DE102018133599A1

DE102018133599A1 - Coronary anastomosis connector

Info

Publication number: DE102018133599A1
Application number: DE102018133599.7A
Authority: DE
Inventors: Sven Oberbach; Thierry Carrel; Thomas Duss; Willi Zwahlen; Frank Ehrig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2020-07-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen koronaren Anastomosekonnektor für die Bypasschirurgie auf Polylactidbasis, der die Gestalt eines T-Y-Hybrids aufweist.The present invention relates to a coronary anastomosis connector for bypass surgery based on polylactide, which has the shape of a T-Y hybrid.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen koronaren Anastomosekonnektor für die Bypasschirurgie, der die Gestalt eines T-Y-Hybrids aufweist und vorzugsweise aus Polylactid besteht.The present invention relates to a coronary anastomosis connector for bypass surgery, which has the shape of a T-Y hybrid and preferably consists of polylactide.

Das Herz ist ein im Durchschnitt etwa 300 Gramm schweres Muskelorgan, das zwischen den beiden Lungenflügeln etwas nach links versetzt, schräg hinter dem Brustbein liegt. Der Herzbeutel, ein Sack aus Bindegewebe, hält das Herz an seinem Platz. Zusammen mit den Blutgefäßen bildet das Herz das sogenannte Herz-Kreislaufsystem und pumpt mit rhythmischen Kontraktionen pro Minute rund fünf Liter Blut durch den Körper.The heart is an average muscular organ weighing around 300 grams, which is slightly to the left between the two lungs, diagonally behind the breastbone. The pericardium, a sack made of connective tissue, holds the heart in place. Together with the blood vessels, the heart forms the so-called cardiovascular system and pumps around five liters of blood per minute through rhythmic contractions.

Genauer betrachtet besteht das Herz aus zwei im gleichen Takt schlagenden Pumpen, die durch die Herzscheidewand voneinander getrennt sind. Die rechte Pumpe versorgt den Lungenkreislauf. Die linke Pumpe pumpt über die Hauptschlagader (Aorta) Blut in den Körperkreislauf und versorgt so sämtliche Körperzellen mit Sauerstoff und Nährstoffen und transportiert Endprodukte aus dem Zellstoffwechsel wie Kohlendioxid wieder ab.More specifically, the heart consists of two pumps beating in the same rhythm, which are separated by the heart septum. The right pump supplies the pulmonary circulation. The left pump pumps blood into the body's circulation through the main artery (aorta) and thus supplies all body cells with oxygen and nutrients and transports end products from cell metabolism such as carbon dioxide.

Jede Herzhälfte besteht aus zwei Hohlräumen, einem Vorhof (Atrium) und einer Herzkammer (Ventrikel). Im rechten Vorhof sammelt sich das sauerstoffarme Blut aus dem Körperkreislauf, im linken Vorhof das sauerstoffreiche Blut aus der Lunge. Die linke Herzkammer ist von einer starken Muskelschicht umschlossen, da sie die Hauptlast zu tragen hat, indem sie das sauerstoffreiche Blut aus dem linken Vorhof in den gesamten Körperkreislauf pumpt. Die rechte Herzkammer pumpt das sauerstoffarme Blut aus dem rechten Vorhof in den Lungenkreislauf.Each heart half consists of two cavities, an atrium (atrium) and a heart chamber (ventricle). In the right atrium, the oxygen-poor blood collects from the body's circulation, in the left atrium the oxygen-rich blood from the lungs. The left ventricle is surrounded by a strong layer of muscle because it has to bear the main load by pumping the oxygen-rich blood from the left atrium into the entire body circulation. The right ventricle pumps the oxygen-poor blood from the right atrium into the pulmonary circulation.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen (kardiovaskuläre Erkrankung, CVD) sind die häufigste Todesursache beim Menschen. 2008 wurden 30% der Todesfälle durch CVD verursacht. Davon waren 75% die Folge einer koronaren Erkrankung oder eines Schlaganfalls. Zu den Risikofaktoren gehören unter anderem: Rauchen, Übergewicht, wenig Bewegung, hoher Cholesterinspiegel, Bluthochdruck und schlecht kontrollierter Diabetes. Herz-Kreislauf-Erkrankungen haben häufig keine Symptome oder können Brustschmerzen oder Kurzatmigkeit verursachen.Cardiovascular diseases (cardiovascular disease, CVD) are the most common cause of death in humans. In 2008, 30% of deaths were caused by CVD. 75% of these were the result of coronary disease or stroke. Risk factors include: smoking, obesity, little exercise, high cholesterol, high blood pressure and poorly controlled diabetes. Cardiovascular diseases often have no symptoms or can cause chest pain or shortness of breath.

Unter einer koronaren Herzkrankheit werden - vereinfacht gesagt - verengte Herzkranzgefäße verstanden. Das ist ein sehr gefährlicher Zustand, denn damit ist das Risiko für einen Herzinfarkt stark erhöht. Ein Herzinfarkt entsteht durch den kompletten Verschluss eines der Herzkranzgefäße (Koronarien). Durch den Verschluss wird das Herz nicht mehr ausreichend mit Blut versorgt und ein Teil des Herzmuskelgewebes kann absterben.To put it simply, coronary artery disease means constricted coronary arteries. This is a very dangerous condition because it increases the risk of a heart attack. A heart attack results from the complete occlusion of one of the coronary arteries. Due to the occlusion, the heart is no longer adequately supplied with blood and part of the heart muscle tissue can die.

Oftmals läßt sich eine kardiovaskuläre Erkrankung nur noch operativ behandeln, wobei der sogenannten Bypasschirurgie eine besondere Bedeutung zukommt.Cardiovascular disease can often only be treated surgically, with so-called bypass surgery being of particular importance.

