JPH02283925A - トーシヨンスプリングを用いた動脈瘤クリップ - Google Patents
トーシヨンスプリングを用いた動脈瘤クリップInfo
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
コイルにバランスしたぁ力分布を有するトーションスプ
リングに関し、さらにこのようなトーションスプリング
を使ったfIJ謡瘤クリップに関する。
イル軸にほぼ垂直な横方向の直径をもち、はぼ円形の環
を形成するlまたはそれ以上のコイルを有するコイル部
分を有している。
こともある。このコイルの両端は一般に、スプリングに
トルクを与える力を受けるためにコイルから延びている
。これらの延長部分は通常、はぼ接線方向に延びるが、
コイルからある角度で延び、あるいは使用時にトーショ
ンスプリングが置かれるコイルの周囲の適当な位置に延
びる。トーションスプリングにモーメント(このモーメ
ントは、力が延長部分に加えられた場合、コイルの中心
からの距離を掛けた延長部分に加えられ)Jである)が
与えられたとき、コイルは変形し、コイルを形成してい
る材料が応力下に置かれる。モーメントが除かれると、
コイルは解放され、その元の形状に戻る。変形が増大す
ると、応ノJが材料の弾性限界に向けて増大する。もし
弾性限界を越えると、モーメントが除かれた後でもコイ
ルは永久変形したままとなる。加えられる特定のモーメ
ントのために望まれるコイルの最大変形は、スプリング
設計の重要な要素である0通常のスプリング設計におい
て、所望のスプリング性能を得るために、材料、形状、
横断面積およびコイルの数がとくに選択される。
れる場合、あるいはコイルの形状および数がff1JR
されるような限られた空間でコイルが使用される場合に
おいては、小さな変形でさえもコイルの周辺の周りの異
なった点で応力の大きい変化を生じることがあり、小さ
な変形でもコイルのある部分が弾性限界に達することが
ある。
トションスプリングが変形されると、この延長部から離
れた部分でコイルに高いモーメントすなわち大きい応力
がみられ、延長部に近い部分でコイルに低いモーメント
すなわち小さい応力がみられる。この領域に付加された
剛性は、この部分を変形に対して硬くする。この剛性は
コイルの他の部分の変形をもたらし、そして恐らく、コ
イルの他の部分がその材料の弾性限界に達するという傾
向を増大させる。コイルの低い応力部分において材料の
バルクを増加することは、不均一な応力分布を助長し、
現実にスプリングの有効性を低ドさせると考えられる。
わたって単独で使用できるように、より均一な応力分布
を有していることが望ましい。
スプリングの動脈瘤クリップであり、力を受ける延長部
は、動脈瘤クリップの肩部を形成するようにコイル軸の
同じ側で対面している。
よって通常もたらされる血管壁の永久ディリテーション
(dilxtaLion)である、一般的に表現すると
、このをの弱化および血管内の圧力が、血管の側方に風
船のような付属物を作るように血管を膨張させたもので
ある。この風船はしばしば、璧から延びるネック部分と
このネック部分に連なる膨張部分とを有するが、動脈瘤
は種々の形状をとり得る。
のネック部分を封止するようにクリップを取り付けるこ
とで、これによって血圧は動脈瘤の弱くなった膨張部分
に作用しなくなる。すなわち動脈瘤が破裂する可能性が
低下し、もしくはなくなる望みがある。クリップは、血
管が治るように壁の弱くなった部分を封止することが望
ましい。
種の動脈瘤の封止には有効に使用されてきた。この発明
が対象としている種類の動脈瘤クリップは、米国特許第
3.827.438号に記載されているものと同じであ
るが、この米国特許はこの発明のトーションスプリング
を示唆するもんではない、これらのトションスプリング
クリップは、トーションスプリングの一端から延び、コ
イルの一側にオフセットしている第1のアームを有する
コイル部分と、トーションスプリングの他端から延び、
コイルの同じ側にオフセットしている第2のアームを有
するコイル部分とを有している。第1および第2のアー
ムの各々は、肩部、交差部およびあご部を有する。肩部
が互いに接近する方向に(特別な鉗子とともに)移動さ
れ、トーションスプリングにトルクを与えると、あご部
