(57)【要約】本発明は、生物導管内の治療物質の局所的適用のためのシステム、デバイス、および方法を提供する。一実施形態は、管腔を有する可撓性で細長い回転可能な駆動シャフトを有し、それを通して取り付けられる少なくとも１つの適用穴を有し、治療薬送達シースおよび操作者制御アクチュエータと連通している偏心拡大研磨ヘッドを伴う、回転式アテローム切除術用デバイスを備えている。次いで、治療物質は、ヘッドの高速回転中および／または後に偏心研磨ヘッド上の適用穴から半径方向外向きに噴霧し得る。別の実施形態は、高速回転中に放出するための治療薬を保持する研磨ヘッド内の区画を備えている。各場合において、治療物質は、偏心研磨ヘッドの高速軌道回転に起因し、治療物質を導管壁の中へ駆動する半径方向力で送達される。
2013520232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物導管内の高速回転アテローム切除手技中に、少なくとも１つの治療薬を生物管腔に送達するための高速回転式アテローム切除術用システムであって、
動脈の直径よりも小さい最大直径を有するガイドワイヤと、
前記ガイドワイヤの上で前進可能である可撓性で細長い回転可能な駆動シャフトであって、前記駆動シャフトは、回転軸を有している、駆動シャフトと、
外面を備えている偏心研磨ヘッドであって、前記偏心研磨ヘッドは、前記駆動シャフトに取り付けられており、前記駆動シャフトの前記回転軸からオフセットされている質量中心を備えている、偏心研磨ヘッドと、
前記偏心研磨ヘッドの高速回転中に、前記管腔の中へ少なくとも１つの治療薬を送達する手段と、
前記偏心研磨ヘッドから離れて半径方向外向きに前記管腔壁の中へ前記少なくとも１つの治療薬を駆動して押し進める手段と
を備えている、システム。
【請求項２】
前記偏心研磨ヘッドの外面の少なくとも一部分は、前記外面に規定される少なくとも１つの区画を備え、前記区画は、前記区画の中に前記少なくとも１つの治療薬を保持することが可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
少なくとも１つの区画を覆う一時的被覆をさらに備え、前記少なくとも１つの区画は、前記少なくとも１つの区画の中に少なくとも１つの治療薬を有しており、前記一時的被覆は、前記アテローム切除手技中に磨滅または溶解する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記偏心研磨ヘッドから離れて半径方向外向きに前記管腔壁の中へ前記少なくとも１つの治療薬を駆動して押し進める手段は、高速回転中に前記偏心研磨ヘッドによって達成される軌道運動によって生成される遠心力を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記偏心研磨ヘッドから離れて半径方向外向きに前記管腔壁の中へ前記少なくとも１つの治療薬を駆動して押し進める手段は、高速回転中に前記治療薬の衝突および前記偏心研磨ヘッドの軌道運動によって生成される半径方向外向きの衝撃力を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
治療薬貯留部と、
前記治療薬貯留部と流体連通している流体供給ラインと、
治療薬送達シースであって、前記治療薬送達シースは、前記治療薬送達シースを通る管腔を備え、前記管腔は、前記治療薬貯留部と流体連通している、治療薬送達シースと、
前記治療薬貯留部と動作的に接続しているポンプと、
前記偏心研磨ヘッドを通して配置されている少なくとも１つの噴霧穴であって、前記少なくとも１つの噴霧穴は、前記治療薬送達シースの管腔と流体連通している、少なくとも１つの噴霧穴と
をさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ポンプおよび前記治療薬貯留部と動作的に連通しているコントローラをさらに備えている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記偏心研磨ヘッドから離れて半径方向外向きに前記管腔壁の中へ前記少なくとも１つの治療薬を駆動して押し進める手段は、高速回転中に前記偏心研磨ヘッドによって達成される軌道運動によって生成される遠心力を備えている、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記偏心研磨ヘッドから離れて半径方向外向きに前記管腔壁の中へ前記少なくとも１つの治療薬を駆動して押し進める手段は、高速回転中に前記治療薬の衝突および前記偏心研磨ヘッドの軌道運動によって生成される半径方向外向きの衝撃力を備えている、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
非回転シースをさらに備え、前記非回転シースは、前記非回転シースを通る管腔を備え、前記駆動シャフトは、前記管腔の中で摺動可能かつ回転可能に配置され、前記非回転シースは、格納式アセンブリを備え、
前記格納式アセンブリは、
少なくとも１つの空洞化された区画を備えている遠位筐体であって、前記少なくとも１つの治療薬が事前装填されている、遠位筐体と、
拡大領域を有する遠位端を備えている格納式シースであって、前記格納式シース内に前記遠位筐体が摺動可能に嵌まり、前記格納式シースは、前記遠位筐体の前記少なくとも１つの空洞化された区画の中に事前装填されている前記少なくとも１つの治療薬を前記生物管腔に暴露させるために、後退可能である、格納式シースと
を備えている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記偏心研磨ヘッドから離れて半径方向外向きに前記管腔壁の中へ前記少なくとも１つの治療薬を駆動して押し進める手段は、高速回転中に前記偏心研磨ヘッドによって達成される軌道運動によって生成される遠心力を備えている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記偏心研磨ヘッドから離れて半径方向外向きに前記管腔壁の中へ前記少なくとも１つの治療薬を駆動して押し進める手段は、高速回転中に前記治療薬の衝突および前記偏心研磨ヘッドの軌道運動によって生成される半径方向外向きの衝撃力を備えている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの治療薬は、前記遠位筐体の前記少なくとも１つの空洞化された区画の中へ事前装填される前に凍結させられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの治療薬は、前記遠位筐体の前記少なくとも１つの空洞化された区画の中へ事前装填される前にカプセル化される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
生物導管内の高速回転アテローム切除手技中に、少なくとも１つの治療薬を生物管腔に送達するための高速回転式アテローム切除術用システムであって、
動脈の直径よりも小さい最大直径を有するガイドワイヤと、
前記ガイドワイヤの上で前進可能である可撓性で細長い回転可能な駆動シャフトであって、前記駆動シャフトは、回転軸を有している、駆動シャフトと、
外面を備えている偏心研磨ヘッドであって、前記偏心研磨ヘッドは、前記駆動シャフトに取り付けられており、前記駆動シャフトの前記回転軸からオフセットされている質量中心を備えている、偏心研磨ヘッドと、
前記偏心研磨ヘッドの高速回転中に、前記管腔の中へ少なくとも１つの治療薬を送達する手段と、
前記偏心研磨ヘッドから離れて半径方向外向きに、前記管腔壁の中へ前記少なくとも１つの治療薬を駆動して押し進める手段であって、
