(57)【要約】【課題】現行の血管内コイルは、配置中、コントロールが困難であり、からまり、血流中に突き出て、血餅形成および発作の確率を高める可能性があり、動脈瘤の容積の約30％を満たすにすぎず、経時的に圧縮し、動脈瘤の増大を持続させる可能性がある。よって、血管内コイルまたは類似用具と併用して、または、併用せずに、適切な生体材料を使用し、哺乳類体内の標的部位で治療的閉鎖を有効に形成する組成物および方法が求められている。【解決手段】本発明は、動脈瘤、動静脈奇形、腫瘍への過剰血液供給、大量血管出血、および、病態緩和に塞栓形成を要する他の病態などの病態の治療用の血管内閉鎖形成のための組成物および方法を含む。本発明の実施態様は、血管内コイルまたは類似用具を併用し、または、併用せずに、アルギン酸カルシウムを使用して、閉鎖対象の哺乳類の体内の部位に閉鎖を形成する組成物および方法に関する。【選択図】図1
2007514792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管内閉鎖を形成する方法において、
血管系内の標的区域への精製アルジネート（alginate）液の注入および塩化カルシウム溶液の注入をコントロールする段階を含み、
前記の精製アルジネート液の注入および前記塩化カルシウム溶液の注入が非同期的に始まり、または、終了する、
血管内閉鎖を形成する方法。
【請求項２】
請求項1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液が高グルロン酸含量を有する、
方法。
【請求項３】
請求項1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液が低分子量である、
方法。
【請求項４】
請求項1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液が高グルロン酸含量を有し、低分子量である、
方法。
【請求項５】
請求項1に記載の方法において、
前記の塩化カルシウム溶液の注入流速が、注入中、連続的である、
方法。
【請求項６】
請求項1に記載の方法において、
前記の塩化カルシウム溶液の前記注入流速が、注入中、可変的である、
方法。
【請求項７】
請求項1に記載の方法において、
前記の塩化カルシウム溶液の注入が段階的に間隔をおいて行われる、
方法。
【請求項８】
請求項1に記載の方法において、
前記の塩化カルシウム溶液の前記注入流速が、注入中、連続的であり、前記の精製アルジネート液の注入が段階的に間隔をおいて行われる、
方法。
【請求項９】
請求項1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液の前記注入流速が、注入中、連続的である、
方法。
【請求項１０】
請求項1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液の前記注入流速が、注入中、可変的である、
方法。
【請求項１１】
請求項1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液の注入が段階的に間隔をおいて行われる、
方法。
【請求項１２】
請求項1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液および前記塩化カルシウム溶液の前記注入流速が、注入中、ほぼ等しい、
方法。
【請求項１３】
請求項1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液および前記塩化カルシウム溶液の注入流速が、注入中、異なる、
方法。
【請求項１４】
請求項1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液の注入および前記塩化カルシウム溶液の注入が、段階的に間隔をおいて行われる、
方法。
【請求項１５】
請求項1に記載の方法において、
前記コントロール注入中、前記のアルジネート液に1種類以上の物質を添加する、
方法。
【請求項１６】
請求項15に記載の方法において、
前記の1種類以上の物質が、治療薬、放射性物質または造影剤、増殖増強剤または阻害剤、またはそれらのいずれかの組み合わせから成る群から選択される、
方法。
【請求項１７】
血管内閉鎖を形成する方法において、
a.少なくとも2つの管腔から成るカテーテルを提供する段階と、
b.血管系内の標的区域において、前記カテーテルを通しての前記の標的区域への精製アルジネート液の注入および塩化カルシウム溶液の注入をコントロールすることによって、アルギン酸カルシウムポリマーを形成する段階と、を含み、
前記ポリマーが前記標的部位内の前記カテーテル外で形成され、前記の精製アルジネート液の注入および前記塩化カルシウム溶液の注入が非同期的に始まり、または、終了する、
血管内閉鎖を形成する方法。
【請求項１８】
請求項17に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液が高グルロン酸含量を有する、
方法。
【請求項１９】
請求項17に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液が低分子量から成る、
方法。
【請求項２０】
請求項17に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液が高グルロン酸含量を有し、低分子量から成る、
方法。
【請求項２１】
請求項17に記載の方法において、
前記少なくとも2つの管腔が同心円である、
方法。
【請求項２２】
請求項17に記載の方法において、  
前記の塩化カルシウム溶液の前記注入流速が、注入中、連続的であり、前記の精製アルジネート液の注入が段階的に間隔をおいて行われる、
方法。
【請求項２３】
血管内閉鎖を形成する方法において、
a.少なくとも1つの補助用具を血管系内の標的区域に提供する段階と、
b.前記標的区域への精製アルジネート液の注入および塩化カルシウム溶液の注入をコントロールする段階と、を含み、
前記精製アルジネート液の注入および前記塩化カルシウム溶液の注入が非同期的に始まり、または、終了する、
方法。
【請求項２４】
請求項23に記載の方法において、  
前記少なくとも1つの補助用具がコイル、ステント、バルーン、または、それらの組み合わせを具備する、
方法。
【請求項２５】
血管内閉鎖を形成する方法において、
a.イオン透過性バルーンを血管系内の標的区域に提供する段階と、
b.前記標的区域への高グルロン酸含量を有する精製アルジネート液の注入をコントロールする段階と、
c.前記標的区域への塩化カルシウム溶液の注入を、前記イオン透過性バルーン内に前記塩化カルシウム溶液を注入することによってコントロールする段階と、
を含む、方法。
【請求項２６】
血管内閉鎖を形成する方法において、
a.バルーンを血管系内の標的区域に提供する段階と、
b.前記標的区域への高グルロン酸含量を有する精製アルジネート液の注入、および、塩化カルシウム溶液の注入をコントロールする段階と、を含み、
前記のアルジネート液および前記塩化カルシウム溶液を非同期的に注入し、前記バルーンが1つ以上の組み込みカテーテルを有する、
血管内閉鎖を形成する方法。
【請求項２７】
血管内閉鎖を形成する方法において、
a.少なくとも1つのプレコートコイルを血管系内の標的区域に提供する段階と、
b.前記標的区域への高グルロン酸含量を有する精製アルジネート液の注入、および、塩化カルシウム溶液の注入をコントロールする段階と、を含み、
前記のアルジネート液の注入および前記塩化カルシウム溶液の注入が非同期的に始まり、または、終了する、
血管内閉鎖を形成する方法。
【請求項２８】
請求項27に記載の方法において、  
前記コイルが、少なくともアルジネートゲル絶縁保護コーティング剤でプレコートされる、
方法。
【請求項２９】
請求項27に記載の方法において、
前記コイルが、少なくとも未反応アルジネート液絶縁保護コーティング剤でプレコートされる、
方法。
【請求項３０】
請求項27に記載の方法において、
前記コイルが、少なくとも塩化カルシウムイオンでプレコートされる、
方法。
【請求項３１】
請求項27に記載の方法において、
前記コイルが、コラーゲン、透過性ゲルまたはポリマー材でプレコートされる、
方法。
【請求項３２】
請求項28に記載の方法において、
前記コイルが、前記標的区域に前記コイルを配置する前に、イオン注入によって改良される、
方法。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、一般に、動脈瘤、動静脈奇形、腫瘍への過剰血液供給、大量血管出血、および、病態緩和に塞栓形成を要する他の病態などの病態の治療用の血管内閉鎖形成のための組成物および方法に関する。さらに特に、本発明は、血管内コイルまたは類似用具を併用し、または、併用せずに、アルギン酸カルシウムを使用して、閉鎖対象の哺乳類の体内の部位に閉鎖を形成する組成物および方法に関する。
【０００２】
〔発明の背景〕
神経血管病巣および脳腫瘍は、世界中で数百万人の生命を脅かす。脳内の動脈瘤、動静脈奇形(AVM)、および腫瘍は、広範囲な患者年令および民族が罹患する。病巣増殖頻度は、あらゆる民族群に均一に広がっている。
【０００３】
