用于血管的隔室式擴(kuò)張的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】用于與氣囊式導(dǎo)管一起使用的約束結(jié)構(gòu)包括多個(gè)縱向支柱和多個(gè)可膨脹的徑向環(huán)。該約束結(jié)構(gòu)能徑向膨脹但是在縱向方向上不可以實(shí)質(zhì)上膨脹。該約束結(jié)構(gòu)能具有多個(gè)被設(shè)置成彼此獨(dú)立地膨脹的隔室。對(duì)該約束結(jié)構(gòu)內(nèi)的氣囊式導(dǎo)管充氣能允許血管以預(yù)先確定的形貌擴(kuò)張。
【專利說明】用于血管的隔室式擴(kuò)張的設(shè)備
[0001] 本申請(qǐng)要求2012年2月1日遞交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)朜o. 61/593, 704的優(yōu)先權(quán)，其 整體以引用方式合并在此。
[0002] 引用合并
[0003] 在本說明書中提及的所有出版物、專利和專利申請(qǐng)都被通過引用方式合并于此， 到每份出版物、專利或?qū)＠暾?qǐng)均是被特別地和分別地指示為通過引用方式合并的程度。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004] 本發(fā)明涉及醫(yī)療方法和設(shè)備領(lǐng)域，具體地，涉及醫(yī)療擴(kuò)張（dilatatoin)氣囊式導(dǎo) 管（catheter)和設(shè)備，意在治療血管堵塞和/或向人體組織輸送活性物質(zhì)。
[0005] 血管成形術(shù)氣囊（angioplasty balloons)是治療變窄和堵塞的血管的最常用工 具之一。這些氣囊在被充氣時(shí)通常是圓柱形的，而且被制成各種尺寸（長(zhǎng)度及直徑）以符 合不同的血管大小。氣囊位于柔性導(dǎo)管的遠(yuǎn)端并被輸送到目標(biāo)位置/傷口，氣囊在那里被 充氣（通常在8-20個(gè)大氣壓之間）以克服傷口的阻力并實(shí)現(xiàn)管腔的膨脹（expansion)。 這種高壓血管成形術(shù)常常與血管壁的外傷有關(guān)，帶有作為結(jié)果的高頻率的血管夾層 (30%-40%)、被治療血管的急性冠脈閉塞（5%-12%)以及再狹窄癥。當(dāng)把常規(guī)血管成 形術(shù)用作對(duì)被堵塞血管的初步治療時(shí)，大約50%的情況能發(fā)生再狹窄癥。因此，在大多數(shù)冠 心病治療中，血管成形術(shù)被用作初級(jí)治療，然后放置支架。支架經(jīng)常涂覆有要求患者在延長(zhǎng) 期（可能是終身地）采用抗血小板療法的藥物和聚合物，以限制血栓或血塊的風(fēng)險(xiǎn)。
[0006] 在標(biāo)準(zhǔn)氣囊中，為了有效充氣，有必要施加越來越多的壓力，直到狹窄癥消失為 止。這是一種突然且有力的、可對(duì)血管壁產(chǎn)生嚴(yán)重創(chuàng)傷的過程，在最好的情況下，進(jìn)一步延 緩了傷口的愈合，而在最壞的和不常見的情況下，導(dǎo)致夾層、急性冠脈閉塞和再狹窄癥。
[0007] 由于氣囊擴(kuò)張?jiān)斐傻谋恢委熝苤械膴A層是非常常見的。這些情況的夾層率估計(jì) 高達(dá)30%。這些情況中的一些很嚴(yán)重，并可能需要緊急手術(shù)或者放置額外的支架。另外，即 使在被治療的傷口中放置了支架，夾層仍可造成長(zhǎng)期不良的臨床結(jié)果和再狹窄癥。夾層被 歸因于氣囊充氣期間發(fā)生的若干機(jī)理，包括當(dāng)氣囊展開褶皺時(shí)被施加于血管壁的剪切力， 以及由于血管中的疾病的不一致性造成的氣囊的不均勻充氣。在充氣期間，氣囊直徑在徑 向增大的同時(shí)，折疊的氣囊被展開并施加切向力（參見圖1A，1B和1C)。為了解決這個(gè)問題， 已經(jīng)通過提供徑向打開而不需要展開的完全彈性的或可膨脹的氣囊的方式進(jìn)行了嘗試。然 而，這些由彈性材料制成的氣囊不能提供足夠的擴(kuò)張力，因?yàn)檫@些材料是軟且柔性的，無(wú)法 用于高壓充氣。
