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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen chirurgischen Faden mit einem
Kern-Mantel-Aufbau und mit Widerhaken zur Verankerung in biologischen,
insbesondere menschlichen und/oder tierischen, Geweben, ein chirurgisches
Kit sowie ein Herstellungsverfahren für den chirurgischen
Faden.
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Zum
Verschluss von Wunden kommen in der Chirurgie standardmäßig
fadenförmige Nahtmaterialien zum Einsatz. Diese werden
gewöhnlich geknotet, um eine sichere Fixierung im Gewebe
zu erzielen. Hierbei ist darauf zu achten, dass die zu verschließenden
Wunden stets mit einer optimalen Kraft an den Wundrändern vernäht
werden. Werden die Wundränder beispielsweise zu locker
und zu ungleichmäßig vernäht, besteht grundsätzlich
das Risiko einer vermehrten Narbenbildung oder von Dehiszenzen.
Werden die Wundränder dagegen zu fest vernäht, besteht
die Gefahr, dass die Wundränder nur beschränkt
durchblutet werden, wodurch nekrotische Veränderungen im
umliegenden Gewebebereich auftreten können.
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Zusätzlich
zu dem Risiko von möglichen Folgekomplikationen, die gegebenenfalls
erneute chirurgische Interventionen erforderlich machen, besteht
stets auch ein gewisses Risiko, dass die auf Knotungen von Nahtmaterialien
beruhenden Wundversorgungen zu Heilungsstörungen und unbefriedigenden
kosmetischen Ergebnissen bei den betroffenen Patienten führen.
Hinzu kommt, dass oftmals mehrere Knoten, insbesondere bis zu 7
Knoten, für einen sicheren Knotenhalt übereinander
gesetzt werden müssen. Dies bedeutet einen hohen Materialeintrag
im Bereich der zu versorgenden Wunde und kann insbesondere zu verstärkten
Fremdkörperreaktionen führen, insbesondere bei
resorbierbarem Nahtmaterial.
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Nahtmaterialien,
welche im Gegensatz zu bekannten bzw. konventionellen Fäden
nicht verknotet werden müssen, sind unter der Bezeichnung „barbed
sutures” schon seit längerem bekannt. Derartige
knotenlose bzw. selbstfixierende Nahtmaterialien bestehen gewöhnlich
aus einem monofilen Faden, welcher entlang seiner Längsachse
widerhakenförmige Strukturen, sogenannte „barbs”,
aufweist. Entsprechende Nahtmaterialien sind beispielsweise in den
Dokumenten
US 3,123,077
A ,
EP 1 559
266 B1 ,
EP
1 560 683 B1 und
EP
1 556 946 B1 beschrieben. Die Widerhaken bzw. „barbs” sind
dabei derart auf einem Faden ausgebildet, dass der Faden entlang
der Richtung der Widerhaken ohne großen Widerstand und
ohne Gewebetrauma durch das Gewebe gezogen werden kann. Bei Zug
in die entgegengesetzte Richtung stellen sich die Widerhaken jedoch
auf und verankern sich und damit auch das Nahtmaterial im umliegenden
Gewebebereich. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Nahtmaterial
durch den Stichkanal zurückgezogen werden kann.
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Um
die Widerhaken bzw. „barbs” zu erzeugen, wird
ein verstrecktes Fadenmaterial eingeschnitten. Problematisch hierbei
ist, dass das Fadenmaterial infolge seiner Verstreckung einen verjüngten
Durchmesser aufweist, so dass sich beim Einschneiden von Widerhaken
in ein solches Fadenmaterial Probleme hinsichtlich der mechanischen
Belastbarkeit ergeben können, wenn der Faden bei ungenauer
Schnittführung zu tief eingeschnitten wird. Werden die
Widerhaken zu tief in das Nahtmaterial eingeschnitten, so können
bereits geringste Belastungen zu einem Ein- und Weiterreißen
der Schnittstellen und damit zu einer Destabilisierung des Nahtmaterials
führen. In Extremfällen können Brüche
im Nahtmaterial auftreten.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen zu
den aus dem Stand der Technik bekannten knotenlosen Nahtmaterialien
alternativen chirurgischen Faden bereitzustellen, welcher die aus dem
Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet, insbesondere eine
ausreichende Sicherheit und Belastbarkeit beim Wundverschluss gewährleistet.
Des Weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Herstellungsverfahren für den chirurgischen Faden bereitzustellen,
welches gegenüber den konventionellen Herstellungsverfahren
für knotenlose Nahtmaterialien deutliche prozessuale Vorteile
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch einen chirurgischen Faden mit
den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Bevorzugte
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Fadens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche
2 bis 19. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein chirurgisches
Kit mit den Merkmalen gemäß unabhängigem
Anspruch 20. Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren
für den chirurgischen Faden gemäß unabhängigem
Anspruch 21. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand
der abhängigen Ansprü che 22 bis 31. Die Verwendung
des chirurgischen Fadens als knotenloses bzw. selbstfixierendes
Nahtmaterial ist Gegenstand des unabhängigen Anspruchs
32. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch
Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Faden handelt es sich um
einen chirurgischen Faden mit einem polymeren Fadenkern und einer
den Fadenkern umgebenden polymeren Ummantelung (Kern-Mantel-Aufbau),
wobei die Ummantelung Widerhaken zur Verankerung in biologischen,
insbesondere menschlichen und/oder tierischen, Geweben aufweist.
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Mit
anderen Worten wird durch die vorliegende Erfindung ein chirurgischer
Faden, vorzugsweise als chirurgisches Nahtmaterial, mit einem polymeren
Kern-Mantel-Aufbau bereitgestellt, dessen Mantel Widerhaken aufweist.
Die Widerhaken sind in der Regel durch Einschnitte in den Mantel
ausgebildet.
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Erfindungsgemäß kann
es vorgesehen sein, dass die polymere Ummantelung den polymeren
Fadenkern nur teilweise umgibt. Bevorzugt ist der polymere Fadenkern
jedoch vollflächig von der polymeren Ummantelung umgeben.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Widerhaken
eine Widerhakenschnitttiefe (als Lot von der Fadenoberfläche
aus gemessen) auf, welche höchstens der Dicke der polymeren
Ummantelung entspricht. Insbesondere kann die Widerhakenschnitttiefe
genau der Dicke der polymeren Ummantelung entsprechen. Vorzugsweise
weisen die Widerhaken eine Widerhakenschnitttiefe auf, welche zwischen
10 und 35%, insbesondere 15 und 30%, des Durchmessers des chirurgischen
Fadens liegt.
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Der
polymere Fadenkern ist bevorzugt biegsam, insbesondere biegeschlaff,
ausgebildet. Erfindungsgemäß ist es besonders
bevorzugt, wenn der polymere Fadenkern biegsamer, insbesondere biegeschlaffer, als
die polymere Ummantelung ausgebildet ist. Die Ummantelung ist dagegen
vorzugsweise steif, insbesondere biegesteif, ausgebildet. Bevorzugt
ist die polymere Ummantelung steifer, insbesondere biegesteifer,
als der polymere Fadenkern ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich,
dass der erfindungsgemäße Faden einerseits biegsame
Eigenschaften und andererseits steife Widerhaken besitzt. Eine erhöhte
Biegsamkeit, insbesondere Biegeschlaffheit, des Fadens verbessert
mit besonderem Vorteil dessen Handling, wohingegen steife Widerhaken
allgemein zu einer stärkeren Verankerung des Faden in einem
biologischen Gewebe führen.
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In
einer weiteren Ausführungsform weist der polymere Fadenkern
ein niedrigeres Biegemodul auf als die polymere Ummantelung. Bevorzugt
besitzt der polymere Fadenkern ein Biegemodul zwischen 200 und 2000
N/mm2, vorzugsweise 300 und 1200 N/mm2. Das Biegemodul der polymeren Ummantelung
liegt vorzugsweise zwischen 1000 und 10000 N/mm2,
insbesondere 1500 und 5000 N/mm2.
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Der
chirurgische Faden kann grundsätzlich aus allen zur Herstellung
von Nahtmaterialien geeigneten Polymermaterialien gebildet sein.
Bei den in Frage kommenden Polymermaterialien kann es sich um resorbierbare
und/oder nicht resorbierbare Polymermaterialien handeln. Erfindungsgemäß kann
es beispielsweise vorgesehen sein, dass der polymere Fadenkern aus
einem nicht resorbierbaren Polymermaterial und die polymere Ummantelung
aus einem resorbierbaren Polymermaterial oder umgekehrt gebildet
sind. Die Polymere können insbesondere als Homo-, Co-,
Ter- oder Tetrapolymere usw. vorliegen. Geeignete Polymermaterialien
sind beispielsweise Blockpolymere, insbesondere Blockco- oder Blockterpolymere.
