JP4776621B2 - 冠状静脈洞を断続的に閉塞する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、冠状静脈洞が閉塞装置を使用して閉塞され、閉塞した冠状静脈洞内の流体圧力が連続的に測定され且つ記憶され、流体圧力曲線が時間の関数として決定され、冠状静脈洞の閉塞が測定した圧力値から得られた少なくとも１つの特性値の関数として引き起こされ且つ（又は）解放されるようにした、冠状静脈洞を断続的に閉塞する方法、及び冠状静脈洞を断続的に閉塞する装置に関する。

心筋に供給する動脈血液は、健常な心臓組織に栄養物を供給しつつ、その健常な心臓組織を通ることができるが、虚血組織に達するのは難しい。その結果、虚血組織に達する栄養分の供給及びかかる虚血組織からの代謝異化物質の排出が損なわれよう。

この点に関して、虚血組織に対し逆行灌流を通じて血液を供給することが既に提案されている。このことは、動脈を冠状静脈洞と恒久的に接続するか又はカテーテルを洞内に一時的に挿入することにより、血液は冠状静脈洞から冠状静脈系を通って逆流して流れて戻るようにし、該カテーテルには、遠方の動脈から得られた血液が供給され且つ、患者の身体外部の血液ポンプの助けによって運ばれることを意味する。

逆方向灌流のために提案される別の技術は、冠状静脈洞を断続的に閉塞すべくカテーテルの端部に固定された拡張可能なバルーンを使用する。冠状静脈洞内の血圧は、各心拍時に閉塞する間、上昇し、心筋の健常な組織を通って冠状静脈洞に達する血液が虚血組織内にフラッシングされて戻るようにする。かかる断続的な冠状静脈洞の閉塞のため、カテーテルのバルーン端部を経皮的に又は外科的に挿入する。カテーテルの他端には、バルーンを周期的に拡張させ且つ収縮させるポンプによって気体又は流体が供給される。

断続的な冠状静脈洞の閉塞を通じて冠状静脈洞内にて血液を逆注入する典型的な適用例は、心臓病学的介入の点にて、短期間、冠状動脈を閉塞する間、心筋を保護する場合である。典型的なかかる介入は、例えば、動脈硬化症により狭小となった冠状動脈をバルーンにて拡張するステップを備えている。経皮経管冠動脈形成術（ＰＴＣＡ）としても知られたこの方法は、バルーンカテーテルをＸ線制御の下、冠動脈の狭窄領域内に導入し、また、カテーテルの端部に配置されたバルーンを拡張することにより、冠動脈プラークを圧縮するステップを備えている。バルーンが拡張する間、動脈の下流にて組織に対し酸素を含む血液の供給が行われず、心筋層（ｍｙｏｃａｒｄ）の虚血領域の機能上の変化は、３０秒以上続く拡張時に既に検出可能である。それに伴う心筋層の虚血からの保護の問題は、また、例えば、アテローム切除法、冠状血管内補綴具及びレーザを使用するような冠状血管形成を目的とするその他の介入のときにも生ずる。

冠状静脈を逆注入するための装置は、例えば、米国特許第４，９３４，９９６号明細書から既知であり、この装置によって、圧力制御された、断続的な冠状静脈洞の閉塞を実行することができる。該装置は、例えば、拡張可能なバルーンカテーテル、冠状静脈洞内の流体圧力を測定する測定装置、閉塞装置が閉塞を引き起こし又は解放するためのトリガー信号を発生させる制御装置のような冠状静脈洞を閉塞する手段を備えている。制御装置は、各心拍の間、冠状静脈洞内の最大圧力が測定され、連続的な心拍の最大圧力のプラトー値が計算によって推定され、最大圧力のプラトー値に基づいて冠状静脈洞の閉塞が解放されるような設計とされている。

冠状静脈洞の閉塞は、圧力上昇を生じさせ、その結果、血液はそれぞれの静脈を介して虚血領域の栄養供給毛管内に逆行灌流し、その領域に栄養物を供給することを可能にする。閉塞の解放時、代謝老廃物が運び去られると同時に、逆行灌流した血液はフラッシングして排出される。このため、米国特許第４，９３４，９９６号明細書に従った方法において、各心拍の間、冠状静脈洞内の最大圧力の測定に基づいて収縮期圧力曲線が推定され、断続的な閉塞は収縮期圧力曲線のプラトー値の関数として制御される。推定した収縮期圧力曲線の軌跡は、また、心臓の効率に関して結論を出すことを許容し、曲線の勾配は、例えば、心臓の収縮能力を反映する。