Ein Bypass wird gelegt, wenn Herzkranzgefäße hochgradig verengt oder verschlossen sind. Als Überbrückung dienen körpereigene Venensegmente, die vorher aus dem Unter- oder Oberschenkelbereich des Patienten entnommen wurden. Die Vene wird mit dünnen Nähten stromabwärts (distal) des Engpasses in die Herzkranzarterie und danach direkt in die Hauptschlagader eingenäht. Alternativ kann die Brustwandrückseitenarterie (A. mammaria interna; LIMA) als Bypass angelegt werden. Bei diesem Blutgefäß erfolgt nur die Nahtverbindung distal der Engstelle in der Koronararterie. Der natürliche Zufluss aus einem Seitenarm der Hauptschlagader bleibt erhalten.A bypass is established when the coronary arteries are extremely narrowed or closed. Bridging are the body's own vein segments that were previously removed from the patient's lower or thigh area. The vein is sutured into the coronary artery with thin sutures downstream (distal) of the bottleneck and then directly into the main artery. Alternatively, the posterior wall of the chest wall (A. mammaria interna; LIMA) can be created as a bypass. In this blood vessel, only the suture is made distal to the constriction in the coronary artery. The natural inflow from a side arm of the main artery is preserved.

Angaben aus dem Jahr 2000 zufolge werden in Deutschland jährlich bei ca. 70.000 Bypass-Eingriffen etwa 250.000 Koronaranastomosen manuell angefertigt. Die minimalinvasive direkte koronararterielle Bypass (MIDCAB) Revaskularisation mit der Arteria mammaria (LIMA) auf den Ramus interventrikularis anterior (RIVA) hat sich hierbei als klinisches Verfahren für einen Teil der Patienten etabliert. Das Aufnähen der Vene auf die Herzkranzarterie erfordert aufgrund der kleinen Verhältnisse (2-5mm) hohe Akribie und großes Geschick des behandelnden Chirurgen. Der Zugang zum Herzen erfordert allerdings eine relativ große Brustkorberöffnung. Das Brustbein wird dabei der Länge nach aufgesägt. In vielen Fällen ist der Einsatz einer Herz-Lungen-Maschine erforderlich.
Generell sind diese Bypass-Operationen aufwendig und kostenintensiv. Bei einer Revaskularisation (Wiederherstellung der Durchblutung) am schlagenden Herzen über eine Minithorakotomie (kleine Brustkorberöffnung) kann das Zugangstrauma vermindert und auf den Einsatz der Herz-Lungen-Maschine verzichtet werden Die Ergebnisse sind aus medizinischer Sicht allerdings noch nicht zufriedenstellend, so dass in der Regel auf die vorgenannten herkömmlichen Operationsmethoden nicht verzichtet werden kann.
In jüngster Zeit wurden erste klinische Anstrengungen unternommen, die Revaskularisation des RIVA am schlagenden Herzen total endoskopisch und mit Roboterunterstützung durchzuführen. Auch hierbei wird die Anastomose konventionell in chirurgischer Nahttechnik durchgeführt und stellt somit eine erhebliche technische Herausforderung dar, die eine breite Anwendung verhindert. Auch die Ergebnisse der robotergestützten Nähvorgänge sind aus medizinischer Sicht keineswegs zufriedenstellend.
Es sind auch bereits temporäre intraluminale Konnektors als einfache Gefäßbrücken vorgeschlagen worden, welche den Blutstrom aufrechterhalten und den Nähvorgang an sich, insbesondere durch Lagestabilisierung der Blutgefäße, vereinfachen und verbessern sollen. Der Einsatz solcher durchströmbarer, intraluminaler Konnektors (TILS), die eine Aufrechterhaltung des Blutstroms gewährleisten, kann einen protektiven Effekt auf das Myokard haben. Durch das Einbringen eines temporären Konnektors wird die Ischämie vermindert, so dass z. B. ischämisch bedingte Rhythmusstörungen, die zum Kammerflimmen führen können, nicht entstehen Das möglicherweise durch den Konnektor entstehende Gefäßwandtrauma und die Ausbildung von Stenosen als mögliche Folge stellen jedoch nicht unbeträchtliche Nachteile des TILS-Einsatzes dar. Ein weiterer Nachteil der besagten temporären Konnektoren, die meist auf Silikonbasis gefertigt sind, ist, dass diese rechtzeitig wieder entfernt werden müssen. Damit können sie zwar zur Stabilisierung des Nähvorganges, besonders in der Anfangsphase, beitragen, bereiten aber andererseits wiederum einen Zusatzaufwand für ihre Entfernung aus dem Nahtbereich. Nach der Entfernung des Konnektors ist die Bypass-Operation unter den eingangs genannten Bedingungen zu Ende zu führen. Die Nahttechnik erfordert nach wie vor einen entsprechenden Bewegungsfreiraum, so dass einer minimalinvasiven Behandlungsmethode Grenzen gesetzt sind.According to data from the year 2000, around 250,000 coronary anastomoses are manually made in Germany each year with approx. 70,000 bypass procedures. Minimally invasive direct coronary artery bypass (MIDCAB) revascularization with the mammary artery (LIMA) on the anterior interventricular ramus (RIVA) has established itself as a clinical procedure for some patients. Sewing the vein onto the coronary artery requires great meticulousness and great skill on the part of the attending surgeon due to the small proportions (2-5mm). However, access to the heart requires a relatively large chest opening. The sternum is sawn lengthways. In many cases, the use of a heart-lung machine is required.
In general, these bypass operations are complex and costly. In the case of revascularization (restoration of blood circulation) on the beating heart via a mini thoracotomy (small chest opening), access trauma can be reduced and the heart-lung machine can be dispensed with. However, from a medical point of view, the results are not yet satisfactory, so that usually the aforementioned conventional operating methods cannot be dispensed with.
In recent times, the first clinical efforts have been made to carry out the revascularization of the RIVA on the beating heart totally endoscopically and with robot support. Here, too, the anastomosis is carried out conventionally using surgical suturing technology and therefore represents a considerable technical challenge that prevents widespread use. The results of the robot-assisted sewing processes are by no means satisfactory from a medical point of view.
Temporary intraluminal connectors have also been proposed as simple vascular bridges which maintain the blood flow and simplify and improve the sewing process itself, in particular by stabilizing the position of the blood vessels. The use of such flowable intraluminal connectors (TILS), which ensure the maintenance of blood flow, can have a protective effect on the myocardium. By introducing a temporary connector, the ischemia is reduced, so that, for. B. Ischemic rhythm disturbances, which can lead to ventricular fibrillation, do not occur. However, the vascular wall trauma that may result from the connector and the formation of stenoses as a possible consequence are not inconsiderable disadvantages of the use of TILS. Another disadvantage of the said temporary connectors, the mostly are made on silicone basis, is that these must be removed again in time. This means that they can help stabilize the sewing process, especially in the initial phase, but on the other hand create additional effort for their removal from the seam area. After removing the connector, the bypass operation must be completed under the conditions mentioned at the beginning. The suturing technique still requires a corresponding freedom of movement, so that there are limits to a minimally invasive treatment method.

