DE102019128102A1

DE102019128102A1 - Implantat zur Behandlung von Aneurysmen

Info

Publication number: DE102019128102A1
Application number: DE102019128102.4A
Authority: DE
Inventors: Hans Henkes; Hermann Monstadt; Ronald Kontek; Ralf Hannes; Volker Trösken; Cameron Menzies
Original assignee: Phenox GmbH
Current assignee: Femtos GmbH
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2021-04-22
Also published as: WO2021074219A1; CN114554980A; EP4027910A1; US20220330947A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Implantat (1) zur Behandlung arteriovenöser Fehlbildungen, insbesondere Aneurysmen (11), wobei das Implantat (1) in einem gestreckten Zustand durch einen Mikrokatheter (12) an einen Bestimmungsort im Blutgefäßsystem eines Patienten bringbar und dem Implantat (1) eine Sekundärstruktur aufgeprägt ist, die es bei Freisetzung aus dem Mikrokatheter (12) und dem damit verbundenen Wegfall des äußeren Zwangs einnimmt, wobei das Implantat (1) abtrennbar mit einer Einführhilfe (9) verbunden ist und das Implantat (1) eine von proximal nach distal verlaufende Flächenstruktur (2) ausbildet, die aus mehreren Streben (3) aufgebaut ist, welche aneinandergrenzende Flächensegmente (4) ausbilden, wobei mindestens ein Teil der Flächensegmente (4) mit die Flächensegmente (4) ausfüllenden Membranen (6) versehen ist und die Sekundärstruktur ein zumindest teilweises Aufrollen der Flächenstruktur (2) axial und radial zur Längsrichtung des Implantats (1) und die Ausbildung einer sphärischen Struktur herbeiführt. Das erfindungsgemäße Implantat (1) ist geeignet, sich an die Innenwandung eines Aneurysmas (11) anzupassen und ein Aneurysma (11) nahezu vollständig auszufüllen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Implantat zur Behandlung arteriovenöser Fehlbildungen, insbesondere Aneurysmen, wobei das Implantat in einem gestreckten Zustand durch einen Mikrokatheter an einen Bestimmungsort im Blutgefäßsystem eines Patienten bringbar und dem Implantat eine Sekundärstruktur aufgeprägt ist, die es bei Freisetzung aus dem Mikrokatheter und dem damit verbundenen Wegfall des äußeren Zwangs einnimmt, wobei das Implantat abtrennbar mit einer Einführhilfe verbunden ist.
Aneurysmen sind zumeist sackartig ausgebildete oder spindelförmige (fusiforme) Erweiterungen der Gefäßwand, die vornehmlich an strukturell geschwächten Stellen der Gefäßwand durch den konstanten Druck des Blutes entstehen. Entsprechend empfindlich und anfällig für Verletzungen sind die Gefäßinnenwände eines Aneurysmas. Die Ruptur eines Aneurysmas führt in der Regel zu erheblichen gesundheitlichen Beeinträchtigungen, im Falle zerebraler Aneurysmen zu neurologischen Ausfällen bis hin zum Tod des Patienten.
Neben chirurgischen Eingriffen, bei denen beispielsweise das Aneurysma mittels eines Clips abgeklemmt wird, sind insbesondere endovaskuläre Methoden zur Behandlung von Aneurysmen bekannt, wobei in erster Linie zwei Ansätze verfolgt werden. Zum einen kann das Aneurysma mit Okklusionsmitteln, insbesondere sog. Coils (Platinspiralen) ausgefüllt werden. Die Coils fördern die Thrombusbildung und sorgen somit für einen Verschluss des Aneurysmas. Zum anderen ist bekannt, den Zugang zum Aneurysma, etwa den Hals eines Beerenaneurysmas, von der Blutgefäßseite aus durch stentähnliche Implantate zu verschließen und vom Blutfluss abzukoppeln. Beide Verfahren dienen dazu, den Blutfluss in das Aneurysma und somit den Druck auf das Aneurysma zu vermindern, im Idealfall zu eliminieren und somit die Gefahr einer Ruptur des Aneurysmas zu reduzieren.
Bei der Verfüllung eines Aneurysmas mit Coils kann es vorkommen, dass die Verfüllung des Aneurysmas unzureichend ist, was die Blutzufuhr in das Aneurysma und somit einen weiterhin bestehenden Druck auf dessen Innenwand zulässt. Die Gefahr einer stetigen Erweiterung des Aneurysmas und schließlich seiner Ruptur besteht weiter, wenn auch in abgeschwächter Form. Darüber hinaus ist die Behandlungsmethode in erster Linie für Aneurysmen mit relativ engem Hals - sogenannten Beerenaneurysmen - geeignet, da ansonsten die Gefahr besteht, dass die Coils aus einem weiten Aneurysmahals in das Blutgefäß ragen und dort thrombogenisieren, was zu Verschlüssen im Gefäß führen kann. Schlimmstenfalls wird ein Coil vollständig aus dem Aneurysma geschwemmt und verschließt Gefäße an anderer Stelle.
Um die Coils an ihrem Platz im Aneurysmasack zu halten, wird der Aneurysmahals häufig zusätzlich mit einem speziellen Stent abgedeckt.
Ein anderer intravaskulärer Behandlungsansatz setzt auf sogenannte Flussumlenker (Flow Diverter). Diese Implantate ähneln in ihrer äußeren Erscheinung Stents, die zur Behandlung von Stenosen eingesetzt werden. Da die Aufgabe der Flow Diverter jedoch nicht das Offenhalten eines Gefäßes, sondern der Verschluss des Aneurysmazugangs auf Seiten des Blutgefäßes ist, ist die Maschenweite sehr eng, alternativ sind diese Implantate mit einer Membran überzogen. Nachteilig bei diesen Implantaten ist die Gefahr, dass abgehende Seitenäste in unmittelbarer Nähe des zu behandelnden Aneurysmas mitunter ebenfalls abgedeckt und dadurch mittel- oder langfristig verschlossen werden.
