DE19653708A1 - Device for intralumenal implantation to expand blood vessel - Google Patents
Device for intralumenal implantation to expand blood vesselInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Stent, insbesondere Koronar stent, als intraluminales Expansionselement, entsprechend der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Stents.The invention relates to a stent, in particular coronary stent, as an intraluminal expansion element, accordingly the type mentioned in the preamble of claim 1 and Process for producing such a stent.
Aus den europäischen Patentschriften EP-B1 0 364 787 und EP-B1 335 341 ist ein aufweitbares intraluminales Element mit mindestens einem dünnwandigen, rohrförmigen Teil (nachfolgend als Stent bezeichnet) bekannt. Die Mantelflä che des Stents ist durchbrochen netzförmig ausgebildet und weist dabei Ausnehmungen auf, die durch sich geradlinig in axialer und in Umfangsrichtung erstreckende stegartigen Elemente von geringer Materialstärke begrenzt sind. Die stegartigen Elemente bestehen aus der restlichen Rohrwan dung, von der das Material im Bereich der Ausnehmungen ent fernt wurde.From European patent specifications EP-B1 0 364 787 and EP-B1 335 341 is an expandable intraluminal element with at least one thin-walled, tubular part (hereinafter referred to as a stent). The mantle surface of the stent is open and reticulated has recesses that are straight in axially and circumferentially extending web-like Elements of low material thickness are limited. The web-like elements consist of the remaining tube wall dung from which the material in the area of the recesses was removed.
Derartige Stents werden in einem operativen Eingriff unter Einwirkung von von innen nach außen gerichteten Kräften durch einen mit Druckgas beaufschlagten schlauchförmigen Dilator, expandiert. Der Stent behält dabei trotz Verfor mung seine Rohrform bei und weitet das durch Ablagerungen verengte Gefäß auf.Such stents are placed in a surgical procedure Action from inside to outside forces through a hose-shaped pressurized gas Dilator, expanding. The stent remains in spite of Verfor ting its tube shape and widening it through deposits narrowed vessel.
Der bekannte Stent weist den Nachteil auf, daß das Expan
dieren aufgrund der Verformung der sich axial erstreckenden
stegartiges Elemente nur in beschränktem Maße erfolgen
kann, da der Formänderung der einzelnen stegartigen Elemen
te des Stents relativ enge Grenzen gesetzt sind. Diese
Grenzen sind bedingt durch die mit der Verformung einherge
hende Materialspannungen, welche - wenn die Verformung zu
stark wird - zum Bruch eines oder mehreren der das Netz
bildenden stegartigen Elemente können,
Aus Sicherheitsgründen muß die Verformung deshalb normaler
weise weit unterhalb eines möglichen Gefahrenbereichs ge
halten werden, da der Bruch eines Steges dazu führen würde,
daß dessen freie Enden im Bereich der Bruchstelle in das
Innere des mit dem Stent versehenen Gefäßes hineinragen
würde. Durch die damit verbundene Gefahr der Bildung von
Restenosen würde nicht nur der Erfolg des Eingriffs selbst
in Frage gestellt, sondern auch das Leben des Patienten ge
fährdet.The known stent has the disadvantage that expansion due to the deformation of the axially extending web-like elements can only take place to a limited extent, since the shape change of the individual web-like elements of the stent are set relatively narrow limits. These limits are due to the material stresses associated with the deformation, which - if the deformation becomes too strong - can break one or more of the web-like elements forming the network,
For safety reasons, the deformation must therefore be kept ge far below a possible danger area, since the rupture of a web would lead to the free ends in the area of the fracture protruding into the interior of the vessel provided with the stent. The associated risk of restenosis would not only jeopardize the success of the procedure itself, it would also endanger the patient's life.
Ausgehend von den Mängeln des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen expandierbaren Stent der eingangs genannten Gattung anzugeben, welcher möglichst sicher - und damit auch ohne die Gefahr eines durch Span nungsüberlastung bedingten Bruchs im Bereich der steg artiges Elemente, expandierbar ist.Based on the shortcomings of the prior art, the Invention, the object of an expandable stent to specify the genus mentioned at the beginning, which one if possible safe - and therefore also without the risk of chip break caused by overload in the area of the web like elements, is expandable.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An spruchs 1 gelöst.The task is characterized by the characteristics of the contractor spell 1 solved.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, daß bei fragilen aus geeigneten Werkstoffen gefertigten, netzartige Strukturen aufweisenden rohrförmige Elementen, welche an wendungsbedingt einer Verformung unterzogen werden, kriti sche Materialbelastungen oder gar Materialbrüche vermeidbar sind, wenn in solchen Bereichen, die einer erhöhten Verfor mung unterworfen sind, bereits konstruktiv und von vorn herein die auftretenden Spannungsmaxima begrenzt werden.The invention includes the technical teaching that at fragile, mesh-like made of suitable materials Structural tubular elements which be subjected to deformation due to the application, crit Avoid material loads or even material breaks are, if in such areas, which an increased Verfor tion are already constructive and from the beginning the occurring voltage maxima are limited.
