(57)【要約】  様々なレベルの心臓拡張に苦しむ心不全患者を治療するためのシステム、方法、および装置が提供される。心臓拡張は、磁力を使用して心臓の解剖学的構造を再成形することによって治療される。そのような再成形は、心室の収縮性を増加させるために、心臓の一部、具体的には右心室または左心室の形状を変化させ、それにより１回心拍出量が増加し、それにより心臓の心拍出量が増加する。磁力は、心臓組織の内部に埋め込まれる、または心臓の表面に外部および／または内部から取り付けられる１つまたは複数の磁気要素を使用して印加される。磁力の様々な磁荷は相互作用し、それにより、関連心臓組織領域は、心室の幅を減少させるなど、位置を再調整する。そのような再配置は、磁気要素の力によって時間の経過にわたって維持され、それにより、心臓拡張の損傷影響を漸進的にまたは逆行して遅くすることが可能になる。
2008506458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心臓解剖学的構造を再成形するための装置であって、
元の形状と少なくとも１つの記憶形状との間において遷移可能である形状記憶要素を備え、前記元の形状が、前記心臓解剖学的構造の組織領域の内部に少なくとも部分的に埋め込まれるように構成され、前記少なくとも１つの記憶形状が、前記心臓解剖学的構造を再成形する方式で前記組織領域に力を加えるように構成される、装置。
【請求項２】
前記形状記憶要素が、前記遷移において少なくとも５０％の変形を受ける、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記遷移が、最高で約５〜１２０秒以内に実質的に行われる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの記憶形状が、前記元の形状より湾曲した構成を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記組織領域が、心室壁の内部に位置し、前記少なくとも１つの記憶形状が、前記心室の幅を狭くするように前記組織領域に力を加えるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記組織領域が、左心房の壁の内部に位置し、前記少なくとも１つの記憶形状が、僧坊弁の環を再形成する方式で前記組織領域に力を加えるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記形状記憶要素が、少なくとも１つの形状記憶ポリマーを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの形状記憶ポリマーが、１つのハード・セグメントおよび少なくとも１つのソフト・セグメントを備え、前記ハード・セグメントが、前記少なくとも１つのソフト・セグメントの遷移温度より高い遷移温度を有する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの形状記憶ポリマーが、１つのハード・セグメントおよび２つ以上のソフト・セグメントを備え、前記ハード・セグメントが、前記ソフト・セグメントの一方の遷移温度より高い遷移温度を有し、各後続のソフト・セグメントが、先行するソフト・セグメントより低い遷移温度を有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記形状記憶要素が、少なくとも１つの形状記憶金属または金属合金を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの形状記憶金属または金属合金が、熱弾性マルテンサイト遷移温度を有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの形状記憶金属合金が、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ合金、またはこれらの組合わせを備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの形状記憶金属または金属合金が、常磁性遷移または強磁性遷移を示す、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの形状記憶金属合金が、Ｆｅ−Ｃ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ｃｏ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｔｉ、Ｎｉ2ＭｎＧａ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｇａ、またはこれらの組合わせを備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの形状記憶要素が、温度変化、光の印加、イオン濃度の変化、ｐＨの変化、電場の印加、磁場の印加、超音波の印加、またはこれらの組合わせに応答して遷移可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記形状記憶要素が、少なくとも１つのコーティングまたはカバーを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記コーティングまたはカバーが、生体適合性材料を備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記生体適合性材料が、ポリ・テトラ・フルオロ・エチレン、フッ化エチレン・プロピレン、ポリ・エーテル・エーテル・ケトン、またはこれらの組合わせを備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記コーティングが、磁気共鳴映像吸収コーティングを備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記コーティングが、高強度集束超音波吸収コーティングを備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
前記カバーが、少なくとも１つの微小導電性ワイヤを備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのコーティングまたはカバーが、複数のコーティングまたはカバーを備え、少なくとも１つのコーティングまたはカバーが、前記他のコーティングまたはカバーとは異なる、請求項１６に記載の装置。
【請求項２３】
心臓解剖学的構造を再成形する方法であって、
元の形状と少なくとも１つの記憶形状との間において遷移可能な形状記憶要素を提供することと、
元の形状を有する前記形状記憶要素を少なくとも部分的に前記心臓解剖学的構造の組織領域の内部に埋め込むことと、
前記形状記憶要素を活動化して、前記要素が少なくとも部分的に埋め込まれている間、元の形状から前記少なくとも１つの記憶形状の１つに遷移させ、前記遷移により、前記組織領域が、前記心臓解剖学的構造を再成形するように移動することとを備える、方法。
【請求項２４】
前記組織領域が、心室壁の内部に位置し、前記心臓解剖学的構造を再成形することが、前記心室の幅を狭くすることを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
