用于将支架安装至球囊导管的方法

用于将支架安装至球囊导管的方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2011年4月13日、申请号为"200880127543. 2"、发明名称为 "用于将支架安装至球囊导管的方法"的中国专利申请的分案申请，原申请是国际申请PCT/ US2011/032283的中国国家阶段申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及药物洗出医疗装置；更特别地，本发明涉及用于将聚合物支架卷曲 (crimp)至递送球囊（balloon)的方法。
【背景技术】
[0003] 本领域认识到，有多种因素影响聚合物支架在经受外部负荷（例如卷曲和球囊膨 胀力）时保持其结构完整性的能力。这些相互作用错综复杂并且作用机理还未完全理解。 根据本领域，通过塑性形变膨胀至展开状态的聚合物生物可吸收支架类型与相似功能的金 属支架之间的区别特征有许多且十分显著。事实上，若干公认用于预测金属支架行为的分 析性或经验性方法/模型作为可靠且一致地预测聚合物承载支架的高度非线性行为的方 法/模型时，如果不是不适用，也通常不可靠。通常，所述模型不能够提供为了在体内植入 支架或者预测/预计经验数据所需的可接受确定性程度。
[0004] 此外，人们认识到，关于聚合物材料在通过以支柱相互连接的环网络的塑性形变 而在生物体内用于支撑管腔时如何起作用，医疗装置相关球囊制造（例如用于支架展开和 /或血管形成术的非顺应性球囊（non-compliant balloon))的现有技术水平提供的信息 十分有限。简言之，设计了改善膨胀的薄壁球囊结构的机械特性（与当球囊膨胀并支撑管 腔时预负荷膜的机械性能最为类似）的方法，所提供的关于展开后聚合物支架的行为的见 解即便有，也十分有限。例如，一种差异是支架中形成断裂或破裂的倾向。因此，本领域认 识到，尽管在材料类别上具有相似性，但是机械问题由于差异太大而不能提供有用的见解。 充其量，球囊制造领域仅向试图改善球囊膨胀式生物可吸收聚合物支架之特征的人提供了 一般性的指导。
[0005] 可以通过以以下方式中的一些与用于形成支架的金属材料比较，描述考虑用作聚 合物支架的聚合物材料，例如PLLA或PLGA。合适聚合物的强度重量比低，这意味着需要更 多材料以提供与金属性能相等的机械性能。因此，必须将支柱做得更厚且更宽以具有所需 强度。所述支架还易碎或者断裂韧性有限。在与聚合物尤其是生物可吸收聚合物（例如 PLLA或PLGA) -起工作时，材料固有的各向异性和速率依赖性非弹性特性（即，材料的强度 /刚度根据材料形变的速率而改变）甚至使这种复杂性更为麻烦。
[0006] 由于在相似负荷条件下聚合物机械性能的非线性（有时不可预知）特性，因此，对 通常不引起材料平均机械特性意外变化的问题或者不需要小心注意所述变化的金属支架 所做的加工步骤和设计变化也不能应用于聚合物。有时是这样的情况：在甚至可更一般地 预测某一特定状况是由于一个因素还是另一个（例如，由制造过程中的一步或更多个步骤 造成的缺陷，还是由于在支架制造之后发生的过程中的一步或更多个步骤（例如卷曲？）） 之前，人们需要进行广泛的验证。因此，一般而言，与使用金属材料来代替聚合物相比，必须 更彻底地研究制造过程、制造后过程中的变化（甚至支架模式设计相对微小的变化）。因 此，出现了这样的结果：与对金属支架做变化相比，在为改善聚合物支架而在不同聚合物支 架设计中进行选择时，发现可用作引导人们清除非生产性途径和通往生产性更高的改善途 径的工具的推论、理论、或系统性方法要少得多。
[0007] 因此，人们认识到，虽然本领域之前有公认的使用各向同性及延展性金属材料时 的支架验证或可行性的推论，但是这些推论不适合于聚合物支架。改变支架模式不仅可影 响支架在其支撑管腔的展开状态下的刚度或管腔覆盖度，还可影响当支架被卷曲或展开时 形成断裂的倾向。这意味着，与金属支架相比，关于改变的支架模式是否可不产生不良后果 或者需要对加工步骤（例如，管形成、激光切割、卷曲等）进行重大改变，通常无法进行推 测。简言之，金属使得支架制造过程简化的高度有利的固有特性（通常就形变速率或负荷 方向而言不变的应力/应变特性，以及金属的延展性）使得在支架模式和/或加工步骤的 改变与用新模式可靠地制造支架并且在植入活体内时没有缺陷的能力之间更容易获得推 论。
[0008] 遗憾的是，塑性形变（当聚合物支架被卷曲时，以及当稍后通过球囊被展开时）时 聚合物支架的支柱和环模式改变的影响并不像金属支架一样容易预测。事实上，人们认识 到，在支架制造过程中可由于模式改变而出现意想不到的问题，而如果由金属管形成模式， 则不需要任何改变。与改变金属支架模式相比，改变聚合物支架模式可能需要在制造步骤 或制造后加工（例如卷曲和灭菌）中进行其它修改。
[0009] 聚合物支架遇到的一个问题是当被卷曲至球囊时支架易于破损。在卷曲过程中施 加的非均匀力可引起聚合物支架支柱的不规则形变，从而可引起破裂形成和强度损失。仍 然需要改进用于聚合物支架的卷曲方法或预卷曲程序，以减少破裂形成或产生不规则支柱 形变的情况。
[0010] 使用球囊递送至身体部位的支架经常遇到的另一个问题是在支架穿过弯曲的身 体结构时将其牢固地保持在球囊上。如果支架没有以足够的力固定在球囊上，其可在运送 至目标部位的过程中从球囊上滑落。对于金属支架，提出了多种途径以提高运送至目标部 位过程中金属支架在球囊上的保持。但是，迄今为止，所提出的用于将聚合物支架保持在球 囊上的方法需要改进。
[0011] 鉴于上述问题，需要提高聚合物支架在球囊上的保持，同时避免对支架被完全展 开以支撑管腔时的机械特性产生不利影响。