高速回転中に前記偏心研磨ヘッドによって達成される軌道運動によって生成される遠心力と、
高速回転中に前記治療薬の衝突および前記偏心研磨ヘッドの軌道運動によって生成される、半径方向外向きの衝撃力と
を備えている、手段と
を備えている、システム。
【請求項１６】
生物導管内の高速回転アテローム切除手技中に、少なくとも１つの治療薬を生物管腔に送達する方法であって、
動脈の直径よりも小さい最大直径を有するガイドワイヤを提供することと、
前記ガイドワイヤの上で前進可能である可撓性で細長い回転可能な駆動シャフトを提供することであって、前記駆動シャフトは、回転軸を有している、ことと、
外面を備えている偏心研磨ヘッドを提供することであって、前記偏心研磨ヘッドは、前記駆動シャフトに取り付けられており、前記駆動シャフトの前記回転軸からオフセットされている質量中心を備えている、ことと、
前記偏心研磨ヘッドの高速回転中に、前記管腔の中へ少なくとも１つの治療薬を送達することと、
高速回転中に前記偏心研磨ヘッドによって達成される軌道運動によって、遠心力を生成することと、
高速回転中に前記治療薬の衝突および前記偏心研磨ヘッドの軌道運動によって、半径方向外向きの衝撃力を生成することと、
前記偏心研磨ヘッドから離れて半径方向外向きに、前記管腔壁の中へ前記少なくとも１つの治療薬を駆動して押し進めることと
を含む、方法。
【請求項１７】
生物導管内の高速回転アテローム切除手技中に、少なくとも１つの治療薬を生物管腔に送達するための高速回転式アテローム切除術用システムであって、
動脈の直径よりも小さい最大直径を有するガイドワイヤと、
前記ガイドワイヤの上で前進可能である可撓性で細長い回転可能な駆動シャフトであって、前記駆動シャフトは、回転軸を有している、駆動シャフトと、
外面を備えている偏心研磨ヘッドであって、前記偏心研磨ヘッドは、前記駆動シャフトに取り付けられており、前記駆動シャフトの前記回転軸からオフセットされている質量中心を備えている、偏心研磨ヘッドと、
治療薬貯留部と、
前記治療薬貯留部と流体連通している流体供給ラインと、
治療薬送達シースであって、前記治療薬送達シースは、前記治療薬送達シースを通る管腔を備え、前記管腔は、前記治療薬貯留部と流体連通している、治療薬送達シースと、
前記治療薬貯留部と動作的に接続しているポンプと、
前記ポンプおよび前記治療薬貯留部と動作的に連通しているコントローラと、
非回転治療薬送達シースであって、前記シースは、前記シースを通る管腔を備え、前記駆動シャフトは、前記管腔の中で摺動可能かつ回転可能に配置され、前記非回転治療薬送達シースは、前記非回転治療薬送達シースの前記管腔内で摺動可能に配置されている膨張式バルーンをさらに備え、前記治療薬送達シースの管腔は、前記治療薬貯留部と流体連通しており、前記膨張式バルーンは、複数の細孔を備え、前記細孔は、前記治療薬送達シースの管腔と流体連通している、非回転治療薬送達シースと、
前記偏心研磨ヘッドから離れて半径方向外向きに前記管腔壁の中へ前記少なくとも１つの治療薬を駆動して押し進める手段と
を備えている、システム。
【請求項１８】
前記偏心研磨ヘッドから離れて半径方向外向きに前記管腔壁の中へ前記少なくとも１つの治療薬を駆動して押し進める手段は、高速回転中に前記偏心研磨ヘッドによって達成される軌道運動によって生成される遠心力を備えている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記偏心研磨ヘッドから離れて半径方向外向きに前記管腔壁の中へ前記少なくとも１つの治療薬を駆動して押し進める手段は、高速回転中に前記治療薬の衝突および前記偏心研磨ヘッドの軌道運動によって生成される半径方向外向きの衝撃力を備えている、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、治療薬の局所的送達により、生物導管を治療するためのシステム、デバイス、および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物導管、例えば、限定するものではないが、血管および同様の身体通路における組織の切除または修復に使用するために、多種多様の技術および器具が開発されてきた。そのような技術および器具の主な目的は、患者の動脈における動脈硬化プラークの切除である。アテローム性動脈硬化は、患者の血管の内膜層（内皮の下）における脂肪性沈着物（アテローム）の蓄積を特徴とする。多くの場合、比較的軟性でコレステロールを多く含むアテローム様物質として初めに沈着したものは、経時的に硬化し、石灰化動脈硬化プラークになる。このようなアテロームは、血流を制限するため、しばしば、狭窄性病変または狭窄と呼ばれ、閉鎖物質は、狭窄物質と呼ばれる。処置せずに放置すると、そのような狭窄は、狭心症、高血圧症、心筋梗塞、脳卒中、下肢痛および同等物を引き起こし得る。
【０００３】
回転式アテローム切除手技は、そのような狭窄物質を切除するための一般的な技術である。そのような手技は、冠状動脈における石灰化病変の開口を開始するために、最も頻繁に使用される。最も頻繁には、回転式アテローム切除手技は単独で使用されないが、その後にバルーン血管形成手技が続き、順に、その後には、非常に頻繁に、開口した動脈の開存性の維持を支援するようにステントの留置が続く。非石灰化病変については、バルーン血管形成術は、最も頻繁には、動脈を開口するために単独で使用され、開口した動脈の開存性を維持するように、しばしばステントが留置される。しかしながら、研究によると、バルーン血管形成術を受け、かつステントを動脈に留置した患者のうちの有意な割合が、ステント再狭窄、すなわち、ステント内の瘢痕組織の過度な成長の結果として一定の期間にわたって最も頻繁に発現する、ステントの閉塞を体験することが示されている。そのような状況では、アテローム切除手技が、ステントから過剰な瘢痕組織を切除するための好ましい手技であり（バルーン血管形成術がステント内であまり効果的ではない）、それにより、動脈の開存性を修復する。
【０００４】
いくつかの種類の回転式アテローム切除術用デバイスが、狭窄物質の切除を試行するために開発されてきた。特許文献１（Ａｕｔｈ）に示されるようなある種類のデバイスでは、ダイヤモンド粒子等の研磨材で被覆されたバー（ｂｕｒｒ）が、可撓性駆動シャフトの遠位端に保持される。バーは、狭窄を横断して前進させられる間に、高速で回転する（典型的には、例えば、約１５０，０００〜１９０，０００ｒｐｍの範囲）。バーは、狭窄組織を切除するが、血流を閉鎖する。いったんバーが狭窄を横断して前進させられると、動脈は、バーの最大外径と同等であるか、またはそれよりもわずかに大きい直径まで開口される。頻繁に、動脈を所望の直径まで開口するために、１つより多くのサイズのバーが利用されなければならない。
【０００５】
特許文献２（Ｓｈｔｕｒｍａｎ）は、拡大直径を有する駆動シャフトの部分を伴う駆動シャフトを有する、別のアテローム切除術用デバイスを開示し、この拡大表面の少なくとも一区分は、駆動シャフトの研磨区分を規定するように研磨材で被覆される。高速回転させられると、研磨区分は、動脈から狭窄組織を切除することが可能である。このアテローム切除術用デバイスは、その可撓性により、Ａｕｔｈのデバイスよりも特定の利点を保有し、また、デバイスが本質的に非偏心性であることから、駆動シャフトの拡大研磨面の直径にほぼ等しい直径まで動脈を開口することしかできない。
【０００６】
