柔韌和順應的支架及其形成方法

2023-12-06 22:56:01

專利名稱：柔韌和順應的支架及其形成方法
技術領域：
本發明涉及一種可擴張的支架。
背景技術：
支架是公知的。事實上，術語「支架」與術語例如「腔內人工血管(intraluminal vascular graft)」和「能擴張的(expansible)義體(prosthesis)」一直是可互換使用的。貫穿本說明書所使用的術語「支架」傾向於具有廣泛的含義並且包含任何用於植入人體通道(例如內腔或動脈)的可擴張的義體裝置。
在過去的十五年中，由於這些裝置在某些情況下具有被用作手術替代物的潛能，所以支架的使用吸引了越來越多的關注。通常，支架是用於獲得並保持人體通道的開放性，同時保持該通道的完整性。在本說明書中使用的術語「人體通道」傾向於具有廣泛的含義，並且包含任何人體內的輸送管(例如自然的或醫原性的)，並且可以包括從包含血管、呼吸管、腸胃管等的集合中所選擇的一個器官。
支架的發展已經到了這樣的程度，即，目前可用支架中的大多數都依賴位於目標人體通道內的支架的整個結構的受控塑性變形，從而，在支架擴張過程中，只使用足夠的力去保持人體通道的開放性。
通常，在許多這樣的系統中，一個與氣囊(balloon)相關聯的支架通過導管系統被送入人體通道內的目標區域。一旦該支架被適當地定位(例如，對於血管內的植入，血管的目標區域可以填充一種造影劑，以利於螢光透視檢查中的觀察)，該氣囊會張開，從而使支架的整個結構塑性變形，從而後者(支架)在原位被壓迫向人體通道。如上所述，在保持人體通道的開放性時，所使用的力量至少必須能使支架張開(即，所應用的力要超過使支架材料經歷塑料變形的最小的力)。在該位置，氣囊被壓縮並被收回導嚮導管，然後被移除。理想的是，該支架將保持在原位並保持人體通道的目標區域基本上阻塞(或變窄)。
參考例如任意下列專利美國專利4,733,665(Palmaz)，美國專利4,739,762(Palmaz)，美國專利4,800,882(Gianturco)，美國專利4,907,336(Gianturco)，美國專利5,035,706(Gianturco等)，美國專利5,037,392(Hillstead)，美國專利5,041,126(Gianturco)，美國專利5,102,417(Palmaz)，美國專利5,147,385(Beck等)，美國專利5,282,824(Gianturco)，美國專利5,316,023(Palmaz等)，美國專利5,755,771(Penn等)，美國專利6,183,506(Penn等)，和美國專利6,217,608(Penn等)，以討論上述支架的設計和展開系統。也可參考Martin Dunitz公司2002年版權年由Serruys和Rensing編輯的圖書「Handbook of Coronary Stents」第四版109頁到116頁上對於現有技術的Genius Coronary支架的描述，該支架使用兩個S形圓周定向的連接件以連接兩相鄰的可擴張波浪形環。
兩個控制支架有效性的功能約束是，第一，在未擴張狀態，支架必須具有高度柔性(flexibility)，以利於支架穿過彎曲的組織到達目標狹窄位置的通行，第二，擴張後的支架必須是徑向剛性的，以使再狹窄的影響和急劇閉塞的可能性減至最小。因此，一個理想的支架的特徵在於獨立於支架狀態(即已擴張或未擴張)的某些性能特性(即柔性和空間穩定性)。
現有技術的支架通常以徑向支撐血管壁的能力和均衡地輸送藥物或藥劑到血管壁的能力為代價，以獲得柔性。而且，這種支架擴張後經常失去柔性和順應性。
因此，希望得到一種克服這些缺點的改進的支架(即，具有改進的徑向支撐，改進的藥物輸送均衡性，改進的輸送過程中的柔性，和改進的順應性)，而且該支架易於製造，並且可以通過傳統的支架輸送系統進行展開。

發明內容
本發明消除或減少了至少上述現有技術的缺點中的一些。
因此，本發明一方面提供了一種未擴張的支架，該支架包括多個徑向可擴張波浪形環，每個徑向可擴張波浪形環包括具有多個頂點的一個支柱；連接相鄰的第一和第二徑向可擴張波浪形環的多個弓形彎曲元件；所述第一徑向可擴張波浪形環包括具有多於一個完整正弦周期的一個支柱，該支柱連接到兩個周向鄰近弓形彎曲元件；和所述第二徑向可擴張波浪形環包括具有少於一個完整正弦周期的一個支柱，該支柱連接到兩個周向鄰近弓形彎曲元件。
另一方面，本發明提供了一種支架，該支架包括包括一個第一頂點的一個第一徑向可擴張波浪形環；包括一個與第一頂點縱向不對齊的第二頂點的一個第二徑向可擴張波浪形環；使第一環和第二環相互連接的一對鏡像對稱(mirrored)的弓形彎曲元件。
本發明的新穎的支架設計具有幾個獨特的特點。在一個實施例中，多於兩個周期的徑向可擴張波浪形支柱位於一對連接相鄰的第一和第二徑向可擴張波浪形環的弓形彎曲元件附近。位於徑向可擴張波浪形支柱間的一對連接件，每個是另一個的鏡像。雖然，至少一個現有技術的支架使用縱向正弦連接，在本實施例中，所發明的支架使用周向S形連接件，同時相鄰的連接件是彼此的鏡像。