Die Verwendung von statistischen bzw. zufälligen oder alternierenden
Co-, Ter- oder Tetrapolymeren usw. ist erfindungsgemäß ebenso möglich.
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Als
resorbierbare Polymermaterialien können insbesondere Polymere
aus der Gruppe Polylactid, Polyglykolid, Poly-ε-Caprolacton,
Poly-para-Dioxanon, Polytrimethylencarbonat, Polyhydroxybuttersäure,
Mischungen davon, Copolymere davon und Terpolymere davon verwendet
werden. Bevorzugt sind Co- oder Terpolymere, vorzugsweise Blockco-
oder Blockterpolymere, welche zumindest ein Monomer aus der Gruppe Lactid,
Glykolid, Trimethylencarbonat, Paradioxanon, ε-Caprolacton
und Hydroxybuttersäure, insbesondere γ-Hydroxybuttersäure,
aufweisen.
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Beispiele
für geeignete nicht resorbierbare Polymermaterialien sind
Polymere aus der Gruppe Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polyurethane,
Mischungen davon, Copolymere davon und Terpolymere davon. Als geeignetes
Polyolefin ist insbesondere Polypropylen zu nennen. Ein Beispiel
für einen geeigneten Polyester stellt Polyethylenterephthalat
dar.
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Der
polymere Fadenkern besitzt in einer vorteilhaften Ausführungsform
einen höheren Schmelzpunkt, vorzugsweise einen zumindest
um 20°C höheren Schmelzpunkt, als die polymere
Ummantelung. Dadurch ist es beispielsweise möglich, Widerhaken
unter thermischen Bedingungen in den Faden einzuschneiden, ohne dabei
den polymeren Fadenkern einzuschneiden. Dadurch bleiben Eigenschaften
des Fadenkerns, wie beispielsweise lineare Zugfestigkeit, Biegsamkeit
und/oder Bruchdehnung, erhalten.
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Bevorzugt
ist der polymere Fadenkern aus einem resorbierbaren Polymermaterial,
vorzugsweise mit einem Glasumwandlungspunkt < 30°C, gebildet. Der polymere
Fadenkern kann insbesondere aus einem Co- oder Terpolymer, vorzugsweise
Blockco- oder Blockterpolymer, umfas send zumindest ein Monomer aus
der Gruppe Glykolid, Lactid, ε-Caprolacton, Trimethylencarbonat
und Hydroxybuttersäure, gebildet sein. Besonders bevorzugt
ist Monosyn®, bei dem es sich um
ein Triblockterpolymer aus Glykolid, Trimethylencarbonat und ε-Caprolacton
handelt.
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In
einer alternativen Ausführungsform ist der polymere Fadenkern
aus einem nicht resorbierbaren Polymermaterial gebildet. Bei dem
nicht resorbierbaren Polymermaterial kann es sich um ein Polymermaterial aus
der Gruppe Polyolefine, Polyester, Polyamide, Mischungen davon,
Copolymere davon und Terpolymere davon, handeln. Beispielsweise
kann das Polymermaterial aus der Gruppe Polypropylen, Polyethylenterephthalat,
Nylon, Mischungen davon, Copolymere davon und Terpolymere davon,
ausgewählt sein.
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Die
polymere Ummantelung ist vorzugsweise aus einem resorbierbaren Polymermaterial,
insbesondere aus der Gruppe Poly-para-Dioxanon, Poly-ε-Caprolacton,
Polyglykolid, Polylactid, Polytrimethylencarbonat, Polyhydroxybuttersäure,
Mischungen davon, Copolymere davon und Terpolymere davon, gebildet.
In einer alternativen Ausführungsform ist die polymere
Ummantelung aus einem nicht reorbierbaren Polymermaterial, insbesondere
aus der Gruppe Polypropylen, Polyethylenterephthalat, Polyamid,
Mischungen davon, Copolymere davon und Terpolymere davon, gebildet.
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Wie
bereits erwähnt, kann der erfindungsgemäße
Faden grundsätzlich nur aus nicht resorbierbaren Polymermaterialien
gebildet sein. Beispielsweise kann der polymere Fadenkern aus einem
Polyolefin, insbesondere Polypropylen, und die polymere Ummantelung
aus Polyethylenterephthalat oder Polyamid gebildet sein.
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Der
chirurgische Faden weist in einer weiteren Ausführungsform
Wirkstoffe, insbesondere Wirkstoffe aus der Gruppe antimikrobielle,
desinfizierende, wachstumsfördernde, entzündungshemmende
und geruchsbekämpfende Wirkstoffe, auf.
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Der
erfindungsgemäße Faden weist vorzugsweise eine
Bruchdehnung zwischen 15 und 100%, insbesondere 30 und 90%, auf.
Besonders bevorzugt weist der erfindungsgemäße
Faden eine lineare Zugfestigkeit zwischen 100 und 700 N/mm2, vorzugsweise 150 und 700 N/mm2,
insbesondere 200 und 600 N/mm2, auf, bezogen
auf einen Fadendurchmesser ohne Widerhaken.
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Die
polymere Ummantelung weist in einer weiteren Ausführungsform
einen Anteil zwischen 34 und 90 Vol.-%, insbesondere 55 und 84 Vol.-%,
bezogen auf das Gesamtvolumen des Fadens, auf. Entsprechend kann
der polymere Fadenkern einen Anteil zwischen 66 und 10 Vol.-%, insbesondere
45 und 16 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Fadens, aufweisen.
Der chirurgische Faden kann außerdem eine Dicke zwischen
0,2 und 1,2 mm, insbesondere 0,25 und 0,9 mm, aufweisen.
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Die
Widerhaken selbst können grundsätzlich in unterschiedlichen
Formen und Geometrien ausgebildet sein. Beispielsweise können
die Widerhaken wappen-, schild-, schuppen-, keil-, stachel-, pfeil-,
V- und/oder W-förmig ausgebildet sein. Bevorzugt sind die
Widerhaken an ihrem vom Faden wegweisenden Ende spitz bzw. zugespitzt
ausgebildet.
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Die
Widerhaken können weiterhin grundsätzlich in unterschiedlichen
Anordnungen auf dem chirurgischen Faden ausgebildet sein. Beispielsweise
können die Widerhaken in Längs- und/oder Querrichtung,
vorzugsweise in Längsrichtung, des Fadens eine reihenförmige
Anordnung, eine versetzte Anordnung, eine zickzackförmige
Anordnung, eine spiralförmige Anordnung, eine zufällige
Anordnung oder Kombinationen da von aufweisen. Besonders bevorzugt
ist dabei eine Anordnung, bei welcher die Widerhaken über
die gesamte Oberfläche des Fadens verteilt sind, da sich
der Faden in diesem Fall besonders stark in einem biologischen Gewebe
verankern lässt. Als geeignete Anordnung ist insbesondere
eine spiralförmige Anordnung der Widerhaken auf dem chirurgischen
Faden hervorzuheben.
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In
einer weiteren Ausführungsform weist der chirurgische Faden
zumindest einen Satz, insbesondere zwei, drei oder mehrere Sätze,
von Widerhaken auf. Unter einem Satz von Widerhaken soll hierbei
eine Anordnung von Widerhaken auf dem chirurgischen Faden verstanden
werden, welche in Bezug auf die Konfiguration der Widerhaken, insbesondere
in Bezug auf Widerhakenhöhe, Widerhakenlänge,
Widerhakenschnitttiefe, Spitzenwinkel, Aufstellwinkel, Ausrichtung
der Widerhaken und/oder Form bzw. Gestalt der Widerhaken, übereinstimmt.