動脈瘤は、しばしば、血管の弾力的発達において遺伝的欠損から経時的に生じる。正常圧は、最終的に血管壁にストレスを加え、血管壁側方にゆっくりとバルーンを形成する(動脈瘤嚢)。典型的には、患者は、ゆっくりと経時的に動脈瘤を発症し、40才以上の患者には、高リスクである。しかし、出血および他の合併症は、20才程度で早くも起こり得る。現在、年間160,000名の動脈瘤患者が、血管の出血により診断されている(北米において40,000名、ヨーロッパにおいて120,000名)。出血後、これらの患者の60％が生存するにすぎない。
【０００４】
AVMは、生後10年で容易に増大する先天性欠陥であることが知られている。北米およびヨーロッパの約2,000,000人がAVMを発症している。高血流は、AVMを通ってシャントを生じ始め、それによって、経時的に血管病巣を拡張し、脆弱化する。北米だけで、AVM患者の約7％は、血管の脆弱化および出血をきたす。AVM出血は、一般に、20才〜40才の小児および若年成人に発症する。
【０００５】
参照することによって本明細書に組み入れられている米国特許第6,592,566号に述べられているように、血管内ポリマー治療は、血管の血流閉鎖を達成し、罹患群を治療するための、新しく、成長している分野である。この技術によって、ポリマー材料が血管系の標的部位まで移動し、重合し、当該標的部位で血管内閉鎖物を形成するように、ポリマー材料を血管に直接注入することができる。
【０００６】
血管内塞栓形成技術は、過去5年に亘るカテーテル技術の進歩とともに、発展している。マイクロカテーテルは、これまで届きにくかった血管病巣へのさらに十分な進入を容易にする。
【０００７】
外科的手段では届きにくい動脈瘤は、現在、血管内金属コイルで治療されており、成功が限られている。コイルは、しばしば、プラチナ系形状記憶ワイヤーで、マイクロカテーテルから動脈瘤に送られる。コイルは、カテーテルチップから放出されるので、当該コイルは、動脈瘤空隙内に充填される。コイルは、観血的外科技術に勝る改良用具であり、以前は治療不可能であった病巣への代替治療法となる。しかし、血管内コイルは、重大な制約も有する。当該血管内コイルは、配置中、コントロールが困難であり、からまり、血流中に突き出て、血餅形成および卒中発作の確率を高める可能性がある。さらに、コイルは、動脈瘤の容積の約30％を満たすにすぎない。そのため、コイル質量は、経時的に圧縮し、動脈瘤の増大を持続させる可能性がある。
【０００８】
よって、血管内コイルまたは類似用具と併用して、または、併用せずに、適切な生体材料を使用し、哺乳類体内の標的部位で治療的閉鎖を有効に形成する組成物および方法が求められている。
【０００９】
〔発明の概要〕
本発明は、血管内コイルまたは類似用具と併用して、または、併用せずに、アルギン酸カルシウムを用いた組成物および方法を提供し、閉鎖対象の哺乳類体内の部位に閉鎖を形成することによって、このまだ満たされない要求に取り組むものである。よって、本発明に従って、アルギン酸カルシウムなどの非付着性、非毒性および組織様材料の有効利用は、血管内塞栓形成を拡大し、より高い治療効果への要求を満たし、リスクを最小化することができ、血管内塞栓形成は、より観血的な外科技術および放射線外科技術のより有効な代理法または補助手段とすることができる。
【００１０】
本発明は、各種マイクロカテーテル送達システムでアルジネートを至適化する血管内閉鎖の新規治療法から成る。本発明の一部の実施態様に従って、アルジネート塞栓形成材は、動脈瘤治療、ならびに、AVMおよび腫瘍血液供給の治療に、コイルとともに使用される。
【００１１】
本発明の一部の実施態様に従って、アルギン酸カルシウムを、マイクロカテーテルから血管に二成分ポリマーとして選択的に送達し、有効な血管内ポリマー閉鎖を生じる。液体アルジネートの流動性および粘性を利用して、マイクロカテーテルからの送達を至適化することができる。さらに、一部の実施態様では、より完全な閉鎖を得るために、血管壁にカテーテルが付着する心配なく、血管系に大量のアルジネートを送達することができる。
【００１２】
一部の実施態様では、アルジネートおよびそれとは別の反応成分の注入は、血管内閉鎖への複数の選択を可能にする。現行の血管内ポリマーを触媒と予め混合し、一定時間内に重合させる。重合は不可逆的であり、ポリマーは、血管に付着し、注入カテーテルの管腔を遮断し、時には、カテーテルチップを血管壁に粘着させる可能性がある。本発明の実施態様は、非付着性アルジネートゲルを含み、現行の血管内塞栓形成材を凌ぐより高い柔軟性と重合プロセスコントロールを提供する。
【００１３】
一部の実施態様では、本発明は、小頸部の、低流動脈瘤を有効に閉鎖するシステムおよび方法を含む。別法として、一部の実施態様では、本発明は、広頸部の、高流動脈瘤の起こり得る流出を、例えば、アルジネートのコイルとの併用などの補助具とともに減少させるシステムおよび方法を含み、これらの動脈瘤の治療法を提示する。
【００１４】
本発明の特徴および発明の態様は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および、以下の簡単な図面の説明を読み取ると、一層明らかになる。
【００１５】
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、血管内コイル、ステント、バルーン、または、類似用具を併用する場合、または、使用しない場合で、閉鎖対象の哺乳類の体内の部位に閉鎖を形成するための、アルギン酸カルシウムを使用する組成物および方法に関する。
【００１６】
本発明の一部の実施態様では、生体適合性があり、機械的に安定な二成分ポリマーであるアルギン酸カルシウムが、二成分ポリマーとしてマイクロカテーテルから血管に選択的に送達され、有効な血管内ポリマー閉鎖を生じる。精製アルギン酸カルシウムは、血管内塞栓剤としての使用に至適な材料特性を有する。アルジネートは、液体状で調整可能な粘性、固体状で機械的安定性、および、非付着性を有する。液体アルジネートの流動性および粘性を使って、マイクロカテーテルによる送達を至適化できる。
【００１７】
アルギン酸は、褐藻類に由来する天然多糖ゲルである。アルジネートは、ポリマー鎖(図1(A))に沿った各種配列、また、各種分子量を有するマンヌロン酸(M)とグルロン酸(G)のブロックから成るコポリマーである。GおよびM酸の濃度(G/M比)は、構造特性および生体適合性特性の変動に寄与する。アルギン酸は、水溶性で、塩化カルシウムなどの非毒性二価陽イオン溶液とイオン架橋できる(図1(B))。カルシウムイオンは、個々のアルジネート分子のグルロン酸部位どうしが結合し、安定なアルジネートゲルを形成することができる。得られるポリマーは、非付着性、組織様の機械的性状を有する。高G酸含量を有する精製アルジネート(PHG)は、血管内閉鎖に使用する上で至適な材料特性を有する。
【００１８】
よって、アルギン酸カルシウムは、単純構造および高水分量を有する天然ポリマーで、当該ポリマー中への反応成分、塩化カルシウムおよび体液の拡散を可能にする。特に、PHGアルジネートは、生体適合性があり、苛酷な溶媒を必要とせず、非付着性である。
【００１９】
一部の実施態様では、血管壁にカテーテルが付着する心配なく、閉鎖をより完全にするため、大量のアルジネートをマイクロカテーテルから血管系に送達できる。制約のない一例として、二重管腔カテーテルを使って、アルジネートと塩化カルシウム反応成分を同時に注入し、当該ポリマーの流動方向を、閉鎖が必要な血管に向けることができる。また、複数のカテーテルを使って、アルジネートおよび反応成分を反対方向から注入し(二方向注入)、流れを合流させ、重合させることができる。他の実行可能な注入技術は、近位バルーンカテーテルによる局所流停止およびアルジネートおよび反応成分の遠位逆行性注入を含む。
【００２０】
アルジネートおよびその個別反応成分は、血管内閉鎖に対し、複数の選択が可能である。現行の血管内ポリマーは、予め触媒と混合し、特定の時間内に重合される。その重合は、不可逆的で、当該ポリマーは、血管に付着し、注入カテーテルの管腔を遮断し、時には、血管壁に当該カテーテルのチップを粘着させる可能性がある。非付着性アルジネートゲルは、現行の血管内塞栓形成材よりも高い柔軟性および重合プロセスコントロールを提供することができる。
【００２１】
適切な動脈瘤閉鎖ポリマーを選択する上で、材料の注入可能性および機械的特徴付けは、重要であるが、ほとんど広範囲に検討されていない。我々の研究は、一例にすぎず、制約されるものではないアルギン酸カルシウム、即ちALGEL(登録商標)(Neural Intervention Technologies, Ann Arbor, MI)が、その反応後固体状態で高い機械的強度、未反応液体状態で低い粘性、注入中のコントロール性を有する非付着性材料であることを立証している。
【００２２】
我々の研究は、ALGELが、単独で、小頸部低流動脈瘤を有効に閉鎖できることを示している。しかし、広頸部高流動脈瘤は、起こり得る流出を軽減するための補助用具を必要とする。本発明に従って、コイルと併用したALGELは、これらの動脈瘤の有効な治療法であり、ALGEL送達をコントロールすることによって、動脈瘤への流れを排除でき、コイルまたは他の用具と併用すると、広頸部、高流動脈瘤からのALGELの流出の可能性を排除できる。
【００２３】