所發明的支架的一個優點是，在支架的給定長度上存在多個擴張環和多個連接件，從而該支架與現有技術相比具有更強的柔性，更均勻的支撐分配，更均衡的藥物分配和更好的順應性。雖然理想的支架具有無限的柔性，但所發明的支架已經具有比現有技術強得多的柔性。所發明的支架還具有極佳的架結構特性；即，所發明的支架通過在擴張狀態下具有相對均衡的支撐結構的分布以支撐血管和其它內腔。該特性通過使該支架與現有技術的支架相比，在其長度上保持更持續的支柱的分布而實現，這種更持續的分布有助於在結構上支撐內腔，從而保持支架所插入的流道的打開。該特性也允許更均衡的藥物輸送，所述藥物輸送使用塗在支架材料上或與支架材料一起形成的藥物。
所發明的支架的彎曲機制與大多數現有技術的支架的彎曲機制不同，是使用周向而不是縱向S形去連接相鄰的擴張支架。雖然在現有技術中，縱向S形可以連接或結合擴張支柱環，但在一個實施例中，所發明的支架結構使用周向「S」形的弓形彎曲元件連接徑向擴張波浪形環對，以提供更好的旋轉，同時相鄰的彎曲元件是彼此的鏡像。因為支架擴張時各個周向「S」形連接件也擴張，所以支架擴張時其柔性得以保持。
當支架插入血管時，使相鄰的徑向擴張波浪形環互相連接的彎曲元件的形狀有助於在支架彎曲時保持連續的曲線。這極大的改善了支架的可插入性，降低了傷害血管的風險。擴張後，該特徵還允許支架在其擴張狀態跟隨血管的曲率，因此，進一步防止了對血管的傷害。所發明的結構具有這樣的尺寸，以致當支架結構彎曲時接近平滑曲線，其中，每個可擴張環或支柱的縱向長度是短的(通常小於兩個未擴張支架直徑)。
結果，所發明的支架非常柔韌易曲(即可跟蹤的(trackable))，這意味著所發明的支架具有比現有技術的支架好的在拐角處移動的能力。在所發明的支架擴張後，該支架縱向順從內腔或血管。這是重要的，因為一些現有技術的支架雖然未擴張時有柔性，但擴張時會成一直線並且變硬，從而企圖將放置該支架的血管伸直。周向S連接件和擴張環的閉合空間都有利於改進的柔性和所發明的支架的更均衡的血管支撐。因此，所發明的支架使好的血管壁支撐(即「好的架結構(scaffolding)」)與好的柔性相結合。
雖然現有技術將支架分類成「閉合單元」(單元邊界中的每個頂點都連接到另一頂點)或「打開單元」(單元邊界中的一個或多個頂點不與另一頂點相連)，但所發明的支架結構同時具有「閉合」和「打開」的優點卻沒有它們顯著的缺點。
在插入和擴張時，閉合單元易於成一直線，這是不好的。在所發明的支架中，連接件和擴張環具有相同的縱向空間頻率，但是每個連接件在沿周向不同的縱線上接觸相鄰的環，而一些現有技術的連接件在相同的縱線上接觸相鄰的環。另外，每個連接件不直接連接到相鄰的連接件。在一個實施例中，每九個擴張環由九個正弦波浪形支柱組成，但只有六個連接件被設置成連接相鄰的擴張環。該結構允許所發明的支架獲得比現有技術的支架好的柔性和順應性。
另外，所發明的支架在圓周周圍有更多的結構特性，這使得每個環縱向更短，從而提供了更好的解決方案。縱向更短的支架擴張環實現了更好的柔性和對血管的順應性。
在所發明的支架的一個實施例中，圍繞圓周放置了六個連接件，並且在相鄰的擴張環間因此形成了六個連接。當然，根據本發明思想，也可以使用其它數量的連接件。
所發明的支架減少了組織脫垂(prolapse)，提供了更均衡的支撐分布(即，更均衡的架結構和徑向強度)，並且提供了更均衡的藥物分布。雖然在支架放入血管後，有時會發生再狹窄(restenosis)，但藥物塗層可以延緩支架再狹窄。所以與現有技術相比，所發明的支架中的材料不僅更好地塗有藥劑，而且更均衡地分配藥物。


下面將結合附圖對本發明的一個實施例進行描述，其中，相同的附圖標記表示相同的部分，並且其中圖1a到1h顯示了本發明的支架在放入內腔或血管後不同程度的擴張；圖2a，2b，2c和2d顯示了改變圓柱形支架的所選擇部分的相變特性(phase transformation)的不同技術；圖3a，3b，3c和3d分別顯示了與本發明支架單元和三個現有技術的支架單元相關聯的等距線(isomers)，並且以英寸單位分別為本發明支架單元和三個現有技術支架單元顯示了距離支架邊界最遠的點的最小距離。
具體實施例方式
這裡所描述的是具有優於目前可用的支架結構的柔性特性的一種新穎的支架設計。而且，擴張後的支架展示出一種保持內腔縱向形狀的固有的趨勢，所述支架設置在所述內腔中。與許多目前可用的支架相比，這是本支架的一個重要優點。具體而言，在擴張時，許多目前可用的支架會伸長和伸直，從而沿其長度改變內腔的自然定向。
在擴張時，本支架中重複的結構會理想地擴張成類似桁架(truss-like)的形狀，這形成了非常理想的徑向穩定性。而且，擴張後，該支架具有理想的支柱(strut)密度，從而導致了極好的血管覆蓋，同時允許側部的分支進入。
對於本領域技術人員，本支架設計的其它優點是顯然的。