しかし、特定の環境下にて、米国特許第４，９３４，９９６号明細書に従った収縮期圧力曲線のプラトー値を介して閉塞時点を決定することは、十分な精度にて実現することはできない。
米国特許第４，９３４，９９６号明細書

本発明は、特性値を使用して閉塞を制御し、このことは、冠状静脈洞の閉塞を解放し又は引き起こすべき正確な時点を決定することを許容するようにした、冠状静脈洞を断続的に閉塞する方法及び装置を提案することを目的とする。これと同時に、閉塞の解放時点又はトリガー時点（引き起こし時点）が心筋の損傷を防止しつつ、治療及び（又は）診断効果を最適にする目的にて選ばれることが保証される。

この目的を達成するため、本発明に従った方法は、実質的に、各々心拍時に生ずる単位時間当たりの圧力上昇及び（又は）圧力降下が上記特性値として使用されることから成っている。本発明に従ったそれぞれの装置は、閉塞装置と、閉塞した冠状静脈洞内の流体圧力を連続的に測定する圧力測定装置と、時間の関数として流体圧力曲線を記憶する記憶装置とを有しており、各々心拍にて生ずる単位時間当たりの圧力上昇及び（又は）圧力降下を決定するための評価回路が提供され、該評価回路は、閉塞装置と協働して冠状静脈洞の閉塞を引き起こし且つ（又は）解放することを特徴とする。単位時間当たりの圧力上昇又は圧力降下は、各々心拍内にて観察される流体の圧力曲線のプラス又はマイナスの勾配を反映し、また、流体圧力曲線から離れて、時間間隔（Δｔ）内にてこの関数から読み取ることのできる時間及び圧力上昇又は圧力降下（Δｐ）の関数として次のように計算される。すなわち、（Δｐ）／（Δｔ）である。この特性値は、冠状静脈洞が閉塞する間（閉塞フェーズ）、また、閉塞が解放された後（解放フェーズ）の双方にて、心臓の収縮能力及び冠状静脈洞内の状態に関して立ち会う外科医が結論を出し、これから最適な閉塞時点を演繹することを可能にする。この目的のため、冠状静脈洞内にて優勢な圧力を絶対値にて知る必要がないことは驚くべきことであるが、本発明に従って、圧力差、すなわち心拍にて単位時間内に生ずる圧力の上昇又は降下をそれぞれ評価すれば十分である。

閉塞した冠状静脈洞内の圧力曲線は、原則として、各心拍と共に圧力上昇の速度が増し、従って、いわゆる「プラトーフェーズ」に達する迄、各々上昇する収縮期圧力ピークが生じるような仕方にて伸び、この場合、圧力上昇の速度は、連続的な心拍時に更に増すが、収縮期圧力は、既に、プラトー値を実現しており、このため、実質的に一定のままである。心臓の収縮可能性が動脈の灌流不足（冠状血管の抵抗の増加）によって低下するときにのみ圧力の上昇速度が再度、低下し、収縮期圧力がプラトー値に実質的に止まったままである。本発明に従い、また、先行技術と相違して、閉塞の解放の最適な時点を決定することは、収縮期圧力ピークのプラトー値のような絶対的な圧力値に基づかず、圧力の上昇速度に基づくならば、心臓に影響を与えることなく長期間に渡って閉塞状態を維持することが実現可能であろう。事実上、連続的な心拍の間、圧力上昇速度が１つの最大値を実現した時点にて又は圧力上昇速度の計算し又は推定した最大値の所定の％に達した時点（これは、収縮期圧力のプラトー値が実現された後である）にてのみ閉塞を解放することが可能である。心臓又は心臓血管に過応力を加え又は影響を与えずに、閉塞が長期間に亙って維持できることは、可能な限り長く続く圧力上昇のため、脈管形成遺伝子（ＶＥＧＦ遺伝子、血管内皮増殖因子コード化遺伝子）の解放が増大するという有利な結果となり、このことは、血管の再生にとって有益なことである。

