DE102010019365A1

DE102010019365A1 - Biologisch abbaubares Verschlußimplantate zur Behandlung von Atriumseptumdefekt (ASD) bzw. persistierendem Foramen ovale (PFO) und ihre Herstellung

Info

Publication number: DE102010019365A1
Application number: DE102010019365A
Authority: DE
Inventors: Robert Dr. 07639 Moszner; Norbert Prof. Dr. Moszner
Original assignee: Acoredis 07743 GmbH; ACOREDIS GmbH
Current assignee: Acoredis 07743 GmbH; ACOREDIS GmbH
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2010-05-05
Publication date: 2011-06-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine biologisch abbaubare, intravaskuläre Verschlussvorrichtung 1 (Occlusionsinstrument) zur vorrangigen Behandlung von Löchern im Bereich der membranartigen Scheidewand (Vorhofseptum) zwischen den beiden Vorhöfen des Herzens (Atria), den so genannten Atrium-Septum-Defekt oder Vorhofscheidewanddefekt, wobei sich die Verschlussvorrichtung 1 in seiner äußeren Kontur dem Verlauf des ASD formgenau anpasst. Das Occlusionsinstrument wird im Bereich seiner umlaufenden Hülle 22 eingeschnürt. Diese Einschnürung bewirkt ein Festhalten in der Defektstelle. Zur räumlichen, festen Fixierung der Verschlussvorrichtung 1 im Defektloch und Verschluss kommt es schließlich dadurch, dass der distale Retentionsbereich 19 und proximale Retentionsbereich 18 des Occlusionsinstruments faktisch nicht von der Einschnürung betroffen sind. Somit ist das Grundprinzip solcher Verschlussvorrichtungen 1 dadurch gekennzeichnet, das die permanente Ausgangsform vor dem Implantationsvorgang in eine variable Endform nach dem Implantationsvorgang wechselt. Das steht im Gegensatz zu bekannten Occlusionsinstrumenten, welche nach dem Prinzip funktionieren, die permanente Ausgangsform nach der Implantation wieder zu erreichen, was oft nicht optimal gelingt. Mit den erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtungen 1 sind weitere Herzdefekte wie das persistierende Foramen ovale (PFO) behandelbar. Solche Occlusionsinstrumente sind geeignet, für die Platzierung an den ansonsten schwer zugänglichen Defektstellen im menschlichen Herzen mittels minimalinvasiven Behandlungsmethoden über die Anwendung eines Katheters bzw. einer Schleuse.

Description

Die Erfindung betrifft eine biologisch abbaubare, intravaskuläre Verschlußvorrichtung zur vorrangigen Behandlung von Löchern im Bereich der membranartigen Scheidewand (Vorhofseptum) zwischen den beiden Vorhöfen des Herzens (Atria), den so genannten Atrium-Septum-Defekt (ASD) oder Vorhofscheidewanddefekt, wobei sich die Verschlußvorrichtung (Occlusionsinstrument oder Occluder) in seiner äußeren Kontur dem Verlauf des ASD formgenau anpasst. Mit dieser Verschlußvorrichtung sind weitere Herzdefekte wie das persistierende Foramen ovale (PFO), eine ovale Öffnung/Schlitz in der Vorhofscheidewand des Herzens, die sich normalerweise durch Verklebung der kulissenartigen Ränder nach der Geburt verschließt, behandelbar. Solche Occlusionsinstrumente sind geeignet, für die Platzierung an den ansonsten schwer zugänglichen Defektstellen im menschlichen Herzen mittels minimalinvasiven Behandlungsmethoden über die Anwendung eines Katheters bzw. einer Schleuse.
Hintergrund der Erfindung
Von der Morphologie her sind verschiedene Vorhofseptumdefekte indizierbar. So kennen wir Atrium-Septum-Defekte unter der eingeführten Kurzbezeichnung ASD.
Zur Inzidenz solcher Defekte ist auszuführen, dass der ASD mit 30% der häufigste bei Erwachsenen entdeckte angeborene Herzfehler ist; bei Kindern macht er 6% der diagnostizierten angeborenen Herzfehler aus. Zur weiteren Klassifikation lassen sich dem Ostium-secundum-Defekt 70% der ASD-Fälle zuordnen. Der Defekt ist in der Fossa ovalis lokalisiert und betrifft häufiger Frauen als Männer (3:1). Der Sinus-venosus-Defekt betrifft 10% der ASD-Fälle und ist im oberen Teil des Vorhofseptums lokalisiert. Und schließlich der Ostium-primum-Defekt, dieser ASD liegt im unteren Teil des Vorhofseptums. Er wird am häufigsten in der Kindheit diagnostiziert.
Ein weiterer, häufiger Defekt im Bereich der rechten und linken Herzvorkammern ist das persistierende Foramen ovale (PFO). Das PFO ist eine kulissenförmige Öffnung zwischen dem linksatrialen Septum primum und dem rechtsatrialen Septum secundum im Bereich der Fossa ovalis. Im Fetalkreislauf dient das PFO als physiologische Verbindung für den Blutstrom vom rechten in den linken Vorhof. Nach der Geburt mit Unterbrechung des Plazentakreislaufs kommt es durch linksatriale Druckerhöhung in der Regel zum funktionellen Verschluß des PFO, indem das Septum primum an das Septum secundum angepresst wird; beide verwachsen erst später, in etwa 30% der Fälle bleibt jedoch ein PFO.
Lage und Größe solcher ASD- und PFO-Defekte bedingen eine Vielzahl von unterschiedlichen und in der Größe abgestuften Verschlußvorrichtungen.
Stand der Technik
Einer der ersten Entwickler solcher Occlusionsinstrumente zum Verschluß von PFO und ASD ist Kurt Amplatz aus den USA. Dazu offenbart das Patent US 6,123,715 ein Verfahren zur Ausformung einer medizinischen Vorrichtung und weiterer medizinischer Vorrichtungen für solche Anwendungen, die sich mit Hilfe dieses Verfahrens herstellen lassen. Prinzipiell besteht ein solches Occlusionsinstrument in der Grundform aus einem geflochtenen Schlauch, wobei zunächst die beiden Enden jeweils mit einer Klemme fixiert werden und anschließend in eine stabile Endform gebracht werden, wobei sich zwei Doppelscheiben (proximal und distal) gegenüberstehen und durch ein sich stark verjüngendes Mittelteil verbunden sind. Dieses sich verjüngende Mittelelement befindet sich genau in der Mitte der Defektstelle des PFO- und ASD-Defektes. Fixiert wird das Device schließlich durch die begrenzenden und abdeckenden Doppelscheiben (proximal und distal), welche schließlich zum Verschluß des PFO und ASD führen. Nach Einsetzen des Occlusionsimplantats beginnt unmittelbar eine Endothelialisierung auf der Oberfläche des Occlusionsinstruments, die letztlich zu einem vollständigen Verschluss des PFO/ASD führt.
Nach dem selbstzentrierenden Amplatzer-System mit Doppelschirm aus flexiblen superelastischen Maschenwerk von Drahtgebinden aus Nitinol, einer Legierung von Titan und Nickel, gibt es eine Reihe von anderen Devices, welche meist eine Therapieoption bei offenen Foramen ovale darstellen.
So sind aus der aktuellen Anwendung transvenöser PFO-Verschlußsysteme mit überwiegend Nitinolgerüst bekannt:

a) Cardia-Star-PFO-Occluder der Firma Cardia mit jeweils 6 Nitinolarmen und Polyvinylalkohol als Patch-Trägermaterial.
b) Cardio SEAL-PFO-Occluder von NMT Medical Inc. mit flexiblen, septal gerichteten Nitinolarmen zur Erhöhung des koaxialen Anpressungsdruckes sowie Dacron-Trägermaterial (siehe dazu WO 2005/074814A2 ).
c) Helex-Gore-PFO-Occluder, bestehend aus einem Nitinol-Drahtrahmen sowie aus speziellen Polytetrafluoroethylen(PTFE)-Patchmaterial, das durch Rückzugsmanöver zu einem links- und rechtsatrialen Schirmchen koaxial zum Septum konfiguriert wird.
d) Premere-PFO-Occluder von St. Jude Medical; über eine Zugvorrichtung wird ein distal befindliches Kreuzsystem gepresst auf eine im rechten Vorhof befindliche Platte.
e) Solysafe-PFO-Occluder, mit zwei gegenüber liegenden Polyesterscheiben, welche über ein Zugsystem aus Draht, hergestellt aus Phynox (auf Kobaltbasis) und fixiert durch Drahthalter aus PEEK (Etheretherketone Polymer) zusammengezogen werden.
f) Occlutech-Figulla-PFO-Occluder, in ähnlicher Ausführung wie der Amplatzer-PFO-Occluder, allerdings distal ohne Klemme, das erfordert im Gegensatz zum Amplatzer-Occluder, hergestellt aus einem schlauchförmigen Drahtgewebe, eine andere Ausgangsform und zwar kam hier erstmalig ein Kugelgeflecht mit nur einer proximalen Klemme zur Anwendung.

