血カテーテルに関する。
また、本発明は、前記コアワイヤの後端にコネクタを有し、前記コネクタが前記ハブと脱着可能に取り付けられている脱血カテーテルに関する。
また、本発明は、前記コアワイヤの先端が前記開口部よりも先端側に位置する脱血カテーテルに関する。
本発明により、冠状動脈に投与された造影剤を含む血液を脱血カテーテルを介して効率よく体外へ脱血することが可能となる。脱血した血液に含まれる造影剤を透析、吸着などの血液浄化により除去することができ、造影剤性腎症などの腎機能障害が効果的に抑制される。また、本発明にかかる脱血カテーテルの使用感は従来のPCIで使用されるカテーテル類と変わらないため、術時間の過度な延長を伴わずに体外への脱血操作が可能となる。加えて、本発明にかかる脱血カテーテルは冠状静脈洞に挿入される際に、冠状静脈洞の壁を損傷する可能性が極めて低く、安全に使用できる。
本発明の実施形態を示す概略図である。 本発明の先端部の実施形態を示す部分概略図である。 本発明の後端部の実施形態を示す部分概略図である。 コアワイヤの実施形態を示す概略図である。 典型的な心臓の断面図である。
符号の説明
1 先端シャフト
2 後端シャフト
3 ハブ
4 ストレインリリーフ
5 コネクタ
6 コアワイヤ
7 開口部
8 脱血ルーメン
9 第1直線部
10 第1曲線部
11 第2曲線部
12 第2直線部
13 第3曲線部
14 第3直線部
15 第1直線部の長さ
16 第1曲線部内側の円弧の曲率半径
17 第1曲線部内側の円弧角度
18 第2曲線部内側の楕円の長軸
19 第2曲線部内側の楕円の短軸
20 第2直線部の長さ
21 第3曲線部内側の円弧の曲率半径
22 第3曲線部内側の円弧角度
23 第3直線部の長さ
24 下大静脈
25 右心房
26 冠状静脈洞口
27 脱血カテーテル
以下に本発明にかかる脱血カテーテルの種々の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。
本発明にかかるカテーテルは図5に示すように、下大静脈24を経由して冠状静脈洞に配置され、該冠状静脈洞内の血液を体外へ脱血するための脱血カテーテル27である。さらに前記脱血カテーテルは図1から図3に示すように、直線状の後端シャフト2と前記後端シャフト2の先端側に屈曲形状を有する先端シャフト1が接続され、前記後端シャフト2の後端側にハブ3が接続されており、前記脱血カテーテル27の後端から先端まで延在する脱血ルーメン8を有しており、前記先端シャフト1は前記後端シャフト2との接続部を構成する第1直線部9と、前記第1直線部9の先端側に続く第1曲線部10と、前記第1曲線部10の先端側に続き、前記第1曲線部10と反対方向に屈曲する第2曲線部11と、前記第2曲線部11の先端側に続く第2直線部12と、前記第2直線部12の先端側に続き前記第2曲線部11と反対方向に屈曲する第3曲線部13と、前記第3曲線部13の先端側に続き前記脱血カテーテル27の最先端部を構成する第3直線部14からなり、前記第1曲線部10および前記第3曲線部13は円弧の一部に相当し、前記第2曲線部11は短軸19と長軸18を有する楕円の一部であって、前記楕円の一部は前記短軸19の一端を始点とし、前記短軸19の他端を終点としており、前記第2曲線部11の頂点より先端側に相当直径1.8mm以上の開口部7が少なくとも1つ以上設けられており、前記脱血ルーメン8の相当直径は前記脱血ルーメン8の全長にわたって1.8mm以上であることを特徴とする。
カテーテルを介して血液を脱血する場合の脱血量は流体力学的に予測可能である。脱血カテーテルのような管内を血液のような流体が流れる場合、管内の流れを表す無次元量であるレイノルズ数Reは式1のように表される。ここで、脱血ルーメンの円周方向断面積をSm、脱血ルーメン内での血液流速をU、脱血ルーメンの円周方向断面における浸辺長をLm、脱血ルーメンの円周方向断面における相当直径をDm、血液の密度をρ、血液の粘度をμとする。
(式1) Re=(Dm×U×ρ)/μ=[(4×Sm)/Lm]×(ρ/μ)
レイノルズ数が2,100未満の場合は層流、4,000を超える場合は乱流になることが知られている。脱血ルーメンの円周方向断面形状が直径3mmの円と仮定する場合、レイノルズ数はおおむね数十のオーダーとなる。従って、脱血ルーメン内での血液の流れは層流と考えられる。
管内の層流に関しては、式2に示すハーゲンポアズイユの式が成立する。ここで、脱血ルーメンの長さをL、脱血時に付与する圧力差(以下、脱血圧)の絶対値をΔP、脱血量をQとする。本発明における脱血圧とは、脱血量が0mL/minである時の圧力をP0mmHg、脱血量がQ1mL/min(Q1>0)である場合の圧力をP1mmHgとした場合の圧力差P1−P0である。