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Besonders
bevorzugt weist der chirurgische Faden eine sogenannte bidirektionale
Anordnung von Widerhaken auf. Unter einer bidirektionalen Anordnung
von Widerhaken soll hierbei eine Anordnung verstanden werden, bei
welcher die Widerhaken in zwei unterschiedliche Richtungen orientiert
sind. Bevorzugt sind die Widerhaken, in Längsrichtung des
chirurgischen Fadens betrachtet, für einen ersten Fadenabschnitt
in Richtung eines übrigen zweiten Fadenabschnittes und
für den übrigen zweiten Fadenabschnitt in Richtung
des ersten Fadenabschnittes ausgebildet. Besonders bevorzugt sind
die Widerhaken, in Längsrichtung des chirurgischen Fadens
betrachtet, für einen ersten Fadenabschnitt in Richtung
Fadenmitte und für einen übrigen zweiten Fadenabschnitt
ebenso in Richtung Fadenmitte ausgebildet. Bevorzugt entspricht
die Länge der Fadenabschnitte in etwa der Hälfte
der Fadenlänge, so dass die Fadenmitte eine Art Symmetriezentrum
bildet. Auf diese Weise kann der chirurgische Faden von seinem einen
Ende aus bis etwa zur Längenmitte des Fadens ohne größeren
Widerstand durch ein biologisches Gewebe gezogen werden, wobei sich
die Widerhaken bei Zug in die Gegenrichtung aufstellen und dadurch
den Faden im Gewebe verankern bzw. fixieren, ohne dass Knotungen
erforderlich sind.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der
chirurgische Faden auf seiner Oberfläche zumindest zwei
bidirektionale Anordnungen von Widerhaken auf. Besonders bevorzugt
ist es, wenn in Bezug auf eine erste bidirektionale Anordnung von
Widerhaken in Umfangsrichtung des Fadens um etwa 180 Grad und vorzugsweise
versetzt zu der ersten bidirektionalen Anordnung eine zweite bidirektionale
Anordnung von Widerhaken auf der Fadenoberfläche ausgebildet
ist (vgl. hierzu die 2a, b). Weiterhin kann es erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass der chirurgische Faden insgesamt drei bidirektionale
Anordnungen von Widerhaken aufweist. In diesem Fall ist es bevorzugt,
wenn in Bezug auf eine erste bidirektionale Anordnung von Widerhaken
in Umfangsrichtung des Fadens um etwa 120 Grad und vorzugsweise
versetzt zu der ersten bidirektionalen Anordnung eine zweite bidirektionale
Anordnung von Widerhaken auf der Fadenoberfläche ausgebildet
ist, welche wiederum in Umfangsrichtung des Fadens um etwa 120 Grad
und vorzugsweise versetzt in Bezug auf eine dritte bidirektionale
Anordnung von Widerhaken ausgebildet ist, so dass die dritte bidirektionale Anordnung
von Widerhaken in Umfangsrichtung des Fadens ebenso um etwa 120
Grad und vorzugsweise versetzt in Bezug auf die erste bidirektionale
Anordnung von Widerhaken ausgebildet ist (vgl. hierzu die 3a, b).
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Erfindungsgemäß kann
es weiterhin vorgesehen sein, dass der chirurgische Faden Flächenbereiche bzw.
Flächenabschnitte ohne Widerhaken aufweist. Bevorzugt weist
der chirurgische Faden etwa im Bereich der Fadenmitte einen Flächenabschnitt
ohne Widerhaken auf. Dieser Flächenabschnitt kann in Längsrichtung des
Nahtmaterials eine Länge zwischen 0,5 und 5 cm, insbesondere
1,5 und 3 cm, bevorzugt eine Länge von ca. 2 cm, aufweisen.
Dadurch können die Fadenenden unter Ausbildung einer Schlaufe
(„loop”) nebeneinander gelegt und vorzugsweise
mit einer chirurgischen Nadel verbunden werden (vgl. hierzu die 4a–c).
Bevorzugt weisen die übrigen Flächenabschnitte
des Fadens in dieser Ausführungsform eine bidirektionale
Anordnung von Widerhaken auf, so dass nach Schlaufenbildung die
Widerhaken unidirektional in Richtung der Schlaufe zeigen. Bezüglich
der Anordnungsmöglichkeiten der Widerhaken wird auf die
bisherige Beschreibung verwiesen.
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Die
Widerhaken weisen in einer weitergehenden Ausführungsform
einen sogenannten Spitzenwinkel α zwischen 13 und 60 Grad,
insbesondere 15 und 40 Grad, auf. Erfindungsgemäß ist
es besonders bevorzugt, wenn die Widerhaken von der Oberfläche
des chirurgischen Fadens abstehen. Vorzugsweise weisen die Widerhaken
einen von der Schnittfläche der Widerhakenunterseite zur
Schnittfläche des Fadenkörpers bzw. Fadenstranges
gemessenen Aufstellwinkel β zwischen 12 und 50 Grad, insbesondere
17 und 45 Grad, auf. Der chirurgische Faden kann durch einen sogenannten
Schnittflächenwinkel γ charakterisiert werden,
welcher von der Schnittfläche des Fadenstranges zur nicht
eingeschnittenen Oberfläche des Fadenstranges gemessen wird.
Dieser Schnittflächenwinkel γ kann zwischen 112
und 167 Grad, insbesondere 120 und 165 Grad, betragen.
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Die
Widerhaken, insbesondere in Längsrichtung des Fadens beabstandete
Widerhaken, können einen gegenseitigen Abstand zwischen
0,5 und 5 mm, vorzugsweise 1,0 und 2,0 mm, aufweisen, gemessen von
Widerhakenspitze zu Widerhakenspitze.
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In
der Regel liegt der chirurgische Faden verstreckt vor. Erfindungsgemäß ist
es jedoch bevorzugt, wenn die Widerhaken selbst durch Einschnitte
in den chirurgischen Faden in dessen unverstreckten Zustand gebildet
sind. Dadurch, dass sich der Faden bei einer nachfolgenden Verstreckung
in der Regel verjüngt, wohingegen die Widerhaken ihre ursprüngliche
Form und Größe im Wesentlichen behalten, lassen
sich völlig neuartige, variable Widerhakengeometrien realisieren.
Insbesondere können die Widerhaken im Vergleich zum übrigen
Faden, dem sogenannten Fadengrundkörper, andere mechanische
Eigenschaften, insbesondere in Bezug auf Härte, Flexibilität,
Biegsamkeit und Elastizität, aufweisen. Dadurch können
die Eigenschaften der Widerhaken auch gezielt an die Eigenschaften
des Fadens, insbesondere des polymeren Fadenkerns, angepasst werden.
Weiterhin ist von Vorteil, dass sich infolge einer Verstreckung
des im unverstreckten Zustand eingeschnittenen Fadens eingeschnittene
Fadenabschnitte und nicht eingeschnittene Fadenabschnitte hinsichtlich
ihres Durchmessers angleichen. Dadurch können sich die
Widerhaken nicht mehr vollständig in ursprünglich
durch Einschneiden des Fadens gebildete Unterschnitte legen, woraus
eine bessere Verankerungsmöglichkeit in biologischen Geweben
resultiert. Ein weiterer Vorteil betrifft die Herstellung. In der
Regel ist ein noch unverstreckter Faden weicher und lässt
sich daher einfacher und mit weniger Verschleiß an einer Schneidvorrichtung
verarbeiten. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass
sich die Widerhaken durch eine nachfolgende Verstreckung gewöhnlich
von alleine, d. h. ohne Hilfsmittel, aufstellen lassen. In der Regel
lassen sich die Widerhaken synchron zu einer nachfolgenden Verstreckung
aufstellen.
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Der
chirurgische Faden weist in einer bevorzugten Ausführungsform
einen kreisförmigen Querschnitt auf. Bevorzugt weist der
Faden einen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei der polymere
Fadenkern vorzugsweise einen Radiusanteil zwischen 30 und 90%, insbesondere
40 und 70%, aufweist. Allerdings sind grundsätzlich auch
andere Querschnittsformen denkbar. Beispielsweise kann der Faden
einen ovalen, dreieckigen bzw. trilobalen, quadratischen, trapezoidalen,
rhomboiden, pentagonalen bzw. fünfeckigen, hexagonalen
bzw. sechseckigen, stern- oder kreuzförmigen Querschnitt
aufweisen. Derartige Querschnittsformen lassen sich ohne Weiteres
mit Hilfe entsprechender Extrusionsdüsen, welche kundenspezifisch
mit jeder gewünschten Querschnittsform hergestellt werden
können, realisieren.
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Bevorzugt
handelt es sich bei dem chirurgischen Faden um einen monofilen Faden
bzw. ein Monofilament. Grundsätzlich ist es aber auch möglich,
dass der chirurgische Faden als Multifilament, insbesondere Multifilamentgarn,
vorliegt. Weiterhin kann es auch vorgesehen sein, dass der chirurgische
Faden als sogenanntes Pseudomonofilament vorliegt. Unter einem Pseudomonofilament
im Sinne der vorliegenden Erfindung soll ein chirurgischer Faden
mit einem Kern-Mantel-Aufbau verstanden werden, wobei der Kern aus
einem Multifilament gebildet ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist der chirurgische Faden
zumindest an einem Ende, vorzugsweise an beiden Enden, spitz bzw.
zugespitzt ausgebildet, um dessen Penetration durch ein biologisches
Gewebe zu erleichtern.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist zumindest ein Ende des
Fadens mit einer chirurgischen Nadel verbunden. Im Falle des bereits
beschriebenen schlaufenförmigen Fadens sind in der Regel
beide Enden des Fadens mit einer chirurgischen Nadel verbunden.
