DE10113983A1

DE10113983A1 - Katheter zur zielgerichteten Medikamentenverabreichung

Info

Publication number: DE10113983A1
Application number: DE10113983A
Authority: DE
Inventors: Mary M Morris; Douglas Hankner; Dennis D Elsberry; Chris C Christiansen; Robert Cushing Hamlen
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2001-12-20
Also published as: FR2806918A1; IE20010197A1; FR2806918B1; US6551290B1; CH695136A5

Abstract

Ein medizinischer Katheter, welcher ein nahes Ende, welches eine Öffnung für ein Fluid aufweist, die ein therapeutisches Medikament enthält, ein entferntes Ende, wobei das entfernte Ende zumindest eine Öffnung definiert, und einen porösen Bereich umfaßt, der die durch das entfernte Ende definierte Öffnung abdeckt. In einer Ausgestaltung umfaßt der medizinische Katheter ein nahes Ende, welches eine Öffnung für ein Fluid aufweist, die ein therapeutisches Medikament enthält, zumindest zwei entfernte Enden, wobei das nahe Ende mit den entfernten Enden über einen Verbinder verbunden ist, wobei jedes entfernte Ende zumindest eine Öffnung definiert, eine Ausströmvorrichtung die Öffnung an jedem entfernten Ende abdeckt und einen separaten Begrenzer stromabwärts des Verbinders und stromaufwärts jedes entfernten Endes, um eine im wesentlichen gleiche Strömung durch jedes entfernte Ende zu schaffen. Ein zusätzlicher Begrenzer kann auch stromaufwärts vom Verbinder angeordnet sein. In einer anderen Ausgestaltung deckt eine kombinierte Ausströmvorrichtung und Begrenzer die Öffnung jedes entfernten Endes ab.

Description

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft medizinische Katheter zur zielgerichteten Medi kamentenverabreichung.

Stand der Technik

Medizinische Therapien können das Ausrichten einer Therapie auf eine gezielte Stelle des Patienten erfordern, um den therapeutischen Vorteil zu maximieren und/oder nachteilige Wirkungen auf andere Organe oder Gewebe außerhalb der an visierten Stelle des Patienten zu minimieren.

Huss & Reinhardt, U. S. Patent Nr. 4,963,306 beschreibt eine verlängerte Kathe teranordnung zur intravaskulären Verabreichung von intravenösen therapeuti schen Fluiden. Diese Vorrichtung weist ein entferntes Ende auf, welches eine Viel zahl von Poren aufweist, welches durch ein äußeres nahes Segment zur variablen Einwirkung auf einen Anwendungs-Oberflächenbereich umhüllt ist, indem das entfernte Segment von der äußeren in der Nähe liegenden Umhüllung gleitet. Ein Nachteil dieser Anordnung ist, daß sie in einem Mangel an Homogenität der Po renanordnung und der Porenanzahl zur Fluidabgabe resultiert, für welche eine Po rengröße von 2-20 Mikrometer erforderlich ist.

Delgado, U. S. Patent Nr. 3,640,269 beschreibt eine Fluid- Verabreichungsvorrichtung, die zwei flexible, Fluid-undurchlässige, an einem Ende geöffnete und mit einer vergrößerten, flexiblen, durchlässigen Tasche am Abgabe segment versehene Röhren aufweist. Diese Tasche umfaßt eine Membran, die eine einheitliche Porosität kleiner als 0,5 Mikrometer aufweist und eine Wasser durchlässigkeit von zumindest 60 ml/Minute/cm als eine Beschreibung der Fluid durchlässigkeit aufweist. Obwohl diese Ausgestaltung für eine einheitliche Flui dabgabe an an die durchlässige Tasche angrenzendes Gewebe geeignet ist, ist ein Nachteil dieser Vorrichtung seine Unfähigkeit, wegen der flexiblen, entfernten Tasche zielgerichtet auf eine Stelle des Patienten zu sein.

Daher besteht die Notwendigkeit für eine Vorrichtung, die eine einheitliche Vertei lung von therapeutischen Agenzien an ein oder mehrere anvisierte Stellen des Patienten schafft. Es besteht auch die Notwendigkeit einer Vorrichtung, die diese einheitliche Verteilung schafft, trotzdem noch eine befriedigende Starrheit zur ge nauen Anordnung der Vorrichtung aufweist, so daß sie therapeutische Agenzien an die anvisierte Stelle oder Stellen des Patienten liefern kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein neuer medizinischer Katheter wurde gefunden, der eine einheitliche Verteilung von therapeutischen Agenzien an eine anvisierte Stelle des Patienten schafft. Zu dem weist der medizinische Katheter der vorliegenden Erfindung eine einheitliche Struktur auf, die ihm erlaubt, genau angeordnet zu werden, so daß er therapeuti sche Agenzien an die anvisierten Stellen des Patienten einheitlich verteilen kann.

In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Katheter zumindest zwei entfernte Enden und ein in der Nähe liegendes, mit den zwei entfernten En den über einen Stecker verbundenes Ende auf, wie ein AY@-Stecker, welcher drei Schenkel aufweist. Daher sind die zwei entfernten Enden und das nahe Ende je weils an separaten Enden des Schenkels des Steckers angeordnet. Vorzugsweise sind an den separaten Enden jedes Schenkels Begrenzer angeordnet. Ein Be grenzer ist eine Struktur, die einen signifikanten Tropfendruck schafft, wenn Fluid durch diese Struktur strömt. Die Begrenzer der vorliegenden Erfindung schaffen ein Struktur, um die Strömung bei einem Multi-Kathetersystem auszubalancieren.