(式2) Q=[π×{(Dm/2)^4}×ΔP]/(8×μ×L)
冠状動脈に投与された造影剤を含む血液を冠状静脈洞より脱血し、吸着などの血液浄化法により造影剤を除去した血液を体内に返血する場合、血液浄化による造影剤除去を効率よく実施するためには脱血量は高いほうが好ましい。脱血量は少なくとも25mL/min以上であることが好ましく、50mL/min以上であることがより好ましい。さらに好ましくは80mL/min以上である。脱血量を上昇させる方法としては、ポンプやシリンジなどの手段を用いて脱血圧を増加させる方法、あるいは脱血ルーメンの相当直径を大きくする方法がある。脱血量の増加に伴いP1の値が減少し、脱血圧は陰圧となる。脱血圧が−200mmHgより小さくなると血管が閉塞する可能性が極めて高く危険であるため、−200mmHg以上であることが好ましい。血管の偏平化を防ぐ観点からは脱血圧は−150mmHg以上であることが好ましく、より好ましくは−100mmHg以上である。
脱血圧が−100mmHg以上の条件で脱血量を80mL/min以上とするためには脱血ルーメンの相当直径Dmが1.80mm以上であることが好ましい。Dmが1.80mm未満の場合、脱血圧が−100mmHg以上の条件で安定的に80mL/min以上の脱血量を得ることが困難となる。
図1および図2に示すように、本発明にかかる脱血カテーテル27の第2曲線部11の頂点より先端側に開口部7が備えられていることが好ましい。冠状静脈洞のような非常に薄い壁で囲まれた部位に脱血カテーテル27を挿入・配置し脱血を行う場合、脱血圧の影響で脱血カテーテル27の先端部が周囲の壁と密着する場合がある。こうした密着により、必要とする脱血量を実現できないだけでなく、周囲の壁の損傷や穿孔を引き起こす可能性が高まり危険である。脱血ルーメン8の円周方向断面における相当直径を1.80mm以上とすることで脱血圧が−100mmHg以上となるため、周囲の壁と密着する可能性は低くなるが、開口部7を備えることで、その可能性はより低減されることとなり好ましい。
開口部7が脱血カテーテル27の最先端部よりも後端側にある場合、脱血は主として開口部7を介して行われる。開口部7全体が冠状静脈洞の内部に位置しない場合、右心房25から脱血するため冠状静脈洞内の血液を脱血する効率が著しく低下する。従って、開口部7の位置を第2曲線部11の頂点より先端側とすることで、開口部7の少なくとも一部を冠状静脈洞の内部に位置させることができ、効率よく脱血することが可能となる。また、開口部7の相当直径を1.8mm以上とすることで脱血圧が−100mmHg以上の条件で安定的に80mL/min以上の脱血量を得ることが可能となる。
冠状静脈洞を構成する周囲の壁との密着をより効果的に防止するためには開口部7が複数個備えられていても良い。複数の開口部7を設けることにより、全ての開口部7が周囲の壁と密着しない限り効率よく且つ安全に脱血が行えることは自明である。
一方で、設けられる開口部7の数や先端シャフト1の同一円周上に存在する開口部7の数、開口部7の形状により先端シャフト1の強度や耐キンク性、柔軟性が変化する。本発明では開口部7の相当直径が1.80mm以上であればよく、開口部7の数や先端シャフト1の同一円周上に存在する開口部7の数、開口部7を複数配置する場合の配置パターンは特に制限を受けずに設計可能である。
開口部7の形状は本発明の効果を妨げるものではなく、脱血カテーテル27の柔軟性、強度等を勘案して任意の形状とすることが可能である。すなわち、円形、楕円形(図1)および矩形等の形状として良い。楕円形とする場合、図1に示すように長軸方向を脱血カテーテル27の軸方向としても良いし、円周方向としても良い。また、矩形とする場合、長辺方向を脱血カテーテル27の軸方向としても良いし、円周方向としても良い。さらに、すべての開口部7の形状を同一の形状とする必要はなく、円形、楕円形、矩形等の形状を組み合わせても良い。加工の容易性、脱血カテーテル27が屈曲した場合の開口部7の形状の変形性等を考慮すると、開口部7の形状は円形または楕円形であることが好ましい。
開口部7の付与方法は本発明の効果を制限しない。YAGレーザー、エキシマレーザー、フェムト秒レーザー等によるレーザー加工、ポンチ等による切削加工等が好適に使用される。
本発明にかかる脱血カテーテル27は下大静脈24を経由して冠状静脈洞に配置される。下大静脈24を経由する経路であれば、いずれの身体部分から導入されても良いが、大腿静脈に挿入されたシースイントロデュサーを介して導入されることが好ましい。通常、PCIは大腿動脈に挿入されたシースイントロデューサーを介してデバイスを導入することが多い。従って、本発明にかかる脱血カテーテル27を導入する場合、大腿静脈に挿入されたシースイントロデューサーを介することで、PCI手技とほとんど変わらない操作感で手技を実施することが可能である。