特許文献３（Ｓｈｔｕｒｍａｎ）は、拡大偏心部を伴う駆動シャフトを有する、既知のアテローム切除術用デバイスを開示し、この拡大部の少なくとも一区分は、研磨材で被覆される。高速回転させられると、研磨区分は、動脈から狭窄組織を切除することが可能である。デバイスは、部分的には、高速動作中の軌道回転運動により、拡大偏心部の静止直径よりも大きい直径まで動脈を開口することが可能である。拡大偏心部が、結合されていない駆動シャフトワイヤを備えているため、駆動シャフトの拡大偏心部は、狭窄内の配置中または高速動作中に屈曲し得る。この屈曲は、高速動作中に、より大きい直径の開口が可能にするが、実際に研磨される動脈の直径に対して所望される制御を提供しない場合がある。加えて、いくつかの狭窄組織は、通路を完全に閉鎖する場合があるため、それを通してＳｈｔｕｒｍａｎのデバイスを配置することができない。Ｓｈｔｕｒｍａｎは、研磨を達成するために、駆動シャフトの拡大偏心部が狭窄組織内に配置されることを要求するため、拡大偏心部が狭窄の中へ移動することができない場合には、あまり効果的ではなくなる。特許文献３の開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００７】
特許文献４（Ｃｌｅｍｅｎｔ）は、好適な結合材料によってその外面の一部分に固定される研磨粒子の塗膜を伴う、偏心組織切除バーを提供する。しかしながら、非対称バーが、「熱または不均衡を補うために、高速焼灼デバイスとともに使用されるよりも低速」で回転させられることを、Ｃｌｅｍｅｎｔが第３コラムの５３〜５５行において説明していることから、この構造は限定される。つまり、中実バーのサイズおよび質量の両方を考慮すると、アテローム切除手技中に使用される高速、すなわち、２０，０００〜２００，０００ｒｐｍで、バーを回転させることは実行不可能である。本質的に、駆動シャフトの回転軸からの質量中心オフセットにより、有意な遠心力が発達し、動脈壁に過度な圧力を及ぼし、過度な熱および過度に大きい粒子を生成する。
【０００８】
閉塞血管の治療の別の方法は、ステントの使用を含み得る。ステントは、狭窄の部位に留置され、血管を広げるように拡張され、インプラントとして定位置にとどまり得る。
【０００９】
閉塞導管、例えば、血管を開き、それを通る正常な流体流動を修復するために、どんな技術が使用されても、再狭窄という１つの問題が残る。治療された導管および血管のある割合が、一定の期間後に再閉塞（再狭窄）し、４０−５０％もの症例で発生する。再狭窄が発生する場合に、元の手技が繰り返されるか、または流体、例えば、血液の流れを再確立するために、代替的な方法が使用され得る。
【００１０】
上記治療方法のそれぞれによって共有される関連共通性は、各自が導管壁になんらかの外傷をもたらすことである。再狭窄は、種々の理由で発生し、それぞれ外傷を伴う。小さい血栓が動脈壁上に形成する場合がある。壁の小さな裂傷は、高血栓形成性である異物およびタンパク質に血液を暴露させる。結果として生じる血栓は、徐々に成長する場合があり、血栓内の血小板によって放出される成長ホルモンを含有する場合さえある。また、他の細胞、例えば、マクロファージによって放出される成長ホルモンは、罹患領域中の平滑筋細胞および線維芽細胞を異常に増殖させる場合がある。新しい細胞の成長をもたらす場合がある、炎症をもたらす、上記の方法による導管壁の負傷が存在する場合がある。
【００１１】
ある治療物質が、再狭窄の防止および／または阻害に良い影響を及ぼし得ることが知られている。治療用量での罹患領域へのこれらの物質の適用において、いくつかの困難が現れる。例えば、治療の必要がある領域は、非常に小さく、局所的である。導管の中の流体、例えば、血液の流れは、連続的であり、治療物質が、治療的と考えられる用量範囲内で局所的領域に到達し得るように、乱されなければならない壁に沿った流れ境界をもたらす。当技術分野は、関心の領域を標的にするように、この流れ境界を突破するための機構を適切に提供することができず、代わりに、治療物質の大部分が単純に下流に流れ、全身的に吸収されるか、または廃棄物として排除されるため、治療的であるよりもはるかに高い用量で、静脈内手段または管腔内注入によって、導管の全般的流動の中へ治療物質を概して配置することを選択する。例えば、静脈内薬剤は、対象領域を標的にすることなく、例えば管腔内注入を通して、静脈によって、全身的に送達される。そのような不必要な全身暴露は、関心の領域から遠くにある領域、組織、および／または器官で、未知かつ不必要な有害結果を生じる。明らかに、全身送達および暴露は、単一の関心の管腔内領域を有する疾患または症状の治療には適していない。
【００１２】
治療用量の治療物質の局所的適用の潜在的な有用性は、冠状動脈の治療に限定されない。冠状動脈送達を越えて、アテローム性動脈硬化の他の部位、例えば、腎臓、腸骨、大腿、遠位脚、および頸動脈、ならびに伏在静脈グラフト、人工グラフト、および血液透析に使用される動静脈シャントが、局部的治療物質送達方法および機構のための適切な生物導管であろう。また、潜在的な有用性は、血管に限定されず、治療の影響を受けやすい関心の領域を有する、任意の生物導管が、そのような治療方法および機構から利益を享受し得る。
【００１３】
本発明は、これらの不足を克服する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第４，９９０，１３４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３１４，４３８号明細書
【特許文献３】米国特許第６，４９４，８９０号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６８１，３３６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、生物導管内の治療物質の局所的適用のためのシステム、デバイス、および方法を提供する。一実施形態は、管腔を有する可撓性で細長い回転可能な駆動シャフトを有し、それを通して取り付けられる少なくとも１つの適用穴を有し、治療薬送達シースおよび操作者制御アクチュエータと連通している偏心拡大研磨ヘッドを伴う回転式アテローム切除術用デバイスを備えている。次いで、治療物質は、ヘッドの高速回転中および／または後に偏心研磨ヘッド上の適用穴から半径方向外向きに噴霧し得る。別の実施形態は、高速回転中に放出するための治療薬を保持する研磨ヘッド内の区画を備えている。各場合において、治療物質は、偏心研磨ヘッドの高速軌道回転に起因し、治療物質を導管壁の中へ駆動する、半径方向力で送達される。
【００１６】
このようにして、不要な全身暴露および付随する望ましくない副作用を最小限化しながら、偏心拡大研磨ヘッドの高速回転によって供給および生成される半径方向力を使用して、罹患領域における少なくとも１つの治療用量の治療物質の適用が達成される。結果として、超過治療用量を投与する必要性が排除される。
【００１７】
本発明の目的は、治療用量の少なくとも１つの治療物質を生物導管壁上の罹患領域に送達するための高速回転式アテローム切除術システム、方法、およびデバイスを提供することである。
【００１８】
以下の図および発明を実施するための形態は、本発明のこれらの実施形態および他の実施形態をより具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
以下の添付の図面に関連する本発明の種々の実施形態に関する以下の発明を実施するための形態を考慮して、本発明がより完全に理解され得る。
【図１】図１は、本発明の回転式アテローム切除術用デバイスの偏心研磨ヘッドを備えている、治療薬送達システムの一実施形態の斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１の偏心研磨ヘッドの一実施形態の斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１の偏心研磨ヘッドの一実施形態の底面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図１の偏心研磨ヘッドの一実施形態の縦断面図である。