本支架可由任何合適的原材料構成。優選地，原材料是金屬、合金、塑料或聚合物的薄壁管。或者，也可以用平板構成本支架，所述平板優選的是切割成具有兩平行的長邊的矩形，(這在下面將進行描述)，並且被捲起，直到兩長邊相靠，然後進行焊接。
在一個優選實施例中，該原材料可以是一種可塑性變形的材料一這樣一種材料的非限定性的例子包括不鏽鋼、鈦、鉭和類似的材料。在另一優選實施例中，該原材料可以是一種通過取決於溫度的記憶而擴張的材料(即，一種變形後可以在達到某溫度時變回其記憶狀態的材料)；這樣一種材料的非限定性的例子包括鎳-鈦合金(簡稱「鎳鈦諾」)、形狀記憶聚合物以及類似的材料。或者也可以使用一種例如彈性聚合物的材料。
參考附圖，顯示了本支架的一個實施例的一個二維視圖。因而，所顯示的視圖是通過將管狀支架的側視圖打開成平面視圖得到的。
所顯示的支架可通過任何已知的眾多技術中的一種進行生產。例如，優選的是從一種空心、未形成圖案的管狀材料(即沒有多孔表面的圓柱壁)開始，然後移除管狀材料的一些部分，從而限定多孔表面。雖然該處理的精確特性沒有具體限制，但優選的是使用一種可計算機編程、雷射切割的系統，該系統這樣操縱a.接收固體管(solid tube)，b.在雷射束下縱向和旋轉移動該固體管，以便選擇性地移除固體管的一些部分，從而限定多孔表面；並且c.切割固體管的理想長度的支架部分。
本領域中一種合適的這種雷射切割系統是LPLS-100系列支架切割機。利用該系統生產未擴張支架的操作在本領域技術人員的範圍內。
以這種方式，利用該雷射切割系統生產的支架可以是未擴張的、擴張的或介於之間的狀態。
如果需要，支架材料上可以有一層塗料。該塗料可以連續地或不連續地安排在支架表面。而且，塗料可以安排在支架的內部和/或外部表面。該塗料可以是一種或多種生物惰性材料(例如，用於減少支架的血栓形成)或一種植入後滲入人體通道壁的醫學合成物(例如，用於提供抗凝血劑作用、用於將藥物輸送到人體通道以及類似作用)。
該支架優選的是設置有一種生物相容塗層，以便減少與人體血管壁和/或流過血管的液體，通常是血液，的不利的相互作用。該塗層優選的是一種聚合材料，該聚合材料通常通過將一種溶劑中的預成型聚合物(preformedpolymer)的溶液或懸浮液施用於支架，然後去除溶劑而提供。也可以使用非聚合塗層材料。合適的塗層材料，例如聚合物，可以是聚四氟乙烯，或矽橡膠，或聚氨酯，這些材料是公知的生物相容材料。然而，優選的是，該聚合物具有兩性離子側基，通常是磷酸銨酯基，例如氯化磷醯基或其類似物。合適的聚合物的例子在已出版的國際專利申請文件WO-A-93/16479和WO-A-93/15775中有描述。在這些說明書中描述的聚合物是與血相容的並且通常是生物相容的，而且是光滑的。當使用生物相容的塗層時，重要的是要確保支架的表面被完全塗上，以便減小例如與血液的不利的可能引起血栓症的相互作用。生物可吸收材料例如高分子量聚-L-乳酸可用作支架材料的部分或全部。
該優質的塗層可以通過適當的選擇塗層條件獲得，該條件例如塗層溶液的粘性、塗層技術和/或溶劑去除步驟。如果使用，該塗層可用於擴張狀態或收縮狀態的支架。
圖1a在平面內顯示了形成本發明支架的材料的形狀。在真實的支架中，圖1a所示的結構呈管狀，同時該材料的兩邊相靠。如果管狀材料開始是由一平面形成，該材料形成圖案後會被捲成管狀，並且兩連接邊會被焊接以形成管。或者入上文所述，該管可以通過取一個具有連續材料的正常的管，並且在計算機控制下雷射蝕刻該管而形成，從而形成圖1a所示的結構。圖1a所示支架結構有多個徑向可擴張的波浪形的、各包括多個支柱的環13-1到13-7，同時每個環與由多個弓形彎曲元件12-iA到12-iF相連的一對徑向可擴張波浪形環(radially expandable undulating ring)13-i和13-(i+1)(其中，「i」是一個從1向上變化的整數)直接相鄰。因此在圖1a中，第一個徑向可擴張波浪形環13-1通過多個弓形彎曲元件12-1A到12-1F連接到第二個徑向可擴張波浪形環13-2。波浪形環的兩個特徵是重要的。第一個是每個波浪形環由多個U形彎曲部分組成，同時一個U的臂形成了相鄰的反向U的一個臂，並且連續的U在相反的方向開口。每個U的臂以這種方式過彎曲，即，在有外套或彎曲條件(即最小未擴張條件)下，離U的尾段最遠的臂的端部(即「遠端」)比直接連接到每個U的尾段的臂的端部(即「近端」)靠得近。這種過彎曲有助於允許徑向可擴張波浪形環在一個合理的範圍內擴張而不會顯著地縮短支架。每個「U」的尾段可以是彎曲的、扁平的、成角的、尖角的或任何適當的形狀。形成圖1a所示支架的管可以是任何合適的直徑和壁厚。然後，公知的技術可用於將支架捲曲成理想的直徑以便插入血管。在一個實施例中，每個徑向可擴張波浪形環可看成由九個正弦形支柱組成，其中，每個正弦形支柱在一個U的臂的中點開始，並且延續至第二個正弦形支柱開始的地方。因此在圖1a中，一個中線14顯示通過徑向可擴張波浪形環13-1的中心，並且中線14與每個U的交叉點由數字1到18標識。圖1a中顯然的是，第一個正弦形由從數字1延伸到數字3的波浪形環部分組成，第二個正弦形由從3延伸到5的波浪形環部分組成，第三個正弦形由從5延伸到7的波浪形環部分組成，並且當圖示扁平材料捲成管時，如果包括從18擴張到1的正弦形部分，則依次類推共可形成九個這樣的正弦形部分。
