阅读说明：本技术 聚合物支架结构均匀卷曲和展开的方法 (Method for uniform crimping and deployment of polymer scaffold ) 是由 卡伦·J·旺 B·V·诺特 E·P·加尔西亚 于 2019-06-05 设计创作，主要内容包括：医疗装置,其包括卷曲至具有球囊的导管的球囊扩张式支架结构(或支架)。通过包括在卷曲过程中使用保护性聚合物鞘或聚合物片材,以及在所述卷曲过程中重置所述鞘或片材的方法,将所述支架结构卷曲至所述球囊,以避免或减小由于所述支架结构尺寸减小而造成的所述聚合物材料与支架结构支杆之间的干扰。当重置所述聚合物材料时,调节球囊压力。(A medical device comprising a balloon-expandable stent structure (or stent) crimped to a catheter having a balloon. Crimping the scaffold to the balloon by a method comprising using a protective polymeric sheath or polymeric sheet during crimping, and repositioning the sheath or sheet during the crimping, to avoid or reduce interference between the polymeric material and scaffold struts due to the scaffold size reduction. Adjusting balloon pressure when the polymer material is repositioned.)

具体实施方式

有效的支架结构卷曲流程必须至少满足以下各项目标：

• 结构完整性：当将支架结构卷曲至球囊或由所述球囊扩张时，避免损坏支架结构的结构完整性。

• 安全递送至植入部位：在输送至植入部位的过程中，避免支架结构从球囊上脱落或分离。

• 扩张均匀性：避免支架结构环扩张不均匀，此举可导致结构破坏和/或缩短疲劳寿命。

如先前在US20140096357中报道的，支架结构不如由金属制成的、具有高延展性的支架那样有弹性。因此，对于聚合物支架结构，尤其是对于薄壁支架结构而言，满足所有上述需求是更具挑战性的，因为所述薄壁支架结构可在卷曲或球囊扩张过程中更容易破裂，并且在卷曲过程中更易于扭曲、翻转或重叠。

根据本发明提供的卷曲方法，所述卷曲方法包括以下步骤：其中，将聚合物材料在卷曲头中重置或替换，以使通过卷曲器叶片对支架结构支杆的向下压缩与聚合物材料之间的任何干扰减至最少。聚合物材料用于保护表面或支架结构或设置在支架结构（或支架）上的涂层。然而，随着支架结构进一步向下卷曲并且其直径减小，当支架结构具有较大直径时，围绕支架结构的聚合物材料变得过多，从而导致褶皱、卷起、松弛或张力损失。尽管卷曲机构可包括张紧部分，所述张紧部分由于紧密靠近支架结构支杆的表面或与支架结构支杆的表面接触的叶片的存在而导致孔减小时而施加张紧力（作为吸收聚合物材料中多余松弛的手段），但所述张紧力不能从支架结构附近移除材料。为了解决此问题，打开卷曲孔并重置片材材料（或者在使用鞘的情况下被更换）。

图2A至图2B示出了当未移除直径和叶片以重置片材时而使得聚合物片材材料变得松弛时，或者如果所述片材在支架结构表面附近也并未相对绷紧的情况下，将会发生什么。所示为膜头卷曲器的卷曲头内部。尽管所述膜头卷曲器包括上述张紧机构，但片材材料仍会滞留在支架结构的支杆之间，因为叶片靠近支架结构表面限制了所述张紧机构的有效性。基本上，在卷曲阶段或阶段之间的直径减小期间，叶片被向下压在支架结构表面上，或者叶片非常靠近支架结构表面，从而在向孔外的片材材料部分施加张力时，可限制设置在叶片与支架结构表面之间的聚合物材料移动。由于聚合物材料被夹在叶片和支架结构之间，施加在叶片外部的张力会受到聚合物材料上挤压力的反作用。如图所示，支架结构300（部分卷曲至球囊15）具有支杆330。片材124a/125a的部分128被夹在折叠支杆330之间。由于这些支杆试图围绕冠部进行折叠，从而减小了环的尺寸和支架结构直径，松弛的聚合物材料128被所述收敛的叶片拉入或推入支杆之间的开放空间。其可在图2A-2B中容易地看出。特别是对于薄壁支架结构支杆，被挤压的片材与折叠支杆的过度相互作用往往会导致不理想的卷曲单元。