活動化することが、温度変化、光の印加、イオン濃度の変化、ｐＨの変化、電場の印加、磁場の印加、超音波の印加、またはこれらの組合わせを提供することを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記形状記憶要素が、少なくとも１つの形状記憶ポリマーを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの形状記憶ポリマーが、１つのハード・セグメントおよび少なくとも１つのソフト・セグメントを備え、前記ハード・セグメントが、前記少なくとも１つのソフト・セグメントの遷移温度より高い遷移温度を有し、活動化することが、前記遷移温度の少なくとも１つにより、前記少なくとも１つの形状記憶ポリマーの温度を上昇させることを備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記形状記憶要素が、遷移温度を有する少なくとも１つの形状記憶金属または金属合金を備え、活動化することが、遷移温度により、前記少なくとも１つの形状記憶金属または合金の温度を上昇させることを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記形状記憶要素が、熱弾性マルテンサイト遷移温度を有する少なくとも１つの形状記憶金属または金属合金を備え、活動化することが、前記熱弾性マルテンサイト遷移温度により、前記少なくとも１つの形状記憶金属または合金の温度を上昇させることを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記形状記憶要素が、常磁性遷移または強磁性遷移を示すことができる少なくとも１つの形状記憶金属または金属合金を備え、活動化することが、磁場を前記金属または金属合金に印加することを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記形状記憶要素が、磁気共鳴映像吸収コーティングを備えるコーティングを含み、前記形状記憶要素を活動化することが、磁場を前記磁気共鳴映像吸収コーティングに印加することを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記形状記憶要素が、超音波吸収コーティングを備えるコーティングを含み、前記形状記憶要素を活動化することが、超音波を前記超音波吸収コーティングに印加することを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項３３】
前記形状記憶要素が、少なくとも１つの微小導電性ワイヤを備えるカバーを含み、前記形状記憶要素を活動化することが、熱エネルギーを前記少なくとも１つの微小導電性ワイヤに印加することを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項３４】
埋め込むことが、前記形状記憶要素を少なくとも部分的に前記心臓解剖学的構造の表面上に配置することを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
埋め込むことが、前記組織領域を通って前記形状記憶要素をステッチすることを備える、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
形状記憶要素を供給するための供給システムであって、
近位端部および遠位端部を有するカテーテルと、
通って延びる通路を有し、前記カテーテルを経て進行可能であり、かつ前記カテーテルの前記遠位端部を超えて延長可能である針先端を有する針と、
前記通路を通過し、前記針先端から供給するように構成された少なくとも１つの形状記憶要素との供給システム。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの形状記憶要素を通過させるために、前記通路を通って進行可能であるスタイレットをさらに備える、請求項３６に記載の供給システム。
【請求項３８】
前記カテーテルの前記遠位端部に対して前記針先端を進行させ、引き込む針進行機構をさらに備える、請求項３６に記載の供給システム。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの形状記憶要素が、金属、金属合金、ポリマー、またはこれらの組合わせからなる、請求項３６に記載の供給システム。
【請求項４０】
前記カテーテルが、その近位端部に取り付けられたハンドルを含み、前記カテーテルの前記遠位端部が、前記ハンドルを操作することによって偏向可能である、請求項３６に記載の供給システム。
【請求項４１】
前記カテーテルが、少なくとも１つのプルワイヤを含み、前記ハンドルを操作することにより、前記カテーテルの前記遠位端部を偏向させる前記プルワイヤが調節される、請求項４０に記載の供給システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
心不全は心臓病の多くの形態の共通進行過程である。心不全は、心臓機能の異常性によって、代謝組織の要求に相応する率において心臓が血液をポンピングすることができない、または異常に高い圧力でなければそれができない状態であると考えられている。心不全に至ることがある多くの特有の病気過程があり、その多くは、完全には知られていない。ある場合では、心臓病はウィルス感染に起因することがある。そのような場合、心臓は、ウィルス感染が進行し、病気が漸進的衰弱過程に引き続きあるようになった後でも、心臓拡張の有害な結果が続くような程度まで拡張することがある。他の場合では、初期の原因は、慢性の高血圧、心筋梗塞、僧房弁機能不全、または他の拡張心筋症に由来する。これらの条件のそれぞれにより、心臓は、様々な要求状態中に身体によって要求される心拍出量を与えるために、強制的に過努力する。その結果、左心室が拡張し、心臓の組織はリモデリングされる。
【０００２】
リモデリングは、心臓壁のサイズ、形状、厚さの変化や、心臓血管系全体の神経ホルモン環境に対する物理的な変化を含む。損傷された左心室は、心筋のある一部の局所的に薄くなり、かつ伸びることがある。心筋の薄化部分は、しばしば機能が損傷され、心筋の他の部分が補償しようとする。その結果、心筋の他の部分が、心筋の損傷ゾーンにもかかわらず、心室の１回心拍出量が維持されるように拡張する。そのような拡張により、左心室は、いくらか球形を取るようになる。
【０００３】
心臓リモデリングにより、心臓壁が壁の張力または応力が増加し、それにより、心臓の機能性能がさらに損傷されることがある。心臓壁は、そのような応力の増加によって生じた損傷を補償するために、さらに拡張する。拡張が限界値を超える場合、結果として心臓は漸進的に拡張する。これはラプラスの法則によって説明することができる。左心室によって境界が定められる容積が増加するにつれ、この空洞の壁の応力は増加する。その結果、筋原線維に過負荷がかかり、伸張の理想的な範囲を超える。この過剰伸張が行われるとき、心臓に残留容積が存在する。この場合、筋原線維は、本質的に高い壁のひずみに対抗して動作しなければならず、さらに拡張する。悪循環が生じ、心臓の拡張が増加し、その結果心不全となる。
【０００４】
心臓移植は、心不全を治療するために使用される１つの外科的処置である。残念ながら、心不全患者の要求に応じるのに十分な心臓を移植に利用できない。米国では、３５，０００を超える移植候補者が、１年あたりわずかに約２，０００の移植を競い合う。移植待機リストは、平均して約８〜１２か月の長さであり、しばしば、患者は、約１〜２年、ドナー心臓を待機することがある。ドナー心臓の利用可能性は歴史的に増加してきたが、増加率は劇的に減少している。心臓移植の危険性と費用を許容することができる場合でも、この治療選択肢は、ますます利用不可能になっている。さらに、多くの患者は、いくつかの認定基準のいずれか１つを満たすことができないために、心臓移植を受ける資格がない。
【０００５】
その結果、心不全の代替治療を見つけるために、多大な努力が行われてきた。１つのそのような外科的治療は、バティスタ処置と呼ばれる。この外科技法は、心臓の容積を低減するために、心臓の一部を切開して除去することを含む。これは、大きな議論を呼ぶ急進的で実験的な処置である。さらに、処置は、高度に侵襲性で、危険があり、高価で、通常、他の高価な処置を含む（同時心臓弁置換など）。処置が失敗した場合、緊急心臓移植が唯一の利用可能な選択肢である。
【０００６】
他の外科的治療は動的な心筋形成である。この処置では、広背筋背面筋肉（患者の肩から取られる）が心臓に巻き付けられ、心室収縮と同期して長期的に整調される。筋肉の整調により、心収縮中に心臓の収縮を補助するために、筋肉が収縮する。心筋形成が改善の兆候を実証した場合でも、研究によれば、処置が心臓機能を最小限に向上させるだけであることを示唆する。さらに、処置は高度に侵襲性であり、心臓に到達するために、患者の筋肉を摘出することや、開胸手法（すなわち、胸骨切開）を必要とする。さらに、処置は、特に、コストのかかるペースメーカを必要とする整調筋肉を使用する者にとっては高価である。心筋形成処置は複雑でもある。たとえば、十分なはめ込みで筋肉を心臓に適切に巻き付けるのは困難である。また、巻き付けられた筋肉に対して十分な血流が維持されない場合、筋肉は壊死するであろう。筋肉は、巻付け後に伸張して、その抑制の利益を低減する可能性があり、一般的には、事後動作調節を受けることができない。最後に、筋肉は、繊維化して、心臓に接着し、これにより、心収縮中の心臓の収縮に対して望ましくない制約が生じる可能性がある。
【０００７】