Die Begrenzer können aus irgendeinem geeigneten Werkstoff hergestellt sein, z. B. einem Pulverwerkstoff wie gesintertes Metallpulver. In dieser Ausgestaltung sind Ausströmvorrichtungen an den entfernten Enden angeordnet. Eine Ausström vorrichtung ist eine Struktur, die eine therapeutische Agens im Gegensatz zu einer einzigen Punktquelle über eine große Oberfläche verteilt und abgibt. In dieser Ausgestaltung sind die Ausströmvorrichtungen und Begrenzer, die in jedem Schenkel sind, der ein entferntes Ende aufweist, von einander getrennt. Vorzugs weise ist die Ausströmvorrichtung an der Spitze jedes entfernten Endes, und jeder Begrenzer ist stromaufwärts am entfernten Ende. Die Konstruktion ist insbesonde re zur Abgabe von Medikamenten über Multi-Katheterenden verwendbar. Zum Beispiel kann eine Medikamentenabgabe an zwei verschiedene Hemisphären des Gehirns erreicht werden und die vorliegende Erfindung kann das Medikament an jede Hemisphäre im wesentlichen in gleicher Menge abgeben, wegen der (die) Begrenzer stromaufwärts in den entfernten Enden wie auch der Ausströmvorrich tungen an den entfernten Enden. In dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfin dung werden die folgenden Vorteile durch Trennen der Ausströmvorrichtung und des Begrenzers erhalten: (1) Erhöhung der Ausgestaltungsoptionen für die Ka theterspitzen; (2) Verbesserung der Zuverlässigkeit der Katheterspitze, die im Ge hirngewebe implantiert ist; und (3) reduzierte Notwendigkeit, die Begrenzer- Struktur auf Biostabilität zu testen.

In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Begrenzer ebenfalls stromaufwärts vom Y-Verbinder angeordnet, so daß in allen drei durch den Y-Verbinder verbundenen Schenkeln ein Begrenzer ist. Diese Konstruktion schafft zusätzliche Vorteile. Zum Beispiel wirkt ein stromaufwärts des Y-Verbinders angeordneter Begrenzer wie ein Vorfilter und entfernt daher Partikel vor dem Y-Verbinder. Diese Vorfilter-Funktion vermindert Partikel an den Begrenzern strom abwärts des Y-Verbinders, wodurch sich das Potential für unterschiedliche Trop fendrücke und Strömungsmengen durch die Begrenzer stromabwärts des Y-Verbinders und schließlich die Strömungsmenge des durch die Ausströmvorrich tungen an den entfernten Enden abgegebenen Medikaments vermindert. Zusätz lich verhindert diese Ausgestaltung die Möglichkeit zum Einsetzen eines Kathe ters, wo nur ein Begrenzer stromabwärts des Y-Verbinders und ein Begrenzer stromaufwärts des Y-Verbinders ist.

In einer weiteren Ausgestaltung umfaßt der Katheter der vorliegenden Erfindung eine starre Vorrichtung, die eine starre Röhre zum Positionieren des entfernten Endes des Katheters in der Nähe einer oder mehrerer anvisierter Stellen des Pati enten aufweist, das entfernte Ende des Katheters weist ein starres, poröses Ab gabeelement auf, welches eine Porosität von weniger als 0,50 Mikrometer zum Erreichen einer homogenen Abgabe an die anvisierte Stelle des Patienten auf weist. Insbesondere weist der Katheter der vorliegenden Erfindung in dieser Aus gestaltung eine starre Vorrichtung auf, die eine offene Röhre aufweist, welche ein entferntes Ende aufweist, wobei das entfernte Ende gesintertes Metallpulver auf weist, zum Beispiel Metall-Mikrokörner, um eine einheitliche Porosität des Abgabe segments zu schaffen. In dieser Ausgestaltung umfaßt das entfernte Ende zumin dest eine einheitliche, aus gesintertem Metallpulver gebildete Oberfläche. Vor zugsweise kann das gesinterte Metallpulver aus einem Werkstoff geringen Ge wichts und hoher Spannungsfestigkeit, wie Wolfram, Titan oder Tantal gebildet sein. In dieser Ausgestaltung arbeitet die starre Vorrichtung als Ausströmvorrich tung und als Begrenzer. Die starre Vorrichtung aus gesintertem Metall in dieser Ausgestaltung kann unter Verwendung einer einzigen Graphit-Hohlform (cavity carbon mold) und eines Formeinsatzes hergestellt werden. Als Alternative kann die starre Vorrichtung aus gesintertem Metall unter Verwendung pulverisierten Materials und pyrogenem Sintern hergestellt sein, wie hoher Druck und pyrogenes Sintern. Gesinterte starre Metallvorrichtungen können an den entfernten Enden der separaten Schenkel eines Katheters zur Anordnung an vielen Stellen des Pa tienten angeordnet werden. Jedes entfernte Ende kann mit einem Verbinder (z. 3. einen AY-@Verbinder) zur Verbindung mit einer einzigen Therapiequelle verbun den sein. Die starre Vorrichtung aus gesintertem Metall in dieser Ausgestaltung arbeitet als beides, als ein Fluid begrenzer und als eine Fluid-Ausströmvorrichtung. Daher können die Begrenzer- und Ausströmvorrichtungsfunktionen wie in eirar Membranspitze kombiniert werden oder getrennt sein, wobei der Begrenzer stromaufwärts bezüglich der Ausströmvorrichtung in jedem Schenkel des Kathe ters ist.