また、本発明にかかる脱血カテーテル27は下大静脈24を経由して冠状静脈洞に配置されるため、配置を容易とするような形状を有することが好ましい。
ここで、先端シャフト1を構成する第1直線部9の長さ19をL1とするとき、L1は10mm以上、100mm以下であることが好ましい。L1が10mm未満であるとき、先端シャフト1と後端シャフト2を接着あるいは熱溶着などの方法で接続加工する際に脱血ルーメン8の閉塞防止を目的として脱血ルーメン8に挿入される芯材によって第1曲線部10が伸長されてしまい、形状を失う可能性があるため好ましくない。また、L1が100mmを超えるとき、右心房25の中で先端シャフト1にトルクが伝わりにくくなり操作性の低下を招くため好ましくない。
また、第1曲線部10の内側を構成する円弧の曲率半径16をR1とするとき、R1は60mm以上、70mm以下であることが好ましく、円弧角度17をθ1とするとき、θ1は30度以上、50度以下であることが好ましい。R1が60mm未満あるいは70mmを超えるとき、またはθ1が30度未満あるいは50度を超えるときには脱血カテーテル27の最先端部を冠状静脈洞口26から冠状静脈洞に導入しにくくなる。導入が困難になると、手技時間が長くなるだけでなくX線の被爆量が増大するため患者は大きな負担を強いられることになり好ましくない。
また、第2曲線部11の内側が楕円の一部から構成されており、楕円の長軸18をA1とするとき、A1は15mm以上、21mm以下であることが好ましく、楕円の短軸19をB1とするとき、B1は11mm以上、17mm以下であることが好ましい。A1が15mm未満あるいは21mmを超えるとき、またはB1が11mm未満あるいは17mmを超えるときには脱血カテーテル27の最先端部を冠状静脈洞口26から冠状静脈洞に導入しにくくなる。導入が困難になると、手技時間が長くなるだけでなくX線の被爆量が増大するため患者は大きな負担を強いられることになり好ましくない。
また、第2直線部20の長さをL2とするとき、L2は5mm以上、15mm以下であることが好ましい。L2が5mm未満あるいは15mmを超えるときには脱血カテーテルの最先端部を冠状静脈洞口26から冠状静脈洞に導入しにくくなる。導入が困難になると、手技時間が長くなるだけでなくX線の被爆量が増大するため患者は大きな負担を強いられることになり好ましくない。
また、第3曲線部13の内側を構成する円弧の曲率半径21をR2とするとき、R2は20mm以上、30mm以下であることが好ましく、円弧角度22をθ2とするとき、θ2は30度以上、50度以下であることが好ましい。R2が20mm未満あるいは30mmを超えるとき、またはθ2が30度未満あるいは50度を超えるときには脱血カテーテルの最先端部を冠状静脈洞口26から冠状静脈洞に導入しにくくなる。導入が困難になると、手技時間が長くなるだけでなくX線の被爆量が増大するため患者は大きな負担を強いられることになり好ましくない。
また、第3直線部14の長さをL3とするとき、L3は5mm以上、20mm以下であることが好ましい。L3が5mm未満のときには脱血カテーテルの最先端部を冠状静脈洞口26から冠状静脈洞に導入しにくくなる。導入が困難になると、手技時間が長くなるだけでなくX線の被爆量が増大するため患者は大きな負担を強いられることになり好ましくない。一方、L3が20mmを超える場合は脱血カテーテルの最先端部により冠状静脈洞内部の壁を損傷する可能性が高くなり好ましくない。
上述したように先端シャフト1には第1曲線部10、第2曲線部11、第3曲線部13に示される曲線部を3つ有している。各曲線部の形状を保った上で、冠状静脈洞の損傷を防止する観点から、先端シャフト1は樹脂材料のみから構成されることが好ましい。前記樹脂材料の種類は本発明の効果を制限するものではないが、ショア硬度25D以上、75D以下のエラストマーまたはそれらのブレンドを含むことが好ましい。エラストマーを使用することで強度と柔軟性の両立が容易になり、冠状静脈洞の損傷を防止可能な脱血カテーテル27を容易に実現できる。ショア硬度が25Dより低いエラストマーのみを使用する場合、強度を維持することが困難であり好ましくない。また75Dより大きいエラストマーのみを使用する場合は柔軟性が低くなり好ましくない。目的とする強度及び柔軟性を実現するために該エラストマーを任意の比率でブレンドしても良い。さらに、先端シャフト1の最先端部に、より柔軟な先端チップを設けても良い。
先端シャフト1への曲線形状の付与方法は本発明の効果を制限するものではなく、あらゆる加工方法が利用され得る。好適な例として、脱血ルーメン形状を維持するための芯材を挿入後に目的とする曲線形状に適した溝を有するプレート内で熱処理を行うことにより曲線形状を付与させる方法が挙げられる。
