DE102014006984A1

DE102014006984A1 - Occlusionsinstrument, bzw. Occluder (Verschlussvorrichtung) für Herzdefekte und ihre Herstellung

Info

Publication number: DE102014006984A1
Application number: DE102014006984.2A
Authority: DE
Inventors: Philipp c/o Herzzentrum Leipzig Lurz; Robert Moszner; Norbert Moszner
Original assignee: ACOREDIS GmbH
Current assignee: Cormos Medical De GmbH
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2015-11-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Occlusionsinstrument 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Occlusionsinstrumentes 1. Das Occlusionsinstrument 1 besteht im Wesentlichen aus Nitinol, einem Material mit Formgedächtnisfunktion, wobei die Grundform über gelaserte Formelemente 2 aus einem Rohr gefertigt wird. Im expandierten Zustand weist das Occlusionsinstrument 1 einen proximalen und einen distalen Retentionsbereich 10, 9 sowie eine dortzwischen angeordnete zylindrische Taille 13 auf. Dadurch, dass die gelaserten Formelemente 2 spezifisch an die Formeigenschaften des Occlusionsinstrumentes 1 angepasst werden können, wird grundsätzlich erreicht, dass die Scheiben 11, 12 extrem flach an der Septumwand anliegen und dass bei dem Occlusionsinstrument 1 keine Aufbauchungen bzw. Streckungen verursacht durch den Shunt auftreten können, wie das bei den gebräuchlichen Geflechts-Occludern möglich ist. Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kommt eine Lasertechnik zum Einsatz, bei welcher die Endform der Formelemente 2 in ein entsprechendes Nitinolrohr durch gelaserte Aussparungen eingebracht wird. Daran anschließend wird die Endform des Occlusionsinstrumentes 1 durch ein geeignetes Verformungs- und Warmbehandlungsverfahren erreicht. Durch die Vielfalt der zu lasernden, fest miteinander verbundenen Formelemente 2 kann das Occlusionsinstrument 1 modifiziert als PFO-, ASD-, VSD- und/oder Paravalvulärer Leck-Occluder angewendet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Occlusionsinstrument, welches im Wesentlichen aus einem Verbund gelaserter Formelemente besteht und mittels eines Umformungs- und Wärmebehandlungsverfahrens eine geeignete Form erhält, mit einem proximalen Retentionsbereich und einem faktisch zylindrischen Steg zwischen dem proximalen und dem distalen Retentionsbereich, wobei die beiden Retentionsbereiche durch einen meist intravaskulären Eingriff beiderseits eines zu verschließenden Shunts in einem Septum zur Anlage kommen, wobei der Steg durch den Shunt hindurch verläuft.
Eine solches Occlusionsinstrument ist geeignet, für die Platzierung in ansonsten schwer zugänglichen Defektstellen im menschlichen Herzen mittels minimalinvasiver Behandlungsmethoden über die Anwendung von Kathetertechnik, wie zum Beispiel der Verschluss von Löchern (Shunts) im Bereich des Vorhof-Septums zwischen den beiden Vorkammern des Herzens (Atria), dem sogenannten Atrium-Septum-Defekt (ASD), dem persistierendem Foramen ovale (PFO), aber auch in angepasster Form in der Kammerscheidewand Ventrikel-Septum-Defekt (VSD) und anderen Anwendungen.
Stand der Technik
In der Medizintechnik werden seit längerem septale Defekte, wie etwa die eingangs beschriebenen PFO- und ASD-Defekte mittels eines transvenösen interventionellen Zugangs verschlossen. Dabei haben sich in der Vergangenheit verschiedene Occlusionssysteme, welche im Wesentlichen aus einem Geflecht dünner Drähte oder Fäden bestehen, durchgesetzt.
Diese selbst-zentrierenden Occlusionsinstrumente werden minimalinvasiv über einen Katheter und Führungsdrähte in den Körper des Patienten eingeführt und in den zu verschließenden Septum-Defekt eingebracht. Der Konstruktion liegt dabei das Prinzip zugrunde, dass sich das Occlusionsinstrument (Occluder) auf die Größe des für den intravaskulären Operationseingriff verwendeten Einführbesteckes bzw. Katheter verjüngen lässt. Ein derart verjüngter Occluder wird dann über den Katheter in den zu verschließenden Septum-Defekt eingebracht. Danach tritt der Occluder aus dem Katheter heraus, worauf sich anschließend die selbst-expandierenden Schirmchen bzw. Retentionsscheichen entfalten, die sich beiderseits des Septums anlegen. Die Schirme wiederum enthalten beispielsweise aus PET (Polyethylen-terephthalat) gefertigte Gewebeeinlagen oder werden von solchen überspannt, womit der Defekt bzw. Shunt endgültig verschlossen wird. Die im Körper verbleibenden Implantate werden nach einigen Wochen bis Monaten mehr oder weniger vollständig von körpereigenem Gewebe eingeschlossen.
Ein Beispiel eines derartigen selbst-zentrierenden Occluders ist der sogenannte Amplatz-Occluder mit zwei distalen Klemmen gemäß der US-Patentschrift Nr. 5,725,552 . Er besteht aus einem schlauchförmigen Geflecht aus einer Vielzahl geflochtener Nitionol-Drähte. Jenes Geflecht wird in seiner ursprünglichen Form als Rundgeflecht hergestellt, welches sowohl an seinem Anfang (bzw. an seiner proximalen Seite) als auch an seinem Ende (bzw. an seiner distalen Seite) lose Drahtenden aufweist. Bei der Weiterverarbeitung des Rundgeflechtes müssen dann diese losen Enden jeweils in einer Hülse gefasst und verschweißt werden. Nach dieser entsprechenden Weiterverarbeitung weist sowohl die proximale Seite als auch die distale Seite des fertigen Occluders jeweils eine abstehende Hülse auf. In das distale und proximale Retentionsschirmchen und in dem dazwischen angeordneten Steg sind Dacron-Patches eingenäht. Aufgrund des Memory-Effektes des verwendeten Nitinol-Materials entfalten sich die beiden Retentionsschirmchen beim Verlassen des Katheders selbstständig. Dies erfolgt zunächst über eine ballonartige Zwischenstufe, wobei die Retentionsschirmchen letztendlich beiderseits des Septums endgültig platziert eine mehr oder weniger abgeplattete Form einnehmen. Der Steg zentriert sich während des Aufspannens der Schirmchen in dem zu verschließenden Shunt selbstständig.
