JPH11507557A - 一体支持構造の生物プロテーゼ心臓弁ステント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 周方向に互いに離れた隔壁で接合した組織葉状部を有する組織心臓弁を収容支持して人体内に最終的に移植するためステントであって、このステントは、少なくとも１個の隔壁支持ポストと、少なくとも１個の湾曲支持構体とを有し、各湾曲支持構体を互いに隣接の隔壁支持ポスト間にこれらの隔壁支持ポストには機能的には連結せずに配置する。

Description

【発明の詳細な説明】 一体支持構造の生物プロテーゼ心臓弁ステント発明の分野 本発明は、人体に使用する代替心臓弁に関するものであり、特に、生物ブロテ ーゼ（補綴）組織弁に使用する一体支持構体に関するものである。発明の背景 プロテーゼ心臓弁は、大動脈弁又は僧帽弁における疾患した自然の生体心臓弁 に使用されるのが一般的である。プロテーゼ心臓弁には幾つかのカテゴリーがあ る。一つのカテゴリーとして機械的心臓弁と称されるものがある。このような弁 は、固いオリフィスリングと、ヒンジ連結されてピロリティック(pyrolytic)カ ーボンのような血液共存可能物質で被覆した固い葉状部を有するのが一般的であ る。他の形態例えば、ボール−ケージ組立体もこのような機械的弁として使用さ れている。 プロテーゼ心臓弁の第２のカテゴリーとしては、種々の生物学的材料又は天然 材料よりなる組立体がある。以下に詳細に説明するように、これらの弁の幾つか は、自然の生体材料に由来する（代表的には豚由来の）葉状部があり、依然とし て天然の支持構造又は大動脈壁のリングを有する。他の弁においては、自然の生 体材料に由来する（代表的には牛の心膜由来の）葉状部をトリムし、自然の大動 脈壁の機能を模倣する合成材料のほぼ環状構造又はリングに取り付けるものがあ る。更に他の弁においては、葉状部及び環状支持リングを合成のポリマー又は生 体ポリマー（例えば、コラーゲン及び／又はエラスチン）により形成する。説明 をわかり易くするため、これらの弁を以下に生物プロテーゼ弁と称する。多くの 生物プロテーゼ弁は、葉状部を支持するための支持構造部（支持構体）を別個に 有する。しかし、いわゆるステントレス弁が使用される場合もある。ステントは 架橋弁に対する構造的な支持体をなし、また弁を患者の所定位置に係止又は取り 付けるため、縫合カフを取り付ける適当な構体をなす。 ステントを有する生物プロテーゼ弁としては、代表的には２タイプある。一つ のタイプとしては、実際の心臓弁を、疾患した人体から摘出する（同種移植）、 または屠殺した豚又は他の動物から摘出する（異種移植）。他のタイプとしては 採取した弁をトリムして大動脈の根元を除去する又は大動脈の根元又は同様の支 持構体を保持したものがある。このとき弁を保存及び／又は殺菌する。例えば、 同種移植では低温保存し、異種移植ではグルタルアルデヒド水溶液内で架橋結合 するのが一般的である。この後、組織弁をステントに取り付ける。 ステントに取り付けた生物プロテーゼ弁の他のタイプとしては、生物学的材料 例えば、牛の心膜から摘出した個別の弁葉状部がある。個別の葉状部を組立体と してステントに位置決めし、実際の弁の形状及び機能を模倣させる。 いずれのステントに支持した生物プロテーゼ弁においても、ステントの機能は 同じである。主に、ステントの機能はプロテーゼ弁のための支持構造部（支持構 体）をなすものである。このような支持構体は、弁を摘出する際に周囲の大動脈 組織又は僧帽組織を除去してあるために必要となる。弁においてステントにより 行われる支持は幾つかの理由から重要である。とりわけ、弁は心臓の通常の動作 中に血行力学的圧力を受ける。弁が閉じる際に、葉状部は血液が弁から逆流する のを防止するよう閉じる。支持構造部がないと弁は適正に機能せず、無効状態に なる。ステントの一つの機能は、この血行力学的圧力により葉状部に加わる応力 を吸収する。このことは既存のステントでは弁交連を取り付ける交連支持ポスト を使用することによって行っている。 幾つかの既知のステントは、交連支持ポストが血行力学的圧力によって弁に加 わる応力のほぼすべてを吸収するよう設計する。このようなステントは、ばねワ イヤを曲げて３個の垂直方向に突出する交連支持ポストをＵ字状に形成し、ワイ ヤの円弧状セグメントによって他の交連支持ポストに連結したピースである。こ のようなステントはカーペンター氏等の米国特許第４，１０６，１２９号に記載 されている。この特許に記載のステントは、葉状部に加わる応力を、ポスト間の 円弧状のワイヤ部分の周りに回転してこの円弧状ワイヤ部分にトルクを与える交 連支持ポストによって支えている。このステントの材質及び構造によってもオリ フィス画定素子の変形性を生じている。プラスチックウェブの形式の個別の挿入 素子を弁の取り付けに先立ってワイヤステントの周りに位置決めしている。 他のタイプのステントにおいては、交連ポストを堅固なベースに固定し、血行 力学的圧力によって葉状部に加わる応力に応じて釣り竿のようにポストが曲がる ように長さ全体にわたりほぼ可撓性に設計している。このようなステントの例と しては、ロシ氏等の米国特許第４，３４３，０４８号に記載されているものがあ る。 他のステントとして、リヒアルト氏等の米国特許第４，６２６，２５５号に記 載のステントのように、交連支持ポスト間に連結配置した他の支持構造部を設け るものがある。このような支持構造部は或る交連ポストが長さ全体にわたり撓む のを防止する。更に、他のステントとして、レーン氏の米国特許第５，０３７， ４３４号に記載のようなステントは、長さ全体にわたり弾性を有する交連ポスト を設けた内側支持フレームと、関連の交連支持ポストが一層内方に曲がるときよ り大きな応力を吸収し始めるより堅固な外側ステント支持体とを有する。 これらのステントのすべては生物プロテーゼ弁の支持体を構成するが、応力分 布が不自然であり、弁の過剰応力部分に磨耗や劣化を生ずることになる。