脱血カテーテル27はX線透視下で冠状静脈洞へ導入されるが、導入時の操作性を向上させるために先端チューブ1がX線透視下で視認可能であることが好ましく、視認可能とする手段としては前記樹脂材料にX線不透過性を向上させる物質が混練されていることが好ましい。視認可能とする手段としては上述の方法以外に、脱血カテーテル27外面または内面にX線不透過性を有する材料からなるマーカーを設ける方法などがあるが、先端チューブ1の柔軟性を高める観点から前記樹脂材料にX線不透過性を向上させる物質が混練されていることが好ましい。
前記樹脂材料に前記X線不透過性を向上させる物質を混練する方法としては、あらかじめ前記X線不透過性を向上させる物質を二軸押出法などにより前記樹脂材料に混練したペレットを作製し、当該ペレットを用いて先端チューブ1を作製する方法、先端チューブ1を作製する際に前記樹脂材料と前記X線不透過性を向上させる物質を混合する方法等があり、どのような方法を用いても構わない。
前記X線不透過性を向上させる物質の種類は特に限定されず、バリウム、ビスマス等の金属元素を含む化合物、金や白金等の貴金属元素を含む化合物が好適に使用されるが、上述した作製方法への適応性の観点からバリウム、ビスマス等の金属元素を含む化合物を使用することが好ましい。好適な化合物の例として、硫酸バリウム、次炭酸ビスマスなどが挙げられる。
前記X線不透過性を向上させる物質の含有量は樹脂の物性を大きく損なわず、かつ成形加工が可能な範囲でできるだけ高いほうが好ましい。好適な化合物として例示した硫酸バリウムや次炭酸ビスマスを使用する場合、30重量%以上であることが好ましく、40重量%以上であることがさらに好ましい。
本発明にかかる脱血カテーテル27は下大静脈24を経由して冠状静脈洞に配置されるため、有効長は80cm以上であることが好ましく、90cm以上であることがさらに好ましい。このように比較的長い有効長を有する脱血カテーテル27を冠状静脈洞に配置するためには、トルクを付与し回転、押込等の操作をする必要がある。従って、本発明にかかる脱血カテーテル27にはトルクの伝達性が求められる。以上より、本発明にかかる脱血カテーテルを構成する後端シャフト2は、金属材料と樹脂材料を複合化させた複合チューブであることが好ましい。複合チューブを使用することで、トルクの伝達性が担保される。
前記複合チューブの構造は本発明の効果を制限するものではないが、トルクの伝達性を高める観点からは、前記金属材料が金属素線であり、前記金属素線が編組構造あるいはコイル構造を有することが好ましく、編組構造とコイル構造の組み合わせであっても良い。前記金属素線の形状、寸法および材質は前記複合チューブの目的とする物性に合致するものが使用され得る。すなわち、断面形状が任意寸法の円形、楕円形、矩形など各種の形状に加工した金属素線が好適に使用される。前記編組構造あるいは前記コイル構造を形成する上では、前記金属素線を1本持あるいは複数本持のいずれとしてもよい。また、1本の脱血カテーテルを構成する前記金属素線の本数も特に制限を受けない。また、前記金属素線の材質として、SUS304、SUS316などのステンレス鋼、バネ鋼、ピアノ線、オイルテンパー線、Co−Cr合金、Ni−Ti合金等が利用可能である。
前記複合チューブを構成する樹脂材料はショア硬度25D以上、75D以下のエラストマーであることが好ましく、2種類以上のエラストマー同士のブレンドでも良い。エラストマーを使用することで強度と柔軟性の両立が容易になる。ショア硬度が25Dより低いエラストマーのみを使用する場合、強度を維持することが困難になり好ましくない。またショア硬度が75Dより大きいエラストマーのみを使用する場合は柔軟性が低くなり好ましくない。前記複合チューブの全長にわたって同一の樹脂材料を使用する必要はなく、2種類以上の樹脂材料を使用して前記複合チューブの長さ方向で物性に傾斜を設けても良い。
前記先端シャフト1と前記後端シャフト2に使用される樹脂材料は同一のショア硬度であるエラストマーでも良く、異なるショア硬度のエラストマーでも良いが、脱血カテーテルの物性を容易にコントロールする上では異なるエラストマーとすることが好ましい。好適な例として、前記後端シャフト2に使用する樹脂材料はショア硬度が40D以上、75D以下であり、前記先端シャフト1に使用する樹脂材料はショア硬度が25D以上、63D以下である。ここで、加工性等を考慮に入れると前記先端シャフト1および前記後端シャフト2で使用される樹脂材料はポリアミド系のエラストマーであることが好ましい。