Weist der Faden dagegen eine bidirektionale Anordnung auf, ist es
erfindungsgemäß bevorzugt, wenn beide Enden des
Fadens jeweils mit einer chirurgischen Nadel verbunden sind. Zur
Verbindung des Fadens mit der chirurgischen Nadel wird der Faden
in aller Regel in eine Bohrung der Nadel eingeführt und
die Nadel anschließend im Bereich der Bohrung zusammengepresst.
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Um
Stichkanalblutungen zu vermeiden, kann es erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass der Faden im Bereich seiner Enden einen geringeren Durchmesser
aufweist als in den übrigen Fadenbereichen. Mit ande ren
Worten können die Enden des Fadens einen verjüngten
Durchmesser aufweisen. Ein derartiger Faden kann mit besonderem
Vorteil mit einer chirurgischen Nadel kombiniert werden, welche
an sich für kleinere Fadendurchmesser ausgelegt ist. Auf
diese Weise kann eine Angleichung des Fadendurchmessers an den Nadeldurchmesser
erzielt werden. Erfindungsgemäß kann ein Durchmesserverhältnis
von Nadel zu Faden < 2:1, vorzugsweise
von 1:1, vorgesehen sein. Dadurch kann der durch die Nadel geformte
Stichkanal von den Fadenbereichen mit dem ursprünglichen
(nicht verjüngten) Durchmesser besser ausgefüllt
werden. Bevorzugt entspricht der verjüngte Durchmesser
im Bereich der Fadenenden dem Durchmesser des polymeren Fadenkerns.
Die übrigen Bereiche des Fadens besitzen vorzugsweise den
ursprünglichen Durchmesser (einschließlich der
Dicke der polymeren Ummantelung). Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer
Faden, dessen polymerer Fadenkern einen Durchmesser aufweist, der
dem Durchmesser eines Nadellochs entspricht, und dessen Gesamtdurchmesser
(einschließlich der Dicke der polymeren Ummantelung) dem
Nadeldurchmesser entspricht. Zur Verjüngung des Durchmessers
kann der Faden im Bereich seiner Enden abgeschält werden. Bevorzugt
wird lediglich die polymere Ummantelung im Bereich der Fadenenden
abgeschält. Zur Abschälung des Fadens können
thermische Methoden, insbesondere Lasertechniken, eingesetzt werden.
Der Übergang von ursprünglichem Durchmesser des
Fadens zu verjüngtem Durchmesser im Bereich der Fadenenden
kann abrupt oder kontinuierlich, insbesondere in Form eines Gradienten,
ausgebildet sein. Zur Ausbildung eines graduellen Überganges
eignet sich insbesondere die Extrusionstechnik. So kann die Abzugsgeschwindigkeit beim
Extrudieren eines Fadens variiert, insbesondere periodisch variiert,
werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit
der für den Abzug des Fadens verantwortlichen Galette moduliert
wird. Alternativ können zusätzliche Galetten zwischen
der Extrusionsdüse und der Abzugsgalette geschaltet sein.
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Erfindungsgemäß ist
es besonders bevorzugt, dass es sich bei dem chirurgischen Faden
um ein chirurgisches Nahtmaterial handelt.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein chirurgisches
Kit bzw. Set, umfassend zumindest eine chirurgische Nadel und den
erfindungsgemäßen Faden. Bezüglich weiterer
Merkmale und Einzelheiten zu dem Kit bzw. Set wird auf die bisherige
Beschreibung Bezug genommen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin auch ein Verfahren zur
Herstellung des erfindungsgemäßen Fadens, wobei
ein Fadenkernpolymer und ein Ummantelungspolymer zu einem Faden
mit einem polymeren Kern-Mantel-Aufbau ausgebildet werden und anschließend
in den Mantel des Fadens Widerhaken eingeschnitten werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform wird der Faden mit dem
polymeren Kern-Mantel-Aufbau durch Coextrusion, insbesondere Bikomponenten-Extruison,
des Fadenkernpolymers und des Ummantelungspolymers ausgebildet.
In einer alternativen Ausführungsform wird der Faden mit
dem polymeren Kern-Mantel-Aufbau durch eine Ummantelungsextrusion
ausgebildet, wobei das Fadenkernpolymer von dem Ummantelungspolymer
ummantelt wird. In dieser Ausführungsform kann das Fadenkernpolymer
beispielsweise als Monofilament oder Multifilament, insbesondere
Multifilamentgarn, eingesetzt werden, so dass sich durch eine Ummantelungsextrusion
auch Pseudomonofilamente herstellen lassen, deren Mantel anschließend
unter Ausbildung von Widerhaken eingeschnitten wird.
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Bevorzugt
werden die Widerhaken mit einer Schnitttiefe (gemessen als Lot von
der Fadenoberfläche aus) in den Mantel geschnitten, die
höchstens der Dicke, insbesondere genau der Dicke, des
Mantels entspricht.
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Besonders
bevorzugt werden die Widerhaken mit einer Schnitttiefe in den Mantel
geschnitten, die zwischen 10 und 35%, insbesondere 15 und 30%, des
Durchmessers des Fadens liegt.
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Die
Widerhaken können grundsätzlich im verstreckten
oder unverstreckten Zustand des Fadens eingeschnitten werden. Erfindungsgemäß kann
es insbesondere vorgesehen sein, dass die Widerhaken im unverstreckten
Zustand des Fadens eingeschnitten werden und der Faden danach verstreckt
wird. Werden die Widerhaken im unverstreckten Zustand eingeschnitten,
können die Widerhaken in einem auf die Außenfläche des
unverstreckten Fadens bezogenen Schnittwinkel θ zwischen
15 und 50 Grad, insbesondere 20 und 40 Grad, in den unverstreckten
Faden eingeschnitten werden. Überraschenderweise stellte
sich dabei heraus, dass sich Widerhaken, welche durch kleine Schnittwinkel θ erzeugt
werden, durch eine nachfolgende Verstreckung des Fadens stärker
aufstellen lassen, als Widerhaken, welche durch große Schnittwinkel θ erzeugt
werden. Insbesondere ist bei kleinen Schnittwinkeln θ die
Differenz zwischen Aufstellwinkel β und Schnittwinkel θ (β – θ)
größer als bei großen Schnittwinkeln θ.
Weiterhin zeigte sich, dass Widerhaken, welche durch größere Schnittwinkel θ,
insbesondere durch Schnittwinkel θ ≥ 30 Grad,
erzeugt werden, verstärkt ausgebildete Widerhakenrücken
besitzen. Die Widerhakenrücken weisen in diesem Fall in
der Regel eine Materialverstärkung, insbesondere in Form
einer Materialansammlung oder Materialverdickung, auf. Dies erhöht
die Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, der Widerhaken,
wodurch die Verankerung des erfindungsgemäßen
Fadens in biologischen Geweben und damit allgemein die Sicherheit
bei einem Wundverschluss erhöht wird. Mit anderen Worten
ist es möglich, durch Wahl des Schnittwinkels θ die
Widerhakengeometrie zu beeinflussen und eine für die jeweilige
Anwendung optimale Widerhakengeometrie zu erzeugen.
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In
einer weiteren Ausführungsform wird der Faden vor dem Einschneiden
der Widerhaken verdrillt und nach dem Einschneiden der Widerhaken
wieder entdrillt. Auf diese Weise kann ein Faden mit einer radialen, insbesondere
spiralförmigen, Anordnung der Widerhaken auf der Fadenoberfläche
erzeugt werden.
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In
einer weitergehenden Ausführungsform wird zur Herstellung
des Fadens ein Fadenkernpolymer verwendet, dessen Schmelzpunkt höher,
vorzugsweise zumindest um 20°C höher, ist als
der Schmelzpunkt des Ummantelungspolymers.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die
Widerhaken thermisch, insbesondere in einem Temperaturbereich unterhalb
des Schmelzpunktes des Fadenkernpolymers, in den Mantel eingeschnitten.