In der WO 2012/034135 A1 ist ein Implantat offenbart, das sich aus einem ersten und einem zweiten Abschnitt zusammensetzt, welche innerhalb eines Katheters hintereinander angeordnet sind, nach Freisetzung innerhalb des Aneurysmas hingegen eine dreidimensionale, annähernd sphärische Form annimmt und so das Aneurysma ausfüllt. Ausgangsmaterial für das dreidimensionale Implantat ist ein maschenartiges Gewebe, die Ausführungsbeispiele und Abbildungen sind allesamt auf ein röhrenartiges Geflecht aus Formgedächtnismaterial bezogen. Als nachteilig hat sich bei diesem Stand der Technik herausgestellt, dass es eine unvorteilhafte Steifigkeit aufweist. Aneurysmen sind selten absolut rund, ein dreidimensionales Implantat sollte aber in der Lage sein, sich in die Morphologie des Aneurysmas bestmöglich einzupassen. Zudem ist das Implantat für Katheter geringen Kalibers zu voluminös.
Aus der WO 2017/089451 A1 ist ein weiteres Implantat zur Einbringung in Aneurysmen bekannt. Bei diesem setzt sich das Implantat aus mehreren Untereinheiten zusammen, die jeweils ein Gerüst aus Streben aufweisen, zwischen denen sich eine Bespannung befindet. Das Implantat muss innerhalb eines Aneurysmas allerdings zunächst mehrere Windungen ausbilden, bis eine ausreichende Abdeckung der Oberfläche des Aneurysmas erreicht ist.
Ausgehend vom vorbeschriebenen Stand der Technik stellt sich die Aufgabe, ein weiter verbessertes Implantat zur Einbringung in Aneurysmen zur Verfügung zu stellen, das insbesondere eine gute Abdeckung der Aneurysmawand und Ausfüllung des Aneurysmainnenraums gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Implantat zur Behandlung arteriovenöser Fehlbildungen, insbesondere Aneurysmen, wobei das Implantat in einem gestreckten Zustand durch einen Mikrokatheter an einen Bestimmungsort im Blutgefäßsystem eines Patienten bringbar und dem Implantat eine Sekundärstruktur aufgeprägt ist, die es bei Freisetzung aus dem Mikrokatheter und dem damit verbundenen Wegfall des äußeren Zwangs einnimmt, wobei das Implantat abtrennbar mit einer Einführhilfe verbunden ist und wobei das Implantat eine von proximal nach distal verlaufende Flächenstruktur ausbildet, die aus mehreren Streben aufgebaut ist, welche aneinandergrenzende Flächensegmente ausbilden, wobei mindestens ein Teil der Flächensegmente mit die Flächensegmente ausfüllenden Membranen versehen ist und die Sekundärstruktur ein zumindest teilweises Aufrollen der Flächenstruktur axial und radial zur Längsrichtung des Implantats und die Ausbildung einer sphärischen Struktur herbeiführt.
Das erfindungsgemäße Implantat setzt sich aus mehreren Streben zusammen, die aneinandergrenzende Flächensegmente ergeben. Diese bilden zusammen eine Flächenstruktur, die sich flach ausbreiten lässt und in dieser Konformation ein langgestrecktes Element bildet, das einem längs geschlitzten und flach ausgebreiteten Stent ähnelt. Ähnlich wie dieser sorgt eine dem Implantat aufgeprägte Sekundärstruktur dafür, dass die Flächenstruktur die Tendenz hat, sich zumindest teilweise radial zur Längsrichtung des Implantats, d. h. um die Längsachse aufzurollen. Dieses Aufrollen erfolgt normalerweise entlang der gesamten Länge der Flächenstruktur. Allerdings muss das Aufrollen nicht so weit gehen, dass sich durch Überlappung der Seitenränder der Flächenstruktur eine Röhre ergibt, es ist in der Regel ausreichend, lediglich ein teilweises Aufrollen der Flächenstruktur über die aufgezeigte Sekundärstruktur herbeizuführen. Mit anderen Worten verfügt die Flächenstruktur in diesem Fall über radial zur Längsrichtung hochgewölbte Seitenränder und ähnelt damit einer abgetrennten Baumrinde. Wenn sich das Implantat innerhalb eines Mikrokatheters befindet, um durch diesen an den Bestimmungsort vorgeschoben zu werden, liegt die Flächenstruktur normalerweise in aufgerollter Form vor, wobei, je nach Innendurchmesser des Mikrokatheters, die Flächenstruktur auch stärker aufgerollt sein kann als gemäß Sekundärstruktur vorgegeben. In diesem Fall ist mit der Freisetzung aus dem Mikrokatheter eine Aufweitung entlang und senkrecht zur Längsrichtung des Implantats verbunden, d. h. in gewissem Maße ein Auseinanderrollen.