前記複合チューブの作製方法は本発明の効果を制限しない。ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)などのフッ素系樹脂やポリアミド系のエラストマーなどによるチューブの外面に前記金属素線を編組構造あるいはコイル構造に加工し、さらにその外面に前記エラストマーまたは前記エラストマーのブレンドを被覆することで作製され得る。被覆方法としては切替押出法、熱収縮チューブによる被覆法などが好適に使用される。
また、前記先端シャフト1を構成するチューブは押出成形法、ディッピング法、電線被覆法等により作製され得る。
前記脱血カテーテル27を下大静脈24を経由して冠状静脈洞に導入する際の操作性を向上させ、且つ導入に伴う冠状静脈洞の損傷の危険性を低減させるため、該カテーテルの外面には親水性のコーティングが施されていることが好ましい。親水性のコーティングにより前記脱血カテーテル27表面の摩擦抵抗を軽減可能である。コーティング材料の種類は限定されず、使用する先端シャフト1や後端シャフト2の物性や構成する材料特性に合わせて選択可能である。一例を挙げると、ポリ(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール等の親水性高分子が使用できる。前記親水性高分子の付着性を高めるため、プラズマ処理、コロナ放電処理などの前処理や、シランカップリング剤、ウレタン性接着剤などで下地処理を行っても構わない。また、前記脱血カテーテル27の長さ方向でコーティング材料の種類やコーティング厚さを調整して摩擦抵抗を漸次増減するように調整しても良い。
下大静脈24から冠状静脈洞へより容易に、且つ安全に導入するため、前記脱血カテーテル27はガイドワイヤに誘導されることがある。この場合、PCI時にガイドカテーテルを冠状動脈入口部にエンゲージさせる場合と同様に、前記脱血カテーテル27の内部にガイドワイヤを配置した状態で体内に挿入される。脱血カテーテル27の内部に脱血ルーメン8と独立したガイドワイヤを挿通するルーメン(ガイドワイヤルーメン)を設けても良いが、脱血ルーメン8の相当直径を変えずに(=脱血量を維持したまま)ガイドワイヤルーメンを設けると脱血カテーテル27の外径が必然的に増加してしまい好ましくない。従って、脱血ルーメン8をガイドワイヤルーメンとして使用することが好ましい。
本発明にかかる脱血カテーテル27のハブ3からガイドワイヤを挿入する場合、特にガイドワイヤ先端がJ型のカーブを有する場合には、脱血カテーテル27に設けられた開口部7からガイドワイヤ先端が飛び出してしまい、ガイドワイヤによる誘導が容易に行えなくなる。また、一度冠状静脈洞に導入した脱血カテーテル27にガイドワイヤを挿入して、ガイドワイヤ先端が開口部7から飛び出した場合には、X線透視下でガイドワイヤを操作して脱血カテーテル27の先端からガイドワイヤ先端が出るように調整しなくてはならない。X線透視下でこのような調整を実施することは非常に時間がかかり、術者のストレスが高まるだけでなく、患者への負担が大きくなる。さらに、X線透視下でガイドワイヤが開口部から飛び出ていることに気づかずに操作を続けた場合、開口部の破損による脱血カテーテル27の断裂や体内残留等の可能性があり極めて危険である。
従って、図1に示すように、本発明にかかる脱血カテーテル27の脱血ルーメン8内に脱着可能に設けられたコアワイヤ6を有することが好ましく、前記コアワイヤ6の先端が前記開口部7よりも先端側に位置することがさらに好ましい。上述するように設けられたコアワイヤ6をガイドワイヤの代わりに使用することで、容易、且つ安全に前記脱血カテーテル27を冠状静脈洞に導入することが可能となる。さらに、前記コアワイヤ6の先端を前記開口部7よりも先端側に位置させることで、開口部7の破損による脱血カテーテル27の断裂や体内残留の可能性を顕著に低減可能である。また、脱血ルーメン8内にコアワイヤ6を恒久的に設けると脱血ルーメン8の円周方向断面における相当直径が小さくなり、充分な脱血量を得ることができない。しかし、本発明のように脱着可能なコアワイヤ6を設けることで、脱血実施時にはコアワイヤ6を取り外すことが可能であり容易に充分な脱血量を確保できる。
コアワイヤ6を脱着可能とする機構は特に制限されない。しかし、コアワイヤ6脱着時の操作性を考慮に入れると、図3に示すように前記コアワイヤ6の後端にコネクタ5を有し、前記コネクタ5が前記ハブ3と脱着可能に取り付けられていることが好ましい。コアワイヤ6の後端とコネクタ5の固定方法は本発明の効果を何ら制限するものではなく、接着等の方法を使用可能であり、使用する接着剤の種類等も制限されない。また、コネクタ5とハブ3の接続方法も脱着可能であれば制限されないが、ひとつの好適な実施形態として、ハブ3の後端をメス型のルアー形状とし、コネクタ5をオス型のルアー形状とすることで、コアワイヤ6の脱着を確実かつ容易に実現できる。