Es wurden auch vereinfachte Anastomosentechniken für den Einsatz in minimal invasiven Verfahren erprobt. Bei den distalen Koronaranastomosen wurden maschinelle Systeme entwickelt, die einzelne Nähte im Sinne eines Nahtapparates applizieren können. Diese Systeme waren jedoch sehr störanfällig und bezüglich der Morphologie der Koronararterien mit ihren Wandverkalkungen und erheblichen intra- und interindividuellen Diameterschwankungen zu unflexibel, so dass sie über klinische Erprobungsstadien nicht hinauskamen.
Weitere Versuche der nahtfreien koronararteriellen Anastomose wurden mit einem Stent-Konnektor tierexperimentell vorgenommen, setzten nachteiliger Weise allerdings den dauerhaften Verbleib eines großen, rigiden Rohrsystems im Koronarlumen voraus.
Ein anderes System bediente sich einer magnetisch unterstützten nahtfreien Anastomose. Auch diese Methode stellte sich als zu unflexibel und störanfällig heraus. Klinisch überprüfbare Resultate hinsichtlich der Güte der Anastomose und der längerfristigen Offenheitsrate liegen nicht vor.
Bei der Anfertigung proximaler Venenanastomosen mit der Aorta, wie sie in der konventionellen Koronarchirurgie angefertigt werden, konnten Anastomosenapparate jedoch über das Entwicklungsstadium in eine erste erfolgreiche klinische Evaluation überführt werden. Die proximalen Anastomosensysteme sind allerdings technisch nicht für periphere Anastomosen geeignet oder adjustierbar, da der Minimaldurchmesser aus technischen und systemimmanenten Gründen 4 mm nicht unterschreiten kann und somit für ein typisches 1,5 bis 2 mm großes peripheres Koronargefäß nicht in Frage kommt.Simplified anastomosis techniques for use in minimally invasive procedures have also been tested. Mechanical systems have been developed for the distal coronary anastomoses, which can apply individual sutures in the sense of a suturing device. However, these systems were very susceptible to faults and too inflexible with regard to the morphology of the coronary arteries with their wall calcifications and considerable intra- and interindividual diamond fluctuations, so that they could not go beyond clinical trial stages.
Further attempts at the seamless coronary artery anastomosis were carried out in animal experiments using a stent connector, but disadvantageously presuppose the permanent retention of a large, rigid tube system in the coronary lumen.
Another system used a magnetically assisted seamless anastomosis. This method also turned out to be too inflexible and prone to failure. There are no clinically verifiable results regarding the quality of the anastomosis and the longer-term openness rate.
When creating proximal vein anastomoses with the aorta, as they are made in conventional coronary surgery, anastomotic devices could be transferred to a first successful clinical evaluation over the developmental stage. However, the proximal anastomotic systems are not technically suitable or adjustable for peripheral anastomoses, since the minimum diameter cannot be less than 4 mm for technical and system-inherent reasons and is therefore out of the question for a typical 1.5 to 2 mm large peripheral coronary artery.

Eine weitere Möglichkeit, Anastomosen nahtrfrei durchzuführen, stellen Systeme unter Einsatz von Gewebekleber dar.
Seit vielen Jahren werden Klebstoffe in der Herzchirurgie an sich erfolgreich verwendet. Im breiten Umfang durchgesetzt hat sich bisher der Fibrinkleber. Aufgrund seiner geringen Klebekraft erlaubt er keine eigenständige suffiziente Verbindung von Geweben, ist aber als Hämostyptikum (Mittel zur Blutstillung) wegen seiner guten Biokompatibilität unerreicht.
Ein Klebstoff mit guter Klebekraft ist der Gelatine-Resorcin-Glutar-/Formaldehyd-Kleber, der eine belastbare, elastische Gewebeverbindung erzeugt, die in der Chirurgie der Aortendissektion Anwendung findet.
Klebstoffe auf Aldehydbasis sind kontinuierlich weiterentwickelt worden. Aktuell steht ein kommerziell verfügbarer Klebstoff (BioGlue®) mit Albumin und Glutaraldehyd Komponenten zur Verfügung, der eine hohe Elastizität bei guter Klebekraft und geringer Toxizität aufweist. Obgleich von höchster Klebekraft, konnten sich Zyanoakrylat-Kleber bisher nicht breit in der Chirurgie durchsetzen, da sie toxisch sind sowie glashart und damit unelastisch aushärten. Damit waren sie bisher lediglich Anwendungen in der Zahnheilkunde oder bei Hautwunden vorbehalten. In den letzten Jahren wurde jedoch ein nun unter dem Namen „Glubran“ kommerziell verfügbarer Klebstoff auf Akrylatbasis entwickelt, der elastischer und weniger toxisch ist und somit auch an inneren Organen verwendet werden kann, für die er bereits zugelassen ist.Another option for performing anastomoses without seams is systems using tissue glue.
Adhesives have been used successfully in cardiac surgery for many years. So far, fibrin glue has become widely accepted. Due to its low adhesive strength, it does not allow sufficient independent connection of tissues, but is unrivaled as a hemostyptic (hemostatic agent) because of its good biocompatibility.
An adhesive with good adhesive strength is the gelatin-resorcinol-glutar / formaldehyde adhesive, which creates a resilient, elastic tissue connection that is used in aortic dissection surgery.
Aldehyde-based adhesives have been continuously developed. A commercially available adhesive (BioGlue®) with albumin and glutaraldehyde components is currently available, which has high elasticity with good adhesive power and low toxicity. Although extremely adhesive, cyanoacrylate adhesives have so far not been widely used in surgery because they are toxic and hard as glass and therefore inelastic. So far, they were only used in dentistry or skin wounds. In recent years, however, an acrylic-based adhesive that is now commercially available under the name “Glubran” has been developed, which is more elastic and less toxic and can therefore also be used on internal organs for which it has already been approved.