Dies trägt zu einer erhöhten Schnittsicherheit
beim Erzeugen der Widerhaken bei. Des Weiteren hat das thermische
Einschneiden von Widerhaken gegenüber einem erfindungsgemäß ebenso
möglichen rein mechanischen Einschneiden den Vorteil, dass
die durch thermisches Einschneiden erzeugten Schnittenden im Fadenstrang
weniger verjüngt, insbesondere weniger spitz, ausgebildet
sind als beim rein mechanischen Einschneiden. Hierdurch kann die
Gefahr eines Weiterreißens des Fadens, ausgehend von den
jeweiligen Schnittenden, unter Belastung minimiert werden. Das thermische
Einschneiden der Widerhaken kann beispielsweise mit Hilfe eines
hierfür geeigneten Schneiddrahtes, insbesondere Metalldrahtes,
durchgeführt werden. Bevorzugt wird ein aufgeheizter, insbesondere
elektrisch aufgeheizter, Schneiddraht verwendet. Bei dem Schneiddraht
kann es sich um einen Feindraht handeln. Bevorzugt wird ein Schneiddraht
mit einem Durchmesser zwischen 20 und 50 μm verwendet.
Als Alternative zu einem einzelnen Schneiddraht kann auch eine Schar
von Schneiddrähten verwendet werden. Ebenso ist es möglich,
ein Metallgitter einzusetzen.
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In
einer weiteren geeigneten Ausführungsform werden die Widerhaken
mechanisch, vorzugsweise mittels zumindest einer Schneidklinge,
in den Mantel eingeschnitten. In dieser Ausführungsform
können übliche Schneidvorrichtungen zum Einsatz
kommen. Diese umfassen gewöhnlich ein Schneidbett, zumindest
eine Schneidklinge sowie Halte- bzw. Fixierelemente, beispielsweise
Schraubstock, Zwingen, Halte -oder Klemmbacken und dergleichen.
Besonders bevorzugt wird für das mechanische Einschneiden
der Widerhaken ein Schneidbett mit einer Nut verwendet, wobei die
Nut zur Aufnahme des einzuschneidenden Fadens – entspannt oder
verdrillt – vorgesehen ist. Abhängig von der Tiefe
der Nut kann bei Verwendung von zumindest einer Schneidklinge gezielt
die Schnitttiefe, mit der die Widerhaken in den Mantel des Fadens
eingeschnitten werden, beeinflusst werden. Dies hängt damit
zusammen, dass die zumindest eine Schneidklinge im Allgemeinen so
ausgebildet ist, dass mit ihrer Hilfe höchstens die aus
der Nut herausragenden Bereiche des Fadens eingeschnitten werden
können. Dies erlaubt eine verbesserte Schnittsicherheit
bei der Erzeugung von Widerhaken.
-
Eine
weitere Möglichkeit, Widerhaken in den Mantel einzuschneiden,
bieten Laserschneidverfahren. Mit anderen Worten können
die Widerhaken auch mittels eines Lasers in den Mantel eingeschnitten
werden. Als Laser kommen grundsätzlich sowohl Gaslaser,
beispielsweise CO2-Laser, als auch Festkörperlaser,
beispielsweise Nd:YAG-Laser, in Frage. In der Regel besteht eine
geeignete Laserschneidmaschine aus einer Laserstrahlquelle, einer
Strahlführung und einer zumeist bewegbaren Fokussieroptik
(Hohlspiegel oder Sammellinse). Der die Strahlquelle verlassende
Strahl wird entweder durch Lichtleitkabel, beispielsweise bei einem Nd:YAG-Laser,
oder über einen Umlenkspiegel, beispielsweise bei einem
CO2-Laser, zur Bearbeitungsoptik geführt,
welche den Laserstrahl fokussiert und auf diese Weise die zum Schneiden
erforderlichen Leistungsdichten, in der Regel im Bereich zwischen
106 bis 109 W/cm2, erzeugt. Entsprechende Laserschneidverfahren sind
dem Fachmann hinreichend bekannt, so dass auf weitergehende Ausführungen
an dieser Stelle verzichtet wird.
-
Werden
die Widerhaken durch Einschneiden in den Mantel eines unverstreckt
vorliegenden Fadens erzeugt, wird der Faden in aller Regel anschließend
verstreckt. Eine Verstreckung wird vorzugsweise unter Wärme,
insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 20 und 80°C
oberhalb des Glasumwandlungspunktes des Fadens, vorgenommen. Zur
Erzeugung von Wärme können beispielsweise Infrarot-Strahlen
verwendet werden. Des Weiteren kann die Verstreckung in einem Ofen
oder mit Hilfe beheizbarer Walzen, Rollen oder Galetten durchgeführt
werden. Die Verstreckung kann dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich
durchgeführt werden. Bei einer kontinuierlichen Verstreckung
wird der Faden in der Regel über ein Rollen- oder Galettensystem,
ein sogenanntes Streckwerk, geführt, wobei die Rollen bzw.
Galetten unterschiedliche Umdrehungsgeschwindigkeiten aufweisen
können. Gewöhnlich weist jede nachfolgende Rolle
eine höhere Umdrehungsgeschwindigkeit als die vorhergehende
Rolle des Strecksystems auf. Im Falle einer diskontinuierlichen Verstreckung
wird der Faden dagegen in der Regel zwischen geeigneten Halte- bzw.
Fixierelementen, beispielsweise Klemmbacken, einer Spannvorrichtung
eingespannt und anschließend verstreckt. Zur Verstreckung
des Fadens kann ein Verstreckungsverhältnis zwischen 2,5
und 8, insbesondere 3 und 5, verwendet werden.
-
Nach
dem Verstrecken kann der chirurgische Faden noch diversen Nachbehandlungsschritten („Post-Treatment”)
unterworfen werden. In der Regel wird der Faden hierzu im Vakuum
temperiert. Hierdurch kann die Kristallinität des Fadens
erhöht und der Restmonomergehalt erniedrigt werden. Ein
weiterer Vorteil, der sich durch eine Nachbehandlung des Fadens
erzielen lässt, betrifft die verringerte Anfälligkeit
für eine Schrumpfung.
-
Weiterhin
betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des chirurgischen
Fadens als chirurgisches Nahtmaterial, insbesondere als knotenloses
bzw. selbstfixierendes Nahtmaterial. Wie bereits erwähnt, dienen
die Widerhaken zur Verankerung des Fadens in biologischen, insbesondere
menschlichen und/oder tierischen, Geweben. Bei den Geweben kann
es sich beispielsweise um Haut, Fett, Faszien, Knochen, Muskeln,
Organe, Nerven, Blutgefäßen, Bindegewebe, Sehnen
oder Bänder handeln. Bevorzugt kommt der chirurgische Faden
dabei in der plastischen Chirurgie, vorzugsweise zur Hautraffung,
zum Einsatz. Beispielsweise eignet sich der erfindungsgemäße
Faden zur Durchführung von Augenbrauenlifting („eye
brow lift”). Darüber hinaus eignet sich der erfindungsgemäße
Faden aber auch für andere chirurgische Indikationen, insbesondere für
Indikationen, bei denen der Einsatz von herkömmlichen Nahtmaterialien
aufgrund von sterischen Hinderungen erschwert ist. Beispielsweise
kann der chirurgische Faden bei laporoskopischen Eingriffen, insbesondere zur
Fixierung von Netzen, zum Beispiel Hernien-, Prolaps- oder Harninkontinenznetzen,
verwendet werden. Ein weiteres mögliches Anwendungsgebiet
betrifft die Durchführung von Anastomosen, insbesondere
Gefäß- oder Darmanastomosen.