发现直径减小后重新设置或移除多余的聚合物材料（通过收回叶片或增加孔尺寸，以使外部张紧力将聚合物材料拉离支架结构表面）会在卷曲质量和生产量上产生显著差异。通过测试和实验发现，在直径减小后的关键时刻（如下所述），重置或移除多余的聚合物片材材料（或在替代实施方案中，将第一鞘替换为较小的第二鞘），可防止聚合物材料在随后的直径减小步骤中显著干扰环支杆围绕冠部的所需折叠。

如先前参照图1B所讨论的，对于所述膜头卷曲器，当支架结构（或支架100）位于卷曲组件20的孔内时，第一片材125a和第二片材124a均相对于所述卷曲装置的楔形件或叶片22进行定位。此两张片材在支架100的相对侧上的两个叶片22之间通过，并且当卷曲组件的虹膜通过收敛叶片22减小尺寸时，施加张力T1和T2以收集多余的片材材料。尽管所述张紧机构旨在保持所述片材相对绷紧，但所述片材材料仍以不可接受的方式积聚，如上所述。

图7A是当将小于P2的压力施加至球囊12时，支架结构10部分地卷曲至球囊导管2的球囊12的横截面图。此图示出了球囊材料12a的大褶皱和小褶皱的存在。图7B示出了在使用图7A中的具有大褶皱的球囊12使支架结构10扩张之后的情况。大褶皱（当存在于经完全卷曲的支架结构下方时）导致球囊的区域以与具有小褶皱的球囊区域不同的速率进行扩张。由于此种不规则扩张，不均匀的径向向外压力被施加至球囊上，从而形成了经扩张的支架结构模式。支架结构的截面II承受的径向向外压力比期望的要小，而支架结构的截面I承受的径向向外压力要比期望的大。或者，可选地，支架结构网络的截面II元件，例如冠部，未达到冠部设计应承受的应变水平，而截面I元件则超过了此设计应变。最终结果是达到预期的扩张直径，但要以区域I中的过度应变元件为代价。因此，当将支架结构植入血管中并承受周期性径向载荷时，区域I中的环的冠部可能容易丧失强度或失效。

图8A是部分卷曲至球囊导管2的球囊12的支架结构10的横截面图，其中球囊压力P2被施加至球囊12。此图示出了存在小褶皱或不存在大褶皱的情况。球囊材料12a具有与支架结构支杆10a、10b之间的空间互补的形状，并且在卷曲过程中部分地进入这些空间。小褶皱的长度大约等于支杆的长度（不同于图7A所示的大褶皱长度）。褶皱长度可被认为是材料12a中相邻褶皱之间的距离。重要的是，与图7A的情况相比，图8A中的球囊材料12a的褶皱长度的变化小得多或褶皱长度的范围更窄。发现在未施加P2的情况下，球囊材料12a的折叠将是不均匀的，如图7A所示。

在一些实施方案，当小褶皱的长度大约是支架结构的支杆之间的空间时，球囊材料与支杆之间的空间互补，例如球囊褶皱长度大约等于从第一支杆到第三支杆的距离，并且在第一支杆和第三支杆之间存在第二支杆，或者在图8A的示例中，褶皱大约等于支杆10a的宽度，或者从第一空间到分隔支杆的相邻空间的距离。如果压力不小于P2，则不存在此种互补的球囊材料，并且如果压力太高，则所述球囊压力将使支架结构扩张。

图8B是图8A所示支架结构10在使用球囊12从卷曲状态径向扩张之后的平面图。所示支架结构由于在重置期间施加的压力P2而进行卷曲。与图7B相比，其展开均匀。支架结构上没有超过或低于所述设计应变的区域。

图3A、3B（方法I）和图4A、4B（方法II）是示出可实现支架结构（包括薄壁支架结构）的前述目标的卷曲方法的两个实施例的流程图。在各个所述这些实施例中，由径向扩张的管进行激光切割出卷曲至球囊的支架结构。然而，卷曲方法不限于由激光切割管制成的支架结构。其他支架结构类型，例如，未径向扩张的支架结构或由聚合物片材（而非管）制成的支架结构均包含在本发明范围内。此外，支架结构（例如，冠状动脉支架结构）的起始外直径尺寸可以在3.0 mm和4.25 mm之间或在2.0 mm和6 mm之间。对于外围支架结构，起始外直径尺寸可以在6 mm至10 mm之间。