Bereits vor über 20 Jahren wurden Anastomosen mit Laserschweißungen durchgeführt, die allerdings den experimentellen Bereich nicht verlassen haben.Anastomoses with laser welding were carried out over 20 years ago, but they have not left the experimental field.

Alle bisherigen Versuche, Anastomosen nahtfrei durchzuführen, konnten jedoch nur partielle Erfolge verzeichnen. Limitationen der mechanischen Belastbarkeit, der Thrombogenität der Initima im Anastomosenbereich, Toxizität des Klebstoffes, mangelnde Elastizität der Gefäßverbindung und frühzeitige degenerative Veränderungen, wie z. B. Kalzifikationen mit konsekutiver Stenose, wurden regelmäßig beobachtet. Die nahtfreie Klebung von Anastomosen wird daher klinisch bisher nicht durchgeführt, wenngleich die Abdichtung einer nicht optimal genähten Anastomose mit geringer Leckage durch Fibrinkleber seit Jahren erfolgreich praktiziert wird.All previous attempts to perform anastomoses seamlessly have only been partially successful. Limitations of the mechanical resilience, the thrombogenicity of the initima in the anastomotic area, toxicity of the adhesive, insufficient elasticity of the vascular connection and early degenerative changes, such as B. Calcifications with consecutive stenosis have been observed regularly. The seamless bonding of anastomoses has therefore not yet been carried out clinically, although sealing an anastomosis that is not optimally sewn with little leakage using fibrin glue has been practiced successfully for years.

Medizinisch einsetzbare, biologisch abbaubare (biodegradable) Materialien sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Häufig werden bioabbaubare Materialien wie Polyester, Polyanhydride, und Polyorthoester eingesetzt.
In der US-Patentschrift 5 085 629 wird beispielsweise die Verwendung eines biologisch abbaubaren Polyester-Terpolymers in einem Harnröhren-Stent offenbart.
Viele biologisch abbaubare Polymere durchlaufen hydrolytische Kettenspaltungen in der Gegenwart von Wasser, wodurch wasserlösliche Spezies mit niedrigem Molekulargewicht gebildet werden. Von Polyestern ist bekannt, dass sie dazu tendieren, über die Dicke der Vorrichtung simultan Hydrolyse zu durchlaufen (homogene Hydrolyse), während Polyanhydride und Polyorthoester eher von der Oberfläche aus hydrolysieren (heterogene Hydrolyse).Medically usable, biodegradable (biodegradable) materials are known from the prior art.
Biodegradable materials such as polyester, polyanhydrides and polyorthoesters are often used.
In the U.S. Patent 5,085,629 For example, the use of a biodegradable polyester terpolymer in a urethral stent is disclosed.
Many biodegradable polymers undergo hydrolytic chain cleavages in the presence of water, thereby forming water-soluble, low molecular weight species. Polyesters are known to tend to undergo hydrolysis simultaneously across the thickness of the device (homogeneous hydrolysis), while polyanhydrides and polyorthoesters tend to hydrolyze from the surface (heterogeneous hydrolysis).

Polyhydroxyessigsäure, auch Polyglycolsäure (PGA), ist ein Polyester, der als medizinisches Nahtmaterial benutzt wird, da er vom Körper resorbiert werden kann. Die Hydrolyse, durch die das Material abgebaut wird, führt zu einer vollständigen Resorption in etwa 60-90 Tagen.Polyhydroxyacetic acid, also known as polyglycolic acid (PGA), is a polyester that is used as a medical suture material because it can be absorbed by the body. The hydrolysis, through which the material is broken down, leads to complete absorption in about 60-90 days.

Polycaprolacton (PCL), genauer Poly-ε-Caprolacton, ist ein biologisch abbaubarer Kunststoff, der auf der Basis von Erdöl hergestellt wird. Er ist thermisch verformbar und wird entsprechend in die Thermoplaste eingeordnet. Gebildet wird er als Kette des Caprolacton, dem ε-Lacton der Capronsäure. Polycaprolacton wird im medizinischen Bereich für eine Reihe von verschiedenen Anwendungen genutzt. Dabei verwendet man es für Präparate mit kontrollierter Abgabe (Retard) von Medikamenten, Klebstoffe und synthetische Wundverbände und orthopädische Abdrücke. In der aktuellen Forschung wird es zudem als Trägermaterial für Stammzellen bei der regenerativen Osteogenese oder Knorpelzellen beim Tissue Engineering erforscht. Die bislang medizinisch eingesetzten Caprolacton-Polymere und -Copolymere werden innerhalb einiger Wochen vollständig resorbiert.Polycaprolactone (PCL), more precisely poly-ε-caprolactone, is a biodegradable plastic that is made from petroleum. It is thermally deformable and is classified accordingly in the thermoplastics. It is formed as a chain of caprolactone, the ε-lactone of caproic acid. Polycaprolactone is used in the medical field for a number of different applications. It is used for preparations with controlled release (retard) of medication, adhesives and synthetic wound dressings and orthopedic impressions. Current research also researches it as a carrier material for stem cells in regenerative osteogenesis or cartilage cells in tissue engineering. The caprolactone polymers and copolymers previously used medically will be completely absorbed within a few weeks.