Wenn es für das gesinterte Metallpulver gewünscht wird, diffus strahlendurchlässig (radiopaque) zu sein, kann diffus strahlendurchlässiges Material verwendet war den, wie Wolfram, Titan oder Tantal. Diese Metalle sind nicht magnetisch und deshalb in einer magnetisch abtastenden Umgebung sicher.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Multi-Enden-Katheter für eine Medikamentenabgabe ausgehend von einer einzigen Quellenpumpe zu schaffen. Die vorliegende Erfindung liefert eine Katheterkonstruktion, die eine gewünschte Verteilung in anvisierte Bereiche des Patienten schafft, wie intraparemchymisches Geben von Medikamenten in Gewebe. Die Medikamentenabgabe durch die vorlie gende Erfindung kann an ein Organ erfolgen und eine einheitliche Verteilung an dieses Organ kann erwünscht sein. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Multi-Enden-Katheter für das Gehirn des Patienten zu schaffen, zumindest zwei, insbesondere für zwei verschiedene Hälften des Gehirns, wobei jedes Katheterende von der gleichen Pumpe mit Medikamenten versorgt wird, und wobei die Fluidströmungen der therapeutischen Agens in den beiden Katheteren den im wesentlichen gleich sind. Es ist gewöhnlich wünschenswert, daß gleiche Mengen an beide Gehirnhälften abgegeben werden.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Katheter zu schaf fen, um eine therapeutische Agens an eine größere Oberfläche als durch eine ein zige Punktquelle zu verteilen. Diese Struktur bewirkt ein Abnehmen der Fluidströ mung und reduziert die Gefahr einer Beschädigung von Gewebe in der Nähe dar Infusionsstelle. Um eine gleiche oder annähernd gleiche, bilaterale Medikamen tenabgabe zu erreichen, ist es erforderlich, daß die zwei entfernten Enden, wenn Fluid abgegeben wird, von einem entfernten Ende an eine Zielstelle einer Hälfte kein Fluid an die andere Hälfte liefern.

Die vorliegende Erfindung kann für viele Medikamentenverabreichungs- Anwendungen verwendet werden, einschließlich von aber nicht beschränkend auf intraparemchymale oder Gewebeinfusion (wie Infusion in das Gehirngewebe), in trathekale Medikamentenverabreichung und intracerebrale, ventrikulare (ICV) Me dikamentenverabreichung oder jegliche Medikamenteninfusion in einen mit Fluid gefüllten Raum oder an einen Tumor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt den Katheter der vorliegenden Erfindung, wenn er an einer be vorzugten Stelle des menschlichen Körpers und zur Medikamentenverabreichung an jede Seite des Gehirns eines Patienten implantiert ist.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den implantierten Katheter der vorliegenden Erfindung, welcher eine Medikamentenverabreichung an die zwei Hälften des Ge hirns eines Patienten schafft.

Fig. 3A zeigt eine Ausgestaltung des Katheters der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Vorrichtung 20.

Fig. 3B zeigt eine andere Ausgestaltung des Katheters der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Vorrichtung 20.

Fig. 3C zeigt eine andere Ausgestaltung des Katheters der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Vorrichtung 20, wobei diese Ausgestaltung zwei Ausströmvorrichtungen- und Begrenzer-Segmente an den entfernten Enden aufweist.

Fig. 3D zeigt eine andere Ausgestaltung des Katheters der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Vorrichtung 20, wobei diese Ausgestaltung mehr als zwei Ausströmvorrichtungen- und Begrenzer-Segmente an den entfern ten Enden aufweist.

Fig. 4A zeigt eine andere Ausgestaltung des Katheters der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Vorrichtung 20, wobei diese Ausgestaltung ei nen separaten, zwischen jeder Ausströmvorrichtung eines entfernten Katheter- Segments und dem Verbinder 50 angeordneten Begrenzer aufweist.

Fig. 4B zeigt eine andere Ausgestaltung des Katheters der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Vorrichtung 20, wobei diese Ausgestaltung Mehrfach-Verbinder 50 und Mehrfach-Katheter-Segmente mit Ausströmvorrichtun gen mit zwischen jeder Ausströmvorrichtung eines entfernten Katheter-Segments getrennt angeordneten Begrenzern und einem entsprechenden Verbinder 50 auf weist.

Fig. 5A zeigt eine andere Ausgestaltung des Katheters der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Vorrichtung 20, wobei diese Ausgestaltung ge trennte, zwischen jeder Ausströmvorrichtung eines entfernten Katheter-Segments und einem entsprechenden Verbinder 50 angeordnete Begrenzer aufweist, und ein Begrenzer 90 zwischen dem nahen Ende 24 und dem ersten Verbinder 50 stromabwärts des nahen Endes 24 angeordnet ist.

Fig. 5B zeigt die gleiche Struktur wie Fig. 4B, außer daß in dieser weite ren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ein Begrenzer 90 zwischen dem nahen Ende 24 und dem ersten Verbinder 50 stromabwärts angeordnet ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, weist in einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung der Katheter 22 ein nahes Ende 24 und entfernte Enden 26 und 26' auf. Die entfernten Enden 26 und 26' sind mit dem Katheter 22 verbunden, welcher sich an einem AY@-Verbinder 50 spaltet. 'Das entfernte Ende 26 ist in dem rech ten cerebralen Cortex anterior 16 angeordnet, und das entfernte Ende 26' ist in dem linken cerebralen Cortex anterior 16' angeordnet. Das nahe Ende 24 ist an der Vorrichtung 24 befestigt, welche eine implantierbare Infusionspumpe sein kann. Obwohl zwei entfernte Enden gezeigt sind, kann die vorliegende Erfindung ein oder mehr als zwei entfernte Enden aufweisen.

Wie weiter in der in Fig. 2 dargestellten Ausgestaltung gezeigt ist, weist der Ka theter 22 stromabwärts von der Vorrichtung 20 und stromaufwärts vom Verbinder 50 einen Katheterbereich 10 auf.