Ein anderes Beispiel eines solchen selbstzentrierenden Occluders ist der Occlutech-Occluder gemäß DE10338702 . Im Gegensatz zum Amplatz-Occluder wird dieses Occlusionsinstrument aus einem Kugelgeflecht gefertigt und hat lediglich am proximalen Ende eine Klemme. Die Drähte des Geflechts sind aus dem gleichen Material gefertigt wie der Amplatz-Occluder; diese superelastische Metalllegierung besteht aus Titan und Nickel und ist unter dem Namen Nitinol bekannt und kommt in einer Vielzahl von medizinischen Vorrichtungen zur Anwendung.
Weitere ähnliche Occluder sind z. B. in WO2007/140797A1 , EP2014239A2 und EP1955661A2 offenbart.
Solche und ähnliche Geflechts-Occluder bestehen in der Regel aus sich permanent kreuzenden Drähten bzw. Fäden, was dazu führt, dass sich diese Occluder sowohl im PFO-Schlitz und ASD-Defekt deutlich strecken und aufwölben und somit eine Abdichtung des Defekts nur unzureichend bewirkt wird. Das Aufstrecken und Wölben solcher Occluder führt auch zu beträchtlichen Raumverlusten im rechten und linken Vorhof, was die Pumpleistung des Herzens negativ beeinflussen kann. Außerdem können sich an den Rändern der aufgewölbten Occluder Thromben ausbilden, welche bei Embolisation Schlaganfälle und seltener Infarkte auslösen können.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein funktionsfähiges Occlusionsinstrument (Occluder) zu schaffen, welches sich im Defekt nicht streckt und aufwölbt, sich flach ausformt und somit optimal an das Vorkammer-Septum anpasst. Diese Aufgabe der Erfindung wird durch einen Occluder nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1 betrifft einen aus Nitinolrohr gelaserten und in seiner Grundform stentförmigen Körper, welcher durch mehrfache Anwendung eines geeigneten Umformungs- und Wärmebehandlungsverfahrens eine geeignete Endform erhält und zwar mit einer rotationssymmetrischen Scheibe als proximaler Retentionsbereich, einer rotationssymmetrischen distalen Scheibe und einem annähernd zylindrischen Steg zwischen beiden Scheiben, wobei im Steg radiale Klemmen zur besseren Verankerung im Defekt integriert sind. Kern der Erfindung ist, dass dieses speziell gelaserte und geformte Occlusionsinstrument sich extrem flach im Defekt in seine Ausgangsform zurückbildet und zwar ohne Streckung und Aufwölbung im Gegensatz zu den Geflechtsoccludem mit Stand der Technik, wo prinzipiell Drähte mit gleichen Querschnitten eingesetzt werden, ändern sich bei der vorliegenden Erfindung die Querschnitte und Steifigkeit der gelaserten Formelemente des Occlusionsinstrumentes stetig. Außerdem sind die gelaserten Formelemente bzw. Streben des Occlusionsinstrumentes fest miteinander verbunden und nicht wie die Geflechtsoccluder lose im Geflecht sich permanent kreuzend. Durch die beim erfindungsgemäßen Occlusionsinstrument angestrebte Varianz und Vielfalt der gelaserten Grundformen im proximalen und distalen Retentionsbereich aber auch im Bereich der Taille mit der Ausformung in radiale Klemmen, sollen möglichst für eine große Zahl von unterschiedlichen Defektmorphologien ähnlich gute und optimale Eigenschaften bezüglich einer flachen Endform (Ausgangsform) erreicht werden.
Ausführungsbeispiel
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei sind die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination Gegenstand der Erfindung.
Es zeigen:
1(a) eine schematische Seitenansicht eines Occluderhalbzeuges im Herstellungsprozess Warmbehandlung nach dem Lasern;
1(b) eine schematische Seitenansicht eines Occluderhalbzeuges im fortgeschrittenen Prozess der stufenweisen Warmbehandlung;
2(a) eine schematische Darstellung einer gelaserten Materialstruktur in der Draufsicht;
3(a) eine schematische Darstellung eines Ausschnittes eines Geflechtes in der Draufsicht;
3(b) eine schematische Darstellung eines Geflechtsausschnittes nach 3(a) unter Belastung;
4(a–c) eine schematische Ansicht einer bevorzugten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes mit 4(a) in der Draufsicht, 4(b) in der Seitenansicht und 4(c) in der Unteransicht;
5(a) eine schematische Seitenansicht der radialen Klemmen in der Taille der bevorzugten ersten Ausführungsform eines Occlusionsinstrumentes in expandiertem Zustand;
5(b–c) eine schematische Seitenansicht der radialen Klemmen in der Taille unter leichter Belastungsphase in 5(b) und zunehmender Belastung in 5(c) beim Auseinanderdrücken der proximalen und distalen Scheiben im expandierten Zustand;
6(a–b) eine schematische Darstellung einer bevorzugten zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes mit axial versetzten Occluderscheiben mit 6(a) in der Seitenansicht und 6(b) in der Draufsicht im expandierten Zustand;
7(a–b) eine schematische Ansicht einer bevorzugten weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes im expandierten Zustand in der 7(a) als Seitenansicht und in 7(b) als Draufsicht mit ovaler distaler Scheibe;
8(a–b) eine schematische Ansicht einer bevorzugten weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes im expandierten Zustand in der 8(a) als Seitenansicht und in 8(b) als Draufsicht mit versetzter ovaler distaler Scheibe;
9(a–c) eine schematische Ansicht einer bevorzugten weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes im expandierten Zustand in der 9(a) als Draufsicht, 9(b) als Seitenansicht und 9(c) als Unteransicht mit einer dickeren Taille und dort befindlichen radialen Klemmen;
10(a–c) eine schematische Darstellung der Funktionsweise der radialen Klemme in der Taille des erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes nach 9(a–c) mit einer dickeren Taille in 10(a) als Occluder in expandiertem Zustand, in 10(b) unter Belastung in Verbindung mit sich auseinanderbewegenden Occluderscheiben und in 10(c) mit weiter zunehmenderen Belastung.