Das erwähnte Aufrollen um die Längsachse, also radial zur Längsrichtung, ist jedoch nur ein Aspekt der dem Implantat aufgeprägten Sekundärstruktur. Der Flächenstruktur ist nämlich eine Sekundärstruktur aufgeprägt, welche die Tendenz hat, die Struktur nicht nur zumindest teilweise radial um die Längsachse aufzurollen, sondern auch axial, sodass sich insgesamt näherungsweise eine sphärische Struktur ergibt. Unter einem Aufrollen in axialer Richtung wird ein Aufrollen um eine Achse verstanden, die orthogonal zur Längsachse verläuft. Es liegt somit ein Aufrollen der Flächenstruktur in Längsrichtung des Implantats und eine Krümmung der Flächenstruktur im Wesentlichen auf der Längsachse des Implantats vor. Bei der Freisetzung aus dem Mikrokatheter tritt nach und nach mehr des Implantats aus dem Mikrokatheter hervor, wobei automatisch ein Aufrollen in der Weise erfolgt, dass sich insgesamt eine sphärische Struktur, insbesondere näherungsweise eine Kugelform ergibt. Diese Ausbildung der sphärischen Struktur erfolgt innerhalb des Aneurysmas. Das Implantat schmiegt sich in diesem Zusammenhang an die Innenwandung des Aneurysmas an und füllt dieses aus. Aufgrund der Flexibilität kann es sich dabei an unterschiedliche Aneurysmaformen anpassen und dieses insbesondere auch dann weitgehend ausfüllen, wenn es eine eher unregelmäßige Form aufweist. Auf der anderen Seite ist das Implantat nachgiebig genug, dass eine Verletzung der Aneurysmawand ausgeschlossen werden kann. Letzteres ist wichtig, weil eine Verletzung zu unkontrollierten Blutungen führt, was beispielsweise im intrakraniellen Bereich verhängnisvolle Konsequenzen hat. Die sphärische Struktur ist normalerweise so ausgelegt, dass sie bei freier Expansion einen größeren Durchmesser annehmen würde als der Innenraum des Aneurysmas. Entsprechend fixiert sich das Implantat kraftschlüssig selbst im Aneurysma.
Wichtig ist darüber hinaus, dass mindestens ein Teil der Flächensegmente mit Membranen versehen ist, d. h. der Zwischenraum zwischen den einzelnen Streben, die ein bestimmtes Flächensegment ausbilden, ist ganz oder teilweise mit einer das Flächensegment überspannenden Membran ausgestattet. Entsprechend ergibt sich eine weitgehend homogene Fläche, die sich an die Innenwandung des Aneurysmas anschmiegt. Erreicht wird letztlich eine Flussmodulation am Aneurysmahals, die das Aneurysma praktisch vollständig vom regulären Blutstrom abkoppelt.
Unter einer sphärischen Struktur wird erfindungsgemäß eine Struktur verstanden, die näherungsweise eine Kugel- oder auch eine Ovoidform hat, wobei diese Formen auch unregelmäßig sein können, d. h. beispielsweise keine perfekte Kugelform aufweisen müssen. Die sphärische Struktur ist dreidimensional rundlich und geeignet, ein Aneurysma auszufüllen, wobei die sich tatsächlich ausbildende Struktur naturgemäß auch von der exakten Form des Aneurysmas abhängt.
Ein wesentlicher Vorteil gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Verwendung von Coils zur Verfüllung des Aneurysmas besteht darin, dass keine Coils aus dem Aneurysma austreten und an einem anderen Ort für einen Verschluss eines Blutgefäßes sorgen können. Des Weiteren sorgt die Sekundärstruktur für eine nahezu vollständige Füllung des Aneurysmas und damit einen sicheren und raschen Verschluss.
Das Aneurysma kann durch ein oder mehrere erfindungsgemäße Implantate verschlossen werden. Ebenso ist es möglich, die Anwendung des Implantats mit anderen Verfahren der Aneurysmabehandlung zu kombinieren, beispielsweise durch zusätzliche Einbringung von anderen Implantaten wie Coils, durch zusätzliches Einbringen eines flüssigen Embolisats oder durch Setzen eines Flow Diverters oder Stents vor dem Aneurysma.
Soweit im Rahmen dieser Erfindung von Membranen im Plural gesprochen wird, sei hiermit klargestellt, dass zwischen den einzelnen Membranen keine Trennung vorliegen muss, vielmehr können die einzelnen Membranen durchaus ineinander übergehen und somit eine Gesamtmembran ausbilden. Als einzelne Membran wird dabei jedoch jeweils der Bereich der Gesamtmembran verstanden, der ein bestimmtes Flächensegment ausfüllt.
Als Membran wird erfindungsgemäß eine dünne Struktur mit flächiger Ausdehnung verstanden, unabhängig davon, ob diese für Flüssigkeiten durchlässig, undurchlässig oder teildurchlässig ist. Zur Erfüllung des Zwecks der Behandlung eines Aneurysmas sind allerdings Membranen bevorzugt, die für Flüssigkeiten wie Blut vollständig oder zumindest weitgehend undurchlässig sind. Darüber hinaus kann eine Membran auch mit Poren versehen sein, durch die weitere Okklusionsmittel eingebracht werden können. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Membran so auszubilden, dass sie mit einem Mikrokatheter zur Einführung weiterer Okklusionsmittel oder auch mit den Okklusionsmitteln selbst durchstoßen werden kann.
Die Membranen können aus Polymerfasern oder -folien aufgebaut sein. Vorzugsweise werden die Membranen durch Elektrospinnen erzeugt. Dabei werden normalerweise die Streben in die Membran eingebettet. Dies kann dadurch erreicht werden, dass zunächst die Flächenstruktur vorgelegt wird, die anschließend so mit Fasern umsponnen bzw. umflochten wird, dass sich eine Flächenstruktur ergibt, deren einzelne Flächensegmente mit einer Membran versehen sind.
Beim Elektrospinnen werden Fibrillen bzw. Fasern aus einer Polymerlösung mit Hilfe von elektrischem Strom auf einem Substrat abgeschieden. Bei der Abscheidung verkleben die Fibrillen zu einem Vlies. In der Regel haben die Fibrillen einen Durchmesser von 100 bis 3.000 nm. Durch Elektrospinnen gewonnene Membranen sind sehr gleichmäßig ausgebildet. Die Membran ist zäh und mechanisch belastbar und kann mechanisch durchstoßen werden, ohne dass die Öffnung zum Ansatzpunkt für weitergehende Risse wird. Die Dicke der Fibrillen wie auch der Grad der Porosität kann durch Auswahl der Verfahrensparameter gesteuert werden. Im Zusammenhang mit der Schaffung der Membran und den dafür geeigneten Materialien wird insbesondere auf die WO 2008/049386 A1 , die DE 28 06 030 A1 und die darin genannte Literatur hingewiesen.