[0008] 疾病不是均衡一致的，并且血管內(nèi)徑具有各向異性的特點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)的血管成形術(shù)氣 囊通常是彈性或半柔性的，且被設(shè)計(jì)以增大它們的直徑，并因此以均衡一致的方式向周圍 區(qū)域施力。當(dāng)頂著不一致的阻力（偏心的傷口、局灶性血小板）被充氣時(shí)，將有必要施加被 增大的壓力，直到血小板消失且氣囊被充滿為止。這種突然且不受控制的過程造成了該區(qū) 域創(chuàng)傷的增加。而且，在血管的彈性（或病癥較少的）區(qū)域，氣囊的彈性本質(zhì)的開始階段引 起其直徑增大得更多，引起了進(jìn)一步的創(chuàng)傷和被延遲的治療。
[0009] 長(zhǎng)形傷口（是外圍傷口的典型類型）產(chǎn)生了額外的挑戰(zhàn)。在通過被堵塞血管推進(jìn) 的同時(shí)，這些傷口常常需要反復(fù)的充氣/放氣。這要求執(zhí)行質(zhì)量的一致性，其對(duì)于氣囊不是 典型的。而且血管成形術(shù)氣囊在擴(kuò)張過程中變長(zhǎng)（達(dá)到10% )，這可能對(duì)無(wú)病區(qū)域造成進(jìn) 一步損害。由于氣囊的延長(zhǎng)是與其長(zhǎng)度有關(guān)的，這在長(zhǎng)形傷口的治療中尤其被注意。
[0010] 夾層、彈性反沖和急性冠脈閉塞都是與對(duì)被治療的血管具有高等級(jí)的損傷和創(chuàng)傷 的當(dāng)前的血管成形術(shù)氣囊有關(guān)的機(jī)理。
[0011] 因此，期望的是為用于血管治療的血管成形術(shù)氣囊提供改進(jìn)的氣囊和充氣結(jié)構(gòu)。 特別是，一種通過調(diào)控氣囊的充氣特性和提供在局部區(qū)域帶有柔性的區(qū)段隔室式的擴(kuò)張， 不太會(huì)對(duì)血管壁產(chǎn)生創(chuàng)傷和夾層的氣囊。而且，允許緩慢的血小板重構(gòu)和調(diào)制過程的受控 的充氣能被證明是創(chuàng)傷更少且促進(jìn)傷口的更快愈合。
[0012] 進(jìn)一步期望的是被減少的夾層是否還能減小與當(dāng)前的血管成形術(shù)氣囊及其使用 有關(guān)的彈性反沖和急性冠脈閉塞的風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)一步期望的是這種改進(jìn)的血管成形術(shù)氣囊結(jié)構(gòu) 是否與每個(gè)支架、藥物洗脫支架和藥物涂層氣囊相容。這些優(yōu)點(diǎn)將優(yōu)選地在沒有喪失導(dǎo)管 增加管腔大小和使正被治療的患者的血管恢復(fù)的能力的情況下獲得。這些目的的至少一些 將被本發(fā)明滿足，就像在此后描述的那樣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明公開了一種用于血管成形術(shù)或擴(kuò)張狹窄血管且可選地用于向血管壁輸送 活性物質(zhì)的設(shè)備。在此公開的氣囊式導(dǎo)管被設(shè)計(jì)成支持促進(jìn)患病區(qū)域的更快愈合的、受控 且被調(diào)制的血小板重構(gòu)過程。這是通過在充氣期間對(duì)血管壁產(chǎn)生更少創(chuàng)傷的擴(kuò)張?zhí)卣鞯恼{(diào) 制實(shí)現(xiàn)的。
