DE60022009T2

DE60022009T2 - Herstellungsverfahren für vaskulärprothese mit grossem durchmesser sowie durch dieses verfahren hergestellte vaskulärprothese

Info

Publication number: DE60022009T2
Application number: DE60022009T
Authority: DE
Inventors: M. William COLONE; G. Kevin FARL; L. Barbara TEETER; L. William CREER; B. Joseph SINNOTT
Original assignee: Endomed Inc
Current assignee: Lemaitre Acquisition LLC
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: US6605119B1; JP2002536053A; US6443981B1; US6187054B1; DE60022009D1; EP1148838B1; WO2000045739A1; ATE301976T1; CA2361063A1; ES2248046T3; AU2748900A; EP1148838A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
A. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vaskulärprothesen aus expandiertem PTFE (ePTFE), wie etwa Transplantate und Stentliner, wobei besagte Prothesen einen vergrößerten Durchmesser aufweisen und eine verminderte Wanddicke, verglichen mit Transplantaten nach dem Stand der Technik, so daß sie als eine Prothese in Blutgefäßen mit einem relativ großen Durchmesser, wie etwa der Aorta, verwendet werden können. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Transplantats, hergestellt aus wenigstens einer oder mehreren Schichten aus ePTFE mit einer extrem dünnen Wand, aber hoher Zugfestigkeit in Längsrichtung. Ein Stent kann im Zusammenhang mit den ePTFE-Schichten verwendet werden, was ermöglicht, daß das resultierende Prothesentransplantat ohne die Verwendung eines Ballons oder anderer Transplantatexpansionsmittel implantiert werden kann.
B. Beschreibung des Stands der Technik
Studien haben gezeigt, daß Röhren, die aus expandierbarem Polytetrafluorethylen (ePTFE) hergestellt sind, ideal geeignet sind für verschiedene Vorrichtungen, wie etwa Vaskulärprothesen. Vaskulärprothesen können verwendet werden, um Blutgefäße zu ersetzen oder zu reparieren. Röhren, die aus ePTFE hergestellt sind, zeigen überlegene biologische Kompatibilität und können mit einer Vielzahl von Durchmessern hergestellt werden, so daß sie chirurgisch implantiert werden können.
Überdies haben Transplantate dieses Typs hohe Zugfestigkeit in sowohl der Axialrichtung (oder Längsrichtung) als auch der Radialrichtung, so daß die Prothesen sicher sind und sich nicht im Laufe der Zeit aufweiten.
Transplantate, die aus zwei Schichten aus ePTFE oder anderen Kunststoffmaterialien hergestellt sind, sind im Stand der Technik gut bekannt, veranschaulicht durch U.S.-Patent Nr. 5,800,512, PCT WO98/31305 und andere Entgegenhaltungen.
Im allgemeinen sind Röhren für ePTFE-Prothesen nach dem Stand der Technik unter Verwendung der folgenden Schritte hergestellt worden:

a. Ein PTFE-Harz wird mit einem Gleitmittel (vorzugsweise einem Erdöldestillat wie etwa Naphtha) vermischt;
b. Die Verbindung wird unter Druck kompaktiert;
c. Die kompaktierte Masse wird unter Verwendung eines Standardkolbenextrusionsverfahrens zu einer Röhre auf ihren vorbestimmten Arbeitsdurchmesser extrudiert;
d. Die Röhre wird getrocknet, um das Gleitmittel zu entfernen;
e. Die getrocknete Röhre wird in Längsrichtung bis zu 1000% gedehnt;
f. Die in Längsrichtung gedehnte Röhre wird bei hoher Temperatur gesintert oder ausgehärtet, während ihre Enden fixiert sind, um sicherzustellen, daß die Röhre nicht auf ihre ursprüngliche Länge schrumpft.

Ein Problem mit dem Verfahren zur Herstellung von Transplantaten auf diese Art und Weise ist, daß es nur einen engen Bereich von Reduktionsverhältnissen gibt, die annehmbare Ergebnisse erzeugen. Das Reduktionsverhältnis ist das Verhältnis der Querschnittsfläche der kompaktierten Masse zur Querschnittsfläche des extrudierten Materials. Wenn das Reduktionsverhältnis zu niedrig ist, wird das Produkt keine angemessene Festigkeit zur Verwendung als Implantat haben. Wenn das Reduktionsverhältnis zu hoch ist, wird der Druck im Extruder sichere Herstellungsgrenzen übersteigen.