Statt durch Elektrospinnen können die Membranen auch über einen Tauch- oder Sprühprozess wie Spraycoaten hergestellt werden. Wichtig ist hinsichtlich des Materials der Membranen, dass diese durch die mechanische Beanspruchung beim Einziehen in einen Mikrokatheter, Ausbringen, Entfalten etc. nicht beschädigt werden. Die Membranen sollten daher eine ausreichende Elastizität aufweisen.
Die Membranen können aus einem Polymermaterial wie Polytetrafluorethylen, Polyester, Polyamiden, Polyurethanen oder Polyolefinen hergestellt sein. Besonders bevorzugt sind Polycarbonaturethane (PCU). Wünschenswert ist insbesondere eine integrale Verbindung der Membranen mit der Flächenstruktur. Eine solche integrale Verbindung kann durch kovalente Bindungen zwischen den Membranen und der Flächenstruktur erreicht werden. Die Ausbildung von kovalenten Bindungen wird durch eine Silanisierung der Flächenstruktur gefördert, d. h. durch eine chemische Anbindung von Silicium-, insbesondere Silanverbindungen an zumindest Teilen der Oberfläche der Flächenstruktur. Silicium- und Silanverbindungen binden an Oberflächen beispielsweise an Hydroxy- und Carboxy-Gruppen. Neben der Silanisierung sind grundsätzlich auch andere Methoden der Haftvermittlung zwischen Flächenstruktur und Membranen denkbar.
Unter einer Silanverbindung sind in diesem Zusammenhang all jene Verbindungen zu verstehen, die der allgemeinen Formel R_mSiX_n folgen (m, n = 0-4) wobei R für organische Reste, insbesondere Alkyl-, Alkenyl- oder Arylgruppen, und X für hydrolysierbare Gruppen, insbesondere OR, OH oder Halogen mit R = Alkyl, Alkenyl oder Aryl steht. Insbesondere kann das Silan die allgemeine Formel RSiX₃ haben. Darüber hinaus gehören entsprechende Verbindungen mit mehreren Siliciumatomen zu den Silanverbindungen. Insbesondere Silan-Derivate in Form von siciliumorganischen Verbindungen werden in diesem Zusammenhang als Silanverbindungen aufgefasst.
In die Membranen eingebettet oder auf die Membranen aufgebraucht sein können zusätzliche die Thrombogenisierung oder die Endothelbildung fördernde Stoffe. Die Thrombogenisierung fördernde Stoffe sind deshalb von Vorteil, weil sie die Ausbildung eines Thrombus innerhalb des Aneurysmas unterstützen, welche für einen dauerhaften Verschluss des Aneurysmas sorgt. Ein Beispiel sind Nylonfilamente. Da Aneurysmen auf degenerativen Gefäßwanderkrankungen beruhen, insbesondere der Arteriosklerose, kann auch die Förderung der Endothelbildung und die Behebung von Funktionsstörungen des Endothels positive Wirkungen haben. Dies gilt insbesondere für den Bereich, wo das Aneurysma Kontakt zum Blutstrom im eigentlichen Blutgefäß (Stammgefäß) hat. Vorzugsweise sind die Thrombogenisierung fördernde Stoffe auf der Innenseite der Membran, die Endothelbildung fördernde Stoffe hingegen auf der Außenseite der Membran aufgebracht, wobei unter Außenseite die im implantierten Zustand der Gefäßwandung zugewandte Seite einer Membran und unter Innenseite die zum Aneurysmainneren weisende Seite einer Membran verstanden wird. Beispiele für die Thrombogenisierung fördernde Stoffe sind Kollagene, während z. B. Hyaluronsäure, Statine (3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-Coenzym-A-Reduktase-Inhibitoren) und andere Polymere die Besiedlung mit Endothelzellen fördern können. Als Polymere eignen sich insbesondere Polysaccharide, besonders Glykosaminoglykane, die in der Lage sind, die Glykokalyx zu imitieren. Ein anderes verwendbares Material ist POSS-PCU (polyhedral oligomeric silsesquioxane poly(carbonate-urea) urethane). Es handelt sich um ein Nanokomposit, das u. a. als Gerüst für künstliche Organe sowie als Coating für medizinische Vorrichtungen beschrieben wurde (Tan et al., Crit Rev. Biomed Eng. 2013; 41(6): 495-513). Möglich ist auch die Verwendung von POSS-PCL (polyhedral oligomeric silsesquioxane poly(caprolactone-urea) urethane). Sowohl für POSS-PCU als auch für POSS-PCL gilt, dass insbesondere auch funktionalisierte Derivate dieser Nanokomposite verwendet werden können. Dies gilt insbesondere für solche Derivate, die sich durch Verknüpfung mit Polyacrylsäure (Poly-AA) erhalten lassen. POSS-PCU- bzw. POSS-PCL-Nanokompositpolymere sind für die unmittelbare Immobilisierung auf der Oberfläche eines Implantats nur schlecht geeignet ist, weshalb sich als vorteilhaft herausgestellt hat, Polymere wie Polyacrylsäure (Poly-AA) mit dem Nanokomposit zu verbinden. Dies kann beispielsweise durch Plasmapolymerisation von Acrylsäure geschehen. Eine auf diese Weise erhaltene Poly-AA-g-POSS-PCU-Oberfläche fördert die Bindung von Kollagen (insbesondere Kollagen Typ 1) und somit die Endothelbildung (vgl. Solouk et al., Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2015; 46: 400-408). Einige Zusätze, beispielsweise Kollagen oder Hyaluronsäure, sind auch deshalb von Vorteil, weil sie die Reibung der schlauchartigen Umhüllung beispielsweise gegenüber der Innenseite eines Katheters während des Vorschubs und die Biokompatibilität des Implantats verbessern können.