Dies geschieht hier nicht nur durch die konstruktive Ausle
gung in Bezug auf eine möglichst große Festigkeit durch Er
höhung der Materialquerschnitte, sondern auch dadurch, daß
die Form der Stege und Verbindungsbereiche im Hinblick auf
die zu erwartenden Belastungen optimiert wird. Dies ge
schieht einerseits dadurch, daß die auftretenden maximalen
Spannungen lokal minimiert werden, anderseits aber auch da
durch, daß die notwendigen Verformungen minimiert werden
Die bei der bei der Verformung auftretenden Beanspruchungen
werden erfindungsgemäß zunächst in der Weise minimiert, daß
die einzelnen stegartigen Elemente derart geformt sind, daß
die Biegeverformung, der ein stegartiges Element bei der
Expansion innerhalb der hohlzylindrischen Rohrform unter
worfen ist, lokal einen vorgegebenen Wert nicht überschrei
tet. Das für eine zu erzielende Verformung notwendige Inte
gral der örtlichen Winkeländerungen zwischen angrenzenden
Verbindungsbereichen mit anderen stegartigen Elementen muß
also - nach der hier beschriebenen Lösung - über die zur
Verfügung stehende Länge möglichst gleichmäßig verteilt
werden.This is done not only by the constructive design in relation to the greatest possible strength by increasing the material cross sections, but also by the fact that the shape of the webs and connecting areas is optimized with regard to the expected loads. This happens on the one hand in that the occurring maximum stresses are locally minimized, but on the other hand because that the necessary deformations are minimized
The stresses occurring during the deformation are first minimized according to the invention in such a way that the individual web-like elements are shaped in such a way that the bending deformation to which a web-like element is subjected during expansion within the hollow cylindrical tube shape does not locally exceed a predetermined value tet. The necessary for a deformation to be achieved inte gral of the local angle changes between adjacent connection areas with other web-like elements must - according to the solution described here - be distributed as evenly as possible over the available length.
Günstig ist es, wenn die auf einen Längenanteil entfallen den Verformungen jeweils nicht wesentlich größer sind als es dem Verhältnis der Länge des betreffenden Abschnitts zur gesamten verformbaren Länge entspricht. Bevorzugt sollte die auf eine Länge von einem Viertel eines stegartigen Ele ments bei Expansion entstehende Biegeverformung nicht grö ßer sein als ein Drittel der gesamten Biegeverformung, der dieses stegartiges Element unterworfen ist.It is favorable if they are all part of the length the deformations are not significantly larger than it is the ratio of the length of the section concerned to total deformable length. Should be preferred a quarter of a web-like Ele bending deformation occurring during expansion is not great be greater than a third of the total bending deformation, the this web-like element is subjected.
Als vorteilhafte Konstruktionsvoraussetzung wurde gefunden, daß die Verformung begünstigt ist, wenn die Form des Stents in nicht expandiertem Zustand im wesentlichen derjenigen Form entspricht, die sich ergibt, wenn ein in expandierter Form Stegstrukturen von regelmäßiger Form aufweisendes, in dieser Form aus einer rohrförmigen Struktur erstelltes Mu ster, in die nicht expandierte Form - die spätere Ausgangs form - komprimiert wird. Damit wird also eine Form als Aus gangsform gefertigt, die derjenigen entspricht, die sich er gibt, wenn man einen in seiner expandierten Form gefertig ten Stent komprimiert.As an advantageous design requirement, it was found that the deformation is favored when the shape of the stent essentially unexpanded Corresponds to form that results when an in expanded Form web structures of regular shape, in this form of mu created from a tubular structure ster, in the unexpanded form - the later exit form - is compressed. So this is a form as out gait shape that corresponds to the one he is there when you finished one in its expanded form th stent compressed.
Derartige regelmäßige Formen werden bevorzugt aus Kreisen, Ellipsen, Rechtecken, Quadraten, Vielecken oder aus diesen zusammengesetzten bzw. an diese angenäherten Gebilden er zeugt.Such regular shapes are preferred from circles, Ellipses, rectangles, squares, polygons or from them compound or approximated to these he testifies.
Um lokale spannungsfreie Verformungen lokal zu begünstigen, ist es vorgesehen, daß Verzweigungen von Stegen unter Ver meidung von sprungartigen Änderungen der Stegbreite erzeugt sind. Damit wird das entstehen von Kerbspannungen und der gleichen vermieden. Hiermit läßt sich erreichen, daß die Materialspannungen insbesondere im Bereich von Kreuzungen oder Verzweigungen bei der Verformung auch als Kerbspannung einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.To favor local stress-free deformations locally, it is envisaged that branches of webs under Ver avoiding abrupt changes in the web width are. This will result in notch stresses and avoided the same. This can be achieved that the Material tensions, especially in the area of crossings or branches during deformation also as notch stress does not exceed a predetermined value.