心拍出量を向上させることによって心不全を治療するために、様々な装置も開発されてきた。たとえば、心臓が血液をポンピングするのを助けるために、左心室補助ポンプが開発された。これらの機械的ポンプは、心臓によって通常行われるポンピング機能のすべてまたは一部を実施することによって、心臓に対する負荷を低減する。現在、機械的ポンプは、移植用のドナー心臓が患者に利用可能である間、患者を維持するために使用される。研究者や心臓外科医は、心臓の回りに配置された補綴「ガードル」でも実験した。１つのそのような設計は、心臓に巻き付けられた補綴「ソック」または「ジャケット」である。しかし、これらの設計は、侵襲性開胸手術を必要とし、実質的に心臓を処理し、広く一般には成功していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
その結果、心臓の拡張による不十分なポンピングを補正し、それにより、病気の進行性を停止する、またはうっ血性心臓病の進行性をより劇的に遅くするために、心不全の早期段階と後期段階の両方に適用可能な代替治療が必要である。また、そのような治療は、心臓の最小限の操作を必要とし、心不全の様々な程度を有する広範な患者層に利用可能であり、費用効果が高く、安全で、効率的であることが望ましい。少なくともこれらの目的のいくつかは、本発明によって満たされる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
様々なレベルの心臓拡張に苦しむ心不全患者を治療するためのシステム、方法、装置が提供される。そのような心臓拡張は、形状記憶要素を使用して心臓解剖学的構造を再成形することによって治療される。そのような再成形は、心室の収縮性を増大させ、それにより心臓の１回心拍出量を増大させ、これにより心拍出量を増大させるために、心臓の一部、特に右心室または左心室の幾何学的形状を変化させる。形状記憶要素は、元の形状と少なくとも１つの記憶形状を有する。要素は、元の形状にあるとき、心臓組織内に埋め込まれる、あるいは心臓の表面に外部および／または内部から取り付けられる。次いで、要素は、元の形状から少なくとも１つの記憶形状の１つに遷移するように活動化される。要素の遷移により、関連する心臓組織が、心室の幅を低減させるなど位置を再調整する。そのような再配置は、要素によって時間の経過にわたって維持され、心臓拡張の損傷の影響を漸進的にまたは逆行して遅くすることが可能になる。
【００１０】
本発明の第１態様において、心臓解剖学的構造を再成形する装置が提供される。好ましい実施態様では、装置は、元の形状と少なくとも１つの記憶形状との間において遷移可能である形状記憶要素を備え、元の形状は、心臓解剖学的構造の組織領域内に少なくとも部分的に埋め込まれるように構成され、少なくとも１つの記憶形状は、心臓解剖学的構造を再成形する方式で力を組織領域に加えるように構成される。いくつかの実施態様では、形状記憶要素は、遷移時に少なくとも１００％の変形を受けるが、いくつかの実施態様では、数百パーセントなど、１００％を超える変形が達成されることを理解すべきである。さらに、いくつかの実施態様では、遷移は、最高で約３５秒以内に実質的に行われる。そのような比較的迅速な遷移時間はより短い処置時間や使用の容易さなどの利点を提供する。
【００１１】
元の形状と少なくとも１つの記憶形状は、いくつかを挙げれば、直線にする、湾曲させる、カールする、折りたたむ、展開させる、圧縮する、衝突させる、ぎざぎざを付ける、または輪にすることを含めて、様々な形態にすることができることを理解すべきである。一般的に、直線ではない形状は、湾曲していると見なされる。したがって、いくつかの実施態様では、少なくとも１つの記憶形状は、元の形状より湾曲した構成を有する。これらの場合、曲率がそのように増大することにより、心臓解剖学的構造を再成形するように力が組織領域に加えられる。少なくとも１つの記憶形状が元の形状より湾曲していない構成を有する反対の場合もあり得ることを理解すべきである。これらの場合、曲率がそのように減少することにより、心臓解剖学的構造を再成形する力が組織領域に加えられる。組織領域が心室壁の内部に位置し、それにより、少なくとも１つの記憶形状が、心室の幅を狭くするように組織領域に力を加えるように構成されることが好ましい。心室の壁は、中隔壁を含むことを理解すべきである。少なくとも１つの形状記憶要素は、通常、温度変化、光の印加、イオン濃度の変化、ｐＨの変化、電場の印加、磁場の印加、超音波の印加、またはこれらの組合わせに応答して遷移可能である。
【００１２】
好ましい実施態様では、形状記憶要素は、少なくとも１つの形状記憶ポリマーを備える。少なくとも１つの形状記憶ポリマーは、１つのハード・セグメントと、少なくとも１つのソフト・セグメントを備えることが可能であり、ハード・セグメントは、少なくとも１つのソフト・セグメントの遷移温度より高い遷移温度を有する。同様に、少なくとも１つの形状記憶ポリマーは、１つのハード・セグメントと２つ以上のソフト・セグメントを備えることが可能であり、ハード・セグメントは、ソフト・セグメントの１つの遷移温度より高い遷移温度を有し、各後続のソフト・セグメントは、先行するソフト・セグメントより低い遷移温度を有する。
【００１３】
他の実施態様では、形状記憶要素は、少なくとも１つの形状記憶金属または金属合金を備える。通常、少なくとも１つの形状記憶金属または金属合金は、熱弾性マルテンサイト遷移温度を有する。そのような形状記憶金属合金の例には、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ合金、またはこれらの組合わせがある。他の実施態様では、少なくとも１つの形状記憶金属または金属合金は、常磁性遷移または強磁性遷移を示す。そのような形状記憶金属合金の例には、Ｆｅ−Ｃ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ｃｏ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｔｉ、Ｎｉ2ＭｎＧａ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｇａ、またはこれらの組合わせがある。
【００１４】
いくつかの実施態様では、形状記憶要素は、少なくとも１つのコーティングまたはカバーを含む。たとえば、コーティングまたはカバーは、ポリ・テトラ・フルオロ・エチレン、フッ化エチレン・プロピレン、ポリ・エーテル・エーテル・ケトン、またはこれらの組合わせなど、生体適合性材料を備えることが可能である。あるいは、コーティングは、磁気共鳴イメージング吸収コーティング、または高強度集束超音波吸収コーティングを備えることが可能である。さらに、カバーは、少なくとも１つの微小導電性ワイヤを備えることが可能である。少なくとも１つのコーティングまたはカバーは、複数のコーティングまたはカバーを備えることが可能であり、この場合、少なくとも１つのコーティングまたはカバーは、他のコーティングまたはカバーとは異なることを理解すべきである。
【００１５】
本発明の第２態様において、心臓解剖学的構造を再成形する方法が提供される。好ましい実施態様では、方法は、元の形状と少なくとも１つの記憶形状との間で遷移可能な形状記憶要素を用意すること、元の形状を有する形状記憶要素を心臓解剖学的構造の組織領域内に少なくとも部分的に埋め込むこと、形状記憶要素を活動化して、要素が少なくとも部分的に埋め込まれている間、元の形状から少なくとも１つの記憶形状の１つに遷移させることを含み、遷移により、組織領域は心臓解剖学的構造を再成形するように移動する。通常、組織領域は、心室壁の内部に位置し、心臓解剖学的構造を再成形することは、心室の幅を狭くすることを備える。また、活動化することは、温度変化、光の印加、イオン濃度の変化、ｐＨの変化、電場の印加、磁場の印加、超音波の印加、またはこれらの組合わせを提供することを含む。
【００１６】
上述されたように、形状記憶要素は、少なくとも１つの形状記憶ポリマーを備えることが可能である。具体的には、少なくとも１つの形状記憶ポリマーは、１つのハード・セグメントと少なくとも１つのソフト・セグメントを備えることが可能であり、ハード・セグメントは、少なくとも１つのソフト・セグメントの遷移温度より高い遷移温度を有する。そのような場合、活動化することは、遷移温度の少なくとも１つにより、少なくとも１つの形状記憶ポリマーの温度を上昇させることを含む。
【００１７】