Kombinierte Ausströmvorrichtung/Begrenzer

Wie in Fig. 3A gezeigt ist, ist nur ein entferntes Ende 26 und kein Verbinder 50 vorgesehen. Der Katheterbereich 10 umfaßt vorzugsweise eine längliche, röhren förmige Wand 30, welche einen zentralen Hohlraum 32 definiert. In dieser Ausge staltung beginnt der Katheter 22 an einem nahen Ende 24 und endet an einem entfernten Ende 26. In dieser Ausgestaltung weist das entfernte Ende 26 eine Katheterspitze 34 auf. Das nahe Ende 24 definiert eine Öffnung 17. Der Hohlraum 32 ist durch die röhrenförmige Wand 30 definiert. Die röhrenförmige Wand 30 en det am Ende 36. In dieser Ausgestaltung ist die Katheterspitze 34 an der röhren förmigen Wand 30 befestigt. Die Katheterspitze 34 weist einen Hohlraum 38 auf, um ein Medikament vom Hohlraum 32 zu erhalten, welches ein von der Vorrich tung 20 gepumptes Medikament erhalten kann. Der röhrenförmige Bereich 30 en det am Ende 36. Im Rahmen dieser Offenbarung wird die Länge des Bereichs der Katetherspritze 34, welche dem Patientengewebe ausgesetzt ist, durch eine Län ge Ax@ repräsentiert.

In dieser Ausgestaltung umfaßt der Katheter 22 der vorliegenden Erfindung eine starre Vorrichtung, die eine starre Röhrenwand 30 zum Positionieren des entfern ten Endes 26 des Katheters in der Nähe einer Patientenstelle aufweist, wobei das entfernte Ende 26 einen starren porösen Bereich oder ein aus einem mikrokörni gen Material gesintertes Medikamentenverabreichungs-Segment 60 aufweist, wel ches zum Erreichen einer homogenen Abgabe an die anvisierte Steile des Pati enten eine Porosität von weniger als 0,5 Mikrometer aufweist. In dieser Ausge staltung umfaßt das starre, poröse Medikamentenverabreichungs-Segment 60 gesintertes, mikrokörniges Metall, um eine einheitliche Porosität zu erreichen. Da her kann ein Medikament von der Vorrichtung 20 durch die Öffnung 17, über den Hohlraum 32, den Hohlraum 38 und durch das Medikamentenverabreichungs- Segment 60 an eine anvisierte Stelle des Patienten gepumpt werden. In der in Fig. 3A gezeigten Ausgestaltung kann das Medikamentenverabreichungs-Segment 60 auch als eine Kombination einer Ausströmvorrichtung und Begrenzers ausge bildet sein. Mit anderen Worten das Verabreichungssegment 60 begrenzt die Strömung eines Fluids, welches ein therapeutisches Medikament enthält, und verteilt auch dieses Fluid, so daß das Fluid verteilt wird und von der äußeren Oberfläche des Abgabesegments 60 abgegeben wird, der die anvisierte Patien tenstelle ausgesetzt ist.

In dieser Ausgestaltung definiert das gesinterte Metallpulver des Verabreichungs segments 60 eine Vielzahl von Poren oder porösen Öffnungen 25. Vorzugsweise ist das gesinterte Metallpulver aus einem Material mit geringem Gericht und hoher Spannungsfestigkeit gebildet, wie z. B. Wolfram, Titan oder Tantal.

Die starre Vorrichtung aus gesintertem Metall kann unter Verwendung einer einzi gen Graphit-Hohlform und einem Formeinsatz hergestellt werden. Als Alternative kann die starre Metallvorrichtung zu einem Grünling unter Verwendung hohen Drucks gepreßt und unter Verwendung von Hitze gesintert werden, um den Grün ling zu einer verschmolzenen Struktur (z. B. ohne Graphitform) zu konvertieren. Mikrokörner können in jeder Form unter pyrogenem Verarbeiten zusammenge preßt werden.

Wenn für das gesinterte Metallpulver eine diffuse Strahlendurchlässigkeit ge wünscht ist, kann strahlendurchlässiges Material verwendet werden, wie Wolfram, Titan oder Tantal. Diese Metalle sind nicht magnetisch und daher in einer magne tisch abtastenden Umgebung sicher.

Die gewünschte Porosität der gesinterten porösen Spitze kann durch die im Form herstellungsverfahren verwendeten Körner des Metallpulvers ausgewählt werden. In dieser Ausgestaltung ist der maximal dimensionierte Abstand zwischen angren zenden Mikrokörnern (z. B. Porengröße) direkt abhängig zum Durchmesser der Mikrokörner, und ist vorzugsweise wie folgt:

Durchmesser der Mikrokörner
Maximal dimensionierter Abstand (z. B. Porengröße)
40 Mikrometer	Weniger als 6,2 Mikrometer
30 Mikrometer	Weniger als 4,7 Mikrometer
20 Mikrometer	Weniger als 3,1 Mikrometer
10 Mikrometer	Weniger als 1,6 Mikrometer
5 Mikrometer	Weniger als 0,8 Mikrometer
3 Mikrometer	Weniger als 0,5 Mikrometer
2 Mikrometer	Weniger als 0,3 Mikrometer

In der aktuellen Praxis ist der dreidimensionale Raum geringer als der ideale, da die Kompression während des Sinterprozesses die Abmessungen reduziert.

Im U. S. Patent Nr. 5,846,220 (angemeldet von Medtronic), auf welches hierin Be zug genommen wird, ist ein therapeutisches Verfahren zur Behandlung der Alz heimerschen Krankheit offenbart. Im U. S. Patent Nr. 5,846,220 weist das entfernte Ende eine poröse Spitze oder ein geschlossenes Ende auf, wobei die Katheter spitze vorzugsweise aus porösem Material wie Polysulfon-Hohlfasern, hergestellt durch Amicon, zusammengesetzt ist, obwohl Polyäthylen, Polyamide, Polypropy len und aufgeschäumtes Polytetrafluoräthylen (ePTFE) auch geeignet sind, und ist vorzugsweise auf der gesamten Länge porös, um dem lndomethacin zu ermögli chen, in den Hippocampus zu strömen, und die bevorzugte Porengröße liegt un gefähr in einem Bereich von 0,1-0,2 Mikrometer. Siehe Spalte 5, Zeile 64 bis Spalte 6, Zeile 4 des U. S. Patents Nr. 5,846,220.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom U. S. Patent Nr. 5,846,220, weil unter anderem die vorliegende Erfindung viel größere Porengrößen aufweist, z. B. ungefähr 0,3 bis 6,2 Mikrometer, und das poröse Material in der vorliegenden Er findung vorzugsweise aus gesintertem Metall-Mikrokörnern gebildet ist.

