(57)【要約】【課題】生体器官を極めて短時間内に加熱冷却して病変組織を治療することができ、バルーン内の温度分布が均一で熱交換効率が高く、熱可塑性樹脂からなるバルーンを使用することができ、血管を傷つけることなく安全に拡張することができるバルーンカテーテルを提供する。【解決手段】液体流入口と液体流出口と光ファイバー導入口を備えた近位部接続部品、液体流入用ルーメンと液体流出用ルーメンと光ファイバーを備えたカテーテル軸、発熱部材及びバルーンを有し、近位部接続部品とカテーテル軸近位部、カテーテル軸遠位部とバルーン近位部が結合され、発熱部材がバルーン内又はカテーテル軸遠位部内に存在するバルーンカテーテルであって、該発熱部材が金属部材からなり、光ファイバーの先端部が該発熱部材内において先端に向かって徐々に小径化する形状を有するバルーンカテーテル。【選択図】図２
2006015064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体流入口と液体流出口と光ファイバー導入口を備えた近位部接続部品、液体流入用ルーメンと液体流出用ルーメンと光ファイバーを備えたカテーテル軸、発熱部材及びバルーンを有し、近位部接続部品とカテーテル軸近位部、カテーテル軸遠位部とバルーン近位部が結合され、発熱部材がバルーン内又はカテーテル軸遠位部内に存在するバルーンカテーテルであって、該発熱部材が金属部材からなり、光ファイバーの先端部が該発熱部材内において先端に向かって徐々に小径化する形状を有することを特徴とするバルーンカテーテル。
【請求項２】
光ファイバーの先端部が、略円錐形状である請求項１記載のバルーンカテーテル。
【請求項３】
光ファイバーの先端部が、略半球形状又は略半回転楕円体形状である請求項１記載のバルーンカテーテル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体管状器官治療用バルーンカテーテルに関する。さらに詳しくは、本発明は、生体器官を極めて短時間内に加熱冷却して病変組織を治療することができ、バルーン内の温度分布が均一で熱交換効率が高く、熱可塑性樹脂からなるバルーンを使用することができ、特に経皮的冠動脈形成術などに適応して、血管を傷つけることなく安全に拡張することができるバルーンカテーテルに関する。
【背景技術】
【０００２】
バルーンによる経皮的冠動脈形成術（ＰＴＣＡ）は、近年めざましい普及をみせている。当初は適応となる症例や病変も限られていたが、器具の開発や技術の進歩により、多枝病変はもとより、完全閉塞や急性心筋梗塞にまで適応が拡大されている。しかし、術後の再狭窄の発生頻度がかなり大きく、ＰＴＣＡの最大の問題とされている。再狭窄を予防するために、各種のステントが開発され、使用されているが、再狭窄の防止効果は小さく、また、再狭窄が発生したとき、留置されたステントが処置の邪魔になる場合がある。さらに、ステントの材料であるステンレス鋼が、組織に対してアレルギー反応を示す場合も見られる。したがって、ステンレス鋼などの異物を用いることなく、狭窄を処置し、再狭窄を予防することが望まれる。過去において、レーザーで管腔組織を直接焼いたり、蒸散させるレーザー治療や、アルゴンレーザーなどで、狭窄部位を処置する方法などが試みられたが、組織に深い損傷を与えたり、分解物の悪影響が現れたりして、効果がなく失敗している。
管腔組織の再狭窄は、平滑筋細胞が損傷を受けると、幹細胞によって組織が修復されるとき、破壊された異常情報が伝達され、あるいは幹細胞の異常分化が起こり、これが再狭窄となると考えられている。また、処置される血管が、いわゆるＴＥＣ（transluminal extraction catheter）、あるいは、ロータブレーターによって削られ、外膜のみにしてステントを留置する処置もなされているが、必要な組織を切除してしまうと、仮に内皮組織ができても、これが安定化せず、結局、再狭窄が起こってしまうと考えられる。通常のＰＴＣＡでは、血管を８００〜１,０００ｋＰａという高い圧力で無理やりに拡張するために、組織を引き裂いたり、大きな力で血管組織を変質させ、冠動脈の障害からの修復過程で、過剰な平滑筋細胞の増殖が生じ、再狭窄が発生しやすい。