形状記憶要素が、遷移温度を有する少なくとも１つの形状記憶金属または金属合金を備えるとき、活動化することは、その遷移温度により、少なくとも１つの形状記憶金属または合金の温度を上昇させることを備える。同様に、形状記憶要素が、熱弾性マルテンサイト遷移温度を有する少なくとも１つの形状記憶金属または金属合金を備えるとき、活動化することは、その熱弾性マルテンサイト遷移温度により、少なくとも１つの形状記憶金属または合金の温度を上昇させることを含む。同様に、形状記憶要素が、常磁性遷移または強磁性遷移を示すことができる少なくとも１つの形状記憶金属または金属合金を備えるとき、活動化することは、磁場を金属または金属合金に印加することを含む。また、形状記憶要素が、磁気共振イメージング吸収コーティングを備えるコーティングを含むとき、形状記憶要素を活動化することは、磁場を磁場共鳴イメージング吸収コーティングに印加することを含む。
【００１８】
いくつかの実施態様では、形状記憶要素は、コーティングまたはカバーを含む。コーティングまたはカバーが超音波吸収コーティングを備えるとき、形状記憶要素を活動化することは、超音波を超音波吸収コーティングに印加することを含む。カバーが少なくとも１つの微小導電性ワイヤを備えるとき、形状記憶要素を活動化することは、熱エネルギーを少なくとも１つの微小導電性ワイヤに印加することを備える。
【００１９】
いくつかの実施態様では、埋め込むことは、心室の内表面または外表面など、心臓解剖学的構造の表面上に形状記憶要素を少なくとも部分的に配置することを備える。いくつかの場合、形状記憶要素は、ステープル状の方式においてなど、組織を差し込みする部分、および組織の表面上に依然としてある部分を含む。その他には、埋め込むことは、縫合の動きにおいてなど、組織領域を通って形状記憶要素をステッチすることを備える。少なくとも部分的に埋め込む他の方法を使用することが可能である。そのような方法は、さらに、形状記憶要素を完全に組織内に埋め込む、または形状記憶要素を組織の表面に取り付けるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の他の目的および利点は、添付の図面と共に、以下の詳細な記述から明らかになるであろう。
【００２１】
図１は、通常の患者の心臓Ｈの断面図である。断面図は、右心房ＲＡ、右心室ＲＶ、左心房ＬＡ、左心室ＬＶを示す。右心室ＲＶと左心室ＬＶは、ｘ１とｙ１の幅をそれぞれ有する。図２は、心室ＲＶ、ＬＶの幾何学的形状が拡張している心臓病を有する患者の心臓Ｈの断面図である。図示されるように、右心室ＲＶと左心室ＬＶは、それぞれ、ｘ２とｙ２の増加した幅を有する。増加した幅ｘ２、ｙ２により、左心室ＬＶおよび／または右心室ＲＶからの心拍出量は不十分になる。心拍出力（ＣＯ）は、以下のように定義される。
ＣＯ＝ＨＲ×ＳＶ
上式で
ＨＲ＝心拍数（１分あたりの拍動）
ＳＶ＝１回心拍出量（拍動あたりのリットル）
駆出率（ＥＦ）は、心室によって排出された血液対最終拡張容積の分数である。したがって、ＥＦは、以下から計算される。
ＥＦ＝（ＳＶ／ＥＤＶ）*１００
上式で、
ＥＤＶ＝最終拡張容積
駆出率は、超音波心臓検査法を使用して最も一般的に測定される。この非侵襲性技法は、最終拡張容積（ＥＤＶ）と最終収縮容積（ＥＳＶ）、さらには１回心拍出量（ＳＶ＝ＥＤＶ−ＥＳＶ）の良好な推定を提供する。通常、ＥＦは＞６０％である。たとえば、ＳＶが７５ｍｌ、ＥＤＶが１２０ｍｌである場合、ＥＦは６３％である。ＥＤＶをもたらす因子は、心拍数、心室コンプライアンス、心室充満圧である。ＥＳＶをもたらす因子は、左心室を収縮させる力と、血液の排出の結果である力の尺度である事後負荷である。
【００２２】
心不全、特に拡張心筋症では、ＥＦは、ＳＶが減少し、ＥＤＶが増加するにつれ、非常に小さくなることがある。重症の心不全では、ＥＦは、わずかに２０％である可能性がある。ＥＦは、しばしば、心臓の状況を評価するために、臨床指標として使用される。本発明の方法および装置で左心室または右心室の幾何学的形状を変化させる、または再形成することによって、心室の収縮性を増加させ、それにより、１回心拍出量（ＳＶ）を増加させることが可能である。これにより、心拍出力（ＣＯ）が増加する。
【００２３】
心室の幾何学的形状は、心室の組織領域または壁の上または内部に形状記憶要素を配置することによって変化する。形状記憶要素は、形状記憶材料からなる。様々な形状記憶材料が使用されることが可能であり、以下のセクションにおいて詳細に記述される。しかし、一般的には、形状記憶は、環境の変化によって作動されるとき、材料が、記憶に保持されている少なくとも１つの形状に戻る能力である。そのような環境変化の例には、いくつかを挙げれば、温度変化、光の印加、イオン濃度および／またはｐＨの変化、あるいは電場、磁場、または超音波の印加がある。材料は、通常、環境条件が戻ることによって元の形状を再び取ることもでき、したがって２方向効果を有する。
【００２４】
図３Ａ〜３Ｂは、元の形状（図３Ａ）と記憶形状（図３Ｂ）の２つの異なる形状を保持する形状記憶要素１０を示す。要素１０は、この場合は圧縮折りたたみ形状である元の形状を共通の環境において有し、この場合は展開折りたたみ形状である記憶形状を記憶として維持する。要素１０は、未来の時間に記憶形状に要素１０を戻すことを見越して、元の形状にある間、様々な方式で使用することができる。任意選択で、要素１０は、さらに、また別の未来の時間に元の形状に再び戻ることができる。
【００２５】
同様に、図４Ａ〜４Ｂは、元の形状（図４Ａ）と記憶形状（図４Ｂ）の２つの異なる形状を有する形状記憶要素１０を示す。要素１０は、この場合は直線形状である元の形状を共通の環境において有し、この場合は折りたたみ形状である記憶形状を記憶として維持する。要素１０は、ロッドまたはリボンの構造の形態を有することが可能であり、いくつかの実施形態では、約０．２５〜０．５ｍｍの範囲の直径と約０．０５〜０．１ｍｍの範囲の厚さを有する。図５Ａを参照すると、元の直線形状の形状記憶要素１０は、心臓Ｈの頂点ＡＸの付近において右心室ＲＶと左心室ＬＶの壁Ｗの内部に埋め込むことが可能である。図示されるように、心室ＲＶ、ＬＶは膨張しており、それぞれ幅ｘ2、ｙ2を有する。形状記憶要素１０は、次いで、温度変化、磁場などの環境因子を印加することによって、記憶折りたたみ形状である図５Ｂに戻ることが可能である。印加の際、要素１０は、折りたたみや引込みを開始し、収縮方式で心室壁の組織を共に引く。これにより、心室ＲＶ、ＬＶはそれぞれ通常の幅ｘ1、ｙ1に向かって再成形される。心室ＲＶ、ＬＶの形状変化により、心室ＲＶ、ＬＶの収縮性は増大する。これにより１回心拍出量（ＳＶ）が増大し、これにより心拍出量（ＣＯ）が増大する。
【００２６】
さらに、図６Ａ〜６Ｂは、元の形状（図６Ａ）と記憶の形状（図６Ｂ）の２つの異なる形状を保持する形状記憶要素１０を示す。要素１０は、この場合は直線の形状である元の形状を共通の環境において有し、この場合は湾曲形状である記憶形状を記憶として維持する。図６Ｃを参照すると、元の直線形状にある形状記憶要素１０は、図示されるように左心室ＬＶなど、心室の壁Ｗの内部に埋め込むことが可能である。心臓Ｈの頂点ＡＸに沿った配置のために、要素１０は、わずかな曲率を帯びる。したがって、要素１０は、温度変化、磁場などの環境因子を印加することによって、図６Ｂの記憶湾曲形状に戻ることが可能である。印加する際、要素１０は、矢印によって示されるように、内向きに湾曲し始める。そのような湾曲により、左心室ＬＶの壁Ｗは、互いに向かって内向きに引かれ、それにより、左心室ＬＶを再成形する。このようにして、左心室ＬＶの幅は、通常の幅ｙ1に向かって低減される。心室ＬＶの形状変化により、心室ＬＶの収縮性は増大する。これにより１回心拍出量（ＳＶ）が増大し、これにより心拍出量（ＣＯ）が増大する。
【００２７】
埋め込まれた要素１０は、いくつかを挙げれば、元の形状、記憶形状、長さ、幅、サイズ、材料、環境作動因子、変化の率または程度によって変化する可能性があることを理解すべきである。さらに、要素１０は、同じ時間または異なる時間に作動させることが可能である。同様に、要素１０は、記憶形状に留まることが可能であり、あるいは任意の時間や同じ時間または異なる時間に元の形状に戻ることが可能である。これは、任意の回数繰り返すことが可能である。
【００２８】