11(a–b) eine schematische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Occlusionsinstrumentes mit einer stärkeren und höheren Taille gegenüber dem Occluder nach 9(a–c) und zusätzlich mit axial versetzter Scheibe mit 11(a) in Seitenansicht und 11(b) in Draufsicht in expandiertem Zustand;
12(a–b) eine schematische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Occlusionsinstrumentes wie in 11(a–b), wobei die distale Scheibe wie dort gehabt axial versetzt ist und zusätzlich zur Versetzungsrichtung nochmals um 90% in derselben Ebene versetzt wurde mit 12(a) in der Seitenansicht und 12(b) in der Draufsicht;
13(a–b) eine schematische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Occlusionsinstrumentes wie in 9(a–c), wobei die proximale Scheibe nach links versetzt ist mit 13(a) in der Seitenansicht und 13(b) in der Draufsicht;
14(a–b) eine schematische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Occlusionsinstrumentes wie in 13(a–b), wobei zusätzlich die proximale Scheibe nach oben versetzt ist;
15(a–b) eine schematische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Occlusionsinstrumentes wie in 11(a–b), jedoch mit außenbefindlicher Patch-Hülle (Strumpf) in expandiertem Zustand mit 15(a) in Seitenansicht und in 15(b) in Draufsicht;
16(a–b) eine schematische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Occlusionsinstrumentes wie in 12(a–b), jedoch mit außenbefindlicher Patch-Hülle (Strumpf) mit 16(a) in Seitenansicht und in 16(b) in Draufsicht;
17(a–b) eine schematische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Occlusionsinstrumentes wie in 13(a–b), jedoch mit außenbefindlicher Patch-Hülle (Strumpf) mit 17(a) in Seitenansicht und in 17(b) in Draufsicht;
18(a–b) eine schematische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Occlusionsinstrumentes wie in 14(a–b), jedoch mit außenbefindlicher Patch-Hülle (Strumpf) mit 18(a) in Seitenansicht und in 18(b) in Draufsicht;
19(a–c) eine schematische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Occlusionsinstrumentes wie in 9(a–c), jedoch mit einer dickeren, höheren und extrem flexiblen Taille in 19(a) in Seitenansicht und als 19(b) in der Draufsicht im expandierten Zustand und weiter unter Krafteinwirkung in 19(c) mit seitlich ausweichender distaler Scheibe in der Draufsicht;
20(a–c) eine schematische Ansicht der Wirkungsweise des Occlusionsinstrumentes nach 19(a–c) im expandierten Zustand in der Seitenansicht 20(a), unter Krafteinwirkung seitlich auf die distale Scheibe in der Seitenansicht 20(b) und weiterer zunehmender Krafteinwirkung in 20(c), wobei sich die distale Scheibe im Durchmesser nicht verändert;
21(a–c) eine schematische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen bevorzugten Occlusionsinstrumentes wie in 19(a–c), jedoch mit außenbefindlicher Patch-Hülle (Strumpf) mit 21(a) als Seitenansicht und in 21(b) als Draufsicht in expandiertem Zustand und weiter unter seitlicher Krafteinwirkung auf die distale Scheibe mit 21(c) als Draufsicht;
22(a–c) eine schematische Ansicht der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes nach 21(a–c), jedoch mit außenbefindlicher Patch-Hülle (Strumpf) mit 22(a) in expandiertem Zustand in Seitenansicht, weiter unter Krafteinwirkung in der Seitenansicht in 22(b) und weiter zunehmender Krafteinwirkung in 22(c);
23(a–c) eine schematische Darstellung einer bevorzugten weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes im expandierten Zustand mit flexiblen Scheiben mit der Seitenansicht in 23(a), unter Krafteinwirkung radial rechts in der distalen Scheibe als Seitenansicht in 23(b) und als Draufsicht in 23(c);
24(a–c) ein erfindungsgemäßes Occlusionsinstrument wie in 23(a–c), mit der Seitenansicht 24(a) und einer radialen Krafteinwirkung an der proximalen Scheibe von rechts mit einer Seitenansicht in 24(b) und Draufsicht in 24(c);
25(a–d) schematische Seitenansichten der Wirkungsweise bei radialen Kräften mit der Ausgangsstellung in expandiertem Zustand ohne Krafteinwirkung in 25(a), unterschiedliche radiale Krafteinwirkungen von rechts in 25(b), maximale aufnehmbare Kräfte von rechts in 25(c) und distal Kräfte von links und proximal von rechts in 25(d);
26(a–c) eine schematische Darstellung einer bevorzugten weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes wie 23(a–c), jedoch mit außen befindlicher Patch-Hülle (Strumpf) mit der Seitenansicht in 26(a) unter Krafteinwirkung radial rechts in der distalen Scheibe in 26(b) und als Draufsicht in 26(c);
27(a–c) ein erfindungsgemäßes Occlusionsinstrument wie in 24(a–c), jedoch mit außen befindlicher Patch-Hülle (Strumpf) mit der Seitenansicht 27(a) und einer radialen Krafteinwirkung an der proximalen Scheibe von rechts mit einer Seitenansicht in 27(b) und Draufsicht in 27(c);
28(a–d) eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes wie 25(a–d) vorgestellt, jedoch mit außen befindlicher Patch-Hülle (Strumpf) mit einer Seitenansicht in 28(a), in 28(b) mit Krafteinwirkung an der proximalen Scheibe von rechts, in 28(c) mit Krafteinwirkung distal und proximal von rechts und in 28(d) Krafteinwirkung distal von links und proximal von rechts;
29(a–b) eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes wie 25(a–d) dargestellt, jedoch zusätzlich mit getwisteter Taille und innen mit drei Lagen Patches;
30(a–b) eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes wie in 29(a–b) dargestellt, jedoch mit die Außenhülle umspannenden Patches (Strumpf);
31(a–c) eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes wie 7(a–b) dargestellt, jedoch mit zwei elliptischen Scheiben in Ausgangsposition mit 31(a) als Vorderansicht, in 31(b) als Seitenansicht von rechts und in 31(c) als Draufsicht und
32(a–c) ein erfindungsgemäßes Occlusionsinstrument, wie 31(a–c) dargestellt, jedoch unter Krafteinwirkung dargestellt in 32(b) mit seitlichen Kräften von links an den Außenflanken und mittig von rechts.