【図３】図３は、本発明の回転式アテローム切除術用デバイスの急速回転偏心研磨ヘッドの３つの異なる位置を図示する、横断面図である。
【図４】図４は、図４に図示される急速回転偏心拡大研磨ヘッドの３つの位置に対応する概略図である。
【図５】図５は、偏心研磨ヘッドの回転速度に関する、本発明の高速回転式アテローム切除術用デバイスの拡大偏心研磨ヘッドによって生成される遠心力のグラフである。
【図６】図６は、本発明の回転式アテローム切除術用デバイスの偏心研磨ヘッドを備えている、治療薬送達システムの一実施形態の斜視図である。
【図７】図７は、図６の偏心研磨ヘッドの一実施形態の斜視図である。
【図８】図８は、図６の偏心研磨ヘッドの端断面図である。
【図９】図９は、本発明の回転式アテローム切除術用デバイスの偏心研磨ヘッドを備えている、治療薬送達システムの一実施形態の斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の治療薬送達システムの部分切断図である。
【図１１】図１１は、図９の偏心研磨ヘッドの縦断面および切断図である。
【図１２】図１２は、本発明の回転式アテローム切除術用デバイスを備えている、治療薬送達システムの一実施形態の斜視図である。
【図１３】図１３は、図１２の治療薬送達システムの部分切断断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の回転式アテローム切除術用デバイスの偏心研磨ヘッドを備えている、治療薬送達システムの一実施形態の斜視図である。
【図１５】図１５は、図１４の治療薬送達システムの部分切断断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、種々の修正および代替形態を受けることができるが、その仕様は、図面中で一例として図示され、本明細書で詳細に説明される。しかしながら、本発明を説明される特定の実施形態に限定することを意図しないことを理解されたい。反対に、本発明の精神および範囲内に入る全ての修正、同等物、および代替案を対象とすることを意図する。
【００２１】
本発明の目的のために、以下の用語および定義が適用される。
【００２２】
「身体障害」とは、身体の機能に悪影響を及ぼす任意の症状を指す。
【００２３】
「治療」という用語は、身体疾患、例えば、血管障害の予防、低減、遅延、安定化、および／または排除を含む。ある実施形態では、治療は、身体、例えば、血管障害によって引き起こされる損傷を修復すること、および／または機械的介入を含むが、治療の介入を含む。
【００２４】
「治療薬」は、治療的、予防的、または診断的を含むが、それらに限定されない効果を発揮することが可能な任意の物質を含む。したがって、治療薬は、抗炎症薬、抗感染薬、鎮痛剤、抗増殖剤、および抗再狭窄薬を含むが、それらに限定されない、同等物を含み得る。治療薬はさらに、ほ乳類の幹細胞を含む。本明細書で使用されるような治療薬はさらに、他の薬剤、遺伝物質、および生物物質を含む。遺伝物質は、限定するものではないが、ウイルスベクターおよび非ウイルスベクターを含む人体に挿入されることを目的としている、有用なタンパク質を符号化するＤＮＡ／ＲＮＡを含むＤＮＡまたはＲＮＡを意味する。ウイルスベクターは、アデノウイルス、次世代アデノウイルス、アデノ関連ウイルス、レトロウイルス、アルファウイルス、レンチウイルス、単純ヘルペスウイルス、生体外修飾細胞（例えば、幹細胞、線維芽細胞、筋芽細胞、衛星細胞、周皮細胞、心筋細胞、骨格筋細胞、マクロファージ）、複製可能ウイルス、およびハイブリッドベクターを含む。非ウイルスベクターは、タンパク質形質導入領域（ＰＴＤ）等の標的配列を伴う、および伴わない、人工染色体およびミニ染色体、プラスミドＤＮＡベクトル、カチオン性ポリマー、グラフト共重合体、中性ポリマーＰＶＰ、ＳＰ１０１７、脂質またはリポプレックス、ナノ粒子、および微粒子を含む。生物物質は、細胞、酵母、細菌、タンパク質、ペプチド、サイトカイン、およびホルモンを含む。ペプチドおよびタンパク質の例は、成長因子（ＦＧＦ、ＦＧＦ−１、ＦＧＦ−２、ＶＥＧＦ、内皮マイトジェン成長因子、および表皮成長因子、形質転換成長因子アルファおよびベータ、血小板由来内皮成長因子、血小板由来成長因子、腫瘍壊死因子アルファ、幹細胞成長因子、およびインスリン様成長因子）、転写因子、タンパク質キナーゼ、ＣＤ阻害物質、チミジンキナーゼ、および骨形態形成タンパク質を含む。これらの二量体タンパク質は、単独で、または他の分子と一緒に、ホモ二量体、ヘテロ二量体、またはそれらの組み合わせとして提供することができる。
【００２５】
治療薬はさらに、移植部位にタンパク質を送達するように、所望であれば遺伝子組み換えが行われている、ヒト由来（自己または同種異系）または動物源由来（異種）であり得る細胞を含む。本明細書の治療薬の定義内の細胞はさらに、骨髄、骨髄由来端核細胞、前駆細胞（例えば、内皮前駆細胞）、幹細胞（例えば、間葉、造血、神経）、多能性幹細胞、線維芽細胞、マクロファージ、および衛星細胞を含む。
【００２６】
治療薬はまた、ヘパリン、ヘパリン誘導体、およびウロキナーゼ等の抗血栓薬、エノキサパリン、アンギオペプチン、または平滑筋細胞増殖を阻止することが可能なモノクローナル抗体等の抗増殖剤、ヒルジン、およびアセチルサリル酸、アムロジピンおよびドキサゾシン、グルココルチコイド、ベータメタゾン、プレドニゾロン、コルチコステロン、ブデソニド、エストロゲン、スルファサラジン、およびメサラミン等の抗炎症薬、パクリタキセル、５−フルオロウラシル、シスプラチン、ビンブラスチン、ビンクリスチン、エポチロン、メトトレキサート、アザチオプリン、アドリアマイシン、およびムタマイシン等の抗腫瘍／抗増殖／抗縮瞳薬、エンドスタチン、アンギオスタチン、およびチミジンキナーゼ阻害剤、タキソールおよびその類自体または誘導体、リドカイン、ブピバカイン、およびロピバカイン等の麻酔薬、ヘパリン、抗トロンビン化合物、血小板受容体拮抗薬、抗トロンビン抗体、抗血小板受容体抗体、アスピリン、ジピリダモール、プロタミン、ヒルジン、プロスタグランジン阻害剤、血小板阻害剤、およびダニ抗血小板ペプチド等の抗凝固剤、成長因子、血管内皮成長因子、成長因子受容体、転写活性化因子、および翻訳促進剤等の血管細胞成長促進剤、抗増殖剤、成長因子、成長因子受容体拮抗薬、転写抑制剤、翻訳抑制剤、複製阻害剤、阻害抗体、成長因子に対する抗体、成長因子および細胞毒素から成る二官能性分子、抗体および細胞毒素から成る二官能性分子、コレステロール降下剤、血管拡張剤、内因性血管作動機構に干渉する作用物質、プロブコール等の酸化防止剤、ペニシリン、セフォキシチン、オキサシリン、トブラマイシン等の抗生剤、酸性および塩基性線維芽細胞成長因子等の血管形成物質、エストラジオール（Ｅ２）、エストリオール（Ｅ３）、および１７−ベータエストラジオールを含むエストロゲン、ならびにジゴキシン、ベータ遮断薬、アンギオテンシン変換酵素、カプトプリルおよびエナロプリルを含む阻害剤等の心不全のための薬剤等の、非遺伝物質を含む。生物活性物質は、スクロースジアセタートヘキサイソブチラート、エタノール、ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、安息香酸ベンジル、および酢酸ベンジルを含む、生物非活性物質とともに使用することができる。
【００２７】
