具有多軸二級構型的微線圈血管阻塞器件的製作方法
2023-12-02 06:27:36 1
專利名稱：具有多軸二級構型的微線圈血管阻塞器件的製作方法
相關申請的交叉參考不適用。聯邦資助的研究或開發不適用。
背景技術：
本發明主要涉及血管阻塞器件和方法領域。更具體地，本發明涉及通過在血管中的目標部位(如動脈瘤)形成栓塞來阻塞血管的器件和方法。
在很多臨床情況下想要得到血管栓塞。例如，血管栓塞已經被用於控制血管出血，阻塞向腫瘤的供血，阻塞血管動脈瘤，尤其是顱內動脈瘤。近年來，用於治療動脈瘤的血管栓塞已經引起了很大重視。在現有技術中已經採用了幾種不同的治療形式。例如Dormandy，Jr.等人的美國專利4,819,637描述了一種利用可分離的氣球的血管栓塞系統，所述氣球通過血管內的導管被遞送到動脈瘤部位。氣球被攜帶到導管尖端的動脈瘤內，並由於固化的液體(典型地為聚合樹脂或凝膠)在動脈瘤內膨脹以阻塞動脈瘤。然後通過在導管上輕柔牽引將氣球與導管分離。雖然氣球類型的栓塞設備能夠有效地阻塞很多類型的動脈瘤，但是在固化液體凝固後很難將其回收或移動，除非填充對比材料，很難將其可視化。而且，還存在膨脹過程中氣球破裂和過早與導管脫離的危險。
另一種方式是直接向要阻塞的血管部位注射液體聚合物栓塞劑。在直接注射技術中使用的一類液體聚合物為快速聚合液體，如氰基丙烯酸酯樹脂，尤其是異丁基氰基丙烯酸酯，該聚合物以液體的形式遞送到目標部位，然後在原處聚合。可供選擇地，已使用了一種在目標部位從載體溶液中沉澱出來的液體聚合物。這類栓塞劑的一個例子是混有三氧化二鉍的且溶解在二甲基亞碸(DMSO)中的醋酸纖維素聚合物。另一類栓塞劑為溶解在DMSO中的乙二醇共聚物。和血液接觸後，DMSO就擴散開，聚合物沉澱出來並快速硬化成具有動脈瘤形狀的栓塞塊。在這種「直接注射」方法中採用的材料的其它例子公開於以下美國專利Paesztor等人的4,551,132；Leshchiner等人的4,795,741；Ito等人的5,525,334；和Greff等人的5,580,568。
已經證明直接注射液體聚合物栓塞劑在實踐中是很困難的。例如，聚合材料從動脈瘤向鄰近的血管移動就是一個問題。此外，栓塞材料的可視化需要一種對比劑與其進行混合，選擇相互匹配的栓塞材料和對比劑會導致性能受到影響而低於最佳效果。而且，精確控制聚合栓塞材料的配置很困難，會導致該材料不正確放置和/或過早固化的風險。並且，一旦栓塞材料被配置並固化，很難將其移動或回收。
另一種具有前景的方法是使用形成血栓的微線圈。這些微線圈可以由生物相容的金屬合金(典型地為鉑和鎢)或合適的聚合物製造。如果採用金屬製造，線圈可以由聚酯纖維提供以提高血栓形成。線圈通過到達血管部位的微導管而被配置。微線圈的例子公開在以下美國專利中Ritchart等人的4,994,069；Guglielmi等人的5,122,136；Butler等人的5,133,731；Chee等人的5,226,911；Chee等人的5,304,194；Palermo的5,312,415；Phelps等人的5,382,259；Dormandy，Jr.等人的5,382,260；Dormandy，Jr.等人的5,476,472；Mirigian的5,578,074；Ken的5,582,619；Mariant的5,624,461；Mariant等人的5,639,277；Snyder的5,658,308；Gia的5,690,667；McGurk等人的5,690,671；Mirigian等人的5,700,258；Berenstein等人的5,718,711；Taki等人的5,891,058；Ken等人的6,013,084；Rosenbluth等人的6,015,424；和Mariant等人的Des.427,680。