支架具有取決於其預定使用的未擴張直徑的範圍。
通常，未擴張支架的直徑範圍從幾分之一毫米或更大。
連接例如波浪形環13-1和波浪形環13-2的多個弓形彎曲元件(arcuateflex section)(即「連接件(links)」)包括如圖1a所示的六個這樣的元件。
弓形彎曲部分12-1A從環13-1中第一個正弦形支柱的臂1的一個端部延伸通過一個陡S形到達圖示波浪形環13-2的相鄰波浪形正弦支柱元件的臂3的端部。周向連接件12-1中的弓形彎曲元件12-1A(即連接件A)(通過包括在括起部分A中的彎曲元件說明)由與徑向可擴張波浪形支柱相同的材料製成。該部分A(以及連接件12-1的B、C、D、E和F部分)隨著相鄰的環13-1和13-2的擴張而周向擴張，同時將徑向可擴張波浪形環13-1和13-2相對於支架其它部分保持在恰當的位置。因為徑向可擴張波浪形環部分13的獨特的正弦形狀，以及弓形彎曲元件12的受壓的S形，該支架的徑向/周向擴張可在很大距離上進行而不會在縱向縮短支架。通過弓形彎曲元件12-(i-1)和12-i(其中i是個等於或大於1的整數)，彼此徑向可擴張波浪形環13-i與相鄰的可擴張波浪形環13-(i-1)和13-(i+1)相連。例如，周向連接件12-1A到12-1F連接環13-1和13-2。在連接件12-1到12-6中，除了偶數連接件12-2，12-4，12-6等相對於奇數連接件12-1，12-3，12-5等周向偏移外，每個弓形彎曲元件如結合弓形彎曲元件12-1A或12-1B所描述的一樣。作為本發明的特徵，弓形彎曲元件的相鄰對例如彎曲元件12-1A和12-1B是鏡像對稱的。連接件的鏡像對稱例如連接件12-1A和12-1B產生了一個封閉的單元(unit cell)。在一個單元中的任何位置有一個到限定單元邊界的材料的最小距離。限定單元邊界的材料由連接件部分例如12-1A和12-1B，以及兩相鄰波浪形擴張環的支柱材料部分組成。
圖1b，1c，1d，1e，1f，1g和1h顯示了在支架擴張至其最大尺寸時，每個徑向可擴張波浪形環13在形狀上的變化，以及用於連接相鄰的可擴張波浪形環13的弓形彎曲元件12(即連接件12)的相應的變化。正如通過依次觀察圖1a到1h並且集中在例如徑向可擴張波浪形環13-1和弓形彎曲元件12-1上可以看出，弓形彎曲元件12-1縱向延伸以連接相鄰的徑向可擴張波浪形環例如環13-1和13-2，從而允許支架保持其大致的縱向長度。弓形彎曲元件12-1A在圖1b到1h中的每幅都將被標記。從圖1b和1c可看出，支架擴張時，周向呈「S」形的弓形彎曲元件12-1A的周向尺寸增加。這種增加使得彎曲元件12-1A在圖1b中形成了具有三個平行的臂的S，並且在圖1c中三個臂相互形成了小的但確切可辨認的銳角θ。圖1d顯示了弓形彎曲元件12-1A的三個臂相互形成大約30°的較大的角θ。當支架周向擴張時，這些角θ充分增加。在圖1e中，角θ是約45°，在圖1f中，角θ是約60°。在圖1g中角θ接近90°。圖1h中的弓形彎曲元件12-1A已擴張到這樣一種程度，即角θ大於90°。由例如元件12-1A到12-1F表示的弓形彎曲元件，在支架插入內腔時給予支架柔性，在支架擴張時給予其順應性並且給予充分均勻的架結構(scaffolding)。
在本發明的一個實施例中，支架材料可以是形狀記憶合金，例如鎳鈦合金(有時稱為「鎳鈦諾」)。在製造支架時，支架被放入一個熱源(200℃到600℃)例如鹽浴或爐子中保持一到三十分鐘，以加熱支架材料，從而建立其記憶形狀，消除支架的應力，並且建立活性Af(即，在低壓人體溫度的適當溫度例如25℃下，材料完全變成奧氏體的溫度)。然後，連接件被局部進一步加熱，以便將Af提高到人體溫度以上。這種加熱可以這樣進行，即，通過短時間內(例如0.01到1.0秒)使用雷射或將電壓應用到連接件上，以將連接件的Af提高到人體溫度以上。這使得連接件材料在人體溫度(約37℃)或者在非支架應用中的最低設計溫度下，主要或至少部分變成馬氏體。奧氏體形狀記憶環材料具有作為其記憶狀態的預期的展開直徑。然後通過例如捲起支架並將支架插入一個輸送套管，這種形狀記憶合金被擠壓，從而形成小的未擴張支架。該支架可在捲曲前被冷卻成馬氏體。然後，該支架被植入人體。當支架合適地定位於內腔或血管並將套管移除時，該支架已經或將會升溫至人體溫度(通常是98.6°F)。該溫度高於環材料從馬氏體變為奧氏體的溫度，因此支架將自然擴張回其原始的較大的圓周，從而避免了使用氣囊導管的需要。