WO98/33638 offenbart ein Verfahren zur Herstellung expandierter Polytetrafluorethylen-Produkte, welches umfaßt, daß eine in Längsrichtung expandierte Polytetrafluorethylen-Röhre radial expandiert wird, um eine radial expandierte ePTFE-Röhre zu bilden, die Röhre über den Umfang eines Formdorns gelegt wird, die Anordnung auf eine Temperatur unterhalb der kristallinen Schmelzpunkttemperatur oder Sintertemperatur von Polytetrafluorethylen erhitzt wird, um den Durchmesser der Röhre in innigem Kontakt mit dem Formdorn radial zu schrumpfen, und die Anordnung auf eine Temperatur oberhalb der kristallinen Schmelzpunkttemperatur von Polytetrafluorethylen erhitzt wird, um die Mikrostruktur des ausgeformten Polytetrafluorethylen-Körpers amorph zu blockieren. WO98/00090 offenbart Stenttransplantate aus expandiertem gesinterten Polytetrafluorethylen (PTFE).
Prothesen mit großem Durchmesser mit einer Wanddicke, die ähnlich ist zu derjenigen des natürlichen Gefäßes, können gemäß dem Stand der Technik hergestellt werden, aber das resultierende Produkt ist wegen seines niedrigen Reduktionsverhältnisses sehr schwach. Es besteht jedoch ein Bedürfnis nach starken Materialien mit großem Durchmesser für chirurgische Reparatur größerer Gefäße, wie etwa der Aorta. Überdies sind Prothesen mit großem Durchmesser und dünneren Wänden, die annehmbarere Reduktionsverhältnisse haben, sehr schwierig gemäß dem Stand der Technik herzustellen, weil das extrudierte Material zu brüchig ist zur Handhabung während der Trocknungs-, Expansions- und Sinterstufen. Es besteht jedoch ein Bedürfnis nach einem solchen Material mit großem Durchmesser und dünnen Wänden zur Verwendung bei der Herstellung von Stenttransplantaten für endovaskuläre Reparatur von Gefäßen mit großem Durchmesser.
Überdies kann Material mit kleinem Durchmesser und dünnen Wänden wegen des hohen Reduktionsverhältnisses diesen Materials nach dem Stand der Technik nicht hergestellt werden. Dieses Material wird benötigt zur Herstellung von Stenttransplantaten für endovaskulärer Reparatur kleinerer Gefäße, einschließlich der Carotid-, Femoral- und Nierenarterien.
AUFGABEN UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von ePTFE-Prothesen mit relativ großen Durchmessern und/oder dünnen Wänden, verglichen mit Prothesen nach dem Stand der Technik, bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe ist, Verbundprothesen bereitzustellen, die aus wenigstens zwei Schichten eines Kunststoffmaterials, wie etwa ePTFE, unter Verwendung des erfinderischen Verfahrens hergestellt sind.
Noch eine weitere Aufgabe ist, ein hochfestes Transplantat bereitzustellen, das für einen Stentliner geeignet ist.
Noch eine weitere Aufgabe ist, eine Verbundeinheit bereitzustellen, die das hochfeste Material mit einem Stent kombiniert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vaskulärprothese bereitgestellt, welches umfaßt, daß eine Röhre aus ePTFE hergestellt wird, wobei die Röhre einen ersten Radius besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre aufgeweitet wird, indem die Röhre wiederholt radial in kleinen Inkrementen gedehnt wird, die Röhre kalandriert wird und die aufgeweitete Röhre gesintert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vaskuläprothese bereitgestellt, welche umfaßt:
eine Innenröhre, hergestellt aus ePTFE;
eine Außenröhre, hergestellt aus ePTFE und mit einem Außenröhrendurchmesser;
und einen Stent, hergestellt aus einem Draht und mit einem Stentdurchmesser, wobei der Stent einen entspannten Zustand besitzt, in dem der Stentdurchmesser größer ist als der Außenröhrendurchmesser;
wobei der Stent zwischen der Innen- und Außenröhre eingekapselt ist;
wobei die Innenröhre und/oder die Außenröhre mit einem Verfahren hergestellt ist, das einen Schritt der wiederholten Dehnung der Röhre in kleinen Inkrementen einschließt.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich werden.
Kurz gesagt wird eine Prothese, die besonders geeignet ist für Gefäßrekonstruktion und -reparatur, in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hergestellt, indem zunächst eine anfängliche PTFE-Röhre unter Verwendung eines Kolbenextruders extrudiert und sie in gemäß dem Stand der Technik expandiert und gesintert wird. Die resultierende anfängliche Röhre, die einen Durchmesser von weniger als etwa 8 mm hat wird dann radial aufgeweitet. Das Aufweitungsverfahren umfaßt das radiale Expandieren der Röhre durch kleine, inkrementale Schritte unter kontrollierten Bedingungen, bis ein vorgewählter Durchmesser erreicht ist. Auf jede radiale Expansion folgt Kalandrieren der Röhre. Dieses Verfahren der progressiven radialen Aufweitung und Kalandrierung führt zu einer dünnwandigen Röhre mit außerordentlicher Festigkeit. Wenn die Röhre auf etwa 200°C erhitzt wird, zieht sie sich geringfügig zu einem kleineren Durchmesser zusammen.