Eine andere Ausgestaltung ist in Fig. 3B gezeigt. Diese Ausgestaltung ist zu der in Fig. 3A ähnlich, außer daß eine Seitenöffnung 29 am entfernten Ende 26 defi niert und das Verabreichungssegment 60 an der Seitenöffnung positioniert ist. Als Alternative kann das Verabreichungssegment 60 über oder unter der Seitenöff nung relativ zur Röhrenwand 30 positioniert sein. Die Seitenöffnung 29 kann von anderen hierin gezeigten und/oder beschriebenen Ausgestaltungen umfaßt sein.

Eine andere Ausgestaltung ist in Fig. 3C dargestellt. Fig. 3C ist ähnlich zur Fig. 3A, außer daß zwei entfernte Enden 26 und 26', zwei Medikament- Verabreichungssegmente 60 und zwei mit einem Verbinder 50 und den entspre chenden entfernten Enden 26 und 26' verbundene Schenkel 80 und 80' vorgese hen sind. Diese Ausgestaltung kann als Katheter mit zwei Ausströmvorrich tungs-/Begrenzer-Kathetersegmenten zugeordnet werden. Diese Ausgestaltung kann verwendet werden, um ein Medikament an zwei anvisierte Stellen des Patienten zu liefern.

Eine alternative Ausgestaltung ist in Fig. 3D gezeigt. Diese Ausgestaltung ist die gleiche, wie die in Fig. 3C gezeigte, außer daß mehr als ein Verbinder 50 und mehr als zwei entfernte Enden (in dieser Ausgestaltung stehen zwei entfernte En den 26 und zwei entfernte Enden 26' für eine Summe von vier entfernten Enden), mehr als zwei Verabreichungssegment-Bereiche 60, mehr als ein Katheterbereich 10 und mehr als zwei entfernte Spitzen 34, welche einen Hohlraum 38 aufweisen, um ein Medikament vom Hohlraum 32 zu erhalten, vorgesehen sind. Obwohl vier entfernte Enden gezeigt sind, kann die vorliegende Erfindung irgendeine Anzahl von entfernten Enden zur Medikamentenabgabe an anvisierte Stellen des Patien ten aufweisen, wenn es gewünscht ist. Die Verbinder 50 werden verwendet, um das nahe Ende 24 mit Katheterbereichen 10 und die Katheterbereiche 10 mit den Schenkeln 80 und 80' zu verbinden. Diese Ausgestaltung kann als Katheter mit Multi-Ausströmvorrichtungs-/Begrenzer-Kathetersegmenten zugeordnet werden. Diese Ausgestaltung kann zur Lieferung eines Medikaments an mehr als zwei Stellen des Patienten verwendet werden.

Getrennte Ausströmvorrichtung und Begrenzer

Eine andere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4A gezeigt. Diese Ausgestaltung weist viele der gleichen Elemente wie die zuvor beschriebe nen vier Ausgestaltungen auf, insbesondere die in Fig. 3C gezeigte Ausgestal tung. Die in Fig. 4A gezeigte Ausgestaltung weist einen Katheter 22 auf, der zu mindest zwei entfernte Enden 26 und 26' aufweist, und einen an jedem entfernten Ende mit einem Verbinder 50 verbundener Katheterbereich oder Schenkel 10. Ferner sind Begrenzer 70 und 70' in jedem Schenkel 80 und 80 stromabwärts vom Verbinder 50 angeordnet. Die Begrenzer 70 und 70' können aus irgendeinem geeigneten Werkstoff einschließlich aber nicht beschränkend auf z. B. gesintertes Metallpulver gebildet sein, welches oben zuvor beschrieben worden ist, oder ei nem Werkstoff, der einen Strömungsweg im Durchmesser oder Kapillarröhren schafft. In dieser Ausgestaltung sind das Medikament-Verabreichungssegment (z. B. Ausströmvorrichtung) 60 und die Begrenzer 70 und 71' sind voneinander ge trennt. Das Medikament-Verabreichungssegment 60 ist an der Spitze 34 jedes entfernten Endes 26 und 26', und die Begrenzer 70 und 71' sind entsprechend stromaufwärts von den entfernten Enden 26 und 26' angeordnet. Diese Konstruk tion ist besonders zum Verabreichen von Medikamenten über Multi- Kathederenden (mehr als eines) verwendbar. Zum Beispiel kann eine Medika mentenverabreichung an die zwei verschiedenen Hälften des Gehirns gewünscht sein, und die vorliegende Erfindung kann Medikamente an jede Hälfte im wesentli chen gleichmäßig liefern, weil die Begrenzer stromaufwärts der entfernten Enden und die Ausströmvorrichtungen an den entfernten Enden sind. In dieser Ausge staltung der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Vorteile durch Trennen der Ausströmvorrichtungen und der Begrenzer erreicht: (1) Erhöhung der Ausge staltungsoptionen für die Katheterspitze; (2) verbesserte Zuverlässigkeit der Ka theterspitze, die im Gehirngewebe implantiert ist; und (3) reduzierte Notwendigkeit, um die Struktur des Begrenzers auf Biokompatibilität zu prüfen.