従って 、自然の生体大動脈弁又は僧帽弁の応力応答により一層近似するステントに対す る要求がある。自然の生体大動脈弁又は僧帽弁の応力応答に近似するステントは 一体構造であることが望ましい。 ステントの他の機能としては、弁の取付及び被移植生体例えば、人間の患者に 弁を縫合するための骨組みとして作用する。この目的のため、ステント又はステ ントの一部を縫合可能なファブリック（織物）又は薄膜によりカバーするのが一 般的であり、ステントに環状の縫合リングを取り付ける。この環状の縫合リング は弁を患者に取り付けるのに使用する縫合のためのアンカーとして作用する。 弁の取付及び弁の移植をより簡単かつ効率的にするために種々の異なるステン トの設計が使用されている。これらのステントの設計において、所要の応力／歪 み特性を得ると同時に組付け及び移植を容易にする構造部（構体）にするため、 設計上のトレードオフはしばしば行われる。 上述のステントレス弁においては、支持されない弁を患者の大動脈に縫合し、 大動脈自体によってステントが吸収するのが一般的な応力を吸収するようにして いる。従来の豚由来の大動脈ステントレス弁は、大動脈弁位置での使用を意図し ており、僧帽弁位置での使用は意図していない。僧帽弁は、豚由来の大動脈弁で は利用できない支持構造部を必要とし、最近僧帽弁位置に配置するためのストン トレス豚由来僧帽弁が開発された。 特に、僧帽弁位置に使用されるステント支持した弁は、通常の弁機能のための 支持体を構成するステントを利用する。これらのステント支持する僧帽弁におい て、短い交連ポストを有する「ロープロファイル（低丈）」ステントを使用し、 心室の壁が弁にぶつからないようにする。しかし、ロープロファイルステントを 使用することは、生物プロテーゼ弁をロープロファイルステントに取り付ける際 にこの生物プロテーゼ弁を若干歪ませる必要がよくある。このことは、このよう な弁の機能性を低下させることになる。この歪みの問題は「ハイプロファイル（ 高丈）」ステントの場合回避することができるが、弁の配置の際に心室の壁にぶ つからないように注意する必要がある。従って、上述の有利な応力／歪み取付特 性を有して僧帽弁位置に使用できるステントに対する要望がある。 生物プロテーゼ弁のための既知のステントは、金属及びポリマーの双方を含む 種々の材料から形成されてきた。使用する材料とは無関係に、材料の耐用期間の 長い疲れ特性を有することは極めて重要である。ステント材料の不当に早期の又 は不均一な磨耗は弁を早期にかつ好ましくない交換を余儀なくされる。他の材料 特性もステント材料選択に際して考慮される。これらの特性としては、吸水性、 クリープ性、殺菌に使用される放射線に対する回復性等がある。更に、ステント 支持した弁をＸ線照射によって見ることができるようにするため放射線不透過材 料のステントを形成することが極めて好ましい。勿論選択した材料は生体共存可 能でなければならず、また所要の応力／歪み特性を有する必要な物理的特性も有 していなければならない。更に、多くの既存のステントは断面寸法が一定の材料 で形成されている。このようなステントとしては、ワイヤ形成のステント及び打 ち抜き金属で形成したステントがある。可変断面の材料を使用することは、必要 に応じてステントの所定領域の断面積を増減させることによって応力／歪み特性 を注意深く制御することができる。発明の開示 従って、本発明のねらいは、生物プロテーゼ心臓弁に組み合わせて使用するた めの改良したステントを得るにある。機械的な組織又は自然の組織のいかんに係 わらず、いかなる弁又は葉状部を本発明によるステントに使用する。代表的な自 然の生体弁としては、これに限定するものではないが、馬、カンガルー、ウサギ 、熊、牛、物体、猪、及び人間がある。好適な弁又は葉状部は豚から摘出したも のである。 このねらいにより、本発明の第１の目的は、従来既知のものよりも自然の生体 分の応力／歪み特性に一層密に近似する一体構成のステントを得るにある。 これに関連して、本発明の目的は、自然の生体弁の構造によりよく模倣し、弁 の３個の交連が一緒に動作することができるステントを得るにある。 更に、これに関連して本発明の他の目的は大動脈の自然の伸展性によって弁に 加わる拘束を近似しつつ交連領域の適切な支持を行うステントを得るにある。 更に、本発明の他の目的は、好ましい応力／歪み特性及び弁のステントに対す る組付けを容易にする構造を有する一体構成のステントを得るにある。更に、本 発明の他の目的は、組付けた弁の患者に対する移植を容易にする構造部を有する ステントを得るにある。これに関連して本発明の目的は、容易かつ完璧な交連ア タッチメントを有するステントを得るにある。 更に、本発明の他の目的は、縫合リングを有するステント支持する弁に関連す る他の構成部材の取付を容易にするステントを得るにある。 更に、本発明の他の目的は、改良した特性、特に、優れた耐用動作特性を有す る材料により構成した一体構成のステントを得るにある。 本発明による生物プロテーゼ弁を使用する一体ステントは上述の目的を達成す る。 本発明によるステントは複数個の交連支持ポストを有し、好適には、自然の生 体弁で見られる弁交連間の間隔に模して周方向に非対称に互いに離して配置する 。各交連支持ポストは、流入端縁と、流出端縁と、これら端縁を連結するレール とを有する。側方レール及び端縁は長手方向に延びる中心開口を包囲し、弁の交 連を交連支持ポストに取り付けることができるようにする。本発明の若干の実施 例においては、ステントの交連支持ポストの流入端縁間を連結する流入レールセ グメントを設ける。例えば、図１及び図４参照されたい。支持ポストの流入レー ル セグメント及び流入端縁は周方向に連続した環状流入表面を形成する。 本発明の他の実施例においては、流入表面及び流入レールセグメントを不連続 にする。