雖然很多現有技術的微線圈器件在治療具有相對狹窄的頸的小動脈瘤中獲得了一些成功，但是人們已經認識到最常採用的微線圈血管阻塞器件在寬頸的動脈瘤中，尤其是在大腦中，還沒有達到滿意的結果。這導致了三維微線圈器件的發展，如那些在以下美國專利所公開的器件Horton的5,645,558；Pham等人的5,911,731；和Mariant的5,957,948(後兩個屬於一類被稱為「三維Guglielmi可分離線圈」或「3D-GDC′s」的器件)。參見例如Tan等人的「The Feasibility of Three-Dimensional Guglielmi Detachable Coil for Embolisation of Wide NeckCerebral ANEURYSMS，″Interventional Neuroradiology，Vol.6，pp.53-57(June，2000)；Cloft et al.，″Use of Three-Dimensional GuglielmiDetachable Coils in the Treatment of Wide-necked Cerebral Aneurysms，″American Journal of Neuroradiology，Vol.21，pp.1312-1314(August，2000)。
典型的三維微線圈由一段金屬絲形成，金屬絲首先形成螺旋線圈的一級構型，然後形成屬於多種三維形狀中一種的二級構型。此類微線圈的最小能態是其三維二級構型。當配置在動脈瘤中時，這些器件呈現三維構型，典型地為有些球形的構型，處於或略大於二級構型的最小能態。因為這些器件在其非最小能態構型時的總尺寸近似等於或小於動脈瘤的內部尺寸，所以沒有東西限制該器件由於血液流動動力在動脈瘤內移動或翻轉。
在這些三維器件的一些中(如Guglielmi等人的美國專利5,122,136)，二級構型本身為螺旋狀或是形成縱向軸的某些類似形式。當具有可以被稱為「縱向」二級構型的器件被配置在動脈瘤內時，這些器件形成三維非最小能態構型，但是一旦被配置後，它們即表現出回復到最小能態的趨勢。這又導致由於「硬幣堆疊」(coin stacking)(即，回到二級螺旋構型)的壓緊，從而允許動脈瘤的重通。
因此長期需要但尚未得到這樣的微線圈血管阻塞器件，其具有許多現有技術的微線圈器件的優點，但能有效地用於治療許多不同尺寸構型的動脈瘤，尤其是那些具有大頸寬度的動脈瘤。對於這樣的器件有利的是，使用時與現有的導向線和微導管微線圈遞送機制相容，並能以與現有技術的微線圈器件相當的費用進行製造。
發明概述概括地，本發明是一種微線圈血管阻塞器件，該器件具有包括多個彎曲段的最小能態二級構型，每個彎曲段限定了一個分立的軸，由此處於最小能態構型的器件限定了多個軸。更具體地，每一彎曲段限定了一個平面和一個與該平面基本垂直的軸。
在一個特別優選的實施方案中，本發明為一個伸長的具有最小能態二級構型的微線圈結構，該最小能態二級構型限定了多個相切地互相連接的且基本圓形的限定了多個分立的軸的線圈。在優選實施方案的一種形式中，所述基本上圓形的閉合線圈基本上共面，並限定了基本上平行的軸。也就是說，由所述彎曲段限定的平而自身基本共面。在優選實施方案中的另一種形式中，每對相鄰的線圈形成了一個小角度，從而它們各自的軸在它們之間形成了一個不大於約90°、優選不大於約45°的角。