1(a–b) zeigt zwei schematische Seitenansichten der im Herstellungsprozess befindlichen ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes (Occluder) 1 nach 4(a–c). Das Occlusionsinstrument 1 besteht im Wesentlichen aus einem festen Verbund gelaserter Formelemente 2 nach 2(a), wobei diese Formelemente 2 beliebig gestaltbar sind, was die Form betrifft, den Querschnitt der Formelemente 2 als Steg 5 bezeichnet und die Distanz bzw. Länge bis zum nächsten Kreuzungspunkt 6. Die Gestaltung der Formelemente 2 orientiert sich ausschließlich an der Sicherung der Gesamtfunktion des Occlusionsinstrumentes 1, sich unter Einwirkung von äußeren Kräften wieder ins seine Ausgangsform zurückzubilden. Die Formelemente 2 können zum Beispiel wie in 4(a) in der distalen Scheibe 11 herz- oder blattförmig ausgeformt sein oder wie in 29(a) in der Taille 13 mit länglich versetzter Form oder auch beliebig anderen Kombinationen. Vom Grundmaterial her besteht das Occlusionsinstrument 1 in bevorzugter Weise aus Nitinol oder aus einem anderen Material mit Formgedächtnis oder Memory-Effekt. Der Ausgangspunkt für die Herstellung eines Occlusionsinstrumentes 1 ist ein Rohr 4, in welches wie in 1(a) durch Lasern entsprechende Formelemente 2 eingearbeitet werden und anschließend durch einen seitlich eingeführten Dorn aufgeweitet werden. Eine anschließende Warmbehandlung im Salzbad oder unter Warmluft stabilisiert die Zwischenform, wobei die Temperaturen zwischen 300 und 600°C betragen und die Haltezeit in diesem Temperaturbereich von einer Minute bis einer halben Stunde liegt. Das Aufweiten mittels geformter Dorne und nachfolgender Warmbehandlung kann mehrfach hintereinander wechselseitig durchgeführt werden bis sich die Endform schrittweise herausbildet, wie zum Beispiel in 1(b) zu sehen ist.
Die erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes unterscheidet sich wesentlich von denen des bekannten Occlusionsinstrumentes 1 mit Stand der Technik, welche in der Regel aus einem Geflecht 3 von Nitinoldrähten 15 bestehen: Es sind z. B. bestimmte Geflechtsgrundkörper bekannt, wie ab 1995 der Geflechts-Occluder 1 von AGA Medical (ab 2011 St. Jude) aus einem zylindrischen Geflechtsgrundkörper mit zwei Klemmen an den Occluderenden, ab 2007 von Occlutech GmbH ein Kugelgeflecht mit einer proximalen Klemme und von PFM 2010 einen maschinell gestrickten Geflechtskörper aus einem Draht ohne Klemmen. In Abhängigkeit von äußeren Kräften, welche auf solche Geflechte 3 einwirken, verschieben sich die Kreuzungspunkte 16 der sich permanent kreuzenden Nitinoldrähte 15, was letztlich zu einer gewissen Instabilität des Occlusionsinstrumentes 1 führen kann und sich durch Streckung und Aufbauchung im Defekt darstellt; das wiederum führt zu Volumenverlusten in den entsprechenden Herzkammern bzw. Vorhöfen.
Die Formelemente 2 einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes 1 im expandierten Zustand in 4(a–c) sind über Berechnungen, wie zum Beispiel über die Finite Elementemethode so ausgestaltet, dass das Occlusioninstrument 1 eine ausreichende Flexibilität ausweist, um bei einem intravaskulären Operationseingriff verwendeten (nicht explizit dargestellten) Katheter entsprechend verjüngt zu werden. Aufgrund des Memory-Effektes des Materials verfügt das derart verjüngte Occlusionsinstrument 1 über eine Formgedächtnisfunktion, so dass sich das Instrument 1 nach dem Verlassen des Katheters selbständig expandiert und eine der Verwendung entsprechende, vorbestimmte Form wieder einnimmt und zwar genau in der vorgegebenen Ausgangsform, wie zum Beispiel in der Seitenansicht in 4(b). Üblicherweise erfolgt dies, nachdem das zunächst im Katheter angeordnete Occlusionsinstrument 1 an der zu behandelnden Stelle platziert wurde.