[0014] 本氣囊式導(dǎo)管由氣囊式導(dǎo)管和位于導(dǎo)管的氣囊部上的約束結(jié)構(gòu)（CS)構(gòu)成。約束 結(jié)構(gòu)（CS)起到控制和限制氣囊充氣的作用，通過修改氣囊形貌和產(chǎn)生其中每個(gè)充氣區(qū)域 獨(dú)立于相鄰區(qū)域的隔室式充氣。這種形貌有助于在充氣期間促進(jìn)血小板重構(gòu)并且允許在對(duì) 血管壁創(chuàng)傷最小的情況下受控充氣。約束結(jié)構(gòu)還阻止在氣囊充氣時(shí)剪切力向傷口與血管壁 的輸送。
[0015] 在氣囊充氣時(shí)，氣囊和約束結(jié)構(gòu)兩者直徑增大，然而,約束結(jié)構(gòu)最大直徑小于氣囊 直徑。氣囊繼續(xù)充氣經(jīng)過約束結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了凸坡（枕塊）和凹谷（約束結(jié)構(gòu)位置）的形貌。 約束結(jié)構(gòu)和氣囊能夠由于通過氣囊充氣施加的充氣力而膨脹。約束結(jié)構(gòu)膨脹通過其幾何結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)而受限。約束結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)為限制氣囊直徑，以消除切向力到血管壁的輸送并允許使 創(chuàng)傷最小化和促進(jìn)更快愈合的血小板重構(gòu)過程。
[0016] 傳統(tǒng)的氣囊是柔性或半柔性的，且具有光滑均勻的表面。在充氣期間，氣囊更容易 在阻力更小的區(qū)域膨脹，諸如癥狀稍輕的區(qū)域（參見圖4A到4C)。為了成功地打開傷口，需 要施加更大的壓力，然后當(dāng)壓力足夠高時(shí)，傷口將"塌陷"并突然打開。這個(gè)充氣過程是快 速且強(qiáng)烈的，而且可能引起嚴(yán)重的創(chuàng)傷。在本發(fā)明中描述的設(shè)備被設(shè)計(jì)成在血小板能夠流 動(dòng)且由于約束結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的形貌的緣故而重塑自身的地方允許緩慢的血小板重構(gòu)過程。它在 約束結(jié)構(gòu)位于它們之間的凹谷的地方產(chǎn)生了一系列墊層（參見圖3)。墊層之間的約束結(jié)構(gòu) 通路阻止高壓在血小板中的積聚和被擴(kuò)張血管的過度膨脹，從而使充氣期間對(duì)血管壁產(chǎn)生 的創(chuàng)傷最小化。因此，充氣過程是受控制的，對(duì)血管產(chǎn)生了更少的創(chuàng)傷并加速了該區(qū)域的愈 合。
[0017] 約束結(jié)構(gòu)位于被放氣和折疊的氣囊之上，且在氣囊的遠(yuǎn)端附近或氣囊的近端附近 或優(yōu)選地兩者附近被附著于導(dǎo)管。它還能夠在不需要附著的情況下被放置在氣囊上方。氣 囊一旦充氣，約束結(jié)構(gòu)就膨脹并通過氣囊在預(yù)先確定形貌中允許血管的擴(kuò)張。在氣囊擴(kuò)張 期間，氣囊和約束結(jié)構(gòu)兩者直徑都增大，同時(shí)設(shè)備的長(zhǎng)度不變。這通過使血管壁上的軸向張 力的產(chǎn)生最小化，進(jìn)一步調(diào)制了充氣的結(jié)構(gòu)。與其中在充氣過程中氣囊的長(zhǎng)度將增加達(dá)到 10%的傳統(tǒng)氣囊不同，約束結(jié)構(gòu)和氣囊有效長(zhǎng)度不變。當(dāng)氣囊長(zhǎng)度在充氣過程中始終被保 持時(shí)，其允許充氣機(jī)理的可預(yù)見性和更多的控制，并且血管的健康區(qū)域不被暴露于使它們 受到進(jìn)一步損害的充氣和張力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 本發(fā)明的新穎特征是尤其在所附的權(quán)利要求書中被提出的。通過參考下面的提出 說明性的實(shí)施例（其中利用了本發(fā)明的原理）的詳細(xì)描述，將獲得對(duì)本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn) 的更好的理解，并且附圖中：