このために、狭窄部の血管に損傷を与えることなく、血管を拡張する器具や方法の開発が試みられている。例えば、患者の身体内での熱の適用に有用な、血管形成術などの処置に有用な装置として、管腔組織に対する加熱と加圧を同時に行い、管腔組織の降伏行動又は熱伝導性の変化を検出して、組織の行動に反応するカテーテル制御手段を有する身体管腔拡張システムが提案されている（特許文献１）。しかし、病変の状態がさまざまに異なる患部の生理学的反応を一律に判断して、それぞれの患部に対して最適の処置を行うことは極めて困難である。また、ＰＴＣＡにおいて、血管内膜の損傷を起こすことなく、血管内面を熱凝固させて再度の閉塞を防止できるカテーテルとして、バルーン内方に突入するレーザーファイバーと、レーザー光吸収加熱管を備えたフッ素系樹脂からなるバルーンを備えたカテーテルが提案されている（特許文献２）。しかし、血管壁を８０〜９０℃に加熱すると、血管壁が薄くなりやすい。さらに、バルーン内の局部的な過熱がないカテーテルとして、バルーン内に金属編組チューブと該チューブを被覆する樹脂チューブを有する発熱管及び２つの熱電対を備えたカテーテルが提案されている（特許文献３）。しかし、このカテーテルでは、血管に過度の力を加えたり、過度の熱的侵襲を加えると、安定した良好な結果が得られ難いという問題がある。
従来のバルーンは、光ファイバーの先端からレーザー光が一方向に放射されやすく、熱交換効率が低い。また、バルーンが局部的に加熱されやすいために、耐熱性の良好な熱硬化性樹脂からなるバルーンを使用する必要があった。しかし、熱可塑性樹脂からなるバルーンに比べると、熱硬化性樹脂からなるバルーンは生産性が低く、熱硬化性のため、熱変形せず型付けし難く、折りたたみ性、リラップ性、体腔内への挿入性などが劣るという問題があった。
【特許文献１】特許第２９８４０５６号公報（第２頁）
【特許文献２】特許第２５３５２５０号公報（第１−２頁）
【特許文献３】特許第２８６４０９４号公報（第１−２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、生体器官を極めて短時間内に加熱冷却して病変組織を治療することができ、バルーン内の温度分布が均一で熱交換効率が高く、熱可塑性樹脂からなるバルーンを使用することができ、特に経皮的冠動脈形成術などに適応して、血管を傷つけることなく安全に拡張することができるバルーンカテーテルを提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、短時間で昇温する手段と短時間で冷却する手段を備えたバルーンを用いることにより、損傷を与えることなく血管を拡張することができ、バルーン内又はカテーテル軸遠位部内に金属部材からなる発熱部材と、該発熱部材内において先端に向かって小径化する光ファイバーを設け、該光ファイバーから該発熱部材にレーザー光を放射することにより、バルーンが局部的に加熱されないため、バルーン内の温度分布が均一になって熱可塑性樹脂からなるバルーンの使用が可能になることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）液体流入口と液体流出口と光ファイバー導入口を備えた近位部接続部品、液体流入用ルーメンと液体流出用ルーメンと光ファイバーを備えたカテーテル軸、発熱部材及びバルーンを有し、近位部接続部品とカテーテル軸近位部、カテーテル軸遠位部とバルーン近位部が結合され、発熱部材がバルーン内又はカテーテル軸遠位部内に存在するバルーンカテーテルであって、該発熱部材が金属部材からなり、光ファイバーの先端部が該発熱部材内において先端に向かって徐々に小径化する形状を有することを特徴とするバルーンカテーテル、
（２）光ファイバーの先端部が、略円錐形状である(１)記載のバルーンカテーテル、及び、