Eine alternative Ausgestaltung ist in Fig. 4B gezeigt. Diese Ausgestaltung ist die gleiche, wie die in Fig. 4A gezeigte, außer daß es mehr als Verbinder 50 gibt, mehr als zwei entfernte Enden (in dieser Ausgestaltung zwei entfernte Enden 26 und zwei entfernte Enden 26' für eine Summe von vier entfernten Enden), mehr als zwei Verabreichungs-Segmentbereiche 60, mehr als einen Katheterbereich 10, mehr als einen Schenkel 80, mehr als einen Schenkel 80' und mehr als zwei ent fernte Spitzen 34, welche einen Hohlraum 48 aufweisen, um ein Medikament vom Hohlraum 32 zu erhalten. Die Verbinder 50 werden zum Verbinden der Katheter bereiche 10 an das nahe Ende 24 verwendet. Diese Ausgestaltung kann zum Ver abreichen eines Medikaments an mehr als zwei anvisierte Stellen des Patienten verwendet werden.

Fig. 5A zeigt die gleiche Struktur wie Fig. 5A, außer daß in dieser anderen Aus gestaltung der vorliegenden Erfindung ein Begrenzer 90 stromaufwärts vom Ver binder 50 angeordnet ist, wie auch daß ein Begrenzer in den Schenkeln 80, 80' und der Katheterbereich 10 des Katheter 22 mit dem Verbinder 50 verbunden ist. Diese Konstruktion schafft zusätzliche Vorteile. Zum Beispiel arbeitet der Begren zer 90 stromaufwärts vom Verbinder 50 als Vorfilter und entfernt daher jegliche Partikel vor dem Verbinder 50. Diese Vorfilterfunktion reduziert Partikel in den Be grenzern 70 und 70' stromabwärts des Verbinders 50, wodurch das Potential für unterschiedliche Tropfendrücke und Strömungsmengen durch die Begrenzer 70 und 70' stromabwärts vom Verbinder 50 und demzufolge die Strömungsmenge des durch die Ausströmvorrichtung oder das Abgabesegment 60 an den entfern ten Enden abgegebenen Medikaments reduziert wird. Zusätzlich verhindert diese Ausgestaltung die Möglichkeit des inkorrekten Einsatzes eines Katheters, wenn nur ein Begrenzer stromaufwärts vom Verbinder und ein Begrenzer aufwärts vom Verbinder 50 ist und ein Schenkel 80 oder 80' keinen Begrenzer aufweist.

Fig. 5B zeigt die gleiche Struktur wie Fig. 4B, außer daß in dieser anderen Aus gestaltung der vorliegenden Erfindung ein Begrenzer 90 zwischen dem nahen En den 24 und dem ersten Verbinder 50 stromabwärts des nahem Enden 24 ange ordnet ist, um zu ein Medikament an mehr als zwei anvisierte Stellen des Patien ten zu liefern.

Gemäß den in den Fig. 4A, 4B, 5A und 5B gezeigten Ausgestaltungen wird das Medikamentenfluid durch viele kleine Poren des Medikamentensegments 60 gedrückt, und die Begrenzer 70, 70' und 90 bilden im wesentlichen den gleichen Strömungswiderstand, und daher folgt das gelieferte Medikamentenfluid einen kurvenreichen Weg. In diesen Ausgestaltungen ist die Summe der Widerstände auf die Strömung durch die entfernten Enden des Multi-Katheters vorzugsweise gleich, so daß eine gleiche Strömung durch die entfernten Enden des Multi- Katheters erreicht wird. Die oben beschriebenen und in den Fig. 4A, 4B, 5A und 5B gezeigten Strukturen schaffen eine im wesentlichen gleiche Strömung durch die entfernten Enden des Multi-Katheters. Eine weitere Besprechung über das Medikament-Verabreichungssegment (z. B. Ausströmvorrichtung) und den Strömungsbegrenzer wird unten fortgesetzt.

Fluid-Ausströmvorrichtung

Eine Fluidmodellierung zeigt, daß die Verteilung der Fluidströmung mit einer Vielzahl kleiner Löcher in einfachem Silikon- oder Polyu räthan erscheinen wird. Die Ausströmvorrichtung, z. B. das in den Fig. 4A, 4B, 5A und 5B gezeigte Medikament-Verabreichungssegment 60, kann irgendeine geeignete Struktur umfassen. Zum Beispiel kann die Ausströmvorrichtung Material umfassen, welches Laser-gebohrte Bohrungen aufweist, die 0,001-0,005 Zoll i m Durchmesser sind, und kann etwa 20 bis 100 Bohrungen pro Ausströmvorrichtung aufweisen. In einer Ausgestaltung sollte die größte Entfernung von vierzig Bohrun gen, die 0,005 Zoll im Durchmesser aufweisen, 76% der Strömung im Vergleich mit den meisten in der Nähe liegenden Bohrungen (Gesamtströmung 1 Mikroliter/Mi nute) aufweisen. Für Bohrungen, die im Durchmesser 0,001 Zoll sind, sollten die Fernbohrungen 99,95% der Strömung im Vergleich mit den in der Nähe liegenden Bohrungen aufweisen. Zusätzlich weisen viele poröse Werkstoffe wie gesintertes Metall, gesintertes Polyäthylen oder poröses PTFE (z. B. Teflon) Ausströmvor richtungs-Eigenschaften auf. Daher sind diese Strukturen gute Ausströmvorrich tungen mit Strömungsmengen von ungefähr 1 Mikroliter/Minute bis ungefähr 20 Mikroliter/Minute. Für diese unterschiedlichen Materialien wird eine konstante Permeabilität von weniger als ungefähr 30.000 und ein Blasenpunkt von weniger als ungefähr 10 PSI bevorzugt.