【发明内容】

[0012] 本发明提供了一种用于将支架或聚合物支架卷曲至球裳的方法。通过支架的塑性 形变使支架膨胀，从而放置于身体管腔内。在一个实施方案中，用于将支架放置在球囊上的 卷曲过程包括预卷曲和最终卷曲步骤。
[0013] 根据本公开内容的第一方面，确定了更精确的卷曲温度控制有助于聚合物支架在 球囊上的保持。由生物可吸收材料制成的球囊膨胀式聚合物支架会得益于本文所公开的方 法。聚合物（例如PLLA和PLGA)具有半晶体结构。根据这些材料的玻璃化转变温度（Tg)， 将其温度控制在特定范围内，可以提高在球囊上的保持力，而不对聚合物支架随后通过球 囊膨胀时的强度和刚度特性产生不利影响。
[0014] 人们知道，对于聚合物支架，其基质材料的玻璃化转变温度（Tg)必须比生理温度 (37°C )高，以在其植入后维持足够的径向强度。PLLA材料的Tg为约55-60°C。当在室温 下卷曲PLLA支架时，自由的聚合物链的移动几乎不可发生。因此，在生理条件下或低于生 理条件下，难以将支架由相对大的初始直径卷曲成指定的最终卷曲直径。所提出的一种解 决该问题的方法是用较高卷曲力来卷曲支架。但是，这种解决方案很可能在支架展开时或 者在其被卷曲时导致更多破裂。卷曲得更慢可减少破裂数。但是，形变必须以过慢而无法 用于实际生产的速率进行。
[0015] 本发明提供了一种包含卷曲至球囊的聚合物支架的医疗装置。本发明还提供了一 种将聚合物支架卷曲至球囊的方法（对于本公开内容，除非另有说明，否则"支架"与"聚合 物支架"意思相同）。通过支架的塑性形变使支架膨胀，从而放置于身体管腔内。在一个实 施方案中，用于将支架放置在球囊上的卷曲方法包括预卷曲和最终卷曲步骤。这些步骤包 括将支架加热至这样的温度，所述温度能够使支架形变成减小的卷曲直径，而不对其随后 在管腔内形变时的聚合物材料的机械性能造成有害影响。加热步骤还可提高医疗装置被递 送通过弯曲的身体构造时在球囊上的保持力或对移动的抵抗力。
[0016] 使用加热卷曲机以使支架直径从切割直径减小至最终范围。使用热以升高支架温 度使其形变而不损坏并且使其保持最终形状。在优选实施方案中，进行该过程的温度在狭 窄的范围内以实现期望结果。对于由PLLA材料制成的支架，发现当其在室温附近被卷曲 时，支架在球囊上的保持并不理想。另一方面，当支架在较高温度（55°C及以上）被卷曲时， 展开之后其形成更多破裂，这影响了支架的展开强度。
[0017] 在本发明的一个方面中，有一种用于将球囊膨胀式支架卷曲至球囊的方法，包括 以下步骤：提供包含PLLA的管，所述PLLA的特征在于玻璃化转变温度范围下限为约55°C ; 径向或双轴向膨胀所述管以增加其径向强度；由所述径向或双轴向膨胀的管形成支架，包 括成形的步骤；以及当支架温度在48°C至54°C之间，或者约48°C至54°C之间时，将支架卷 曲至球囊。在另一些实施方案中，温度范围为48-50 °C，或者约48-50 °C ;或者温度为48 °C， 或者约48°C。
[0018] 在本发明的另一方面，一种用于将球囊膨胀式支架卷曲至球囊的方法包括以下步 骤：提供包含聚合物的管，所述聚合物的特征在于玻璃化转变温度范围下限为Tg-low ;径 向膨胀所述管以增加其径向强度；由径向膨胀的管形成支架；以及当支架温度在约Tg-low 至Tg-low以下15°C之间时将支架卷曲至球囊。聚合物可以是PLLA或PLGA。温度范围可 在约Tg-low至Tg-low以下10°C之间。温度范围可在约Tg-low至Tg-low以下5°C之间。 支架具有圆周的一系列W形封闭室以及连结W形室的线性连接支柱。球囊可以是PEBAX球 囊。卷曲可将支架大小由第一直径减小至比管直径小至少2. 5倍的第二直径。
[0019] 在本发明的另一方面，一种医疗装置包含卷曲至球囊的聚合物支架；其中所述聚 合物支架以至少约l.oibs的保持力保持至球囊；其中所述聚合物支架能够通过球囊在身 体管腔内塑性膨胀并且向身体管腔提供治疗益处（包括径向支撑管腔），塑性膨胀的聚合 物支架的外径是卷曲至球囊的聚合物支架外径的至少约2. 5倍；并且其中聚合物支架在塑 性膨胀之后具有连结环元件的支柱网络，其中所述支架包含圆周的一系列W形封闭室和连 结W形室的线性连接支柱。
[0020] 在本发明的另一方面，一种医疗装置包括卷曲至球囊的聚合物支架；其中所述聚 合物支架以至少约l.Olbs的保持力保持至球囊；其中所述聚合物支架能够通过球囊在身 体管腔内塑性膨胀并且向身体管腔提供治疗益处（包括径向支撑管腔），塑性膨胀的聚合 物支架的外径是卷曲至球囊的聚合物支架外径的至少约2. 5倍；并且其中聚