卷曲方法I和II均可使用1或2个球囊。附图中和以下讨论中提及的两个球囊分别称为“球囊A”和“球囊B”。球囊A是指成品球囊导管的球囊。球囊B是指在初始阶段期间使用的临时或牺牲型球囊或球囊导管，然后在最终对准或对齐检查时由球囊A代替，如下所述。当支架结构的起始内直径尺寸大于或等于球囊A的直径尺寸时（当球囊A充气至其公称充气直径时，或当球囊A充气超过此尺寸时），使用球囊B（后来由球囊A代替）来实施方法I或方法II是可取的。

在卷曲方法的优选实施方案中，使用膜头卷曲器将支架结构卷曲至球囊导管。对于膜头卷曲器，使用由一对辊分配的聚合物片材形式的聚合物材料（图1A-1B）来保护支架结构免受卷曲器叶片的侵害。因此，对于此种类型的卷曲器，“在孔内重置聚合物材料”步骤是指打开孔以使从所述孔自动移除多余的聚合物片材材料并重新张紧聚合物片材的过程。然而，应当理解，本发明不限于使用膜头卷曲器，并且可通过用于在卷曲孔内配置和移除或重新设置聚合物材料的替代布置（例如，使用多个鞘）来实施。

参照图3A-3B（方法I），使用两个卷曲器设置或装置。第一卷曲器设置用于最终对准检查之前的卷曲阶段（图3A），和第二卷曲器设置用于最终对准检查之后的阶段（图3B）。

预卷曲程序：支架结构配置在球囊A上（如果要使用两个球囊，则配置在球囊B上）。将球囊充气至其公称直径或扩张后直径（大于公称直径尺寸），或者更一般而言，将球囊完全充气，以使其尺寸至少等于或超过支架结构的内直径，以便在最初的卷曲步骤中支撑所述支架结构。支架结构与球囊上的近端和远端标记对齐（如果使用球囊B，则不需要）。卷曲器头部、支架结构和/或球囊还可进行去离子，以消除可能导致支架结构在卷曲过程中偏离与球囊标记对齐的静电荷。已发现静电荷积聚不仅会导致支架结构与球囊之间对不准，还会导致支架结构的不规则卷曲（金属支架通常不会产生静电荷积聚，因为球囊是与金属而非与聚合物表面滑动接触）。然后将支架结构插入卷曲器头部，同时使球囊保持完全充气。

阶段I：支撑在完全充气的球囊上的支架结构位于卷曲头内。在本阶段期间设定用于卷曲的温度或卷曲温度，以及对应于支架结构的输入外直径（例如3.5mm）的起始虹膜或孔口尺寸。在优选实施方案，虹膜式或滑动楔式卷曲装置的叶片被加热以达到所需的卷曲温度（或者可使用经加热的液体或气体）。在支架结构达到卷曲温度之后，卷曲器的虹膜关闭，以将支架结构的内直径（ID）减小至小于完全充气球囊的外直径（OD），同时球囊压力为P1。

阶段II：卷曲器钳在停留期间保持固定的直径，同时球囊压力为P1。在此停留期结束时，将支架结构和球囊从卷曲装置移除。当从卷曲装置移除时，球囊可具有P2的压力。

验证对准/更换球囊：如果不需要检查或验证球囊标记的最终对准，或者如果球囊A用于阶段I和阶段II，则可跳过阶段II之后的移除。在所示的实施方案中，将支撑在球囊上的支架结构从卷曲装置移除，以验证支架结构位于球囊标记之间（当将球囊A用于阶段I和II时），或者用球囊A替换球囊B并且支架结构与球囊标记对齐。

现参照图3B，继续方法I。图3B所示的卷曲步骤使用与图3A中的卷曲设置不同的卷曲设置。

阶段III：在支架结构和充气的球囊A返回至卷曲器后，将虹膜直径设置为略高于阶段II结束时的支架结构直径的直径（考虑到反冲力）。虹膜或孔的尺寸在一定时间内保持恒定，足以使支架结构温度恢复至卷曲温度。

在达到卷曲温度之后，在球囊具有压力P1的同时减小支架结构直径。球囊具有压力P1，用于在阶段III之后减小直径。

阶段IV：在将支架结构直径从阶段III的直径减小并且球囊具有压力P1之后，卷曲孔在停留期间保持恒定。在第IV阶段之后，当支架结构直径从阶段III的直径减小至阶段IV的直径时，或者当直径从初始直径减小至阶段IV的直径时，在阶段IV之后，将膜头卷曲器的聚合物片材重新设置，以从孔内移除多余的片材材料。当聚合物材料重置时，球囊具有压力P2。