この実施例においては、例えば、交連支持ポスト相互間及び交連支持ポ ストの下方を開放するか、ほぼ開放した形状にする。開放ステントの実施例を図 ３に示す。 ステントには１個又は複数個の波形支持構造部を設ける。各波形支持構造部は 互いに隣接する交連支持ポスト間に配置する。本発明の好適な実施例においては 、波形支持構造部は隣接の交連支持ポストには機能的に連結しない。例えば、図 ３及び図４を参照されたい。本明細書中の「機能的に連結しない」との記載は、 以下に詳細に説明するように支持ポストに応力を分散させる又は逃がすような連 結とはしないことを意味する。 本発明によれば、各波形支持構造部は１対の分岐した側方アームを有する。第 １側方アームを流入レールに取り付けるが、隣接の交連支持ポストには機能的に 連結しない。第２側方アームを流入レールに機能的に取り付けるが、隣接の交連 支持ポストには機能的に連結しない。１対の分岐する側方アーム相互の連結は頂 部レールにより行い、この頂部レールは１対の側方アーム間に湾曲させて設ける 。１個又はそれ以上の支持体により頂部レールを流入レールに連結することもで きる。 このようにして構成した構体は自然の生体弁の応力−歪み応答性及び力学に極 めて近似する。交連支持ポストは長さ全体に沿って可撓性にすると好適であり、 例えば、釣り竿のような円弧状に湾曲することができる。 本発明による装置においては、弁をステントに取り付ける際に、弁の組織を交 連支持ポスト及び中間の波形支持構造部に連結する。この結果、交連支持ポスト 及び波形支持構造部は葉状部に加わる血行力学的応力を吸収する２個の異なる機 構をなす。この結果、自然の生体弁の応力特性により正確に近似する。即ち、波 形支持構造部及び弁に取り付ける手段は、自然の大動脈弁の伸展性により弁に加 わる拘束を模倣するからである。この結果、個別の交連は一緒に動作し、互いに 協調する。更に、ステントは一体に形成し、比較的開放された構造にし、これら の特徴は特に弁の他の部分への取付を容易にし、また完成した組立体の移植をよ り容易かつ信頼性の高いものにする。 本発明の他の目的及び利点は添付図面を参照して以下の詳細な説明及び請求の 範囲から明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明による第１の実施例のステントの斜視図、 図２は、本発明による幾つかの実施例による交連支持ポストの相対位置を示す 平面図的説明図、 図３は、本発明による他の実施例のステント斜視図、 図４は、図１に示す実施例のステントの写真、 図５は、縫合可能な生地でカバーしたステントの写真、 図６は、縫合リングのアタッチメントを示す図５のステントの写真である。 好適な実施例の詳細な説明 図面につき説明すると、図１は本発明による第１の実施例の一体組織弁ステン ト１０を示す。基準ポイントとして、矢印１１はステント及び弁から流出する血 液の流れの方向を示す。ステント１０は、図示のように、３個の交連支持ポスト ２０，３０，４０を有する。本発明は、これらの交連支持ポストの数によって限 定されるものではないことを理解されたい。採用した数は、主に使用する葉状部 の数の結果である。例えば、代表的な３個の豚由来の葉状部があるが、このとき ステントには３個の交連支持ポストを設けるのが一般的である。他のシステムで は異なる数の葉状部を有するものがあり、機械的なシステムでは１個〜３個の葉 状部を有するのが一般的である。更に、弁の配置例えば、大動脈弁又は僧帽弁の 配置を使用する葉状部の数を決定する。 本発明の一つの特徴によれば、これらの支持ポストは、ほぼ円筒形のステント １０の周りに周方向に非対称的に離して配置する。支持ポスト２０，３０，４０ のそれぞれは、生物学的材料を使用する生物補綴（生物プロテーゼ）弁を交連を 収容する。各支持ポストは、それぞれ支持ポストの長さに沿って延びる中心開口 ２１，３１，４１を有する。図示の中心開口は細長い形状であるが、他の任意の 形状にすることもできる。更に、各支持ポストに１個以上の中心開口を設けるこ ともできる。各細長の中心開口は、各側方端縁を側方レール、好適には、テーパ 付きの側方レールによって区切る。図１は第１側方レール２３及び第２側方レー ル２４を示す。細長の中心開口２１の残りの部分は流入端縁２６及び流出端縁２ ７によって区切る。交連支持ポストの流入端縁及び／又は上流側部分には半径方 向に壁厚を増大させた肉厚領域を設ける。これらの半径方向肉厚増大領域は、弁 アセンブリの動作中に発生する応力を回避、転向、分散、又は減少するに必要な 付加的構造部分をなす。組織弁をステントに取り付ける際に、縫合部を中心開口 に挿通させる。これら中心開口があるとは弁の取り付けが容易になることは当業 者には理解できるであろう。 本発明の好適な実施例においては、側方レール２３，２４の各々は、流入端縁 から流体端縁に向かってテーパを付ける。このテーパは応力をより均一に分散さ せ、また以下に詳細に説明するように有利な機能的特徴を有する支持ポストとす ることができる。それぞれ側方レール、流入端縁及び流体端縁を有する３個の支 持ポストは流入レールセグメント５１，５２，５３によって互いに連結する。３ 個の支持ポスト２０，３０，４０の流入レールセグメント及び流入端縁は、図１ に示すように周方向に連続した流入表面５０を形成するか、又は図３に示すよう に、不連続な形状となる。 本発明の実施例によれば、流入表面は平面状にするか、又は大動脈弁又は僧帽 弁の構造に適合又は近似するように波形形状にする。図１に示すように、流入表 面５０は波形形状又は正弦波形状にし、各支持ポスト２０，３０，４０は、それ ぞれ下流側に向かう最大部分２２，３２，４２を有する。最大部分に対応する領 域は、以下に詳細に説明するように、レーザ機械加工を使用してステントを製造 するときに除去する材料の量が最大になる領域である。各最大部分間には、それ ぞれ下流側に向かう最小部分７４，８４，９４を設ける。