上記のようにコアワイヤ6の後端とコネクタ5が固定され、コネクタ5がハブ3と脱着可能に取り付けられている場合、コネクタ5を介して脱血ルーメン8内をフラッシュすることが可能な構造となる。本発明にかかる脱血カテーテル27を使用する場合、体内に挿入する前の状態において脱血ルーメン8内部をヘパリン加生理食塩水等の適当な溶液でフラッシュする必要がある。フラッシュすることで体内、特に血管内に挿入した場合の血栓形成を予防できる。通常、フラッシュはシリンジを用いて行われる。従って、コネクタ5の後端をメス型のルアー形状とすることで、コアワイヤ6を取り付けた状態でフラッシュが可能となり、フラッシュ後速やかに体内へ挿入し治療を開始できる。
コアワイヤ6の構造、形状は本発明の効果を何ら制限しない。典型例は図4に示すストレート形状である。先端シャフト1をより柔軟に保つためには、金属素線を巻回したスプリングワイヤ形状であることが好ましい。この場合、スプリングワイヤを構成する素線の外径、スプリングのピッチ等は制限されない。コアワイヤ6の柔軟性を先端側ほど高めるために、スプリングワイヤのピッチを連続的あるいは段階的に変化させてもよい。また、スプリングの内部にコア線を有してもよい。
図4には典型例としてストレート形状を示したが、テーパー形状であっても好適に使用できる。このようなテーパー形状を呈するワイヤを使用する場合、テーパー形状を制御することで脱血カテーテル27の柔軟性を制御可能である。
コアワイヤ6の材質はガイドワイヤの代替として使用する観点から金属であることが好ましい。耐腐食性、抗血栓性等の観点からステンレス、Co−Cr合金であることが好ましい。また、超弾性合金を使用してもよく、好適な超弾性合金の例として、Ni−Ti合金、Ni−Ti−Fe合金、Ni−Ti−Cu合金、Ni−Ti−Cr合金、Ni−Ti−V合金、Ni−Ti−Co合金、Ni−Ti−Nb合金、Ni−Ti−Pd合金、Ni−Ti−Cu−Cr合金が挙げられる。
本発明にかかる脱血カテーテル27の製造方法は本発明の効果を制限するものではない。脱血カテーテル27の典型的な構造は図1に示すものであり、先端シャフト1と後端シャフト2、後端シャフト2とハブ3が接続され、後端シャフト2とハブ3の接続部分には脱血カテーテル27使用時のキンクを防止するためのストレインリリーフ4が接続されている。
各接続部分における接続方法は特に限定されず、接着剤を使用した接着、熱溶着等の方法が使用可能である。
接着による場合、使用する接着剤の種類は制限されず、シアノアクリレート系、ウレタン系、シリコーン系、エポキシ系などの接着剤が好適に使用できる。接着剤が硬化するメカニズムも制限されず、2液混合型、吸水硬化型、加熱硬化型、UV硬化型等の接着剤が好適に使用できる。接続部位の剛性が該接続部位の長手方向の前後で不連続に変化しない程度の硬化後の硬度を有する接着剤を使用することが好ましく、接着する材料の材質、寸法、剛性等を考慮して接着剤を選択することができる。該接続部位を細径化するために加熱処理、研磨処理等を接着の前後で実施しても良く、ポリオレフィン等の難接着性材料の場合は酸素ガス等を用いたプラズマ処理等の表面処理を実施しても良い。
ハブ3を構成する材質は特に制限されず、射出成形可能な汎用樹脂が好適に使用される。ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリサルホン、ポリアリレート、スチレン−ブタジエンコポリマー、ポリオレフィン等が一例として挙げられる。
ハブ3と後端シャフト2の剛性の差を緩和することを目的とした部材であるストレインリリーフ4を構成する材質は本発明の効果を何ら制限するものではない。成型加工性の観点から樹脂材料であることが好ましい。
以下に本発明にかかる具体的な実施例及び比較例について詳説するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
SUS304WPB合金から作製した0.10mm×0.03mmの金属素線を1本持・16打で加工した金属編組を用い、外径2.67mm、内径2.26mm、長さ900mmの複合チューブを作製した。内層はポリテトラフルオロエチレン(ポリフロンF−207、ダイキン工業株式会社)、外層はポリアミドエラストマー(PEBAX6333SA01(ショア硬度63D)、ATOFINA社)を用い切替押出法により作製したものを後端シャフトとした。