単位時間当たりの圧力上昇又は圧力降下の関数として閉塞の解放又は引き起こしを制御することは、色々な方法にて実現することができる。例えば、特性値に対する所定の上限値がΔｐ／Δｔを上回るや直ちに閉塞が解放されるようにし、又はこれと逆に、特性値Δｐ／Δｔが下限値以下に低下するとき、閉塞が引き起こされるようにしてもよい。しかし、所定の方法の変形例によれば、心拍時に生ずる単位時間当たりの圧力上昇が決定され、連続的な心拍の単位時間当たりの圧力上昇が１つの最大値に達した後に、冠状静脈洞の閉塞が解放されるような仕方にて本発明に従って実施することができ、この場合、それぞれの装置は、次のような構成とされる、すなわち、評価回路は、各々心拍時に生ずる単位時間当たりの圧力上昇を決定し、また、連続的な心拍の単位時間当たりの圧力上昇が１つの最大値に達した後に、冠状静脈洞の閉塞が解放されるような仕方にて閉塞装置と協働するような形態とされる。このことは、閉塞時間の最適な長さを正確に決定することを保証する。解放フェーズの期間に渡って、心拍時に生ずる単位時間当たりの圧力降下が決定され且つ、連続的な心拍の単位時間当たりの圧力降下が１つの最小値に達した後に、閉塞が引き起こされるような仕方にて同様に実施することができる。

算術アルゴリズムを使用して実現することが特に容易である、この方法の更なる改良点は、流体圧力の一次導関数が時間に対して計算され、各々心拍する間に生ずる、一次導関数の局所的最大値が決定され、また、連続的な心拍の局所的最大値が１つの最大値に達した後、冠状静脈洞の閉塞が解放される点にて閉塞フェーズに対して実現可能である。解放フェーズの場合、流体圧力の一次導関数が時間に対して計算され、各々心拍する間に生ずる局所的最小値が決定され、また、連続的な心拍の局所的最小値が１つの最小値に達した後、冠状静脈洞の閉塞が引き起こされるような好ましい仕方にて同様に実現される。

この好ましい方法を具体化するためには、本発明による装置は、次のように更に改良することが望ましい、すなわち評価回路は、時間及び各々連続的な心拍内にて生ずる一次導関数の局所的最大値に対して流体圧力の一次導関数を決定し、また、連続的な心拍の局所的最大値が１つの最大値に達した後、冠状静脈洞の閉塞が解放されるような仕方にて閉塞装置と協働するような形態とされる。同様の仕方にて、評価回路は、時間及び各々連続的な心拍内にて生ずる一次導関数の局所的最小値に対して流体圧力の一次導関数を決定し、また、連続的な心拍の局所的最小値が１つの最小値に達した後、冠状静脈洞の閉塞が引き起こされるような仕方にて閉塞装置と協働するような形態とされる、形態が解放フェーズに対して提供されることが望ましい。

以下に、図面に示した一例としての実施の形態に関して本発明をより詳細に説明する。

図１には、マルチルーメンカテーテル１にて冠状静脈洞を断続的に閉塞する装置が明らかなように概略図で示されており、該カテーテルの末端２は、心房を介して心臓３の冠状静脈洞内に挿入されている。カテーテル１の基端４は、ポンプ６と接続されたバルーン拡張ルーメン５を有している。カテーテル１の末端２にて優勢な圧力は、圧力測定装置７によって検出され、該圧力測定装置は、また、取得した測定値の記憶装置を有している。それぞれ測定した圧力値は、評価回路８を介して制御装置に供給されてポンプ６を始動及び停止させるための制御信号を線９を介して送り出す。

図２ａには、測定装置７により測定した圧力曲線が示されており、閉塞の開始はＴ０で示し、閉塞の終了はＴ１で示してある。多数の収縮期圧力ピーク２０及び多数の拡張期の谷１１が見える。心拍のパルス期間１２は、連続的なピーク又は連続的な谷の間の時間で示してある。閉塞フェーズ１３内の各心拍間、圧力上昇の速度は図２ｂの拡大図にて概略図的に示すように、比Δｐ／Δｔを計算することにより決定される。圧力降下速度について解放フェーズ１４内で同様のことが生ずる。時間間隔Δｔを零に近づけて、極限値を計算する結果、図３による図となり、この場合、圧力曲線は、圧力曲線の一次導関数ｄｐ／ｄｔのそれぞれの曲線と比較してある。一次導関数は圧力曲線の勾配が各心拍内にて最大となる点にて１つの最大値に達することは明らかである。同様に、一次導関数は、圧力曲線のマイナスの勾配が各心拍内にて最小となる箇所にて１つの最小値に達することが明らかである。以下にて、それぞれ心拍内に生ずるそれぞれの圧力最大値又は圧力最小値並びに、各心拍内にて観察される圧力曲線の一次導関数の最大値及び最小値は関係しているから、明確化のため、図４には、それぞれの最大値を接続するそれぞれの包絡線のみが示してある。このように、図４は、単に閉塞フェーズに対する包絡線を例示するものに過ぎない。

