包括可生物降解的双稳态或多稳态单元的装置及使用方法
【专利说明】包括可生物降解的双稳态或多稳态单元的装置及使用方法
[0001]本申请是名称为“包括可生物降解的双稳态或多稳态单元的装置及使用方法”、国际申请日为2006年12月21日、国际申请号为PCT/US2006/049111、国家申请号为200680052666.5的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及医用和非医用的装置，其包括能够在收缩状态和扩张状态之间转变的可生物降解的双稳态或多稳态单元结构。
【背景技术】
[0003]可商业获得的现有支架通常是球囊扩张支架或是自扩张支架。这两种类型的支架有许多缺点，包括弹回、透视收缩(foreshortening)以及在自扩张支架的情况下展开部位不精确。
[0004]球囊扩张支架通常由易于塑性变形到两个方向的材料制成。被插入以前，支架被放在导管远端的球囊区段的周围，并卷曲到球囊上。一旦支架被设在身体内的目标部位，通过给球囊充气以使支架塑性变形来展开支架。当展开时，支架处于其最大直径，将起到支撑周围组织的作用，以防止不希望的复原到较小的直径。
[0005]因此，支架通常要求在径向上有足够的刚性以保持血管张开，但当展开时也要求在轴向上有一定的柔性以便不改变血管。另外，支架优选地应尽可能地使用少量的材料，其内表面应不阻碍通道的流动(例如血液)或引起过多的紊流。
[0006]一般，球囊扩张支架会出现许多问题。例如，支架在输送导管的球囊周围被压缩到其最小直径之后，支架一定程度地弹性回复到略微大一点的直径。当导管被放入患者体内时这会带来问题，例如，如果球囊和支架之间的摩擦变小则支架将从导管上滑落。另外，支架的较大尺寸不利地提供了较大的输送轮廓。
[0007]先前已知的可商业获得的球囊扩张支架的另一问题被称为“回弹”(recoil)。回弹是指在球囊压力作用下而扩张以后，当球囊放气时支架的外径变得略小一些。这个结果会导致支架的展开直径减小多达10%，从而会导致支架不期望的迁移。另外，为了抵消回弹，临床医生在球囊充气过程中会过度扩张支架，这会导致对血管内皮的过度损伤和加剧了再狭窄。
[0008]自扩张支架由差不多弹性扩张的结构形成，其必须通过一些外部手段保持在导管上。这种类型的例子是通过输送护套(delivery sheath)而被保持在受约束状态的支架。当护套移除时支架展开到其扩张形状。自扩张支架还可以由表现出超弹性行为或通过温度变化而扩张的形状记忆材料构成。自扩张支架有许多缺陷，包括由于使用输送护套而导致增大的输送轮廓，以及由于在展开过程中支架的移动而导致不准确的布置。
[0009]前面提到的先前已知类型的支架的缺点还有:在扩张过程中相对大的长度变化，以及由于金属丝或支柱的形状而导致的差的流体力学行为。
[0010]一些支架的另一缺陷是正弹簧刚度，这意味着只有通过更高的球囊压力才能获得进一步的扩张。
[0011]现有支架的结构通常形成为:在径向上作用在支架上的外力仅仅在结构的支柱或丝上产生弯曲力。
[0012]例如，由Cordis Corporat1n 生产的 Palmaz-Schatz 支架的单兀(unit cell)在塌陷状态具有扁平的矩形形状，在扩张状态具有大约菱形形状，其中具有几乎直的支柱或弯曲的支柱。
[0013]这种支架的单元的形状通常是对称的，其中四个支柱的每个都具有相同的横截面。另外，在轴向上对单元加载通常将造成所有支柱的弹性或塑性变形，导致单元在径向上的延长。这些单元具有正弹簧刚度。在具有这种单元的支架中，抵抗径向压力的稳定性主要取决于支柱以及它们的连接的弯曲强度。
[0014]为了解决先前已知的支架所遇到的一些问题，特别是再狭窄，已经建议用可生物降解材料来制作支架。在Dayton的美国专利N0.5，449，382中描述了这种支架的一个例子，其中描述了例如由可生物降解的聚乳酸聚合物或聚乙醇酸聚合物制成的轧制板支架。用药物浸溃支架，该药物在支架生物降解过程中释放到血管中，以减少血栓症或再狭窄。