在卷曲过程中对球囊施加压力除有助于促进球囊的均匀扩张外，还有助于确保或改善支架结构在球囊上的保持力。在最终卷曲停留时间的50%-75%完成后，可释放球囊压力。当减小支架结构直径（或支架直径）时以及在停留期间，通常施加75-250 psi，或更优选地，在卷曲薄壁支架结构时施加约200-250 psi之间、约200-280 psi之间和约200-300 psi之间的压力。选择压力以获得尽可能低的交叉轮廓，确保足够的保持力，并在通过卷曲器叶片来折叠环时为支架结构支杆提供径向支撑。

阶段V – VIII：所述这些阶段遵循与阶段III-IV相似的方法：在每个阶段执行停留，并在阶段之间减小直径，同时气球具有压力P1。在停留期结束后，在球囊具有压力P2的同时，孔口被完全打开并且多余的聚合物片材材料从所述孔移除。在图3A-3B的示例中，总共示出了三种聚合物材料的重置。所述重置全部在最终对准检查之后进行。

可选阶段/最终卷曲：重置之后（紧接阶段VIII之后），可能会有许多其他可选阶段。在所述这些阶段结束时，在最终卷曲直径和球囊压力P1下，对球囊进行最后加压。所述加压可以是泄漏检查。在此最后步骤之后，将支架结构完全卷曲至球囊导管，从卷曲头部移除，并配置在约束鞘内。

图4A-4B（方法II）描述了另一种替代的卷曲方法。除了以下内容之外，说明书附图3A-3B可以相同的方式应用于图4A-4B。在最终对准检查之后，方法I使用了不同的卷曲器装置或设置。方法I中的步骤III至步骤VIII在其他卷曲器装置或设置上进行。因此，可在方法I中进行最终对准检查时（阶段II之后和阶段III之前）自动完成聚合物材料的重置。这正是在孔内重新设置聚合物材料未在图3A中示出的原因。在方法II中，单个卷曲装置或设置（配置）用于所述卷曲。在方法II的阶段II（图4A）结束时，重置所述聚合物材料。所述重置可在对准检查和/或更换球囊（当球囊B用于阶段I和阶段II时）之前或之后进行，假设最终对准检查也已完成（在一些实施方案此步骤是可选的）。方法I和方法II具有总共4个所示的步骤，其中孔内的聚合物材料被重新设置。对于方法I，在对准检查之后使用第二卷曲装置/设置时，可能会执行一个基本上完成的附加重置步骤（因此，对方法I进行总共4次重置）。基于对卷曲至球囊的支架结构的检查，以最佳方式选择针对特定支架结构尺寸、球囊尺寸和相关的D-min（下文定义）的重置次数。用于判断选定重置次数效果的标准是上述三个列出的卷曲目标（结构完整性、支架结构保持力和均匀扩张）。应当理解，聚合物材料对支杆折叠的干扰，特别是在图2A-2B中示出的那种，会不利地影响任一或全部三个卷曲目标。与重置聚合物材料的需求相平衡的是重置所需的时间和产出效益。

根据一个实施方案，每当支杆之间的空间足够大以容纳片材材料（接近最终卷曲直径，支杆之间的空间对于片材材料而言可能太小）并且直径减小的百分比足以导致叶片和支架结构表面之间的材料堆积时，均应采用聚合物材料重置。直径减小和所产生的卷曲尺寸的这段时间将被称为临界卷曲时间。

重置的次数不能过多，因为此举会使卷曲过程变得非常耗时。因此，每当减小支架结构直径时，认为进行重置是不可行或不具有成本效益的。此时需要平衡。应选择关键卷曲时间周期内的重置点，以使产量良好，但卷曲时间不会变得过分繁重。

基于对不同支架结构类型的广泛测试，关键卷曲时间周期可以根据以下一项或多项规则对所述孔内的聚合物材料进行一次或多次重置（“重新设置”）：

• 根据支架结构的初始直径尺寸（较小的起始尺寸意味着在此范围内更可能需要重置），在从初始直径减小约30-35%后进行第一次重置。所述重置可对应于从卷曲器移除支架结构并检查对准（或切换至球囊A）的时间；

• 可根据从初始直径至最终卷曲直径的总行程选择2次或多次重置；例如，对于2：1（初始直径与最终直径之比）的直径减小，应进行2次重置；对于3：1或3：1以上的直径减小，应进行3次或更多次重置；