この最小部分に対応す る領域は、以下に詳細に説明するように、レーザ機械加工を使用してステントを 製造するときに、材料を除去しない、又は除去する材料の量が最小になる領域で ある。 図２に明示するように、本発明の実施例は周方向に所定の角度間隔で配置した 交連支持ポスト２０，３０，４０を有する。本発明の好適な実施例においては、 支持ポスト２０，３０，４０を非対称に配列し、１個の支持ポストのみを他のポ ストから等角度間隔に配置する。例えば、豚由来の弁に対しては、右弁尖及び左 弁尖をほぼ同一寸法にし、非冠状弁尖を他の２個の弁尖よりも小さい寸法にする のが一般的である。図２には、支持ポスト４０を支持ポスト３０，２０から等し い間隔に配置し、支持ポスト３０又は支持ポスト３０は、それぞれ他の２個のポ ストから等間隔には配置しない。以下に説明する実施例１は、特定の支持ポスト 分布を選択するに際しての種々の要因を提示する。主要因は、葉状部の数、葉状 部の代表的な寸法、葉状部の起源である。例えば、豚由来の弁は、３個の葉状部 を有し、このうち２個は他の１個よりも大きい。生体弁の間隔に最も近似させる ためには、豚由来の代替弁の２個の葉状部を、約１２１°〜約１２５°、好適に は、約１２３°離して配置する。この間隔は選択した実際の葉状部の性質に応じ て変化する。 例えば、豚の弁を移植するときには、ステントのポスト高さ及び幅、波形の高 さ及び幅等に適合するよう、豚の弁のジオメトリが被移植者のジオメトリにより 密接に近似して患者の大動脈口等の閉塞を最小限にするよう被移植者の心臓の波 形領域に比較して特定の豚の弁のジオメトリを評価することが望ましい。 本発明によれば、当業者はポストの剛度（剛さ）を所定の大きさに選択するこ とによって応力／緊張抵抗を分散させることができるであろう。ポストの剛度は 、一部には特定のステントの支持ポスト２０，３０，４０及びそれぞれの側方レ ールに使用する寸法、形状及び材料によって決まる。応力抵抗及び／又は応力分 散も、本発明によるステント又はステントアセンブリの種々の構造の相互作用の 結果である。上述したように、各ポストの側方レールのテーパも支持ポストに加 わる応力を一層均一に分散するのに役立つ。実施例２には、ポストの剛度を選択 する際の種々の要因を提示している。材料の耐久限界以下の最大応力を選択する ことによってステントの早期の損壊を防止することができることは当業者であれ ば理解できるであろう。例えば、ポリエチルエーテルケトン(polyetheretherket one)から形成したステントにおいて、ポスト剛度は、約０．５９Ｎ／ｍｍ〜０． ７３Ｎ／ｍｍが容認できるものであることを見出した。 本発明によるステントは、更に、織物（ファブリック）製のカバー若しくはラ ップ及び／又は縫合リング又はカフを設ける。これらのの特徴の構造、設計及び 配置は当業者によく知られている。 上述の支持ポストのジオメトリ及び角度間隔は、弁動作によってステントに加 わる応力及びひずみを適切に処理することができる。ステント１０は、支持ポス ト間の波形領域に波形支持構造部７０，８０，９０を設ける。これら開放した構 造の波形支持構造部は弁をステントに物理的に取り付けるのを容易にする。当業 者には明らかなように、交連支持ポストの下流側端部から隣接の波形支持構造部 の側方アーム、２個の側方アーム間の溝部、波形支持構造部の他方の側方アーム を経て、第２交連支持ポストの下流側端部にいたる曲線の近傍で、葉状部のベー スをステントをカバーする織物に取り付ける。このことは、交連支持ポストの下 流側末端から波形支持アームによって形成される溝部を経て他方の交連支持ポス トの下流側末端にいたるアーチ状領域におおよそ対応する。 波形支持構造部には、ステント支持した弁に対する拘束部を設け、大動脈によ って拘束された大動脈弁のように周囲の組織によって拘束された自然の生体弁の ようによりよく近似した動作をすることができるようにする。葉状部又は弁尖が 互いに独立的に機能できるようにした既知のステントに比べると、本発明による ステントは、１個の葉状部の機能と他の葉状部の機能とを関連させることによっ て自然に発生する心臓弁に似た動作をする。本発明の組み合わせステントにおい ては、葉状部はすべて一緒に機能する。１個の葉状部に対する圧力、応力又は拘 束は分散され、又は他の葉状部に影響を与える。 図１及び図４に示す本発明による実施例においては、各波形支持構造部７０， ８０，９０は、それぞれ２個の側方アーム７２，７３により構成する（波形支持 構造部７０の側方アームのみが明示されている）。分岐する各側方アームは、流 入レールに取り付けた第１端部と、隣接の交連支持ポストに向かって突出するが この交連支持ポストには連結しない第１端部とを有する。例えば、波形支持構造 部７０は第１側方アーム７２及び第２側方アーム７３を有し、これらの側方アー ムの双方は流入レールセグメント５１に取り付けた端部を有する。第１側方アー ム７２は隣接の支持ポスト２０の側方レール２４に向かって突出し、第２側方ア ーム７３は隣接の支持ポスト３０の側方レール３３に向かって突出する。 本発明の好適な実施例によれば、側方アームは最も近接する隣接の支持ポスト には機能的に連結しない。上述したように、最小の連結部がある場合、このよう な連結部は隣接の支持ポストの剛度に影響を与えず、アームは自由な状態のステ ントの応答性にも影響しない。しかし、ステントに縫い合わせた組織弁を設ける と、或る支持ポストと隣接の側方アームとの間に間接的な組織結合を生ずる。 この間接的な組織結合は、幾つかの理由で重要であると認識される。波形支持 構造部７０の場合、支持ポスト２０と、波形支持構造部７０と、支持ポスト３０ との間の間接的な組織結合は２個の支持ポスト２０，３０の運動に対する拘束条 件となる。実際、３個のすべての支持ポスト２０，３０，４０は、他の２個の波 形支持構造部８０，９０の存在によって等しく拘束される。