包括可生物降解的雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)單元的裝置及使用方法
【專利說明】包括可生物降解的雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)單元的裝置及使用方法
[0001]本申請是名稱為“包括可生物降解的雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)單元的裝置及使用方法”、國際申請日為2006年12月21日、國際申請?zhí)枮镻CT/US2006/049111、國家申請?zhí)枮?00680052666.5的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及醫(yī)用和非醫(yī)用的裝置，其包括能夠在收縮狀態(tài)和擴(kuò)張狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變的可生物降解的雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)單元結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0003]可商業(yè)獲得的現(xiàn)有支架通常是球囊擴(kuò)張支架或是自擴(kuò)張支架。這兩種類型的支架有許多缺點，包括彈回、透視收縮(foreshortening)以及在自擴(kuò)張支架的情況下展開部位不精確。
[0004]球囊擴(kuò)張支架通常由易于塑性變形到兩個方向的材料制成。被插入以前，支架被放在導(dǎo)管遠(yuǎn)端的球囊區(qū)段的周圍，并卷曲到球囊上。一旦支架被設(shè)在身體內(nèi)的目標(biāo)部位，通過給球囊充氣以使支架塑性變形來展開支架。當(dāng)展開時，支架處于其最大直徑，將起到支撐周圍組織的作用，以防止不希望的復(fù)原到較小的直徑。
[0005]因此，支架通常要求在徑向上有足夠的剛性以保持血管張開，但當(dāng)展開時也要求在軸向上有一定的柔性以便不改變血管。另外，支架優(yōu)選地應(yīng)盡可能地使用少量的材料，其內(nèi)表面應(yīng)不阻礙通道的流動(例如血液)或引起過多的紊流。
[0006]一般，球囊擴(kuò)張支架會出現(xiàn)許多問題。例如，支架在輸送導(dǎo)管的球囊周圍被壓縮到其最小直徑之后，支架一定程度地彈性回復(fù)到略微大一點的直徑。當(dāng)導(dǎo)管被放入患者體內(nèi)時這會帶來問題，例如，如果球囊和支架之間的摩擦變小則支架將從導(dǎo)管上滑落。另外，支架的較大尺寸不利地提供了較大的輸送輪廓。
[0007]先前已知的可商業(yè)獲得的球囊擴(kuò)張支架的另一問題被稱為“回彈”(recoil)。回彈是指在球囊壓力作用下而擴(kuò)張以后，當(dāng)球囊放氣時支架的外徑變得略小一些。這個結(jié)果會導(dǎo)致支架的展開直徑減小多達(dá)10%，從而會導(dǎo)致支架不期望的遷移。另外，為了抵消回彈，臨床醫(yī)生在球囊充氣過程中會過度擴(kuò)張支架，這會導(dǎo)致對血管內(nèi)皮的過度損傷和加劇了再狹窄。
[0008]自擴(kuò)張支架由差不多彈性擴(kuò)張的結(jié)構(gòu)形成，其必須通過一些外部手段保持在導(dǎo)管上。這種類型的例子是通過輸送護(hù)套(delivery sheath)而被保持在受約束狀態(tài)的支架。當(dāng)護(hù)套移除時支架展開到其擴(kuò)張形狀。自擴(kuò)張支架還可以由表現(xiàn)出超彈性行為或通過溫度變化而擴(kuò)張的形狀記憶材料構(gòu)成。自擴(kuò)張支架有許多缺陷，包括由于使用輸送護(hù)套而導(dǎo)致增大的輸送輪廓，以及由于在展開過程中支架的移動而導(dǎo)致不準(zhǔn)確的布置。
[0009]前面提到的先前已知類型的支架的缺點還有:在擴(kuò)張過程中相對大的長度變化，以及由于金屬絲或支柱的形狀而導(dǎo)致的差的流體力學(xué)行為。