（３）光ファイバーの先端部が、略半球形状又は略半回転楕円体形状である(１)記載のバルーンカテーテル、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のバルーンカテーテルによれば、バルーンの局部加熱がなく温度分布が均一になるので、操作性の良好な熱可塑性樹脂からなるバルーンを使用することができ、生体器官を短時間内に加熱冷却して病変組織を治療し、特に経皮的冠動脈形成術（ＰＴＣＡ）などに適用して、血管を傷つけることなく安全に拡張し、再狭窄を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明のバルーンカテーテルは、液体流入口と液体流出口と光ファイバー導入口を備えた近位部接続部品、液体流入用ルーメンと液体流出用ルーメンと光ファイバーを備えたカテーテル軸、発熱部材及びバルーンを有し、近位部接続部品とカテーテル軸近位部、カテーテル軸遠位部とバルーン近位部が結合され、発熱部材がバルーン内又はカテーテル軸遠位部内に存在するバルーンカテーテルであって、該発熱部材が金属部材からなり、光ファイバーの先端部が該発熱部材内において先端に向かって徐々に小径化する形状を有するバルーンカテーテルである。
図１は、本発明のバルーンカテーテルの一態様の説明図である。本態様のバルーンは、液体流入口と液体流出口と光ファイバー導入口を備えた近位部接続部品１、バルーンへの液体流入用ルーメン２、バルーンからの液体流出用ルーメン３、レーザー光を導く光ファイバー４及び温度センサー導線５が挿通されているカテーテル軸６、発熱部材７及びバルーン８を有する。手元側に液体送り装置９とレーザー出力装置１０が設けられ、バルーン内に温度センサー１１が設けられている。
【０００７】
図２は、図１のバルーンカテーテルのバルーン部分の拡大図及び光ファイバーの先端部の側面図である。発熱部材７は、金属線を円筒状に組み合わせた組物であり、光ファイバーの先端部１２が、発熱部材内において、先端に向かって徐々に小径化する略円錐形状を有する。図３は、本発明のバルーンカテーテルの他の態様のバルーン部分の拡大図及び光ファイバーの先端部の側面図である。本態様のバルーンにおいては、光ファイバーの先端部１３が、発熱部材内において、先端に向かって徐々に小径化する略半回転楕円体形状を有する。図４は、従来のバルーンカテーテルの一例のバルーン部分の拡大図及び光ファイバーの先端部の側面図である。この例のバルーンにおいては、光ファイバーの先端部１４が、切断後に研磨された状態となっている。
本発明のバルーンカテーテルにおいては、カテーテル軸の全体又は高温になりやすい遠位部が、耐熱性材料からなることが好ましい。耐熱性材料としては、例えば、ＮｉＴｉ超弾性合金、ステンレス鋼、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトンなどや、これらからなる複合材料などを挙げることができる。これらの材料は、耐熱性とともに適度の可撓性をも有するので、バランスのよいカテーテル軸を得ることができる。カテーテル軸のうち、少なくとも遠位部を耐熱性材料で構成することにより、カテーテル軸が過熱による損傷を受けるおそれがなく、安全に使用することができる。
【０００８】
本発明において、発熱部材は金属製の部材から形成され、その形態に特に制限はなく、例えば、カテーテル軸として用いる金属線編組ポリマーチューブのポリマーを除去して露出させた金属線編組を、金属線を円筒状に組み合わせた組物からなる発熱部材として使用することができる。また、金属線のコイルの他、編組物、スパタリング膜、点状のディポジット等でもよい。金属線を円筒状に組み合わせた組物又は金属線のコイルは、Ｘ線マーカーとして利用することができる。発熱部材を金属線を円筒状に組み合わせた組物又は金属線のコイルとし、発熱部材の中に先端に向かって徐々に小径化する光ファイバーを設置することにより、レーザーエネルギーが発熱部材に対して均一に放射されるので、熱交換効率が向上し、バルーン内の温度分布が均一になる。従来のバルーンカテーテルでは、光ファイバーの先端は研磨されているが、切断された形状であるために、束状に前方のみに放射されるため熱交換効率が低く、バルーンが局部的に加熱されやすい。このために、バルーンの材質として、耐熱性の高い熱硬化性樹脂を用いる必要があった。