Eine derartige Konstruktion führt zu dazu, daß die Verzwei gungen von stegartiges Elementen eine besonders organische Form aufweisen, welche im wesentlichen der Form von Stamm verzweigungen bei Bäumen entspricht.Such a construction leads to the fact that the branch web-like elements are particularly organic Have shape which is essentially the shape of a trunk branches in trees.
In einigen Fällen ist es günstig, wenn die stegartigen Ele mente als Verbindungen zwischen expandierbaren Elementen im wesentlichen S-förmig ausgebildet sind, da dann Bereiche maximaler Verformungen von den Einmündungs- oder Verbin dungsbereichen in die freien Stegbereiche verlegt werden.In some cases it is convenient if the web-like Ele elements as connections between expandable elements in the are essentially S-shaped, since then areas maximum deformations from the junction or connection areas in the free land areas.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn auch Bereiche von Kreu zungen derart geformt sind, daß für eine vorgebenen Expan sion eine maximale Änderung des Winkels zwischen benachbar ten stegartiges Elementen als Armen eines Kreuzes oder von Verzweigungen nicht überschritten wird. Dies erfolgt bevor zugt in der Wiese, daß stegartigen Elemente als Arme eines Kreuzes oder von Verzweigungen bogenförmig ausgebildet sind.It is also advantageous if there are areas of cross tongues are shaped such that for a given expan sion a maximum change in the angle between adjacent ten web-like elements as arms of a cross or of Branches are not exceeded. This is done before moves in the meadow that web-like elements as arms of one Cross-shaped or branched from branches are.
Wenn der Stent die Kanten von stegartigen Elementen in ei nem Kreuzungs- oder Verzweigungsbereich oder im Bereich ei nes aufeinanderfolgende Stentsegmente verbindenden Verbin dungsbereiches Verrundungen aufweisen, daß scharfe Ecken vermieden sind, bleiben hier die maximalen Spannungen be grenzt.If the stent has the edges of web-like elements in an egg a crossing or branching area or in the area nes connecting consecutive stent segments rounding areas that have sharp corners are avoided, the maximum voltages remain here borders.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung weist der expandierbare, im wesentlichen hohlzylin drisch ausgebildete Stent mit einer durch Ausnehmungen, netzartig strukturierten Mantelfläche an den Verbindungs punkten der die Ausnehmungen begrenzenden stegartiges Ele mente eine organische Formgebung auf, um hier eine hohe, gegebenenfalls zum Bruch führende Kerbspannung auszuschlie ßen. Ein örtliches Aufbrechen des Stents führt in nachtei liger Weise zu freien, relativ scharfkantigen Enden inner halb der Raumkonfiguration des Stent, welche einerseits die Gefäßwandung durchbohren können oder andererseits den frei en Querschnitt des Gefäßes durch ein Auslenken in die Blut bahn reduzieren.According to a preferred embodiment of the inven the expandable, essentially hollow cylin drically trained stent with a through recesses, net-like structured surface on the connection score for the web-like Ele that delimits the recesses have an organic shape to create a high, if necessary exclude notch stress leading to breakage eat. A local disruption of the stent leads to night liger way to free, relatively sharp-edged ends inside half the spatial configuration of the stent, which on the one hand the Can pierce the vessel wall or on the other hand the free Cross-section of the vessel through a deflection into the blood reduce track.
Diese Formgebung ist durch eine Verrundung aller Verbin dungspunkte der sich beim Expandieren des Stents relativ zueinander bewegender stegartiges Elemente gekennzeichnet und sichert in einfacher und zugleich vorteilhafter Weise, daß das Maß der lokalen Materialverformung an den hinsicht lich der auftretenden Spannungsbelastung kritischen Punkten der Stentkonstruktion beim Aufweiten des Stents durch gleichmäßige Verteilung der Verformungsarbeit einen minima len Wert aufweist. This shape is due to a rounding of all connections expansion points relative to each other when expanding the stent web-like elements moving towards each other and ensures in a simple and at the same time advantageous manner, that the extent of the local material deformation to the point of view critical stress points the stent construction when expanding the stent uniform distribution of the deformation work a minima len value.
Zur Verbindung der einzelnen, durch sich im wesentlichen axial erstreckenden und die Ausnehmungen begrenzenden steg artiges Elemente sind als kreuzförmiger stegartiges Element ausgebildete Koppelglieder vorgesehen, welche die benach bart angeordneten Ausnehmungen in axialer Richtung jeweils an ihren Enden und in tangentialer Richtung jeweils in Mit te der sich axial erstreckenden stegartiges Elemente mit einander verbinden.To connect the individual, essentially by itself axially extending web and delimiting the recesses like elements are as a cross-shaped web-like element trained coupling elements provided, which the neigh beard arranged recesses in the axial direction each at their ends and in the tangential direction in Mit te of the axially extending web-like elements connect each other.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Arme der kreuzförmigen Koppelglieder bogenförmig ausge bildet und derart angeordnet, daß sie in tangentialer Rich tung die Schenkel eines im wesentlichen stumpfen Winkels und in axialer Richtung einen im wesentlichen spitzen Win kel bilden. Die sich an die Arme der Koppelglieder an schließenden stegartiges Elemente der Ausnehmungen sind als in axialer Richtung gestrecktes S ausgebildet, wobei die in tangentialer Richtung einander benachbart gegenüberliegen den stegartiges Elemente spiegelsymmetrisch angeordnet sind.According to a preferred embodiment of the invention the arms of the cross-shaped coupling elements are arched out forms and arranged such that they are in tangential direction tion the legs of an essentially obtuse angle and a substantially sharp win in the axial direction form. Which attach themselves to the arms of the coupling links closing web-like elements of the recesses are as S formed in the axial direction, the in tangential direction opposite each other the web-like elements arranged mirror-symmetrically are.