Unter Verwendung dieses Verfahrens können zwei oder mehr Röhren, die in der beschriebenen Art und Weise hergestellt sind, übereinander geschoben und zusammen gesintert werden. Zunächst wird die Innenröhre über einen geeigneten dimensionierten Dorn geschoben. Eine zweite, leicht überdimensionierte Röhre wird dann über die erste geschoben. Die zwei Röhren werden dann bei ungefähr 200°C erhitzt, was bewirkt, daß die Innenröhre sich fest an den Dorn anlegt und die Außenröhre sich um die Innenröhre zusammenzieht. Die Röhren können dann, immer noch auf dem Dorn, bei hoher Temperatur gesintert werden, um zu bewirken, daß sie aneinander anhaften. In einer Ausführungsform wird das so ausgebildete Laminat als ein Stentliner verwendet. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Stenttransplantat durch Einschieben eines oder mehrerer Stents zwischen die Röhren vor dem Sintern ausgebildet.
In dieser Anwendung werden die bevorzugten Stents aus einem Material hergestellt, daß martensitische Eigenschaften zeigt, wie etwa Nitinol (eine Nickel-Titan-Legierung). Ein Nitinoldraht kann zum Beispiel zu offenen oder geschlossenen Umfangsschlaufen ausgeformt werden, die eine zylindrische Form definieren. Die zylindrische Form hat einen Stentdurchmesser, der normalerweise größer ist als der Durchmesser des Transplantats, wenn der Stent freistehend ist. Wenn der Stent im Transplantat eingekapselt ist, wird er radial nach innen gedrückt. Als ein Ergebnis wird das Stenttransplantat auf eine zylindrische Konfiguration mit einem Durchmesser, der durch den Durchmesser der Röhren definiert ist, hin vorgespannt.
Dieser Typ von Stenttransplantat wird zunächst in eine enge Hülst eingeführt, die eine Größe zwischen 6 und 20 French besitzt. Die Hülse wird dann in das gewünschte Blutgefäß eingeführt, die Einheit wird in das Gefäß ausgestoßen und wegen der Vorspannung, die ihm durch den Stent verliehen wird, öffnet sich das Transplantat zu seiner ursprünglichen Form, wodurch es mit den Seitenwänden des entsprechenden Blutgefäßes in Eingriff kommt. Stenttransplantate dieses Typs sind insbesondere nützlich in Gefäßen, die äußerer Kompression unterliegen, wie etwa die Femoral- oder Carotidarterie, da die Einheit in ihre ursprüngliche Form zurückgehen wird, nachdem die Kompressionskraft entfernt ist.
Zusätzlich kann eine einzelne Röhre, die gemäß diesem Verfahren hergestellt ist, verwendet werden, um ein Stenttransplantat herzustellen. Zunächst wird ein Stent über einen geeignet dimensionierten Dorn geschoben. Eine leicht überdimensionierte Röhre wird dann über den Stent geschoben. Der Stent und die Röhre werden dann auch ungefähr 200°C erhitzt, was bewirkt, daß die Röhre sich eng um den Stent zusammenzieht.
In dieser Anwendung werden die bevorzugten Stents aus einem plastisch verformbaren Material hergestellt, wie etwa rostfreiem Stahl. Ein Draht aus rostfreiem Stahl kann zum Beispiel zu offenen oder geschlossenen Umfangsschlaufen ausgeformt werden, die eine zylindrische Form definieren. Die zylindrische Form hat einen kleinen komprimierten Durchmesser, aber einen größeren expandierten Durchmesser.
Dieser Typ von Stenttransplantat wird vor der Einführung in den Patienten auf einem Ballonkatheter angeordnet. Der Ballonkatheter, oder das andere Expansionsmittel, wird, mit dem darübergeschobenen Stenttransplantat, mittels einer engen Hülse mit einer Größe von 6 oder 7 French in den Patienten eingeführt. Der Ballonkatheter wird zur Bestimmungsstelle vorgeschoben und der Ballon wird aufgeblasen. Das Stenttransplantat öffnet sich zu seiner expandierte Form und wird plastisch verformt, wodurch es mit den Seitenwänden des entsprechenden Blutgefäßes in Eingriff kommt. Stenttransplantate dieses Typs sind besonders nützlich in kleineren Gefäßen, wie etwa Koronararterien, da der kleinere Durchmesser der Einheit bei Einführung kritisch für einen klinischen Nutzen ist. Solche Stenttransplantate sind auch nützlich, wenn der endgültige expandierte Durchmesser des Stenttransplantats vor der Implantation nicht genau bekannt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt ein Flußdiagramm für die Herstellung einer ePTFE-Zwischenröhre, die radial gedehnt worden ist:
2 zeigt einen ersten Dorntyp, der verwendet wird, um die Zwischenröhre herzustellen:
3 zeigt einen zweiten Dorntyp, der im vorliegenden erfinderischen Verfahren verwendet wird;
4 zeigt die Zwischenröhre, die kalandriert wird;
5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Zwischenröhre, die aus dem Verfahren von 1 resultiert;
6 zeigt die Schritte, die erforderlich sind, um ein zweischichtiges laminiertes Transplantat unter Verwendung der Zwischenröhre von 5 herzustellen;
7A–7C zeigen ein Verfahren zum Übereinanderschieben zweier Röhren mit denselben Querschnittsabmessungen;
7D zeigt einen Dorn und Unterlegplatten, die verwendet werden, um die Dicke eines Laminats zu verringern;
7E zeigt eine Querschnittsansicht einer dreischichtigen Prothese, die gemäß dieser Erfindung konstruiert ist;
7F zeigt eine Querschnittsansicht einer Prothese, die aus zwei röhrenförmigen Teilen und einem dazwischen aufgewickelten Band hergestellt ist; und
8A–8E zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines Transplantats mit zwei Röhren und einem Stent dazwischen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das erfinderische Verfahren und die allgemeinen Typen von Vaskulärprothesen, die durch das Vorliegen des Verfahrens erhalten werden, sollen nunmehr im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben werden. Bezugnehmend auf 1 schließt das vorliegende Verfahren mehrere Stufen ein.