本発明のバルーンカテーテルは、バルーン内の温度分布が均一になり、バルーンが局部的に加熱されるおそれがないので、バルーンの材質として熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、架橋構造を全く有しない熱可塑性樹脂のみならず、部分的に架橋構造を有する樹脂であっても、押出成形及びブロー成形が可能である限り、熱可塑性樹脂として使用することができる。本発明に用いる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドエラストマー、ポリエーテルアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルエラストマー、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、天然ゴム、合成ゴムなどを挙げることができる。
【０００９】
本発明において、熱可塑性樹脂からなるバルーンの製造方法に特に制限はなく、例えば、熱可塑性樹脂の押出成形により得られたチューブを切断してパリソンとし、該パリソンを二軸延伸ブロー成形することによって得ることができ、さらには、ブロー成形したバルーンに熱硬化性樹脂でディッピングしてバルーンを耐熱性に優れたものにしてもよい。二軸延伸ブロー成形の延伸倍率に特に制限はないが、長さ方向が１.５〜５倍、径方向が２〜５倍であることが好ましく、長さ方向が２〜４倍、径方向が２.５〜４倍であることがより好ましい。
本発明においては、バルーンのブロー成形温度が１００℃以上であることが好ましいが、１００℃以上でなくてもブロー成形後ディッピングし、後アニール等して成形してもよい。バルーンの加熱媒体としては、ほとんどの場合水を溶媒又は分散媒とする生理食塩水、Ｘ線造影剤などが用いられるので、バルーンが１００℃を超える温度に達することはほとんどない。したがって、バルーンのブロー成形を１００℃以上の温度で行うことにより、本バルーンカテーテルを使用するとき、加熱によりバルーンが変形することが少なく、安全に使用することができる。４０〜８０℃程度の温度で、いわゆるコールドブローイングされたバルーンは、ボリマーが配向結晶化するために肉厚の割に強度が大きいが、ブロー成形した温度以上に温度を上げると、形状戻りが生じ、バルーンの直径が小さくなりやすい。本発明においては、バルーンに高い圧力をかけることなく生体器官を拡張するので、バルーンにも大きな耐圧性は不要であり、通常は強度が出ないとされる高い温度におけるブロー成形により得られる熱安定性の良好なバルーンを用いることができる。
【００１０】
本発明のバルーンカテーテルは、発熱部材がバルーン内又はカテーテル軸遠位部内に存在し、流れ場において発熱部材から液体に熱が伝達されるので、効率的に液体を加熱し、短時間でバルーン温度を上昇させることができる。また、温度センサーにより検出した信号をエネルギー出力器に送って導入するエネルギーの量を制御することにより、バルーン温度を正確に制御することができる。さらに、発熱部材がバルーン内に存在するので、エネルギーの導入を停止することにより、直ちに低温の液体がバルーン内に灌流し、短時間でバルーン温度を低下させることができる。発熱部材がカテーテル軸の近位部寄りに存在すると、血液、体液、組織などへの伝導により加熱された液体から熱エネルギーが失われ、熱効率が低下するのみならず、バルーンの温度制御も不安定となる。本発明のバルーンカテーテルは、発熱部材がバルーン内又はカテーテル軸遠位部内に存在し、液体はバルーン内で加熱されるので、バルーン温度を安定して正確に制御することができる。