Bei dieser Konfiguration des Koppelgliedes sind nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung in vorteilhafter Weise im Kreuzungspunkt Materialverrundungen vorgesehen, so daß bei Expandieren des Stents nur eine relativ geringfügige Veränderung der zwischen den benachbarten Armen des kreuz förmigen Koppelgliedes eingeschlossenen Winkel eintritt. Dadurch bedingt treten auch keine hohe Kerbspannung im Kreuzungspunkt, insbesondere keine lokale Spannungsspitzen, auf, so daß eine Bruchgefahr beim Expandieren ausgeschlos sen ist.In this configuration of the coupling element are after another development of the invention in an advantageous manner Material roundings are provided at the intersection, so that only a relatively minor one when expanding the stent Change in between the neighboring arms of the cross shaped coupling member included angle occurs. Because of this, there is no high notch stress in the Crossing point, especially no local voltage peaks, so that there is no risk of breakage when expanding is.
Unter dem gleichen Gesichtspunkt sind die an den Stentenden bzw. an den Enden der Segmente des Stents der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung befindlichen freien Abschnitte der Ausnehmungen bogenförmig ausgebildet, so daß auch in diesen Bereichen beim Expandieren des Stents nur geringfügige mechanische Spannungen entstehen und keine Kerbspannungs-Extremwerte auftreten.From the same point of view, those are at the stent ends or at the ends of the segments of the stent of the above described embodiments of the invention free sections of the recesses are arched, so that even in these areas when expanding the stent only slight mechanical stresses arise and none Notch stress extreme values occur.
Die vorstehend beschriebene, organische Formen aufweisende Ausbildung der Mantelfläche des erfindungsgemäßen Stents sichert eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der beim Expandieren geleisteten Verformungsarbeit auf die je weilige Ausnehmungen begrenzenden Abschnitte und vermeidet dadurch extreme Spannungsbelastungen einzelner Punkte oder Bereiche auf der Mantelfläche des Stents.The organic forms described above Formation of the lateral surface of the stent according to the invention ensures an essentially even distribution of deformation work done when expanding to the ever sections and delimits recesses thereby extreme stress loads on individual points or Areas on the lateral surface of the stent.
Um auch in gekrümmten Blutgefäßen vorhandene Stenosen er folgreich durch das Expandieren von Stents therapieren zu können, ist die Stent entsprechend einer anderen günstigen Ausführungsform der Erfindung in im wesentlichen gleichar tig ausgebildete, in axialer Richtung reihenförmig angeord nete Segmente gegliedert. Die vorstehenden Überlegungen gelten auch für die Verbindungsbereiche segmentierter Stents, bei denen die einzelnen Segmente zur Erhöhung der Verformbarkeit mit stegartigen Verbindungen versehen sind. Hierbei sind die stegartigen Elemente derart gestaltet, daß die Verformungen, welche das gesamte stegartige Element zwischen Verbindungsbereichen mit anderen stegartiges Ele menten bei der Expansion unterworfen wird, im wesentlichen minimiert ist. Zur Verbindung benachbarten Segmente sind stegartige Koppelglieder vorgesehen, deren Position sich insbesondere von Segmente zu Segmente in tangentialer Rich tung ändert.To avoid existing stenoses even in curved blood vessels consequently by expanding stents can, the stent is according to another inexpensive Embodiment of the invention in substantially the same tig trained, arranged in rows in the axial direction divided segments. The above considerations also apply to the connection areas of segmented Stents where the individual segments increase the Deformability are provided with web-like connections. Here, the web-like elements are designed such that the deformations that affect the entire web-like element between connecting areas with other web-like el is subjected to expansion, essentially is minimized. To connect adjacent segments are web-like coupling links provided, the position of which especially from segment to segment in tangential direction tung changes.
Dadurch kann sich der Stent beim Implantieren in vorteil hafter Weise leicht an die Form des Gefäßes im Bereich der Stenose anpassen. As a result, the stent can be advantageous during implantation the shape of the vessel in the area of the Adjust stenosis.