ポリアミドエラストマー(PEBAX4033SA01(ショア硬度40D)ATOFINA社)と硫酸バリウムを二軸押出により混練してペレットを作製した。ペレットの硫酸バリウム含有率は40重量%だった。作製したペレットを用いて押出成形により外径2.60mm、内径1.85mm、長さ300mmのチューブを作製した。作製したチューブを、第1直線部の長さL1が10mm、第1曲線部の内側を構成する円弧の曲率半径R1が67mm、円弧角度θ1が40度、第2曲線部の内側を構成する楕円の長軸A1が21mm、短軸B1が17mm、第2直線部の長さL2が8mm、第3曲線部の内側を構成する円弧の曲率半径R2が22mm、円弧角度θ2が31度、第3直線部の長さL3が20mmの溝(幅・深さとも3.1mm)を有するSUS304合金製プレート内に配置し、180℃のオーブン内で45分間加熱することで形状付けを行った。形状付けを行う際にはチューブの内腔にポリテトラフルオロエチレン製の丸棒(外径1.80mm)を挿入しておき、内腔の変形を防止した。形状付けされたチューブの第2曲線部の頂点よりも先端側に相当する第2曲線部にポンチを用いて直径2.0mmの円形の開口部を1個付与したものを先端シャフトとした。
220℃の熱風および熱収縮チューブを用いて、先端シャフトと後端シャフトを熱溶着した。熱溶着時にはポリテトラフルオロエチレン性の丸棒(外径1.80mm)を挿入しておき、内腔の変形を防止した。ポリアミドエラストマー(PEBAX5533SA01、ATOFINA社)で作製したストレインリリーフとポリカーボネート(Makloron2658、Bayer社)で作製したハブを2液混合型ウレタン系接着剤(UR0531、H.B.Fuller社)で接着したものを脱血カテーテルとした。
(実施例2)
L1を50mm、R1を70mm、θ1を40度、A1を15mm、B1を11mm、L2を15mm、R2を25mm、θ2を50度、L3を10mmとし、直径1.8mmの円形の開口部を1個付与したこと以外は実施例1と同様に作製した。
(実施例3)
複合チューブの外径を3.33mm、内径を2.72mm、チューブの外径を3.00mm、内径を2.25mmとした。L1を100mm、R1を60mm、θ1を50度、A1を15mm、B1を11mm、L2を5mm、R2を20mm、θ2を30度、L3を5mmとし、形状付けを行う際にはチューブの内腔にポリテトラフルオロエチレン製の丸棒(外径2.20mm)を挿入した以外は実施例1と同様に作製した。
(実施例4)
L1を40mm、R1を65mm、θ1を30度、A1を21mm、B1を17mm、L2を10mm、R2を30mm、θ2を35度、L3を15mmとした以外は実施例3と同様に作製した。
(実施例5)
直径1.8mmの円形の開口部を第3曲線部に1個付与した以外は実施例1と同様に作製した。
(比較例1)
L1を30mm、R1を67mm、θ1を40度、A1を21mm、B1を17mm、L2を8mm、R2を30mm、θ2を60度、L3を25mmとした以外は実施例1と同様に作製した。
(比較例2)
L1を10mm、R1を67mm、θ1を40度、A1を35mm、B1を25mm、L2を20mm、R2を22mm、θ2を60度、L3を0mmとした以外は実施例1と同様に作製した。
(評価)
LWDブタ(体重63.6kg)に対し、吸入麻酔下に左大腿動脈に7Frのシースイントロデューサーを挿入した。該シースイントロデューサーを介して7Frのガイディングカテーテルを左冠動脈主幹部に配置した。7Frのガイディングカテーテル内に5Frのガイディングカテーテルを挿入し、その先端を左冠動脈回旋枝の起始部に位置させた。
一方、右大腿静脈に10Frのシースイントロデューサーを挿入した。シースイントロデューサーを介して実施例および比較例の脱血カテーテルを導入し、X線透視下で冠状静脈洞への留置を行った。
留置後に脱血カテーテルのハブに長さ1,000mmの延長チューブを接続した状態で体外循環装置DX21(株式会社カネカ製)を用いて脱血を行い、脱血圧および脱血速度を実測した。また、脱血した血液は左大腿静脈に挿入した16Gの留置針を介して返血した。
脱血開始10分後に左冠動脈回旋枝の起始部に位置させたガイディングカテーテルから2.5mL/minの速度で造影剤(イオパミロン370、日本シェーリング社)を2分間持続投与した。投与と同時に延長チューブの途中に設けた三方活栓に接続したチューブポンプを用いて1.0mL/minの速度で血液をサンプリングした。サンプリングは14分間実施した。サンプリングした血液を1mLずつEDTA・2K入りの真空採血管内で抗凝固し、遠心分離により血漿を取得した。血漿中の造影剤濃度を測定し、次式より投与した造影剤の回収率を算出した。
式1
回収率[%]=[{(サンプリング血液中の造影剤濃度×サンプリング血液量)×(脱血速度/サンプリング速度)}/投与造影剤量]×100
(結果)