ASD-Occluder sind bspw. Aus WO 2007/110195A1 und EP 1 965 706 A1 bekannt.
Erste Ansätze zu teilweise biologischen Abbau von Occlusionsinstrumenten findet man bei einem PFO-Device von NMT, dem Starflex-Occluder; dieser unterscheidet sich vom Cardio SEAL-PFO-Occluder (siehe vorstehend) dadurch, dass das Patch-Trägermaterial durch eine Kollagebeschichtung ersetzt wurde, welche biologisch abbaubar ist.
Aus DE 10 2005 053 958 A1 ist ein medizinisches selbstexpandierbares Occlusionsinstrument zur Behandlung von Defekten im Herzen eines Patienten, insbesondere zum Verschließen abnormer Gewebeöffnungen wie PFO/ASD bekannt, wobei das Device vollständig aus einer Polymerkomposition besteht, welche biologisch abbaubar ist. Letztlich sind diese Occlusionsinstrumente jedoch konstruktiv und funktional aufgebaut, wie die zum Stand der Technik vorgestellten Metall-Occluder:
Die Occluder haben eine vorab festgelegte Formgebung (permanente Form). Während des Einführens des Occlusionsinstrumentes in den Körper eines Patienten mittels eines geeigneten Katheters ergibt sich eine zweite vorab festlegbare Formgebung (temporäre Form) und im implantierten Zustand des Occlusionsinstrumentes versucht dieser die erste vorab festgelegte Formgebung (permanente Form) wieder zu erreichen.
Dieses Prinzip, die vorgegebene permanente Form nach der Implantation mittels eines Katheters wieder zu erreichen funktioniert sehr gut bei den metallischen Geflechts-Occludern, jedoch nur sehr schwer bei den Kunststoff-Polymer-Occludern. Die Ursachen dafür liegen ausschließlich in den unterschiedlichen bzw. spezifischen Eigenschaften solcher Metall- bzw. Kunststoff-Occluder. Geeignete Polymerverbindungen lassen sich elastisch dehnen bis zu 500% und mehr (bis 1000%) bezüglich ihrer Ausgangslänge. Die Rückstellkräfte, um wieder in den Ausgangszustand zurückzukehren sind jedoch sehr gering. Gefäßwiderstände im Bereich der Defektstelle sind so nur schwer zu überwinden. Edelstähle haben eine elastische Verformbarkeit von ca. 0,1%. Die üblicherweise in der Medizintechnik eingesetzten metallischen Geflechts-Occluder bestehen ebenfalls aus Nitinol; die elastischen Eigenschaften lassen Längenänderungen von ca. 8% zu, das ist das 80-fache gegenüber Stahl. Im Verhältnis des Vergleichs von elastischem Verhalten von Nitinol gegenüber Stahl sprechen wir deshalb von Superelastizität von Nitinol. Die Metall-Occluder sind auf Grund ihrer verhältnismäßig großen Rückstellkräfte sehr gut in der Lage nach der Implantation in die vorab festgelegte Formgebung (permanente Form) zurückzukehren. Der große Nachteil von solchen Metall-Occludern wiederum ist, dass diese nach der erfolgreichen Implantation und anschließenden Endothelialisierung nicht mehr explantierbar sind.
DE 10 2009 036 817,5 bzw. US 61/273,919 offenbaren ein biologisch abbaubares Occlusionsinstrument, das selbstexpandierend und insbesondere durch weitere Hilfsvorrichtungen expandierbar ist. Der Nachteil ist hier, dass zum Teil die Hilfsvorrichtungen in einem zweiten kardiologischen Behandlungsverfahren mittels Katheter nach abschließender Endothelialisierungsphase entfernt werden müssen. Im Übrigen gelten die zu DE 10 2005 053 958 A1 gemachten Ausführungen zum elastischen Verhalten von Polymerwerkstoffen und ihre Auswirkungen bezüglich einer permanenten Endform bzw. das Vermögen in die vorgegebene Ausgangsform nach der Implantation zurückzukehren.
Aufgabenstellung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen biologisch abbaubaren Occluder zu schaffen, der ohne Hilfsvorrichtungen in der Lage ist, einen Vorhofscheidewanddefekt (Atrium-Septum-Defekt) des menschlichen Herzens sicher zu verschließen, wobei die ASD's klein, groß, einfach oder mehrmals vorhanden sein können. Das Herz kann ansonsten normal entwickelt sein oder andere zusätzliche Fehlbildungen aufweisen.
Bei der vorliegenden Erfindung kommt eine intravasculäre Vorrichtung (Occlusionsinstrument) aus biologisch abbaubaren Materialien zum Einsatz, die insbesondere die speziellen Anforderungen von den Materialeigenschaften her berücksichtigt, damit ein solcher Atrium-Septum-Defekt sicher verschlossen werden kann. Die bei der vorliegenden Erfindung bevorzugten Ausführungsbeispiele von Occlusionsinstrumenten sind in der Lage, ihre Formgebung und Gestalt extrem zu verändern. So passen diese Occlusionsinstrumente ihre äußere Formgebung so an, dass ihr Transport bzw. ein minimalinvasives Einführen in einen Patienten über einen Katheter möglich ist. Im Gegensatz zu den beim Stand der Technik aufgeführten Metall-Geflechts-Occludern und dort dargestellten biologisch abbaubaren Occludern, welche nach dem gleichen Prinzip funktionieren, ihre permanente Ausgangsform nach der Implantation im expandierten Zustand möglichst zu erreichen, ist dieses Grundprinzip hier nicht von Bedeutung. Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen passt sich der Teil des Occlusionsinstrumentes, welcher mit der Defektstelle im Gefäß in Berührung kommt, genau diesen räumlichen Gegebenheiten an. Das heißt, die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele haben keine permanente Endform mehr, welche mit der Ausgangsform des Occlusionsinstrumentes übereinstimmt. Es ist vielmehr so, dass sich die permanente Endform der erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumente und deren permanente Ausgangsform ausschließen. Sämtliche erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumente besitzen eine permanente Ausgangsform (vor dem Implantationsvorgang) und eine variable Endform (nach dem Implantationsvorgang), welche funktionsbedingt nicht übereinstimmen. Die variable Endform ist ausschließlich definiert bzw. geprägt durch die Charakterisierung bzw. Form des Defektes, das gilt sowohl für PFO und ASDs.
Die bei den erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsbeispielen eingesetzten biologisch abbaubaren Materialien können als Folien- bzw. Geflechtskörper in verschiedenen Varianten zum Einsatz kommen. Die Folienkörper erhalten ihre gewünschte Form in einer vorgefertigten Gussform. Ein solches aus einem Folienkörper hergestelltes Occlusionsinstrument, kann zusammengefaltet bzw. gepresst in das Lumen des Katheters eingeführt werden. Dieser Occluder wird distalwärts durch den Katheter gescoben und entfaltet sich auf der Behandlungsseite wie folgt:
Nach der Platzierung des Devices genau in der Defektstelle, kommt es zu einer Einschnürung des Occluders im Bereich der Defektstelle, begünstigt durch die geringere Wandstärke des Folienkörpers des Occluders in diesem Bereich. Die wesentlich größeren Materialdicken des Folienkörpers am proximalen und distalen Ende des Occluders führen dazu, dass diese Occluderteile in ihrer Endform genau die vorgegebene Ausgangsform wieder erreichen können; so kommt es in entfaltetem Zustand in diesen Bereichen wieder zur ursprünglichen Form. Am Ende ergibt sich ein Körper, welcher dazu neigt, sich im Bereich einer solchen Defektstelle (wie z. B. Loch im Vorhofseptum) einzuschnüren zw. einzuengen. Da die distalen und proximalen Enden des Occluders von dieser Einschnürung nicht betroffen sind und zwar einmal dadurch, dass sie nicht unmittelbar im Loch befindlich sind, sondern unmittelbar darüber und darunter und weiter dadurch, dass sie mehr im freien Raum des linken und rechten Vorhofs sich befinden, kommt es faktisch distal und proximal zu einer Deckelung des Defektes und letztendlich zu einer dauerhaften Verankerung und Verschluß des ASD.