在一個替代實施方案中，微線圈結構具有最小能態二級構型，該最小能態構型二級構型限定了一個包括橫向交替的開口線圈的縱向陣列的類似波形的結構，所述開口線圈限定了多個分立的軸。在所述優選實施方案中，替代實施方案可以為第一種形式，其中線圈基本上共面且各自的軸基本平行，或者可以為第二種形式，其中每對相鄰的線圈形成了一個小角度，從而它們各自的軸在它們之間形成了一個不大於約90°、優選不大於約45°的角。
在任意一個實施方案中，處於其最小能態二級構型的器件的尺寸比該器件將要配置其中的血管空間的最大尺寸大得足夠多(優選大至少約25％)。因此，當該器件被配置在諸如動脈瘤的血管部位內時，在該部位內對器件的限制導致該器件呈現比最小能態高的三維構型。因為器件的最小能態比在其中使用它的空間大(至少一維)，所以被配置的器件通過與動脈瘤壁的緊密接觸而被限制回復到最小能態構型。因此，該器件仍然和周圍的動脈瘤壁面銜接，從而使由血液流動動力引起的移動或翻轉減少到最小。而且，最小能態二級構型(該器件試圖回復到的構型)不是有利於「硬幣堆疊」的結構，從而將所經歷的壓緊程度減小到最小。
本發明提供了具有很多種形狀和尺寸的血管結構(尤其是動脈瘤)的有效栓塞，這將在隨後的詳細描述中被更好地理解。在用於寬頸動脈瘤時尤其具有優勢。而且，本發明可以採用常規配置機制如微導管和導向線進行配置，這將在下邊進行更詳細的描述。
附圖概述
圖1為按照本發明的優選實施方案的微線圈血管阻塞器件的透視圖；圖2為圖1所述器件在圖1中標號2指定部分的局部視圖；圖3和4為按照本發明的優選實施方案的另一種形式的微線圈血管阻塞器件的局部視圖；圖5為按照本發明的替代實施方案的微線圈血管阻塞器件的平面圖；圖6為本發明在通過微導管進入寬頸動脈瘤而進行配置的過程中的主視圖；圖7為用於製造本發明的優選實施方案的熱處理固定設備的透視圖。
發明詳述首先參考圖1至4和8，顯示了一種按照本發明的優選實施方案的微線圈血管阻塞器件10。器件10包括一段合適長度的形成螺旋線圈12的一級構型的金屬絲(圖2)。對器件10合適的材料包括鉑、銠、鈀、錸、鎢、金、銀、鉭和這些金屬的各種合金。也可以採用各種外科級別的不鏽鋼。優選的材料包括被稱為鉑479的鉑/鎢合金(92％Pt，8％W，可以從Sigmund Cohn，of Mount Vernon，NY得到)和鈦/鎳合金(如被成為「鎳鈦諾」的鈦/鎳合金)。另一種可能有利的材料是包括高彈性金屬和高度不透射線的金屬的雙金屬絲。這種雙金屬絲也可以抵抗永久變形。這種雙金屬絲的一個例子是包括鎳鈦諾外層和純標準級鉑的內芯的產品，可從Sigmund Cohn，of Mount Vernon，NY，和Anomet Products，of Shrewsbury，MA.得到。可以採用約0.0125mm至約0.150mm的金屬絲直徑。
微線圈12的直徑典型地在約0.125mm至約0.625mm範圍內，對於大部分神經與血管應用優選的範圍為約0.25mm至約0.40mm。微線圈12的軸向長度可以為約5mm至約1000mm之間的任意長度，典型地為約20mm至約400mm。
在張力下進行微線圈12的一級纏繞。張力量和一級纏繞的螺距決定了微線圈12的硬度。這些參數可以沿微線圈12的長度改變以形成沿長度方向具有不同硬度的微線圈，該微線圈在某些應用中具有優勢。