[0015]Besselink的美国专利N0.6，488，702 (本申请是该专利的部分继续申请)公开了一种新型的单元，它可以结合到支架中，以克服先前已知支架的缺陷。该专利公开了管状装置，例如包括多个双稳态或多稳态单元的支架。这些单元被描述为仅仅具有离散数量的稳定构形，并且一旦施加适当地被导引的径向力，就从一个稳定构形弹跳到下一个稳定构形。该专利中描述的装置有利地克服了先前已知的塑性变形和自扩张支架所遇到的问题。
[0016]前面提到的Besselink的专利描述了具有双稳态和多稳态单元结构的装置可以由金属合金、聚合物和例如镍-钛合金的形状记忆材料制成。当构造成支架时，一旦在身体血管中展开，这种结构就将内皮化。但是，会出现这样的情况，其中希望获得通过使用与药物洗脱能力相结合的双稳态或多稳态单元提供的好处。
[0017]因此想要提供由双稳态或多稳态单元组成并且由可生物降解的材料形成的支架。
[0018]还想提供由双稳态或多稳态单元组成并且还能提供药物输送能力的支架。
【发明内容】
[0019]根据前面所述的，本发明的目的是提供由双稳态或多稳态单元组成并且由可生物降解的材料形成的可扩张装置。
[0020]本发明的又一个目的是提供由双稳态或多稳态单元组成并且还能提供药物输送能力的装置。
[0021]本发明的这些和其它目的通过提供可扩张的支撑装置来实现，所述装置包括由可生物降解材料形成并具有负弹簧刚度以及双稳态或多稳态功能的单元。如这里所定义的，多稳态功能是指装置仅仅能够呈现离散数量的稳定构形。例如，“双稳态”装置只有在其稳定的完全收缩构形和稳定的完全扩张构形时才是稳定的，并且当解除外部约束时将转变到这两个稳定构形中的一个。为了本申请的目的，术语“多稳态”意图包括“双稳态”。
[0022]根据本发明构造的装置可以广泛地用于各种医学和非医学用途，但是预期特别适用于可生物降解的和/或药物洗脱支架的构造。在优选的实施例中，本发明的装置是用由聚左旋乳酸-乙醇酸共聚物、聚羟基脂肪酸酯、聚酯酰胺、壳聚糖和京尼平结构或硅和铁复合材料组成的一组材料模制、铸造、用立体光刻沉积或加工而成。
[0023]在另一个实施例中，该装置是用一段管材加工而成。可以用多种方法形成管材，包括浸溃模塑、挤出和薄板轧制。在浸溃模塑的方法中，可生物降解材料溶解在适当的溶剂中，以形成具有想要的浓度的溶液。然后，将芯棒反复地浸溃和从溶液中抽出，以允许溶剂浸溃之间有充分的时间，从而至少部分地变干。反复多次地进行该过程，以获得想要的管材壁厚。然后，可以用例如受激准分子激光器、飞秒激光器或NdYAG激光器等的激光源来加工最终的管材。可替代地，可以采用机械加工技术，包括使用喷射水和其它聚集能量的加工技术。作为另一种替代，装置的各部件和/或区段可以单独制作，随后连接或以另外的方式彼此相联系地放置，例如通过焊接或粘接剂连接。
[0024]根据本发明的原理，可扩张装置的支架实施例包括形成具有两个或更多个稳定构形的单元的可生物降解材料，即，在稳定构形中支架是稳定的，而不需要外力来将其保持成那种形状。优选地，单元用至少两个不同的区段形成，其中，较为不易弯曲的区段作为相对刚性的支撑，以阻碍更易弯曲的区段在一个方向上形状的改变。易弯曲的区段可以在另一个方向上变形，但是由于刚性区段提供的对抗力，大大提高了易弯曲区段或柔性区段的稳定性。
[0025]在垂直于最易弯曲区段的方向上的外力分布到刚性区段上，并且易弯曲区段的横截面仅仅在压缩模式中被加载。这使得结构比先前已知的可扩张支撑装置更稳固。
[0026]本发明的装置可以很容易地在例如球囊导管之类的展开系统的球囊周围弹性压缩。在一定的临界直径以下，装置进一步弹跳到稳定的最小直径，因此将放气的球囊牢牢保持在输送系统的表面上。装置被设置到目标展开部位后，输送系统被致动以施加径向向外的力，直到装置到达其临界弹性平衡直径。略大于这个直径，装置将自动地扩张到其最大直径，此时，该装置获得其抵抗径向压力的最大稳定性。这种设计能够实现恒定长度的大扩张率、可靠的扩张性和/或小的表面比。
[0027]通过改变单元的刚性区段和易弯曲区段的相对刚性，可以在单个装置中构造多个不同的单元，从而提供装置在稳定的扩张直径范围内逐步扩张的可能性。本发明的装置还可以采用沿装置长度提供几个不同外径的单元，从而使得装置能够顺应装置在其中展开的腔的形状。另外，单元可以被构造成使得单元的力位移特性变得不对称，其中扩张直径或塌陷直径是最稳定的构形。
【附图说明】
[0028]通过考虑下面结合附图