この拘束によって、 ３個の支持ポストは、弁をステントに適正に取り付けるとき一斉に動作する。即 ち、血行力学圧力が弁に加わり、ステントに伝達されるとき、交連を連結する組 織により拘束され、また波形支持構造部との連結によって拘束されているため、 間接的な組織結合によって３個の支持ポストを一緒に動作させる。３個の交連を 一緒に動作させるこのような拘束は生体の自然弁にも存在する。生体の自然弁に おいて、この自然の拘束は、周囲の組織の構造及び伸展性（コンプライアンス） によって生ずる。例えば、丈の高い交連ポストに可撓性をもたせ、この交連ポス トに連結した波形のリング状側方アームに剛性をもたせることが好ましい場合が ある。側方アームに接触させない堅固な側方レール又は側方アームに接触するよ り高い剛性な可撓性側方レールによって達成することができる。 本発明によれば、交連支持ポストは好適には、側方レールの長さ全体に沿って 可撓性にすると好適である。この実施例及び以下の実施例において、交連支持ポ ストの可撓性は自然の生体弁の生理学的可撓性に近似するようにすることが望ま しい。更に、特に、生理学的可撓性が得られない条件の下では組み合わせの弁の 組織又は葉状部に加わる応力を最小限にすることが望ましい。 本発明の他の実施例においては、交連支持ポストは、長さに沿って所定の可撓 性を有するか、又は長さに沿って可変の所定可撓性を有するようにする。より高 いまより少ない可撓性の領域は、例えば、同一材料の厚さを異ならせることによ って、又は異なる可撓性の材料を複合して使用することによって得ることができ る。 しかし、生物補綴（生物プロテーゼ）弁の摘出後に、大動脈の根元をトリムし て適正に弁を露出して弁をステントに取り付けることができるようにする。この ようにして、通常上述の拘束を生ずる大動脈部分は失われるのが一般的である。 更に、僧帽弁の位置における生物プロテーゼ組織の配置のために必要な拘束を生 ずる周囲の血管組織はない。波形支持構造部７０，８０，９０及び間接組織結合 は、無負荷状態の交連支持ポストの応力／歪み特性に干渉することなく、大動脈 の自然の伸展性によって弁に配置された拘束を模倣する。 更に、波形支持構造部の好ましい開放したジオメトリにより、ステントをカバ ーするファブリック（織物）に組織弁を縫い付ける又は取り付ける組付けプロセ スを容易にする。組付けプロセスはステントの好適な一体構成によって容易にな る。多数の部分を互いに又は弁に組付ける必要がないため、組付けプロセスの複 雑さは減少する。一体設計によれば、個別のステントセグメント間の相対移動を 防止することができる。このようなステントセグメント間に相対移動があると組 織弁に不当な応力を発生する。同様に、一体設計によれば、応力−歪み応答性が 一層一定になりかつ予測可能となり、一方非一体部分間の相対移動がこれらの特 性に影響を与える。 本発明は、ベースリング又は半径方向の可撓性が高い部分を有するステントと することもできる。。このようなステントの例を図３に示す。このステントの他 の実施例において、交連支持ポストは２個の側方レールを有し、これらの側方レ ールはテーパを付け、下流域側端部を閉じると好適である。ポストの上流側端部 を開放する。中心孔と、少なくとも３個の外方に突出する突出部とを有するリン グにより生物プロテーゼステントを構成し、これらの突出部をリングの周方向に 非対称的に配置し、各突出部はテーパ付きの側方レールにより構成する。 本発明によるステントには、ファブリックによりカバー若しくはラップ及び／ 又は縫合リング若しくはカフを設ける。これらの特徴部分の構造、設計及び配置 は当業者によく知られている。 本発明によるステントは任意の生体適合材料例えば、血液及び／又は組織に適 合できる材料から製造するとともに、市販の医薬材料の使用することも考慮した 実際上の配慮が必要である。本発明により構成したステントは、例えば、任意の 金属、合成ポリマー、又はステントとして機能する生体ポリマー、若しくは上述 のポリマーのうちの２個又はそれ以上からなる複合材料により成形又は予成形（ プレフォーム）することができる。更に、放射線、ガスプラズマ、又は電子ビー ムに材料を被曝させることが望ましい場合がある。好適な材料は、重大な又は過 剰な悪影響を与えることなくこれらのエネルギ源に被曝させる。本発明はステン トを構成するのに使用される材料に限定されず、上述の材料の混合物、ブレンド 、及び／又はコポリマーも含む。 ステントとして使用する適当な合成ポリマーは、例えば、（これに限定するも のではないが）、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリスルフォン (polysulfones)、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、及びポリアラミド等が ある。更に、これに限定するものではないが、ポリエチルエーテルケトン(PEEK) を使用することができる。 適当な生体ポリマーは天然の生体分子であり、反復性又はポリマー性の構造を 有し、例えば、これに限定するものではないが、コラーゲン、エラスチン、及び これらのの混合物又は複合物がある。 適当な材料としては、これに限定するものではないが、コバルト、チタン、及 びこれらのの合金がある。例えば、登録商標名「Eligiloy」の下で市販されてい る合金は、コバルト- ニッケル- モリブデン- 鉄合金(ASTM F1058)である。 ステントの表面は処理しないでおくことができるが、ステント及びステントの 一部は例えば、熱環境の下でステントを有効にするため、所要の結果となるよう 処理する。例えば、ステント（又はステントの一部）は、湿潤表面張力を向上さ せるため、若干の殺菌規定の有害作用に対する抵抗性を向上させるため、又はス テントの製造を容易にするため、表面変成することができる。好適な材料は、合 成材料又はポリマー材料であるが、最も好適な材料は、射出成形できる材料であ る。