支架局部加熱處理的部分可以在十分之一秒短的時間內用雷射加熱，或者將這些部分中的每個都作為一個有電阻的金屬絲進行處理。給支架金屬絲最適宜的加熱要小於一秒，例如半秒或更少。這可以防止對支架相鄰部分不希望的加熱。在奧氏體相，該材料呈現一給定的狀態。奧氏體材料冷卻後變成馬氏體相，但保持其在奧氏體相時的形狀。然後，該馬氏體材料可被捲曲、壓縮、放入套管並插入人的內腔。當套管移除並且材料溫度已升高時，該材料會變成奧氏體並回到其正常的記憶狀態。通過適當選擇材料，並且將材料處理成在體溫下的合適的時間間隔內具有到奧氏體相的轉變溫度，可以製造一種支架，該支架達到體溫時會擴張，從而使血管或其它身體部分保持打開。
使用另外的局部加熱處理有提高轉變溫度Af的作用。如果該裝置的一部分的Af高於體溫，則該部分將至少部分處於馬氏體相。該部分在設計溫度將不會是超彈性，並且因此不會彈回其記憶狀態。結果，該部分與奧氏體狀態下的相同的部分相比，可以用較小的力很容易地變形。當在支架連接件中建立起這種特性時，可以提高支架的柔性和順應性。在超彈性支架中，因為超彈性連接件不容易變形，所以柔性/順應性和架結構/藥物輸送之間有一個常見的折衷。通過將該連接件加熱處理成在體溫下是馬氏體，可以改善這種折衷；即，可以使用更多的連接件而不會犧牲柔性/順應性。
圖2a顯示了一個圓柱形支架，該支架上具有應用到其上的正負電觸點，從而使電流流過支架材料介於正負觸點之間的部分。該電流加熱支架材料，從而該材料從馬氏體變為奧氏體。
圖2b顯示了正電極21和負電極22，所述電極沿著支架縱軸施加，以使介於兩觸點之間的支架材料在相位上從馬氏體變為奧氏體。
圖2c顯示了一個正極性的彎曲電極23，該電極可放在準備從馬氏體轉變成奧氏體的支架部分的上。一個相應的負極性的彎曲電極24顯示在支架20的下面，該電極同樣可放在準備從馬氏體轉變成奧氏體的圓柱形支架材料的上。
圖2d顯示了一個陶瓷圓柱體26，該圓柱體具有一個將攜帶正電壓沿著陶瓷圓柱體26的長度縱向走向(run)的導電金屬絲25。導電金屬絲25與陶瓷圓柱體26表面上的導電材料的導電部分27-1、27-2和27-3進行電接觸。圓柱體26放置在一支架中，然後一個將攜帶負電壓的電極28施加於支架材料準備進行局部加熱的部分。然後電流經過導線25到達相應的正電極例如27-1，然後，電流經過支架材料準備進行局部加熱的部分，到達直接放置在附近並與支架材料的這些部分接觸的負電極28。
通過本公開，用於將電流施加於支架材料準備從馬氏體轉變成奧氏體的那些部分的其它結構將變得顯明。
同樣，一種用於本目的的雷射也可以按一篇論文中公開的方式進行使用，該論文題目是「Laser Annealing Of Shape Memory AlloysA Versatile ToolFor Developing Smart Micro-devices」，由Y. Bellouard等人撰寫，文章出版在Journal of Physics IV France 11(2001)，Pr8-571。也可以參見由Y.Bellouard等人撰寫的「Local Annealing Of Complex Mechanical DevicesA NewApproach For Developing Monolithic Micro-devices」，該文章出版在MaterialsScience And Engineering A273-275(1999)795-798。
圖3a，3b，3c和3d顯示了與本發明支架(圖3a)和三個現有技術的支架相關的單元，也顯示了代表所有與單元邊界具有相同的最小距離的所有點的等距線。
決定一個單元性能的具有重要性的一個參數是從各個單元中的一點到該單元最近的壁的最小距離。可以繪製出一系列的等距線，其中各個等距線代表具有一給定的到一個單元的壁的最小距離的點。因此，各個等距線代表到形成該單元邊界的支柱或連接件的最近的相鄰部分具有相同的最小距離的所有點。當在一個單元中繪製出一系列等距線時，存在一個比該單元中所有其它點距離該單元邊界都遠的點。該點稱為「最小受支撐點」(下文「LSP」)。在本發明的支架中，從LSP到最近的單元邊界(即，到圍繞該單元的支柱或連接件材料)的距離具有比現有技術的單元中的LSP相對小的這種最大值。換句話講，在各個單元中的血管壁上存在一點，該點與該單元中的血管壁上所有其它的點相比受到最少的有效支撐。這意味著，所發明的支架的架結構性能和該支架的藥物分配能力將相對於現有技術的支架有所提高。
當一些支架用術語「金屬覆蓋百分率」(並且這是個有用的參數)描述時，這種測量標準的一個問題是一個具有少量大體積支柱的支架與一個具有很多輕質支柱的支架具有相同的金屬覆蓋百分率。然而，在血管壁支撐和藥物輸送區域，這兩種支架的性能將明顯不同。由於不同的構造以顯著不同的方式分配相同的金屬，因此在血管壁支撐和藥物輸送方面產生了不同的結果，問題是支架中的金屬是如何配置和使用的。該金屬的最優化使用影響藥物輸送、血管壁支撐、支架進入血管的可插入性以及支架的壽命。