さらに、「治療薬」は、とくに、再狭窄を阻止するように、例えば、血管形成術またはアテローム切除手技によって、手技で外傷を与えられたほ乳類の血管への少なくとも１つの治療薬の投与を含む、本発明の好ましい治療方法を含む。好ましくは、治療薬は、例えば、タキソールおよび機能的類自体、タキソテール等のそれらの同等物または類自体、パクリタキセル、アブラキサンＴＭ、コロキサンＴＭ、またはサイトカラシンＢ、サイトカラシンＣ、サイトカラシンＡ、サイトカラシンＤ、またはそれらの類自体あるいは誘導体等のサイトカラシンを含む、細胞骨格阻害剤または平滑筋阻害剤である。
【００２８】
本発明の種々の実施形態を使用して身体管腔に適用され得る、「治療薬」の付加的な具体例は、多くの治療薬の中でも、限定するものではないが、以下を含む。
Ｌ−アルギニン、
脂肪細胞、
遺伝子組み換え細胞、例えば、負傷した動脈表面上にベータガラクトシダーゼ遺伝子が導入された自己内皮細胞、
エリスロマイシン、
ペニシリン、
ヘパリン、
アスピリン、
ヒドロコルチゾン、
デキサメタゾン、
ホルスコリン、
ＧＰ  ＩＩｂ−ＩＩＩａ阻害剤、
シクロヘキサン、
ローキナーゼ阻害剤、
ラパマイシン、
ヒスタミン、
ニトログリセリン、
ビタミンＥ、
ビタミンＣ、
幹細胞、
成長ホルモン、
ヒルジン、
ヒルログ、
アルガトロバン、
バピプロスト、
プロスタサイクリン、
デキストラン、
エリスロポエチン、
内皮成長因子、
表皮成長因子、
核結合因子Ａ、
血管内皮成長因子、
線維芽細胞成長因子、
トロンビン、
トロンビン阻害剤、
グルコサミン。
【００２９】
本発明の治療薬送達システムは、カテーテルを挿入することができる、身体管腔の任意の表面に治療薬を適用するために使用することができる。そのような身体管腔は、とりわけ、血管、尿路、冠状血管系、食道、気管、結腸、および胆管を含む。
【００３０】
図１は、既知の高速回転式アテローム切除術用システムの一実施形態を図示し、その要素は、本発明の種々の実施形態で利用される。デバイスは、ハンドル部分１０と、偏心拡大研磨ヘッド２８を有する細長い可撓性駆動シャフト２０と、ハンドル部分１０から遠位に延在する鎖線で図示される細長いカテーテル１３とを含む。駆動シャフト２０は、当技術分野で公知であるように、螺旋コイル状ワイヤから構築され、研磨ヘッド２８は、それに固定して取り付けられる。カテーテル１３は、その内側で治療薬送達シース２０が摺動可能に配置される管腔Ｌを有し、さらに、遠位端を備えている。
【００３１】
ハンドル１０は、望ましくは、駆動シャフト２０を高速で回転させるためのタービン（または同様の回転駆動機構）を含む。ハンドル１０は、典型的には、管１６を通して送達される圧縮空気等の動力源に接続され得る。一対の光ファイバケーブル２５、代替として、単一の光ファイバケーブルが使用され、また、タービンおよび駆動シャフト２０の回転速度を監視するために提供され得る。そのようなハンドルおよび関連器具類に関する詳細は、当業界で周知である。ハンドル１０はまた、望ましくは、カテーテル１３およびハンドルの本体に対してタービンおよび駆動シャフト２０を前進および後退させるための制御ノブ１１も含む。
【００３２】
ここで図２Ａ、２Ｂ、および２Ｃを参照して、本発明の治療薬送達システムの偏心拡大研磨ヘッド２８の一実施形態について論じる。駆動シャフト２０は、ガイドワイヤ１５と同軸である回転軸２１を有し、ガイドワイヤ１５は、図１に図示されるように、駆動シャフト２０の管腔内に配置される。
【００３３】
研磨ヘッド２８は、高速回転中に狭窄の研磨を促進するように、中間部分３５、遠位部分４０、および／または近位部分３０の外面上に、少なくとも１つの組織切除面３７を備え得る。組織切除面３７は、研磨ヘッド２８の中間部分３５、遠位部分４０、および／または近位部分３０の外面に結合される研磨材２４の塗膜を備え得る。研磨材は、ダイヤモンド粉末、溶融石英、窒化チタン、炭化タングステン、酸化アルミニウム、炭化ホウ素、または他のセラミック材料等の、任意の好適な材料であり得る。好ましくは、研磨材は、好適な結合剤によって組織切除面に直接取り付けられるダイヤモンドチップ（またはダイヤモンドダスト粒子）から成り、そのような取付は、従来の電気めっきまたは融合技術（例えば、米国特許第４，０１８，５７６号参照）等の周知の技術を使用して達成され得る。代替として、外部組織切除面は、好適な研磨組織切除面３７を提供するように、中間部分３５、遠位部分４０、および／または近位部分３０の外面を機械的または化学的に粗面化することを含み得る。さらに別の変化例では、外面は、小さいが効果的な研磨面を提供するように、エッチングまたは切断（例えば、レーザで）され得る。他の同様の技術もまた、好適な組織切除面３７を提供するために利用され得る。
【００３４】
少なくとも部分的に封入された管腔またはスロット２３が、当業者に周知の方式で研磨ヘッド２８を駆動シャフト２０に固定するために、駆動シャフト２０の回転軸２１に沿って、拡大研磨ヘッド２８を縦方向に通って提供され得る。示される実施形態では、研磨ヘッド２８の質量を減少させて、高速、すなわち、２０，０００から２００，０００ｒｐｍの動作中に、非外傷性研磨を促進し、研磨ヘッド２８の軌道経路の制御の予測可能性を向上させるように、中空区分２５が提供される。この実施形態では、研磨ヘッド２８は、駆動シャフト２０に固定して取り付けられ得、駆動シャフトは、単一ユニットを備えている。中空区分２５のサイズおよび形状は、特に望ましい回転速度について、研磨ヘッド２８の軌道回転経路を最適化するように修正され得る。当業者であれば、その各々が本発明の範囲内にある、種々の可能な構成を容易に認識するであろう。偏心研磨ヘッド２８の他の実施形態は、空洞化された区分２５を備えなくてもよい。
【００３５】
図２Ａ−２Ｃの実施形態は、ほぼ対称的な形状および長さの近位部分３０および遠位部分４０を図示する。代替実施形態は、非対称外形を生成するように、近位部分３０または遠位部分４０のいずれかの長さを増加させ得る。
【００３６】
偏心拡大研磨ヘッド２８は、駆動シャフト２０の縦回転軸２１から離れて半径方向に離間される、質量中心を有する。以下でより詳細に説明されるように、駆動シャフトの回転軸２１から質量中心をオフセットすることにより、以下でさらに論議される軌道運動を通して、拡大偏心研磨ヘッド２８の公称直径よりも実質的に大きい直径まで動脈を開口することを可能にする偏心性を拡大研磨ヘッド２８に提供し、好ましくは、開口直径は、拡大偏心研磨ヘッド２８の公称静止直径の少なくとも２倍大きい。
【００３７】
駆動シャフトのワイヤ巻きが、駆動シャフトの片側で拡大されるが、反対側では拡大されず、回転軸２１からの質量中心のオフセットを生成する配置を含む偏心拡大研磨ヘッド２８の付加的な変化例も可能である。この配置は、Ｓｈｔｕｒｍａｎに対する米国特許６，４９４，８９０内で開示され、その内容全体は、参照することにより本明細書に組み込まれる。本発明およびその種々の実施形態の偏心拡大研磨ヘッド２８のかなりの部分は偏心が作成され、すなわち、偏心拡大研磨ヘッドの質量中心は、駆動シャフトの回転軸からオフセットされている。そのような偏心性は、さらに論議されるように、偏心拡大研磨ヘッド２８の回転の軌道パターンを駆動し、それは、本発明の種々の実施形態の有意な要素である。
【００３８】
したがって、本明細書で使用され場合、「偏心」という言葉は、拡大研磨ヘッド２８の幾何学的中心と駆動シャフト２０の回転軸２１との間の場所の違い、または拡大研磨ヘッド２８の質量中心と駆動シャフト２０の回転軸２１との間の場所の違いのいずれか一方を指すように定義され、本明細書で使用されることを理解されたい。いずれか一方のそのような違いは、適正な回転速度で、偏心拡大研磨ヘッド２８が、偏心拡大研磨ヘッド２８の公称直径よりも実質的に大きい直径まで狭窄を開口することを可能にする。さらに、不規則な幾何学形状である形状を有する偏心拡大研磨ヘッド２８については、「幾何学的中心」という概念は、駆動シャフト２８の回転軸２１を通って描かれ、偏心拡大研磨ヘッド２８の周囲が最大の長さを有する位置で得られる横断面図の周囲上の２つの点を接続する、最も長い弦の中間点の位置を特定することによって、近似することができる。