• 对于支杆靠得更近的支架结构设计，应进行更多次重置；

• 每当阶段间直径减小约30-35%时，均应进行重置，但在整个卷曲过程中，重置总数不得超过2、3或4次； 和/或

• 限制为最多5次或2至5次重置。然而，为了达到所需结果，当然有可能进行更多次重置。

图6示出了卷曲至球囊导管的支架结构300的侧视图，所述支架结构具有轴2，具有远端和近端17a、17b的球囊15（其中发现有球囊标记）。导管支撑在芯轴8上。

图5示出了处于扩张或卷曲前状态的图6的支架结构300的端部部分的局部平面图。此图示出了用于支架结构300的支杆和连杆的网络的示例。左端或远端部分302（即，图5的左侧）包括正弦环312a、312b和312c，其中环312a是最外部的环。环312a和环312b由两个连杆334和标记连杆20相邻接。环312d和环312e由平行于轴线A-A延伸的三个连杆334相邻接。连杆334平行于轴线A-A延伸并且在其长度上具有恒定的横截面惯性矩，这意味着连杆334具有恒定的宽度和厚度，并且连杆的质心或几何中心（或纵轴）的位置与轴A-A平行。右端或近端部分304（即，图5的右侧）包括正弦环312d、312e和312f，其中环312f是最外部的环。环312d和环312e通过三个连杆334相邻接。环312e和环312f通过两个连杆334和标记连杆20相邻接。因此，支架结构300具有标记连杆20，所述标记连杆20在最外部连杆与所述相邻内环之间延伸并与最外部连杆及所述相邻内环相邻接。支架结构300可具有通过连杆334彼此互连的15-20个环312，例如15、18或20个环312。

环312，例如环312b，可以是正弦的，这意味着所述环沿轴线B-B的曲率最好用正弦波来描述，其中所述正弦波的波长等于所述环的相邻波峰311a之间的距离。所述环在两个冠部307、309和310以及支杆330处可具有恒定的宽度，所述支杆330将一个冠部连接至相邻冠部。

在每个内环312b至312e中存在三种冠部类型：U形冠、Y形冠和W形冠。最外部的环仅有Y形冠或W形冠，以及U形冠。波峰或峰311a（或波谷或谷311b）可对应于U形冠、Y形冠或W形冠。对于最外部的环312a，仅有U形冠和W形冠。对于最外部的环312f，仅有U形冠和Y形冠。标记连杆20通过与第一环（例如，环312e）形成W形冠和与第二环（例如，环312f）形成Y形冠而与环相邻接。

连杆334在Y形冠310处连接至环312f。“Y形冠”是指冠部，其中在环312的支杆330和连杆334之间延伸的角度是钝角（大于90度）。连杆334在W形冠309处连接至环312a。“W形冠”是指冠部，其中在支杆330和连杆334之间延伸的角度是锐角（小于90度）。U形冠307是不具有与其连接的连杆的冠部。标记连杆20连接至W形冠314和Y形冠316处的环。

对于支架结构300，每个环312有6个波峰或峰311a以及6个波谷或谷311b。在波峰311a之后总是跟着波谷311b。环312b具有12个冠部：3个是W形冠309，3个是Y形冠310，和6个是U形冠307。

在支架结构300上施加的卷曲直径（使用例如方法I或方法II）可用理论上的最小卷曲直径来表示，其中，当支架结构被完全卷曲时，即当支架结构从卷曲装置移出时，或在卷曲后不久将其配置在约束鞘中时，收敛在同一冠部的支杆彼此接触。在这些条件下，理论最小卷曲直径（D-min）的方程式如下所示：

D-min = (1/π) x [(n×支杆_宽度) + (m×连杆_宽度)] + 2*t

其中

“n”是环中支杆的数目（对于支架结构300为12个支杆），

“支杆_宽度”是支杆的宽度（对于支架结构300为170微米），

“m”是邻接相邻环的连杆的数目（对于支架结构300为3个），

“连杆_宽度”是连杆的宽度（对于支架结构300为127微米），和

“t”是壁厚（对于支架结构300为93微米）。

因此，对于图5中的支架结构300，D-min = (1/π) x [(12 x 170) + (3 x 127)]+ 2 x (93) = 957微米。

本发明示例性实施方案的上述描述，包括在摘要中描述的内容，并不旨在是详尽无遗的或将本发明限制于所公开的精确形式。虽然为了说明的目的，在本发明中描述了本发明的具体实施方案和实施例，但相关领域的技术人员将认识到，在本发明范围内可进行各种修改。

根据上述详细说明，可对本发明进行所述这些修改。权利要求书中使用的术语不应被解释为将本发明限制于说明书中公开的具体实施方案。