-
Insgesamt
lassen sich durch einen erfindungsgemäßen Faden
vor allem die folgenden Vorteile erzielen:
Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen
Kern-Mantel-Aufbau des chirurgischen Fadens können die
Polymermaterialien für den Fadenkern und die Ummantelung
unabhängig voneinander gewählt werden. Dadurch ist
es beispielsweise möglich, für den Fadenkern ein
Polymermaterial mit einem niedrigen Biegemodul und für die
Ummantelung ein Polymermaterial mit einem vergleichsweise hohen
Biegemodul zu verwenden. Ein hieraus resultierender Faden besitzt
im Verhältnis zu seinem Fadenkern steife Widerhaken, ohne
dass der Faden insgesamt zu sehr an Steifigkeit gewinnt. Dies lässt
sich besonders gut mit Fäden umsetzen, deren polymere Ummantelung
eine im Verhältnis zum polymeren Fadenkern geringe Schichtdicke
aufweist. Eine verbesserte Steifigkeit der Widerhaken kann zusätzlich
oder alternativ durch Einschneiden der Widerhaken im unverstreckten
Zustand des Fadens, insbesondere bei Schnittwinkeln θ ≥ 30
Grad, erzielt werden. Eine hohe Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit,
der Widerhaken verbessert allgemein die Verankerung des erfindungsgemäßen Fadens
in biologischen Geweben („Dübeleffekt”)
und erhöht somit auch die Sicherheit beim Verschließen
von Wunden. Besteht bei herkömmlichen Nahtmaterialien mit
Widerhaken grundsätzlich dass Risiko des Weiterreißens
ausgehend von den jeweiligen Schnittenden, so findet bei dem erfindungsgemäßen
Faden ein Weiterreißen über die Grenze zwischen
Kern und Mantel hinaus in der Regel nicht statt. Wird insbesondere
ein Polymer für die Ummantelung gewählt, dessen
Schmelzpunkt tiefer ist als der Schmelzpunkt des Polymers für den
polymeren Fadenkern, so können Widerhaken thermisch in
den Faden eingeschnitten werden, ohne dass hierdurch der Fadenkern
verletzt wird. Dies trägt, wie bereits erwähnt,
zu einer erhöhten Schnittsicherheit beim Erzeugen der Widerhaken
auf dem Faden bei.
-
Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen anhand von Beispielen
und Figurenbeschreibungen in Verbindung mit Merkmalen der Unteransprüche
und der Zeichnungen. Hierbei können einzelne Merkmale jeweils
für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander
verwirklicht sein.
-
Die
Figuren zeigen schematisch:
-
1a:
eine Schrägansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Fadens,
-
1b:
im unverstreckten Zustand eingeschnittener, chirurgischer Faden
-
1c:
eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Fadens,
-
1d:
eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Fadens
-
2a:
eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Fadens,
-
2b:
die Ansicht der Querschnittsfläche einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Fadens,
-
3a:
eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Fadens,
-
3b:
die Ansicht einer Querschnittsfläche einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Fadens,
-
4a:
eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Fadens in Kombination mit einer chirurgischen Nadel,
-
4b,
c: Operationstechnik unter Verwendung der in 4a gezeigten
Kombination aus einem erfindungsgemäßen Nahtmaterial
und einer chirurgischen Nadel.
-
Beispiele
-
Beispiel 1: Herstellung eines chirurgischen
Fadens mit einem Kern-Mantel-Aufbau
-
Zur
Herstellung eines chirurgischen Fadens mit einem Kern-Mantel-Aufbau
wurde als Fadenkernpolymer Monosyn
® (Triblockterpolymer
aus Glykolid, Trimethylencarbonat und ε-Caprolacton) und
als Ummantelungspolymer Poly-para-Dioxanon (PDO) in einem Volumenverhältnis
von 36:64 verwendet. Die Herstellung erfolgte mit Hilfe einer Bikomponenten-Monofilamentanlage,
welche aus einem Doppelschneckenextruder, einem Einschneckenextruder
sowie einem Bikomponentenspinnkopf bestand. Die Herstellung erfolgte
dabei unter den folgenden Prozessbedingungen:
| Extruder
1 (Monosyn) | Extruder
2 (PDO) |
Temperatur
Zone 1–3 [°C] | 190/205/215 | 140/160/160 |
Temperatur
Schmeizeleitung [°C] | 215 | 180 |
Spinnpumpe
[ccm/U] | 0,25 | 0,25 |
Spinnpumpendrehzahl
[U/min] | 12,2 | 21,8 |
Temperatur
Spinnkopf [°c] | 210 |
Düsendurchmesser
[mm] | 2,0 |
Temperatur
Quenchbad [°C] | 20 |
Airgap
[cm] | 3 |
Abzugsgeschwindigkeit
[m/min] | 5 |
Monofilamentdurchmesser
[mm] | 1,32 |
Dicke
Mantel [mm] | 0,24 |
-
Die
nachfolgende Verstreckung des Monofilaments erfolgte zweistufig
mit folgenden Prozessparametern:
Liefergeschwindigkeit
Septett 1 [m/min]: | 5,0 |
Temperatur
Durchlaufofen 1 [°C]: | 30 |
Septett
2 [m/min] | 22,5 |
Temperatur
Durchlaufofen 2 [°C] | 130 |
Septett
3 [m/min] | 24,3 |
Gesamtverstreckverhältnis: | 4,86 |
-
Nach
der Verstreckung wies das Monofilament einen Gesamtdurchmesser von
ca. 0,60 mm und eine Schichtdicke des Mantels von ca. 0,11 mm auf.
Die lineare Zugfestigkeit betrug ca. 123 N bei einer Reißdehnung
von 38,7%.
-
Beispiel 2: Herstellung eines Kern-Mantel-Bikomponenten-Monofilaments
mit Monosyn® als Kernpolymer und Poly-para-Dioxanon
(PDO) als Mantelpolymer in einem Volumenverhältnis von
16:84
-
Die
Herstellung erfolgte wie unter Beispiel 1 beschrieben, jedoch mit
einer Spinnpumpendrehzahl von 5,4 U/min für den Extruder
1 (Monosyn®) und 28,6 U/min für
den Extruder 2 (PDO). Der Monofilamentdurchmesser im unverstreckten
Zustand betrug ebenfalls ca. 1,32 mm, die Schichtdicke des Mantels
jedoch 0,40 mm. Nach Verstreckung des Monofilaments (gleiche Bedingungen
wie in Beispiel 1) verjüngte sich der Gesamtdurchmesser
auf 0,60 mm und die Schichtdicke des Mantels betrug 0,18 mm. Die
lineare Zugfestigkeit betrug 117 N bei einer Reißdehnung
von 42,0%.
-
Beispiel 3: Mechanisches Einschneiden
von Widerhaken in Bikomponenten-Monofilamente
-
Die
gemäß Beispiel 1 und 2 hergestellten und verstreckten
Bikomponenten-Monofilamente wurden in 0,5 mm (gemäß Beispiel
1 hergestelltes Monofilament) und 0,43 mm (gemäß Beispiel
2 hergestelltes Monofilament) tiefe und 0,65 mm breite Nuten einer
Metallplatte eingelegt und festgeklemmt. Mit einem Mikrotom wurde
entlang einer schiefen Ebene als Führung mit einem Winkel
von 25 Grad zwischen Messer und Monofilamentoberfläche
so tief eingeschnitten, bis das Mikrotom auf der Metallplatte aufsaß.
Dies ergab Schnitttiefen (im Lot zur Monofilamentoberfläche
gemessen) von 0,10 mm (im Falle des gemäß Beispiel
1 hergestellten Monofilaments) und 0,17 mm (im Falle des gemäß Beispiel
2 hergestellten Monofilaments). Die Schnittlängen betrugen
0,24 mm (im Falle des gemäß Beispiel 1 hergestellten
Monofilaments) und 0,40 mm (im Falle des gemäß Beispiel
2 hergestellten Monofilaments). Bei beiden Monofilamenten waren
die Einschnitte jeweils auf das Mantelmaterial beschränkt.
Die Einschnitte wurden dabei in einem Abstand von 0,8 mm angebracht.
-
Beispiel 4: Thermisches Einschneiden von
Widerhaken in ein Bikomponenten-Monofilament
-
Das
gemäß Beispiel 2 hergestellte und verstreckte
Monofilament wurde in eine 0,35 mm tiefe und 0,65 mm breite Nut
einer Teflonplatte eingelegt und festgeklemmt. Ein Feindraht mit
einem Durchmesser von ca. 35 μm wurde in die isolierten
Klemmen einer gabelförmigen Vorrichtung, die mit einem
Griff versehen war, eingespannt. Der Feindraht wurde elektrisch
mit einem regelbaren Transformator verbunden, so dass er sich in
Abhängigkeit von der angelegten Spannung erhitzen ließ.
In Vorversuchen wurde herausgefunden, dass eine Spannung von ca.
5 Volt ausreichend war, um den Feindraht auf eine Temperatur zu
erhitzen, die ausreichend hoch war, um PDO zu schmelzen, nicht jedoch
Monosyn®.
-
Der
beheizte Feindraht wurde dann über eine Führungsvorrichtung
mit einem Winkel von ungefähr 25 Grad in das Monofilament
eingeschnitten und nach Erreichen der maximalen Schnitttiefe wieder
herausgeführt. Obwohl das Monofilament weiter aus der Nut
herausschaute, als es der Dicke der Mantelschicht entsprach, blieb
der Kern unbeschnitten. Weitere Einschnitte wurden in einem Abstand
von ca. 1 mm angebracht.