制約なしで、ある実施態様では、本発明は、同心チューブマイクロカテーテル送達システムを使った、標的部位へのアルジネートのコントロール注入を含む。別の実施態様では、本発明は、標的部位でのステント配置を行う場合、または、行わない場合の非改良コイルの挿入と、それに続くアルジネート注入を含む。なおも別の実施態様では、本発明は、標的部位でのステント配置を行う場合、または、行わない場合の改良コイルの挿入と、それに続くアルギン酸塩アルジネート注入を含む。別の実施態様では、本発明は、標的部位でのステント配置を行う場合、または、行わない場合の改良アルジネートコートコイルの挿入を含む。
【００２４】
一部の実施態様では、請求の範囲に記載されている発明は、一部の実施態様の検証を可能にする体外動脈瘤モデルから成る。当該モデルは、機械的安定性および疲労抵抗性に関するアルジネートおよびアルジネート-コイル塞栓形成の材料試験を迅速化する柔軟なデザインと、閉鎖鋳造物除去のための進入し易さを提供する。当該モデルは、ポリマー栓の特定、ならびに、起こり得る下流塞栓の追跡を可能にする。当該モデルを使用する場合、例えば、注入中の血管造影画像描出装置に何らかのアルジネート流を記録できるように、放射線不透過染料を使用し、あるいは、下流に放出される可能性のあるアルジネート粒子を捕捉するために、当該モデルの流出路に狭い出口コネクター(管腔直径未満)を取り付けることによって、アルジネート流を追跡することができる。本発明では、アルジネート粒子は、当該モデルの2つの出口で得られるリアルタイム圧力読み取り値によって直ちに読み取ることができる。詰まった出口は、著しい圧力降下(卒中発作に似ている)をきたす。また、第二出口の圧力読み取り値は、流れの損失への代償によって、著しく上昇する。
【００２５】
本発明は、アルジネート送達システムから改良アルジネート-コイルシステムにまで及ぶ、多様な閉鎖技術による治療をさらに選択し易くする方法および組成物からも成っている。アルジネートは、血管病巣を充填、閉鎖する望ましい特性を有する生体適合性の高い材料である。その独特な性質を利用して、単独で、または、他の用具と併用して、血管閉鎖を最大化し、短期および長期のアルジネート塞栓形成特性を強化することができる。ポリマーの塞栓形成は、コイル処置単独の申し分のない補助手段となり、有利である。よって、本発明に従って、単独での閉鎖材料としての、また、他の用具との併用での、ALGELの有効性は、AVM、動脈瘤および腫瘍などの様々な神経血管病巣への利用を拡大することができる。
【００２６】
本発明の実施態様は、制約なしに、以下の段階を含むことができる(図2)：
・同心チューブまたは二重管腔マイクロカテーテル送達システムを使ったアルジネートのコントロール注入；
・アルジネート送達用カテーテルの、動脈頸部全体に膨張するバルーンとの配置；
・ステントおよび/またはバルーン配置を併用する場合、または、併用しない場合の非改良コイルの挿入と、それに続くアルジネート注入；
・ステントおよび/またはバルーン配置を併用する場合、または併用しない場合の改良コイルの挿入と、それに続くアルジネート注入；
・ステントおよび/またはバルーン配置を併用する場合、または併用しない場合の改良アルジネートコートコイルの挿入。
【００２７】
現在、コイル技術は、動脈瘤への血流を妨害するのに有用であり、動脈瘤内での血栓形成を活性化するのに役立つ。しかし、コイル送達の性質および治療中のもつれの可能性のために、コイルは、動脈瘤底空隙の25％〜33％しか充填できない。残った空隙は、血栓で埋められる。動脈瘤への持続的拍動血圧は、コイルを圧縮する可能性がある。血栓は、これの発生を防止するだけの機械的強度を提供しない。そのため、動脈瘤は、増大し続け、出血のリスクが再発する。本発明の一部の実施態様に従って、アルジネートとのコイルの併用は、動脈瘤のより完全な充填を確実なものにし、送達のコントロールを高め、閉鎖不全または血流へのポリマー流出の可能性を低下させることができる。
【００２８】
一部の実施態様では、本発明は、カルシウムイオン放出材でコートした改良コイルから成る。当該コイルは、動脈瘤(底部)の本体への流れを遮断し、底部は、カルシウムイオンが拡散する。次に、一例にすぎず、制約なく、単一管腔マイクロカテーテルからアルジネートを標的部位に注入し、残りの空隙を充填する。
【００２９】
他の実施態様では、本発明は、脱水アルジネートコーティングを有する改良コイルから成る。当該コイルのアルジネートヒドロゲルは、標的部位に適用すると、再水和、膨潤し、動脈瘤底を埋める。
【００３０】
至適アルジネート送達
本発明の一部の実施態様は、新規閉鎖材および送達法を含む。動脈瘤は、高リスク病巣であり、過剰充填または上流に流れる塞栓による動脈瘤破裂および発作惹起を回避するために、治療用材料の正確な送達を要する。神経放射線科医は、動脈瘤サイズ、形状および流動パターンなどの要因を分析することによって、治療リスクを正確に評価することができる。当該要因は、次のとおりである。
・動脈瘤サイズ、底部直径の測定：小7〜10 mm、中11〜15 mm、大16〜25 mm、巨大＞25 mm。
・動脈瘤頸部サイズ：小＜底部直径の50％、大＞底部直径の50％。
・動脈瘤流量交換速度：血流が造影剤を動脈瘤から流し出すのに必要な時間：高速＜30秒、中速30〜60秒、低速＞60秒。
【００３１】
模擬臨床血流および血圧を使った体外動脈瘤モデリングは、治療の容易さによって動脈瘤を等級付けするのに役立った：
・単純動脈瘤：小〜中底部、小頸部および低速流量交換
・中等度動脈瘤：中〜大底部、小頸部および中速〜高速流量交換
・複合型動脈瘤：中〜大底部、大頸部、中速〜高速流量交換
【００３２】
一部の実施態様では、本発明は、低流および/または狭頸部動脈瘤に特に有効な新規アルジネート送達法を含む。よって、一部の実施態様では、同心チューブマイクロカテーテルデザインを使って、アルジネート送達の至適コントロールを実施できる。カテーテルは、単一管腔マイクロカテーテルから成り、第一カテーテル内部に、さらに小さな直径の第二カテーテルが送り込まれる。内カテーテルは、止血バルブまたは類似のバルブシステムを通して送られる(図3)。アルジネートは、内カテーテルから注入でき、塩化カルシウムは、止血バルブの側口から注入でき、そこで、液体は、大きめのマイクロカテーテル内部、内カテーテルの外側を流れる。当該材料は、どちらのカテーテル部位からも注入できるが、アルジネートは、塩化カルシウムよりも粘性が高いので、内カテーテルと外カテーテルの間に注入する場合よりも、内カテーテルから注入する場合の方が流れへの抵抗が著しく減少する。アルジネートと塩化カルシウムは、カテーテルチップの出口で混ざり合う。
【００３３】
内カテーテルは、大きめのカテーテル内で、大きめのカテーテルと同じ位置で、あるいは、大きめのカテーテルの外側で停止するように調整できる。それぞれの位置が、アルジネート注入のコントロール性、および、生じるアルジネートゲル形成を向上させた独特の注入結果を示す。大きめのカテーテル内での混合は、出口で形成し始めるアルジネート塊を生成し、ゲルはそれ自体が積み重なり、安定な塊となる。カテーテル出口での混合は、両管腔から互いに同一平面である場合、膨張して血管欠損部を完全に塞ぐことができる成形可能な塊を生じる(図4a)。大きめのカテーテルの出口からはみだしている内カテーテルからのアルジネートの放出は、混合が進むことを最小限に抑え、それによって、すでに形成されているゲルをカテーテルから放出する(図4b)。
【００３４】
本発明の実施態様に従って、カテーテルチップの外側でのアルジネートと塩化カルシウムの混合によって、流れをさらにコントロールでき、欠損部を塞ぐことになる。これは、図4aに構成されるように、同心カテーテルを使うことによって達成される。内外カテーテルチップは、隣接して配置する。両液体は、カテーテル外に放出され、混ざり合い、成形可能な塊になる。より現行のコイル技術のように、この塊は、折り重なって一定容積を塞ぎ、それによって折り目どうしの間に空間を生じる既製ファイバーと異なり、増大し、より完全に欠損部を塞ぐことができる。ファイバーは、互いに結合する可能性も少ない。それは、塩化カルシウム-アルジネート反応物が完全であり、塊を形成するのに、確実に隣接ファイバーをしっかりと結合しないからである。しかし、カテーテル外での混合は、積み重なって固体になり、より完全に欠損部を塞ぐ塊を形成する。
【００３５】
一部の実施態様では、2つの成分(アルジネートおよび塩化カルシウム)の流速および注入のタイミングを変えることによって、さらに十分にコントロールできる。この技術は、塩化カルシウムとアルジネートの分離注入、注入中の非同調流速、または、2成分の注入開始および停止時間の変動を含むが、それらに制約されない。当該2成分の同調または連動注入でさえ、異なる容積の2本のシリンジを使用しているが、非同調と見なすことができる。それは、2成分で、流速が異なるからである。塩化カルシウムおよびアルジネートの流速は、注入中に変動させ、停止することさえ、また、充填の進行度を評価した後に、再開することができる。一部の実施態様では、アルジネートが流れる時はいつも、塩化カルシウムが、常に流れており、塩化カルシウムの流速は、好ましくはアルジネートの流速の約0.5〜2倍である。制約のない一例として、ポンプでコントロールされる塩化カルシウムの連続流は、アルジネートの注入前に始まり、その後、ユーザーが適切と思う流速でアルジネートが手動で注入され、塩化カルシウムがアルジネートの注入の前、最中および後に流れている限り、アルジネート送達部位にカルシウムイオンが必ず存在し、そのため、ゲル化が最大化される。従来の実施態様は、各成分の正確な量を同一速度で、同一時間に送達する連動同調流動システムを含む。必要と思われる場合に、注入器具が分離可能で、個別にコントロールできない限り、同調流動システムは、注入コントロールを最大化する方法としては勧められない。