將微線圈12形成為包括多個彎曲段的二級構型，每個彎曲段限定了一個軸，從而微線圈12限定了多個軸。更具體地，每一彎曲段限定了一個平面和一個與該平面基本垂直的軸。在圖1至4的優選實施方案中，彎曲段為相切地互相連接且基本為圓形的限定了多個分開的軸16的線圈14a、14b。在優選實施方案中的一種形式中，如圖1所示，所述基本圓形的線圈14a、14b基本上共面，並限定了基本平行的軸16。在優選實施方案的另一種形式中，如圖3和4所示，每對相鄰的線圈14a、14b形成了一個小角度，從而它們各自的軸16形成了一個在它們之間不大於約90°、優選不大於約45°的角(θ1、θ2、θ3和θ4)。
本發明的優選實施方案典型地包括一對端部線圈14a和至少一個中間線圈14b。典型地，可以有多達4個中間線圈14b，這取決於將被栓塞的血管部位，但是對於很大的血管部位也可以使用多達6個或更多的中間線圈。中間線圈的直徑約等於目標血管部位(如動脈瘤)的最大直徑，而端部線圈14a的直徑由於下面將描述的目的而略小(優選地，小約1.5mm)。
一級微線圈12通過熱處理形成二級構型，這在本領域是眾所周知的。例如，退火的一級線圈可以首先通過纏繞或卷繞在一個形狀和大小合適的難熔材料的芯軸上排列成二級結構，然後在退化溫度下經受指定的一段時間。例如對於鉑479，退火溫度為約500℃至約1000℃、優選約670℃，保持約30至90分鐘、優選約60分鐘，然後冷卻到室溫，並超聲清洗。從而做出永久的合成二級構型，該二級構型成為微線圈12的最小能態構型。
圖7顯示了在本發明優選方案的製造過程中使用的熱處理固定設備50。固定設備50由難熔材料製成，包括底座52，該底座具有在其上提供用於二次纏繞的芯軸的表面。該芯軸包括多個從底座52的表面向上延伸的纏繞銷釘54a、54b。附圖中所示的示例性固定設備50具有大致按六邊形圖案排列的六個銷釘。有兩個彼此相鄰的端部纏繞銷釘和四個中間纏繞銷釘54b。在靠近固定設備的一端有一對扣緊栓56用來固定一級線圈12的端部。
端部纏繞銷釘54a的直徑略微小於中間纏繞銷釘54b的直徑，以達到上述的大小關係。在銷釘54a和54b之間的距離只比一級線圈12的直徑略大，以使僅有一圈一級線圈通過具有各個二級線圈繞組的銷釘。因此，二級線圈的每個後一圈堆疊在前一圈的上邊。這消除了二級線圈的任何直的部分，所述直的部分在配置過程中會趨向於將線圈推向母動脈。
在二級纏繞過程中，一級線圈12保持在張力下。張力量可以調整以控制微線圈12的線圈14a、14b的回彈程度。
微線圈12進行二次纏繞以使微線圈12在固定設備上的每個連續銷釘上纏繞時，線圈14a、14b會倒轉方向。這保證了線圈不會硬幣堆疊，且一旦被配置後它們就隨機分散在整個動脈瘤內。而且，在優選的實施方案中，每一圈在下一圈纏繞前纏繞完整的360°。這保證了在微線圈12倒轉方向前每一圈在動脈瘤內完全安置。由於完全的圈接觸，使互扣強度最大，線圈均勻分布負荷。
圖5顯示了按照本發明的替代實施方案的微線圈血管阻塞器件20。這一實施方案包括一級微線圈22，該一級微線圈形成為限定類似波形結構的二級最小能態構型，所述類似波形的結構包括橫向交替的限定了多個分立軸的開口線圈24的縱向陣列。如在優選實施方案中一樣，替代實施方案可以為第一種形式，其中線圈24基本共面且各自的軸26基本平行，或者可以為第二種形式，其中每對相鄰的線圈24形成了一個小角度，從而它們各自的軸26在它們之間形成了一個不大於約90°、優選不大於約45°的角。製造該替代實施方案的材料、尺寸和方法在所有材料方面與上述的優選實施方案類似。