Gleichermaßen ist angedacht bei der vorliegenden Erfindung bevorzugte Ausführungsformen auf der Grundlage von Geflechtskörpern zum Einsatz zu bringen. Dabei wird der Folienkörper des Occlusionsinstruments durch einen geeigneten Geflechtskörper ersetzt. Analog zu dem Folienkörper gibt es in gleicher Art und Weise Formenbereiche bzw. Elemente bei dem Geflechtskörper, welche durch Veränderungen in der Flechtdichte (z. B. geringere Flechtdichte) oder unterschiedliche Flechtverfahren ähnliche Eigenschaften haben, wie sie durch unterschiedliche Materialdicken erreicht werden.
Ausführungsbeispiel
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Occlusionsinstruments sowie die beispielhafte Erläuterung von erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren des Occlusionsinstruments anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
1 eine Übersicht von Ausformungen von Vorhofscheidewanddefekten (Atrium-Septum-Defekte) in fünf verschiedenen Varianten als Draufsichten (a–e);
2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels in drei Ansichten (a–c);
3 ein Modell einer Verschlussvorrichtung zur Darstellung des Funktionsprinzips als Schnittdarstellung in drei Ansichten (a–c);
4 Herstellung eines erfindungsgemäßen Folienkörpers in drei Schritten nach dem Reckverfahren als Schnittdarstellung in drei Ansichten (a–c);
5 Herstellung eines erfindungsgemäßen Folienkörpers in zwei Schritten nach dem Reckverfahren als Schnittdarstellung in zwei Ansichten (a, b);
6 Formelemente und Foliengrundkörper für ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel in Seitenansicht;
7 weitere Formelemente und Foliengrundkörper für ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel in Seitenansicht;
8 am proximalen und distalen Ende mit Formelementen verstärkter Foliengrundkörper nach 6 in halbseitiger Schnittdarstellung;
9 am proximalen und distalen Ende mit Formelementen verstärkter Foliengrundkörper nach 7 in halbseitiger Schnittdarstellung;
10 ein gereckter Foliengrundkörper mit Durchströmungsöffnungen und Netz in halbseitiger Schnittdarstellung;
11 ein gereckter Foliengrundkörper mit Durchströmungsöffnungen und einer weiteren Netzvariante in halbseitiger Schnittdarstellung;
12 ein Foliengrundkörper mit Durchströmungskanälen als Schnittdarstellung (a) und mehrere räumliche Darstellungen (b–d) mit halbseitiger Schnittdarstellung (e);
13 ein Foliengrundkörper mit Durchströmungsschlitzen als Schnittdarstellung (a) und mehrere räumliche Darstellungen (b–d) mit halbseitiger Schnittdarstellung (e);
14 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines ASD-Occluders in Seitenansicht (a), Schnittdarstellungen (b, c);
15 Darstellung der Einzelheit zu 14 mit dem Kupplungselement am proximalen Ende des Occlusionsinstruments;
16 eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform der Einzelheit 14 mit dem Kupplungselement am distalen Ende des Occlusionsinstruments und Formelement mit Durchgangsbohrung am proximalen Ende;
17 Darstellung der 15 mit Einführdraht und Katheter;
18 Darstellung der 16 mit Einführdraht und Katheter;
19 Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles eines ASD-Occluders in Schnittdarstellung und zwar mit angekoppeltem Katheter (a) und ausgekoppeltem Katheter (b) für ein Occlusionsinstrument mit zusätzlicher Druckknopfvorrichtung;
20 Darstellung der Einzelheiten zu 19 mit angekoppeltem Katheter (a) und abgekoppeltem Katheter (b);
21 eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante eines ASD-Occluders mit einem mit Durchströmungskanälen ausgerüstetem Occlusionsinstrument, welches zusätzlich mit einer Netzkonstruktion kombiniert wurde einschließlich Druckknopfmechanismus, Darstellung der Einzelteile;
22 Darstellung eines erfindungsgemäßen ASD-Occluders mit einer im Inneren befindlichen Schlauchbuchse mit Schlitzen zur Unterstützung einer stabilen Endlage des Occlusionsinstruments in Seitenansicht (a) und Schnittdarstellungen (b, c);
23 Einzelheit zu 22 mit bereits abgekoppeltem Einführungsdraht;
24 Darstellung der Einzelkomponenten, Foliengrundkörper geschlitzt, distale Röntgenmarkierung, Schlauchbuchse mit Schlitzen und Kupplungselement zu 22;
25 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines PFO-Occluders mit geschlitztem Foliengrundkörper in räumlichen Ansichten (a, c) und in einer Seitenansicht (b);
26 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines PFO-Occluders mit gerecktem Foliengrundkörper, geschlitzt in Vorderansicht (a), Schnittdarstellung (b) und als Schnittdarstellung im implantiertem Zustand (c);
27 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines ASD II-Occluders (Cribriform-Occluder) mit geschlitzem Foliengrundkörper in räumlicher Darstellung (a), einem durchlöcherten Vorhofseptum (b) und als Schnittdarstellung im implantierten Zustand (c);
28 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Occlusionsinstruments auf Grundlage eines 3D-Geflechtskörpers in räumlicher Ansicht (a) und in einer Prüfvorrichtung, Teilschnitt (b) zur Simulation der realen Gegebenheiten nach der Implantation im Vorhofseptum;
29 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Occlusionsinstruments auf der Grundlage von 2D-Flechten in Kombination mit Wirktechnik und zwar als Geflechtskörper in räumlicher Ansicht (a) und in einer Prüfvorrichtung, Teilschnitt (b) zur Nachbildung der realen Gegebenheiten nach Abschluss der Implantation im Vorhofseptum;
30 eine Teilansicht von 28(a) im Bereich der variablen Endform zwischen dem proximalen und distalen Retentionsbereich;
31 eine Teilansicht von 29(a) im Bereich des Geflechtskörpers (variable Endform) zwischen dem proximalen und distalen Retentionsbereich;
32 eine Teilansicht von 29(b) im Bereich des Geflechtskörpers seitlich mit einem Ausschnitt zwischen dem proximalen und distalen Retentionsbereich im Bereich der variablen Endform;
33 Darstellung einer Einzelheit von 32 zur Veranschaulichung des Wirkverfahrens und mit Darstellung einer Einzelmasche (a) und drei zusammenhängender Maschen (b);
34 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines ASD-Occluders auf der Grundlage eines 3D-Geflechtskörpers in (a) in drei verschiedenen Größen und in (b) als 2D-Geflechtskörper kombiniert mit dem Wirkflechtverfahren in abgestuften Größen;
35 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines PFO-Occluders auf der Grundlage 3D-Geflechtskörpers in verschiedenen Größen und
36 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines ASD II-Occluders (Cribriform-Occluder) in (a) in abgestuften Größen als 3D-Geflechtskörper und in (b) als 2D-Geflechtskörper kombiniert mit dem Wirkflechtverfahren in unterschiedlichen Ausführungsgrößen.
In den in den 1 bis 36 ist die erfindungsgemäße Verschlußvorrichtung (Occlusionsinstrument oder Occluder) in verschiedenen Ansichten dargestellt, darüber hinaus in verschiedenen Anwendungsvarianten als ASD- und PFO-Occluder und als ASD II-Occluder (cribriform), außerdem die Morphologie von ASD und PFO und in prinziphaften Skizzen einzelne Komponenten und Verfahrensschritte.
1 zeigt einige wesentliche Formengruppen solcher Löcher in der membranartigen Scheidewand (Atrium-Septum-Defekt/ASD). Mit Hilfe der Röntgentechnik kann es problematisch sein, die Defektgrößen genau zu bestimmen; das trifft ebenso auf das Ballonsizing zu, wenn es sich z. B. um ASD's handelt, welche wie in 1(b) oder in 1(c) ellipsenförmig bzw. elliptisch und gekrümmt sind. Bei den zum Stand der Technik dargestellten Occludern ist es problematisch solche ASD's korrekt zu verschließen. Bei dem erfindungsgemäßen Occlusionsinstrument spielt die formenhafte Ausprägung solcher ASD's nur eine untergeordnete Rolle, was nachfolgend erläutert wird, somit ergibt sich ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verschlußvorrichtungen.