Die Begriffe „proximal“ und „distal“ sind so zu verstehen, dass beim Einbringen des Implantats zum behandelnden Arzt weisende Teile als proximal, vom behandelnden Arzt weg weisende Teile als distal bezeichnet werden. Das Implantat wird somit typischerweise durch einen Mikrokatheter in distaler Richtung vorgeschoben. Bei der Längsrichtung des Implantats handelt es sich um die Richtung von proximal nach distal. Der Mikrokatheter kann z. B. ein Mikrokatheter mit einem Innendurchmesser von 0,021" oder 0,027" sein. Der Ausdruck „axial“ bezieht sich auf die Längsachse des Implantats, die bei gestreckt vorliegendem Implantat von proximal nach distal verläuft; „radial“ bezeichnet eine hierzu orthogonale Richtung.
Zweckmäßigerweise weisen zumindest einige Flächensegmente Mittelstreben auf, die sich jeweils von einem Randbereich eines Flächensegments zu einem weiteren, in der Regel gegenüberliegenden Randbereich desselben Flächensegments erstrecken. Diese Mittelstreben unterstützen die Formgebung des Implantats und insbesondere das Anlegen der Membranen an die Innenwandung des Aneurysmas. Darüber hinaus wird auch die Schubstabilität des Implantats verbessert. Die Mittelstreben müssen dabei nicht geradlinig von einem Randbereich eines Flächensegments zu einem anderen Randbereich verlaufen, vielmehr ist es bevorzugt, wenn die Mittelstreben eine oder mehrere Krümmungen aufweisen, so dass eine gewisse Flexibilität hinsichtlich der Länge der Mittelstreben erhalten bleibt. Dies ist im Rahmen des Aufrollens der Flächenstruktur von Bedeutung.
Die Streben und Mittelstreben können einzelne Knotenpunkte bilden, an denen jeweils ein Flächensegment endet. Die Zahl der Streben/Mittelstreben, die jeweils aus einer Richtung auf den Knotenpunkt zulaufen und an den Knotenpunkten aufeinandertreffen, beträgt typischerweise 2 bis 4. An einem Knotenpunkt kann jeweils ein weiteres Flächensegment beginnen, es kann jedoch auch ein kurzer Zwischenbereich vorliegen, der sich zwischen dem Knotenpunkt eines Flächensegments und dem angrenzenden Knotenpunkt des distal nächsten Flächensegments erstreckt.
Die einzelnen Flächensegmente sind vorzugsweise in Längsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet. Entsprechend kann, von proximal nach distal gesehen, angrenzend an ein bestimmtes Flächensegment das nächste Flächensegment proximal und distal versetzt angeordnet sein, während das übernächste Flächensegment wiederum auf der gleichen, parallel zur Längsachse des Implantats verlaufenden Linie liegt. Das zum ersten Flächensegment versetzt angeordnete Flächensegment wiederum kann zusammen mit anderen Flächensegmenten ebenfalls auf einer parallel zur Längsachse des Implantats orientierten Linie liegen. Vorzugsweise liegen bei flach ausgebreiteter Flächenstruktur jeweils maximal zwei Flächensegmente nebeneinander, wobei sich nebeneinander auf die Richtung orthogonal zur Längsachse bezieht.
Die Größe der einzelnen Flächensegmente kann über das Implantat variieren. Insbesondere kann die Größe der Flächensegmente von distal nach proximal zunehmen. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, dass sich die distal liegenden Flächensegmente, die als erste beim Ausbringen in das Aneurysma den Mikrokatheter verlassen, möglichst eng aufrollen können. Die weiter proximal liegenden Flächensegmente hingegen legen sich um die zunächst aufgerollten distalen Flächensegmente herum und weisen daher eine weniger starke Krümmung in Längsrichtung auf. Daneben ist es auch möglich, dass die Größe der einzelnen Flächensegmente orthogonal zur Längsrichtung variiert, beispielsweise zwischen zwei in Längsrichtung hintereinander liegenden Flächensegmenten proximal und distal versetzt angeordnete Flächensegmente eine andere Größe aufweisen als die beiden hintereinander liegenden Flächensegmente. Soweit von der Größe der Flächensegmente die Rede ist, bezieht sich dies auf die Fläche der Flächensegmente bei flach ausgebreiteter Flächenstruktur.
Um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass sich die zunächst aus dem Mikrokatheter austretenden, distal gelegenen Flächensegmente stärker krümmen müssen als die später austretenden Flächensegmente, ist es sinnvoll, die Sekundärstruktur derart auszubilden, dass die Krümmung der Flächenstruktur bei der Ausbildung der sphärischen Struktur von proximal nach distal zunimmt. Diese verstärkte Krümmung wird dem Implantat bereits im Rahmen des Herstellungsprozesses aufgeprägt. Darüber hinaus folgt die sphärische Struktur auch der Form des Aneurysmas.
Die Sekundärstruktur kann derart ausgebildet sein, dass sich die einzelnen Flächensegmente in der sphärischen Struktur zu einem gewissen Grad überlappen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die gesamte Oberfläche der Aneurysmainnenwandung von den Flächensegmenten und den die Flächensegmente ausfüllenden Membranen abgedeckt wird. Ggf. kann es auch ausreichend sein, wenn zwischen den einzelnen Flächensegmenten in der sphärischen Struktur kleinere Lücken verbleiben, solange zumindest eine weitgehende Abdeckung der Oberfläche der Aneurysmainnenwandung sichergestellt ist.