生体はコラーゲンを主体とするたんぱく質から構成され、たんぱく質も一般のポリマーと同様に、温度を高めると軟化する。生体細胞に対する熱による影響は、時間的に割合緩やかであり、長時間高温に保つと細胞は壊死するが、血管組織のコラーゲンなどの物性変化は、物理化学的現象であり、瞬間的に起こる。したがって、生体組織を短時間で急速に昇温し、深い相に生物学的な損傷を与えることなく、生体組織のごく浅い相のみを加熱して組織を死滅させ、あるいは、アポトーシス因子を与えることができる。また、物理化学的に柔軟になった血管を、比較的低い圧力で拡張し、組織に過度の力による損傷を与えることなく、十分な血流を得るための管腔を確保し、処置後の十分な血流により、管腔の安定な開存を実現することができる。
【００１１】
本発明のバルーンカテーテルの形態に特に制限はなく、例えば、バルーン遠位部とカテーテル軸の途中に開けられたガイドワイヤーポートとの間にガイドワイヤールーメンを有するモノレール型とすることができ、あるいは、カテーテル軸の全長にわたりガイドワイヤールーメンが貫通しているオーバーザワイヤー型とすることもできる。
本発明のバルーンカテーテルは、圧力検出手段を有し、液体流入口と液体流出口の開閉度又は流入圧を調整し、バルーンを加圧して膨張させ得ることが好ましい。バルーンを生体器官の狭窄部に導入し、過大な圧力をかけないように圧力検出手段を利用して圧力を制御しつつ、バルーンを膨張させて狭窄部を拡張することにより、組織を引き裂いたり、大きな力で血管組織を変質させたりすることなく、治療を行うことができる。
本発明のバルーンカテーテルを用いる処置においては、生体器官の病変部を３５〜４０℃から６０〜８０℃へ３０秒以内に昇温することが好ましく、１５秒以内に昇温することがより好ましい。また、バルーンに５００ｋＰａ以下の加圧を行って拡張したのち、昇温した温度から４５℃以下に４０秒以内に冷却することが好ましく、２０秒以内に冷却することがより好ましい。生体器官の病変部の昇温と、バルーンの加圧による拡張の順序に特に制限はなく、例えば、バルーンに５００ｋＰａ以下の加圧を行ったのち、昇温することもできる。この場合、常温付近の温度では、バルーンに５００ｋＰａ以下の加圧を行っても拡張は起こらないが、温度が６０〜８０℃に達すると生体器官が拡張する。
【００１２】
本発明のバルーンカテーテルに使用する液体に特に制限はなく、例えば、生理食塩水、Ｘ線造影剤、これらの混合液、これらの希釈液などを挙げることができる。
本発明のバルーンカテーテルは、経皮的冠動脈形成術（ＰＴＣＡ）などの血管の病変部の治療に特に好適に適用することができる。血管の管腔組織の再狭窄は、平滑筋細胞が損傷を受けると、幹細胞により組織が修復されるとき、破壊された異常情報が伝達され、あるいは、幹細胞の異常分化が起こり、これにより再狭窄が生ずると考えられている。また、処置された血管が、いわゆるＴＥＣ、あるいは、ロータブレーターによって削られ、外膜のみにしてステントを留置する処置もなされているが、必要な組織を切除してしまうと、仮に内皮組織ができても、これが安定化せず、結局、再狭窄が起こってしまうと考えられる。生体器官に熱を与えて処置する方法として。ハイパーサーミアによる器官や食道などの拡張や、がん治療などのように、できるだけ生体の深い箇所に、長時間をかけて熱を与えて温度を上昇し、組織を懐死させることが行われている。これに対して、本発明のバルーンカテーテルによれば、瞬間的に血管組織の表面のみを加熱し、管腔組織の深部に損傷を与えることなく、低い圧力で管腔組織を拡張し、無理な力により血管組織に損傷を与えることなく、安全かつ効果的に血管組織を処置し、良好な治療効果を得ることができる。
【実施例】
【００１３】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１：
図５に示す３個の温度センサーを備えたバルーンカテーテルを用いた。カテーテル軸は、全長１,４００ｍｍ、外径１ｍｍ、肉厚５０μｍのＳＵＳ編組ポリアミドチューブであり、内部に造影剤／生理食塩水灌流用の外径０.４５ｍｍ、肉厚３０μｍのルーメン２本、直径１００μｍの石英光ファイバー及び温度センサー導線を挿通した。