In 2 und 3 ist eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer Verschlußvorrichtung dargestellt. Es handelt sich dabei im Wesentlichen um einen hohlen zylinderförmigen Körper. Er wird in einer Werkzeugform hergestellt, wie es bei einem Ballon üblich ist. Die Besonderheiten sind, dass wie im Schnitt 3(a) dargestellt ist, die obere, kreisrunde Deckfläche (distaler Retentionsbereich 19) und die untere kreisrunde Deckfläche (proximaler Retentionsbereich 18) eine größere Materialdicke ausweisen als die um die Längsachse im selben Abstand befindliche dünnere Hülle (Bereich der variablen Endform 22). Im Hinblick auf den Endzweck soll diese Verschlußvorrichtung aus sehr elastischem Material bestehen, welches dazu bioabbaubar sein soll.
Genau diese Anforderungen erfüllen für die Herstellung der erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumente bekannte bioabbaubare und superelastische Polymere.
Elastische Polymere, sind mehr oder weniger vernetzte Polymere, die bei Deformation eine reversible Längenänderung von 50% bis hin von mehr als 500% ergeben, wobei die Polymere ihre anfängliche Form komplett wieder annehmen. Bei superelastischen Polymeren kann die reversible Längenänderung 1000% und mehr betragen. Die elastischen Polymeren lassen sich in kovalent vernetzte Elastomere und thermoplastische Elastomere unterteilen.
Bei den kovalent vernetzten Elastomeren, die auch Weichgummi genannt werden, liegen wenig, d. h. weitmaschig vernetzte Netzwerkpolymere vor, die technisch durch kovalente Vernetzung von entsprechenden Kautschuken hergestellt werden. Bei den Kautschuken handelt es sich um unvernetzte und weitgehend amorphe lineare Polymere, die aus flexiblen Grundbausteinen aufgebaut sind und deren Glasübergangstemperatur (T_g) deshalb unterhalb der Gebrauchstemperatur liegt. Technisch bedeutsame Kautschuke sind Naturkautschuk, Dien-Kautschuke, wie Styrol-Butadien-Kautschuk, die jeweils aus flexiblen Kohlenwasserstoffketten aufgebaut sind, Poly(chloropren), oder Silikonkautschuk, der aus sehr flexibeln Polysiloxanketten besteht und zu Elastomeren mit Tieftemperaturelastizität führt. Durch Vernetzung dieser Kautschuke, die auch Vulkanisation genannt wird, entstehen Elastomere. Da die zugrundeliegenden Kautschukpolymeren sehr hydrolysestabil sind, kann man damit keine bioabbaubare Elastomere herstellen.
Bioabbaubare, kovalente Elastomere lassen sich jedoch relativ einfach auf Basis von Polyphosphazenkautschuken (PNF) herstellen, die mittels vielfältiger Reaktionen (eine Übersicht vgl. H. R. Allcock, Chemistry of Materials 6 (1994) 1476–91), wie z. B. durch Peroxide oder Bestrahlung mit γ-Strahlen, vernetzt werden können. Die Polyphosphazene (-N=PR₂-) sind anorganische Polymere, die durch Ringöffnungspolymerisation von Hexachlorocyclotriphosphazen und anschliesender nukleophiler Substitution zugänglich sind (vgl. J. E. Mark, H. R. Allcock, R. West, Inorganic Polymers, Prentice Hall, Englewood Cliffs 1992, 61–140:
In Abhängigkeit von den Substituenten R werden PNF-Kautschuke erhalten, die einen T_g deutlich unter Raumtemperatur, z. B. T_g = –76°C im Falle R = OCH₃, zeigen. Dabei ist vorteilhaft, dass die Eigenschaften der Polyphosphazene, wie z. B. die Elastizität (R = O-Alkyl, O-Aryl), die Abbaubarkeit (R = NHCH(R')COOC₂H₅) oder die Hydrophilie (R = NHCH₃) durch Variation der Substituenten einfach eingestellt werden können. Für die medizinische Anwendung der Polyphosphazene ist besonders entscheidend, dass Polyphosphazene im Körper zu nichttoxischen Komponenten (Phosphate und Ammoniumsalze) hydrolytisch abgebaut werden, die dann ausgeschieden werden. Deshalb sind zahlreiche Polyphosphazene für biomedizinische Anwendungen, z. B. als bioinerte Polymere, Hydrogele, Membranen oder als wasserlösliche bioaktive Polymere (vgl. oben erwähnte Monographie von Mark et al.) hergestellt worden.
Im Falle der thermoplastischen Elastomere liegen keine kovalent vernetzten, sondern rein physikalisch vernetzte Polymernetzwerke vor. Die Vernetzungen bestehen aus sog. „harten” Domänen, die in eine „weiche” Matrix eingebettet sind. Dabei versteht man unter „harten” Domänen, die Bereiche im thermoplastischen Elastomer, die sich durch eine im Vergleich zur Gebrauchstemperatur deutlich höheren Glasübergangstemperatur auszeichnen. Bei Temperaturen unter der Gebrauchstemperatur stellen diese „harten” Domänen die Vernetzungsstellen dar, zwischen denen die flexiblen Ketten reversibel deformiert werden können. Bei höheren Temperaturen werden diese Vernetzungsbereiche aufgeschmolzen und das Polymer ist dann wie ein Thermoplast, z. B. durch Extrusion, Spritzguss, Giesen oder Folienblasen verarbeitbar. Technisch bedeutsame thermoplastische Elastomere sind Styrol-Dien-Dreiblockcopolymere oder thermoplastische Olefin-Elastomere. Beide Materialklassen sind aus Kohlenwasserstoffketten aufgebaut und daher nicht bioabbaubar.
Hingegen lassen sich bioabbaubare thermoplastische Elastomere z. B. auf der Basis von Polyether- bzw. Polyester-Segmentcopolymeren einfach aufbauen. Dabei werden die kristallinen thermoplastischen (harten) Domänen in einer amorphen elastomeren Matrix eingebaut. Die flexiblen Segmente lassen sich einfach aus aliphatischen Polyether- oder Polyestersequenzen aufbauen, die steifen (harten) aus aromatischen Polyester- oder Urethangruppierungen. In diesem Zusammenhang zeigen vor allem segmentierte Polyurethan-Copolymere eine gute Biokompatibilität. Dabei ist die Hartsegment-bildende Phase durch eine Umsetzung von Diisocyanaten, insbesondere Methylen-bis(4-phenylisocyanat) oder Hexamethylendiisocyanat, mit kurzkettigen Diolen, insbesondere 1,4-Butandiol, zugänglich und wird die flexible Phase aus oligomeren Polyesterdiolen, wie z. B. von OH-terminierten Poly(ε-caprolacton) oder Poly(ethylenadipat) gebildet. Hiermit lassen sich Polymernetzwerke herstellen, die reversible Dehnungen im Bereich von 50 bis 400% zeigen. Ausserdem kann eine gute und kontrollierte Bioabbaubarkeit insbesondere ausgehend von oligomeren Polyesterdiolen auf der Basis von abbaubaren Polyestern, wie Polymilchsäure) PLA, Poly(glycolsäure) PGA, Poly(3-hydroxybuttersäure) PBA, Poly(4-hydroxyvaleriansäure) PVA oder Poly(ε-caprolacton) PCL bzw. entsprechender Copolymere, erreicht werden.
Superelastische Polymere mit reversiblen Dehnungen von ca. 800 bis 1550% konnten auf der Basis von neuartigen Multipfropfcopolymere mit in regelmäßigen Abständen angeordneten tri-, tetra- und hexafunktionellen Verknüpfungspunkten hergestellt werden (vgl.: Y. Zu et al. Macromolecules 39 (2006) 4428–36). Dabei erfolgte die Synthese mittels anionischer Polymerisation durch Kopplung von difunktionellen Polyispren-Anionen und Polystyrol-Armen mit tri-, tetra- und hexafunktionellen Chlorsilanen. Derartige Multipfropfcopolymere enthalten weitgehend nur Kohlenwasserstoffsegmente und sind deshalb im menschlichen Organismus nicht hydroplytisch oder enzymatisch abbaubar.
Um bei äußerer Krafteinwirkung eine ausreichende Kontraktion des erfindungsgemäßen Occlusionsinstruments zu erreichen, wurden im Bereich der Hülle, in 3(a), 30 und im Bereich des proximalen Retentionsbereiches, in 2(c), 18, entsprechende Durchströmungsöffnungen 30 eingearbeitet.