【００３９】
本発明の治療薬送達デバイスの研磨ヘッド２８は、ステンレス鋼、タングステン、チタン、または同様の材料から構築され得る。研磨ヘッド２８は、単一部品の単一構造であり得、または代替として、本発明の目的を達成するように一緒に嵌合および固定される、２つ以上の研磨ヘッド構成要素のアセンブリであり得る。
【００４０】
本発明の偏心拡大研磨ヘッドの公称直径よりも大きい直径まで、動脈内の狭窄を開口することができる程度は、偏心拡大研磨ヘッドの形状、偏心拡大研磨ヘッドの質量、その質量分布、したがって、駆動シャフトの回転軸に対する研磨ヘッド内の質量中心の位置、および回転速度を含む、いくつかのパラメータに依存する。
【００４１】
回転速度は、偏心拡大研磨ヘッド２８の組織切除面３７が狭窄組織に対して押圧される、遠心力を決定する際の重要因子であり、それによって、操作者は、組織切除の割合を制御することが可能になる。回転速度の制御は、また、ある程度は、デバイスが狭窄を開口する最大直径の制御を可能にする。出願者らはまた、組織切除表面が狭窄組織に対して押圧される力を確実に制御する能力が、操作者が組織切除の割合をより良好に制御することを可能にするだけでなく、切除されている粒子のサイズのより良好な制御を提供することも発見している。偏心研磨ヘッド２８の回転速度の制御はまた、回転研磨ヘッド２８から半径方向外向きに生成される遠心力の制御を可能にする。本発明に適用されると、この遠心力の制御は、放出点から管腔／生物導管壁に向けて半径方向に治療薬を駆動することの効率性の制御を可能にする。
【００４２】
図３および４は、本発明の偏心研磨ヘッド２８の種々の実施形態が取る、略螺旋状軌道経路を図示し、研磨ヘッド２８は、その上で研磨ヘッド２８が前進させられたガイドワイヤ１５に対して示されている。図３および４の螺旋状経路のピッチは、例証目的のために誇張されており、実際は、偏心拡大研磨ヘッド２８の各螺旋状経路は、研磨ヘッド２８を介して、組織の非常に薄い層を切除するだけであり、狭窄を完全に開口するように、デバイスが狭窄を横切って繰り返し前後に移動させられるにつれ、多くのそのような螺旋状通路が偏心拡大研磨ヘッド２８によって作られる。図３および４は、本発明の回転式アテローム切除術用デバイスの偏心拡大研磨ヘッド２８の３つの異なる回転位置を概略的に示す。各位置において、偏心拡大研磨ヘッド２８の研磨面は、切除されるプラーク「Ｐ」に接触し、３つの位置は、プラーク「Ｐ」との３つの異なる接触点によって識別され、これらの点は、点Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３として図中で指定されている。各点において、それは、組織に接触する偏心拡大研磨ヘッド２８の研磨表面の概して同じ部分であり、つまり、駆動シャフトの回転軸から半径方向に最も遠位にある、組織切除表面３７の部分であることに留意されたい。
【００４３】
いずれの特定の動作の理論にも拘束されることを希望しないが、回転軸２１から質量中心をオフセットすることにより、偏心研磨ヘッド２８の「軌道」移動を生じ、「軌道」の直径は、とりわけ、駆動シャフト２０の回転速度を変動させることによって制御可能であると、出願者らは考える。出願者らは、駆動シャフト２０の回転速度を変化させることによって、狭窄の表面に対して偏心研磨ヘッド２８の組織切除表面を押し進める遠心力を制御できることを、実験的に実証している。遠心力は、以下の公式によって決定することができる。
ＦＣ＝ｍΔｘ（πｎ／３０）２
式中、Ｆｃは、遠心力であり、ｍは、偏心拡大研磨ヘッドの質量であり、Δｘは、偏心研磨ヘッド２８の質量中心と駆動シャフト２０の回転軸２１との間の距離であり、ｎは、毎分回転数（ｒｐｍ）である。この力Ｆｃを制御することによって、組織が切除される速度の制御、デバイスが狭窄を開口する最大直径の制御、および切除されている組織の粒径の改良型制御を提供する。加えて、この遠心力の制御は、放出点から管腔／生物導管壁に向けて半径方向に治療薬を駆動することの効率性の制御を可能にする。
【００４４】
図５に示されるグラフは、最大遠心力Ｆｃの計算を図示し、それにより、約１．７５ｍｍの最大直径を有する、例示的な偏心研磨ヘッド２８が、最大約２００，０００ｒｐｍまでの回転速度で狭窄の表面を圧迫することができる。この力Ｆｃを制御することによって、組織が切除される速度の制御、デバイスが狭窄を開口する最大直径の制御、および切除される組織の粒径の向上した制御を提供する。管腔または生物導管の対象壁まで、高速回転式研磨ヘッド２８の軌道経路の中へ送達される治療物質の送達を支援するために、この力Ｆｃを利用することは、その種々の実施形態での本発明の１つの焦点である。
【００４５】
ここで図６−８を参照して、本発明の治療薬送達システムの一実施形態を説明する。図６は、偏心研磨ヘッド２８Ａが、その筐体の中に、少なくとも１つ、好ましくは複数の区画１１０を備えているという、１つの例外がある、図１に関連して説明されるのと同じ要素を伴う治療送達システム１００を図示する。区画１１０は、図７および８で最も良く見られるように、近位部分３０、中間部分３５、および遠位部分４０のうちの１つ以上の上に配置される。区画１１０は、少なくとも１つの治療薬１１５で事前充填され、次いで、偏心研磨ヘッド２８Ａの外面は、その中に少なくとも１つの治療薬１１５を伴って区画１１０を一時的に密閉するよう、被覆される１２０。そのような被覆シール、例えば、ポリエチレンまたは同様の材料は、被覆が磨滅した時に、区画１１０が開かれ、その中の少なくとも１つの治療薬１１５を管腔または生物導管に暴露するように、アテローム切除手技中に、ゆっくりと磨滅し得る。他の被覆１１０が、当技術分野で周知であり、液体および同等物への暴露時にゆっくりと溶解する被覆を備え得る。それぞれのそのような被覆１１０は、本発明の範囲内である。代替として、区画１１０を覆うように偏心研磨ヘッド２８Ａの外面を被覆する代わりに、個別区画１１０が被覆および密閉されてもよく、それにより、被覆は、アテローム切除手技中にゆっくりと磨滅および／または溶解し得る。
【００４６】
被覆１２０は、好ましくは、アテローム切除手技中に区画１１０から除去される。したがって、その質量中心が駆動シャフト２０の回転軸２１からオフセットされている、偏心研磨ヘッド２８Ａの軌道運動および遠心力によって生成される半径方向力は、図８の矢印によって図示されるような略半径方向へ、区画１１０から少なくとも１つの治療薬１１５を放出するように機能する。軌道高速回転式偏心研磨ヘッド２８Ａへの放出された治療薬１１５の継続した暴露はさらに、ヘッド２８Ａによって生成される半径方向力に治療薬１１５をさらす。これらの半径方向力は、薬剤を半径方向外向きに発射する傾向がある、治療薬１１５のうちのいくつかの物理的衝突と組み合わせて、対象管腔または生物導管の壁に向けて半径方向外向きに治療薬を駆動して押し進める。最終的に、これらの力は、治療薬に管腔または生物導管の壁に衝突させ、その有意量は、壁に衝突し、十分な力が壁に適用され、衝突した治療薬の治療価値が実現される。この過程は、“Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ａｎｄ  ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｏｒｂｉｔａｌ  ａｔｈｅｒｅｃｔｏｍｙ：  ａｂｓｅｎｃｅ  ｏｆ  ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ”，  Ｊ．  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  ２０１０，  ３，  １１０８−１１１６で、Ｒａｍａｚａｎｉ−Ｒｅｎｄらによっていくらか詳細に説明されており、その内容全体は、参照することにより本明細書に組み込まれる。アテローム切除手技が治療薬１１５の適用前に行われるため、管腔または生物導管壁は、新たに磨かれ、したがって、半径方向に駆動された治療薬１１５をよく受け入れる。