また、任意の数の要素１０を使用することが可能であり、中隔壁を含む、右心房ＲＡ、右心室ＲＶ、左心房ＬＡ、左心室ＬＶを含めて、心臓Ｈの壁Ｗの上（外部または内部から）あるいは内部の任意の位置に要素１０を配置することが可能であることを理解すべきである。さらに、要素１０は、僧坊弁ＭＶ、大動脈弁ＡＶ、三尖弁ＴＶ、肺動脈弁（図示せず）を含む弁、ならびに／あるいは大動脈Ａ、肺動脈、肺静脈、腱索などの関連解剖学的構造のいずれかの上または内部に配置することが可能であることを理解すべきである。さらに、要素１０は、異なる領域の形状を変化させるために、１つの領域に配置させることが可能である。たとえば、要素１０は、僧坊弁ＭＶの形状を変化させるために、左心房ＬＶの内部に配置させることが可能である。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の要素が、僧坊弁環の形状を変化させるために、冠静脈洞の内部に配置される。冠静脈洞は、僧坊弁環の付近にあり、僧坊弁環を少なくとも部分的に囲み、次いで大心臓静脈を含めて静脈系の中に延びる。本明細書において使用される際、「冠静脈洞」という用語は、冠静脈洞自体だけでなく、さらに、大心臓静脈を含む冠静脈洞に関連付けられた静脈系を指すことを意図する。１つまたは複数の要素１０は、冠静脈洞の中に導入し、次いで、形状を変化させるように活動化することが可能であり、これにより僧坊弁環の幾何学的形状を再成形し、有利にはそれをもたらす。
【００２９】
また、形状記憶要素１０は、心臓の組織に完全に埋め込む、部分的に埋め込む、またはそうでない場合は取り付けることが可能であることを理解すべきである。たとえば、図７Ａに示されるように、要素１０は、組織Ｔの中に差し込み可能であり、かつ組織Ｔの表面より上、または表面上にある直線部分１４によって接続される２つのプロング１２を有するステープル状の元の形状である。活動化すると、要素１０は、図７Ｂに示されるように、その記憶形状に変化する。この場合、直線部分１４は、屈曲または湾曲し、関連する組織Ｔに沿ってプロング１２を互いに向かって誘導する。そのような形状記憶要素１０は、組織にひだを付ける、またはそうでない場合は組織を共に引くために、心臓または関連解剖学的構造の任意の表面（外部または内部）の上において使用することが可能である。形状は反転することが可能である、すなわち、元の形状が図７Ｂの湾曲形状であり、記憶形状が図７Ａのステープル状形状であるとすることが可能であることを理解すべきである。そのような場合、要素１０は、組織セグメントを延長するために使用することが可能である。
【００３０】
同様に、図８Ａに示されるように、要素１０は、組織Ｔを通って「ステッチされる」細長い形状を有することが可能である。したがって、要素１０の一部は、組織Ｔの表面より上、または表面上にあり、一部は、組織Ｔの内部にある。活動化すると、要素１０は、図８Ｂに示されるように、その記憶形状に変化する。この場合、要素１０は、関連組織Ｔと共に収縮する。そのような形状記憶要素１０は、組織にひだを付ける、またはそうでない場合は組織を共に引くために、心臓または関連解剖学的構造の任意の表面（外部または内部）の上で使用することが可能である。形状は、反転することが可能である、すなわち、元の形状が図８Ｂの収縮形状であり、記憶形状が図８Ａの延長形状であるとすることが可能であることを理解すべきである。そのような場合、要素１０は、組織セグメントを延長するために使用することが可能である。
【００３１】
図９Ａ〜９Ｃは、組織Ｔの表面に取り付けられた形状記憶要素１０を示す。図９Ａは、直線の元の形状を有する要素１０の側面図であり、要素１０は、接着または縫合によってなど、任意の適切な機構または方法によって組織Ｔに取り付けられている。図９Ｂは、図９Ａの要素１０の平面図である。活動化すると、要素１０は、図９Ｃに示されるように、その記憶形状に変化する。この場合、要素１０は、屈曲し、湾曲し、または折りたたまれ、関連組織Ｔを収縮させる。そのような形状記憶要素１０は、組織にひだを付ける、またはそうでない場合は組織を共に引くために、心臓または関連解剖学的構造の任意の表面（外部または内部）の上において使用することが可能である。形状は、反転させることが可能である、すなわち、元の形状が図９Ｃの湾曲形状であり、記憶形状が図９Ａ〜９Ｂの直線形状であるとすることが可能であることを理解すべきである。そのような場合、要素１０は、組織のセグメントを延長させるために使用することが可能である。
【００３２】
形状記憶材料のタイプ
上述されたように、様々な形状記憶材料が使用されることが可能である。材料の以下のタイプは、実例および例証として提供され、本発明の範囲の限定として取られるべきではない。
【００３３】
温度活動化形状記憶金属
本発明の形状記憶要素１０は、Ｎｉ−Ｔｉ（ニチノール（Ｎｉｔｉｎｏｌ）（登録商標））、およびＣｕ−Ｚｎ−Ａｌ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、およびＦｅ−Ｎｉ−Ａｌの合金を含めて、形状記憶金属合金（ＳＭＡ）からなることが可能である。ＳＭＡは、変態温度と呼ばれるある温度において結晶構造の変化を受ける。通常、ＳＭＡは、マルテンサイト（下方温度）やオーステナイト（より高い温度または親相）と呼ばれる２つの異なる温度依存結晶構造（相）において存在する。オーステナイト相の結晶構造は、マルテンサイト相より高い対称性を有する。たとえば、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉでは、構造は、立方体から斜方晶系に変化する。マルテンサイトＳＭＡが加熱されるとき、これは、オーステナイトに変化し始める。この現象が開始される温度は、オーステナイト開始温度（Ａｓ）と呼ばれる。この現象が完了する温度は、オーステナイト完了温度（Ａｆ）と呼ばれる。オーステナイトＳＭＡが冷却されるとき、これは、マルテンサイトに変化し始める。この現象が開始される温度は、マルテンサイト開始温度（Ｍａ）と呼ばれる。マルテンサイトが再び完全に反転される温度は、マルテンサイト完了温度（Ｍｆ）と呼ばれる。さらに、高温オーステナイト相から低温マルテンサイト相への冷却中に、斜方六面体相が生成される。この現象が開始される温度は、斜方六面体開始温度（Ｒｓ）と呼ばれ、この相が完了する温度は、斜方六面体完了温度（Ｒｆ）と呼ばれる。これらの相の通常の温度範囲は、以下の通りである。
【００３４】
【表１】
2008506458.tif 000003
しかし、組成および冶金処置は、上記の遷移温度に劇的な影響を与えることを理解すべきである。あらゆる場合において、ＳＭＡの低温マルテンサイト構造により、ＳＭＡは、容易にかつ見かけは永久的に変形することが可能になる。しかし、加熱する際、ＳＡＭは、記憶形状である高温オーステナイト構造に戻る。このように、材料は、形状を「記憶している」。
【００３５】
したがって、ＳＡＭからなる形状記憶要素１０は、元の形状にあるとき、心臓Ｈの組織の内部に埋め込む、部分的に内部に埋め込む、または取り付けることが可能である。次いで、要素１０の温度を変態温度より高く約３７℃〜７０℃の範囲の温度などに上昇させるために、エネルギーまたは熱が要素１０に加えられる。これにより、要素１０は、記憶形状に形状を変化させ、これにより組織は再構成される。所望であれば、任意の時間において、要素１０は、要素１０を再び元の形状に変化させるために、変態温度より低く冷却することが可能である。
【００３６】
強磁性形状記憶金属
本発明の形状記憶要素１０は、いくつかを挙げれば、Ｆｅ−Ｃ、Ｆｅ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ｃｏ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｔｉ、Ｎｉ2ＭｎＧａ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｇａを含めて、磁気制御形状記憶材料（ＭＳＭ）からなることが可能である。ＭＳＭは、熱弾性マルテンサイト変態の他に、常磁性／常磁性遷移を示す。一般に、ＭＳＭ材料は、２つの変形体である内部領域からなる。これらの変形体は、異なる磁気配向と結晶配向を有する。ＭＳＭ材料が磁場の影響を受けるとき、変形体の割合が変化し、要素の形状が変化する。ＭＳＭ材料は、軸方向に細長くなる、屈曲する、またはねじるためなど、様々な異なる方式で形状を変化させるようにすることができる。
【００３７】
したがって、ＭＳＭからなる形状記憶要素１０は、元の形状にあるとき、心臓Ｈの組織の内部に埋め込む、部分的に内部に埋め込む、または取り付けることが可能である。次いで、磁場が要素１０に印加され、これにより、要素は形状を変化させる。磁場は、たとえば、臨床的に利用可能な磁気共鳴映像（ＭＲＩ）機械を使用して印加することができる。そのような形状変化は、関連組織を再構成する。所望であれば、任意の時間において、要素１０は、磁場を再度印加することによって、元の形状に再び変化させることが可能である。また、ＭＳＭからなる要素１０は、温度変化ではなく磁場に依拠して形状を変化させるので、健康な組織を過熱する危険性が最小限に抑えられる。