[0019] 圖1A到1C示出了在狹窄血管中傳統(tǒng)氣囊充氣的展開階段的橫截面。
[0020] 圖2A和2B示出本發(fā)明，其中約束結(jié)構(gòu)位于在充氣期間產(chǎn)生凸坡和凹谷的受控形 貌的氣囊上。
[0021] 圖3A到3C示出了在3個(gè)不同的充氣階段期間，在約束設(shè)備內(nèi)發(fā)生展開的同時(shí)，本 發(fā)明中的擴(kuò)張?jiān)O(shè)備的橫截面。
[0022] 圖4A到4C示出了傳統(tǒng)氣囊的3個(gè)充氣階段。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明討論了 一種用于治療人體內(nèi)患病的、被堵塞的、被閉塞的或狹窄的管腔的 設(shè)備，典型地是包括動(dòng)脈和靜脈兩者的血管，和更典型地是冠狀和外周動(dòng)脈。本設(shè)備在對(duì)傷 口引起最小創(chuàng)傷的同時(shí)使被閉塞的血管擴(kuò)張，從而使夾層、完全閉塞、急性冠脈閉塞和再狹 窄癥的風(fēng)險(xiǎn)最小化，并促進(jìn)加速愈合。
[0024] 約束結(jié)構(gòu)（CS)被放置在氣囊式導(dǎo)管之上，其中在充氣時(shí)，氣囊和約束結(jié)構(gòu)兩者在 直徑上都增大，且在放氣期間，約束結(jié)構(gòu)返回到其原來的尺寸。約束結(jié)構(gòu)能夠具有多種意在 膨脹到比氣囊的最大膨脹直徑小的直徑的設(shè)計(jì)。約束結(jié)構(gòu)可在遠(yuǎn)端或近端或這兩端被連接 到氣囊。約束結(jié)構(gòu)還能使用簡(jiǎn)單覆蓋在沒有穩(wěn)固連接的情況下在氣囊之上浮動(dòng)，因?yàn)榧s束 結(jié)構(gòu)能夠被設(shè)計(jì)以在膨脹期間保持其長(zhǎng)度并且因而在約束結(jié)構(gòu)和氣囊之間沒有相對(duì)軸向 運(yùn)動(dòng)。約束結(jié)構(gòu)可以由各種不同的材料、工藝和設(shè)計(jì)制成。約束結(jié)構(gòu)可由金屬，優(yōu)選地彈性 非常強(qiáng)的金屬（諸如鎳鈦諾）制成，而且約束結(jié)構(gòu)可由多種聚合物（例如尼龍）制成。約 束結(jié)構(gòu)可由線纜，或者從管狀、鞘狀或其他形狀的金屬通過激光切割而構(gòu)成。
[0025] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，約束結(jié)構(gòu)在氣囊之上。在充氣期間，約束結(jié)構(gòu)膨脹，允 許氣囊在其下膨脹。最大約束結(jié)構(gòu)直徑小于被膨脹的氣囊的直徑，因此氣囊經(jīng)過約束結(jié)構(gòu) 凸出和膨脹，產(chǎn)生凸坡（hills)和凹谷（valleys)的形貌的。約束結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了設(shè)計(jì)的形貌 和促進(jìn)血小板重構(gòu)的過程的受控的更緩慢的充氣的組合。血管患病區(qū)域中的血小板能夠在 設(shè)計(jì)的形貌中的凹谷中流動(dòng)通過，并且在允許逐漸充氣的血管中重新分布，而不需要施加 更多的壓力。