Wie in den Figuren 4(a) und 4(c) dargestellt, weist das Occlusionsinstrument 1 im expandierten Zustand einen distalen Retentionsbereich 9, einen proximalen Retentionsbereich 10 und in 4(b) eine zylindrische Taille 13 auf, welche zwischen dem proximalen und dem distalen Retentionsbereich 10, 9 angeordnet ist. Die beiden Retentionsbereiche 9, 10 dienen dazu, einen in einem Septum vorhandenen Defekt bzw. Shunt zu verschließen. Dies erfolgt derart, dass jene Bereiche 9, 10 beiderseits an den zu verschließenden Shunt zur Anlage kommen, während die Taille 13 durch den Shunt hindurch läuft. Das erfindungsgemäße Occlusionsinstrument 1 ist ein Verschlusssystem, das mittels interventioneller Verfahren, beispielsweise über einen Katheter und Führungsdrähte dem Körper eines Patienten zugeführt und an der dafür bestimmten Stelle positioniert wird.
Das erfindungsgemäße Occlusionsinstrument 1 enthält desweiteren Gewebeeinlagen 17, wie ebenfalls in 4(a–c) ersichtlich ist. Für solche Gewebeeinlagen wird in der Regel PET eingesetzt, dabei handelt es sich um einen Thermoplast mit der chemischen Bezeichnung Polyethylenterephthalat, welcher als Vlies (Patch) zur Anwendung kommt. Die Gewebeeinlagen 17 befinden sich zur zusätzlichen Abdichtung des Blutstromes jeweils einmal in den Scheiben 11, 12. Das im Körper eingesetzte Occlusionsinstrument 1 wird dann nach einigen Wochen bzw. Monaten vollständig von körpereigenem Gewebe eingeschlossen (Endothelialisierung).
5(a–c) zeigt verschiedene Ausprägungsphasen der Taille 13 der ersten bevorzugten Ausführungsform dieses erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes in der Endphase der Implantation und zwar kurz vor der Ausbildung der Endform im expandierten Zustand nach 4(a–c). In der Regel wird der Occluder nach seiner Implantation im Defekt bzw. Shunt seine Ausgangsform im expandierten Zustand wieder einnehmen. Bei einem Instrument 1 nach 4(a–c) mit enger zylindrischer Taille ergibt sich eine bevorzugte Behandlung eines PFO-Defektes (Persistierendes Foramen Ovale), wobei die Defekte (Shunts) in ihrer Länge (Tunnel) stark differieren. Das kann dazu führen, dass die Occluder-Scheiben 11, 12 auseinander driften. Um diesen Effekt zu verhindern, sind im Bereich des ersten bevorzugten Occlusionsinstrumentes 1 nach 5(a–c) radiale Klemmen 26 eingearbeitet. Wenn also ein stärkeres Septum im Bereich des Defektes die Scheiben 11, 12 auseinander drückt, wirken diese Klemmen 26 dieser Bewegungsrichtung entgegen und sichern die passgenaue flache Endform des Occlusionsinstrumentes 1 im expandierten Zustand. 5(a) zeigt die Taille 13 des Occlusionsinstrumentes 1 in unbelastetem expandiertem Zustand und in 5(b) und 5(c) sind zunehmende Belastungszustände dargestellt, wenn durch das stärkere Septum die Occluderscheiben 11 und 12 auseinander bewegt werden, was wiederum verhindert wird, indem die radialen Klemmen 26 der Bewegung entgegen wirken (Flache Endform). Durch ein Aufstellen der radialen Klemmen 26 ergibt sich schließlich eine noch bessere Verankerung des Implantates 1 im Defekt.
Um der spezifischen Morphologie eines PFO-Defektes bzw. Shunts Rechnung zu tragen bzw. einen sicheren Verschluss zu gewährleisten, kann die distale Scheibe 11 des Occlusionsinstrumentes 1 gegenüber der proximalen Scheibe 12 verkleinert bzw. wie in 6(a–b) axial seitlich versetzt werden, das kann zum Beispiel von Vorteil sein, wenn sich der zu verschließende Defekt im Bereich der Aortenwurzel platziert; auch eine oval ausgeformte distale Scheibe 11 des Occlusionsinstrumentes 1 ist dabei dienlich. In 8(a–b) ist zusätzlich ein axialer Versatz der distalen ovalen Scheibe 11 des Implantates 1 gegenüber dem Occlusionsinstrument 1 nach 7(a–b) ausgeführt.
9(a–c) berücksichtigt die morphologischen Gegebenheiten großer Löcher im Bereich des Vorkammer-Septums. Prinzipiell kommen hier Occlusionsinstrumente 1 zum Einsatz, bei welchen im Mittel der Durchmesser der Taille 13 in etwa so groß ist, wie der Durchmesser des Defektes. Die über die Lasertechnik ermöglichte radiale Klemme 26 in der Taille 13 erreicht funktional eine noch größere Bedeutung beim Verschluss solcher Atrium-Septum-Defekte (ASD) mit einem derartigen ASD-Occluder 19. Gegenüber dem PFO-Occluder 18 nach 4(a–c) befindet sich zusätzlich ein weiteres Patch zur Abdichtung des Blutstromes in der Taille 13 wie in 9(b) ersichtlich. In 10(a) ist der ASD-Occluder 19 in expandierter Ausgangsstellung zu sehen. 10(b) und 10(c) veranschaulichen das Wirkprinzip der radialen Klemmen 26 analog zu den vorstehenden Erläuterungen in den 5(a–c). Aufgrund des relativ großen Taillendurchmessers eines ASD-Occluders 19 gegenüber einem PFO-Occluder 18, ist die Anzahl der radialen Klemmen ca. 8 bis 10 mal so groß gegenüber dem PFO-Occluder 18, was für eine optimale Verankerung von Vorteil sein kann.