【００３８】
適切なＭＳＭの例が、第８回国際会議ＡＣＴＵＡＴＯＲ２００２、ドイツ、ブレーメン、２００２年６月１０〜１２日において発表されたＴｅｌｌｉｎｅｎ，Ｊ．ら、「Ｂａｓｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ」、Ｏｉｋａｗａら、「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ−ｂａｓｅｄ  Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｌｌｏｙｓ」、ＡＩＳＴ  Ｔｏｄａｙ；Ｖｏｌ．１、Ｎｏ．７（２００１年）１８、ならびにハーバード大学Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｕｎｄｅｒｇｒａｄｕａｔｅｓ（ＲＥＵ）のＤｒ．Ｊｏｏｓｔ  Ｊ．ＶｌａｓｓａｋおよびＤｒ．Ｙｕｋｉ  Ｓｕｇｉｍｕｒａと共著のＣｏｈｅｎ−Ｋａｒｎｉら、「Ｆｅ−Ｐｄ  Ａｌｌｏｙ  Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ」、Ｔｅｃｈｎｉｏｎ−Ｉｓｒａｅｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２００３年において提供されており、これらはすべて、全目的について参照によって本明細書に組み込まれている。
【００３９】
形状記憶ポリマー
本発明の形状記憶要素１０は、形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）からなることが可能である。そのようなＳＭＳは、記憶している１つの形状を保持することが可能であり、または２つ以上の形状を記憶して保持することが可能である。
【００４０】
１つの形状を記憶して保持するＳＭＰは、一般に、ハード・セグメントとソフト・セグメントを有する相隔離線形ブロック・コポリマーとして特徴付けられる。ハード・セグメントは、通常、決められた融点を有する結晶であり、ソフト・セグメントは、通常、決められたガラス遷移温度を有するアモルファスである。しかし、ハード・セグメントがアモルファスであり、ソフト・セグメントが結晶であることがある。あらゆる場合において、ソフト・セグメントの融点またはガラス遷移温度は、ハード・セグメントの融点またはガラス遷移温度よりかなり低い。温度変化により、ＳＭＰは、元の形状と記憶形状との間において反転する。
【００４１】
ＳＭＰのハード・セグメントとソフト・セグメントを準備するために使用されるポリマーの例には、様々なポリエーテル、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリエーテル・アミド、ポリウレタン／尿素、ポリエーテル・エステル、ウレタン／ブタジエンのコポリマーがある。たとえば、全目的について参照によって本明細書に組み込まれている米国特許第５５０６３００号、第５１４５９３５号、第５６６５８２２号を参照されたい。
【００４２】
２つ以上の形状を記憶して保持するＳＭＰは、たとえば、１つのハード・セグメントと少なくとも２つのソフト・セグメントを含むことが可能である。ハード・セグメントの遷移温度は、少なくとも１０℃、好ましくは２０℃であり、ソフト・セグメントの一方の遷移温度より高く、各後続のソフト・セグメントの遷移温度は、少なくとも１０℃、好ましくは２０℃であり、先行するソフト・セグメントの遷移温度より低い。したがって、そのようなＳＭＰから形成された要素は、温度が遷移温度を経て変化する際に形状を変化させる。そのようなＳＭＰの例が、米国特許第６７２０４０２号と第６３８８０４３号、ならびにＬｅｎｄｌｅｉｎ，Ａ．ら、「Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ、Ｅｌａｓｔｉｃ  Ｓｈａｐｅ−Ｍｅｍｏｒｙ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＳＣＩＥＮＣＥ  Ｖｏｌ．２９６、２００２年５月３１日において記載されており、これらはすべて、全目的について参照によって本明細書に組み込まれている。さらに、そのようなＳＭＰの例には、Ｃａｌｏ−ＭＥＲ（商標）、Ｔｈｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｇｒｏｕｐ［カルフォルニア州バークレー在］によって提供される形状記憶熱可塑性物質、ならびにｍｎｅｍｏＳｃｉｅｎｃｅ  ＧｍｂＨ（Ｐａｕｗｅｌｓｓｔｒａβｅ  １９、Ｄ−５２０７４  Ａａｃｈｅｎ、およびＩｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｆｏｒ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、ＲＷＴＨ  Ａａｃｈｅｎ［ドイツ在］）によって提供される様々な形状記憶ポリマーがある。
【００４３】
これらのＳＭＰは、温度変化に応答して形状を変化させるとして記述されたが、いくつかの実施形態では、ＳＭＰは、いくつかを挙げれば、光の印加、イオン濃度および／またはｐＨの変化、電場、磁場、または超音波に応答して形状を変化させることを理解すべきである。たとえば、ＳＭＰは、少なくとも１つのハード・セグメントと少なくとも１つのソフト・セグメントを含むことができ、セグメントの少なくとも２つ、好ましくは２つのソフト・セグメントは、光、電場、磁場、または超音波が印加されている状態で開裂可能な官能基を介して互いに連結される。一時的な形状は、線形ポリマーを架橋することによって固定される。それらの連結を開裂させることによって、元の形状を回復させることができる。これらの結合を架橋し、開裂する刺激は、同じでも、異なってもよい。
【００４４】
いくつかの場合、時間のかかる製造プロセス、より高い製造コスト、高温処理、変形の限定（最高で８％）など、金属形状記憶合金に関連する限定のために、形状記憶ポリマーは金属形状記憶合金より好ましい。これらの限定の多くは、形状記憶ポリマーを使用することによって解決される。形状記憶ポリマーは、非常に低いコストで容易に製造することができる。さらに、遷移温度を容易に調節することが可能であり、そのような調節は、金属ではより困難である。さらに、ポリマーは、約６０〜７０℃において数秒で形状にプログラムすることが可能であり、数百パーセントの変形に耐えることができる。いくつかの実施形態では、遷移全体は、ｍｎｅｍｏＳｃｉｅｎｃｅ  ＧｍｂＨによって提供されるＳＭＰのアンコイリングを示す図１０Ａにおいて示されるように、３５秒以内に行われる。
【００４５】
いくつかの実施形態では、形状記憶要素は生体分解性であることを理解すべきである。生体分解性ポリマー形状記憶材料の例には、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ・グリコール酸（ＰＬＧＡ）がある。ＰＬＡとＰＬＧＡは疎水性であり、生体内においてゆっくり吸収される。したがって、埋込みの（たとえば）６〜１２か月後、心臓組織が再成形され、形状記憶要素は、部分的にまたは完全に体内に吸収される。また、いくつかの金属形状記憶材料は、生体分解性とすることも可能であることを理解すべきである。
【００４６】
コーティング／カバー
本発明の形状記憶要素１０は、様々なコーティングまたはカバーを含むことが可能である。コーティングまたはカバーは、任意の数と任意の組合わせにおいて存在することが可能である。
【００４７】
いくつかの実施形態では、要素１０は、供給装置内や組織内の両方において、配置を容易にするために潤滑コーティングで覆われる。潤滑コーティングの例には、いくつかを挙げれば、ポリ・テトラ・フルオロ・エチレン、コーティングされたシリコン（低表面張力を提供する処置済み表面を有するシリコン）がある。
【００４８】
いくつかの実施形態では、要素１０は、組織によるあらゆる潜在的な炎症性応答を最小限に抑えるために、炎症防止コーティングで覆われる。炎症防止コーティングの例には、いくつかを挙げれば、デキサメタゾン・リン酸ナトリムとデキサメタゾン・アセテートがある。
【００４９】