[0026] 參見圖4A到4C，在充氣期間的傳統(tǒng)氣囊中，由于氣囊柔性的緣故，氣囊將朝著阻 力更小的區(qū)域（健康區(qū)域或者帶有更少血小板積聚的區(qū)域--參見圖4B)膨脹。為了成功 地使傷口擴(kuò)張，應(yīng)當(dāng)施加額外的壓力，直到產(chǎn)生具有更嚴(yán)重堵塞的傷口區(qū)域且氣囊能夠完 全充氣（參見圖4C)。這個(gè)過程是突然且強(qiáng)烈的，使血管壁（健康的或患病的區(qū)域）暴露于 嚴(yán)重的創(chuàng)傷，并可能產(chǎn)生夾層、再狹窄癥和更緩慢的愈合過程。由約束結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的形貌允許 血小板逐漸地再分散并流動(dòng)通過約束結(jié)構(gòu)凹谷（參見圖2A和2B)，同時(shí)導(dǎo)管膨脹且充氣是 逐漸的和受控的。約束結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)允許血小板重構(gòu)產(chǎn)生更少的創(chuàng)傷并促進(jìn)更快的愈合。
[0027] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，約束結(jié)構(gòu)被附著于氣囊的兩端且能夠在充氣和放氣過 程期間中保持恒定的長(zhǎng)度。在充氣期間，約束結(jié)構(gòu)膨脹到預(yù)先設(shè)計(jì)好的、小于氣囊被充氣直 徑的直徑。氣囊繼續(xù)膨脹，超過約束結(jié)構(gòu)但在長(zhǎng)度上受到約束結(jié)構(gòu)的限制。參見圖2B，氣 囊充氣經(jīng)過約束結(jié)構(gòu)并在長(zhǎng)度上受到約束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制，從而允許設(shè)備在氣囊沒有延長(zhǎng) 的情況下被充氣（在傳統(tǒng)氣囊中共同），因而減少或消除被施加在血管壁上的軸向力，以及 使對(duì)血管的創(chuàng)傷最小化。而且，這允許在充氣過程中更多的可預(yù)見性。這尤其對(duì)長(zhǎng)形氣囊 (常用于外周動(dòng)脈）有效。
[0028] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，約束結(jié)構(gòu)由通過軸向線纜連接的徑向環(huán)構(gòu)成。在充氣 時(shí)，約束結(jié)構(gòu)在沒有任何軸向延長(zhǎng)的情況下徑向地膨脹。這個(gè)結(jié)構(gòu)允許其中環(huán)在血管內(nèi)產(chǎn) 生分離的充氣區(qū)域的隔室式充氣過程。因此，對(duì)血管壁的壓力是受控的，并且在軸向方向沒 有任何應(yīng)變的情況下在徑向方向上施加，減少了創(chuàng)傷和可能的夾層。
[0029] 本發(fā)明可被用于輸送各種不同的制劑或者活性物質(zhì)，尤其（但不限于）是那些適 于治療血管的和其他管腔的情況的，諸如抗惡性細(xì)胞增生的和抗有絲分裂的制劑（諸如紫 杉醇和雷帕霉素），其他的物質(zhì)可包括抗生素、抗血小板制劑、荷爾蒙等等。
[0030] 可以以各種不同的設(shè)計(jì)或技術(shù)放置活性物質(zhì)，諸如在氣囊表面、約束結(jié)構(gòu)或兩者 上直接涂覆?；钚晕镔|(zhì)可以被嵌入放置在氣囊或約束結(jié)構(gòu)或兩者上的基質(zhì)/載體中。通過 最小化永久性植入的需要但是仍然提供良好的長(zhǎng)期結(jié)果，低創(chuàng)傷擴(kuò)張與活性劑釋放的結(jié)合 可以優(yōu)于用于一部分人群的藥物洗脫支架。
[0031] 在一個(gè)實(shí)施例中，氣囊表面被涂覆有藥物。在氣囊充氣時(shí)，在涂覆有藥物的氣囊外 表面中形成的"枕墊7凸坡接合血管壁，并且把藥物擠壓進(jìn)壁中，以便利有效藥物輸送到被 治療地點(diǎn)。
[0032] 使用許多不同的、包括但不限于涂覆氣囊、涂覆約束結(jié)構(gòu)或者兩者的設(shè)計(jì)方法，可 為藥物輸送提供便利。用藥物直接涂覆或者使用基質(zhì)或微囊劑形式的載體。
【權(quán)利要求】