【００４７】
本発明の別の実施形態が、図９−１１に図示されている。図９は、高速回転式アテローム切除術用システムを備えている、本発明の治療薬送達システム２００の一実施形態を図示する。デバイスは、ハンドル部分１０と、少なくとも１つの噴霧穴１４０を備えている偏心拡大研磨ヘッド２８Ｂを有する、細長い可撓性駆動シャフト２０と、ハンドル部分１０から遠位に延在する、鎖線で図示される細長いカテーテル１３とを含む。駆動シャフト２０は、当技術分野で公知であるように、螺旋コイル状ワイヤから構築され、研磨ヘッド２８Ｂは、それに固定して取り付けられる。カテーテル１３は、その内側で治療薬送達シース２０が摺動可能に配置される管腔Ｌを有し、さらに遠位端を備えている。それを通る管腔を備えている、治療物質送達シース２２もまた、カテーテル１３の管腔Ｌ内に配置され、治療物質送達シース２２の管腔は、偏心研磨ヘッド２８Ｂの少なくとも１つの噴霧穴１４０と流体連通している。
【００４８】
ハンドル１０は、望ましくは、駆動シャフト２０を高速で回転させるためのタービン（または同様の回転駆動機構）を含む。ハンドル１０は、典型的には、管１６を通して送達される圧縮空気等の動力源に接続され得る。一対の光ファイバケーブル２５、代替として、単一の光ファイバケーブルが使用され得、また、タービンおよび駆動シャフト２０の回転速度を監視するために提供され得る。そのようなハンドルおよび関連器具類に関する詳細は、当業界で周知である。ハンドル１０はまた、望ましくは、カテーテル１３およびハンドルの本体に対してタービンおよび駆動シャフト２０を前進および後退させるための制御ノブ１１も含む。駆動シャフト管腔に治療物質を導入するためのポンプの作動は、ハンドル１０上に位置する別個のコントローラノブによって、あるいはポンプおよび／または治療物質貯留部１８と動作的に連通して載置された別個のコントローラによって制御され得る。治療物質貯留部１８から偏心研磨ヘッド２８Ｂの噴霧穴１４０へ治療物質送達シース２２を通して前進させられる治療物質の投与と、偏心研磨ヘッド２８の高速回転の前および／または偏心研磨ヘッド２８の高速回転中のそこからの後続の加圧放出とは、多くの方法で監視および制御され得ることが、当業者にとって容易に明白となるであろう。例えば、治療物質の既知の用量のみが、治療物質貯留部１８に追加され得、および／または流体供給ライン１７を通って移動する治療物質の量を監視するのに操作者を支援するために、ゲージが採用され得る。当技術分野で周知であるようなコントローラ１９は、そこからの容量および流速を制御するために、治療物質貯留部１８およびポンプと動作的に連通し得る。流体流動の量を監視するための全てのそのような既知の方法は、本発明の範囲内である。
【００４９】
動作中に、高速アテローム切除術用システムが起動され、駆動シャフト２０の高速回転を引き起こす。次いで、操作者は、ポンプを起動し、治療薬送達シース２２を通して少なくとも１つの治療物質の送出を開始することによって、治療送達送出を作動させ、治療薬送達シース２２は、同心状配置において治療薬送達シース２２の管腔内で摺動可能かつ回転可能に配置される回転駆動シャフト２０と治療薬送達シース２２との空間の間に規定される管腔を図示されるように備えており、治療薬は、この管腔を通って遠位に移動する。この実施形態では、治療薬送達シース２２は回転しないが、むしろ駆動シャフト２０がその管腔内で回転する。治療薬送達シース２２の代替実施形態は、図示した実施形態のように、非同心状の関係でシース２２と、駆動シャフト２０とを備え得る。むしろ、シース２２および駆動シャフト２０は、カテーテル管腔内の別個の空間を占有する。偏心研磨ヘッド２８Ｂへの治療薬の送達のさらなる代替実施形態が、当業者に想定され得、それぞれのそのような実施形態は、本発明の範囲内である。
【００５０】
全ての実施形態では、最終的に、治療薬は、偏心研磨ヘッド２８Ｂ内の管腔２３に到達する。研磨ヘッド２８Ｂが、駆動シャフト２０の回転軸２１からオフセットされている質量中心を備えているため、偏心研磨ヘッド２８Ｂの高速回転は、上記で説明されるような軌道運動を備えている。これは、同様に上記で説明されるように、治療薬送達シース２２の管腔に沿った治療薬の加圧と組み合わせて、偏心研磨ヘッド２８Ｂの管腔２３と流体連通している噴霧穴１４０を通して少なくとも１つの治療薬の移動をもたらす、強力な遠心力を生成する。図示されるように、噴霧穴１４０は、偏心研磨ヘッド２８Ｂから出て血管または生物導管の管腔の中へ入る導管としての機能を果たす。図示されるように、噴霧穴１４０からの初期放出力によって部分的に生成され、かつ、偏心研磨ヘッド２８Ｂの高速回転の軌道運動によって生成される強力な遠心半径方向力から部分的に生成される強力な半径方向力は、対象管腔または生物導管の壁に向けて半径方向外向きに治療薬を駆動して押し進める。最終的に、治療薬は、壁の中へ駆動され、壁に適用され、その所望の治療効果を提供する。アテローム切除手技が治療薬の適用前に行われるので、管腔または生物導管壁は、新たに磨かれ、したがって、半径方向に駆動された治療薬を独自に受け入れる力がある。
【００５１】
ここで図１２および１３を参照すると、本発明の治療薬送達システムの別の実施形態が図示される。図１２は、高速回転式アテローム切除術用システムを備えている、本発明の治療薬送達システムの一実施形態を図示する。デバイスは、ハンドル部分１０と、図１、２Ａ−２Ｃに関連して説明されるような偏心拡大研磨ヘッド２８を有する、細長い可撓性駆動シャフト２０と、ハンドル部分１０から遠位に延在する、鎖線で図示される細長いカテーテル１３とを含む。駆動シャフト２０は、当技術分野で公知であるように、螺旋コイル状ワイヤから構築され、研磨ヘッド２８Ｂは、それに固定して取り付けられる。カテーテル１３は、その内側で非回転シース１６０が配置される管腔Ｌを有し、シース１６０は、遠位格納式アセンブリ１６５を備えている。非回転シース１６０は、その内側で駆動シャフト２０が摺動可能かつ回転可能に配置される、シース１６０を通る管腔を備えている。
【００５２】
ハンドル１０は、望ましくは、駆動シャフト２０を高速で回転させるためのタービン（または同様の回転駆動機構）を含む。ハンドル１０は、典型的には、管１６を通して送達される圧縮空気等の動力源に接続され得る。一対の光ファイバケーブル２５、代替として、単一の光ファイバケーブルが使用され得、また、タービンおよび駆動シャフト２０の回転速度を監視するために提供され得る。そのようなハンドルおよび関連器具類に関する詳細は、当業界で周知である。ハンドル１０はまた、望ましくは、カテーテル１３およびハンドルの本体に対してタービンおよび駆動シャフト２０を前進および後退させるための制御ノブ１１も含む。
【００５３】
システム３００の格納式アセンブリ１６５は、少なくとも１つ、好ましくは１つより多くの空洞化された区画１７５を備えている、遠位筐体１７０を備えている。空洞化された区画１７５は、患者の管腔または生物導管の中へ治療送達システム３００を挿入する前に、所定量の少なくとも１つの治療薬で事前装填される。薬剤は、液体形態であり、凍結させられ、またはカプセル化され得、凍結薬剤は、管腔または生物導管の中へ放出される前に解凍することが可能であり、カプセルは、薬剤を管腔または導管の中へ放出するために液体で溶解可能である。遠位筐体１７０の１つの側面が図示されている。当業者であれば、遠位筐体１７０の２つ以上の側面が、区画１７５を備え得ることを認識するであろう。遠位筐体は、長方形として図示されているが、他の形状が利用され得る。