【００３６】
非同調流速注入は、段階的注入技法を可能にする。当該技法は、アルジネート充填の進行度を評価し、その後、必要ならば、同じカテーテルから複数回注入を継続するのに使用できる。段階的技法は、段階的注入中に変更できる異なる物質の組み合わせを含めて、アルジネートまたは塩化カルシウムへの物質の添加も可能にする。物質は、薬剤、放射能物質または造影剤、および、増殖因子または阻害剤を含むが、それらに制約されない。
【００３７】
塩化カルシウムなしのアルジネートの注入は、カテーテルからゲル塊を剥離させるためにのみ勧められる。これは、同心の内チューブを外チューブより外に押し出し(図4b)、アルジネートを塩化カルシウムなしで注入し、ゲル塊を放出することによって、最も容易に実施できる(図4b)。体内の未反応アルジネートは、塞栓形成の心配がない。混合されなかった塩化カルシウムも、特に、大半の血管欠損に対して、生体内でアルジネートをゲル化するのに使用される少量(典型的には、10ccよりもはるかに少ない)では、塞栓形成または毒性の心配がない。
【００３８】
一部の実施態様では、管腔先端が互いに同一平面である限り、また、混合カニューレ中に当該成分を送達しない限り、外部混合および非同調流動は、考えうる管腔形状数の二重管腔カテーテルでも達成できる。むしろ、当該成分は、生体内システムに送達され、カテーテル外で混合され、閉鎖塊を形成する。
【００３９】
無制約の一部の実施態様では、動脈瘤頸部の近位に始まり、遠位に伸びる親血管にステントを配置することによって、アルジネートゲル送達をさらに十分にコントロールすることができる。次に、同心チューブマイクロカテーテルを、ステントメッシュを通過して動脈瘤に送り、ゲルを送達することができる。当該ステントは、構造支持体となるので、アルジネートゲルは、親血管に移動しない。注入カテーテルがすでに定位置にあり、アルジネート送達をさらにコントロールする場合、膨張可能なバルーンを一時的に動脈瘤頸部を越えて送達させることもできる(図5)。
【００４０】
バルーン保護によるアルジネート注入
無制約の一部の実施態様では、カテーテルを動脈瘤に送り、第二バルーンカテーテルを動脈瘤の近位および遠位に配置し、膨張させ、注入カテーテルを固定し、アルジネート注入中の流出を低減することができる(即ち、図16b)。アルジネートの送達およびゲル化後、当該バルーンを収縮させ、取り外す。バルーンは、イオン（カルシウムイオンなど)に不透過性または半透過性の材料から成ることができる。透過性バルーンによって、単一管腔カテーテルを動脈瘤内に配置でき、当該バルーンをカルシウムイオンで膨張させる。当該カテーテルからアルジネートが送達され、カルシウムイオンが当該バルーンから透過し、アルジネートをゲル化する。改良システムは、二重管腔構造の単一カテーテルであり、当該構造上、一方の管腔が動脈瘤内に配置され、第二の管腔が半透過性バルーンシステムに接続される。2つの別々のカテーテルの代わりにカテーテルシステムが一体化されている点を除いて、前記のように、アルジネートおよびイオンが送達される。バルーンおよびカテーテルの組み合わせ注入は、連続または段階的注入技術とともに使用できる。
【００４１】
体外アルジネートおよび非改良コイル治療
制約なしで、本発明は、アルジネートおよび非改良コイルの使用を含む。我々の体外試験は、高流動および/または大型頸部動脈瘤中のコイル配置が、構造を成し、血流作用を阻止し、残りの動脈瘤空隙へのアルジネート送達のコントロールを増加させ、起こり得る血流への流出を減少させることを示している(図6）。この方法は、保護を強化するため、ステントおよび/またはバルーン配置と併用することもできる。
【００４２】
体外モデルから取り出した我々のALGEL閉鎖サンプルの機械的安定性試験は、ALGELが、機械的安定性を有し(複素弾性率によって測定)、典型的な生体内動脈瘤剪断よりも約8倍高いことを示した。データは、ALGEL単独が小頸部低流動脈瘤を有効に閉鎖できることを示している。しかし、広頸部高流動脈瘤は、起こり得る流出を軽減するために、補助用具を必要とする。コイルと併用したALGELは、これらの動脈瘤の有効な治療法の一例である。
【００４３】
アルジネート注入と併用した改良コイル
他の実施態様は、アルジネート注入と併用した改良コイルの使用を含む。改良コイル表面は、組織増殖への生体活性反応を促進し、動脈瘤を治癒する。しかし、コイルだけでは動脈瘤を完全に充填できない点が、動脈瘤治癒成功の制約要因である。むしろ、本発明のコイルは、基礎構造成分と、非付着性、生体活性、かつ、組織様充填材料を含み、閉鎖安定性を強化する。
【００４４】
我々の研究は、アルジネートが、組織増殖を促進する良好な生体活性応答を誘発することを示している。制約のないある実施態様では、アルジネート注入と併用して、コイルにカルシウムイオンを含浸させる。当該コイルは、構造マトリックスを提供し、底部にカルシウムイオンを放出する。次に、液体アルジネートを、例えば単一管腔マイクロカテーテルから標的部位に送達し、当該部位で、アルジネートは、カルシウムイオンの存在下で重合し、動脈瘤底部を完全閉鎖する。
【００４５】
無制約のある実施態様では、本発明は、以下の段階によるコイル表面改良から成る：
1.  20％塩化カルシウムと混合したI型コラーゲンを調製し (イオン拡散)、
2.  コラーゲン-カルシウム溶液中にコイルを静置し、乾燥し、コイルにコーティング剤を物理的に付着させ、
3.  分子レベルで表面コーティング剤をイオン注入し、剪断抵抗を高め、さらに、
4.  体外で、コイル送達能、アルジネート反応性、および閉鎖安定性を試験する。
【００４６】
当業者に周知の研究では、表面コーティング剤の組織応答を広範囲に検討している。例えば、I型コラーゲンフィブロネクチンは、生体活性応答を誘発し、動脈瘤コイル上での内皮細胞の遊走および増殖を増加させることが周知である。一部の実施例では、これらの材料を20％塩化カルシウムと混合し、コイルコーティング剤を形成し、イオン拡散および生体活性について検討する。コイルを溶液に37℃で1時間浸漬することによって、コーティング剤を塗布し、当該コイル表面にコラーゲンポリマーを配置させる。次に、コイルを無菌層流フードで1時間風乾する。
【００４７】
一部の研究は、乾燥したコーティング剤単独が、カテーテル送達によって誘発される剪断応力および血流の剪断作用に抵抗できないことを示している。そのため、一部の実施態様では、コイル表面にコーティング剤をイオン注入する。イオン注入は、磨耗を増加させ、腐蝕を軽減し(股関節)、材料の血液適合性を改善し、機械的性状に影響を与えないことが立証されている。コイルコーティング剤のイオン注入は、物理化学的表面改良を生じる。Ne+イオンを加速させ、コートコイルに衝突させる(150 keVでイオン1x1015個の線量、He+などの他のイオン、および500 keVなどのさらに高いエネルギーを使っても同様の線量を得ることができる)。当該イオンは、クレーター様のコイル表面を形成し、コーティング剤を当該コイルに埋め込む。次に、当該コイルは、動脈瘤に送達され、そこで、埋め込まれた蛋白コーティング剤からカルシウムイオンが放出される。アルジネートの注入は、残りの動脈瘤容積を充填し、それによって、正常な血流路から動脈瘤欠損部を隔離する。アルジネート注入中にステントおよび/またはバルーンを使用して動脈瘤頸部全体に配置することによって、コイル配置とアルジネート注入をさらに保護することもできる。
【００４８】
アルジネートコーティングした改良コイル
本発明の一部の実施態様は、アルジネートコーティングした改良コイルを含む。アルジネート送達を補助手段とするイオン放出コイルは、アルジネートコーティング剤を含有する改良コイルと直接比較できる。アルジネートは、ヒドロゲルであるので、乾燥し、様々な液体環境(血液など)で急速に再水和できる。よって、一部の実施態様では、当該コイルとアルジネートを1単位として送達することができる。この方法は、コイル処理を一段階に減らすという長所がある。しかし、考えられる短所は、動脈瘤底部を完全に塞ぐために複数のコイル挿入が必要ということである。コイルは、典型的には、動脈瘤容積の25％〜33％しか塞がないので、アルジネートヒドロゲルコーティング剤は、膨潤し、残りの空隙を塞がなければならなくなる。改良アルジネートコートコイルを体外で検討し、動脈瘤充填能およびコイル膨張性を測定した。アルジネートは、95％以上が水であるため、容積膨張が可能であることは、重要であると思われ、検討し、特徴付ける価値がある。アルジネートコーティング剤の生成は、上記と同様の手順に従う。コーティング手順を以下に要約する：
1.  水中で1.75％アルジネート溶液を混合する
2.  第一段階のコイルのコーティング：コイルをアルジネート溶液に浸した後、10％塩化カルシウム溶液に浸す