-
Beispiel 5: Vergleichsbeispiel für
das mechanische Einscheiden von Widerhaken in ein verstrecktes,
einkomponentiges PDO-Monofilament
-
Ein
verstrecktes PDO-Monofilament mit einem Durchmesser von 0,60 mm
wurde, wie unter Beispiel 3 beschrieben, in Nuten mit einer 0,50
mm und 0,43 mm Tiefe unter Ausbildung von Widerhaken eingeschnitten. Die
Widerhaken wiesen vergleichbare Geometrien zu den unter Beispiel
3 erzeugten Widerhaken auf. Allerdings erwies sich das vorliegende
Monofilament deutlich biegesteifer als die in Beispiel 3 beschriebenen
Monofilamente.
-
Beispiel 6: Vergleichsbeispiel für
das mechanische Einschneiden von Widerhaken in ein unverstrecktes,
einkomponentiges PDO-Monofilament mit nachfolgender Verstreckung.
-
Ein
unverstrecktes PDO-Monofilament mit einem Durchmesser von 1,30 mm
wurde eine Stunde nach der Extrusion in eine Nut mit einer Tiefe
von 1,1 mm gelegt, festgeklemmt und, wie unter Beispiel 7 beschrieben,
eingeschnitten. Nachfolgend wurde versucht, das Monofilament diskon tinuierlich
bei Raumtemperatur zu verstrecken. Dies misslang jedoch, da ausgehend
von den Einschnitten das Monofilament riss, ehe eine nennenswerte
Verstreckung stattfand. Erst bei einer Verstreckungstemperatur von
ca. 48°C war eine reguläre Verstreckung möglich.
Das auf diese Weise erhaltene, Widerhaken aufweisende Monofilament
erwies sich als deutlich biegesteifer als die Bikomponenten-Typen
aus Beispiel 7.
-
Beispiel 7: Mechanisches Einschneiden
von Widerhaken in unverstreckte Bikomponenten-Monofilamente mit nachfolgender
Verstreckung
-
Gemäß den
Beispielen 1 und 2 hergestellte, unverstreckte Monofilamente wurden
jeweils 30 Minuten lang gelagert. Hierdurch verringerte sich die
Klebrigkeit des zuvor amorphen PDO-Mantels und dessen Kristallinität
stieg an.
-
Anschließend
wurden 30 cm lange Monofilament-Stücke in eine Nut mit
einer Tiefe von 1,1 mm (Beispiel 1) bzw. 0,95 mm (Beispiel 2) und
1,35 mm Breite eingelegt, festgeklemmt und, wie unter Beispiel 3
beschrieben, eingeschnitten. Der Schnittwinkel betrug ungefähr
30 Grad. Weitere Einschnitte in die Monofilament-Stücke
wurden im Abstand von 0,5 mm gesetzt.
-
Nachfolgend
wurde diskontinuierlich in einem ersten Schritt bei Raumtemperatur
verstreckt. Im Gegensatz zu Beispiel 6 kam es dabei nicht zum Fadenbruch
durch Weiterreißen ausgehend von den jeweiligen Schnittenden.
Auch war eine Verstreckung bei 48°C möglich. In
einem zweiten Schritt wurde bei 90°C in einem Umluftofen
in eingespanntem Zustand fixiert. Im Gegensatz zum Schneiden im
verstreckten Zustand stellten sich durch dieses Verfahren die Widerhaken
weiter auf.
-
Beispiel 8: Herstellung eines Bikomponenten-Monofilaments
mit einem Kern-Mantel-Aufbau unter Verwendung von Polypropylen (PP)
als Kernpolymer und Polyethylenterephthalat (PET) als Ummantelungspolymer
in einem Volumenverhältnis von 45:55
-
Eingesetzt
wurde Polypropylen mit einem MFI von 2,8 und Polyethylenterephthalat
mit einer inherenten Viskosität von 0,9 dl/g.
| Extruder
1 (PP) | Extruder
2 (PET) |
Temperatur
Zone 1–3 [°C] | 230/230/230 | 260/280/280 |
Temperatur
Schmelzeleitung [°C] | 240 | 270 |
Spinnpumpe
[ccm/U] | 0,25 | 0,25 |
Spinnpumpendrehzahl
[U/min] | 15,3 | 18,7 |
Temperatur
Spinnkopf [°C] | 270 |
Düsendurchmesser
[mm] | 2,0 |
Temperatur
Quenchbad [°C] | 20 |
Airgap
[cm] | 3 |
Abzugsgeschwindigkeit
[m/min] | 5 |
Monofilamentdurchmesser
[mm] | 1,30 |
Dicke
Mantel [mm] | 0,22 |
-
Die
nachfolgende Verstreckung des Monofilaments erfolgte zweistufig
mit folgenden Prozessparametern:
Liefergeschwindigkeit
Septett 1 [m/min] | 5,0 |
Temperatur
Durchlaufofen 1 [°C] | 80 |
Septett
2 [m/min] | 25,0 |
Temperatur
Durchlaufofen 2 [°C] | 140 |
Septett
3 [m/min] | 26,0 |
Gesamtverstreckverhältnis: | 5,2 |
-
Nach
der Verstreckung wies das Monofilament einen Gesamtdurchmesser von
ungefähr 0,57 mm und eine Schichtdicke des Mantels von
ungefähr 0,1 mm auf. Die lineare Zugfestigkeit betrug ca.
121 N bei einer Reißdehnung von 35,3%.
-
Beispiel 9: Herstellung eines Bikomponenten-Monofilaments
mit einem Kern-Mantel-Aufbau unter Verwendung von Polyethylenterephthalat
(PET) als Kernpolymer und Polypropylen (PP) als Ummantelungspolymer
in einem Volumenverhältnis von 16:84
-
Die
Herstellung des Bikomponenten-Monofilaments erfolgte im Wesentlichen
entsprechend dem in Beispiel 8 beschriebenen Verfahren, jedoch mit
einer Spinnpumpendrehzahl von 5,4 U/min für den Extruder
1 (PP) und 28,6 U/min für den Extruder 2 (PET). Der Monofilamentdurchmesser
im unverstreckten Zustand betrug 1,30 mm, die Schichtdicke des Polypropylenmantels
betrug 0,39 mm. Nach der Verstreckung, welche unter den in Beispiel
8 aufgeführten Bedingungen erfolgte, verjüngte
sich der Gesamtdurchmesser auf 0,57 mm. Die Schichtdicke des Mantels
betrug nach Verstreckung 0,17 mm. Es wurde weiterhin eine lineare
Zugfestigkeit von 128 N bei einer Reißdehnung von 29,7%
bestimmt.
-
Beispiel 10: Mechanisches Einschneiden
von Widerhaken in ein unverstrecktes Bikomponenten-Monofilament
-
Ein
gemäß Beispiel 8 hergestelltes, unverstrecktes
Bikomponenten-Monofilament wurde in eine 1,1 mm tiefe und 1,35 mm
breite Nut einer Metallplatte eingelegt und festgeklemmt. Danach
wurde mit einem Mikrotom entlang einer schiefen Ebene als Führung
mit einem Winkel von 30 Grad zwischen Messer und Monofilamentoberfläche
so tief eingeschnitten, bis das Mikrotom auf der Metallplatte aufsaß.
Hieraus resultierte eine im Lot zur Monofilamentoberfläche
gemessene Schnitttiefe von 0,20 mm, die auf das Mantelmaterial beschränkt
war.
-
Nachfolgend
wurde das Monofilament diskontinuierlich auf einer 80°C
warmen Metallschiene verstreckt, wobei sich die Widerhaken deutlich
aufstellten. Die Widerhaken erwiesen sich als sehr steif und stachen
gut in biologisches Gewebe ein, ohne umzuknicken. Das Monofilament
selbst stellte sich als deutlich biegeschlaffer heraus als ein einkomponentiges
Monofilament aus PET der gleichen Stärke.
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Beispiel 11: Thermisches Einschneiden
von Widerhaken in ein gemäß Beispiel 9 hergestelltes
Monofilament
-
Eins
gemäß Beispiel 9 hergestelltes Monofilament wurde
in eine 0,35 mm tiefe und 0,65 mm breite Nut einer Teflonplatte
eingelegt und anschließend festgeklemmt. Zur Erzeugung
der Widerhaken wurde ein Feindraht mit einem Durchmesser von 35 μm
in die isolierten Klemmen einer gabelförmigen Vorrichtung,
die mit einem Griff versehen war, eingespannt. Der Feindraht wurde
dabei elektrisch mit einem regelbaren Transformator verbunden, so
dass er in Abhängigkeit der angelegten Spannung erhitzt
werden konnte. In Vorversuchen wurde herausgefunden, dass eine Spannung
von 6,5 Volt ausreichend war, um den Fein draht auf eine Temperatur
zu erhitzen, die ausreichend hoch war, um Polypropylen zu schmelzen,
nicht jedoch Polyethylenterephthalat.