Polyglycolide sind gleichfalls biologisch abbaubar und für medizinische Anwendungen zugelassen. Durch Variationen in der Zusammensetzung von Polyglycolidverbindungen kann die Resorptionsgeschwindigkeit von wenigen Tagen bis zu mehreren Wochen variiert werden.Polyglycolides are also biodegradable and approved for medical applications. By varying the composition of polyglycolide compounds, the rate of absorption can be varied from a few days to several weeks.

Es gibt jedoch mehrere Probleme, die den Einsatz von Stents oder andere Gefäßimplantaten, die aus diesen bioabbaubaren Materialien hergestellt wurden, bislang verhindert haben.
Bei den vorbeschriebenen Materialien geht mit dem Abbau ein signifikanter Verlust an Festigkeit einher, bevor ein signifikanter Masseverlust eingetreten ist. So können beispielsweise Stents oder andere Gefäßimplantate versagen, indem sie in große Stücke brechen, die die Gefäße, in denen sich entwickelt haben, verstopfen. Implantate aus den vorgenannten bioabbaubaren Materialien können durch Zellen aus dem Blut, zum Beispiel Fibroblasten, Thrombozyten, etc. besiedelt werden, was zur unerwünschten Entstehung einer Neo-Intima (Gefäßinnenwand) in dem Gefäßimplantat und letztlich zu Thrombosen führen kann.However, there are several problems that have prevented the use of stents or other vascular grafts made from these biodegradable materials.
In the case of the materials described above, the degradation is accompanied by a significant loss in strength before a significant loss in mass has occurred. For example, stents or other vascular grafts can fail by breaking into large pieces that clog the vessels in which they have developed. Implants made from the aforementioned biodegradable materials can be colonized by cells from the blood, for example fibroblasts, thrombocytes, etc., which can lead to the undesirable formation of a neo-intima (inner wall of the vessel) in the vascular implant and ultimately to thromboses.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den chirurgischen und zeitlichen Aufwand für die operative Erstellung von Gefäßanastomosen zu verringern und die Qualität der Anastomose zu verbessern.The object of the present invention is to reduce the surgical and time expenditure for the operative creation of vascular anastomoses and to improve the quality of the anastomosis.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass es ein koronarer Anastomosekonnektor auf Polylactidbasis ermöglicht, Anastomosen unter gänzlichem Verzicht auf diffizile Präparation und Nahttechnik durchzuführen, wodurch die Bypasschirurgie erleichtert und beschleunigt wird, was zu einer Verringerung der gesundheitlichen Belastung und des Risikos für den Patienten führt.Surprisingly, it has been found that a polylactide-based coronary anastomosis connector enables anastomoses to be performed without the need for complicated preparation and suturing techniques, thereby facilitating and accelerating bypass surgery, which leads to a reduction in health stress and the risk for the patient.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein koronarer Anastomosekonnektor auf Polylactidbasis für die Bypasschirurgie, der die Gestalt eines T-Y-Hybrids aufweist.The present invention therefore relates to a coronary anastomosis connector based on polylactide for bypass surgery, which has the shape of a T-Y hybrid.

Der erfindungsgemäße Anastomosekonnektor ist im Wesentlichen ein von Blut durchströmbarer und in Form eines T-Y-Hybrids ausgebildeter 3-Endschlauch.The anastomosis connector according to the invention is essentially a 3-end hose through which blood can flow and which is designed in the form of a T-Y hybrid.

Unter einem T-Y-Hybrid wird erfindungsgemäß ein „asymmetrisches Y“ verstanden, bei dem der Winkel zwischen den Schenkeln S2 und S3 ( bis ) im Bereich von etwa 60° bis etwa 77,5° liegt, insbesondere im Bereich von 65° bis 70°.According to the invention, a TY hybrid is understood to mean an “asymmetrical Y” in which the angle between the legs S2 and S3 ( to ) is in the range from about 60 ° to about 77.5 °, in particular in the range from 65 ° to 70 °.

Die Oberfläche des Anastomosekonnektors ist an der Außenseite erfindungsgemäß bevorzugt möglichst rauh, um eine optimale Haftung der Innenwände der zu verbindenden Blutgefäße an der Außenfläche des Konnektors zu gewährleisten.
An der von Blut durchstömten Innenseite hingegen ist die Oberfläche des Konnektors vorzugsweise möglichst glatt, um das Risiko der Anhaftung von Fibroblasten, Thrombozyten, etc., die eine Neo-Intima bilden und zu Thrombosen führen könnten, zu verringern.
Die Rauheit (gemäß der Definition in https://de.wikipedia.org/wiki/Rauheit) der Oberfläche des Anastomosekonnektors liegt vorzugsweise bei maximal 5% des Außendurchmessers.According to the invention, the surface of the anastomosis connector is preferably as rough as possible on the outside in order to ensure optimal adhesion of the inside walls of the blood vessels to be connected to the outside surface of the connector.
On the other hand, on the inside through which blood flows, the surface of the connector is preferably as smooth as possible in order to reduce the risk of adhering fibroblasts, platelets, etc., which form a neo-intima and could lead to thrombosis.
The roughness (as defined in https://de.wikipedia.org/wiki/Rauheit) of the surface of the anastomosis connector is preferably at most 5% of the outside diameter.