Das Occlusionsinstrument funktioniert in einfachster Form bereits mit dem in 3 dargestellten Aufbau; Neben den Durchströmungsöffnungen, 30, welche insbesondere die Funktion haben in der Kontraktionsphase des Occluders, zurückfließendes Blut in das rechte Atrium abzuleiten, finden wir am distalen Ende 17, auf der innenbefindlichen Seite eine Röntgenmarkierung und am proximalen Ende 16 ein Kupplungselement 21 für einen Schraubdraht (Einführdraht) oder ein Befestigungselement 20, welches zum proximalen Ende 16 als Kugel ausgebildet sein kann, um wiederum mit einem speziellen Einführdraht gekoppelt zu werden. Sowohl das Kupplungselement 21 und das Befestigungselement 20 sollen im Röntgenlicht sichtbar und somit eine zweite Röntgenmarkierung realisieren und außerdem biologisch abbaubar sein. So kommen für diese Occluderbestandteile bioabbaubare Magnesiumlegierungen in Betracht, da es außerdem erforderlich sein kann, zum Bsp. bei dem Kupplungselement 21 ein Innengewinde mechanisch zu fertigen, um die Verbindung mit dem Einführdraht zu realisieren.
Magnesium (Mg) ist ein für die physiologischen Organfunktionen des Menschen wichtiges chemisches Element. Der Körper eines Erwachsenen enthält etwa 21–28 g Mg, davon befindet sich die Hälfte im Knochen. Nur etwa 1% des Mg im menschlichen Körper befindet sich im Plasma. Die empfohlene Tagesmenge zur Aufnahme von Mg mit der Nahrung liegt bei Erwachsenen bei ca. 310–420 mg. Bei gesunden Erwachsen wird täglich etwa 50–120 mg Mg aus dem Urin ausgeschieden.
Bekanntlich wurde Mg erstmals von Lambotte (A. Lambotte, Bull. Mem. Soc. Nat. Chir. 28 (1932) 1325–34) als Implantatmaterial verwendet. Eine Mg-Legierung mit einem geringen Aluminiumanteil verwendete danach Verbrugge (J. Verbrugge La Presse Med. 42 (1934) 460–5). Heutzutage sind zahlreiche bioabbaubare Mg-Legierungen als chirurgisches Implantatmaterial bekannt (vgl. Review: C. K. Seal et a. IOP Conf. Series: Mat. Sci. Eng 4 (2009) 1–4) bzw. patentiert. Die Vorteile der Mg-Legierungen liegen vor allem in der geringen Dichte, dem mit Knochen vergleichbaren Elastizitätsmodul (ca. 45 GPa) und der sehr guten Biokompatibilität. Kommerzielle Mg-Legierungen, die als Implantatmaterial untersucht wurden (vgl. E. N. Switzer, Dissertation 2005 Tierärztliche Hochschule Hannover) sind AZ31, eine Legierung mit 94 Masse-% Mg, 3 Masse-% Aluminium (Al) und 1 Masse-% Zink (Zn); AZ91, eine Legierung mit 90 Masse-% Mg, 9 Masse-% Al und 1 Masse-% Zn; WE43, eine Legierung mit 93 Masse-% Mg, 4 Masse-% Yttrium und 3 Masse-% Seltene Erden und LAE442, eine Legierung mit 90 Masse-% Mg, 4 Masse-% Lithium, 4 Masse-% Al und 2 Masse-% Seltene Erden.
Der korrosive Abbau von Mg findet unter Freisetzung von Wasserstoff statt. Da die Aufnahme des Körpers an Wasserstoffgas begrenzt ist bzw. zur Vermeidung von Wasserstoffgasblässchen muss unter physiologischen Bedingungen die Korrosion des Mg und damit die Freisetzung von Wasserstoff kontrolliert werden, was durch die Zugabe bestimmter Legierungselemente, wie z. B. Al, Zn oder Elemente der Seltene Erden erfolgt, und was z. B. schon in der GB-PS 12337035 oder der US-PS 3,687,135 beschrieben wurde. So konnte z. B. bei Implantaten auf der Basis solcher Mg-Legierungen wie AZ31 oder LAE442 im Tierversuch keine Bildung von Wasserstoffgasblässchen gefunden werden. Der Einsatz von Mg-Legierungen für vaskulare oder kardiovaskulare Anwendungen wurde z. B. von Heublein et al. untersucht (B. Heublein et al. Heart 89 (2003) 651–6). So wurde z. B. für einen 4 mg Stent auf Basis von AE21 im Schwein ein vollständiger Abbau nach 3 Monaten gefunden. Je nach Anwendungsgebiet (Stent. 3–6 Monate, orthopädisches Implantat: 1 bis 1,5 Jahre) lässt sich die unterschiedliche Abbaugeschwindigkeit durch Variation der Zusammensetzung und Menge der Mg-Legierung einstellen. Geeignete bioabbaubare Mg-Legierungen sind u. a auch in den US-PS 6,287,332 ; 6,854,172 ; 6,767,506 oder in den US-Patentanmeldungen mit den Publikationsnummern 20040098108; 20060058263; 200600552825 oder 20090081313 beschrieben. Ausserdem werden in der WO/2008/092436 bioresorbierbare Metallstents, z. B. auf der Basis einer Mg-Legierung, mit kontrollierter Resorption durch eine Umhüllung mit einem speziellen Polymer, z. B. einem biodegradierbaren Polymer beansprucht.
Von besonderer Bedeutung ist, in solchen Magnesiumlegierungen, den Anteil von Aluminium möglichst klein zu halten. Gerade Aluminium hat einen ausgeprägten negativen Einfluss auf das physiologische Verhalten, wie Materialuntersuchungen gezeigt haben. DE 10 2004 043 232 A1 beschreibt eine solche Magnesiumlegierung:

• Aluminium < 0.01 Gew.%,
• Kupfer < 0.03 Gew.%,
• Nickel < 0.005 Gew.%,
• Silber < 0.01 Gew.%,
• Quecksilber < 0.03 Gew.%,
• Cadmium < 0.03 Gew.%,
• Beryllium < 0.03 Gew.%,
• Chrom < 0.03 Gew.%
• Seltenerdmetalle 2.0 bis 5.0 Gew.%, dabei Neodym 1.5 bis 3.0 Gew.%,
• Yttrium 3.5 bis 4.5 Gew.%,
• Zirkonium 0.3 bis 1.0 Gew.%,
• Rest 0 bis 0.5 Gew.%,

In 3(b) wird die Situation verdeutlicht, wie in der Defektstelle 2 die äußeren Kräfte auf das Occlusionsinstrument 1 einwirken. Die Umrandungen des Lochs in der Vorhofsscheidewand (Septum) 2 wirken auf das erfindungsgemäße Occlusionsinstrument 1 ein und zwar in der Art und Weise, dass es zu Einschnürungen in der Hülle zwischen den Retentionsbereichen 18, 19 des Occluders kommt und somit zu einer festen Verankerung im Bereich der variablen Endform 22. Da die Festigkeit des Septums bekannt ist, muss die im Bereich der Defektstelle befindliche Hülle des Occluders entsprechend dimensioniert werden, so dass letztlich die Verankerung des Implantats optimal verläuft. In 3(c) ist ein idealisierter optimal verankerter Occluder dargestellt. Dieses hier abgebildete Occlusionsinstrument lässt sich später konstruktiv für die Anwendung ASD 12 und PFO 13 variieren, wie noch nachfolgend dargestellt und beschrieben wird.
In den 2 und 3 wird das Occlusionsinstrument 1 in einer ersten bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Der grundlegende Funktionsmechanismus ist wie folgt:
Die medizinischen Vorrichtungen 1 besitzen eine permanente Ausgangsform nach 2 und 3(a). Die Vorrichtungen 1 werden in gefaltetem Zustand durch einen Katheter 38 in den Körper des Patienten eingeführt. Sie entfalten sich auf der distalen 19 und proximalen Seite 18 wie in 3(b, c) dargestellt und nehmen in diesem Teilbereich des Device idealerweise ihre Ausgangsformen wieder ein. Der im Defekt 2 befindliche Teil der medizinischen Vorrichtungen 1 passt sich den dortigen Verhältnissen nach 1 formgenau an; die Ursachen dafür liegen in den superelastischen Eigenschaften der eingesetzten bioresorbierbaren Polymerwerkstoffe und in dem ausgewogenen konstruktiven Aufbau dieser Occluder, mit einer entsprechenden Dünnwandigkeit im Bereich der Defektstelle 2 des Vorhofseptums 11. Somit haben die medizinischen Vorrichtungen 1 nach ihrer Implantation eine variable, der Defektstelle angepasste Endform.