3.  アルジネートコートコイルを乾燥し、当該コイルへの物理的付着を引き起こす
4.  第二段階のコイルのコーティング：コイルにアルジネートコーティング剤を分子レベルでイオン注入する
5.   体外のコイルの送達能、アルジネート反応性および閉鎖安定性を検討する
6.   生体内のコイルの送達能、アルジネート反応性、閉鎖安定性および生体活性を検討する。
【００４９】
コイルのALGELコーティングは、動脈瘤の充填を向上させ、完全閉鎖を達成することができる。3回のALGELコーティングは、コイルの直径を3倍に増加させる(図7a)が、脱水すると、改良コイルは、収縮し、元の直径近くまでになり、直径の増加は、1.08倍に過ぎない(図7b)。次に、液体環境に5分間戻すと、直径は、1.7倍に膨潤し(図7c)、1時間後、直径は、2.7倍になり、初回のコーティング直径の90％を回復する。
【００５０】
これらの改良コイルは、動脈瘤容積充填をさらに8〜10倍増加させ、有効な閉鎖を最大にすることができるが、脱水すると、初回の直径近くになり、普通のコイル送達カテーテルからの送達を容易にする。改良アルジネートコイルは、コイル上での液体アルジネートの絶縁保護コーティング(塩化カルシウムと反応せず)を行い、当該層を脱水ことによって調製することもできる。絶縁保護コーティングおよび脱水プロセスを複数回繰り返し、所望の厚さのコーティングを得ることができる。次に、これらのコイルを動脈瘤内に配置し、その後、カテーテルで、あるいは、本明細書で述べるように、カルシウム溶出コイルと併用して、カルシウムイオンを追加できる。
【００５１】
〔実施例１〕
アルジネート生体適合性
体重300±50 gのラット32匹の腎臓周囲の脂肪被膜にアルギン酸カルシウムを注入して、短期および長期の組織反応性を検討した。ケタミンカクテル(ケタミン50 mg、キシラジン(Xylazine) 5 mg、ProAce 1 mg)で、1匹当り0.5〜1 mLの用量によってラットを麻酔した。腹部左側に3 cmの切開を加えた。左腎周囲脂肪被膜を単離した。腎臓の隣の被膜内にポケットを作り、容積比1：1のアルジネートおよび0.68 M CaCl2-2H2O約0.5 mLを注入し、重合させた。2匹の別々のラットの腎臓に4種類のポリマータイプをそれぞれ注入し、一定期間中の組織反応の意義を決定した(1期間当り合計8匹)。各ラットの第二の腎臓は、そのままとし、対照として使用した。1群8匹の個々の群を翌日、1週間後、3週間後、9週間後に、試験全体で合計32匹を屠殺した。各ラットから両腎臓を採取した。組織反応性を最初に目視で分類した。ポリマー被膜形成、臓器および組織付着、および組織壊死が、ポリマー不適合の明確な指標である。視覚的重症度分類法を採用し、ポリマー-組織相互作用および刺激の非特異的短期ASTM標準試験を変更し、腎臓および周囲組織の反応性に対する、0〜4のスケールでの順位付けから成る。即ち、0〜1は、ほとんどまたはまったく反応、付着または被膜形成なし、4は、重度の付着、被膜形成および/または組織壊死あり、を示す。
【００５２】
粗アルジネートは、精製アルジネートよりも有意に高い反応性を示し、高M酸ゲルは、高G酸ゲルよりも急速な免疫応答を誘発する(表I)。粗アルジネートの総合反応性は、酸の含量とは無関係に一貫して高い(重症度3〜4)。精製アルジネートは、有意に低い免疫応答を示す。総合反応性は、2種類のアルギン酸濃度間で一定を保ち(重症度1〜2)、高M含量アルジネートは、やはり、より急速な免疫応答を呈する。
【表１】
2007514792.tif 000003
【００５３】
試験を拡大し、生じる機械的強度および生体適合性に対するアルジネートの構造および純度の影響を測定した。高グルロン酸含量(G/M比＞60/40)を有するアルジネートは、至適な強度、ポリマー収率および生体適合性を有することが判明した。
【００５４】
〔実施例２〕
アルジネート分子量の特徴付け
反応済みアルジネート分子鎖長は、しばしば、アルジネートの見掛けの粘度(mPas)および分子量(MW、g/mol)が参考になる。未反応のアルジネートの見掛けの粘度は、水に溶解したアルジネートの1.0重量％溶液を生成し、20℃での粘度を測定することによって決定される。見掛けの粘度は、アルジネートの分子量に比例する。分子量は、多角度レーザー光散乱分析を伴うサイズ排除クロマトグラフィーによって測定できる。精製済み、高G酸含量アルジネート(PHG)は、各種分子量を有し、溶液中の液体アルジネートの使用可能濃度および粘度に影響与える可能性がある。各種PHGアルジネートを、機械的安定性、およびポリマー収率について、最終粘度に基づいて体外で検討した：
・PHGアルジネート、見掛けの粘度34 mPas、MW 78,000 g/mol、G/M 68/32
・PHGアルジネート、見掛けの粘度37 mPas、MW 87,000 g/mol、G/M 68/32
・PHGアルジネート、見掛けの粘度53 mPas、MW 110,000 g/mol、G/M 68/32
・PHGアルジネート、見掛けの粘度110 mPas、MW 155,000 g/mol、G/M 68/32
一定範囲のアルジネート濃度を機械的安定性について検討し、データ群からアルジネートの特定粘性強度を補完した。データをグラフ化し、傾向線に当てはめ、圧縮強度対アルジネート濃度、圧縮強度対粘度、および、ポリマー収率対アルジネート濃度を予測した。次に、アルジネート注入粘度もグラフ化し、傾向線に当てはめ、注入粘度対アルジネート濃度を予測した(図8(a))。
【００５５】
得られた傾向線方程式を使用して、100 cPの注入粘度における各アルジネートタイプのアルジネート強度とアルジネートポリマー収率を補完した。結果を図8(b)にグラフ化した。補完データは、見掛けの粘度の関数としてのアルジネート強度およびポリマー収率の傾向を示している。元の、非熱処理34 mPasアルジネートは、最高の強度および収率を有する。非熱処理110 mPasアルジネートは、34 mPasアルジネートの60％の強度および75％のポリマー収率を有する。しかし、34 mPa(低分子量)に近い低めの見掛けの粘度を有するアルジネートは、増加したポリマー収率とポリマー強度を有し、それぞれ、増加し、34 mPasアルジネートの機械的特性に近づく。
【００５６】
結果は、低めの分子量の液体アルジネートから生成されたアルジネートゲルが、長鎖長アルジネートから生成されるゲルよりも安定であることを示している。分子量が低めのアルジネートを、高分子アルジネートよりも高めの濃度で混合し、同じ注入粘度を達成できる。得られる低分子量アルジネート溶液は、同じ粘度の高分子量アルジネート溶液よりも、機械的安定性が20〜40％高く、ポリマー収率が5〜10％高い。ほぼいずれの分子量範囲のアルジネートも使用できる(典型的アルジネートのMW範囲：65,000 g/mol〜200,000 g/mol)が、結果は、65,000〜90,000の分子量範囲が、至適な最大強度およびポリマー収率を有することを示している。
【００５７】
〔実施例３〕
体外動脈瘤モデル
ガラスチューブから、次に、軟質ポリマー樹脂に流し込んだモデルから作製した体外動脈瘤モデルで、ALGEL閉鎖試験を実施した。血管モデルは、頸動脈(C)、中大脳動脈(MC)枝、および前大脳動脈(AC)枝上に生じる正確な血管サイズおよび動脈瘤サイズを模している(図3)。当該モデルは、模擬外科環境における血管内塞栓形成治療の検討を可能にした。生じた閉鎖物は、2週間まで、拍動流と圧力を受けることができた。次に、塞栓形成後、ALGELサンプルをモデルから取り出し、閉鎖の有効性と機械的安定性について、さらに詳細に分析した。
【００５８】
モデルは、拍動ポンプから成り、収縮期-拡張期流および圧力効果を模したものであった(200 mL/分、160〜80 mmHg)。人工血液を利用し、粘度、イオン含量および蛋白含量を正確に模した。人工血液は、リンゲル液(Ringer solution)に溶解した12重量％デキストラン(70,000 MW)で調製した。圧力変換器とともに調整可能なチューブクランプを使って、血流圧を調節し、過剰注入中に起こり得る大型の下流粒子を捕捉した。ブフナー漏斗(Buchner)および20μm濾紙を使って、変換器を通過できる小型粒子を捕捉した。動脈瘤血管(基底部8 mm〜20 mm、小頸部3〜6 mm、広頸部7〜14 mm)を軟質弾性樹脂(CF50 ウレタン)の型にはめ、2つのぴったり合った小片とし、合わせて固定し流動系を作製した(図9)。軟質チュービングでモデルにカテーテルを挿入し、頸動脈路への大腿動脈進入を模した。X線透視装置画像描出システムを使って、神経放射線科用具およびカテーテルを送り、配置した。本発明のある実施態様では、制約なしに、生体内圧力および流速を、1つの分岐動脈瘤および2つの側壁動脈瘤のモデルで模した。塞栓形成前モデル流をＸ透視装置で測定した(図9)。ALGEL注入後、モデルを開き、さらに分析を進めるために、塞栓材料を進入させ、それを取り出した。
【００５９】
当該モデルの動脈瘤構成品を、2つの方法で閉鎖された：1)ALGEL注入単独、および2)部分動脈瘤コイリングとその後のALGEL注入の併用。
【００６０】
小頸部動脈瘤へのALGEL注入は、完全閉鎖を提供すると予想された。しかし、巨大動脈瘤および広頸部動脈瘤は、著しく異なる流動性を有し、そのため、防御手段を使用せずに下流へのALGEL流動の可能性が高まる。そのため、2〜3個のコイル基板を広頸部動脈瘤に配置した(＜5％容積充填)。当該コイルは、マトリックス構造として働き、その後、残りの空隙を埋めるためにALGELを注入した。