圖6顯示了採用本發明的方法。在使用中，微線圈12(或22)的近端和導向線或微導管(沒有顯示)的遠端相連接。可以通過本領域中已知的許多方式中的任何一種進行連接，如以下美國專利中舉例說明的，在這裡明確地包含這些專利的公開內容以供參考Geremia等人的5,108,407；Guglielmi等人的5,122,136；Sepetka的5,234,437；Engelson的5,261,916；Twyford，Jr.等人的5,304,195；Palermo的5,312,415；Pham等人的5,423,829；Palermo的5,522,836；Northrup等人的5,645,564；Samson的5,725,546；Gia的5,800,453；Sepetka等人的5,814,062；Lee等人的5,911,737；Saadat等人的5,989,242；Jacobsen等人的6,022,369；.Diaz等人的6,063,100；Lulo等人的6,068,644；和Lee等人的6,102,933。
通過本領域內眾所周知的常規方式使目標血管部位可視化。目標血管部位可以是使母動脈42分叉的動脈瘤40。動脈瘤40有一個通過頸46與分支動脈相連的圓頂44。導管30在血管內通過，直到經由頸46進入動脈瘤40的圓頂44。藉助於導向線或微導管將微線圈12通過導管30，直到微線圈12進入動脈瘤40的圓頂44。
位於微線圈12遠端的小型端部線圈14a首先進入動脈瘤。這有助於第一個線圈的適當安置，因為較小的尺寸使第一個線圈保持在動脈瘤的頸46內，避開母動脈42。
然後中間線圈14b進入動脈瘤。因為它們的尺寸適合動脈瘤，可以靠著動脈瘤壁以最小摩擦自由平穩地展開。因為微線圈12的二級構型基本上共面，所有中間線圈對動脈瘤圓頂44的壁施加力，從而改善了微線圈由於血液脈動流動發生移動的抵抗力。
當微線圈12進入動脈瘤時，它試圖呈現其二級構型。然而，因為處於二級構型的微線圈比動脈瘤大，它被限制為趨向填充動脈瘤內部體積的展開結構。在這一展開構型中，微線圈處於比其最小能態充分大的能態。因此，當該器件在諸如動脈瘤的血管部位內配置時，對該部位內器件的限制導致該器件呈現比最小能態高的三維構型。因為器件的最小能態比在其中使用它的空間大(至少一維)，被配置的器件通過與動脈瘤壁的緊密接觸而被限制回復到最小能態構型。因此，該器件仍然與周圍的動脈瘤壁面銜接，從而使由血液流動動力引起的移動或翻轉減少到最小。而且，最小能態二級構型(該器件試圖回復到的構型)不是有利於「硬幣堆疊」的構型，從而將所經受的壓緊程度減小到最小。
位於微線圈12近端的小型端部線圈14a最後進入動脈瘤。當微線圈被完全配置後，通過本領域眾所周知的任意合適方法將它可控制地與導向線分離，從而允許回收微導管或導向線，將微線圈留在適當的地方以栓塞動脈瘤。在分離後，近端線圈14a捲曲進入動脈瘤40的頸46，避開母動脈42。
這樣，本發明顯示了優於現有技術的三維微線圈的幾個優點。例如，由於橫穿過頸的線圈的存在增加了動脈瘤頸的覆蓋，而器件的任何部分侵入母動脈的機率減小。二級線圈構型也提供了較平穩的配置，一旦被配置後，器件就表現出對線圈壓緊的較大抵抗性，從而提高了面臨脈動的血液流動的位置穩定性。這種穩定性通過在器件和動脈瘤壁之間較低的總摩擦達到。而且，線圈在動脈瘤各處的隨機分布允許器件在動脈瘤內保持複雜形狀，得到改善的栓塞。
儘管本文描述了本發明的優選實施方案和替代實施方案，但是相關領域的技術人員將理解它們的許多變化和修改。例如，可以發現，不同於本文所述的那些二級構型的其它二級構型，可以達到大部分(如果不是全部)用於典型動脈瘤治療的本發明的重要優點，或在具體臨床應用中被證明是尤其有利的。還有，對於具體應用，尺寸和材料也可能和本文所公開的不同，以有利地被應用。這些和其它變化和修改被認為在本發明的精神和範圍之內，如隨後的權利要求書所限定的。