は互いに離れる方向に開放位置に向けて移動し、したが
って動脈瘤は2つの突出あご部間に挟まれて封止される
。
処理しなければならない、動脈瘤クリップは脳に使用さ
れ、そしてしばしば永久的に埋込まれるので、きわめて
限られた空間内で使用できるようになるべく小さくなけ
ればならない、埋込物は生物学的に適合するものでなけ
ればならず、そのために高強度合金のような限られた材
料が推奨されている。あご部を閉じる力は、動脈瘤を封
止し、そして血管内の圧力の変化によって影響を受けた
り外れたりしないように十分に大きくなければならない
、また動脈瘤クリップは異なる用途に使用されるために
、そのあご部は種々の形状、長さおよび角度を有してい
るが、そのコイルスプリングn+5分は、同じサイズの
鉗子に汐り付けられるように一定である。またクリップ
は、これが取り付けられている血管を引っ張らないよう
に軽量であることが望ましい。
サイズ、重量および力の要求に対処しなければならない
。
プリングから最大のあご熱変形を得ることを望む、従来
のトーションスプリングの用途において、大きい変形を
望むならば、大きいモーメントを得るためにコイルスプ
リングの中心から離れた点に力を作用させる。しかしこ
れは、クリップのサイズを大きくし、別の鉗子を必要と
するので、動扉泊クリップにおいては不利である。また
大形動脈瘤のあるものは、最も入手しやすい動脈泊クリ
ップが可能なよりも広くあご部を開くことができるクリ
ップを要求する。したがって多くの外科医は、このよう
な大型動脈瘤の封止のためにトーションスプリング型動
脈瘤クリップの使用を試みない、もし大形動脈瘤を収容
するのに十分なだけ従来のクリップあご部を開こうとす
れば、トーションスプリングの側でコイル材料があご部
から離れてその弾性限界を越える応力が作用し、あご部
に近い側で材料のバルクがトーションスプリングを硬く
し、不均一な応力分布を助長する。
の弾性限界を越えずに大形動脈瘤を十分に受は入れるだ
け広く開とができるクリップを提供することが望まれて
いる。
るコイル直径を有し、コイルの両端がら延びる延長部分
を有するコイル部分と、スプリングが曲げられたときに
コイルの周縁の周りにバランスした応力を生じさせるた
めの手段とを有するトションスプリングに関する。バラ
ンスした応力を生じさせるための好ましい手段は、トー
ションスプリングが作られている金属の横断面積を変え
ることである。この金属は、コイルスプリングに成形さ
れたときに、コイルスプリングの内径を形成する空間の
中心が、コイルスプリングの外径を形成する空間の中心
からオフセットされるように、コイル軸に平行な方向に
ほぼ均一な厚さと、コイル軸にほぼ直交する方向に変化
する幅とを有する。すなわちコイルスプリングの一側は
高い応力レベルのためのポテンシャルを減少させるため
に広く、またコイルスプリングの他側は、スプリングが
曲げられたときに容易に変形するとともに応力を均一に
分配するように狭くなっている。コイルスプリング部分
の内径を形成している表面は、狭い部分から広い部分に
わたってほぼ円筒形のスムースな輪郭を有する。この発
明のトーションスプリングは、コイルの周縁の周りにバ
ラシスした応力分布を形成する。
するために、別の手段を使用できる。コイル軸に平行な
方向に均一な厚さを有し、コイル軸に直交する方向に変
化する幅を有する代わりに、コイル軸に平行な方向にお
ける厚さを変え、コイル軸に直交する方向において均一
な幅を維持することができる。
ことを示唆する。長方形の横断面は好ましいものである
るが必要なものではなく、種々の横断面たとえば円また
は楕円を使用できる。
他の有利な形状が使用でき、この発明の利点を保有する
。この明細書において、コイル軸およびコイル直径の用
語でコイルを説明するが、コイルは円形のものだけに限
らない、またコイル巻線によって形成される空間を軸方
向に通る方向およびコイル巻線に対する横方向について
のみ述べる。
ル部分の端部かも延びる延長部分は、コイルスプリング
から接線方向に延び、スプリングを曲げるための力を受
ける手段を提供する。この延長部分が接線方向に延びて
いる必要はなく、他の方向であってもよく、またトーシ
ョンスプリングの意図した用途に応じて、コイル部分の
周縁の周りの任意の位置に置かれてもよい。