【００６１】
塞栓形成前の血管造影図を撮影し、小頸部動脈瘤モデルへの流入および流出を画像描出した(図10a)。市販の血管内コイル(Detach-18、Cook Inc.)を動脈瘤に送達し、構造マトリックスを形成し、動脈瘤基底部の乱流を停止させた(最大3個のコイル使用、5％容積閉鎖、図10b)。注入ALGEL混合物(水中50％ConrayおよびALGEL 1 mL当りタンタル0.25 gと混合した1.6重量％37mPasPHGアルジネート)を広範囲に検討し、体外および生体内での最大可視化、ならびに、液体での低粘度およびゲル状での高機械的強度を提供するように至適化した。3F二重管腔マイクロカテーテル(Target Therapeutics, Fremont CA)を、入り口の流れに挿入し、血管造影画像描出法を利用して動脈瘤まで送った。成分としてのアルジネート、塩化カルシウムとともにALGELを送達し、動脈瘤底部を閉鎖した(図10c)。コイルおよびアルジネートによる動脈瘤充填は、動脈瘤の90％〜100％閉鎖を生じた。閉鎖前後のＸ線透視画像密度を比較し、閉鎖の有効性を評価し、可能な下流閉鎖物を特定した。閉鎖後の血管造影図は、血管流からの動脈瘤の除去を示した(図10d)。次に、当該モデルを流れから離し、半分ずつに分離し、血管管腔に進入し、目視の閉鎖結果をX線画像と比較した。その後、当該モデルを浄化し、半分ずつを合わせて再固定し、以後の注入実験に再利用した。
【００６２】
以後の試験では、広頸部動脈瘤モデルを使用した(図11a)。3個までのコイルを併用した後、コイルマトリックスにALGELを注入し、高流、広頸部分岐動脈瘤を閉鎖した(図11b)。塞栓形成後の血管造影図は、動脈瘤の完全閉鎖を示し、血管モデルを通る下方への流れおよび持続開存状態の流れを認めなかった(図11c)。
【００６３】
以下の表は、完全ALGEL閉鎖および予備的ALGEL‐コイル閉鎖(表II)の塞栓形成処置の要約である。
【表２】
2007514792.tif 000004
【００６４】
ALGEL‐コイル試験結果は、広頸部動脈瘤に対する閉鎖技術の増強を示している。数種の動脈瘤サイズを軟質樹脂で型を取り、体外系での側壁および分岐動脈瘤を模した。第一に、ALGELを3F二重管腔マイクロカテーテルから小頸部動脈瘤に送達した。第二に、最小数のコイルを広頸部動脈瘤に送達し、マトリックス構造を形成した。次に、ALGELを送達し、残りの動脈瘤空隙に充填した。ALGELは、小頸部動脈瘤を完全に、かつ、有効に塞ぎ、さらに、コイルと併用して、広頸部、高流動脈瘤を塞ぎ、流出を起こさなかった。
【００６５】
アルジネート閉鎖物をゲル容積および機械的安定性について検討した体外モデルから回収した。容積を予め2 ccの人工血液を充填した5 ccシリンジで測定し、ALGELサンプルを液体に浸した。容積置換を、ALGELサンプル容積として記録した。ALGEL容積を既知の動脈瘤容積と比較し、充填％として表した。
【００６６】
レオメーター(RMS-800/RDSII, Rheometrics Scientific)で、機械的安定性を試験し、37℃(体温)、周波数掃引1〜500 rad/秒、1％歪みにおける複素弾性率および剪断抵抗を測定した。
【００６７】
複素弾性率を生体内に見られる典型的剪断応力および剪断周波数掃引(shear frequency sweep)と比較した。動脈瘤上の剪断応力は次式によって推計できる：
【数１】
2007514792.tif 000005
式中、(L)は、動脈瘤頸部の縦の長さ、(d)は、血管の内径、および(ΔP)は、動脈瘤頸部に及ぶ収縮期-拡張期圧変化である。生体内系の応力周波数掃引は、ALGELサンプル半径(r)を使って、典型的血流速度(v)をラジアン毎秒(rad/s)に変換して推計した：
Rad/s=v/r
【００６８】
生体内系に関する計算剪断および周波数推定値を推定生体内周波数範囲を含む広範囲周波数範囲に亘って検討したサンプルの実際の剪断抵抗と比較した(表III)。
【表３】
2007514792.tif 000006
【００６９】
機械的安定性および耐疲労性の結果は、低分子量アルジネート(65,000〜90,000 g/mol)が優れた短期および長期耐疲労性を有することを示した。高分子量アルジネートは、良好な初期安定性を有したが、経時的に強度が低下した(模擬生体内条件で、2週間後に試験した−図12)。
【００７０】
アルジネートゲル容積は、一定の生体内圧からの当該ゲルの液体損失のために、経時的に減少するが、動脈瘤の充填％は、60％〜90％を保つ(表IV)。
【表４】
2007514792.tif 000007
【００７１】
機械的安定性の結果は、至適化されたアルジネート(37 mPas PHGアルジネート)が、ヒトの血管系に見られる剪断作用よりも20倍まで高い剪断抵抗を有することを示している。低分子量アルジネート(20〜40 mPas、即ち65,000〜90,000 g/mol)は、2週間まで試験すると、優れた短期および長期耐疲労性を有する。
【００７２】
〔実施例３〕
生体内AVMおよび動脈瘤試験
アルジネートによる塞栓形成体外動脈瘤ブタモデル試験は、アルジネートが動脈瘤底部を完全に塞ぎ、閉鎖したことを示している(図10a〜dおよび図11a〜c)。
【００７３】
本発明の他の実施態様では、当業者に周知のAVM病巣のブタモデルに基づいて、生体内血管モデルをブタの頸部に作製した。結果は、現代のX-線透視装置でALGELが正確に可視化され、血管モデルの正確な部分に限局的に送達され、遠位塞栓形成なしに完全閉鎖を達成できることを示した。
【００７４】
ブタ試験は、血管内ゲルの長期機械的安定性、生体適合性および生体組織増殖応答の測定に使用できる新規の慢性ブタモデルも得た。慢性モデルは、微粒子の下流方向への流動の心配なく、ALGELの限局送達に広範囲に使用された。現行の試験は、ALGELの送達および下流微粒子の反応性が、6ヶ月間まで生存した慢性実験動物で立証されていることを示している。有効なALGEL閉鎖、生体適合性および下流微粒子欠如が、6ヶ月間まで生存した慢性実験動物で立証された。
【００７５】
ブタRMは、頭蓋底に認められる血管網である(図13)。RMは、左右の両総頸動脈(CC)に送られる。CCは、頭蓋底直前で分岐し、外頚動脈(EC)および上行咽頭動脈(AP)に達する。左右APは、RM下部に直接入る。RM上部は、ウィリス動脈輪(CW)に連結し、脳底動脈(BA)から血流を補充している。上RMは、吻合枝(RA)および吻合動脈(AA)によってECにも連結されている。小血管は、AP、後頭動脈枝(OA)および筋動脈枝(MA)から分岐し、RMを迂回する。血流は、外頸静脈(EJV)から当該モデルを出る。
【００７６】
15 cmの切開を胸鎖乳突筋と平行して、頭蓋底まで加える。EJVおよびCCの5 cmセグメントを切離、単離し、外膜から離した。2 cmの縦切開をCCセグメントおよび隣接EJVに加えた。血管層から血液をヘパリン添加生理食塩水で洗い落とす。切開部後縁を近接させ、連続6-0プロレン縫合糸で吻合した後、前縁を吻合し、フィステルを完成する。
【００７７】
生じた血流は、吻合部で交差し、EJVから出る。吻合部に近接するCCを結紮し、血液凝固させ、頸動脈から吻合部への流れを防ぐ。吻合部から遠位のCCは、頭蓋底に近いECおよびAPに分岐させる。次に、ECを6-0プロレンによって起始部で結紮し、双極性焼灼器(bipolar cautery)で血液凝固させる。APのOAおよびMAは、RMを迂回する二次流路であるため、これらの分枝血管も、結紮または血液凝固させる。結果として血流ループが生じ、左CCおよびAPは、動脈支流として働き、怪網は、AVM塊(病巣)になり、右AP、CCおよびEJVは、静脈排液系になる(図13)。
【００７８】
生体内ブタ動脈瘤モデルは、慢性条件下での動脈瘤生成、コイルなどの閉鎖材料の試験用として十分に立証されている手順である。頸部右側には、10 cmの切開を加える。総頸動脈(CCA)、内頸動脈(ICA)および外頸動脈(ECA)および頸動脈分岐を露出し、外頸静脈(EJV)を露出する。全血管手術および動脈瘤構築は、神経外科医または専門の研究者が外科用顕微鏡を使って実施する。十分な長さのEJVを露出した後、それを、両端で結紮する。次に、EJVの2 cm断片を取り出し、生理食塩水中に入れる。その後、取り出したEJVを、さらに小さな断片に切断し、動脈瘤底部とする。当該血管の遠位管腔を切断し、血管壁を縫合して閉じ、球形の底部を形成する。生成された動脈瘤底部は、楕円形で、長径8 mm、短径6 mmである。頸部直径は、約4 mmになる。頸動脈固定後、円形側の管壁を露出した総頸動脈の長さに沿って切断する(通常、ICAおよびECAも使用できる)。次に、変形EJVセグメントの近位開口端を、頸動脈の側壁上で端側縫合し、袋状動脈瘤嚢を作る。EJV断片の長さを変えることによって、頸動脈開口部のサイズ、頸部サイズおよび底部サイズの異なる動脈瘤を作ることができる。
【００７９】