Nach einer anderen günstigen Ausführungsform der Erfindung weisen die Koppelglieder im wesentlichen die selbe(n) Form(en) auf wie die Koppelglieder zwischen den benachbar ten expandierbaren Elementen der einzelnen Segmente des Stents, so daß sich auch an diesen Verbindungspunkten keine Kerbspannungsspitzen beim Expandieren des Stents ausbilden können.According to another cheap embodiment of the invention if the coupling links are essentially the same Shape (s) on how the coupling links between the neighboring ones expandable elements of the individual segments of the Stents, so that there are none at these connection points Form notch peaks when expanding the stent can.
Ein bevorzugte Stent der vorstehnden Auslegung besteht aus Titan oder Tantal als Werkstoff und ist mit einer Beschich tung aus amorphen Siliciumcarbid versehen.A preferred stent of the above design consists of Titanium or tantalum as a material and comes with a coating provided with amorphous silicon carbide.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Fig. näher dargestellt. Es zei gen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims and will be described hereinafter together with the description of the preferred embodiments of the invention with reference to FIGS. Closer. Show it:
Fig. 1a eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Seitenansicht, Fig. 1a shows a preferred embodiment of the invention in side view,
Fig. 1b eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Er findung in Seitenansicht, FIG. 1b, another advantageous embodiment of the He invention in side view,
Fig. 2 einen Segment als Detail der in Fig. 1b darge stellten Ausführungsform vor dem Expandieren sowie Fig. 2 shows a segment as a detail of the embodiment shown in Fig. 1b Darge before expanding and
Fig. 3 das in Fig. 2 gezeigte Detail in teilweise expan diertem Zustand. Fig. 3 shows the detail shown in Fig. 2 in a partially expanded state.
Ein in Fig. 1a wiedergegebener Stent 1 weist eine rohrför mig/hohlzylindrische Grundform mit zahlreichen Durchbrüchen auf, welche von expansiblen Strukturelementen umschlossen sind, die die Form von gestauchten Ringen aufweisen. Diese werden nachfolgend als "expansible Elemente" bezeichnet und sind an einem Beispiel mit einer strichpunktierten Linie 2 markiert. Diese expansiblen Elemente 2 werden gebildet durch umlaufende schmale stegartige Bereiche 4 mit recht eckigem Querschnitt und zeichnen sich dadurch aus, daß sie eine Ausnehmung 3 ringförmig umschließen. Die expansiblen Elemente 2 haben in diesem Fall in vollständig expandiertem Zustand nahezu die Form eines Kreises oder einer Ellipse. Es ist ersichtlich, daß die Form im nicht expandierten Zu stand aus der Form des expandierten Zustands abgeleitet ist, obwohl der Stent, wenn er hergestellt ist, diesen Zu stand nie eingenommen hat. Die Form wurde gefunden, indem in einem simulierten Verfahren - ausgehend einer im expan dierten Zustand einzunehmenden Idealform - die Kompression in einer Modellrechnung simuliert wurde. Da das Material bei der Kompression den dazu angreifenden mechanischen Kräften gleichmäßig Widerstand entgegensetzt, sind die lo kalen Verformungen ebenfalls vergleichmäßigt. Es entstehen keine lokalen starken Abknickungen, sondern gleichmäßige Bögen, deren Radien maximal sind. Die so erhaltene Form wird dem Entwurf der nicht expandierten Form zugrundege legt, welche sich in umgekehrter Richtung auf diese Weise unter gleichmäßiger lokaler Verformung in die angestrebte Endform überführen läßt.A stent 1 shown in Fig. 1 has a tubular / hollow cylindrical basic shape with numerous openings which are surrounded by expansible structural elements which have the shape of compressed rings. These are referred to below as "expandable elements" and are marked with a dash-dotted line 2 using an example. These expandable elements 2 are formed by circumferential narrow web-like areas 4 with a rectangular cross section and are characterized in that they enclose a recess 3 in a ring shape. The expandable elements 2 in this case have almost the shape of a circle or an ellipse in the fully expanded state. It can be seen that the shape in the unexpanded state is derived from the shape of the expanded state, although the stent, when manufactured, has never assumed this state. The shape was found by simulating the compression in a model calculation in a simulated process - starting from an ideal shape to be taken in the expanded state. Since the material evenly opposes the mechanical forces acting on it during compression, the local deformations are also evened out. There are no local strong kinks, but even arches, the radii of which are maximum. The shape obtained in this way is used as a basis for the design of the unexpanded shape, which can be converted in the opposite direction into the desired final shape with uniform local deformation.
Die ein expansibles Element umschließenden stegartigen Be reiche 4 sind dabei mehrfach S-förmig geschwungen ausgebil det. Sie umschließen jeweils eine Ausnehmung 3 in der Wei se, daß die sich in tangentialer Richtung benachbart gegen überliegenden stegartiges Bereiche 4 der selben oder einer benachbarten Ausnehmung 3 spiegelsymmetrisch angeordnet sind. An ihren in Längsrichtung gelegenen Enden weisen die expansiblen Elemente 2 einen freien Bogenbereich 7 mit ver größerter Krümmung auf. The web-like areas surrounding an expandable element Be 4 are multiple S-shaped swinging ausgebil det. They each enclose a recess 3 in the Wei se that the adjacent in the tangential direction against opposite web-like areas 4 of the same or an adjacent recess 3 are arranged mirror-symmetrically. At their ends located in the longitudinal direction, the expansible elements 2 have a free arc region 7 with a greater curvature.