Damit unterscheiden sich die hier vorgestellten medizinischen Vorrichtungen grundlegend von den zum Stand der Technik aufgeführten Nitinol-Occlusionsinstrumenten einschließlich der bisher bekannten bioresorbierbaren Kunststoff-Occluder, welche nach dem Prinzip funktionieren, nach der Implantation, auf Grund ihrer Elastizität, die ursprüngliche, vorgegebene Ausgangsform wieder anzunehmen.
Ein weitere bevorzugte Ausführungsform einer Verschlussvorrichtung 1 entsteht dadurch, dass nach 4 und 5 als Ausgangsform ein ballonförmiger Foliengrundkörper 34 verwendet wird, welcher im Bereich der variablen Endform 22 unter thermischen Einfluss gereckt wird, dazu wird Heißluft kurz unter Schmelzpunkt der Polymerverbindung gezielt hingelenkt. Ein Vorteil eines solchen gereckten Foliengrundkörpers 34 ist, dass man sehr geringe Materialdicken erreicht und außerdem sind die Übergänge zu den äußeren Retentionsbereichen 18, 19 sehr kurz. Ein solches erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ist optimal ausgebildet, um daraus ein Occlusionsinstrument 1 zu fertigen, welches für die Behandlung von PFO's 3 geeignet ist. Für genaue maßliche Umsetzungen des Reckverfahrens ist es sinnvoll, wie in 4 dargestellt, das Verfahren in mehreren Zwischenstufen zu realisieren; einem ersten Reckverfahren schließt sich ein zweites Recken an; eine weitere mehrfache Reckung ist möglich. Aus Kostengründen ist die Anzahl der Reckstufen möglichst gering zu halten.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Verschlussvorrichtung 1 ist in den Ausführungsbeispielen 6–9 zu finden. Als Grundlage dient ein Foliengrundkörper 34, welcher bereits die maßlich richtige Stärke ausweist im Bereich der variablen Endform 22. Auf die proximalen und distalen Retentionsbereiche 18, 19 werden geeignet ausgebildete Formenelemente 28, 27 unter thermischer Wirkung aufgebracht, welche in diesen Bereichen zur Stabilisierung der Endform führen, so wie in 6 und 7 für zwei Ausführungsbeispiele abgebildet. In den halbseitigen Schnittdarstellungen 8 für 6 und 9 für 7 ist deutlich zu erkennen, dass sich ähnliche Materialquerschnitte wie bei den ersten erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtungen 1 in 3, 5 ergeben.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Verschlussvorrichtung 1 ist in zwei Ausführungsformen in 10 und 11 ersichtlich. Ein bereits vorgefertigter Foliengrundkörper 34, 35 nach den bereits vorgestellten Ausführungsbeispielen der Verschlussvorrichtungen 1 wird zusätzlich mit einem Fadennetz 31 überzogen und zwar mit zunehmender Flechtdichte in Richtung der proximalen und distalen Enden 16, 17 der Verschlussvorrichtungen. Bevorzugte Einsatzmöglichkeiten bieten die Behandlung von Atrium-Septum-Defekten 2.
Ein weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Verschlussvorrichtung in zwei Ausführungsbeispielen zeigen die 12 und 13. Hier sieht man Foliengrundkörper 34, welche im Bereich der variablen Endform 22 zunehmend ausgespart sind, das können Formelemente sein, wie in 12 mit elliptischer Grundform 32 oder wie in 13 mit Schlitzen 33. Bei diesen Varianten entfallen die Durchströmungsöffnungen 30.
In 14 sieht man ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Verschlussvorrichtung 1. Bei der bevorzugten Anwendung handelt es sich um ein Occlusionsinstrument 1 für die Behandlung von Atrium-Septum-Defekten, sogenannte ASD-Occluder 12. Prinzipiell können die Foliengrundkörper 34 vorgefertigt sein nach allen bisherigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Verschlussvorrichtungen 1. Bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die zylindrische Grundform zu einem Kegelstumpf abgeändert, wobei der Durchmesser des distalen Retentionsbereiches 19 größer ist als der des proximalen Retentionsbereiches 18.
In 15–18 sieht man die detaillierte Ausgestaltung vom Kupplungsmechanismus in zwei Ausführungsbeispielen 21 und 21, 37 als detaillierte Darstellung von 14. In 15 sieht man eine Variante, bei welcher sich das Kupplungselement 21 am proximalen Ende 16 befindet und in 17 in Kombination mit Katheter 38 und Einführdraht 39. Das Kupplungselement 21 ist aus einer bioabbaubaren Magnesiumlegierung gefertigt, wie vorstehend bereits beschrieben wurde. Die ebenfalls aus einer Magnesiumlegierung hergestellte Röntgenmarkierung 23 befindet sich innenliegend am distalen Ende 19 des Occluders. In 16 sieht man eine Kupplungslösung, bei welcher die Kupplung 21 im distalen Endbereich 17, 19 und im proximalen Endbereich 16,18 des Occlusionsinstruments als Formelement mit Durchgang 37 befestigt ist. In 18 sieht man eine Darstellung des Kupplungsmechanismus in Kombination mit Katheter 38 und Einführ- bzw. Schraubdraht 39.
Wie bereits vorstehend erläutert und in 1 zu sehen, gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Atrium-Septum-Defekte, welche nach Form und Größe beträchtlich unterschiedlich sein können; das beginnt bei ASD's ab Lochdurchmesser 1 bis 40 mm.
In 19 und 20 ist ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Verschlussvorrichtung 1 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Retentionsbereiche 18, 19 innenseitig mit einem Druckknopfelement 40 verbunden werden können, was zu einer stabileren Fixierung in der Defektstelle führt. In 20 sieht man in einer Detaildarstellung einen zusätzlichen Seilzugmechanismus 41, um die Verbindung des Druckknopfelementes 40 mit der Kupplung 21 herzustellen. Dabei wird von dem proximalen Ende 16 her eine leichte Schubbewegung mit einem im Katheter 38 befindlichen Einführdraht 39, welcher wiederum im der Kupplung 21 angedockt ist, ausgeführt. Gegenläufig dazu wird mit demselben Kraftaufwand mittels Seilzugmechanismus 41 das Druckknopfelement 40 in Richtung Kupplung 21 geführt, bis es zu einer mechanischen Verbindung kommt. Das Endlosseil des Seilzugmechanismus 41 kann am proximalen Ende des Katheters 38 gekappt werden, um es dann schließlich aus dem Patienten zu entfernen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel 1 sieht man in 21 und ist dadurch gekennzeichnet vom Aufbau her, einen Foliengrundkörper 34 auszuweisen, welcher zusätzlich mit einer Netzkonstruktion 31 und mit einem Druckknopfelement 40 und Kupplung 21 ausgestattet ist. Die Bauelemente sind lose dargestellt.
In 22 bis 24 sieht man eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Verschlussvorrichtung 1. In der gleichen Absicht, wie beim Druckknopfsystem 40, 21 befindet sich als Abstandsfixierung zwischen proximalem und distalem Retentionsbereich 18, 19 eine geschlitzte Schlauchbuchse 42, aus demselben Material wie der Folienkörper 15, also aus bioabbaubaren Polymeren. In 23 sieht man in der Detailansicht, dass die Schlauchbuchse 42 am distalen Ende 17 fest verankert ist. Am proximalen Ende 16 ist die Schlauchbuchse 42 in das Kupplungselement 21 eingehakt. Vor dem Einsetzen der Schlauchbuchse mit Schlitzen 42 in den Folienkörper 15 wird zuvor eine Röntgenmarkierung 23 in der Schlauchbuchse 42 befestigt. In 24 sieht man eine Zusammenstellung der einzelnen Bauelemente eines derartigen Occlusionsinstruments. Im Rahmen des Implantationsvorganges ist die geschlitzte Schlauchbuchse 42 in der Lage, sich soweit aufzudehnen, bzw. zu strecken, wie es die gestreckte Länge des speziellen Occlusionsinstrumentes erfordert. In der Endstellung der geschlitzten Schlauchbuchse 42 fixiert diese zusätzlich das Occlusionsinstrument in der Defektstelle.