[0010]一些支架的另一缺陷是正彈簧剛度，這意味著只有通過更高的球囊壓力才能獲得進(jìn)一步的擴(kuò)張。
[0011]現(xiàn)有支架的結(jié)構(gòu)通常形成為:在徑向上作用在支架上的外力僅僅在結(jié)構(gòu)的支柱或絲上產(chǎn)生彎曲力。
[0012]例如，由Cordis Corporat1n 生產(chǎn)的 Palmaz-Schatz 支架的單兀(unit cell)在塌陷狀態(tài)具有扁平的矩形形狀，在擴(kuò)張狀態(tài)具有大約菱形形狀，其中具有幾乎直的支柱或彎曲的支柱。
[0013]這種支架的單元的形狀通常是對稱的，其中四個支柱的每個都具有相同的橫截面。另外，在軸向上對單元加載通常將造成所有支柱的彈性或塑性變形，導(dǎo)致單元在徑向上的延長。這些單元具有正彈簧剛度。在具有這種單元的支架中，抵抗徑向壓力的穩(wěn)定性主要取決于支柱以及它們的連接的彎曲強(qiáng)度。
[0014]為了解決先前已知的支架所遇到的一些問題，特別是再狹窄，已經(jīng)建議用可生物降解材料來制作支架。在Dayton的美國專利N0.5，449，382中描述了這種支架的一個例子，其中描述了例如由可生物降解的聚乳酸聚合物或聚乙醇酸聚合物制成的軋制板支架。用藥物浸潰支架，該藥物在支架生物降解過程中釋放到血管中，以減少血栓癥或再狹窄。
[0015]Besselink的美國專利N0.6，488，702 (本申請是該專利的部分繼續(xù)申請)公開了一種新型的單元，它可以結(jié)合到支架中，以克服先前已知支架的缺陷。該專利公開了管狀裝置，例如包括多個雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)單元的支架。這些單元被描述為僅僅具有離散數(shù)量的穩(wěn)定構(gòu)形，并且一旦施加適當(dāng)?shù)乇粚?dǎo)引的徑向力，就從一個穩(wěn)定構(gòu)形彈跳到下一個穩(wěn)定構(gòu)形。該專利中描述的裝置有利地克服了先前已知的塑性變形和自擴(kuò)張支架所遇到的問題。
[0016]前面提到的Besselink的專利描述了具有雙穩(wěn)態(tài)和多穩(wěn)態(tài)單元結(jié)構(gòu)的裝置可以由金屬合金、聚合物和例如鎳-鈦合金的形狀記憶材料制成。當(dāng)構(gòu)造成支架時，一旦在身體血管中展開，這種結(jié)構(gòu)就將內(nèi)皮化。但是，會出現(xiàn)這樣的情況，其中希望獲得通過使用與藥物洗脫能力相結(jié)合的雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)單元提供的好處。
[0017]因此想要提供由雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)單元組成并且由可生物降解的材料形成的支架。
[0018]還想提供由雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)單元組成并且還能提供藥物輸送能力的支架。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]根據(jù)前面所述的，本發(fā)明的目的是提供由雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)單元組成并且由可生物降解的材料形成的可擴(kuò)張裝置。
[0020]本發(fā)明的又一個目的是提供由雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)單元組成并且還能提供藥物輸送能力的裝置。
[0021]本發(fā)明的這些和其它目的通過提供可擴(kuò)張的支撐裝置來實現(xiàn)，所述裝置包括由可生物降解材料形成并具有負(fù)彈簧剛度以及雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)功能的單元。如這里所定義的，多穩(wěn)態(tài)功能是指裝置僅僅能夠呈現(xiàn)離散數(shù)量的穩(wěn)定構(gòu)形。例如，“雙穩(wěn)態(tài)”裝置只有在其穩(wěn)定的完全收縮構(gòu)形和穩(wěn)定的完全擴(kuò)張構(gòu)形時才是穩(wěn)定的，并且當(dāng)解除外部約束時將轉(zhuǎn)變到這兩個穩(wěn)定構(gòu)形中的一個。為了本申請的目的，術(shù)語“多穩(wěn)態(tài)”意圖包括“雙穩(wěn)態(tài)”。