バルーンは、ポリアミド製であり、膨張時の外径３ｍｍ、ネックを除いた膨張時に外径３ｍｍとなる部分の長さ１５ｍｍ、膜厚２０μｍである。バルーン内のＳＵＳ編組ポリアミドチューブのポリアミドを長さ１５ｍｍ分だけ除去してＳＵＳ編組を露出させ、レーザーエネルギー変換素子とした。石英光ファイバーの先端部１５ｍｍを円錐形状に加工し、レーザーエネルギー変換素子に対応して位置合わせした。また、バルーンの遠位端側、中央及び近位端側の３か所に温度センサー１５、１１及び１６を取り付けた。
バルーンを水温３７℃の恒温槽に浸漬し、バルーン内圧が２００ｋＰａになるように、造影剤／生理食塩水１／１希釈液を造影剤注入用ポンプにて連続圧入した。光ファイバーに出力５ＷのＹＡＧレーザーエネルギーを導入し、２０秒で中央の温度センサーが７０℃になるまで昇温し、中央の温度センサーの信号をフィードバックし、レーザーエネルギーのオンオフにより７０℃を１０秒間維持したのち、レーザーエネルギーを切り、２０秒で４５℃以下に冷却した。
この操作を５分ごとに１０回繰り返し、バルーンの遠位端側の温度センサーと近位端側の温度センサーが示す温度を記録した。遠位端側の温度センサーが示す温度と、近位端側の温度センサーが示す温度とには、殆ど差異がなかった。
実施例２
石英光ファイバーの先端部を、図３に示す長軸の長さが２４０μｍ、短軸の長さが１００μｍの回転楕円体の半分の形状に加工し、光ファイバーの小径化が始まる位置を、発熱部材の近位端から遠位端側に２ｍｍ離れた箇所に位置合わせして、実施例１と同じ操作を行った。
１０回の測定において、遠位端側の温度センサーが示す温度と、近位端側の温度センサーが示す温度とには、殆ど差異がなかった。
比較例１
石英光ファイバーの先端を、図４に示す切断面とし、切断面を発熱部材の近位端から遠位端側に２ｍｍ離れた箇所に位置合わせして、実施例１と同じ操作を行った。
１０回の測定において、遠位端側の温度センサーが示す温度と、近位端側の温度センサーが示す温度とには、全てに温度差が認められ、最も少ないもので５℃、多いもので１０℃もの差異が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明のバルーンカテーテルによれば、バルーンの温度分布が均一になるので操作性の良好な熱可塑性樹脂からなるバルーンを使用することができ、生体器官を短時間内に加熱冷却して病変組織を治療し、特に経皮的冠動脈形成術（ＰＴＣＡ）などに適用して、血管を傷つけることなく安全に拡張し、再狭窄を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のバルーンカテーテルの一態様の説明図である。
【図２】図１のバルーン部分の拡大図及び光ファイバーの先端部の側面図である。
【図３】本発明のバルーンカテーテルの他の態様のバルーン部分の拡大図及び光ファイバーの先端部の側面図である。
【図４】従来のバルーンカテーテルの一例のバルーン部分の拡大図及び光ファイバーの先端部の側面図である。
【図５】実施例で用いたバルーンカテーテルのバルーン部分の拡大図及び光ファイバーの先端部の側面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  近位部接続部品
２  液体流入用ルーメン
３  液体流出用ルーメン
４  光ファイバー
５  温度センサー導線
６  カテーテル軸
７  発熱部材
８  バルーン
９  液体送り装置
１０  レーザー出力装置
１１  温度センサー
１２  光ファイバーの先端部
１３  光ファイバーの先端部
１４  光ファイバーの先端部
１５  温度センサー
１６  温度センサー
【図１】
2006015064.tif 000003
【図２】
2006015064.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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