Defekte bzw. Shunts im Bereich der großen Herzkammern sogenannte Ventrikel-Septum-Defekte (VSD-Defekte) führen zu einer dramatischen Verschlechterung der Funktion des Herz-Kreislauf-Systems. Hierbei kann es von Vorteil sein, wenn eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes 1 nach 9(a–c) in der Art und Weise abgeändert wird, dass die distale Scheibe 11 etwas verkleinert im Durchmesser axial versetzt wird zur Taille 13 und proximaler Scheibe 12, wobei die Anzahl der Patches je einmal in den Scheiben 11, 12 und Taille 13 unverändert bleibt (Darstellung in 11(a–b)). Eine derartig bevorzugte Ausführungsform eines Occlusionsinstrumentes 1 bezeichnen wir erfindungsgemäß als Flexiblen VSD-Occluder 28.
12(a) und 12(b) zeigen eine schematische Seitenansicht in 12(a) und eine dazugehörige Draufsicht in 12(b) einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flexiblen VSD-Occluders 28 nach 11(b), wobei gegenüber dieser Draufsicht die Draufsicht in 12(b) zusätzlich neben dem linken Versatz der distalen Scheibe 11 einen nochmaligen Versatz nach oben ausweist.
In 13(a–b) finden wir eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Flexiblen VSD-Occluders nach 11(b), wobei diesmal die proximale Scheibe 12 mit der dazugehörigen Kugelkupplung nach links versetzt wurde und in der Steigerungsform in F 14(b) mit einem zusätzlichen Versatz der proximalen Scheibe 12 nach oben.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Occlusionsinstrumente 1 im expandierten Zustand ergeben sich, wenn in den 11 bis 14 die innen befindlichen Gewebeeinlagen 17 ersetzt werden durch eine den Occluder vollständig umschließende Patch-Hülle (Strumpf) 31. Eine solche Patch-Hülle 31 kann vorteilhaft sein, die Defektstelle besser abzudichten. Aufgrund der erhöhten Anforderungen an das elastische Verhalten, ist das bisher verwendete PET-Material durch geeignete biokompatible Elastomere zu ersetzen.
Elastomere sind Kunststoffe, deren Glasübergangspunkt unterhalb der Einsatztemperatur liegt und die bei Zug- und Druckbelastung sich zerstörungsfrei reversibel elastisch bis einer Ausdehnung von mehreren 100% ihrer ursprünglichen Länge dehnen lassen und nach der Deformation ihre ursprüngliche Gestalt annehmen. In der Medizin finden biokompatible Elastomere verbreitet Anwendung, z. B. Polysiloxan-Elastomere zur Herstellung von Blutgefässen, für Augenimplantate, für die Rekonstruktion der weiblichen Brust oder für flexible Gelenke für Finger, Zehen oder Handgelenk. Herkömmliche Elastomere, wie vernetzter Natur- oder Synthesekautschuk aber auch Siloxan-Elastomere zeigen eine Polymernetzwerkstruktur, bei der die Hauptketten kovalent quervernetzt sind und können dementsprechend nicht aufgeschmolzen und nur aufwendig verarbeitet werden. Demgegenüber enthalten thermoplastische Elastomere (TPE) reversible physikalische Vernetzungspunkte (z. B. Wasserstoffbrückenbindungen bzw. Kristallite), die sich beim Erwärmen spalten bzw. aufschmelzen ohne dass sich die Makromoleküle zersetzen und damit die Elastomeren thermisch verarbeitbar machen. Damit eignen sich biokompatible TPE besonders als massgeschneiderter Werkstoff für Medizinanwendungen. TPE bestehen aus ”harten” Domänen, die in einer ”weichen” Matrix eingebettet sind; oberhalb der Glasübergangstemperatur bzw. Schmelztemperatur der Hartsegmente ist thermoplastische Verarbeitung möglich. TPE sind Copolymere mit mindestens zwei Typen von Grundbausteinen, die eine massgeschneiderte Synthese von elastomeren Werkstoffen gestatten. Die wichtigsten thermoplastischen Elastomere sind Polyolefin-Elastomere, thermoplastische Polyurethan-(PUR)-Elastomere (Polyester- bzw. Polyether-PUR) und thermoplastische Polyester-Elastomere (z. B. Multibutylenoxy-terephthalat). Bei den TPE auf PUR-Basis bilden beispielsweise oligomere Polyether- oder oligomere aliphatische Polyester-Diole die weiche Matrix. Diese Weichsegmente lassen sich mit kommerziellen Diisocyanaten verknüpfen, wodurch sich die als Hartsegmente fungierenden Urethan- bzw. Allophanatbausteine bilden. Durch die Kettenlänge der Weichsegmente und die Art der Diisocyantkomponente können die Shore-Härte, die Flexibilität und der E-Modul der TPE systematisch variiert werden. Zur Herstellung von Polyurethanen für medizische Anwendungen wird meist 4,4'Diphenylmethan-Diisocyanat (MDI) eingesetzt, wobei die linearen oder verzweigten OH-terminierten Polyester oder Polyether mit einem Überschuss an Diisocyanat umgesetzt werden. Dabei lassen sich auch OH-terminierte Oligoolefine, Oligodiene oder Siloxane in ein thermoplastisches Polyurethannetzwerk einbauen.