Die erste Stufe, die in 1 als Schritt 10 des Verfahrens veranschaulicht ist, ist, eine anfängliche Röhre aus einem PTFE-Harz zu extrudieren, expandieren und sintern, um eine expandierte PTFE-Röhre herzustellen. Dieser Schritt 10 schließt das oben beschriebene Verfahren, einschließlich der Schritte a–f ein, und da das Verfahren im Stand der Technik gut bekannt ist, wird es nicht weiter beschrieben werden. Die anfängliche ePTFE-Röhre kann einen nominalen Durchmesser von 6 mm und einer axialen Läne von 6'' und eine Dicke von etwa 0,5 mm besitzen. In Abhängigkeit vom Endprodukt können anfängliche Röhren mit anderen Durchmessern und Dicken mit demselben Verfahren hergestellt werden. Die axiale Länge der anfänglichen Röhre ist nicht kritisch, da die endgültige Röhre sowieso beschnitten wird.
Als nächstes wird die Aufweitungsstufe an dieser anfänglichen Röhre durchgeführt, die mehrere Wiederholungsschritte 12–18 umfaßt. Während dieser Aufweitungsstufe wird die anfängliche Röhre, die aus der Extrusionsstufe 10 resultiert, allmählich radial expandiert, bis ein vorgewählter Innendurchmesser erreicht ist.
Insbesondere wird, in Stufe 12, ein Dorn mit einem Außendurchmesser, der leicht größer (zum Beispiel 9 mm) als die anfängliche Röhre ist, darin eingeführt.
Im vorliegenden Verfahren werden zwei unterschiedliche Typen von Dornen verwendet. 2 zeigt einen ersten solchen Dorn 30. Dorn 30 hat zwei sich axial erstreckende Abschnitte. Der erste Abschnitt 32 hat eine zylindrische Form, während der zweite Abschnitt 34 etwas konisch oder sich verjüngend ist. Dieser zweite Abschnitt 34 endet in einer stumpfen Spitze 36.
Dorn 30 kann zum Beispiel etwa 18'' lang sein, wobei Abschnitt 32 etwa 7'' lang ist und Abschnitt 34 etwa 11'' lang ist. Vorzugsweise ist Dorn 30 aus rostfreiem Stahl oder einem ähnlichen Material hergestellt und ist massiv, so daß er eine hohe Wärmehaltungseigenschaft besitzt.
Es ist wichtig, daß der Dorn 30 eine äußere Oberfläche 38 besitzt, die nicht perfekt glatt ist, sondern stattdessen ist sie mit einer Vielzahl von mikroskopischen Kratzern 40 gekerbt worden ist, die in Längsrichtung ausgerichtet sind. Diese Kratzer 40 können durch ein feines Sandpapier, Stahlwolle oder ein anderes ähnliches Abrasiv oder durch maschinelle Bearbeitung aufgebracht werden.
Man sollte verstehen, daß eine ganze Familie von Dornen 30, mit zunehmenden maximalen Durchmessern, verwendet wird. Der schmalste Dorn 30 kann zum Beispiel ein Durchmesser von etwa 9 mm besitzen, der nächste Dorn kann einen Durchmesser von 12 mm besitzen usw.
Ein zweiter Dorntyp, der im vorliegenden Verfahren verwendet werden soll, ist ein Dorn 42. Dorn 42 ist ebenfalls aus Stahl hergestellt, aber statt massiv zu sein, ist er röhrenförmig, wie in 3 zu sehen ist. Überdies hat Dorn 42 einen im wesentlichen konstanten Durchmesser. An einem Ende ist Dorn 40 mit einer abnehmbaren, etwas kuppelförmigen Kappe 44 versehen, Kappe 44 wird verwendet, um das Einschieben des Dorns in die ePTFE-Röhren zu erleichtern, wie unten diskutiert. Es ist wichtig, daß Dorn 42 ebenfalls eine äußere Oberfläche 46 mit mikroskopischen Kerben oder Kratzern 48 besitzt.