いくつかの実施形態では、要素１０は、生体適合性のジャケットまたはスリーブで覆われる。そのようなジャケットまたはスリーブは、より生体適合性ではない異質材料からなる要素１０に対する組織によるあらゆる潜在的な免疫学的応答を低減させる。さらに、そのようなジャケットまたはスリーブは、埋込み後、または物理的なリモデリングが行われた後（一般に６〜１２か月以内）、冠状静脈洞などの位置から要素１０を取り外すのを容易にすることが可能である。いくつかの実施形態では、生体適合性のジャケットまたはスリーブは、ｅＰＴＦＥまたはテフロン（登録商標）からなる。
【００５０】
いくつかの実施形態では、要素１０は、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）吸収コーティングで覆われる。そのようなコーティングにより、回りの組織による熱吸収を最小限に抑えながら、形状記憶要素１０をより集中して迅速に加熱することを可能にすることが可能である。そのようなコーティングの例が、Ｂｉｏｐｈａｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．［ニュー・ヨーク州ウエスト・ヘンリエッタ在］によって提供されている。
【００５１】
同様に、いくつかの実施形態では、要素１０は、高、中、低度の強度の集束超音波吸収コーティングまたはヒドロゲル材料で覆われる。超音波治療は、０．５〜３０ＭＨｚの範囲の周波数において、１〜５００Ｗ／ｃｍ2、またはより好ましくは２〜５０Ｗ／ｃｍ2を焦点に供給することができる超音波変換器を使用する。これらの高強度音波からのエネルギーの一部は、熱エネルギーとして対象位置に伝達される。したがって、そのようなコーティングにより、回りの組織による熱吸収を最小限に抑えながら、遷移温度により形状記憶要素１０をより集中して迅速に加熱することが可能になる。そのようなコーティングの例が、全目的について参照によって本明細書に組み込まれている米国特許出願２００３／０２３３０４５  Ａ１および２００４／０２３４４５３  Ａ１によって提供されている。
【００５２】
いくつかの実施形態では、要素１０は、図１０Ｂに示されるように、１つまたは複数の微小導電性ワイヤ８０で覆われる。ワイヤ８０は、任意の適切な構成において要素１０に巻き付けられる。図１０Ｂは、コイルの形状を形成する要素１０に巻き付けられた単一導電性ワイヤ８０を示す。１つまたは複数のワイヤ８０は、いくつかを挙げれば、白金がコーティングされた銅、チタン、タンタル、ステンレス・スチール、または金など、任意の適切な導電性材料からなることが可能である。ワイヤの存在により、回りの組織の望ましくない加熱を最小限に抑えながら、形状記憶要素１０をより集中して迅速に加熱することが可能になる。
【００５３】
いくつかの実施形態では、要素１０は、様々な材料の層からなる。たとえば、形状記憶要素１０は、形状記憶材料（ＳＭＡ、ＭＳＭ、またはＳＭＰなど）の外部コーティングを有する非形状記憶材料（金属、金属合金、またはプラスチックなど）コア、またはその反対からなることが可能である。あるいは、要素１０は、生体適合性ポリマー・コーティングを有する形状記憶コアからなることが可能である。一実施形態では、コアは、約２０〜４０ｍｍの長さと約０．２５〜０．５ｍｍの直径を有するニチノール（登録商標）のロッドを備える。コアは、約０．１〜０．３ｍｍの厚さの生体適合性ポリマーの薄い層でコーティングされる。生体適合性ポリマーの例には、ポリウレタン、ポリ・テトラ・フルオロ・エチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレン・プロピレン（ＦＥＰ）、ポリ・エーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）がある。コアの温度は、ＤＣ電流（ＤＣ電圧または無線周波数など）あるいは外部エネルギー（臨床利用可能ＭＲＩ機械を使用する磁場、またはたとえばＨＩＦＵなどを使用する超音波）を印加することによって、３７℃から４５〜５０℃の遷移温度まで上昇させることが可能である。それにより、要素１０は、直線ロッド構成から湾曲、コイル状、または折りたたみの構成に形状を変化させる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、要素１０は多孔性であり、または多孔性コーティングでコーティングされる。多孔性は、微孔性材料が分子寸法（すなわち＜２ｎｍ）の相互接続ポアを含む固体である微孔性を含むことを理解すべきである。多孔性は、要素１０の表面積を増大させ、これは、熱伝導と伝熱の特性を向上させることが可能である。多孔性材料は、いくつかを挙げれば、金属、セラミック、またはポリマーを含むことが可能である。例示的なコーティングには、炭素、グラファイト、窒化チタン、チタン・カーバイト、酸化イリジウム、導電性多孔性ポリマーがある。
【００５５】
要素１０は、石灰化防止薬物または炎症防止薬物など、様々な薬剤を供給するために使用することも可能である。いくつかの実施形態では、薬剤は、要素１０の多孔性表面のポアから溶出する。他の実施形態では、要素１０は、薬剤が含浸された被制御放出材料を含み、材料を制御する率は、薬剤が放出される率を制御する。被制御放出材料または率制御材料は、所定の率において薬剤を供給する。そのような供給は、いくつかの方法によって達成することが可能である。第１に、薬剤は、被制御放出材料による拡散によって放出させることが可能である。この場合、薬剤は、通常、ポリマー・マトリックス膜において微細分散粒子として存在する。これは、しばしば、モノリシック分散タイプ系、モノリシック・装置、またはマトリックス拡散系と呼ばれる。薬剤の濃度が拡散供給のためにマトリックスにおいて減少するので、薬物拡散曲線の傾斜も減少する。薬剤供給率は、材料が枯渇するにつれ、時間の経過に伴い減少する。したがって、モノリシック系の特徴的な放出プロファイルは、漸近曲線に従い、迅速に放出させる初期バースト後、溶出は、一定の率に近づく。第２に、薬剤は、被制御放出材料の分解によって放出される可能性がある。薬剤は、生体分解性材料において封入または包含することが可能であり、材料の組成を操作することによって、任意の数値の分解率を達成することが可能である。さらに、薬剤は、拡散と分解の組合わせによって放出させることが可能である。また、上述されたように、代替または追加として、薬剤は、ポアからの溶出によって放出させることが可能である。薬剤が、ポアを埋める被制御放出材料に包含される場合、薬剤は、拡散および／または分解、ならびにしたがってポア自体からの溶出によって被制御放出材料から放出させることが可能である。
【００５６】
供給システム
好ましい実施形態では、形状記憶要素１０は、血管内供給システムを使用して心臓壁Ｗに供給される。図１１Ａ〜１１Ｂは、そのような供給システム４０の実施形態を示す。システム４０は、ハンドル４５に取り付けられた近位端部４４、遠位端部４６、それらを通って延びる管腔４８を有する細長いカテーテル４２を含む。好ましい実施形態では、カテーテル４２は、約６〜８フレンチの範囲の外径を有する。さらに、管腔４８は、ガイドワイヤが通過するように、または灌注する、もしくは造影剤を注入するようにサイズ決めすることが可能である。いくつかの実施形態では、管腔４８は、０．０１８〜０．０３５インチのガイドワイヤが通過するようにサイズ決めされる。たとえば、管腔４８は、約０．０４０インチまたは１ｍｍの内径を有することが可能である。他の実施形態では、管腔４８は、１〜３ｍｍのＩＤを有する。
【００５７】
通常、遠位端部４６は、大腿動脈または上腕動脈からなど、カテーテル４２が血管解剖学的構造を通って進むのを補助するように、偏向可能先端を含む。いくつかの実施形態では、偏向可能先端は、従来の電気生理学的カテーテルまたは形皮心筋血管再生（ＰＭＲ）カテーテルの偏向可能先端と同様の機能を有する。カテーテル４２の進行は、蛍光透視法を含めて、任意の適切な方法で視覚化することが可能である。したがって、いくつかの実施形態では、カテーテル４２は、遠位端部４６の遠位先端に放射線不透過性マーカ５１を含む。マーカ５１は、金または白金などの金属からなることが可能である。さらに、カテーテル４２は、硫化バリウム（ＢａＳＯ4）などの放射線不透過性材料でドープすることが可能である。
【００５８】