Fluidbegrenzer

Um die Strömung in jeder Hälfte des Gehirns des Patienten aus zubalancieren, muß der Widerstand bezüglich der Strömung in jedem Schenkel des Katheters im Vergleich zu dem Widerstand an der Gewebeschnittstelle signifi kant sein. Wenn der Begrenzer einen Tropfendruck von ungefähr 2-10 psi für eine Strömungsmenge von ungefähr 10 Mikroliter/Minute erzeugt, wird eine Än derung beim interstitialen Druck (weniger als 0,5 psi) kein Ungleichgewicht der Strömung in den zwei Schenkeln des Katheters für eine gewünschte Strömungs mengen von 1-10 Mikroliter/Minute erzeugen. Für diesen Tropfendruck muß das Material für den Begrenzer sehr kurvenreich sein und eine signifikante Länge (d. h. Dicke) aufweisen. Für den Begrenzer wird ein Material mit einer konstanten Permeabilität von weniger als ungefähr 5.000 und einem Blasenpunkt von unge fähr 10 psi bevorzugt. Obwohl der Begrenzer in dieser Ausgestaltung von der Aus strömvorrichtung getrennt ist, sind die Abmessungen und die Materialien nicht auf die typisch für intraparemchymale Implantation als geeignet angesehenen, be schränkt. Geeignete Materialien für Begrenzer gegeben durch die große mögliche Länge außerhalb des Gehirns sind gesinterte poröse Metalle und gesinterte und/oder poröse Polymere. Verfahren zu Herstellung und Materialien für die Begrenzer der vorliegenden Erfindung schließen dünne Filterschichten (z. B. Polyäthersulfone oder Polypropylen von Pall Corporation (East Hills, NY)), Polycarbonat- Membranen (Osmonics, Inc. (Minnetonka, MN)), Polyvinylidinfluorid von Millipore Coporation (Bedford, MA)), Tiefenfilter aus gesintertem Metall (von Mott, Inc. (Farmington, CT)), gesintertes Polyäthylen (von Porex Surgial (College Park)), gesintertes Glas (von Robu Glasfilter-Geräte GmbH (Hattert, Deutschland)), Öff nungssaphire und/oder Kapillarröhren ein, sind aber nicht darauf begrenzt. Vor zugsweise ist der Begrenzer ein Tiefenfilter, obwohl es keine Nachteile hat, daß er andere Materialien haben kann. Schichtmembranen weisen einen Nachteil auf, indem sie sehr kleine Poren aufweisen, die zum Verstopfen neigen und einen hö heren Druck erfordern, um Luft durch die nasse Membran zu lassen (d. h. Blasen punkt). Öffnungstyp-Begrenzer weisen den Nachteil des hohen Tropfendrucks auf, der extrem empfindlich auf den Durchmesser reagiert, wodurch es schwierig und aufwendig wird, zwei Begrenzer dieses Typs so anzupassen, daß um eine im we sentlichen gleiche Strömung zu erreichen.

Der Begrenzer sollte einen großen Tropfend ruck schaffen. Der Tropfendruck kann durch Darcy's Gesetz ausgedrückt werden. Darcy's Gesetz ist wie folgt:

mit
K = Permeabilitätskonstante
F = Strömungsmenge
µ = Viskosität des Fluids
T = Dicke des porösen Wegs
A = Oberfläche
Delta P = Druckdifferenz

Die entgegenstehenden Anforderungen der großen Oberfläche für eine Ausström vorrichtung und eines großen Tropfendrucks für den Begrenzer können durch ge trennte Strukturen für jede dieser Funktionen vereinbart werden.

Trennen der Begrenzer von den Ausströmvorrichtungen und Anordnen der Be grenzer stromaufwärts zu den Ausströmvorrichtungen bewirken hinsichtlich des Widerstands zur Strömung an den entfernten Enden nicht signifikant gegenüber dem Gesamtwiderstand zur Strömung zu sein, und die Strömung durch Multi- Katheter wird im wesentlichen gleich.

Ein Beispiel ist dieser AY@Katheter, wenn der Widerstand zur Strömung durch eine erste Ausströmvorrichtung einen relativen Wert von 1 aufweist und der Wi derstand zur Strömung durch eine zweite Ausströmvorrichtung einen relativen Wert von 2 aufweist, wird doppelt soviel Strömung durch die erste Ausströmvor richtung gehen.

Auf der anderen Seite wenn Begrenzer mit einem relativen Widerstand von 100 stromaufwärts der ersten und zweiten Ausströmvorrichtung angeordnet werden, so daß der Gesamtwiderstand zur Strömung durch die erste Ausströmvorrichtung ei nen relativen Wert von 101 aufweist, und der Gesamtwiderstand zur Strömung durch die zweite Ausströmvorrichtung einen relativen Wert von 102 aufweist, wer den die Strömungen durch den ersten und die zweite Ausströmvorrichtung im we sentlichen gleich. Gleiche Begrenzer für die Fluidströmung jeden Schenkels ist der Schlüssel für eine im wesentlichen gleiche Fluidströmung durch jeden Schenkel.

Die durch diese Ausgestaltung geschaffenen Merkmale schließen ein:

1. Getrennte Ausströmvorrichtungs- und Begrenzermerkmale für bilaterale in traparemchymale Medikament-Verabreichungssegment-Katheter.
2. Verwendung von einfachen Ausströmvorrichtungen, die eine unbefriedigende Krümmung der porösen Struktur aufweisen, um akzeptable Begrenzer zu bil den.
3. Verwendung von einer Vielzahl kleiner Bohrungen (weniger als 0,005 Zoll im Durchmesser; erzeugt mit einem Laser) als eine Fluid-Ausströmvorrichtung.
4. Anordnung eines Katheter-Begrenzers am nahen Ende (nicht entfernt) d es Katheters, um eine größere Vorrichtungsflexibilität zu schaffen, d. h. vermin dern der Anzahl der Verbinder, Verschlüsse, Bauteile für das entfernte Ka thetersegment.
5. Möglichkeit der Strömungssteuerung im Gehirnkatheter mit Änderungen im Katheterdesign/-werkstoff, welcher nicht direkt im Gehirngewebe implantiert ist.