Nunmehr wieder bezugnehmend auf 1 wird, in Schritt 12, ein Dorn 30 auf etwa 50°C erhitzt und dann wird seine Spitze 36 in die anfängliche Röhre 50 eingeschoben, wie in 2 dargestellt. Die anfängliche Röhre 50 wird dann glatt über den Dorn 30 gezogen, wobei sie zunächst über Abschnitt 34 geht und dann auf Abschnitt 32, in die Position, die in 4 dargestellt ist. Auf diese Weise wird der Durchmesser der anfänglichen Röhre 50 glatt und inkremental auf einen neuen Wert erhöht. Röhre 50' in 4 hat zum Beispiel einen Durchmesser von 9 mm.
Anfänglich wurde festgestellt, daß das radiale Expandieren der Röhre unter Verwendung von Dornen mit einer hochpolierten Oberfläche 38 nicht sehr erfolgreich war, weil die Röhre in vielen Fällen axial riss und verworfen werden mußte. Dieses Problem wurde jedoch durch Verwendung von Dornen 30 mit gekerbten Oberfläche eliminiert. Diese Kerben erleichtern das radiale Expandieren der Röhre ohne Reißen derselben durch Verringern des Umfangs der Kontaktfläche zwischen der Röhre und dem Dorn.
Nachdem die Röhre über Abschnitt 32 von Dom 30 angeordnet ist, werden der Dorn und die Röhre 50' auf eine harte glatte Oberfläche 52 gelegt (hergestellt zum Beispiel aus Marmor oder einer ähnlichen flachen Oberfläche) und dann kalandriert (Schritt 14).
Es sollte bemerkt werden, daß das Verfahren zur Erhöhung des Durchmessers von Röhre 50' nur eine sehr kurze Zeit benötigt (im Bereich von ein paar Sekunden). Demgemäß ist der Dorn 30 während des Kalandrierschrittes 14 noch heiß (d.h. etwa 50°C) und hält auch die Röhre 50' heiß. Kalandrieren besteht aus dem mehrmaligen Rollen der Röhre 50' über Oberfläche 52, während man auf den Enden von Dorn 30 nach unten drückt, um einen Druckspalt zwischen dem Dorn 30 und Oberfläche 52 zu bilden, wobei die Röhre 50' in besagtem Spalt angeordnet ist. Jede Drehung, angezeigt durch Pfeile, des Kalandrierungsschrittes ist ausreichend lang, um sicherzustellen, daß die gesamte Röhre 50' durch den Spalt hindurchgeht, um sicherzustellen, daß die Röhre gleichmäßig behandelt wird. Dieses Handkalandrierungsverfahren kann auch automatisiert und mechanisch durchgeführt, indem jeder Dorn in eine Maschine (nicht dargestellt) eingebaut wird, die im wesentlichen dieselbe Wirkung durch Erzeugung eines Druckspalts erreicht.
Nach dem Kalandrierungsschritt 14 wird die Röhre 50' vom Dorn 30 abgenommen. Die Schritte 12 und 14 werden mehrmals mit immer größeren erhitzten Dornen 30 wiederholt (Schritt 18), bis eine Röhre 54 erhalten wird, die einen gewünschten oder angezielten Innendurchmesser besitzt (Schritt 16), wie bestimmt durch den letzten verwendeten Dorn 30. An diesem Punkt kann die Röhre entnommen (Schritt 20) und axial auf eine gewünschte Länge L beschnitten werden (Schritt 22), wie dargestellt in 5. Es ist wichtig, daß Zwischenröhren 54, durch dieses Verfahren der allmählichen Aufweitung, erhalten werden können, die viel größere Durchmesser D und viel kleinere Wanddicke aufweisen als mit vorherigen Verfahren erreichbar ist. Genauer gesagt, waren die Erfinder darin erfolgreich, Röhren mit Durchmessern von bis zu 25 mm oder mehr mit einer Wanddicke von weniger als 0,006'' herzustellen. Im allgemeinen wird erwartet, daß, durch Verwendung dieses Verfahrens, Röhren radial um Faktoren von bis zu 10 expandiert werden können. Röhren mit einem Durchmesser von 25 mm oder mehr und einer Wanddicke von weniger als 10 Tausendstel eines Inch sind mit dem Standardkolbenextrusionsverfahren, das oben diskutiert ist, praktisch unmöglich herzustellen, weil das Material zu zerbrechlich für die Handhabung wäre.
Die radial expandierte Röhre, die aus den Schritten 10–16 resultiert, wird als ein Baustein verwendet, um mehrere Typen von Prothesen herzustellen, wie etwa ein Transplantat mit einem eingekapselten Stent, ein Stentliner, etc..