Die expansiblen Elemente sind derart geformt, daß sie sich nach dem Einbringen des Stents in ein Gefäß durch Dilatie ren mit einem Ballonkatheter mit minimaler Verformung in eine Ringform umwandeln. Es ist ersichtlich, daß dabei der Bogen 7 einen maximalen Radius einnimmt. Durch die S-förmigen Gegenbögen ist es ihm ermöglicht, bei der Expansi on eine möglichst geringe Verformung zu erleiden.The expansible elements are shaped in such a way that after insertion of the stent into a vessel, they are converted into a ring shape by dilatation with a balloon catheter with minimal deformation. It can be seen that the arc 7 occupies a maximum radius. The S-shaped counter arches enable him to suffer the least possible deformation during expansion.
Zwischen den in axialer (Längs-) und in tangentialer (Quer) Richtung benachbart auf der Mantelfläche des Stents 1 ange ordneten Ausnehmungen 3 sind Verbindungsbereiche 5 vorgese hen, welche die jeweiligen expandierbaren Bereiche 2 mecha nisch miteinander koppeln. Die Verbindungsbereiche 5 sind hier kreuzförmig ausgebildet, wobei die einzelnen Arme des Kreuzes (vergleiche die Positionen 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 in Fig. 2) die Form von Bogenstücken aufweisen. Im kreuzenden Verbindungsbereich 5 sind dabei Materialverrundungen derart vorgesehen, so daß der Verbindungsbereich eine organische, das Auftreten von erhöhten Kerbspannungen vermindernde Form aufweist.Between the in the axial (longitudinal) and in the tangential (transverse) direction adjacent to the outer surface of the stent 1 arranged recesses 3 are connecting areas 5 vorgese hen which mechanically couple the respective expandable areas 2 with each other. The connection areas 5 are designed in the form of a cross here, the individual arms of the cross (compare positions 5.1 , 5.2 , 5.3 and 5.4 in FIG. 2) having the shape of curved pieces. In the intersecting connection area 5 , material roundings are provided such that the connection area has an organic shape that reduces the occurrence of increased notch stresses.
Es ist ersichtlich, daß die einzelnen stegartigen Elemente derart geformt sind, daß die Biegeverformung, der ein steg artiges Element bei der Expansion innerhalb der hohlzylin drischen Rohrform unterworfen ist und die sich ergibt aus dem Integral der örtlichen Winkeländerungen bei Verformung, ermittelt über die Länge des jeweiligen stegartigen Ele ments zwischen angrenzenden Verbindungsbereichen mit ande ren stegartigen Elementen sich in der Weise über die Länge des Elements verteilt, daß sie auch lokal einen vorgegebe nen Wert nicht überschreitet. It can be seen that the individual web-like elements are shaped such that the bending deformation of a web like element in the expansion within the hollow cylin is subject to tubular shape and which results from the integral of the local angular changes during deformation, determined over the length of the web-like Ele elements between adjacent connection areas with other ridge-like elements differ in their length of the element that it also specifies a locally does not exceed a value.
So ist die auf eine Länge von einem Viertel eines steg artigen Elements entfallende Biegeverformung nicht größer als ein Drittel der gesamten Biegeverformung, der dieses stegartiges Element unterworfen ist.So it is a quarter of a footbridge long like bending element no longer larger than a third of the total bending deformation that this web-like element is subjected.
Die Form des Stents entspricht in nicht expandiertem Zu stand im wesentlichen derjenigen Form, die sich ergibt, wenn ein in expandierter Form Stegstrukturen von regelmäßi ger Form aufweisendes, in dieser Form aus einer rohrförmi gen Struktur erstelltes Muster, in die nicht expandierte Form - die spätere Ausgangsform - komprimiert wird. Die re gelmäßige Form besteht aus Kreisen, Ellipsen, Rechtecken, Quadraten, Vielecken oder aus diesen zusammengesetzten bzw. an diese angenäherten Gebilden.The shape of the stent corresponds in the unexpanded direction stood essentially in the form that results if a web structure of regular ger form, in this form from a tubular pattern created in the structure into the unexpanded Form - the later initial form - is compressed. The right regular shape consists of circles, ellipses, rectangles, Squares, polygons, or composed or to these approximate structures.
Verzweigungen von Stegen sind unter Vermeidung von sprun gartigen Änderungen der Stegbreite ausgebildet und insbe sondere derart gestaltet, daß die Materialspannungen insbe sondere im Bereich der Verzweigung bei der Verformung auch als Kerbspannung einen vorgegebenen Wert nicht überschrei tet. Der in Fig. 1a wiedergegebene Stent ist über seine gesamte Länge im wesentlichen homogen strukturiert.Branches of webs are formed while avoiding sprun-like changes in the web width and in particular designed in such a way that the material stresses in particular in the area of the branching during the deformation also as a notch stress does not exceed a predetermined value. The stent shown in FIG. 1a is structured essentially homogeneously over its entire length.