選択した材料は、必要な応力又は歪み特性並びに長期間の機械的安定性を有 することが必要である。或る種の金属例えば、「Ｅｌｉｇｉｌｏｙ」、並びに種 々のポリマー又は生体ポリマーを有利に使用することができる。ＰＥＥＫは好ま しい範囲の機械的特性を有し、１４．５の引張強度、５９４．５の曲げ（弾性） 係数、２４．６５の曲げ強度（以上すべて７３°Ｆの温度におけるｋｓｉの単位 での値）を有する。ＰＥＥＫは更に、高い疲れ強度、少ないクリープ性、平衡状 態での少ない吸水性、殺菌のための輻射回復力を有するという利点がある。現在 のところ、本発明によるステントを形成するのに使用する最も好ましい初期材料 はＰＥＥＫ ４５０Ｇであり、これはペンシルバニア州クリーメリー ウェイ ４７５にあるビィクトレックス（Ｖｉｃｔｒｅｘ）社から市販されている。 本発明によりＰＥＥＫ又は他のステントとして可能性のある材料からステント を形成するのに好適な方法は射出成形である。射出成形は高い可撓性の設計とす るのに好ましいものである。射出成形は断面が可変の構造にすることができる。 ステントの特定の部分に応力／歪み抵抗性を大きくする場合に有効である。上述 したように、多くの既存のステントは、ワイヤ、又は打ち抜き金属のような断面 が一定の材料、及びステントの所定部分における特性を改善するよう設計するこ とが困難又は不可能な材料から形成している。射出成形の融通性により、ステン トの領域の断面を選択的に増大させることができる。 更に、種々の他の技術を使用して上述の初期材料から本発明によるステントを 形成することもできる。他の技術の例としては、中空円筒形ブランク（素材）か ら機械加工する技術がある。レーザ機械加工も有効であることがわかってオリ、 上述の材料例えば、登録商標名Ｅｌｉｇｉｌｏｙ、ＰＥＥＫ、及び他の熱塑性材 料のうちの幾つかのものを使用すると好適である。これらの初期材料のうちの幾 つか例えば、ＰＥＥＫのレーザ機械加工は、機械加工による好ましくない発生物 、例えば、レーザ切削面又は他の鋭利な端縁に炭化したプラスチック残滓の堆積 物を除去するため表面クリーニング処理を必要とする。 レーザ機械加工に続いて表面高温熱塑性仕上げの代表的な技術は２段階プロセ スがある。第１に炭化領域を標準の工業用研磨砂及びビードブラスト装置、例え ば、ミシガン州フレーザーのトリニティ ツール社から登録商標名ＴＲＩＮＣＯ の下に市販されている装置を使用してきれいにすることができる。この炭化領域 除去に続いて、ステントを振動タンブラ内で転摩し、ステントの露出端縁に丸み を付けたりばりを除去したりし、ステントに装着する布地カバーに対する磨滅を 防止する。ステントに対するこのような処理を使用することにより、優れた仕上 がりとなり、弁アタッチメントを容易に製造し、また弁又は布地カバーに穴を開 けたり、破ったりする危険性を減少する。 本発明ステントは、密度、剛度、及び／又は応力抵抗をほぼ均一にすることが できるが、異なる特性の領域を持つストントにすることが望ましい場合がある。 例えば、交連支持ポストに比べて高い密度及び剛度の高いの流入レールセグメン トを形成することが望ましい場合がある。他の場合では、交連支持ポストの下流 側部分又は末端部分で上流側部分よりも可撓性が少なく（高い剛性）を有するよ うにすることが望ましい場合がある。これらのの他の特性は上述したように並び に他の配慮点にとって望ましい結果を得るよう選択することができる。 本発明によるステントは実用的かつ経済的な構造であり、使用に便利であり、 製造及び殺菌に便利であり、意図する用途での環境悪化に対する抵抗性を向上さ せるよう設計する。 本発明によるステントは、一体ユニットを形成するため、組付け前に制御寸法 及び制御特性を有するよう予成形（プレフォーム）しておくと好適である。例え ば、射出成形による予成形は、通常の使用条件の下での応力を排除及び／又は分 散することができる。一体設計における予形成は装置の耐用寿命を延ばし、製造 及び移植の容易性を向上させる。更に、予成形は交連支持ポスト及び波形支持構 造部の適正な位置決めを向上させる。このような利点は、多部品構造又は一体設 計でない構造では得ることができない。 本発明によるステントはファブリック（織物）によってカバーし、弁のステン トに対する取り付けを補助し、縫合カフのステントに対する配置を容易にし、生 物プロテーゼ弁を被移植者に挿入した後また被移植者の組織のステント内へのま たステント周囲への成長を促進する。ファブリックによりカバーしたステントの 例を図５に示す。種々のファブリックを使用することができ、ファブリックとし ては、当業者によく知られているように、例えば、これに限定するものではない が、登録商標名ダクロン（Ｄａｃｒｏｎ）のようなポリエステル、又は登録商標 名テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）のようなポリテトラフルオロエチレン(polytetrafl uoroethylene）がある。 本発明によれば、ファブリックカバーは図５に示すように一体ピースとするか 、又は多数のピースから形成することができる。本発明の幾つかの実施例におい て は、ファブリックピースはステントの一部例えば、弁葉状部をステントに縫合す るのに使用しそうな個所に取り付ける。本発明の好適な実施例においては、ファ ブリックカバーによりステント全体をカバーする。 本発明によれば、ファブリックによってカバーしたステントには、ステントの 外周に沿って配置した縫合リング又はカフを設ける。例えば、図６参照。本発明 の好適な実施例においては、縫合カフはステント又はファブリックによりカバー したステントに永久的に取り付ける。ステントは１個又はそれ以上の溝、突出部 等を設け、縫合カフを位置決めしやすいようにする。縫合カフはステントの上流 側部分の近傍でステントに取り付けるか、又は用途に応じてそれよりも下流側に 設ける。