Ein erfindungsgemäßer Flexibler VSD-Occluder 28 mit vollständig umschließender Patch-Hülle 31 ist als Ausführungsvariante dargestellt; in 15 analog zu 11 mit innenbefindlichen Patches; in 16 analog zu 12, in 17 analog zu 13 und 18 analog zu 14.
19(a) zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes 1 im expandierten Zustand und in 19(b) in der Draufsicht, in beiden Darstellungen noch ohne Krafteinwirkung von außen. Dagegen wirkt in 19(c) eine seitliche Kraft von rechts auf die distale Scheibe (in der Praxis ein seitlicher Druck von einer Seite der Herzkammeraußenwand). Bei einem solchen Universellen Flexiblen VSD-Occluder 29 bewegt sich die komplette distale Scheibe 11 etwas nach links über den ursprünglichen Occluderrand nach 19(b) hinaus. In 20(b) und 20(c) sind unterschiedliche Belastungsfälle des VSD-Occluders nach 19 dargestellt. Es gilt jedoch stets, dass sich die distale Scheibe 11 in der Seitbewegung nach links in ihrem Durchmesser nicht verjüngt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Occlusionsinstrumente 1 im expandierten Zustand ergeben sich, wenn in 19 (siehe auch 20) die drei Lagen Patches 17 ersetzt werden wiederrum durch eine entsprechende Patch-Hülle 31 wie nachfolgend in 22 (20) dargestellt ist.
Durch weitere Flexibilisierungsmaßnahmen können über eine angepasste Laserstruktur entsprechende Formelemente 2 im Bereich der Taille 13 und im Bereich beider Scheiben 11, 12 konstruktiv so angepasst werden, dass ein seitlicher Druck auf die Scheiben 11, 12 dazu führt, dass sich wie in 23(b) und 23(c) dargestellt die distale Scheibe 11 unter Krafteinwirkung von rechts an der rechten Seite eindrückt, ohne dass sich die distale Scheibe 11 über den linken Rand hinausbewegt. Ein solcher Universeller Flexibler VSD-Occluder Soft 30 kann zum Beispiel effektiv eingesetzt werden bei kleinen Defekten in Herzklappennähe. Gleichermaßen ist ein solcher erfindungsgemäßer Universeller Flexibler VSD-Occluder Soft 30 herstellbar, bei welchem sich nach 24(b) und 24(c) die proximale Scheibe 12 von rechts von der Herzwand her eindrückt, ohne dass der linke Rand der proximalen Scheibe 12 sich über den gegenüberliegenden Rand bewegt
25(a) zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes 1 im expandierten Zustand, wobei die flexiblen Eigenschaften der Occluder 1 nach 23 und 24 in 25(b) gleichzeitig in Funktion gebracht wurden, so stehen die Scheiben 11, 12 gleichzeitig unter Krafteinwirkung von rechts und verjüngen sich vom Rand her, ohne dass sich die Scheiben 11, 12 auf der gegenüberliegenden Seite hinausbewegen. Der Belastungsfall in 25(c), mit großem seitlichen Druck von rechts sowohl in der distalen Scheibe 11 als auch in der proximalen Scheibe 12 entspricht in etwa den Verhältnissen bei einem großen Defekt in der Kammerscheidewand im Bereich der Herzspitze. Bei einem solchen Universellen Flexiblen VSD-Occluder Soft 30 ist nach 25(d) ein Belastungsfall möglich, wobei die distale Scheibe 11 und die proximale Scheibe 12 in entgegengesetzten Richtungen verschoben werden. Ein erfindungsgemäßer Universeller Flexibler VSD-Occluder Soft 30 kann ebenso mit vollständig umschließender Patch-Hülle 31 ausgeführt werden, ansonsten sind 26 wie 23, 27 wie 24 und sind 28 wie 25.
In 29(a) findet man eine Darstellung einer technischen Detaillösung für den erfindungsgemäßen Universellen Flexiblen VSD Occluder Soft 30 im Bereich der Taille 13. Die Taille 13 wird durch vorausgegangene spezifische Laserbearbeitung getwistet. Solche getwisteten Formelemente 32 besitzen eine äußere Form wie bei einem üblichen mehrgängigen isometrischen Gewinde mit einer großen Steigung. Wenn nun in den Übergängen zu den Occluderscheiben 11, 12 jeweils eine Twistung 33 gegenläufig realisiert wird, können sich die Occluderscheiben derart bewegen, wie in den 23 bis 28 beschrieben wurde und in 29(b) mit einer gegenläufigen Bewegungsrichtung der Scheiben 11, 12. Ein derartiger Occluder 1 nach 29 ist in einer schematischen Seitenansicht im expandierten Zustand ohne Krafteinwirkung mit Patch-Hülle (Strumpf) 31 in 30(a) und unter Krafteinwirkung 30(b) detailliert dargestellt.
31(a) zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Occlusionsinstrumentes 1 im expandierten Zustand und 30(b) eine dazugehörige Draufsicht. Die Occluderscheiben 11, 12 sind länglich oval und die dazwischen liegende Taille 34 weist eine geriffelte Struktur aus. Unter diesen Bedingungen ist es möglich, dass wie in 32(b) in der Draufsicht 24 dargestellt ist, dass sich das Occlusionsinstrument 1 seitlich „bananenförmig” verbiegen kann; dieser Fall tritt ein, wenn von rechts mittig im Bereich der Taille 34 und bei den Scheiben 11, 12 von links außen gleichzeitig Kräfte gegenläufig aufeinandertreffen. Eine technisch einfache und sinnvolle Verwendung eines solchen Occluders nach 31 und 32 ergibt sich in der Anwendung als Paravalvulärer Leck-Occluder 21, nachdem einem Patienten eine künstliche biomechanische oder mechanische Herzklappe chirurgisch oder interventionell zum Austausch seiner natürlichen Herzklappe eingesetzt wurde und sich im Nachhinein dort Undichtigkeiten im Randbereich ergeben.