Das Versehen der Flächensegmente mit einer Membran ist insbesondere für die Flächensegmente wichtig, die letztlich auf der äußeren Oberfläche der sphärischen Struktur zu liegen kommen. Im Gegensatz dazu kann bei solchen Flächensegmenten, die nach Ausbildung der sphärischen Struktur in deren Innerem liegen, auch auf die Membran ganz oder teilweise verzichtet werden. Selbstverständlich ist es aber ebenso möglich, die gesamte Flächenstruktur mit sämtliche Flächensegmente überspannenden Membranen auszustatten. Letzteres hat insbesondere fertigungstechnische Vorteile.
Die sphärische Struktur hat bei vollständig freigesetztem Implantat typischerweise einen Durchmesser im Bereich von 4 bis 25 mm. Ein solcher Durchmesser ist ausreichend, um typische Aneurysmen auszufüllen, insbesondere solche, die im intrakraniellen Bereich auftreten. Der tatsächlich innerhalb des Aneurysmas eingenommene Durchmesser kann variieren, wodurch das Implantat zur Behandlung von Aneurysmen unterschiedlicher Größe und mit unterschiedlicher Aneurysmahalsgröße einsetzbar ist.
Die Streben des Implantats sind vorzugsweise zumindest teilweise aus Formgedächtnismaterialien gefertigt. Dies macht es möglich, dem Implantat die gewünschte Sekundärstruktur aufzuprägen, die es nach Verlassen des Mikrokatheters automatisch wieder einnimmt. Besonders Formgedächtnismetalle sind im Bereich der Medizintechnik hinlänglich bekannt; hervorzuheben sind diesbezüglich Nickel-Titan-Legierungen, wie sie unter dem Namen Nitinol verwendet werden.
Die Streben des Implantats können insbesondere durch Laserschneidtechniken erzeugt werden. Möglich ist jedoch auch die Erzeugung der aus den Streben aufgebauten Flächenstruktur als geflochtene Struktur, bei der einzelne Streben miteinander verflochten oder verwoben werden, um insgesamt die gewünschte Flächenstruktur auszubilden. Auch andere Herstellungsverfahren sind denkbar, beispielsweise eine galvanische oder lithographische Herstellung, 3D-Druck oder Rapid Prototyping. Die Streben können einen runden, ovalen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei im Falle eines quadratischen oder rechteckigen Querschnitts die Kanten abgerundet sein können. Die einzelnen Streben können sich auch aus mehreren, miteinander verwundenen oder auch parallel verlaufenden Einzelfilamenten zusammensetzen.
Sinnvollerweise verfügt das Implantat über ein oder mehrere röntgendichte Markierungen, um dem behandelnden Arzt eine Visualisierung zu ermöglichen. Dies können beispielsweise eine Helix, Spirale oder ein Niet aus einem röntgendichten Material sein, die an Streben des Implantats festgelegt sind. Die röntgendichten Markierungen können z. B. aus Platin, Palladium, Platin-Iridium, Tantal, Gold, Wolfram oder anderen röntgendichten Metallen sein. Möglich ist auch, das Implantat, insbesondere die Streben oder Drähte der Stützstruktur mit einer Beschichtung aus einem röntgendichten Material zu versehen, beispielsweise mit einer Goldbeschichtung. Diese kann z. B. eine Stärke von 1 bis 6 µm aufweisen. Die Beschichtung mit einem röntgendichten Material muss nicht die gesamte Stützstruktur umfassen. Auch beim Vorsehen einer röntgendichten Beschichtung kann es allerdings sinnvoll sein, zusätzlich einen oder mehrere röntgendichte Marker am Implantat anzubringen, insbesondere am distalen Ende des Implantats.
Eine weitere Möglichkeit, das Implantat röntgensichtbar zu machen, besteht darin, in die Membran röntgendichte Substanzen, beispielsweise Schwermetallsalze wie Bariumsulfat einzubetten. Derartige Stoffe sind z. B. als Kontrastmittel in der Röntgentechnik bekannt.
Eine weitere Option besteht in der Verwendung von Streben aus einem Metall mit Formgedächtniseigenschaften, insbesondere einer entsprechenden Nickel-TitanLegierung, die jedenfalls teilweise einen Platinkern aufweisen. Derartige Streben sind als DFT-Drähte (DFT = drawn filled tubing) bekannt. Auf diese Weise werden die vorteilhaften Eigenschaften von Nickel-Titan einerseits, nämlich die Formgedächtniseigenschaften, mit den vorteilhaften Eigenschaften des Platins andererseits, nämlich der Röntgensichtbarkeit, kombiniert.