Der erfindungsgemäße Anastomosekonnektor kann in einer bevorzugten Ausführungsform pharmakologische Wirkstoffe enthalten. Diese Wirkstoffe können homogen verteilt im Material des Konnektors enthalten sein oder auch, was erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist, in Form einer Beschichtung auf der Innen- oder Außenseite des Konnektors appliziert werden.
Beispielsweise kann die Außenseite des Konnektors mit einem wundheilungsfördernden Wirkstoff beschichtet sein, der das Zusammenwachsen der zu verbindenden Blutgefäße beschleunigt, während die Innenseite z. B. mit einem blutverdünnenden Wirkstoff beschichtet sein kann, der die Ausbildung von Thrombosen verhindert.In a preferred embodiment, the anastomosis connector according to the invention can contain pharmacological active substances. These active substances can be distributed homogeneously in the material of the connector or, which is particularly preferred according to the invention, can be applied in the form of a coating on the inside or outside of the connector.
For example, the outside of the connector can be coated with an active substance that promotes wound healing, which accelerates the coalescence of the blood vessels to be connected, while the inside z. B. can be coated with a blood-thinning agent that prevents the formation of thrombosis.

Gegebenenfalls kann zur Abdichtung und Festigung der Anastomose biologisch abbaubares Nahtmaterial nach Art eines Kabelbinders verwendet, d. h. als Schlinge um die Anastomosestelle gelegt und festgezogen werden.If necessary, biodegradable suture material in the manner of a cable tie can be used to seal and strengthen the anastomosis. H. as a loop around the anastomosis site and be tightened.

Vorteilhafterweise vereinfacht der erfindungsgemäße Anastomosekonnektor die Bypasschirurgie erheblich. Die zu verbindenden Blutgefäße werden einfach über die Röhrchen des Konnektors gezogen. Komplizierte und zeitaufwändige Nähte entfallen vollständig.The anastomosis connector according to the invention advantageously simplifies bypass surgery considerably. The blood vessels to be connected are simply pulled over the tubes of the connector. Complicated and time-consuming seams are completely eliminated.

Außerdem wird durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Anastomosekonnektors keine zweite Operation notwendig, wie beispielsweise bei aus dem Stand der Technik bekannten Anastomosekonnektoren auf Metallbasis, die aus dem Körper des Patienten entfernt werden müssen.In addition, the use of the anastomosis connector according to the invention means that no second operation is necessary, as is the case, for example, with metal-based anastomosis connectors known from the prior art, which have to be removed from the patient's body.

Die Anastomose mittels des erfindungsgemäßen Konnektors weist eine einheitliche Kreisform auf. Diese regelmäßige Struktur, die mittels klassischer Nahttechnik nicht erreichbar ist, beschleunigt das Zusammenwachsen der Gefässränder und erleichtert die optische Kontrolle der Dichtigkeit der Verbindung am Ende der Operation. Nachblutungen und damit verbundene Nachoperationen werden hierdurch deutlich seltener.The anastomosis by means of the connector according to the invention has a uniform circular shape. This regular structure, which cannot be achieved using classic suturing technology, accelerates the coalescence of the vessel edges and makes it easier to visually check the tightness of the connection at the end of the operation. Postoperative bleeding and the associated follow-up operations are significantly less common.

Der erfindungsgemäße Anastomosekonnektor ist auf Polylactidbasis aufgebaut, das heißt, aus Polylactid oder Polylactid enthaltenden Verbindungen gefertigt. Polylactid (PLA) ist ein nicht natürlich vorkommender Polyester, der über eine mehrstufige Synthese aus Zucker hergestellt wird. Dabei wird Zucker zu Milchsäure fermentiert und diese zu PLA polymerisiert.The anastomosis connector according to the invention is constructed on the basis of polylactide, that is to say made of compounds containing polylactide or polylactide. Polylactide (PLA) is a non-naturally occurring polyester that is produced from sugar in a multi-stage synthesis. Sugar is fermented to lactic acid and polymerized to PLA.

Grundstoff für PLA ist die Milchsäure, die in zwei stereoisomeren Varianten, D-Lactid und L-Lactid, vorkommt. Dementsprechend gibt es auch zwei PLA-Varianten: Poly-D-Lactid (DPLA) und Poly-L-Lactid (LPLA).
Je nachdem, wie die Bausteine in der PLA-Kette eingebunden werden, unterscheidet sich auch die Morphologie des Materials, von amorph bis kristallin, mit entsprechendem Einfluss auf die thermischen und mechanischen Eigenschaften. PLA ist transparent, kristallin, steif, besitzt eine hohe mechanische Festigkeit und kann mit herkömmlichen thermoplastischen Verfahren verarbeitet werden.The basic material for PLA is lactic acid, which occurs in two stereoisomeric variants, D-lactide and L-lactide. Accordingly, there are two types of PLA: poly-D-lactide (DPLA) and poly-L-lactide (LPLA).
Depending on how the building blocks are integrated in the PLA chain, the morphology of the material also differs, from amorphous to crystalline, with a corresponding influence on the thermal and mechanical properties. PLA is transparent, crystalline, rigid, has a high mechanical strength and can be processed using conventional thermoplastic processes.

Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Konnektor aus LPLA oder LPLA enthaltenden Copolymeren gefertigt.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist der Anastomosekonnektor aus einem Copolymer aus L-Lactid und Glykolid oder einem Copolymer aus L-Lactid und Caprolacton, dem ε-Lacton der Capronsäure gefertigt.
Erfindungsgemäß ganz besonders bevorzugt ist der Anastomosekonnektor aus einem Copolymer aus L-Lactid und Glykolid gefertigt, das unter der Bezeichnung RESOMER® LG 824 S von der Evonik Nutrition & Care GmbH erhältlich ist.The connector according to the invention is preferably made from copolymers containing LPLA or LPLA.
According to the invention, the anastomosis connector is particularly preferably made from a copolymer of L-lactide and glycolide or a copolymer of L-lactide and caprolactone, the ε-lactone of caproic acid.
According to the invention, the anastomosis connector is very particularly preferably made from a copolymer of L-lactide and glycolide, which is available under the name RESOMER® LG 824 S from Evonik Nutrition & Care GmbH.