Zum Beispiel wird ein zweischichtiges laminiertes Transplantat wie folgt hergestellt. Bezug nehmend auf 6 werden in Schritt 200 zwei Zwischenröhren unter Verwendung des Verfahrens von 1 hergestellt. Als nächstes werden die zwei Zwischenröhren 54A, 54B, in Schritt 202, ineinandergeschoben, so daß sie sich im wesentlichen gemeinsam auf einem Dorn 40 erstrecken. Eine Technik zum Anordnen einer Zwischenröhre in einer anderen ist in 7A–7C dargestellt. Zunächst wird Röhre 54A teilweise über Dorn 40 gezogen, so daß eine Länge von etwa ½'' auf dem Ende von Dorn 40 angeordnet ist. Der Rest von Röhre 54A wird in das Innere des Dorns gesteckt, wie zu sehen in 7A.
Als nächstes, wie dargestellt in 7B, wird ein axialer Abschnitt von Röhre 54B über den Abschnitt von Röhre 54A, der außen auf Dorn 40 ruht, gezogen. Die zwei Röhren werden dann zusammen gegriffen und über den Dorn 40 gezogen und über einem Mittelabschnitt desselben angeordnet, wie zu sehen in 7C.
Als nächstes wird, in Schritt 204, der Dorn von 7C für etwa 2 Minuten in einen Ofen eingebracht, der auf etwa 200°C vorerhitzt worden ist. Dieses Erhitzen bewirkt, daß die Röhren erweichen, sich radial zusammenziehen und leicht aneinander und an Dorn 40 anhaften. Als ein Ergebnis müssen die Röhren in Längsrichtung nicht zurückgehalten werden. Als nächstes werden, in Schritt 206, der Dorn und zwei Röhren in einem Ofen bei etwa 360°C für etwa 10 Minuten gesintert. Dieser Schritt bewirkt, daß die Röhren zu ihrer endgültigen geometrischen Form fest werden und zusammen als ein Laminat aushärten.
Als nächstes werden, in Schritt 208, die Röhren und der Dorn aus dem Ofen entnommen und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Nachdem sie abgekühlt sind, wird dann die laminierte Röhre vom Dorn abgenommen und, in Schritt 210, auf die gewünschte Länge beschnitten.
Typischerweise hat die laminierte Röhre an diesem Punkt einen Außendurchmesser von etwa 20–40 mm und eine Dicke von etwa weniger als 10 Tausendstel eines Inch. Falls gewünscht, kann die Dicke des Laminats wie folgt verringert werden. Der Dorn 40 mit der laminierten Röhre 56 wird auf die gerade harte Oberfläche 52 gelegt, auf der zwei metallische Unterlegplatten 53 platziert worden sind, wie dargestellt in 7D. Die Unterlegplatten haben eine Dicke, die der gewünschten Enddicke der laminierten Röhre 56 entspricht und werden parallel in einem Abstand platziert, der größer ist als die Länge der laminierten Röhre 56. Der Dorn 40 wird so angeordnet, daß die laminierte Röhre 56 zwischen den Unterlegplatten 53 angeordnet ist. Der Dorn 40 wird dann mehrmals über die Oberfläche 52 gerollt, während auf die Enden des Dorns 40 ein Druck nach unten ausgeübt wird. Dieser Vorgang bewirkt, daß die Röhre 56 durch den Druckspalt zwischen dem Dorn 40 und der Oberfläche 52 radial nach innen gedrückt wird. Der Rollvorgang wird fortgesetzt, daß die Oberfläche des Dorns 40 in Kontakt mit den Unterlegplatten 53 kommt, wobei an diesem Punkt die gewünschte Dicke für Röhre 56 erreicht worden ist.
Diese laminierte Röhre 56 hat sehr wünschenswerte Eigenschaften, die sie ideal geeignet für eine Vielzahl von Anwendungen machen, wie etwa zum Beispiel einen Stentliner oder einen Stentüberzug. Ein Stent, hergestellt aus einem metallischen Draht oder einem anderen Material, wird entweder innerhalb oder außerhalb der Verbundröhre damit verbunden (Schritt 212). Der Stent wird dann an der laminierten Röhre 56 fixiert, zum Beispiel mit Nähten (Schritt 214), was zu einer Prothese führt, die zum Beispiel als ein perkutanes intravaskuläres Transplantat innerhalb der Aorta verwendet werden kann.
Falls erforderlich, kann der Liner aus drei Schichten unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Ein solcher Liner ist in 7E dargestellt. Alternativ kann die Mittelschicht des Liners aus PTFE-Band hergestellt werden, das in einem spiralförmigen Muster um die Innenröhre herum gewickelt wird, wie dargestellt in 7F. Der resultierende Liner wird aus einer Innen- und einer Außenschicht aus ePTFE und einer Mittelschicht aus PTFE gebildet.