Das Implantat ist über eine Ablösestelle ablösbar mit einer Einführhilfe verbunden. Bei dieser Einführhilfe kann es sich um einen herkömmlichen Führungsdraht handeln, mit dem das Implantat durch das Blutgefäßsystem an die gewünschte Stelle vorgeschoben werden kann. Die Ablösung des Implantats von der Einführhilfe ist elektrolytisch, thermisch, mechanisch oder chemisch möglich. Bei der bevorzugen elektrolytischen Ablösung wird die Ablösestelle elektrolytisch durch Anlegen einer Spannung korrodiert, so dass sich das Implantat von der Einführhilfe löst. Um eine anodische Oxidation des Implantats zu vermeiden, sollte dieses von der Ablösestelle und der Einführhilfe elektrisch isoliert sein. Die elektrolytische Ablösung von Implantaten ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, gerade auch für Coils zum Verschließen von Aneurysmen. Entsprechende Ablösestellen sind z. B. in der WO 2011/147567 A1 beschrieben. Das Prinzip basiert darauf, dass bei Anlegen einer Spannung eine hierfür vorgesehene Ablösestelle aus einem geeigneten Material, insbesondere Metall, in der Regel durch anodische Oxidation eine zumindest so weitgehende Auflösung erfährt, dass die distal der entsprechenden Ablösestelle gelegenen Bereiche des Implantats freigesetzt werden. Die Ablösestelle kann beispielsweise aus Edelstahl, Magnesium, Magnesiumlegierungen oder einer Cobalt-Chrom-Legierung gefertigt sein. Die Auflösung der Ablösestelle erfolgt durch Anlegen einer elektrischen Spannung. Dabei kann es sich sowohl um Wechselstrom als auch um Gleichstrom handeln, wobei eine geringe Stromstärke (< 3 mA) ausreicht. Die Ablösestelle stellt dabei in der Regel die Anode dar, an der die Oxidation und Auflösung des Metalls stattfindet. Wichtig ist, dass die Ablösestelle elektrisch leitend, insbesondere über die Einführhilfe, mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Die Einführhilfe muss in diesem Fall auch selbst elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Da der sich einstellende Korrosionsstrom von der Fläche der Kathode gesteuert wird, sollte die Fläche der Kathode deutlich größer gewählt werden als die Fläche der Anode. In gewissem Maße lässt sich die Auflösungsgeschwindigkeit der Ablösestelle durch Einstellung der Kathodenfläche im Verhältnis zur Anodenfläche steuern. Die Erfindung betrifft entsprechend auch eine Vorrichtung, die eine Spannungsquelle sowie ggf. eine auf der Körperoberfläche platzierbare Elektrode umfasst.
Bei einer mechanischen Ablösung besteht typischerweise ein Formschluss, der bei der Freisetzung des Implantats aufgehoben wird, so dass sich das Implantat von der Einführhilfe löst. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Ablösestellen als thermische Ablösestellen auszubilden. Bei einer thermischen Ablösestelle kann die Verbindung zwischen in Längsrichtung aneinandergrenzenden Abschnitten des Implantats dadurch aufgehoben werden, dass eine Erwärmung der Ablösestelle, beispielsweise eines Polymerfadens, erfolgt, woraufhin diese so weich wird oder schmilzt, dass eine Abtrennung erfolgt. Schließlich ist auch eine chemische Ablösung möglich, bei der die Ablösung durch eine chemische Reaktion an der Ablösestelle herbeigeführt wird.
Die unterschiedlichen Arten der Ablösung, beispielsweise elektrolytische und mechanische Ablösung, können auch miteinander kombiniert werden. Hierbei wird zwischen den Einheiten eine mechanische Verbindung, insbesondere über Formschluss hergestellt, die solange besteht, bis ein die mechanische Verbindung aufrechterhaltendes Element elektrolytisch korrodiert wird.
Neben dem Implantat selbst betrifft die Erfindung auch die Verwendung des Implantats zur Behandlung arteriovenöser Fehlbildungen, insbesondere Aneurysmen, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Implantats. Hierbei wird zunächst eine Flächenstruktur aus mehreren Streben erzeugt, die wie oben beschrieben aufgebaut ist. Anschließend wird die Flächenstruktur in eine sphärische Struktur überführt, einer Wärmebehandlung unterzogen und schließlich mit Membranen versehen. Das Überführen in eine sphärische Struktur kann beispiellose dadurch erfolgen, dass die Flächenstruktur über eine Kugel gelegt und um diese herum geführt wird. Das fertige Implantat kann schließlich in einen Mikrokatheter eingeführt werden; wenn es diesen verlässt, hat es jedoch die Tendenz, die vorher aufgeprägte Sekundärstruktur wieder automatisch einzunehmen.
Sämtliche Ausführungen, die zum Implantat selbst gemacht wurden, gelten in entsprechender Weise auch für die Verwendung des Implantats, ein Verfahren zur Anwendung des Implantats und für das Verfahren zur Herstellung des Implantats. Gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung.
Die Erfindung wird anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Insbesondere umfasst die Erfindung, soweit es technisch sinnvoll ist, beliebige Kombinationen der technischen Merkmale, die in den Ansprüchen aufgeführt oder in der Beschreibung als erfindungsrelevant beschrieben sind.
Es zeigen:

1 Ein erfindungsgemäßes Implantat in flächig ausgebreiteter Form;
2 ein weiteres erfindungsgemäßes Implantat in flächig ausgebreiteter Form mit röntgendichten Markern;
3 ein weiteres erfindungsgemäßes Implantat in flächig ausgebreiteter Form mit röntgendichten Markern und
4-8 die Einbringung des erfindungsgemäßen Implantats in ein Aneurysma.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Implantat 1 in flächig ausgebreiteter Form dargestellt. Man erkennt die aus den einzelnen Streben 3 aufgebaute Flächenstruktur 2. Die Streben 3 bilden diverse zueinander versetzt angeordnete Flächensegmente 4, wobei die Streben 3 jeweils an zwischen den Flächensegmenten 4 angeordneten Knotenpunkten 5 zusammenlaufen. Die Flächensegmente 4 sind mit Membranen 6 versehen. Zusätzlich werden die einzelnen Flächensegmente 4 durch Mittelstreben 10 in der Formgebung verbessert, die zugleich die Schubstabilität beim Vorschub des Implantats 1 von proximal nach distal erhöhen. Am hier unten dargestellten proximalen Ende des Implantats 1 ist dieses mit einer Einführhilfe 9 verbunden.