本発明にかかる実施例1から実施例4の何れも容易に冠状静脈洞に留置可能だった。また、実施例1と先端シャフトの形状が同一であり開口部の位置のみが異なる実施例5も実施例1から実施例4と同様に冠状静脈洞に留置可能だった。しかし、比較例1および比較例2は冠状静脈胴に留置することができなかった。
冠状静脈洞に留置可能だった実施例1から5について脱血を実施した。実施例1から実施例4はいずれも脱血速度140mL/minにおいて脱血および返血が可能だった。脱血圧は実施例1で−76mmHg、実施例2で−85mmHg、実施例3で−68mmHg、実施例4で−63mmHgであり、いずれも−100mmHgよりも高い脱血圧で安全に実施可能だった。一方、実施例5では脱血速度を80mL/min以上にすると脱血圧が急低下して、脱血困難となった。従って、80mL/minで脱血を行ったが、脱血速度が低いにも関わらず脱血圧は低く−80mmHgとなった。
また、左冠動脈回旋枝から造影剤を投与し、造影剤の回収率を評価した。結果、実施例1では86%、実施例2では77%、実施例3では59%、実施例4では80%であり、本発明に係る脱血カテーテルを使用することで投与された造影剤を極めて効率よく体外へ回収可能であることが示された。なお、実施例5の回収率は40%であった。

Claims (12)

  1. 下大静脈を経由して冠状静脈洞に配置され、該冠状静脈洞内の血液を体外へ脱血するための脱血カテーテルであって、
    前記脱血カテーテルは直線状の後端シャフトと前記後端シャフトの先端側に屈曲形状を有する先端シャフトが接続され、前記後端シャフトの後端側にハブが接続されており、前記脱血カテーテルの後端から先端まで延在する脱血ルーメンを有しており、
    前記先端シャフトは前記後端シャフトとの接続部を構成する第1直線部と、前記第1直線部の先端側に続く第1曲線部と、前記第1曲線部の先端側に続き、前記第1曲線部と反対方向に屈曲する第2曲線部と、前記第2曲線部の先端側に続く第2直線部と、前記第2直線部の先端側に続き前記第2曲線部と反対方向に屈曲する第3曲線部と、前記第3曲線部の先端側に続き前記脱血カテーテルの最先端部を構成する第3直線部からなり、
    前記第1曲線部および前記第3曲線部は円弧の一部に相当し、前記第2曲線部は短軸と長軸を有する楕円の一部であって、前記楕円の一部は前記短軸の一端を始点とし、前記短軸の他端を終点としており、
    前記第1曲線部の内側が円弧から構成され、前記円弧の曲率半径R1が60mm以上、70mm以下であり、円弧角度θ1が30度以上、50度以下であり、
    前記第2曲線部の内側が楕円の一部から構成され、前記楕円の長軸A1が15mm以上、21mm以下、短軸B1が11mm以上、17mm以下であり、前記楕円の一部は前記短軸の一端を始点とし、前記短軸の他端を終点とする範囲に相当し、
    前記第3曲線部の内側が円弧から構成され、前記円弧の曲率半径R2が20mm以上、30mm以下であり、円弧角度θ2が30度以上、50度以下であり、
    前記第2曲線部の頂点より先端側の前記第2曲線部に相当直径1.8mm以上の開口部が少なくとも1つ以上設けられており、
    前記脱血ルーメンの円周方向断面における相当直径は前記脱血ルーメンの全長にわたって1.8mm以上である脱血カテーテル。
  2. 前記第1直線部の長さL1が10mm以上、100mm以下である請求項1記載の脱血カテーテル。
  3. 前記第2直線部の長さL2が5mm以上、15mm以下である請求項1または2に記載の脱血カテーテル。
  4. 前記第3直線部の長さL3が5mm以上、20mm以下である請求項1からのいずれかに記載の脱血カテーテル。
  5. 前記先端シャフトが樹脂材料のみから構成される請求項1からのいずれかに記載の脱血カテーテル。
  6. 前記樹脂にX線不透過性を向上させる物質が混練されている請求項記載の脱血カテーテル。
  7. 前記後端シャフトが金属材料と樹脂材料を複合化させた複合チューブである請求項1からのいずれかに記載の脱血カテーテル。
  8. 前記金属材料が金属素線であり、前記金属素線が編組構造を有する請求項記載の脱血カテーテル。
  9. 前記金属材料が金属素線であり、前記金属素線がコイル構造を有する請求項記載の脱血カテーテル。
  10. 前記脱血ルーメン内に脱着可能に設けられたコアワイヤを有する請求項1からのいずれかに記載の脱血カテーテル。
  11. 前記コアワイヤの後端にコネクタを有し、前記コネクタが前記ハブと脱着可能に取り付けられている請求項10記載の脱血カテーテル。
  12. 前記コアワイヤの先端が前記開口部よりも先端側に位置する請求項10または11に記載の脱血カテーテル。
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