トーションスプリングの周縁の周りにバランスした応力
分布を有する動脈瘤クリップを提供する。この動脈瘤ク
リップは、コイル軸の周りに位置する少なくとも1つの
コイルまたは部分コイルと、トーションスプリングの両
端から延び、コイル軸の一側でオフセットされた第1お
よび第2のアームとを有する。第1および第2のアーム
の各々は、互いに離れた関係で対向して配置された肩部
と、対面関係で配置されたあご部とを有する。第1およ
び第2のアームは、たとえば応用器具の使用者によって
互いに接近するように移動されたときに、トーションス
プリングが曲げられ、各アームのあご部分が互いに離れ
るように開放位置に移動されて動脈瘤の近くに容易に位
置されるように、互いに交差している。この発明の動脈
瘤クリップは、コイル部分の周縁の周りにバランスした
応力分布を形成する手段を有する。
バランスした応力分布は、トーションスプリングのため
の上述のような不均一横断面のコイル部分によって達成
される。この発明のこれらの、および他の特徴および利
点は、図面を参照した以下の説明から明らかとなろう。
れ、これはコイル部分12と、このコイル部分12の一
端から延びる延長部分14および他端から延びる延長部
分16を有する。
かれているコイル軸18、およびコイル軸18にほぼ直
交して配置されたコイル直径20を有する。
8゜121) および12c を有する。直径20
は第1図の右側で0゜の位置を、また第1図の右側で1
80°を示す、第6図をみれば、水平軸がOoから45
0°までのコイル角を示していることが認められよう、
これは、コイル 12b の全部および延長部分14
および16が始まる点までのコイル12c および1
2a の一部での応力値を反映している。第6図はト
ーションスプリング10の1タ一ン以上における応力分
布を示している。
16はコイル部分12からほぼ接線方向に延び、コイル
軸18の同じ側に延びている。延長部分14および16
は、トーションスプリング10のために力を受けるため
に使用される。延、Bc部分14および16は、接線方
向ではなくて、トーションスプリング10に意図された
用途に適した方向に延びていてもよい。
びている必要はなく、トーションスプリング10に意図
された用途に適したコイル部分12の周縁の任意の位置
に置かれてもよい。
て述べると、コイル直径20がコイル軸18とともに示
されてぃる、領域へでのコイル部分12の幅は、直径方
向に対向する領域3での幅よりも大きいことが理解され
よう、コイル部分12の横断面積は、領域AおよびB間
でスムースな輪郭を有し、その結果、コイル部分12の
内径はほぼ円形であるが、その中心74はコイル部分1
2の外径の中心からオフセットされている。
向に対向する横断面領域AおよびB間、および周縁の周
りにおいて、コイル部分12にバランスした応力を与え
ることを意図している。延長部分14および16が図示
の方向に動がされたとき、大きい応力がコイル部分12
の横断面領域Aに存在し、この部分がしばしば、トーシ
ョンスプリング10を形成する金属の弾性限界を越える
ことが見出された。領域Aにおけるこの大きい応力は、
コイル部分12のこの増加した材料によって吸収される
。同時にコイル部分12の領域Bでは材料が減らされて
いるので、従来のコイルスプリングに存在するような余
分な材料がトーションスプリング10を硬くしたり、上
述のように不均一な応力分布を発生させるということは
ない、従来のコイルスプリングはコイル部分12の全周
にわたってコイル軸18に直交する方向において均一な
寸法を有している。一方、領域Aで横断面積を大きくし
、直径方向に対向する領域Bで横断面積を小さくするよ
うにコイル部分12を形成するということは、トーショ
ンスプリング10における応力をバランスさせるための
手段を提供する。この応ノJのバランスは、延長部分1
4j1よび16が大きい円弧に沿って移動し、トーショ
ンスプリング10を形成する金属にその弾性限界を越え
る応力を加えることなしに、より大きい変形を可能にす
る。
におけるコイル部分12の材料の厚さは、コイル部分1
2の周縁の周りでほぼ均一である。一方、コイル軸18
と直交する方向におけるコイル部分12の幅は変化して
いる、横断面積は重要な要素であるので、コイル部分1