-
Das
Monofilament wurde dann mit dem elektrisch aufgeheizten Feindraht über
eine Führungsvorrichtung mit einem Winkel von 25 Grad eingeschnitten.
Nachdem die maximale Schnitttiefe erreicht war, wurde der Feindraht
wieder herausgeführt. Das Monofilament schaute dabei weiter
aus der Nut heraus, als es der Dicke der Mantelschicht entsprach.
Dennoch blieb der Kern des Monofilaments unbeschnitten. Weitere
Einschnitte wurden im Abstand von 1 mm angebracht.
-
Figurenbeschreibung
-
1a zeigt
schematisch einen erfindungsgemäßen Faden 100.
Der Faden 100 besitzt einen polymeren Fadenkern (Kern) 110 und
eine den Kern 110 umgebende polymere Ummantelung (Mantel) 120 (Kern-Mantel-Aufbau).
Der Faden 100 besitzt weiterhin einen länglichen
Grundkörper 130. In die polymere Ummantelung 120 sind
in Längsrichtung des Fadens 100 Widerhaken 140 eingeschnitten.
Der polymere Fadenkern 110 weist dagegen keine Einschnitte
auf.
-
1b zeigt
schematisch den in 1a dargestellten Faden 100 im
unverstreckten Zustand. Die Widerhaken 140 sind durch Einschnitte
in die polymere Ummantelung 120 des Fadens 100 erzeugt.
Die Einschnitte werden unter einem Schnittwinkel θ und
mit einer Schnitttiefe t (gemessen als Lot von der Fadenoberfläche
aus) gesetzt.
-
1c zeigt
schematisch eine Seitenansicht des 1a dargestellten
Fadens 100. Die Widerhaken 140 sind in einem Abstand
d in Längsrichtung des Fadens 100 voneinander
beabstandet. Die Widerhaken 140 sind dabei so angeordnet,
dass sie alle in eine Richtung gerichtet sind (unidirektionale Anordnung).
Die Widerhaken 140 lassen sich durch einen Spitzenwinkel α und
einen Aufstellwinkel β charakterisieren. Unter dem Spitzenwinkel α soll
dabei der Winkel verstanden werden, der sich durch Kreuzen einer
gedachten Verlängerung der Schnittfläche der Widerhakenunterseite
mit einer gedachten Verlängerung des Widerhakenrückens ergibt.
Der Aufstellwinkel β bezeichnet den Winkel, der von den
Schnittflächen der Widerhakenunterseiten und den korrespondierenden
Schnittflächen des länglichen Grundkörpers 130 gebildet
wird. Wird der chirurgische Faden 100 im unverstreckten
Zustand eingeschnitten, so können die Widerhaken 140 abhängig
vom gewählten Schnittwinkel θ unterschiedliche
Geometrien aufweisen. Widerhaken 140, welche beispielsweise
durch Schnittwinkel θ ≥ 30 Grad erzeugt werden
(vgl. hierzu die 1d), sind auf ihrer Rückseite
in der Regel verstärkt ausgebildet, worin sie sich von
Widerhaken 140, die durch kleinere Schnittwinkel θ erzeugt
werden, unterscheiden. Bevorzugt beruht die verstärkte
Ausgestaltung der Widerhakenrücken auf einer Materialverstärkung 150 in
Form einer Materialansammlung.
-
2a zeigt
schematisch einen erfindungsgemäßen Faden 200.
Der Faden 200 besitzt einen polymeren Fadenkern 210 und
eine den Fadenkern (Kern) 210 umgebende polymere Ummantelung
(Mantel) 220 (Kern-Mantel-Aufbau). Der Faden 200 besitzt
einen länglichen Grundkörper 230, von
dem einzelne Widerhaken 240–243 abstehen.
Die Widerhaken 240–243 weisen eine versetzte
bzw. gestaffelte bidirektionale Anordnung auf dem Grundkörper 230 auf.
Für eine Hälfte des Fadens 200 sind axial
beabstandete Widerhaken 240 in Umfangsrichtung um etwa
180 Grad und versetzt in Bezug auf die Widerhaken 242 angeordnet.
In ähnlicher Weise sind für die andere Hälfte
des Fadens 200 die Widerhaken 241 ebenfalls in
Umfangsrichtung um etwa 180 Grad und versetzt in Bezug auf die Widerhaken 243 angeordnet.
Die Widerhaken 240 und 241 bzw. 242 und 243 sind
jeweils bidirektional zueinander angeordnet. Der Faden 200 lässt
sich zudem durch einen Schnittflä chenwinkel γ charakterisieren.
Unter dem Schnittflächenwinkel γ soll der Winkel
verstanden werden, der von den Schnittflächen des länglichen
Grundkörpers 230 zur nicht eingeschnittenen Außenfläche
des länglichen Grundkörpers 230 gemessen
wird.
-
2b zeigt
schematisch eine Querschnittsfläche entlang einer gedachten
Linie IIb-IIb der in 2a beschriebenen Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Fadens 200.
-
3a zeigt
schematisch einen erfindungsgemäßen Faden 300.
Der Faden 300 besitzt einen polymeren Fadenkern 310 und
eine den Fadenkern (Kern) 310 umgebende polymere Ummantelung
(Mantel) 320 (Kern-Mantel-Aufbau). Weiterhin besitzt der
Faden 300 einen länglichen Grundkörper 330,
von dem einzelne Widerhaken 340–345 abstehen.
Die Widerhaken 340–345 weisen eine versetzte
bzw. gestaffelte bidirektionale Anordnung auf dem Grundkörper 330 auf.
Für eine Hälfte des Nahtmaterials sind axial beabstandete
Widerhaken 340 in Umfangsrichtung um etwa 120 Grad und
versetzt bzw. gestapelt angeordnet in Bezug auf die Widerhaken 342,
welche wiederum in Umfangsrichtung um etwa 120 Grad und versetzt
in Bezug auf die axial beabstandeten Widerhaken 344 angeordnet
sind. Folglich sind die Widerhaken 344 in Umfangsrichtung
ebenso um etwa 120 Grad und versetzt in Bezug auf die Widerhaken 340 angeordnet.
Entsprechendes gilt für die andere Hälfte des
Fadens 300 im Hinblick auf die Widerhaken 341; 343 und 345.
Die Widerhaken 340 und 341 bzw. 342 und 343 bzw. 344 und 345 sind
jeweils bidirektional zueinander angeordnet.
-
3b zeigt
schematisch eine Querschnittsfläche entlang einer gedachten
Linie IIIB-IIIB der in 3a beschriebenen Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Fadens 300.
-
4a zeigt
schematisch einen erfindungsgemäßen Faden 400,
dessen Enden unter Ausbildung einer Schlaufe 460 nebeneinander
liegen und mit einer chirurgischen Nadel 470 verbunden
sind. Im Bereich der Schlaufe 460 sind keine Widerhaken
ausgebildet, wohingegen die übrigen Bereiche des Fadens 400 Widerhaken 440 aufweisen,
die von einem Grundkörper 430 abstehen. Die Widerhaken 440 sind
im gestreckten Zustand des Fadens 400 in dessen Umfangsrichtung
um 180 Grad und versetzt zueinander ausgebildet. Nach Schlaufenbildung
zeigen die Widerhaken 440 unidirektional in Richtung der
Schlaufe 460. Die gezeigte Kombination aus chirurgischem
Faden 400 und chirurgischer Nadel 470 eignet sich
in besonderer Weise für einen knotenlosen Wundverschluss.
Durch die Schlaufenausbildung kann in vorteilhafter Weise ein erster
sicherer Fixationspunkt beim Verschließen einer Wunde dadurch
erzeugt werden, dass der Faden 400 durch die Schlaufe 460 hindurchgeführt
wird (4b). Ausgehend von diesem ersten
Fixationspunkt wird eine Wunde mit dem Faden 400 zugenäht,
wobei sich die Widerhaken 440 in dem zu verschließenden
Gewebebereich verankern und auf diese Weise zusätzliche
Fixationspunkte darstellen (4c). In
den 4b und 4c sind die
Widerhaken aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht
dargestellt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 3123077
A [0004]
- - EP 1559266 B1 [0004]
- - EP 1560683 B1 [0004]
- - EP 1556946 B1 [0004]