權利要求
1.一種微線圈血管阻塞器件，所述器件包括形成為最小能態二級構型的微線圈，該二級構型包括多個分別限定了一個分立的軸的彎曲段，由此所述處於最小能態構型的器件限定了多個軸。
2.如權利要求1所述的器件，其中每個彎曲段限定了一個平面和基本垂直於該平面的軸。
3.如權利要求1所述的器件，其中所述多個軸基本平行。
4.如權利要求1所述的器件，其中所述多個軸的每對相鄰軸形成銳角。
5.如權利要求1所述的器件，其中所述彎曲段為基本密閉、基本相切地相互連接的線圈。
6.如權利要求1所述的器件，其中所述彎曲段為類似波形的開口線圈。
7.如權利要求1所述的器件，其中所述微線圈由雙金屬絲形成。
8.如權利要求7所述的器件，其中所述雙金屬絲包括不透射線的金屬和高彈性金屬。
9.如權利要求8所述的器件，其中所述雙金屬絲包括鉑芯和鎳鈦諾外層。
10.一種微線圈血管阻塞器件，所述器件包括形成為最小能態二級構型的微線圈，該二級構型包括多個相切地互相連接的且基本圓形的線圈，每個線圈限定了一個平面和基本垂直於該平面的分立的軸。
11.如權利要求10所述的器件，其中所述軸基本平行。
12.如權利要求10所述的器件，其中每對相鄰軸形成銳角。
13.如權利要求10所述的器件，其中所述微線圈由雙金屬絲形成。
14.如權利要求13所述的器件，其中所述雙金屬絲包括不透射線的金屬和高彈性金屬。
15.如權利要求14所述的器件，其中所述雙金屬絲包括鉑芯和鎳鈦諾外層。
16.一種栓塞動脈瘤的方法，所述方法包括以下步驟(a)提供微線圈血管阻塞器件，該器件包括形成為最小能態二級構型的微線圈，該二級構型包括多個分別限定了一個分立的軸的彎曲段，由此所述處於最小能態構型的器件限定了多個軸，並具有至少一個大於動脈瘤內部尺寸的尺寸；和(b)在動脈瘤的內部配置所述器件，以使所述器件以比最小能態足夠高的構型被包含在動脈瘤內，由此所述器件通過與動脈瘤壁的接觸而被限制回復到最小能態構型。
17.如權利要求16所述的方法，其中所述處於最小能態二級構型的器件包括多個相切地互相連接的且基本圓形的線圈，每個線圈限定了一個分立的軸。
18.如權利要求16所述的方法，其中所述處於最小能態二級構型的器件包括多個互相連接的類似波形的開口線圈，每個線圈限定了一個分立的軸。
全文摘要
本發明公開了一種血管阻塞器件(10)，該器件包括形成為最小能態二級構型的微線圈(12)，所述二級構型包括多個分別限定了一個分立的軸(16)的彎曲段(14a、14b、24)，由此所述處於其最小能態的器件限定了多個軸。在優選實施方案中，最小能態二級構型包括多個相切地互相連接的且基本圓形的線圈(14a、14b)，所述線圈限定了多個分立的軸(16)。在一個替代實施方案中，最小能態二級構型限定了一個類似波形的結構，該結構包括限定了多個分立的軸(16)的橫向交替的開口線圈(24)的縱向陣列。在任意一個實施方案中，處於其最小能態二級構型的所述器件(10)的尺寸比在其中配置它的血管部位的尺寸足夠大。這樣，當所述器件(10)被配置在動脈瘤(40)內時，在動脈瘤(40)內對器件(10)的限制導致器件(10)呈現比最小能態高的三維構型。
文檔編號A61B17/12GK1558741SQ01823773
公開日2004年12月29日 申請日期2001年11月7日 優先權日2001年11月7日
發明者迪安·謝弗, 霍拉西奧·阿爾馬桑, 大衛·A·費雷拉, 布賴恩·J·考克斯, 小喬治·R·格林, J 考克斯, R 格林, A 費雷拉, 奧 阿爾馬桑, 迪安 謝弗 申請人:微溫森公司