2の幅は、コイル軸18と直交する方向において均一で
、コイル軸18に平行な方向において変化するようにし
てもよい、さらに横断面は長方形である必要はなく、コ
イル部分12の周縁の周りで応力をバランスさせるため
の手段を提供するのに有利な任意の形状であり得る。
られる平らなバーもしくはシート30が示されているー
シート30の部分80がトーションスプリング1になる
。他の構造、たとえば動脈瘤クリップの肩部およびあご
部をシート30に加え、公知の手段によって形成するこ
ともできる。ここではまず、トーションスプリング10
を作ることを検討し、つぎに動脈瘤クリップの一部とし
てのトーションスプリング10の使用を検討する。
げ加工による公知の手段によって作られ、したがってそ
の製造方法はこの分野の技術者にとって明らかであるの
で、ここでは検討を省略する。好ましい実施例において
、シート30の部分80はほぼ長方形の形状を有するが
、シートの最初の形状は、トーションスプリング10に
意図された用途に応じてf、fることができる。出発材
料は、長方形または円形の横断面であってもよく、ある
いは円形または楕円形のワイヤ材料であってもよい。
法、あるいは同様に公知の放電加工の方法によって形成
され、あるいは鍛造または研削その他によって形成され
てもよい2好ましい実施例において、コイル部分12の
周縁の周りで応力をバランスさせるために使われる手段
は、好ましくは高強度、高合金の実質的に均一な金属片
からなるシート30の幾何学的寸法を調節することを含
む、しかしながら、コイル部分12の異なったいくつか
の点で有効応力を調節する他の方法を使用してもよく、
たとえば、シート30に沿って異なった点で異なった熱
処理方法を使用し、あるいはシート30に沿って温なっ
た位置で異なった合金を形成してもよい。
れ、その周りでシート30の部分80がコイル部分12
を形成するように曲げられる。コイル軸18はジグ32
の曲面の中心と一致して配置され、第4A図では、シー
ト30の部分80がコイル部分12に形成されるときの
位置が示されている、シート30の部分80の、コイル
軸18にほぼ平行な−ji向における厚さ36は実質的
に均一である。シート30の部分80の、コイル軸18
にほぼ直交する方向における幅34は、第5図について
すでに述べた領域AおよびB間の横断面積の変化を与え
るように変化している。第4B図においては、コイル軸
18にほぼ直交する方向における幅は実質的に均一であ
り、コイル軸18にほぼ平行な方向における厚さが、領
域AおよびB間の横断面積の変化を与えるように変化し
ている(第4C図参照]。
10のコイルスプリング部分12のみよりも大きいく、
トーションスプリング10から延びる動脈瘤クリップの
部分も示している。動脈瘤クリップにトーションスプリ
ング10を使用することについて、第2.3Aおよび3
B図にもとづいて以下に説明する。
瘤42をもった血管40の一部が示されている。第2図
に示された特定の動脈瘤42は、ネック部44および膨
偏部46を含む。
は、多種の動脈瘤クリップを必要とする多くの大きさお
よび形状になる。第2図に示した種類の動脈瘤に使用す
るのに適した1つの特定なデザインの動脈瘤クリップ5
0が動脈瘤42のネック部44に取り付けられている。
ンスプリング10を使用した動脈瘤クリップ50は、適
用器具(一部のみを示す)に取り付けられ、開放状態に
ある。延長部分14および16はコイル部分12から延
び、肩部分56および58を一体的に有し、これらは交
差部分60および62をそれぞれ有する。あご部分64
および66が交差部分60および62に一体的に形成さ
れている。動脈瘤クリップ50において。
方向で短いほぼ長方形の横断面を有する。トーションス
プリング10が動脈瘤クリップに使用される場合、クリ
ップが作られている材料の寸法は、対面するあご部64
および66で広くなっていることが望ましい、これはこ
の材料を90°捻ることを要求する。
゛の捻りを有する。この90°の捻りは、第3B図に示
した実施例におけるように、111所で完全になされて
も、あるいは必要に応じて一連の小さいステップでなさ
れてもよい、また動脈瘤クリップ50は、1つのあご部
(たとえばあご566)から、延長部12の方向に延び
る、ハサミ作用防止用延出部を有し、あごs64および