アルジネートの長期塞栓形成試験を、13例のAVMブタモデルと3例の動脈瘤モデルについて実施した。AVMモデル中、4例は1週間、3例は1ヶ月間、6例は6ヶ月間生存した。動脈瘤モデル3例は1ヶ月間生存した。全動物に対して、50％Conrayおよび水に溶解し、ALGEL溶液1mL当りのタンタル0.25 g/mLと混合した1.6重量％37mPas(87,000 g/mol) PHGアルジネートで塞栓を形成した。ALGEL注入は、150 cm、3Fプロトタイプ二重管腔または同心チューブマイクロカテーテル(Target Therapeutics, Fremont, CA)で実施した。二重管腔マイクロカテーテルデザインによって、マイクロカテーテルチップから出る際に混合、重合されるまで分けられている液体ALGELと反応成分塩化カルシウムの同時注入が可能になった。処置は、AVMモデルにおける左RM下部の部分閉鎖およびAP血管の完全閉鎖、ならびに、動脈瘤モデルの底部嚢の完全閉鎖を含んだ。急性動脈瘤モデルへの注入は、以下の保護用具で実施した。即ち、ステント、コイル、バルーン、ステントおよびコイル、ステントおよびバルーン、コイルおよびバルーンである。生存動脈瘤モデル3例全部に、アルジネートおよびバルーンで塞栓を形成させた。
【００８０】
Ｘ線透視検査は、OEC 9800 Series Super-C Ｘ線透視装置およびOEC 1k x 1kワークステーションによる画像デジタル化(OEC Medical Systems Inc., Salt Lake City, UT) で実施した。二重管腔カテーテル/同心チューブカテーテル注入は、6Fガイドカテーテルで、RMの入り口まで導入した(動脈瘤モデルでは8Fガイドカテーテルを使用し、注入およびバルーンカテーテルの導入を調節した)。次に、精製ALGEL(37mPas(87,000 g/mol) PHG、熱処理バッチNo.411-256-06、Pronova Biochemical, Oslo, Norway)およびその反応成分、0.68M 塩化カルシウム無水物(CaCl2)を左RMに送達した。高めの粘性のALGEL成分(およその粘度130 cP)は、3 ccシリンジを使って、高圧シリンジポンプ(High Pressure '44', Harvard Apparatus, Boston, MA)から1〜1.2 mL/分で注入した。注入量は、0.2〜0.6 mLの範囲であった。反応成分CaCl2は、隣接カテーテル管腔を通して、10 ccシリンジによって、標準シリンジポンプ(PHD 2200, Harvard Apparatus, Boston, MA)を使って0.75〜0.9 mL/分で同時に注入した(以前の研究は、反応成分の至適注入速度がALGEL注入速度の75％であることを示した[3,4])。
【００８１】
部分閉鎖技術は、ALGEL約0.1〜0.2 mLの2回以上の注入を必要とした。1回目の注入がRM下部に流入し、下位血管の一部を閉鎖することが、血管造影図で明らかであった。最初の注入から5分以内に同一マイクロカテーテルで実施した残りの注入は、RMの下位入り口で残りの開放血管に流入した。左RMの下半分への流入は遮断されるが、RMの上部へのRAおよびAAからの流入は維持されることが、血管造影図によって確認された(図14)。
【００８２】
9例のブタは、すべて、部分塞栓形成処置から回復し、生存した。即ち、塞栓形成術後、3例が1ヶ月間、6例が6ヶ月間生存した。9例のブタは、すべて、神経障害または異常行動の徴候を示さなかった。当該ブタを屠殺する直前に実施した最終血管造影図は、6ヶ月間の生存中、閉鎖を保ったことを示した。上RMおよびCWは、全9例の慢性実験動物において開存を保った。支流血管(脳底動脈、AAおよびRA血管)の顕著な拡張、ならびに閉鎖AP血管への血流損失の代償としての新規血管の動員を示した(図15)。
【００８３】
動脈瘤塞栓形成処置中のＸ線透視画像は、塞栓形成前の血管の流れおよび動脈瘤充填を示した(図16a)。次に、バルーンで保護しながら、アルジネートを注入し、動脈瘤嚢を塞いだ(図16b)。塞栓形成後、バルーンを除去し、血管の流れを画像描出した。動脈瘤の徴候は認められず、動脈瘤の完全閉鎖を立証した(図16c)。
【００８４】
生存動脈瘤モデル閉鎖は、動脈瘤嚢の90〜100％閉鎖を達成し、3例の生存実験動物全部が回復し、神経障害や発作の徴候を示さなかった。
【００８５】
AVMモデル組織の組織検査は、左RMへのALGEL注入の血管造影による追跡で明らかなように、RM下部でALGELが濃縮されることを立証した。断面を取るために切断したCWの組織検査スライドでは、ALGELの徴候は認められなかった。RM閉鎖物の組織検査は、ALGEL周囲の内皮増殖を示した。血管壁は、無傷に見え、組織損傷の徴候はなかった。ALGELは、被膜形成され、閉鎖を長期的に安定化した(図17)。
【００８６】
3例の閉鎖動脈瘤ブタモデルの1ヶ月間経過観察は、動脈瘤モデル3例全部が、閉鎖を保ち、親血管が開存していることを示した。アルジネート劣化または閉鎖材料の下流への伝搬の証拠は見られなかった。親血管が開存を保ったことから明らかなように、異常免疫応答の証拠は見られなかった。コントロールされた生体応答は、明らかに、動脈瘤頸部を封鎖し、親血管の正常な血流から動脈瘤を有効に除去した。動脈瘤部位での異常組織の過剰増殖は見られず、そのため、隣接する親血管に血流障害または遮断が見られなかった。
【００８７】
ALGELは、非付着性であり、カテーテルの滞留は問題なかった。ALGELは、明らかに、良好な生体活性応答および組織増殖を促進し、ポリマー栓を強化し、AVMおよび動脈瘤領域の永久閉鎖物として働く。
【００８８】
本発明は、特に、前記の好ましい実施態様および代替実施態様を参照して、提示および説明されているが、以下の特許請求の範囲に規定されているように、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本発明の実施に対し、本明細書に述べる本発明の実施態様に代わる各種態様を利用できることを、当業者は理解する必要がある。以下の特許請求の範囲は、本発明の範囲を規定し、これらの請求項の範囲内の方法および器具およびそれらの等価物を網羅することを意図するものである。この本発明の説明は、本明細書に記述の要素の新規かつ非自明の全組み合わせを含むことを理解すべきであり、これらの要素のどの新規かつ非自明の組み合わせに対する本出願および後の出願においても、特許請求の範囲を提示することができる。前記の実施態様は、例示であって、どの特徴もしくは要素も、本出願および後の出願において特許請求できるすべての可能な組み合わせにとって不可欠というものではない。特許請求の範囲が、それらの等価物の「1つの(a)」または「第一の(a first)」要素を列挙する場合、当該請求の範囲は、当該要素の1つ以上の組入れを含むのであって、当該要素の2つ以上を要求するものでも、除外するものでもないことを理解すべきである。
【００８９】
〔実施の態様〕
（１）  血管内閉鎖を形成する方法において、
血管系内の標的区域への精製アルジネート（alginate）液の注入および塩化カルシウム溶液の注入をコントロールする段階を含み、  前記の精製アルジネート液の注入および前記塩化カルシウム溶液の注入が非同期的に始まり、終了する、
血管内閉鎖を形成する方法。
（２）  実施態様1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液が高グルロン酸含量を有する、
方法。
（３）  実施態様1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液が低分子量である、
方法。
（４）  実施態様1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液が高グルロン酸含量を有し、低分子量である、
方法。
（５）  実施態様1に記載の方法において、
前記の塩化カルシウム溶液の注入流速が、注入中、連続的である、
方法。
（６）  実施態様1に記載の方法において、
前記の塩化カルシウム溶液の前記注入流速が、注入中、可変的である、
方法。
（７）  実施態様1に記載の方法において、
前記の塩化カルシウム溶液の注入が段階的に間隔をおいて行われる、
方法。
（８）  実施態様1に記載の方法において、
前記の塩化カルシウム溶液の前記注入流速が、注入中、連続的であり、前記の精製アルジネート液の注入が段階的に間隔をおいて行われる、
方法。
（９）  実施態様1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液の前記注入流速が、注入中、連続的である、
方法。
（１０）  実施態様1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液の前記注入流速が、注入中、可変的である、
方法。
（１１）  実施態様1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液の注入が段階的に間隔をおいて行われる、
方法。
（１２）  実施態様1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液および前記塩化カルシウム溶液の前記注入流速が、注入中、ほぼ等しい、
方法。
（１３）  1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液および前記塩化カルシウム溶液の注入流速が、注入中、異なる、