カテーテル４２の偏向は、プルワイヤ４３を使用することで達成することが可能である。図１１Ｂは、管腔４８の対向側面上においてカテーテル４２の壁を通って延びるプルワイヤ４３を有するカテーテル４２の断面を示す。プルワイヤ４３は、ハンドル４５の上の偏向ノブ４７によって操作される。ノブ４７の引込みなどのノブ４７の操作は、張力をプルワイヤ４３の１つに加え、これにより、カテーテル４２は、図１１Ｃに示されるように、張力をかけられたプルワイヤ４３に向かって偏向する。図１１Ｄは、カテーテル４２の湾曲遠位端部４６の近接図を示す。プルワイヤ４３は、適所においてロックすることが可能であり、これによりカテーテル４２は偏向位置において保持され、または、プルワイワ４３は、ノブ４７を中立位置まで後方に進行させることによって解放することが可能である。ノブ４７の進行などのノブ４７の他の操作は、張力を反対側のプルワイヤ４３に加え、それにより、カテーテル４２は反対方向に偏向される。再び、プルワイヤ４３を、適所においてロックする、または解放することが可能である。任意の数のプルワイヤ４３を使用することが可能であることを理解すべきである。通常、カテーテル４２の大半は、７０Ａ〜９０Ａから５５Ｄ〜７５Ｄのデュロメータ・ペバックス（Ｐｅｂａｘ）、ペラタン（Ｐｅｌｌａｔｈａｎｅ）、ポリウレタン、または他のポリマーなど、血管解剖学的構造を経て操作するのに十分な柔軟性であるが、首尾よい進行のための十分な剛性を提供する材料からなる。しかし、カテーテル４２の遠位端部４６は、通常、３５Ａ〜６０Ａのデュロメータ・ペバックス、ペラタン、ポリウレタン、または他のポリマーなど、より柔軟な材料からなる。デュロメータのこの相違により、カテーテル４２の遠位端部４６が偏向し、一方、カテーテル４２の残りにおいて相対的な剛性を維持することが可能になる。
【００５９】
図１１Ｅ〜１１Ｆを参照すると、供給システム４０は、近位端部５１と針先端５２を有する針５０を含み、針５０は、管腔４８を通って延び、針進行機構５４によって管腔４８の内部において延長可能および引込み可能である。機構５４は、ハンドル４５に対して軸方向に固定され、機構５４の回転により針５０が軸方向に変位するように、ねじ山を介して針５２と係合する。好ましい実施形態では、針先端５２は、約４〜１０ｍｍのストローク距離だけカテーテル４２の遠位端部４６を超えて進行可能である。針５０は、ステンレス・スチールまたはニチノール（登録商標）などの任意の適切な材料からなることが可能であり、約１〜３ｍｍなど、管腔４８を通過するのに適切な任意の直径を有することが可能である。
【００６０】
形状記憶要素１０は、心臓壁Ｗに供給するために針５０の内部に装填可能である。針５０は、近位端部５１から針先端５２まで延びる通路６０を有し、それにより、近位端部５１の中に装備された１つまたは複数の形状記憶要素１０は、通路６０を経て進行し、針先端５２から排出することができる。通路６０は、約０．２５〜０．６ｍｍの範囲など、任意の適切なサイズを有することが可能である。いくつかの実施形態では、通路６０は、進行中に摩擦を低減するために、ＰＴＦＥライニングでコーティングされる。ＰＴＦＥなどの生体適合性ポリマーで要素１０をコーティングすることにより、摩擦も低減される。図１１Ｇ〜１１Ｈを参照すると、要素１０は、スタイレット６２を使用することで、通路６０を経て進行することが可能である。好ましい実施形態では、スタイレット６２は、通路６０の内部にはめ込まれるようにサイズ決めされた直径、および針５０の少なくとも遠位端部５１から針先端５２まで延びるようにサイズ決めされた長さを有する細長いシャフトを備える。スタイレット６２の進行により、図１１Ｉ〜１１Ｊに示されるように、要素１０は通路６０を通り、針先端５２の外部に押し出される。
【００６１】
図１２は、形状記憶要素１０を左心室ＬＶの壁Ｗに血管内供給するための１つの手法を示す。この図では、供給カテーテル４２が大動脈Ａと大動脈弁ＡＶを経て進行する大腿部の手法が示されている。通常、カテーテル４２は、大腿大動脈内に配置された９〜１０フレンチ・シースなど（図示せず）、シースを通って進行する。蛍光透視法または他の誘導方法では、カテーテル４２の遠地端部４６は、左心室ＬＶの内部において誘導され、対象位置において心室壁Ｗの付近において、もしくはそれに接して配置される。カテーテル４２を適切に配置したことを確認した後、針先端５２は、図１２に示されるように、対象位置において壁Ｗの中に進行する。次いで、１つまたは複数の要素１０が、要素１０が壁Ｗの内部に位置するように、針を通って針先端５２の外部に進行する。次いで、カテーテル４２は、カテーテルの破線像によって示されるように、遠位端部４６が、他の対象位置において心室Ｗの付近において、またはそれに接して配置されるように、再配置することが可能である。このようにして、１つまたは複数の要素１０は、左心室ＬＶの回りの他の対象位置において配置することが可能である。これは、任意の回数繰り返すことが可能である。
【００６２】
代替として、下大動脈ＩＶＣを経て右心房ＲＡの中に入り、心房中隔を横断して左心房ＬＡの中に入り、僧坊弁ＭＶを通ってカテーテル４２を進行させることによって、左心室ＬＶに近づくことが可能であることを理解すべきである。同様に、下大動脈ＩＶＣを経て右心房ＲＡの中に入り、三尖弁ＴＶを通って、右心室ＲＶに近づくことが可能である。様々な他の血管内手法を使用することも可能である。また、開胸手術によって、または到達が胸腔鏡的に達成される最小限侵襲性処置により、形状記憶要素１０が壁Ｗの上またはその内部に配置される非血管内手法を使用することも可能であることを理解すべきである。
【００６３】
以上の本発明は、理解を明確にするために、図示および例示によってある程度詳細に記述されたが、様々な代替、修正、および等価物を使用することが可能であり、上記の記述は、添付の請求項によって確定される本発明の範囲についての限定として取られるべきではないことが明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】通常の患者の心臓を示す断面図である。
【図２】心臓の幾何学的形状が拡張している、患者の心臓を示す断面図である。
【図３Ａ】元の圧縮折りたたみ形状を保持する形状記憶要素を示す図である。
【図３Ｂ】記憶展開折りたたみ形状を保持する形状記憶要素を示す図である。
【図４Ａ】元の直線形状を保持する形状記憶要素を示す図である。
【図４Ｂ】記憶折りたたみ形状を保持する形状記憶要素を示す図である。
【図５Ａ】心臓壁の内部に埋め込まれた元の直線形状にある形状記憶要素を示す図である。
【図５Ｂ】記憶折りたたみ形状に遷移し、一方、心臓壁の内部に埋め込まれている図５Ａの形状記憶要素を示す図である。
【図６Ａ】元の直線形状を保持する形状記憶要素を示す図である。
【図６Ｂ】記憶湾曲形状を保持する形状記憶要素を示す図である。
【図６Ｃ】心臓壁内に埋め込まれた図６Ａ〜６Ｂの形状記憶要素を示す図である。
【図７Ａ】ステープル状の元の形状を有する形状記憶要素を示す図である。
【図７Ｂ】ステープル状の元の形状を有する形状記憶要素を示す図である。
【図８Ａ】組織の中にステッチすることができる縫合状の形状を有する形状記憶要素を示す図である。
【図８Ｂ】組織の中にステッチすることができる縫合状の形状を有する形状記憶要素を示す図である。
【図９Ａ】組織の表面に取り付けられた形状記憶要素を示す図である。
【図９Ｂ】組織の表面に取り付けられた形状記憶要素を示す図である。
【図９Ｃ】組織の表面に取り付けられた形状記憶要素を示す図である。
【図１０Ａ】形状間を遷移する形状記憶ポリマーを示す図である。
【図１０Ｂ】要素に巻き付けられた導電性ワイヤの実施形態を示す図である。
【図１１Ａ】供給システムの実施形態を示す図である。
【図１１Ｂ】供給システムの実施形態を示す図である。
【図１１Ｃ】供給システムの実施形態を示す図である。
【図１１Ｄ】供給システムの実施形態を示す図である。
【図１１Ｅ】供給システムの実施形態を示す図である。
【図１１Ｆ】供給システムの実施形態を示す図である。
【図１１Ｇ】供給システムの実施形態を示す図である。
【図１１Ｈ】供給システムの実施形態を示す図である。
【図１１Ｉ】供給システムの実施形態を示す図である。
【図１１Ｊ】供給システムの実施形態を示す図である。
【図１２】形状記憶要素を左心室の壁に血管内供給する手法を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１１Ｈ】
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【図１１Ｉ】
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【図１１Ｊ】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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