66が開閉されたときにこれらが行き違う可能性をなく
すようになされていてもよい。
するものとして示されている。
74に位置している。またコイル811分12の外径を
形成する面の中心は、点74からオフセットされた点7
8に位置している。
よび78間のオフセットに依存する。
を第1の50に使用することが、材料の弾性限界を越え
ることなしに、あご部64および66を広く開くことを
許容することを見出した。
び54で動謡瘤クリップ50をつかみ、コイル部分12
にトルクを与えてあご5564および66を開くように
、延長部14および16が互いに近づくように操作する
。ついで動脈瘤クリップ50が動脈瘤42のネック部分
44の近くに挿入される。外科医が器具を開放すると、
あご1lp64および66がネック部分44を緊密に閉
じ、動脈瘤42を閉塞する。
面を有する従来のコイルの種/Jの角度位置での応力と
、第7B図に示したこの発明のコイルの同じ点での応力
との比較が、コンピュータシミュレーションで計算され
たグラフで示されている。
。応力がトーションスプリングのコイルの周りに存在す
る角度位置が水平軸に示される。前述のように、水平軸
は延長部14が始まるコイル 12c の周りのコイ
ル12のO°位置から移動した、O”から450°まで
の角度位置を示す、第7Aおよび7B図において0°位
置は横断面領域へで示され、90’位置は垂直位置の頂
部として示され、180”位置は横断面領域Bで示され
、270°位置は底部位置で示される。第6図には2つ
のカーブがあり、1つは均一横断面積のコイルのもの、
もう1つは横断面積の変化する成形コイルのものである
。
を、同じ負荷での均一コイルの周りでの平均応力で除し
たものを示す、また他方のカーブは、成形コイルのある
点での応力を、同じ負荷での成形コイルの周りでの平均
応力で除したものを示す。
コイルの利点を示すと考えられる、単位のないパラメー
タを示すものである。
7B図のM部56および58で均一コイルおよび成形コ
イルの両方に、延a部14および16が互いに近づくよ
うに同じ力が加えられた。この力は、第7A図に示した
、コンピュータシミュレーションされたクリップに、第
7A図に示した均一コイルのコイル軸18から0.15
9インチ(約4−)の点に加えられた。
おける厚さは均一であり、この均一コイルの横断面領域
AおよびBの幅は0.32インチ(約8.1閤)である
、第7A図に示した均一コイルの外径は0.153±0
.001インチ(約3.88±0.025鵠)である、
第7B図に示した成形コイルの外径は0.153±0.
001インチである。この発明のコンピュータシミュレ
ーションされた成形クリップに、成形コイルのコイル軸
18から0゜159インチ(約4■)の点で肩部56お
よび58に力が加えられた。第7B図に示された成形コ
イルは、コイル軸18に平行な方向におし1て均一な厚
さを有し、コイル軸18に直交する方向での横断面領域
Bにおける幅は0.025インチ(約6.35m)、コ
イル@18に直交する方向での横断面領域へにおける幅
は等しく 0.03フインチく約0.94+a)である
。
で計算された。第6図に示した応力は、ジュビナール(
RoberL C。
的考察(EnlxueerinHCon5iderat
iont of 5tress、 5trainand
5tren(Lh) J(1967)第22ページ、
McGraw−Di 11、に示されたようにして計算
されたフォノ・マイセス(V(ill Mises)原
理法ツノである。
するものではなく、第7Aおよび7B図に概略的に示し
た2つのコイルの内径の周りの応力分布の比較を示すも
のである。力一ブに沿ったある特定の点での実際の応力
値はコンピュータシミュレーションに使われた想定によ
って変化するが、比較は有効なものであり、この発明の
トーションスプリングのコイル部分の周縁の周りで実質
的にバランスした応力を生じるというこの発明の成形コ
イルの有用性を示す。
技術者は、この発明から逸脱することなく、これらの実
施例に多くの変更を加えることができよう、したがって
この発明は特許請求の範囲に示した以外の限定を意図し
ない。
ル状に巻くのに適した金属の板を含み、前記板は、前記
コイル部分においてその軸方向にほぼ整列したほぼ均一