Tests sind für die laminierten Röhren, die mit dem Verfahren von 6 hergestellt worden sind, durchgeführt und mit Röhren verglichen worden, die nach dem Längsverlängerungsverfahren nach dem Stand der Technik, das oben beschrieben ist, hergestellt worden sind. Wie unten angegeben, hat die laminierte Röhre, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, offensichtlich entweder ähnliche oder überlegene Eigenschaften, während sie zu einer viel dünneren Prothese führt. Die Eigenschaften in diesen Tabellen stellen Mittelwerte dar, die von Proben von ePTFE-Röhren nach dem Stand der Technik erhalten wurden, verglichen mit Proben von Doppelschicht-ePTFE-Röhren, die gemäß dieser Erfindung aufgebaut sind:
Nunmehr Bezug nehmend auf 8A–8E, wird eine selbstexpandierende Prothese gemäß dieser Erfindung wie folgt hergestellt. Zunächst werden zwei Röhren 60, 62 unter Verwendung des Verfahrens von 1 hergestellt. Röhre 60 hat einen nominalen Innen-ID von 24 mm und Röhre 62 hat einen nominalen Innen-ID von 26 mm. 8A zeigt einen 24 mm dicken Dorn mit Röhre 60.
Als nächstes werden, wie dargestellt in 8B, zwei oder mehr Stents 64 in Röhre 62 eingeführt, und, nach Erfordernis, axial mit Abstand angeordnet. Da die Stents einen größeren Durchmesser (28 mm) haben, spannen sie die Röhre zu einer offenen zylindrischen Konfiguration vor. Stents 64 werden vorzugsweise aus einem Material mit martensitischen Eigenschaften hergestellt, die dem Draht Erinnerung verleihen. Der Draht kann zum Beispiel 0,5–1 mm dick sein und kann aus Legierungen, wie etwa Nitinol, hergestellt sein.
Als nächstes wird, wie dargestellt in 8C, die Röhre 62 mit zwei Stents 64 über Dorn 40 und Röhre 60 geschoben. Nachdem Röhre 62 an Ort und Stelle über Röhre 60 sitzt, wobei die Stents 64 dazwischen angeordnet sind, werden Drähte 66 um die Enden der Röhren 60, 62 gewickelt, um sie in Längsrichtung zu fixieren.
Die Anordnung von 8D wird dann in einen Ofen gegeben und für etwa 2 Minuten bei 200°C erhitzt. Wieder bewirkt dies, daß die zwei Röhren 60, 62 sich radial zusammenziehen und leicht aneinander und an Dorn 40 anhaften. Die Anordnung wird dann für etwa 10 Minuten bei 360°C erhitzt, was bewirkt, daß die Röhren 60, 62 gesintert werden und ein Laminattransplantat 68 bilden, wobei die Drahtstents 64 dazwischen eingefangen sind (8E). Die Drähte 66 werden abgeschnitten und das Transplantat 68 wird vom Dorn 40 abgenommen und beschnitten.
Da dieses Transplantat 68 einen nominalen Außendurchmesser von etwa 25 mm besitzt, d.h. weniger als der Außendurchmesser des Stents 64, werden die Stents 64 radial nach innen gedrückt, wodurch der röhrenförmige laminierte Abschnitt 70 des Transplantats zur zylindrischen Konfiguration vorgespannt wird, die in 8E dargestellt ist.
Das so hergestellte Transplantat 68 kann als eine vaskuläre Prothese verwendet werden, um ein Blutgefäß in einem Patientenkörper zu verstärken und/oder zu ersetzen. Um zum Beispiel das Transplantat 68 als ein perkutanes endovaskuläres Transplantat zu verwenden, wird das Transplantat zunächst radial zusammengefaltet. Weil die Wände des Transplantats sehr dünn sind und die Stents 64 sehr flexibel sind, kann das gesamte Transplantat zusammengefaltet und radial ausreichend verkleinert werden, so daß es in eine Hülse mit Frenchgröße 6 bis 20 hineinpaßt. Die Hülse wird dann in den Durchgang des Gefäßsystems eingeführt und an der gewünschten Stelle positioniert. Ein Katheter mit flachem Ende wird dann verwendet, um entweder das Transplantat aus der Hülse herauszuschieben oder das Transplantat an Ort und Stelle zu halten, während die Hülse herausgezogen wird, wie detaillierter in U.S.-Patent Nr. 4,580,568 von Gianturco beschrieben. Es ist wichtig, daß, weil das Transplantat 68 durch Stent 64 zu einer zylindrischen Konfiguration vorgespannt wird, wenn das Transplantat 68 aus der Hülse ausgestoßen wird, es automatisch radial nach außen expandiert, bis es mit den Innenwänden des entsprechenden Blutgefäßes in Eingriff kommt. Das Transplantat wird so ausgewählt, daß sein Außendurchmesser leicht größer ist als der Innendurchmesser des Blutgefäßes und daher hält die Vorspannkraft des Stents das Transplantat sogar ohne Nähen an Ort und Stelle. Wie zuvor erwähnt, haben einige Blutgefäße einen großen Innendurchmesser, in der Größenordnung von 25 mm oder mehr. Frühere Transplantate konnten nicht ausreichend groß genug und dünn genug für ein Blutgefäß dieser Größe gemacht werden. Das Verfahren zum Aufweiten der PTFE-Röhre, das durch die vorliegende Erfindung gelehrt wird, macht jedoch Transplantate möglich, die geeignet sind für ein Blutgefäß mit großem Durchmesser.