一個最優化的支架將恢復通過血管的最佳的血液流，並提供徑向支撐，同時在插入和擴張過程中將血管傷害降至最低，並使組織脫垂降至最低。這種支架將保持開放性並優化藥物的輸送。為確定該支架在徑向支撐血管壁方面是如何成功，必須確定支柱之間並且在一個單元的邊界內的孔的尺寸。既然所有的單元具有不同的形狀，一個給定單元支撐組織的能力成為了問題所在。正如上文所簡要描述的一樣，每個單元都是這樣，即，單元中存在一個距離最近的單元邊界或支柱最遠的點(「LSP」)(即比單元邊界上最近的點要遠)。與該點相比，在血管壁上的任何點都由更靠近的支柱支撐。在與圖3a、3b、3c和3中的支架相關聯的單元中，本發明的從血管壁中受支撐最小的點到支架中最近的支柱的距離是0.0168英寸。圖3b、3c和3d的從血管壁中受支撐最小的點到支架中最近的支柱的距離分別是0.0236英寸、0.0254英寸和0.0204英寸。因此，本發明的支架的單元比圖3b、3c和3d所示現有技術的單元在支撐血管壁方面更有效，從而提供更好的架結構和更均衡的藥物輸送。
在圖3a所示的本發明的單元中，等距線基本上覆蓋支架所有的區域，僅留下由接觸其自身的第一等距線封閉的非常小的區域。在圖3b中，一個現有技術的支架具有等距線，但許多等距線沒有延伸到限定單元區域的邊界凸起中，這表明，如果支架塗有用於定時釋放到血管的一種藥物，那麼該單元在這些區域將提供非常高的藥物劑量。
因為存在限定單元區域的邊界凸起，所以圖3c的單元具有與圖3b的單元相同的問題。這些凸起反應了與支架相關聯的周向擴張的金屬絲之間非常緊的連接件的連接。
圖3d的單元避免了圖3b和3c的單元的凸起，但具有很大的血管壁區域受到比本發明的單元提供的支撐要小的有效支撐。因此，圖3d的單元具有多個等距線，但這些折回並接觸其自身的等距線在其邊界內留下兩個沒有連續的等距線延伸穿過整個單元的大區域。因此，該單元具有相對差的架結構和藥物輸送性能。
等距線表示了與地形圖上的等高線非常相似的一種輪廓。當這些從單元周邊偏移的等距線或等高線中的一個接觸到自身時，由該輪廓限制的區域是支柱沿著單元區域如何分布的一個測量標準。當擴張到3mm直徑時，圖3a中所示的本發明的單元具有一個由接觸其自身的輪廓限定的0.00093inch2的區域。圖3b中所示的單元具有一個由接觸其自身的輪廓限定的0.00427inch2的區域。圖3c中所示的單元在第一次接觸其自身的輪廓內具有一個0.00562inch2的區域，並且圖3d中所示的單元在第一次接觸其自身的輪廓內具有一個0.00267inch2的區域。在接觸其自身(touch itself)的輪廓內的區域，是支架將如何有效地支撐血管壁和藥物塗層材料將如何有效地沿著血管壁分布的一個測量標準。從該比較中可以看出，本發明的單元具有最小的由接觸其自身的輪廓包圍的區域。這意味著，該單元比所示的現有技術的單元提供更好的架結構和藥物輸送。
為使抗再狹窄治療最優化，希望得到均衡的或「均勻的」到血管壁的藥物輸送。一個輪廓或等距線接觸其自身的點可以認為是血管壁上的組織獲得「雙倍」藥物劑量的點。第一次接觸其自身的輪廓內所留下的區域越小越好，因為這意味著在由支架支撐的血管壁上，會得到低的或不合適的藥物分配的區域更少。如果在該區域內只剩下過低的劑量或藥物或沒有任何藥物(即不曾治療過)，該區域必須被最小化。與圖3b和3d的現有技術的單元相比，本發明的單元將該區域減至最小。相對於圖3b和3c的單元，本發明的單元將血管壁上將接收過量藥劑的區域減至最小。
一個支架的性能的一個進一步的測量標準是一個單元的周長與其內部面積的比率。對於擴張到3mm支架直徑的本發明的一個實施例的一個單元，具有「1/inch」量綱的該參數的值是109.8。另一方面，圖3b、3c和3d的單元分別具有88.4每英寸、78.5每英寸和85.6每英寸的單元周長與內部面積的比率。因此，當本發明的單元完全擴張時，會比圖3b、3c和3d所示的現有技術的單元給予受支撐的每單位面積血管壁更多架結構。
本發明的圖3a的單元的參數與三個現有技術的單元的相應的參數顯示在表1中。
表1

雖然本發明已結合說明性的實施例和例子進行了說明，但該描述不是用來限制的。因此，由於該描述，對本說明性實施例及本發明其它實施例的各種修改，對於本領域技術人員是顯而易見的。因此預期的是，附加的權利要求書將覆蓋任何這種修改或實施例。
這裡所涉及到的所有的出版物、專利和專利申請書將作為整體被全部引作參考，該參考範圍與將各個出版物、專利和專利申請書明確和單獨地標明作為整體被引作參考是一樣的。
權利要求
1.一種未擴張的支架，包括多個徑向可擴張波浪形環，每個徑向可擴張波浪形環包括具有多個頂點的一個支柱；連接相鄰的第一和第二徑向可擴張波浪形環的多個弓形彎曲元件；所述第一徑向可擴張波浪形環包括具有多於一個完整正弦周期的支柱材料的一個支柱，該支柱連接到兩個周向鄰近的弓形彎曲元件；和所述第二徑向可擴張波浪形環包括具有少於一個完整正弦周期的支柱材料的一個支柱，該支柱連接到所述兩個周向鄰近的弓形彎曲元件，其中，所述弓形彎曲元件不連接到任一所述第一和第二波浪形環中的公共正弦部分。