Bezugszeichenliste

1: Occlusionsinstrument, bzw. Occluder (Verschlussvorrichtung)
2: Formelement gelasert
3: Geflecht
4: Rohr
5: Steg
6: Kreuzungspunkt
7: Distales Ende
8: Proximales Ende
9: Distaler Retentionsbereich
10: Proximaler Retentionsbereich
11: Distale Scheibe
12: Proximale Scheibe
13: Taille
14: Kugelkupplung
15: Nitinoldraht
16: Kreuzungspunkt Geflecht
17: Gewebeeinlagen (Patches)
18: PFO-Occluder
19: ASD-Occluder
20: VSD-Occluder
21: Paravalvulärer Leck-Occluder
22: Vorderansicht
23: Seitenansicht von rechts
24: Draufsicht
25: Unteransicht
26: Radiale Klemme
27: Teilansicht
28: Flexibler VSD-Occluder
29: Universeller Flexibler VSD-Occluder
30: Universeller Flexibler VSD-Occluder Soft
31: Patch-Hülle (Strumpf)
32: Getwistetes Formelement nach rechts
33: Getwistetes Formelement nach links
34: Taille mit geriffelter Struktur

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 5725552 [0005]
DE 10338702 [0006]
WO 2007/140797 A1 [0007]
EP 2014239 A2 [0007]
EP 1955661 A2 [0007]

Claims

Occlusionsinstrument 1, im Wesentlichen aus einem Verbund von gelaserten Formelementen 2, welches mittels eines Umformungs- und Wärmebehandlungsverfahrens eine geeignete Form erhält, mit einem proximalen Retentionsbereich 10, einem distalen Retentionsbereich 9 und einer zylindrischen Taille 13 zwischen einer proximalen und distalen Scheibe 12, 11, wobei die beiden Retentionsbereiche 10, 9 durch einen meist interventionellen Operationseingriff beiderseits eines zu verschließenden Shunts in einem Septum zur Anlage kommen, während die Taille 13 durch den Shunt hindurch läuft, dadurch gekennzeichnet, dass das Occlusionsinstrument 1 keine Klemmen ausweist, dass der distale Retentionsbereich 9 der gelaserten Formelemente 2 eine zum distalen Ende 7 hin offene Form aufweist und am proximalen Ende eine Kugelkupplung 14 adaptiert ist.
Occlusionsinstrument 1 gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund der gelaserten Formelemente 2 aus Nitinol oder aus einem anderen Material mit einem Formgedächtnis- oder Memory-Effekt hat.
Occlusionsinstrument 1 gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund der gelaserten Formelemente 2 auf den Durchmesser eines bei einem interventionellen Operationseingriff verwendeten Katheter verjüngen lässt.
Occlusionsinstrument 1 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Gewebeeinlage 17, welche zum vollständigen Verschließen des Shunts in der Taille 13 oder/und in den Occluderscheiben 11, 12 angeordnet ist.
Occlusionsinstrument 1 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das proximale Ende 8 als zylindrische Endform ausgeformt direkt zur Aufnahme einer Kugelkupplung 14 dient.
Verfahren zur Herstellung eines Occlusionsinstrumentes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: A) Ausbilden eines gelaserten Hohlkörpers mit Formelementen 2 aus einem Rohr 4, wobei das distale Ende 8 offen ist und das gegenüberliegende Ende 7 als Rohr 4 bleibt und B) Ausformen eines distalen Retentionsbereiches 9 am offenen distalen Ende 7, eines proximalen Retentionsbereiches 10 am proximalen rohrförmigen Ende 8 und einer zwischen dem proximalen und dem distalen Retentionsbereich 10, 9 angeordneten zylindrischen Taille 13.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des Ausformens der Retentionsbereiche 10, 9 und der Taille 13 eine Umformungs- und/oder Warmbehandlung enthält.
Occlusionsinstrument 1 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ausbildung gelaserter Formelemente 2 im Bereich der Taille 13 zu radialen Klemmen 26 mit der Funktion sich aufzustellen, wenn sich die Scheiben 11, 12 auseinanderbewegen.
Occlusionsinstrument 1 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch axial versetzte Scheiben 11, 12, wobei die Scheiben kreisförmig und/oder oval in unterschiedlichen Durchmessem ausgeformt sein können.
Occlusionsinstrument 1 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taille 13 sich im Durchmesser nur gering vom Durchmesser der Scheiben 11, 12 unterscheidet.
Occlusionsinstrument 1 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Scheiben 11, 12 gegenläufig bewegen können ohne die Gesamtfunktion zu beeinträchtigen.
Occlusionsinstrument 1 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben 11, 12 radiale Kräfte derart aufnehmen und kompensieren, dass sich die proximale Scheibe 12 und/oder die distale Scheibe 11 an einer Randfläche eindrücken ohne dass das zu einer Formveränderung auf der gegenüberliegenden Seite führt und die Scheiben 11, 12 sich in Verbindung mit getwisteten Formelementen 32, 33 beliebig in einer oder gegenläufigen Richtung radial verschieben lassen.
Occlusionsinstrument 1 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebeeinlagen 17 durch einen das Occlusionsinstrument 1 umhüllenden Strumpf (Patch-Hülle) 31 ersetzt werden, wobei die aus PET-Material hergestellten Gewebeeinlagen durch einen geeigneten elastischen biokompatiblen Elastomer oder ähnliches Material ersetzt werden.
Occlusionsinstrument 1 gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die proximale Scheibe 12, die distale Scheibe 11 und die Taille 13 gleichzeitig eine bevorzugte Formgebung in Richtung einer elliptischen Grundform ausweisen.