方法。
（１４）  実施態様1に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液の注入および前記塩化カルシウム溶液の注入が、段階的に間隔をおいて行われる、
方法。
（１５）  実施態様1に記載の方法において、
前記コントロール注入中、前記のアルジネート液に1種類以上の物質を添加する、
方法。
（１６）  実施態様15に記載の方法において、
前記の1種類以上の物質が、治療薬、放射性物質または造影剤、増殖増強剤または阻害剤、またはそれらのいずれかの組み合わせから成る群から選択される、
方法。
（１７）  血管内閉鎖を形成する方法において、
a.少なくとも2つの管腔から成るカテーテルを提供する段階と、
b. 血管系内の標的区域において、前記カテーテルを通しての前記の標的区域への精製アルジネート液の注入および塩化カルシウム溶液の注入をコントロールすることによって、アルギン酸カルシウムポリマーを形成する段階と、を含み、
前記ポリマーが前記標的部位内の前記カテーテル外で形成され、前記の精製アルジネート液の注入および前記塩化カルシウム溶液の注入が非同期的に始まり、または、終了する、
血管内閉鎖を形成する方法。
（１８）  実施態様17に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液が高グルロン酸含量を有する、
方法。
（１９）  実施態様17に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液が低分子量から成る、
方法。
（２０）  実施態様17に記載の方法において、
前記の精製アルジネート液が高グルロン酸含量を有し、低分子量から成る、
方法。
（２１）  実施態様17に記載の方法において、
前記少なくとも2つの管腔が同心円である、
方法。
（２２）  実施態様17に記載の方法において、
前記の塩化カルシウム溶液の前記注入流速が、注入中、連続的であり、前記の精製アルジネート液の注入が段階的に間隔をおいて行われる、
方法。
（２３）  血管内閉鎖を形成する方法において、
a.少なくとも1つの補助用具を血管系内の標的区域に提供する段階と、
b.前記標的区域への精製アルジネート液の注入および塩化カルシウム溶液の注入をコントロールする段階と、を含み、
前記精製アルジネート液の注入および前記塩化カルシウム溶液の注入が非同期的に始まり、または、終了する、
方法。
（２４）  実施態様23に記載の方法において、
前記少なくとも1つの補助用具がコイル、ステント、バルーン、または、それらの組み合わせを具備する、
方法。
（２５）  血管内閉鎖を形成する方法において、
a.イオン透過性バルーンを血管系内の標的区域に提供する段階と、
b.前記標的区域への高グルロン酸含量を有する精製アルジネート液の注入をコントロールする段階と、
c. 前記標的区域への塩化カルシウム溶液の注入を、前記イオン透過性バルーン内に前記塩化カルシウム溶液を注入することによってコントロールする段階と、
含む、方法。
（２６）  血管内閉鎖を形成する方法において、
a.バルーンを血管系内の標的区域に提供する段階と、
b.前記標的区域への高グルロン酸含量を有する精製アルジネート液の注入、および、塩化カルシウム溶液の注入をコントロールする段階と、を含み、
前記のアルジネート液および前記塩化カルシウム溶液を非同期的に注入し、前記バルーンが1つ以上の組み込みカテーテルを有する、
血管内閉鎖を形成する方法。
（２７）  血管内閉鎖を形成する方法において、
a.少なくとも1つのプレコートコイルを血管系内の標的区域に提供する段階と、
b.前記標的区域への高グルロン酸含量を有する精製アルジネート液の注入、および、塩化カルシウム溶液の注入をコントロールする段階と、
を含み、
前記のアルジネート液の注入および前記塩化カルシウム溶液の注入が非同期的に始まり、または、終了する、
血管内閉鎖を形成する方法。
（２８）  実施態様27に記載の方法において、  
前記コイルが、少なくともアルジネートゲル絶縁保護コーティング剤でプレコートされる、
方法。
（２９）  実施態様27に記載の方法において、
前記コイルが、少なくとも未反応アルジネート液絶縁保護コーティング剤でプレコートされる、
方法。
（３０）  実施態様27に記載の方法において、
前記コイルが、少なくとも塩化カルシウムイオンでプレコートされる、
方法。
（３１）  実施態様27に記載の方法において、
前記コイルが、コラーゲン、透過性ゲルまたはポリマー材でプレコートされる、
方法。
（３２）  実施態様28に記載の方法において、
前記コイルが、前記標的区域に前記コイルを配置する前に、イオン注入によって改良される、
方法。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】Ａは、アルジネート構造図である。            Ｂは、カルシウムイオン適用時のアルジネート反応を表す。
【図２】アルジネート、コイル、ステントおよびバルーンの選択的閉鎖のフローチャート概要である。
【図３】アルジネート注入の改良化コントロール用の同心チューブカテーテルデザインの図である。
【図４】a)は、同心チューブカテーテルによるアルジネート塊形成を示す図である。            b)は、形成されたアルジネート塊の同心チューブからの放出を示す図である。
【図５】動脈瘤を完全に埋めるためのステント配置およびアルジネート注入を示す図である。
【図６】コイルによる動脈瘤の部分充填およびアルジネートによる残りの容積の完全充填を示す図である。
【図７Ａ】直径が3倍に増加したALGEL-コートコイルを示す写真である。
【図７Ｂ】1.08倍の脱水コイルを示す写真である。
【図７Ｃ】5分間再水和させた1.7倍のALGEL-コートコイルの写真である。
【図８Ａ】各種アルジネート分子量(見かけの粘度)の粘度対濃度のチャートである。
【図８Ｂ】アルジネート強度およびポリマー収率対各種アルジネート分子量(見かけの粘度)のチャートである。
【図９】体外血管彫り型動脈瘤モデル装置の図面である。
【図１０Ａ】小頸部動脈瘤の塞栓形成前を示す写真である。
【図１０Ｂ】容積の5％＞の、コイル送達に部分動脈瘤充填を示す写真である。
【図１０Ｃ】容積の90〜100％の、残りの動脈瘤容積のアルジネート充填を示す写真である。
【図１０Ｄ】は、完全動脈瘤充填による塞栓形成後を示す写真である。
【図１１Ａ】広頸部動脈瘤の塞栓前段階を示す写真である。
【図１１Ｂ】非改良コイルおよびアルジネートの追加を示す。
【図１１Ｃ】完全閉鎖の塞栓形成後を示す写真である。
【図１２】体外動脈瘤モデルにおける2週間の高および低分子量アルジネートの機械的安定性および疲労抵抗性のチャートである。
【図１３】ブタ怪網構造および吻合処置を表す。
【図１４】閉鎖直後の血流写真である。AP血管の血流が停止されているが、AAおよびRA血管は、RMおよびCWへの血流を維持している。
【図１５】6ヶ月後に持続されたAP血管のアルジネート閉鎖を示す。画像は、血管形成の徴候を示し、新血管が、生じ、RM底部に血液を供給している。
【図１６Ａ】生体内動脈瘤モデルの塞栓形成前の写真である。
【図１６Ｂ】動脈瘤嚢を完全充填するためにバルーン保護によるアルジネート閉鎖物の写真である。
【図１６Ｃ】本血管閉鎖を伴わずに、動脈瘤を完全閉鎖した、塞栓形成後の写真である。
【図１７】6ヶ月後のRM中のアルジネート閉鎖物の組織図である。組織の被包化および内皮増殖がゲルを囲み、浸透している。
【図１】
2007514792.tif 000008
【図２】
2007514792.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007514792.tif 000012
【図６】
2007514792.tif 000013
【図７Ａ】
2007514792.tif 000014
【図７Ｂ】
2007514792.tif 000015
【図７Ｃ】
2007514792.tif 000016
【図８Ａ】
2007514792.tif 000017
【図８Ｂ】
2007514792.tif 000018
【図９】
2007514792.tif 000019
【図１０Ａ】
2007514792.tif 000020
【図１０Ｂ】
2007514792.tif 000021
【図１０Ｃ】
2007514792.tif 000022
【図１０Ｄ】
2007514792.tif 000023
【図１１Ａ】
2007514792.tif 000024
【図１１Ｂ】
2007514792.tif 000025
【図１１Ｃ】
2007514792.tif 000026
【図１２】
2007514792.tif 000027
【図１３】
2007514792.tif 000028
【図１４】
2007514792.tif 000029
【図１５】
2007514792.tif 000030
【図１６Ａ】
2007514792.tif 000031
【図１６Ｂ】
2007514792.tif 000032
【図１６Ｃ】
2007514792.tif 000033
【図１７】
2007514792.tif 000034
【国際調査報告】
2007514792.tif 000035
2007514792.tif 000036