2.根據權利要求1所述的支架，其中，每個弓形彎曲元件包括一個S形元件。
3.根據權利要求2所述的支架，其中，所述S形元件包括一個與所述多個徑向可擴張波浪形環中的一個中的一個支柱的一個頂點基本縱向對齊的第一頂點。
4.根據權利要求2所述的支架，其中，所述S形元件包括一個與所述多個徑向可擴張波浪形環中的第二個中的一個支柱的一個頂點基本縱向對齊的第二頂點。
5.根據權利要求2所述的支架，其中，所述S形元件包括一個第一頂點和一個第二頂點，第一頂點和第二頂點中的每一個與第一和第二可擴張波浪形環中的一個頂點基本縱向對齊。
6.根據權利要求1所述的支架，其中，相鄰的第一和第二徑向可擴張波浪形環沿著支架相對於彼此設置，從而第一和第二徑向可擴張波浪形環中的每個頂點都縱向對齊。
7.根據權利要求1所述的支架，其中，所述彎曲元件連接形成相鄰的第一和第二徑向可擴張波浪形環的支柱的縱向不對齊的頂點。
8.根據權利要求1所述的支架，該支架上還包括一種生物相容表面處理或塗層。
9.根據權利要求1所述的支架，還包括包含在或施加到波浪形環和弓形彎曲元件上的一種藥劑。
10.根據權利要求1所述的支架，其中，多個徑向可擴張波浪形環和多個弓形彎曲元件由一種可塑性變形的材料構成，其中，所述支架到展開直徑的擴張涉及充分地塑性變形。
11.根據權利要求1所述的支架，其中，多個徑向可擴張波浪形環和多個弓形彎曲元件由一種材料構成，其中，所述支架到展開直徑的擴張包含充分地彈性變形。
12.根據權利要求1所述的支架，其中，多個徑向可擴張波浪形環和多個弓形彎曲元件由不鏽鋼構成。
13.根據權利要求1所述的支架，其中，多個徑向可擴張波浪形環和多個弓形彎曲元件由一種形狀記憶材料構成。
14.根據權利要求1所述的支架，其中，多個徑向可擴張波浪形環和多個弓形彎曲元件由鎳鈦諾構成。
15.一種支架，包括包括一個第一頂點和一個第二頂點的一個第一徑向可擴張波浪形環；包括相對於第一和第二頂點縱向不對齊的一個第三頂點和一個第四頂點的一個第二徑向可擴張波浪形環；一對鏡像對稱的第一和第二弓形彎曲元件，其中，第一弓形彎曲元件使第一頂點和第三頂點互連，並且第二弓形彎曲元件使第二頂點和第四頂點互連。
16.根據權利要求15所述的支架，其中，第一徑向可擴張波浪形支柱與第二徑向可擴張波浪形支柱通過多個弓形彎曲元件連接。
17.根據權利要求16所述的支架，其中，第一徑向可擴張波浪形環包括多於一個完整的正弦周期，該正弦周期連接到兩個徑向相鄰的弓形彎曲元件。
18.根據權利要求16所述的支架，其中，第二徑向可擴張波浪形環包括少於一個完整的正弦周期，該正弦周期連接到兩個徑向相鄰的弓形彎曲元件。
19.根據權利要求16所述的支架，其中，(i)第一徑向可擴張波浪形環包括多於一個完整的正弦周期，該正弦周期連接到兩個周向相鄰的弓形彎曲元件，並且(ii)第二徑向可擴張波浪形環包括少於一個完整的正弦周期，該正弦周期連接到兩個周向相鄰的弓形彎曲元件。
20.根據權利要求15所述的支架，其中，所述弓形彎曲元件包括S形元件。
21.根據權利要求20所述的支架，其中，所述S形元件包括一個與多個徑向可擴張波浪形支柱的頂點基本上縱向對齊的第一頂點。
22.根據權利要求20所述的支架，其中，所述S形元件包括一個與多個徑向可擴張波浪形支柱的頂點基本上縱向對齊的第二頂點。
23.根據權利要求20所述的支架，其中，所述S形元件包括一個第一頂點和一個第二頂點，第一頂點和第二頂點中的每一個與多個徑向可擴張波浪形環的頂點基本縱向對齊。
24.根據權利要求15所述的支架，其中，相鄰的第一和第二徑向可擴張波浪形支柱設置成這樣，即，第一和第二徑向可擴張波浪形環中的每個中的縱向對齊的頂點都指向相同的方向。
25根據權利要求15所述的支架，該支架上還包括一種生物相容表面處理或塗層。
26.根據權利要求15所述的支架，還包括包含在或施加到波浪形環和弓形彎曲元件表面的一種藥劑。
27.根據權利要求15所述的支架，其中，多個徑向可擴張波浪形環和多個弓形彎曲元件由一種材料構成，其中，所述支架到展開直徑的擴張涉及充分地塑性變形。
28.根據權利要求15所述的支架，其中，多個徑向可擴張波浪形環和多個弓形彎曲元件由一種材料構成，其中，所述支架到展開直徑的擴張涉及充分地彈性變形。
29.根據權利要求15所述的支架，其中，第一徑向可擴張波浪形環、第二徑向可擴張波浪形環和弓形彎曲元件包括不鏽鋼。
30.根據權利要求15所述的支架，其中，第一徑向可擴張波浪形環、第二徑向可擴張波浪形環和弓形彎曲元件包括一種形狀記憶材料。
31.根據權利要求15所述的支架，其中，第一徑向可擴張波浪形環、第二徑向可擴張波浪形環和弓形彎曲元件包括鎳鈦諾。