例えば、僧帽弁に関しては、縫合カフは下流位置に配置すると好適であ り、これにより心室壁との干渉を生ずることなく被移植者の僧帽弁位置に弁を配 置することができる。縫合カフの配置は、生物プロテーゼ弁の丈が低いか又は高 いかによって決まる。 本発明によれば、ステント組立体はファブリック、縫合リングでステントをカ バーするファブリック、又は縫合リングの有無に係わらず適正な位置に縫合した 又は取り付けた弁葉状部を有するステントをカバーするファブリックでカバーし たステントが含まれる。 本発明によれば、キットとして１個又はそれ以上の上述のステント組立体プラ ス以下のもの即ち、シールしかつ殺菌したパッケージ、弁ホルダ、ホルダハンド ル、サイザ、縫合材料、ニードル、外科用メス、殺菌溶液のうちの１個またそれ 以上を含むようにする。実施例 実施例１ 弁の取付を容易にするため、また取り付けた分に不当な応力が発生するのを制 限するため、本発明による交連支持ポスト２０，３０，４０を周方向に特定の角 度間隔で配置する。図２に明示するように、交連支持ポスト２０の中心ラインは 支持ポスト４０の中心ラインから１２３°だけ離して配置する。更に、支持ポス ト３０は支持ポスト４０の中心ラインから１２３°離して配置する。しかし、支 持ポスト２０の中心ラインは支持ポスト３０の中心ラインから１１４°のみ離し て配置する。この非対称の角度分布配置は、豚由来組織弁の多数の標本の統計的 分析から導き出したものである。このようなデータソースの一つとして、１９９ ２年ＡＳＡＩＯ（American Society for Artificial Internal Organs）学会の 編集物がある。この編集物において、豚由来弁の標本における各弁の葉状部の取 付端縁長さ及び面積が測定されている。取付端縁長さは交連の平均角度分布を決 定するのに使用した。データは更に、胸部外科年譜８：４０９（１９６９年）に 見られる表から導き出した。この表は、豚由来弁の周囲に対する葉状部の分布の パーセンテージに関するデータを含んでいる。これらの二つの測定値から角度間 隔を平均して、１２３．７°の右冠状角度間隔、１２２．８°の左冠状角度間隔 、及び１１３．４°の非冠状角度間隔を割り出した。右冠状弁と左冠状弁との間 の値が近似しているため、それらの角度位置を中間の値の１２３°に設定し、従 って、ポストの配置は図２のステントのようになった。 この角度分布は、種々の豚由来弁の平均を示し、交連支持ポスト２０，３０， ４０と、ステント１０に移植された弁の実際の交連との間の整合性、既知のステ ントに採用されている等間隔の交連ポストを使用したときよりも相当高い。既知 のステントの場合、各支持ポスト間の１２０°の間隔により、或る交連は交連支 持ポストから若干の角度だけオフセットされる。或る交連と交連支持ポストとに 大きな角度のずれがあると、弁に不当な応力及び不自然な機能を発生する結果と なることは理解されるであろう。本発明による平均値を使用することによって、 この問題を回避することができる。本発明によれば、交連と支持ポストとの間の 角度のずれは小さく、等間隔（１２０°間隔）の支持ポストに関連する性能低下 を少なくすることができる。 実施例２ 本発明によるステントポスト２０，３０，４０及びこれらのポストの流入レー ルセグメント５１，５２，５３との連結の構成は、各交連支持ポストに有利な応 力／歪み特性を与える。既存のステントのポスト剛度に対する試験及び有限要素 分析に基づいて、目標とするポストの剛度を０．６０Ｎ／ｍｍに選択した。デー タは、２５０ｍｍＨｇの生理学的ピーク圧力を受ける既存のステントに対する偏 位試験を行うことによって得た。この生理学的ピーク圧力を受けるステントに関 して、ステントポストの頂点におけるファブリックの外面で測ったポストの半径 方向の偏位を測定した。このとき、半径方向の偏位力を同一のステントポストに 直接加えてポストを同一距離移動させるのに必要な半径方向力を決定した。この とき、必要な半径方向力を測定した移動距離で除算することによってポストの剛 度を決定した。０．６Ｎ／ｍｍの選択した値は、これらの測定値の平均である。 これら測定値に基づいてポストの剛度を選択した後、この剛度条件及び応力条件 の双方に合致するよう交連ポストの断面寸法を選択する。ポストの頂点における ピークの生理学的移動により発生する応力は、選択した材料の耐用限界の１／２ に制限した。ステントポスト２０，３０，４０のジオメトリは、０．６Ｎ／ｍｍ のポスト剛度を有するとともに、ポスト頂点におけるピークの生理学的移動が加 わるときに耐用限界よりも相当低いレベルの応力を発生する。 以上、自然の生体弁の応力−歪み応答性に極めて近似する構造となる新規な設 計の一体ステントを説明した。同時に、ステントは、弁の取付を容易にし、また その後の患者への移植を容易にする特徴を有する。ステントは種々の技術によっ て、極めて好ましい機械的特性を有する材料から形成することができる。しかし 、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、以下の請求の範囲内のすべ ての変更及び等価の特徴をカバーするものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 キャンベル トッド ディー アメリカ合衆国 ミネソタ州 55110 ホ ワイトベアーレイク バーチ レイク サ ークル 4951 (72)発明者 マーシ エム ウィリアム ザ セカンド アメリカ合衆国 ミネソタ州 55113 ロ ーズヴィル トランジット アヴェニュー 912 (72)発明者 スワンソン クリステン エル アメリカ合衆国 ミネソタ州 55108 セ ントポール チェルシー ストリート 1616