In 25 bis 26 sieht man ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung, wobei der äußere Durchmesser des proximalen Retentionsbereiches 16 größer ist, als der Durchmesser des distalen Retentionsbereiches 17; die Grundform ist somit ebenfalls die eines Kegelstumpfes, wie in 14 dargestellt. Ein solches Occlusionsinstrument ist eine bevorzugte Ausführungsvariante für einen PFO-Occluder 13.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der medizinischen Verschlussvorrichtung 1 ist in 27 dadurch gekennzeichnet, dass die in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination angewendet werden können und zwar auf das bereits erläuterte und hier anwendungsbezogene Occlusionsinstrument als ASD II-Occluder 14, bei welchem die Abdeckscheiben des proximalen und distalen Retentionsbereichs 18, 19 in etwa den gleichen Außendurchmesser ausweisen. Durch den Aufbau des ASD II-Occluders, auch unter der Bezeichnung Cribriform-Occluder bekannt, können mehrere beieinanderliegende ASD-Defekte wie in 27(b) dargestellt, gleichzeitig mit einer Verschlussvorrichtung abgedeckt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Occlusionsinstrument 1 nach 28–36 besteht nicht aus einem Folienkörper 15, sondern aus einem Geflechtskörper 43; weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben werden. Dabei können die in den Ausführungsbeispielen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination Anwendung finden.
In 28 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der medizinischen Verschlussvorrichtung 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Geflechtskörper 43 mit dem 3-D-Flechtverfahren gefertigt wird. Das 3-D-Flechtverfahren unterscheidet sich vom rotationssymmetrischen Flechten dadurch, dass die Flechtklöppel nicht kreisförmig auf einer Plattform aufgestellt sind, sondern wie auf einem Schachbrett. Die Klöppel können dort numerisch gesteuert beliebige Bewegungsabläufe realisieren. Das führt dazu, dass die Flechtdichte des Geflechts nach Bedarf permanent veränderbar ist. In 28(b) befindet sich die medizinische Verschlussvorrichtung 1 in einer Prüfvorrichtung 44; im Bereich der variablen Endform 22 ist zu sehen, dass die Flechtdichte 49, 50 vom Rand her abnimmt. Das bedeutet, dass über die gezielte Veränderung der Flechtdichte Occluder 1 fertigbar sind, welche identische Eigenschaften erreichen können, wie sie bei den medizinischen Verschlussvorrichtungen 1 aus Folienkörpern 15 erreicht wurden, siehe dazu auch Einzelheit 36 in 30.
In 29 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der medizinischen Verschlussvorrichtung 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Geflechtskörper 43 mit dem 2-D-Flechtverfahren teilweise gefertigt wird und zwar die kreisrunden Abdeckungen jeweils am proximalen und distalen Ende 16, 17 bis hin zum Rand bzw. dem Übergang der umlaufenden Hülle zwischen den Retentionsbereichen 18, 19. Beim 2-D-Flechtverfahren befinden sich die Flechtklöppel in der gleichen Ebene wie das Geflecht, analog den Speichen bei einem Fahrrad, welche von der Felge zur Mitte hin ausgerichtet sind. Die umlaufende Hülle des Occlusionsinstruments, also der Bereich der variablen Endform 22, wird mit einem weiteren Flechtverfahren, dem maschinellen Wirken ausgeführt. Die Wirktechnik ist ein Flechtverfahren bei welchem gleichzeitig mehrere Geflechtsfäden 48 miteinander verflochten werden. Bei Ausführung der Wirktechnik mit einem Faden spricht man von Stricken. Das Grundprinzip vom Wirken (Stricken) ist in 33 zu sehen, in der 33(a) mit einer Masche und in 33(b) mit drei hintereinander liegenden Maschen. In 32 ist die Funktionsweise eines gewirkten Formelementes zu sehen; es handelt sich dabei um die Detaildarstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der medizinischen Verschlussvorrichtung 1, welche in 29(a) dargestellt ist. Ein solches Occlusionsinstrument, welches wie beschrieben mit dem 2-D-Flechtverfahren kombiniert mit der Wirktechnik gefertigt wurde, lässt sich ebenso in gefaltetem Zustand durch einen Katheter in den Körper eines Patienten einführen und entfaltet sich, so wie in 29(b) zu sehen, dabei lässt sich die gewirkte Occluderhülle sehr leicht einschnüren, was zu einer sicheren Fixierung des implantierten Occluders führt.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der medizinischen Verschlussvorrichtung, welche mit einem Geflechtskörper 43 nach dem 3-D-Flechten, bzw. 2-D-Flechten kombiniert mit der Wirktechnik hergestellt sind, können zusätzlich ergänzt werden mit den Formelementen Röntgenmarkierung 23, der Einführtechnik 21, 37 nach 15–18, Druckknopftechnik 40, 46, 21 nach 19, 20 (mit und ohne Seilzugmechanismus 41) und der zusätzlich innen befindlichen Schlauchbuchse mit Schlitzen 42 nach 22, 23.
In weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen der medizinischen Verschlussvorrichtung sieht man in 34 verschiedene Ausführungsformen eines ASD-Occluders 12 nach 34(a) in 3-D-Flechttechnik und in 34(b) in 2-D-Flechttechnik in Kombination mit Wirktechnik; in 35 verschiedene Ausführungsformen eines PFO-Occluders 13 in 3-D-Flechttechnik und in 36 verschiedene Ausführungsformen eines ASD II-Occluders 14 in 36(a) in 3-D-Flechttechnik und in 36(b) in 2-D-Flechttechnik in Verbindung mit Wirktechnik.
Bezugszeichenliste

1: Occlusionselement bzw. Occluder (Verschlussvorrichtung)
2: Atrium-Septum-Defekt/ASD (Vorhofscheidewanddefekt)
3: Persistierendes Foramen ovale/PFO
4: Vorderansicht
5: Seitenansicht
6: Draufsicht
7: Unteransicht
8: Schnittdarstellung
9: Halbseitige Schnittdarstellung
10: Räumliche Darstellung
11: Interatrial septum (Vorhofseptum)
12: ASD-Occluder
13P: FO-Occluder
14: ASD II-Occluder cribriform
15: Folienkörper
16: Proximales Ende
17: Distales Ende
18: Proximaler Retentionsbereich
19: Distaler Retentionsbereich
20: Befestigungselement
21: Kupplungselement
22: Bereich der variablen Endform
23: Röntgenmarkierung
24: Bereich rechter Vorhof (Right Atrium)
25: Bereich linker Vorhof (Left Atrium)
26: Durchgangsloch
27: Formelement, distal
28: Formelement, proximal
29: Ballon
30: Durchströmungsöffnungen
31: Netzkonstruktion
32: Durchströmungskanäle
33: Durchströmungsschlitze
34: Foliengrundkörper
35: Foliengrundkörper, gereckt
36: Einzelheit
37: Formelement mit Durchgangsbohrung
38: Katheter
39: Einführdraht
40: Druckknopfelement
41: Seilzugmechanismus
42: Schlauchbuchse mit Schlitzen
43: Geflechtskörper
44: Prüfvorrichtung
45: Längsachse
46: Hülse für Druckknopfelement 40
47: Geflecht
48: Faden
49: Bereich hohe Geflechtsdichte (feinmaschig)
50: Bereich geringe Geflechtsdichte (grobmaschig)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6123715 [0006]
WO 2005/074814 A2 [0008]
WO 2007/110195 A1 [0009]
EP 1965706 A1 [0009]
DE 102005053958 A1 [0011, 0013]
DE 102009036817 [0013]
US 61/273919 [0013]
GB 12337035 [0070]
US 3687135 [0070]
US 6287332 [0070]
US 6854172 [0070]
US 6767506 [0070]
WO 2008/092436 [0070]
DE 102004043232 A1 [0071]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

H. R. Allcock, Chemistry of Materials 6 (1994) 1476–91 [0061]
J. E. Mark, H. R. Allcock, R. West, Inorganic Polymers, Prentice Hall, Englewood Cliffs 1992, 61–140 [0061]
Mark et al. [0062]
Y. Zu et al. Macromolecules 39 (2006) 4428–36 [0065]
A. Lambotte, Bull. Mem. Soc. Nat. Chir. 28 (1932) 1325–34 [0069]
J. Verbrugge La Presse Med. 42 (1934) 460–5 [0069]
C. K. Seal et a. IOP Conf. Series: Mat. Sci. Eng 4 (2009) 1–4 [0069]
E. N. Switzer, Dissertation 2005 Tierärztliche Hochschule Hannover [0069]
B. Heublein et al. Heart 89 (2003) 651–6 [0070]

Claims

Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument 1 zum Verschluss von Atrium-Septum-Defekten, welches mittels eines geeigneten Katheters in gefaltetem Zustand in den Körper eines Patienten eingeführt wird und sich in der Defektstelle der Geometrie der Randzone anpasst, wobei es beim Occlusioninstrument im Bereich seiner umlaufenden Hülle 22 zu einer Einschnürung kommt, die einerseits die Verankerung bewirkt, da die proximalen und distalen Retentionsbereiche 18, 19 von dieser Einschnürung nicht betroffen sind und andererseits den Defekt so verschließen, dass sich zum Abschluss des Implantationsvorganges eine variable Endform ausbildet, welche nicht mehr mit der permanenten Ausgangsform des Occlusionsinstruments 1 übereinstimmt.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 im Wesentlichen charakterisiert durch einen hohlen zylindrischen Körper 34, welcher in einer Werkzeugform mit der spezifischen Ausformung gefertigt wird, im Bereich seiner umlaufenden Hülle 22 dünnwandiger ausgelegt zu sein, als die kreisrunde und abschließende obere Deckfläche im angrenzenden linken Vorhof 25 und untere Deckfläche im angrenzenden rechten Vorhof 24 und zur Sicherung einer ausreichenden Kontraktion mit eingearbeiteten Durchströmungsöffnungen 30 im Bereich der variablen Endform der Hülle 22 und im Bereich des proximalen Retentionsbereiches 18.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung der erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumente 1 bioabbaubare und superelastische Polymere auf der Basis von Polyphosphazenkautschuken, welche den bioabbaubaren, kovalenten Elastomeren zuzuordnen sind, eingesetzt werden.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung der erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumente bioabbaubare und superelastische Polymere auf der Basis von Polyether- bzw. Polyester-Segmentcopolymeren eingesetzt werden, welche den bioabbaubaren thermoplastischen Elastomeren zuzuordnen sind.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 4 mit einer Röntgenmarkierung 23 am distalen Ende 17 des Occluders innen liegend und am proximalen Ende 16 ein röntgensichtbares Befestigungselement 20, welches als Kugel ausgebildet sein kann, um wiederum mit einem speziellen Einführdraht mit Zange gekoppelt zu werden.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 4 mit einer Röntgenmarkierung 23 am distalen Ende 17 des Occluders innen liegend und am proximalen Ende 16 ein röntgensichtbares Kupplungselement 21 für einen Schraubdraht (Einführdraht) 39.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 6 mit im Röntgenlicht sichtbaren Befestigungselement 20 und Kupplungselement 21 wobei diese Bauelemente aus bioabbaubaren Magnesiumlegierungen hergestellt werden mit sehr geringen Anteilen bis gegen Null von Aluminium, Kupfer, Nickel, Silber, Quecksilber, Cadmium, Beryllium, Chrom und geringen Anteilen Seltenerdmetalle, Yttrium, Zirkonium und einem überwiegenden Anteil von Magnesium.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1, 3 bis 7, wobei als Ausgangsform ein Foliengrundkörper 34 verwendet wird, welcher im Bereich der variablen Endform 22 unter thermischen Einfluss gereckt wird, um dort sehr dünne Materialdicken zu erreichen und bei welchem zur Sicherung einer ausreichenden Kontraktion Durchströmungsöffnungen 30 im Bereich der variablen Endform der Hülle 22 und im Bereich des proximalen Retentionsbereiches 18 eingebracht wurden.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 7, bei welchem ein Foliengrundkörper 34 mit entsprechender Wandstärke für den Bereich der variablen Endform 22 ausgestattet wurde und zusätzlich abdeckende und versteifende Formelemente 27, 28 erhält, welche unter thermischen Einfluss aufgebracht werden und in den distalen und proximalen Retentionsbereichen 18, 19 zur Stabilisierung der Endform führen.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 9 mit einem Fadennetz 31 und zwar ausgestattet mit zunehmender Flechtdichte in Richtung der proximalen und distalen Enden 16, 17 der Verschlussvorrichtungen.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 8 mit einem Foliengrundkörper 34, welche im Bereich der variablen Endform 22 zunehmend ausgespart sind und zwar mit Formelementen mit elliptischer Grundform 32, mit Schlitzen 33 oder ähnlichen Aussparungen, wobei die Durchströmungsöffnungen 30 entfallen.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 11 mit der bevorzugten Anwendung zur Behandlung von Atrium-Septum-Defekten, so genannte ASD-Occluder, bei welchen die Grundform des Folienkörpers 15 zu einem Kegelstumpf abgeändert wurde, wobei der Durchmesser des distalen Retentionsbereiches 19 sichtbar größer ist, als der des proximalen Retentionsbereiches 18.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 12, wobei die Kupplung 21 im distalen axialen Endbereich 17, 19 befestigt ist, wobei im proximalen Endbereich 16, 18 des Occlusionsinstruments ein Formelement mit Durchgang 37 befestigt ist.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 12 mit einer zusätzlichen Druckknopfverschlusseinrichtung, wobei die beiden Retentionsbereiche 18, 19 innenseitig mit einem Druckknopfelement 40, welches sich am distalen Ende 17 befindet und gleichzeitig als Röntgenmarkierung dient, über eine am Kupplungselement 21 angebrachte Hülse 46 mit dieser verbunden werden.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 14, bei welchem für die Realisierung der Druckknopfverschlusseinrichtung ein Seilzugmechanismus 41 das Druckknopfelement 40 in Richtung der Kupplung 21 führt, bis es zu einer mechanischen Verbindung kommt, wobei die Zugbewegung des Seilzugmechanismus gegenläufig ist zu der Schubbewegung des im Katheter 38 befindlichen Einführdrahtes 39.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 12, wobei zur Abstandsfixierung zwischen proximalem und distalem Retentionsbereich 18, 19 eine geschlitzte Schlauchbuchse 42, hergestellt aus demselben Material wie der Folienkörper 15, also aus bioabbaubaren Polymeren, eingesetzt wird, welche am distalen Ende 17 fest verankert ist und zum proximalen Ende hin in das Kupplungselement 21 eingehakt wurde und schließlich zusätzlich mit einer Röntgenmarkierung 23 im distalen Bereich der geschlitzten Schlauchbuchse 42 ausgestattet ist.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 11 und 13 bis 16 mit der bevorzugten Anwendung zur Behandlung von persistierendem Foramen ovale, so genannte PFO-Occluder, bei welchen die Grundform des Folienkörpers 15 zu einem Kegelstumpf abgeändert wurde, wobei der Durchmesser des distalen Retentionsbereiches 19 sichtbar kleiner ist, als der des proximalen Retentionsbereiches 18.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 12 bis 16 zur weiteren bevorzugten Anwendung der Behandlung von Atrium-Septum-Defekten als sogenannte ASD-Occluder.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 11 und 13 bis 16 mit der bevorzugten Behandlung von Mehrfach-Atrium-Septum-Defekten in einer Vorhofscheidewand, bei welchem ausschließlich die zylindrische Grundform der medizinischen Verschlussvorrichtung zum Einsatz kommt.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 19, wobei der Folienkörper 15 durch einen analogen Geflechtskörper 43 ersetzt wird, welcher nach dem 3-D-Flechtverfahren hergestellt ist und bei welchem die Geflechtsdichte als Maß für eine zusätzliche Streckung bzw. Verkürzung des Geflechtskörpers angewendet wird, wobei im Abschnitt der variablen Endform 22 der umlaufenden Hülle des Occlusionsinstruments Bereiche mit geringerer Flechtdichte 49 anzutreffen sind als in den proximalen und distalen Retentionsbereichen 18, 19 mit einer hohen Geflechtsdichte 50.
Biologisch absorbierbares Occlusionsinstrument nach Anspruch 1 bis 19, wobei der Folienkörper 15 durch einen äquivalenten Geflechtskörper 43 ersetzt wird, welcher nach dem 2-D-Flechtverfahren teilweise gefertigt wird und zwar genau die kreisrunden Abdeckungen jeweils am proximalen und distalen Ende 16, 17 bis hin zum Rand bzw. Übergang der umlaufenden Hülle zwischen den Retentionsbereichen 18, 19; diese umlaufende Hülle im Bereich der variablen Endform 22 wird mit dem Flechtverfahren Wirken hergestellt und lässt sich sehr leicht einschnüren, was zu einer sicheren Fixierung des implantierten Occluders führt.