In Fig. 1b ist eine weitere Ausführung eines Stents 1' in Seitenansicht dargestellt, welcher in mehrere, in axialer Richtung aufeinanderfolgender Segmente 9 untergliedert ist. Die Segmente 9 sind unter sich gleichartig ausgebildet und weisen eine Mantelfläche auf, in welcher Ausnehmungen 3 in tangentialer Richtung aneinandergereiht und durch Verbin dungsbereicher 5 mittig miteinander verbunden sind.In Fig. 1b shows a further embodiment of a stent 1 'shown in side view, which is divided into a plurality of successive segments 9 in an axial direction. The segments 9 are formed identically among themselves and have a lateral surface in which recesses 3 are lined up in the tangential direction and are connected to one another in the center by connecting regions 5 .
Zur Verbindung zwischen den benachbarten Segmenten 2 sind Koppelelemente 6 (Fig. 1a) vorgesehen, welche bezüglich ihrer Position in tangentialer Richtung von Segment zu Seg ment versetzt angeordnet sind. Diese Koppelelemente gestat ten es den Segmenten sich noch stärker an Krümmungen oder Verzweigungen von Gefäßen anzupassen.For the connection between the adjacent segments 2 , coupling elements 6 ( FIG. 1 a ) are provided, which are arranged offset with respect to their position in the tangential direction from segment to segment. These coupling elements allow the segments to adapt even more to the curvatures or branches of vessels.
Um beim Expandieren des Stents 1'' auch im der Verbindungs
bereich der Segmente 9 extreme Kerbspannungen auszuschlie
ßen entsprechen die Koppelelemente 6 in ihrer Gestaltung
den Verbindungsbereichen 5 der einzelnen expandierbaren
Elemente 2, sind aber gegebenenfalls in Längsrichtung des
Stents gestreckter ausgestaltet, um die Flexibilität der
einzelnen Segmente untereinander zu erhöhen. .
Es ist ersichtlich, daß die einzelnen stegartigen Elemente
derart geformt sind, daß die Biegeverformung, der ein steg
artiges Element bei der Expansion innerhalb der hohlzylin
drischen Rohrform unterworfen ist und die sich ergibt aus
dem Integral der örtlichen Winkeländerungen bei Verformung,
ermittelt über die Länge des jeweiligen stegartigen Ele
ments zwischen angrenzenden Verbindungsbereichen mit ande
ren stegartigen Elementen sich in der Weise über die Länge
des Elements verteilt, daß sie lokal einen vorgegebenen
Wert nicht überschreitet.In order to exclude extreme notch stresses when expanding the stent 1 ″ also in the connection area of the segments 9 , the coupling elements 6 correspond in their design to the connection areas 5 of the individual expandable elements 2 , but are optionally more elongated in the longitudinal direction of the stent, in order to increase the flexibility of the to increase individual segments with each other. .
It can be seen that the individual web-like elements are shaped such that the bending deformation, which a web-like element is subjected to during expansion within the hollow cylindrical tube shape and which results from the integral of the local angular changes during deformation, determined over the length of the respective web-like elements between adjacent connection areas with other web-like elements are distributed over the length of the element in such a way that they do not locally exceed a predetermined value.
Es ist ferner aus den Figuren ersichtlich, daß Verzweigun gen von Stegen unter Vermeidung von sprungartigen Änderun gen der Stegbreite ausgebildet sind, und daß Verzweigungen derart ausgebildet sind, daß die Materialspannungen insbe sondere im Bereich der Verzweigung bei der Verformung auch als Kerbspannung einen vorgegebenen Wert nicht überschrei tet. It can also be seen from the figures that branching webs avoiding sudden changes are formed towards the web width, and that branches are designed such that the material tensions in particular especially in the area of branching during deformation as a notch stress, do not exceed a specified value tet.
Die vorstehend beschriebene Ausbildung der Stents 1, 1' und 1'' bzw. die Gestaltung der Verbindung der einzelnen, die Mantelfläche bildenden Elemente 3, 4 und 7 gestattet ein Expandieren der rohrförmigen Stents, ohne daß es an den Verbindungspunkten zur Ausbildung von zur Zerstörung von Stegbereichen führenden Extremwerten der Kerbspannung kommt.The above-described design of the stents 1 , 1 'and 1 ''or the design of the connection of the individual elements 3 , 4 and 7 forming the lateral surface allows the tubular stents to be expanded without causing them to be destroyed at the connection points comes from web areas leading extreme values of the notch tension.