In 2 ist eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Implantats 1 dargestellt, die weitgehend der ersten Ausführungsform entspricht. Auch hier bilden die Streben 3 Flächensegmente 4 aus, welche mit Membranen 6 versehen sind, wobei die Gesamtheit der Flächensegmente 4 die Flächenstruktur 2 ausbildet. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform sind hier nur einige Flächensegmente 4 mit Mittelstreben 10 versehen. Am unten dargestellten proximalen Ende des Implantats 1 ist dieses wiederum mit einer Einführhilfe 9 verbunden.
Des Weiteren erkennt man in 2 röntgendichte Marker, zum einen in Form von röntgendichten Markerspiralen 7 und zum anderen in Form von röntgendichten Nieten 8, die an verschiedenen Stellen des Implantats 1 angeordnet sind, um dem behandelnden Arzt eine Visualisierung zu ermöglichen.
In 3 ist schließlich eine weitere Ausführungsform dargestellt. Am proximalen, hier unten dargestellten Ende ist das Implantat 1 erneut mit der Einführhilfe 9 verbunden. Einige der Flächensegmente 4 verfügen über Mittelstreben 10, wobei die röntgendichten Markerspiralen 7 um die Mittelstreben 10 angebracht sind. Am hier oben dargestellten distalen Ende des Implantats 1 befindet sich zudem ein röntgendichter Niet 8.
In den 4 bis 8 ist gezeigt, wie das Implantat 1 in ein Aneurysma 11 eingebracht wird. Das Implantat 1 wird mittels der Einführhilfe 9 durch den vor dem Aneurysma 11 platzierten Mikrokatheter 12 aus diesem heraus geschoben, sodass es sich im Aneurysma 11 entfalten kann. Das Implantat 1 ist mit Membranen 6 versehen. Beim Ausbringen aus dem Mikrokatheter 12 rollt sich das Implantat 1 zum einen radial, aber auch axial auf, sodass es eine sphärische Struktur ausbildet, welche das Aneurysma 11 praktisch vollständig ausfüllt. Der Vorgang schreitet umso weiter voran, desto mehr das Implantat 1 aus dem Mikrokatheter 12 herausgeschoben wird, wie in den 5 bis 7 ersichtlich. Wenn das Implantat 1 vollständig aus dem Mikrokatheter 12 herausgeschoben und das Aneurysma 11 vollständig ausgefüllt ist, kann an der Ablösestelle 13, die die Verbindung zwischen Implantat 1 und Einführhilfe 9 darstellt, eine vorzugsweise elektrolytische Ablösung erfolgen. In 8 ist das vollständig in das Aneurysma 11 eingebrachte und abgelöste Implantat 1 gezeigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2012/034135 A1 [0007]
WO 2017/089451 A1 [0008]
WO 2008/049386 A1 [0020]
DE 2806030 A1 [0020]
WO 2011/147567 A1 [0039]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Tan et al., Crit Rev. Biomed Eng. 2013; 41(6): 495-513 [0024]
Solouk et al., Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2015; 46: 400-408 [0024]

Claims

Implantat zur Behandlung arteriovenöser Fehlbildungen, insbesondere Aneurysmen (11), wobei das Implantat (1) in einem gestreckten Zustand durch einen Mikrokatheter (12) an einen Bestimmungsort im Blutgefäßsystem eines Patienten bringbar und dem Implantat (1) eine Sekundärstruktur aufgeprägt ist, die es bei Freisetzung aus dem Mikrokatheter (12) und dem damit verbundenen Wegfall des äußeren Zwangs einnimmt, wobei das Implantat (1) abtrennbar mit einer Einführhilfe (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat (1) eine von proximal nach distal verlaufende Flächenstruktur (2) ausbildet, die aus mehreren Streben (3) aufgebaut ist, welche aneinandergrenzende Flächensegmente (4) ausbilden, wobei mindestens ein Teil der Flächensegmente (4) mit die Flächensegmente (4) ausfüllenden Membranen (6) versehen ist und die Sekundärstruktur ein zumindest teilweises Aufrollen der Flächenstruktur (2) axial und radial zur Längsrichtung des Implantats (1) und die Ausbildung einer sphärischen Struktur herbeiführt.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (6) aus Polymerfasern oder Polymerfolien aufgebaut sind.
Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (6) durch Elektrospinnen erzeugt sind.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (6) aus einem vorzugsweise elektrogesponnenen Polycarbonaturethan aufgebaut sind.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (6) die Endothelbildung und/oder die Thrombogenisierung fördernde Stoffe aufweisen.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige Flächensegmente (4) Mittelstreben (10) aufweisen, die sich jeweils von einem Randbereich eines Flächensegments (4) zu einem anderen Randbereich erstrecken.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Flächensegmente (4) in Längsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Flächensegmente (4) variiert.
Implantat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Flächensegmente (4) von distal nach proximal zunimmt.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärstruktur derart ausgebildet ist, dass die Krümmung der Flächenstruktur (2) bei der Ausbildung der sphärischen Struktur durch Aufrollen von proximal nach distal zunimmt.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärstruktur derart ausgebildet ist, dass sich die einzelnen Flächensegmente (4) in der sphärischen Struktur zu einem gewissen Grad überlappen.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Flächensegmente (4), die nach Ausbildung der sphärischen Struktur in deren Innerem liegen, nicht oder nur teilweise mit einer Membran (6) versehen sind.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die sphärische Struktur bei vollständig freigesetztem Implantat (1) einen Durchmesser von 4 bis 25 mm aufweist.
Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch röntgendichte Marker (7, 8).
Verfahren zur Herstellung eines Implantats nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei eine Flächenstruktur (2) aus mehreren Streben (3) erzeugt wird und die Flächenstruktur (2) in eine sphärische Struktur überführt, einer Wärmebehandlung unterzogen und mit Membranen (6) versehen wird.