32.一種大致圓柱形的支架，所述支架具有一個縱向中心軸線在該支架長度上延伸，該支架在未擴張狀態包括多個環，每個環由多個「U」形部分組成，每個「U」具有一個尾段和兩個相對直的臂，同時，環中相鄰的「U」朝向相反的方向並且每個「U」與兩個直接相鄰的「U」共用一個臂，並且每個U的每個臂近似平行於所述縱向中心軸線；多個將各個環與一個相鄰的環相連的連接件，每個連接件包括一個第一部分，該部分大致平行於所述縱軸並在一個點連接到第一環中一個被選擇的「U」的尾段，該點位於所述支架表面的一個第一縱向線上，一個第二部分，該部分大致平行於所述縱軸並連接到相鄰環中一個被選擇的「U」的尾段，所述到相鄰環中所選擇的「U」的尾段的連接位於所述支架的表面上的一個第二縱線上，所述第二縱線平行於所述軸線並且從所述第一縱線相偏移，和一個將所述第一部分連接到所述第二部分的「S」形部分；其中，連接一對環的多個連接件中的每對連接件中的每個連接件具有各自連接到一個沒有其它連接件連接的頂點的第一部分和第二部分。
33.根據權利要求32所述的支架，其中，所述尾段是彎曲的。
34.根據權利要求32所述的支架，其中，所述尾段是近似直的。
35.根據權利要求32所述的支架，其中，未擴張支架中每個「U」的臂是這樣，即，兩個臂相對於「U」的尾部的遠端比兩個臂連接到「U」的尾段的近端靠得近。
36.根據權利要求32所述的支架，其中，所述「S」形部分是這樣，即，所述「S」形部分在由所述連接件連接的兩個相鄰的環之間周向延伸。
37根據權利要求32所述的支架，其中，連接相同的一對環的相鄰的連接件是彼此的鏡像。
38.根據權利要求37所述的支架，其中，當支架擴張時，每個連接件可以擴張，從而「S」形部分逐漸變直。
39.根據權利要求38所述的支架，其中，每個連接件可以擴張，從而，擴張的「S」形部分和第一部分之間的夾角大於90℃，並且擴張的「S」形部分和第二部分之間的夾角大於90℃。
40.一種製作一個未擴張支架的方法，包括形成多個徑向可擴張波浪形環，每個徑向可擴張波浪形環包括具有多個頂點的一個支柱；形成多個連接相鄰的第一和第二徑向可擴張波浪形環的弓形彎曲元件；將第一個徑向可擴張波浪形環中的多於一個完整的正弦周期的支柱材料連接到兩個周向相鄰的弓形彎曲元件；和將第二個徑向可擴張波浪形環中的少於一個完整的正弦周期的支柱材料連接到兩個周向相鄰的弓形彎曲元件。
41根據權利要求40所述的方法，其中，形成多個弓形彎曲元件包括將各個弓形彎曲元件形成一個S形元件。
42.根據權利要求41所述的方法，其中，S形元件形成具有一個與所述多個徑向可擴張波浪形環中的一個中的支柱的一個頂點基本縱向對齊的第一頂點。
43.根據權利要求41所述的方法，其中，S形元件形成具有一個與所述多個徑向可擴張波浪形環中的第二個中的支柱的一個頂點基本縱向對齊的第二頂點。
44.根據權利要求41所述的方法，其中，每個S形元件形成具有一個第一頂點和一個第二頂點，第一頂點和第二頂點中的每一個與多個徑向可擴張波浪形環的支柱的頂點基本縱向對齊。
45.根據權利要求40所述的方法，其中，形成多個徑向可擴張波浪形環包括形成相鄰的第一和第二徑向可擴張波浪形環，所述第一和第二徑向可擴張波浪形環沿著支架相對於彼此設置，從而每個第一和第二徑向可擴張波浪形環中的頂點都縱向對齊。
46.根據權利要求40所述的方法，其中，形成多個弓形彎曲元件包括形成各個彎曲元件，以連接形成相鄰的第一和第二徑向可擴張波浪形環的支柱的縱向不對齊的頂點。
47.根據權利要求40所述的方法，還包括在所述多個徑向可擴張波浪形環和所述多個弓形彎曲元件上形成一種生物相容塗層。
48.根據權利要求40所述的方法，還包括在所述多個徑向可擴張波浪形環和所述多個弓形彎曲元件上形成一種藥物塗層。
49.根據權利要求40所述的方法，還包括形成由一種可塑性變形材料製成的多個徑向可擴張波浪形環和多個弓形彎曲元件。
50.根據權利要求40所述的方法，還包括形成由不鏽鋼製成的多個徑向可擴張波浪形環和多個弓形彎曲元件。
51.根據權利要求40所述的方法，還包括形成由一種形狀記憶材料製成的多個徑向可擴張波浪形環和多個弓形彎曲元件。
52.根據權利要求40所述的方法，還包括形成由鎳鈦諾製成的多個徑向可擴張波浪形環和多個弓形彎曲元件。
53.根據權利要求1所述的支架，其中，多個徑向可擴張波浪形環和多個弓形彎曲元件包括一種生物可吸收材料。
54.根據權利要求53所述的支架，其中，所述生物可吸收材料是聚-L-乳酸。
55.根據權利要求14所述的支架，其中，所述第一和第二徑向可擴張波浪形環和所述第一和第二弓形彎曲元件的鏡像對。
56.根據權利要求55所述的支架，其中，所述生物可吸收材料是聚-L-乳酸。
全文摘要
一種具有多個周向環(13)的可擴張支架，每對相鄰的周向環通過多個連接件(12)相連，每個連接件沿著一個縱軸接觸一個環中的一個支柱的一部分，並沿著一個不同的縱軸接觸一個直接相鄰的環中的一個支柱的一部分。每個連接件呈周向S形，並且相鄰的連接件是彼此的鏡像。
文檔編號A61L31/00GK1688264SQ03823506
公開日2005年10月26日 申請日期2003年7月31日 優先權日2002年7月31日
發明者布賴恩·E·穆爾 申請人:尤尼森治療學股份有限公司