Der erfindungsgemäße Anastomosekonnektor wird vorzugsweise mittels Spritzguß hergestellt. Er kann jedoch auch durch 3D-Druck oder andere dem Fachmann geläufige Verfahren hergestellt werden.The anastomosis connector according to the invention is preferably produced by means of injection molding. However, it can also be produced by 3D printing or other processes familiar to the person skilled in the art.

PLA ist im Blut biologisch abbaubar. Der erfindungsgemäße Anastomosekonnektor baut sich vorteilhafterweise langsam über einen Zeitraum von etwa 12 Monaten ab, ohne dabei in größere Bruchstücke zu zerfallen, die den Patienten gefährden könnten.PLA is biodegradable in the blood. The anastomosis connector according to the invention advantageously degrades slowly over a period of about 12 months without disintegrating into larger fragments that could endanger the patient.

Erstaunlicherweise hat sich herausgestellt, dass für den Zweck der vorliegenden Erfindung, nämlich den chirurgischen und zeitlichen Aufwand für die operative Erstellung von Gefäßanastomosen zu verringern und dennoch eine stabile und dauerhafte Anastomose zu bewirken, ein Anastomosekonnektor am besten geeignet ist, der eine möglichst große Biegefestigkeit (idealerweise ≥ 125 GPa), maximale Steifigkeit (E-Modul idealerweise ≥ 10 GPa) sowie eine möglichst hohe Glastemperatur aufweist. Bislang war davon ausgegangen worden, dass ein Gefäßimplantat, beispielsweise ein Stent, möglichst flexibel sein sollte, um sich der Biomechanik des weichen Blutgefäßes bestmöglich anpassen zu können.Surprisingly, it has been found that for the purpose of the present invention, namely to reduce the surgical and time expenditure for the operative creation of vascular anastomoses and still to bring about a stable and permanent anastomosis, an anastomosis connector which has the greatest possible bending strength is best suited ( ideally ≥ 125 GPa), maximum rigidity (modulus of elasticity ideally ≥ 10 GPa) and the highest possible glass temperature. Until now it had been assumed that a vascular implant, for example a stent, should be as flexible as possible in order to be able to adapt to the biomechanics of the soft blood vessel in the best possible way.

Der erfindungsgemäße Anastomosekonnektor ist mittels herkömmlicher Verfahren sterilisierbar, beispielsweise durch Begasung mit EO (Ethylenoxid), Wasserdampfsterilisation oder Bestrahlung mit γ-Strahlen.The anastomosis connector according to the invention can be sterilized using conventional methods, for example by gassing with EO (ethylene oxide), steam sterilization or irradiation with γ-rays.

Vorteilhafterweise erhält der erfindungsgemäße Anastomosekonnektor mit seiner widerstandsarmen Durchströmbarkeit den Bluttransport und somit die Blutversorgung des durch die Kranzarterie zu versorgenden Herzmuskelgewebes zuverlässig aufrecht, ohne ganz oder teilweise operativ entfernt werden zu müssen. Der Konnektor verbleibt vielmehr als Verbindungselement der Gefäße noch ca. ein Jahr bis zu seiner vollständigen Auflösung im Körper des Patienten und dient somit auch nach Abschluss des operativen Bypasseingriffs bis zur vollständigen Materialresorption noch als Stütz- und Halteelement. Durch den gänzlichen Wegfall von Präparationen und Nahttechnik sowie ggf. Halte- und Fixierprozessen zur und während der Nahtverbindung, gelingt es, die Bypassoperation tatsächlich minimalinvasiv durchzuführen. Der chirurgische Eingriff beschränkt sich auf die Einbringung des erfindungsgemäßen Anastomosekonnektors, die Zuführung des Bypassgefäßes (LIMA) und die kabelbinderähnliche Fixierung der Gefäße am Konnektor. Eine weitere operative Zugänglichkeit und eine bisher noch erforderliche Nahttechnik ist, wie erwähnt, nicht mehr erforderlich.Advantageously, the anastomosis connector according to the invention, with its low-resistance flowability, reliably maintains the blood transport and thus the blood supply to the heart muscle tissue to be supplied by the coronary artery, without having to be removed wholly or in part by surgery. Rather, the connector remains as a connecting element of the vessels for about a year until it is completely dissolved in the patient's body and thus also serves as a support and holding element after the surgical bypass procedure has been completed until the material has been completely absorbed. Due to the complete elimination of preparations and suturing technology as well as, if necessary, holding and fixing processes for and during the suture connection, the bypass operation can actually be carried out minimally invasively. The surgical intervention is limited to the insertion of the anastomosis connector according to the invention, the delivery of the bypass vessel (LIMA) and the cable-like fixation of the vessels to the connector. As mentioned, further operational accessibility and a seam technique that was previously required is no longer necessary.

Darüber hinaus ergibt sich infolge der schnellen Anastomose eine erhebliche Zeitersparnis gegenüber der konventionellen Operationstechnik. Das Koronargefäß muss lediglich minimal für den Einsatz des Anastomosekonnektors geöffnet werden. Außerdem werden durch die rigide Struktur des erfindungsgemäßen Konnektors Kollapse des Konnektorlumens und irreversible Formveränderungen (Beschädigungen, Abknickungen, Brüche der Y-Verbindung) vermieden.In addition, the rapid anastomosis results in considerable time savings compared to conventional surgical technology. The coronary vessel only has to be opened minimally for the use of the anastomosis connector. In addition, the rigid structure of the connector according to the invention prevents collapse of the connector lumen and irreversible changes in shape (damage, kinks, breaks in the Y connection).