Daher schafft die vorliegende Erfindung einen Multi-Endenkatheter zur Medika mentenverabreichung. Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung Multi- Endenkatheter, z. B. zumindest zwei, in ein Gehirn eines Patienten und besonders in zwei unterschiedliche Hälften des Gehirns, wobei jedes Katheterende von der gleichen Pumpe mit therapeutischen Medikamenten versorgt wird, und wobei die Fluidströmung der therapeutischen Agens zwischen den zwei Katheterenden im wesentlichen gleich ist.

Die vorliegende Erfindung schafft auch einen Katheter, der eine therapeutische Agens gegenüber einer einzigen Punktquelle über eine große Oberfläche verteilt. Die Vorteile dieser Struktur sind, daß die Fluidströmung abnimmt, und sich die Än derung der Beschädigung des Patietengewebes vermindert. Um zu gleichen oder annähernd gleichen bilateralen Medikamentenverabreichung zu kommen, sind zwei Katheter erforderlich. Es ist üblicherweise wünschenswert, in beiden Kathe tern gleiche Strömungen zu haben, um gleiche Mengen des Medikaments an bei de Gehirnhälften zu liefern.

Die vorliegende Erfindung kann für viele verschiedene Medikament- Verabreichungsanwendungen verwendet werden, einschließlich aber nicht be schränkend auf intraparemchymale Gewebelieferung, intrathecale Medikament verabreichung und intracerebrale ventrikulare (ICV) Medikamentverabreichung.

Viele Modifikationen und Variationen können hinsichtlich der hierin beschriebenen und dargestellten Techniken und Strukturen gemacht werden, ohne den Geist und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um eine kryostatische Agens in eine an einer Vielzahl unterschiedlicher Stellen im Körper angeordnete, maligne Masse als infusion zu verabreichen, oder einen Nerven-Wachstumsfaktor in den inrathe kalen Raum der Wirbelsäule zu verabreichen, oder die Alzheimersche Krankheit durch Infusion von lndomethacin oder anderen Medikamenten in den Hippocam pus des Patienten zu behandeln. Demgemäß sollten die hierin beschriebenen und dargestellten Techniken und Strukturen nur als beschreibend und nicht als den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung beschränkend verstanden werden.

Claims

1. Medizinischer Katheter, welcher umfaßt:
ein nahes Ende, welches eine Öffnung für ein Fluid aufweist, welches ein therapeutisches Medikament enthält;
ein entferntes Ende, wobei das entfernte Ende zumindest eine Öffnung defi niert; und
einen porösen Bereich, der die durch das entfernte Ende definierte Öffnung abdeckt.

2. Medizinischer Katheter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das entfernte Ende definierte Öffnung eine seitliche Öffnung ist.

3. Medizinischer Katheter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Bereich Poren definiert, deren Durchmesser in einem Bereich von ungefähr 0,3 bis 6,2 Mikrometer liegen.

4. Medizinischer Katheter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Bereich gesinterte Mikrometallkörner aufweist.

5. Medizinischer Katheter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Bereich ein diffus strahlendurchlässiges Material aufweist.

6. Medizinischer Katheter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Bereich Wolfram, Tantal oder Titan enthält.

7. Medizinischer Katheter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Bereich ein Fluid durch die durch das entfernte Ende definierte Öff nung in der Strömung begrenzt und ausströmen läßt.

8. Medizinischer Katheter, welcher umfaßt:
ein nahes Ende mit einer Öffnung für ein Fluid, welches ein therapeutisches Medikament enthält;
zumindest zwei entfernte Enden, wobei das nahe Ende mit den entfernten Enden über einen verzweigten Verbinder verbunden ist, wobei jedes ent fernte Ende zumindest eine Öffnung definiert;
eine Ausströmvorrichtung, die die Öffnung jedes entfernten Endes abdeckt; und
einen Begrenzer zwischen dem verzweigten Verbinder und jedem entfernten Ende, um eine im wesentlichen gleiche Strömung durch jedes entfernte Ende zu schaffen.

9. Medizinischer Katheter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung zumindest eines entfernten Endes eine seitliche Öffnung ist.

10. Medizinischer Katheter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ser ferner stromaufwärts vom Verbinder einen Begrenzer aufweist.

11. Medizinischer Katheter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmvorrichtungen Poren mit Durchmessern in einem Bereich von un gefähr 0,3 bis 6,2 Mikrometer definieren.

12. Medizinischer Katheter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zu mindest eine Ausströmvorrichtung ein diffus strahlendurchlässiges Material enthält.

13. Medizinischer Katheter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmvorrichtungen einen Bereich mit gesinterten Mikrometallkörnern aufweisen.

14. Medizinischer Katheter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmvorrichtungen Wolfram, Tantal oder Titan aufweisen.

15. Medizinischer Katheter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Begrenzer ein Material aufweist, welches Poren mit Durchmessern in einem Bereich von ungefähr 0,3 bis 6,2 Mikrometer definiert.

16. Medizinischer Katheter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Begrenzer ein diffus strahlendurchlässiges Material aufweist.

17. Medizinischer Katheter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zu mindest ein Begrenzer Wolfram, Tantal oder Titan aufweist.

18. Medizinischer Katheter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzer stromaufwärts des Verbinders ein Material aufweist, welches Po ren in der Größe des Durchmessers in einem Bereich von ungefähr 0,3 bis 6,2 Mikrometer definiert.

19. Medizinischer Katheter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzer stromaufwärts des Verbinders ein diffus strahlendurchlässiges Material aufweist.

20. Medizinischer Katheter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzer stromaufwärts des Verbinders Wolfram, Tantal oder Titan auf weist.