【００５４】
格納式アセンブリ１６５はさらに、その内側で遠位筐体１７０が摺動可能に嵌まる拡大領域１８５を有する遠位端を備えている格納式シース１８０を備え、遠位筐体１７０は、拡大領域１８５の形状に対して補完的であり、それにより、治療薬を含む空洞化された区画１７５が、挿入中およびアテローム切除手技中に保護される。拡大領域１８５は、格納式シース１８０が近位に後退させられ、遠位筐体１７０から拡大領域１８５を除去するまで、空洞化された区画１７５が管腔環境に暴露させられない程度に、遠位筐体１７０をカプセル化する。したがって、格納式シース１８０のそのような後退は、空洞化された区画１７５の中へ事前装填され保たれた治療薬を管腔環境に暴露させる。
【００５５】
動作中、ガイドワイヤ１５、その上に偏心研磨ヘッド２８を備えている駆動シャフト２０は、閉塞の付近に位置付けられる。非回転シース１６０もまた、管腔または生物導管に挿入され、事前装填された空洞化された区画１７５を含む、格納式アセンブリ１６５が、偏心研磨ヘッドの遠位に位置付けられる。高速アテローム切除術が開始され、手技の何らかの時点で、操作者は、格納式シース１８０を後退させて空洞化された区画１７５から治療薬を放出することを決定し得る。上記で説明されるように、この後退は、拡大領域１８５を遠位筐体１７０から離れて遠位に移動させ、それにより、空洞化された区画１７５の中で保持された治療薬を管腔または導管環境に暴露させる。
【００５６】
最終的に、治療薬は、空洞化された区画１７５から管腔または導管の中へ分散する。研磨ヘッド２８が、駆動シャフト２０の回転軸２１からオフセットされている質量中心を備えているため、偏心研磨ヘッド２８の高速回転は、図１、２Ａ−２Ｃ、および３−５に関連して上記で論議されるように、上記で説明されるような軌道運動を備えている。これは、同様に上記で説明されるように、分散治療薬を浮遊させて運び、管腔または生物導管の壁に向けて半径方向外向きに薬剤を駆動する、強力な遠心力を生成する。これらの強力な半径方向力は、対象管腔または生物導管の壁に向けて半径方向外向きに治療薬を駆動して押し進める。最終的に、治療薬は、壁の中へ駆動され、壁に適用され、その所望の治療効果を提供する。アテローム切除手技が治療薬の適用前に行われるため、管腔または生物導管壁は、新たに磨かれ、したがって、半径方向に駆動された治療薬をよく受け入れる。
【００５７】
ここで図１４および１５を参照すると、本発明の治療薬送達システム４００の別の実施形態は、高速回転式アテローム切除術用システムを備えている。デバイスは、ハンドル部分１０と、それを通る管腔を備えている、治療薬送達シース２００と、上記で論議および説明されるように、シース２００内で摺動可能かつ回転可能に配置される、偏心拡大研磨ヘッド２８を有する、細長い可撓性駆動シャフト２０と、ハンドル部分１０から遠位に延在する、鎖線で図示される細長いカテーテル１３とを含む。駆動シャフト２０は、当技術分野で公知であるように、螺旋コイル状ワイヤから構築され、研磨ヘッド２８は、それに固定して取り付けられる。カテーテル１３は、その内側で治療薬送達シース２００が摺動可能に配置される管腔Ｌを有し、さらに、遠位端を備えている。治療薬送達シース２００はさらに、その上に膨張式バルーン２０５を備え、バルーン２０５は、そこから治療薬を放出するための複数の細孔２１０を備え、細孔２１０は、シースの管腔および治療薬貯留部１８と流体連通している。
【００５８】
ハンドル１０は、望ましくは、駆動シャフト２０を高速で回転させるためのタービン（または同様の回転駆動機構）を含む。ハンドル１０は、典型的には、管１６を通して送達される圧縮空気等の動力源に接続され得る。一対の光ファイバケーブル２５、代替として、単一の光ファイバケーブルが使用され得、また、タービンおよび駆動シャフト２０の回転速度を監視するために提供され得る。そのようなハンドルおよび関連器具類に関する詳細は、当業界で周知である。ハンドル１０はまた、望ましくは、カテーテル１３およびハンドルの本体に対してタービンおよび駆動シャフト２０を前進および後退させるための制御ノブ１１も含む。シース２００の管腔に治療物質を導入するためのポンプの作動は、ハンドル１０上に位置する別個のコントローラノブによって、あるいはポンプおよび／または治療物質貯留部１８と動作的に連通して載置された別個のコントローラ１９によって制御され得る。治療物質貯留部１８からバルーン２０５の細孔２１０へ治療薬送達シース２００を通して前進させられる、治療物質の投与と、偏心研磨ヘッド２８の高速回転の前および／または偏心研磨ヘッド２８の高速回転中のそこからの後続の加圧放出とは、多くの方法で監視および制御され得ることが、当業者にとって容易に明白となるであろう。例えば、治療物質の既知の用量のみが、治療物質貯留部１８に追加され得、および／または流体供給ライン１７を通って移動する治療物質の量を監視するのに操作者を支援するために、ゲージが採用され得る。当技術分野で周知であるようなコントローラ１９は、そこからの容量および流速を制御するために、治療物質貯留部１８およびポンプと動作的に連通し得る。流体流動の量を監視するための全てのそのような既知の方法は、本発明の範囲内である。
【００５９】
動作中、治療送達システム４００は、患者の管腔の中に位置付けられ、具体的には、偏心研磨ヘッド２８が、研磨される閉塞に近接して位置付けられ、高速アテローム切除術用システムが起動され、上記で説明される偏心研磨ヘッド２８の軌道運動とともに、駆動シャフト２０の高速回転を引き起こす。いったん血管壁から閉塞が取り除かれると、シース２００は、収縮したバルーン２０５を管腔に暴露させるように遠位に平行移動させられ、すなわち、当技術分野で周知の膨張手段および媒体を使用して膨張させられ得るように、カテーテル１３の管腔から外へバルーン２０５を移動させる。いったんバルーン２０５が膨張させられると、次いで、操作者は、ポンプを起動し、治療薬送達シース２００の管腔を通して少なくとも１つの治療物質の送出を開始することによって、治療送達送出を作動させ得、治療薬は、この管腔を通って遠位に移動する。この実施形態では、治療薬送達シース２００は回転しないが、むしろ駆動シャフト２０がシース２００の管腔内で回転する。治療薬送達シース２００の代替実施形態は、非同心状の関係でシース２００と、駆動シャフト２０とを備え得る。むしろ、シース２００および駆動シャフト２０は、この代替実施形態では、カテーテル１３の管腔内の別個の空間を占有する。
【００６０】
全ての場合において、シース２００の管腔を通した遠位の治療薬の移動は、最終的に膨張式バルーン２０５に到達し、細孔２１０を通してバルーン２０５から出るように加圧され、そこで、薬剤は上記で説明される遠心力および衝撃力に遭遇する。治療薬は、治療薬が治療のために閉じ込められ、位置付けられる、血管の壁に向けて、これらの力によって半径方向外向きに駆動される。
【００６１】
本発明は、上記で説明される特定の実施例に限定されると考えられるべきではないが、むしろ、本発明の全側面を対象にすると理解されるべきである。本発明が適用可能であり得る、種々の修正、同等のプロセス、ならびに多数の構造は、本明細書を考察することによって、本発明を対象とする当業者にとって明白であろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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