Der erfindungsgemäße Anastomosekonnektor kann in unterschiedlichen Größen, mit Variationen der Schenkellängen, Schenkeldurchmesser und Schenkelwinkel hergestellt werden, um möglichst allen unterschiedlichen, patientenspezifischen Einsatzerfordernissen zu genügen, insbesondere individuell verschiedenen Gefäßformen und -größen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die drei Schenkel des Konnektors (S1, S2, S3) gleich lang. Sie können jedoch auch unterschiedliche Längen aufweisen, um individuellen operativen oder anatomischen Anforderungen zu genügen. Vorzugsweise ist die Länge jedes Schenkels ≤ 2 cm.
Der Außendurchmesser der Konnektorschenkel liegt vorzugsweise bei 1 bis 5 mm, insbesondere bei 1 bis 2,5 mm.
Die Wandstärken der Konnektorschenkel sind idealerweise immer gleich. Die Wandstärke der Konnektorschenkel sollte zudem möglichst gering sein. Idealerweise liegt sie unterhalb von 1 mm, besonders bevorzugt bei etwa 0,3mm.The anastomosis connector according to the invention can be produced in different sizes, with variations in leg length, leg diameter and leg angle, in order to meet as many different, patient-specific application requirements as possible, in particular individually different vessel shapes and sizes.
In a preferred embodiment, the three legs of the connector ( S1 , S2 , S3 ) of equal length. However, they can also have different lengths in order to meet individual operative or anatomical requirements. The length of each leg is preferably 2 2 cm.
The outer diameter of the connector legs is preferably 1 to 5 mm, in particular 1 to 2.5 mm.
The wall thicknesses of the connector legs are ideally always the same. The wall thickness of the connector legs should also be as small as possible. Ideally, it is below 1 mm, particularly preferably around 0.3 mm.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform verläuft der Übergang zwischen den Konnektorschenkeln S1 und S3 konisch ( ).In a particularly preferred embodiment, the transition runs between the connector legs S1 and S3 conical ( ).

Der Konnektor ist auf Grund seiner T-Y-Hybridform in kürzester Zeit mit dem geraden Teil, also den Schenkeln S1 und S3, in das minimal aufgeschnittene Koronargefäß einbringbar. Zu diesem Zweck wird das obere Drittel des Koronargefäßes an der Herzoberfläche freigelegt und auf wenige Millimeter Länge aufgeschnitten. Beim Einsatz des Konnektors in diese kurzstreckige Öffnung des Kranzgefäßes erlaubt die Rauheit der Oberfläche und die Steifigkeit des Materials eine leichte Handhabbarkeit sowie eine schnelle und beständige Verbindung der Gefäße. Die Blutversorgung bleibt durch den Konnektor aufrechterhalten. Der Schenkel S2 dient als Applikator, auf welchen das vorbereitete und leicht angeschrägte Ende des herangeführten Bypassgefäßes aufgesteckt wird. Danach erfolgt die Abdichtung durch den kabelbinderähnlichen Verschluß.Due to its TY hybrid shape, the connector is in no time with the straight part, i.e. the legs S1 and S3 , can be inserted into the minimally cut coronary vessel. For this purpose, the upper third of the coronary vessel is exposed on the heart surface and cut open to a few millimeters in length. When the connector is inserted into this short-stretched opening of the coronary vessel, the roughness of the surface and the rigidity of the material allow easy handling and a quick and permanent connection of the vessels. The blood supply is maintained by the connector. The thigh S2 serves as an applicator, on which the prepared and slightly beveled end of the bypass vessel is attached. Then the seal is made using the cable tie-like closure.

FigurenlisteFigure list

: Schematic representation of a connector according to the invention (without a conical transition) with a TY hybrid form.
: Sectional view of a connector according to the invention (without a conical transition) with a TY hybrid shape.
: Schematic representation of a small connector according to the invention (without a conical transition) with a TY hybrid form.
: Schematic representation of a connector according to the invention (with a conical transition) with TY hybrid form.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 5085629 [0014]

Claims

Coronary anastomosis connector based on polylactide for bypass surgery, which has the shape of a T-Y hybrid.

Coronary anastomosis connector after Claim 1 , in which the angle between the legs S2 and S3 is in the range from 60 ° to 77.5 °, in particular in the range from 65 ° to 70 °.

Coronary anastomosis connector after Claim 1 or 2nd whose surface is as rough as possible on the outside and as smooth as possible on the inside.

Coronary anastomosis connector according to one of the preceding claims, which contains pharmacological active substances in the form of a coating on the inside or outside of the connector, the outside of the connector preferably being coated with a wound-healing agent and the inside with a blood-thinning agent.

Coronary anastomosis connector according to one of the preceding claims, which is fixed to seal and secure the anastomosis with biodegradable suture material in the manner of a cable tie, in that the suture material is looped around the anastomosis site and tightened.

Coronary anastomosis connector according to one of the preceding claims, which is made of LPLA or LPLA-containing copolymers, in particular a copolymer of L-lactide and glycolide or a copolymer of L-lactide and caprolactone and particularly preferably of a copolymer of L-lactide and glycolide, which is available under the name RESOMER® LG 824 S from Evonik Nutrition & Care GmbH.

Coronary anastomosis connector according to one of the preceding claims, which is produced by means of injection molding or 3D printing.

Coronary anastomosis connector according to one of the preceding claims, which has a flexural strength of ≥ 125 GPa) and an elastic modulus of ≥ 10 Gpa.

Coronary anastomosis connector according to one of the preceding claims, the three legs S1, S2 and S3 each having a length of ≤ 2 cm and the three legs are preferably of the same length.

Coronary anastomosis connector according to one of the preceding claims, in which the outer diameter of the connector legs is 1 to 5 mm, in particular 1 to 2.5 mm.

Coronary anastomosis connector according to one of the preceding claims, in which the wall thickness of the connector legs is below 1 mm.

Coronary anastomosis connector according to one of the preceding claims, in which the transition between the connector legs S1 and S3 is conical.