な厚さのものであり、前記コイル部分においてその横方
向にほぼ整列して、変化する幅を有し、これによって前
記板が前記コイルを形成したときに、前記コイル部分が
最大横断面積の横方向に配置された最大横断面積を与え
るような形状を有するようになされていること、からな
る請求項1記載のトーションスプリング。
寸法に成形されている前記(1)のトーションスプリン
グ。
に成形されている前記(1)のトーションスプリング、
(4) 前記延長部分が前記コイル部分から接線方向
に延びている前記(1)のトーションスプリング。
びている前記(4)のトーションスプリング。
前記コイル部分は、前記コイル部分の前記あご部分から
最も離れた点において最大の横断面を有し、かつ前記コ
イル部分の前記あご部に最も近い点で最小の横断面を有
している請求項2記載の動脈瘤クリップ。
ル状に巻くのに適した材料の板を含み、前記板は、前記
コイル部分においてその軸方向にほぼ整列したほぼ均一
な厚さのものであり、前記コイル部分においてその横方
向にほぼ整列して、変化する幅を有し、これによって前
記板が前記コイルを形成したときに、前記コイル部分が
最大横断面積の横方向に配置された最大横断面積を与え
るような形状を有するようになされていること、からな
る請求項2記載の動脈瘤クリップ。
び前記第1および第2のアームが一体であり、実質的に
一体のスプリング鋼で作られている請求項2記載の動脈
瘤クリップ。
よって動脈瘤クリップの形状に成形されている請求項2
記載の動脈瘤クリップ。
、コイル状に巻くのに適した材料の板を含み。
拘置化する厚さを有し、 前記板は、前記コイル部分のほぼ横方向にほぼ整列して
実質的に均一な幅を有している、 請求項2記載の動脈瘤クリップ。
グの一部の斜視図、 第2図はこの発明のトーションスプリングを使った動脈
瘤クリップを、動島瘤に取り付けたものとして示す斜視
図、第3A図はこの発明のトーションスプリングを使っ
た動脈瘤クリップの開いた状態を示す斜視図、第3B図
はこの発明のトーションスプリングを使った動脈瘤クリ
ップの閉じた状態を示す斜視図、第4A図はこの発明の
動脈瘤クリップに曲げられる前の平らな金属片の一部切
欠斜視図、 第4B図はこの発明の他の実施例による動脈瘤クリップ
の部分側面図、 第4C図は第4B図の平面図、 第5図はこの発明の一実施例によるトーションスプリン
グの一部の側面図、 第6図はこの発明および従来のトーションスプリングに
おける応力を示すグラフ図、 第7A図は均一な横断面を有する従来のクリップを示す
説明図、 第7B図はこの発明の成形されたクリップを示す説明図
。 10・・・トーションスプリング、12・コイル部分、
12a12b、12c・コイル、14.16 延長部
分、18 コイル軸、20・・コイル直径、A、[3領
域、30・・・シート、40・・・血管、42・・動脈
瘤、44・・・ネック部、46・膨gi部、50・・・
動脈瘤クリップ、56.58・・・M部分、60.62
・交差部分、64.66・・・あご部分。 特許出願人 コドマン・アンド・シャートレフ・(外2
名)
Claims (2)
- (1)コイル部分と、 トルクが加えられたときに前記コイル部分の周りに実質
的にバランスした応力を生じさせる手段と、 を備えたトーシヨンスプリングであつて、 前記コイル部分は、前記トーシヨンスプリングに応力を
加えるための、前記コイル部分から延びる第1および第
2の延長部分を有していること、 からなるトーシヨンスプリング。 - (2)少なくとも1つのコイル部分を有するトーシヨン
スプリングと、 前記コイル部分から延び、その一側でオフセットされて
いる第1のアームと、 前記コイル部分から延び、前記コイル部分の同じ側でオ
フセットされている第2のアームと、 を備え、 前記第1および第2のアームの各々は、互いに反対側で
離れた関係に置かれた肩部、および対面関係にあるあご
部を有し、前記アームは、前記肩部が互いに接近するよ
うに移動されたときに前記あご部が開位置に向けて互い
に離れるように互いに交差しており、 さらに前記コイル部分の周りに実質的にバランスした応
力を生じさせる手段、 を備えている動脈瘤クリップ。
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