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．周方向に互いに離れた交連で接合した葉状部を有し、最終的に人体内へ移植 する心臓弁を収容及び支持するためのステントにおいて、 それぞれ流入端縁を有し、互いに周方向に離して配置した少なくとも１個の 交連支持ポストと、 交連支持ポストの前記流入端縁間に連結した流入レールセグメントと、 互いに隣接する交連支持ポスト間に配置するが、これらの隣接の交連支持ポ ストには機能的に連結しない少なくとも１個の波形支持構造部と を具えたことを特徴とするステント。 ２．交連支持ポストを、自然の生体弁の交連間の間隔に一致するよう周方向に非 対称間隔で配置した請求項１記載のステント。 ３．第１交連支持ポストと第２交連支持ポストとの間の間隔を約１２１°〜約１ ２５°とし、第１交連支持ポストと第３交連支持ポストとの間の間隔を約１２１ °〜約１２５°とした請求項２記載のステント。 ４．第１交連支持ポストと第２交連支持ポストとの間の間隔を約１２３°とした 請求項３記載のステント。 ５．３個の交連支持ポストを設け、１個の交連支持ポストのみを他の交連支持ポ ストからほぼ等間隔に配置した請求項１記載のステント。 ６．各交連支持ポストに、交連を支持ポストに取り付ける縫い目を収容する少な くとも１個の長手方向に延びる中心開口を設けた請求項１記載のステント。 ７．前記中心開口を、前記交連支持ポストの流入端縁と、前記交連支持ポストの 流出端縁と、前記流入端縁から前記流出端縁に向かって延びる側方レールとによ り包囲した請求項６記載のステント。 ８．前記側方レールを、流出端縁に隣接する狭い部分から流入端縁に隣接する幅 広の部分までテーパを付けた請求項１記載のステント。 ９．各波形支持構造部を１対の分岐側方アームにより構成し、各側方アームを互 いに隣接する交連支持ポスト間の中間ポイントの近傍で前記流入レールセグメン トに連結し、各側方アームを隣接の交連支持ポストに向かう角度で突出させ、 この隣接の交連支持ポストの近傍で終端させるが、この隣接の交連支持ポストに 連結させないようにした請求項１記載のステント。 10．１対の分岐側方レール間に頂部レールを連結して設けた請求項９記載のステ ント。 11．各波形支持構造部は、前記頂部レールと分岐側方レールとによって画定され た中心開口を有するものとした請求項１０記載のステント。 12．ステントを金属、ポリマー、生体ポリマー、又は複合体又はこれらの複合体 により構成した請求項１記載のステント。 13．前記ステントを熱塑性ポリマーにより構成した請求項２記載のステント。 14．各交連支持ポストを０．５９Ｎ／ｍｍ〜０．７３Ｎ／ｍｍの剛度で構成した 請求項６記載のステント。 15．各交連支持ポストを０．６Ｎ／ｍｍの剛度で構成した請求項６記載のステン ト。 16．前記流入レールをほぼ波形形状に形成した請求項１記載のステント。 17．前記流入レールに、少なくとも１個の下流側に指向する最大部分と少なくと も１個の下流側に指向する最小部分を設けた請求項１６記載のステント。 18．前記流入レールセグメント及び流入端縁は周方向に連続した環状表面を形成 する構成とした請求項１記載のステント。 19．組織弁を豚、牛、ウサギ、熊、猪、人、馬、又はカンガルーの組織由来のも のとした請求項１記載のステント。 20．前記交連支持ポスト、流入レールセグメント、及び波形支持構造部を一体構 造にした請求項１記載のステント。 21．周方向に互いに離れた交連で接合した葉状部を有する組織心臓弁を収容しか つ支持するためのステントであって、大動脈の伸展性によって弁に加わる拘束を エミュレートするステントにおいて、 環状流入レールと、 一方の端部を前記流入レールに取り付け、それぞれ弁交連を収容する軸線方 向に延びる複数個の交連支持ポストであって、それぞれ閉じた組織弁に血行力学 的圧力が加わる際に半径方向に偏位する構成の交連支持ポストと、 それぞれ前記流入レールに取り付け、また前記隣接の交連支持ポスト間に配 置した前記交連支持ポストの数に対応する複数個の波形支持構造部であって、波 形支持構造部と隣接の交連支持ポストとの間に組織結合を形成するよう組織葉状 部の一部を収容する構成とし、交連支持ポストの偏位が前記組織結合部と支持ポ ストを除いて波形支持構造部とは独立して生ずるようにし、隣接の支持ポストが 血行力学的圧力に一緒に応答するようにした波形支持構造部と を具えたことを特徴とするステント。 22．前記交連支持ポストは前記波形支持ポストに機能的には連結しない構成とし た請求項２１記載のステント。 23．前記交連支持ポストを、自然の生体弁の交連間の間隔に一致するよう周方向 に非対称間隔で配置した請求項２１記載のステント。 24．１対の分岐側方レール間に頂部レールを連結して設けた請求項２１記載のス テント。 25．最終的に人体内へ移植する心臓弁を収容及び支持するためのステントにおい て、 それぞれ流入端縁を有し、互いに周方向に離して配置した少なくとも１個の 交連支持ポストと、 交連支持ポストの前記流入端縁間に連結した流入レールセグメントと、 互いに隣接する交連支持ポスト間に配置した少なくとも１個の波形支持構造 部と、 前記交連支持ポストの少なくとも一部、前記波形支持構造部及び流入レール セグメントをカバーするファブリックと を具えたことを特徴とするステント。 26．更に縫合カフを設けた請求項２５記載のステント。 27．最終的に人体内へ移植する心臓弁を収容及び支持するためのステントにおい て、 互いに周方向に離して配置した少なくとも１個の交連支持ポストと、 交連支持ポストを連結する流入レールセグメントと、 互いに隣接する交連支持ポスト間に配置した少なくとも１個の波形支持構造 部と、 前記交連支持ポストの少なくとも一部、前記波形支持構造部及び流入レール セグメントをカバーするファブリックと、 前記ステントの周りに配置した縫合カフと、及び 前記交連支持ポストを連結する少なくとも１個の葉状部と を具えたことを特徴とするステント。 28．前記葉状部を波形支持ポストに連結した請求項２７記載のステント。