冠状静脈洞が閉塞する間、一次導関数の包絡線１７から明らかであるように、圧力上昇速度は、連続的な心拍にて連続的に増大するのが分かる。閉塞を解放するのに最適な時間は、包絡線１７がその最大値に達する点１５、すなわち連続的な心拍の圧力上昇速度が最高であるときである。この時間は、圧力曲線の二次導関数を零に等しくすることにより最も簡単な仕方にて数学的に決定することができる。従って、最大値は圧力曲線の一次導関数の包絡線１７の点１５にて達する一方、収縮期圧力ピークを接続する包絡線１８は、既に、それ以前にプラトー値に達している結果となる。同様の仕方にて、閉塞を引き起こすのに最適な時間は、点１６にある結果となる（図３）。

点１５にて閉塞を解放することにより、一方にて、閉塞は、可能な限り長く維持され、このため、ＶＥＧＦ遺伝子の解放を促進する圧力レベルが可能な限り長く、閉塞した冠状静脈洞内にて優勢であることが保証される。他方、閉塞は、適宜に、すなわち心臓の収縮能力が低下すると直ちに解放されるから、過度に長い閉塞による有害な副次的効果は回避される。

要約すると、本発明は、実施が簡単である方法を提供し及び簡単に実現でき、このため、閉塞時間及び解放時間の双方を最適に且つ正確に決定することを実現可能にするアルゴリズムに基づく装置を提供するものである。

冠状静脈洞を断続的に閉塞する装置を含む心臓の概略図である。 冠状静脈洞の圧力曲線のグラフ図である。 時間に対して圧力曲線及び圧力曲線の導関数を比較する図である。 図３に従った圧力曲線の包絡線の図である。

Claims (5)

1. 閉塞装置と、閉塞した冠状静脈洞内の流体圧力を連続的に測定する圧力測定装置と、流体圧力曲線を時間の関数として記憶する記憶装置とを備える、冠状静脈洞を断続的に閉塞する装置において、各々心拍時に生ずる単位時間当たりの冠状静脈洞内の圧力上昇又は圧力降下を決定するため、評価回路が提供され、前記評価回路は閉塞装置と協働し、単位時間当たりの圧力上昇又は圧力降下の関数として冠状静脈洞の閉塞を引き起こし又は解放することを特徴とする、冠状静脈洞を断続的に閉塞する装置。
2. 請求項１に記載の装置において、評価回路は、各々心拍時に生ずる単位時間当たりの圧力上昇を決定し、連続的な心拍の単位時間当たりの圧力上昇が１つの最大値に達した後に、冠状静脈洞の閉塞が解放される仕方にて閉塞装置と協働することを特徴とする、装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置において、評価回路は、各々心拍時に生ずる単位時間当たりの圧力降下を決定し、連続的な心拍の単位時間当たりの圧力降下が１つの最小値に達した後に、冠状静脈洞の閉塞が引き起こされる仕方にて閉塞装置と協働することを特徴とする、装置。
4. 請求項１、２又は３に記載の装置において、評価回路は、時間及び各々連続的な心拍内にて生ずる一次導関数の局所的最大値に対して流体圧力の一次導関数を決定し、連続的な心拍の局所的最大値が１つの最大値に達した後、冠状静脈洞の閉塞が解放される仕方にて閉塞装置と協働することを特徴とする、装置。
5. 請求項１ないし４の何れか１つの項に記載の装置において、評価回路は、時間及び各々
   連続的な心拍内にて生ずる一次導関数の局所的最小値に対して流体圧力の一次導関数を決定し、連続的な心拍の局所的最小値が１つの最小値に達した後、冠状静脈洞の閉塞が引き起こされる仕方にて閉塞装置と協働することを特徴とする、装置。

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