1. 一種氣囊式導(dǎo)管，所述氣囊式導(dǎo)管包括： 可膨脹氣囊，所述可膨脹氣囊承載在導(dǎo)管上；和 可徑向膨脹的約束結(jié)構(gòu)，所述可徑向膨脹的約束結(jié)構(gòu)設(shè)置在氣囊上， 其中所述約束結(jié)構(gòu)包括小于氣囊的被充氣直徑的被膨脹直徑，且 其中所述約束結(jié)構(gòu)包括多個(gè)隔室，所述多個(gè)隔室配置成用于限定氣囊的多個(gè)部分為彼 此獨(dú)立地膨脹。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣囊式導(dǎo)管，其中約束結(jié)構(gòu)和氣囊導(dǎo)管的至少一個(gè)包括活性 物質(zhì)輸送機(jī)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣囊式導(dǎo)管，其中輸送機(jī)構(gòu)包括載體和/或涂層。
4. 一種用于約束可充氣氣囊的膨脹的約束結(jié)構(gòu)，所述約束結(jié)構(gòu)包括： 一個(gè)或多個(gè)可膨脹的徑向環(huán)；和 一個(gè)或多個(gè)縱向支柱，所述一個(gè)或多個(gè)縱向支柱連接約束環(huán)， 其中所述約束結(jié)構(gòu)配置成不能夠展開地定位在氣囊式導(dǎo)管之上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的約束結(jié)構(gòu)，其中約束結(jié)構(gòu)包括金屬或聚合物的至少一個(gè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣囊式導(dǎo)管，其中約束結(jié)構(gòu)由線纜形成或被從管狀物激光切 割。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣囊式導(dǎo)管，其中縱向支柱實(shí)質(zhì)上是不可膨脹的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣囊式導(dǎo)管，其中徑向環(huán)被配置成彼此獨(dú)立地膨脹。
9. 一種用于展開氣囊式導(dǎo)管的方法，所述方法包括： 提供具有被安裝在氣囊之上的約束結(jié)構(gòu)的氣囊式導(dǎo)管； 推動(dòng)氣囊式導(dǎo)管到在患者的血管中的目標(biāo)位置；和 給氣囊充氣，從而引起血管以預(yù)先確定的非圓柱形形貌擴(kuò)張。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中給氣囊充氣引起約束結(jié)構(gòu)膨脹。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中氣囊和約束結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度實(shí)質(zhì)上保持恒定，同時(shí) 引起約束結(jié)構(gòu)膨脹。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中給氣囊充氣引起氣囊通過在約束結(jié)構(gòu)中的窗口 凸出和膨脹。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中給氣囊充氣產(chǎn)生了凸坡和凹谷的形貌。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中給氣囊充氣包括給氣囊逐漸地充氣。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括向血管輸送活性物質(zhì)。
【文檔編號(hào)】A61F2/06GK104159541SQ201380006932
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月1日
【發(fā)明者】埃坦·康斯坦提諾, 譚漢·費(fèi)爾德 申請(qǐng)人:夸超脈管私人有限公司