In den Fig. 2 und 3 ist ein einzelnes Segment 9 des in Fig. 1b gezeigten Stents 1' im nicht expandierten Zustand (Fig. 2) und zum Vergleich im teilweise expandierten Zu stand (Fig. 3) in schematisierter Form dargestellt. Die sich kreuzenden Arme 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 des Verbin dungsbereiches 5 sind derart ausgebildet, daß bei einem vorgebenen Expansionsgrad eine maximale Änderung des Kreu zungswinkels zwischen den benachbarten Kreuzarmen nicht überschritten wird.In FIGS. 2 and 3, a single segment 9 of the stent 1 shown in Fig. 1b 'in the unexpanded state (Fig. 2) and expanded for comparison in the partially to stand (Fig. 3) shown in schematic form. The intersecting arms 5.1 , 5.2 , 5.3 , 5.4 of the connec tion area 5 are designed such that a maximum change in the intersection angle between the adjacent cross arms is not exceeded at a predetermined degree of expansion.
Die Arme 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 des Kreuzes 5 sind bogenförmig ausgebildet und weisen im Kreuzungspunkt des Verbindungsbe reiches Materialverrundungen auf. Die Arme 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 bilden in tangentialer Richtung die Schenkel eines im wesentlichen stumpfen Winkels und in axialer Richtung die Schenkel eines im wesentlichen spitzen Winkels. Der stumpfe Winkel weist einen Wert von etwa 120°, der spitze Winkel entsprechend einen Wert von etwa 60° auf.The arms 5.1 , 5.2 , 5.3 , 5.4 of the cross 5 are arcuate and have rich material roundings at the intersection of the Verbindungsbe. The arms 5.1 , 5.2 , 5.3 , 5.4 form the legs of an essentially obtuse angle in the tangential direction and the legs of an essentially acute angle in the axial direction. The obtuse angle has a value of approximately 120 °, the acute angle accordingly has a value of approximately 60 °.
Wie in Fig. 3 ersichtlich, bleiben die maximalen örtlichen Verformungen - damit auch die Gefahr der Ausbildung von Ex tremwerten der Kerbspannung beim Expandieren des Segmentes 2 - äußerst gering. Sie konzentrieren sich nicht auf ein zelnen Punkte der einzelnen Ausnehmungen 3, insbesondere auf die Spitze der äußeren Bogenstücke 7, sondern er strecken sich über den gesamten Bereich der durch die S-förmigen stegartiges Elemente 4 und die Arme 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 der Verbindungsbereiche 5 begrenzten Ausnehmungen 3.As can be seen in FIG. 3, the maximum local deformations - and thus the risk of extreme values of the notch stress when the segment 2 expands - remain extremely low. You do not concentrate on a single point of the individual recesses 3 , in particular on the tip of the outer arc pieces 7 , but it extends over the entire area of the S-shaped web-like elements 4 and the arms 5.1 , 5.2 , 5.3 , 5.4 of the Connection areas 5 limited recesses 3rd
Das expandierte Segment 9' weist aneinander gekoppelte el liptische bzw. (bei weiterem Expandieren) auch kreisförmige Bereiche 2' auf, wobei sich Kreuzungswinkel zwischen den 5.1', 5.2', 5.3', 5.4' im Vergleich mit einem nichtexpan dierten Segmente nur geringfügig ändern. Auch dadurch ver ringert sich die Gefahr des Auftretens einer extrem hohen Materialbelastung durch auftretende Spitzenbelastungen und Kerbspannungen.The expanded segment 9 'has mutually coupled elliptical or (in the case of further expansion) also circular regions 2 ', the crossing angles between the 5.1 ', 5.2', 5.3 ', 5.4' changing only slightly in comparison with a non-expanded segment . This also reduces the risk of an extremely high material load occurring due to peak loads and notch stresses.
Es ist vor allen Dingen auch ersichtlich, daß die Verfor mung eines durch Stegelemente gebildeten expansiblen Ele ments so erfolgt, daß die örtlichen Verformungen möglichst begrenzt bleiben. Die Bogenbereiche in nicht expandiertem Zustand werden möglichst groß gewählt, so daß bei der Ex pansion alle Teile der stegartigen Elemente möglichst gleichmäßig an der Umformung beteiligt sind.Above all, it can be seen that the Verfor an expansible element formed by web elements ment so that the local deformations as possible stay limited. The arc areas in unexpanded State are chosen as large as possible, so that the Ex pansion all parts of the web-like elements if possible are evenly involved in the forming.
Der hier dargestellte Stent besteht aus Titan, Tantal oder einem anderen biokompatiblen Metall bzw. einer entsprechen den Metallegierung als Werkstoff, woraus eine gute Körper verträglichkeit und eine ausgezeichnete Verformbarkeit re sultiert. Eine Mikrobeschichtung aus amorphem Siliciumcar bid wirkt einer Thrombenbildung entgegen.The stent shown here consists of titanium, tantalum or another biocompatible metal or one the metal alloy as a material, from which a good body compatibility and excellent ductility re results. A micro-coating made of amorphous silicon car bid counteracts thrombus formation.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbei spiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten günstig, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich andersgearteten Ausführungen Gebrauch macht.The invention is not limited in its execution the preferred embodiments given above games. Rather, a number of variants are favorable, which of the solution shown also in principle makes use of different types.
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