Überdies hat die resultierende Prothese, wie diskutiert, eine hohe Zugfestigkeit und Dimensionsstabilität, sowohl axial als auch radial. Die Prothese hat weiter eine hohe Reißfestigkeit, so daß sie ideal geeignet ist für Nähen, und kann internen Fluiddrücken etwa zehnmal mehr Widerstand leisten als die nominalen Anforderungen.
In den obigen Beschreibungen wird ein Verfahren zur Herstellung eines Stentliners oder eines Transplantats mit einer zylindrischen Form dargestellt. Unter Verwendung ähnlicher Verfahren, aber unterschiedlicher Dorne können andere Formen ebenso erreicht werden, einschließlich elliptischen oder konischen Formen. Überdies können zwei oder drei dieser Liner oder Transplantate miteinander verbunden werden, um ebenso gegabelte Formen herzustellen.
Die beschriebenen Verfahren können manuell durchgeführt werden oder können automatisiert werden.
Zahlreiche weitere Modifikationen können an der Erfindung durchgeführt werden, ohne von ihrem Schutzumfang, wie definiert in den beiliegenden Ansprüchen, abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Vaskulärprothese, welches umfasst, daß eine Röhre (50) aus ePTFE hergestellt wird, wobei die Röhre einen ersten Radius besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre aufgeweitet wird (12–18), indem die Röhre (50) wiederholt radial in kleinen Inkrementen gedehnt wird (12), die Röhre (50) kalandriert wird (14) und die aufgeweitete Röhre gesintert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre zwischen jedem Dehnen kalandriert wird, indem die Röhre durch einen Druckspalt hindurchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre während des Kalandrierens bei einer erhöhten Temperatur oberhalb Umgebungsbedingungen gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre aufgeweitet und gedehnt wird, indem Dehndorne (30) mit zunehmenden Durchmessern in die Röhre eingeführt werden (12).
Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Sintern zwei ePTFE-Röhren (54A, 54B; 60, 62) hergestellt werden, indem jede Röhre durch mehrmaliges inkrementelles Expandieren jeder Röhre aufgeweitet wird, bis ein vorbestimmter Innendurchmesser für jede Röhre erreicht ist, und eine der zwei Röhren über die andere geschoben wird (202), so daß die Röhren ineinander geschoben sind, und wobei das Sintern besagter aufgeweiteten Röhre das Sintern (206) der zwei ineinander geschobenen Röhren umfasst, um ein laminiertes röhrenförmiges Teil zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 5, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Röhren während des Aufweitens erhitzt werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Röhren vor dem Sintern vorerhitzt werden (204), um zu bewirken, daß die Röhren aneinander anhaften.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der zwei Röhren vor dem Sintern fixiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Expandieren der Röhren das Kalandrieren der Röhren einschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, weiter dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenteil zwischen die zwei Röhren vor dem Sintern eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil eine extrudierte Zwischenröhre umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einem PTFE-Band besteht, das auf eine der Röhren aufgewickelt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, weiter dadurch gekennzeichnet, daß ein Stent (64) mit den Röhren (60, 62) verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, weiter dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer Stent (64) zwischen den Röhren (60, 62) vor dem Sintern der Röhren eingeführt wird.
Vaskulärprothese (68), welche umfasst: eine Innenröhre (60), hergestellt aus ePTFE; eine Außenröhre (62), hergestellt aus ePTFE und mit einem Außenröhrendurchmesser; und einen Stent (64), hergestellt aus einem Draht und mit einem Stentdurchmesser, wobei der Stent einen entspannten Zustand besitzt, in dem der Stentdurchmesser größer ist als der Außenröhrendurchmesser; wobei der Stent zwischen der Innen- und Außenröhre eingekapselt ist; wobei die Innenröhre und/oder die Außenröhre mit einem Verfahren hergestellt ist, das einen Schritt der wiederholten Dehnung der Röhre in kleinen Inkrementen einschließt.
Vakulärprothese nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und Außenröhren verbunden sind, um ein einstückiges röhrenformiges Teil zu bilden.
Prothese nach einem der Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenröhre einen Durchmesser in einem Bereich von 10–30 mm besitzt.
Prothese nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und Außenröhre eine Gesamtdicke in einem Bereich von 0,1–0,5 mm besitzen.