[0022]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的裝置可以廣泛地用于各種醫(yī)學(xué)和非醫(yī)學(xué)用途，但是預(yù)期特別適用于可生物降解的和/或藥物洗脫支架的構(gòu)造。在優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的裝置是用由聚左旋乳酸-乙醇酸共聚物、聚羥基脂肪酸酯、聚酯酰胺、殼聚糖和京尼平結(jié)構(gòu)或硅和鐵復(fù)合材料組成的一組材料模制、鑄造、用立體光刻沉積或加工而成。
[0023]在另一個實施例中，該裝置是用一段管材加工而成。可以用多種方法形成管材，包括浸潰模塑、擠出和薄板軋制。在浸潰模塑的方法中，可生物降解材料溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，以形成具有想要的濃度的溶液。然后，將芯棒反?fù)地浸潰和從溶液中抽出，以允許溶劑浸潰之間有充分的時間，從而至少部分地變干。反復(fù)多次地進(jìn)行該過程，以獲得想要的管材壁厚。然后，可以用例如受激準(zhǔn)分子激光器、飛秒激光器或NdYAG激光器等的激光源來加工最終的管材?？商娲?，可以采用機(jī)械加工技術(shù)，包括使用噴射水和其它聚集能量的加工技術(shù)。作為另一種替代，裝置的各部件和/或區(qū)段可以單獨制作，隨后連接或以另外的方式彼此相聯(lián)系地放置，例如通過焊接或粘接劑連接。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的原理，可擴(kuò)張裝置的支架實施例包括形成具有兩個或更多個穩(wěn)定構(gòu)形的單元的可生物降解材料，即，在穩(wěn)定構(gòu)形中支架是穩(wěn)定的，而不需要外力來將其保持成那種形狀。優(yōu)選地，單元用至少兩個不同的區(qū)段形成，其中，較為不易彎曲的區(qū)段作為相對剛性的支撐，以阻礙更易彎曲的區(qū)段在一個方向上形狀的改變。易彎曲的區(qū)段可以在另一個方向上變形，但是由于剛性區(qū)段提供的對抗力，大大提高了易彎曲區(qū)段或柔性區(qū)段的穩(wěn)定性。
[0025]在垂直于最易彎曲區(qū)段的方向上的外力分布到剛性區(qū)段上，并且易彎曲區(qū)段的橫截面僅僅在壓縮模式中被加載。這使得結(jié)構(gòu)比先前已知的可擴(kuò)張支撐裝置更穩(wěn)固。
[0026]本發(fā)明的裝置可以很容易地在例如球囊導(dǎo)管之類的展開系統(tǒng)的球囊周圍彈性壓縮。在一定的臨界直徑以下，裝置進(jìn)一步彈跳到穩(wěn)定的最小直徑，因此將放氣的球囊牢牢保持在輸送系統(tǒng)的表面上。裝置被設(shè)置到目標(biāo)展開部位后，輸送系統(tǒng)被致動以施加徑向向外的力，直到裝置到達(dá)其臨界彈性平衡直徑。略大于這個直徑，裝置將自動地擴(kuò)張到其最大直徑，此時，該裝置獲得其抵抗徑向壓力的最大穩(wěn)定性。這種設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)恒定長度的大擴(kuò)張率、可靠的擴(kuò)張性和/或小的表面比。
[0027]通過改變單元的剛性區(qū)段和易彎曲區(qū)段的相對剛性，可以在單個裝置中構(gòu)造多個不同的單元，從而提供裝置在穩(wěn)定的擴(kuò)張直徑范圍內(nèi)逐步擴(kuò)張的可能性。本發(fā)明的裝置還可以采用沿裝置長度提供幾個不同外徑的單元，從而使得裝置能夠順應(yīng)裝置在其中展開的腔的形狀。另外，單元可以被構(gòu)造成使得單元的力位移特性變得不對稱，其中擴(kuò)張直徑或塌陷直徑是最穩(wěn)定的構(gòu)形。
【附圖說明】
[0028]通過考慮下面結(jié)合附圖