DE69213682T2

DE69213682T2 - Intravaskuläres Hydrogel-Implantat

Info

Publication number: DE69213682T2
Application number: DE69213682T
Authority: DE
Inventors: Bharat Mehta
Original assignee: Henry Ford Health System
Current assignee: Henry Ford Health System
Priority date: 1991-12-16
Filing date: 1992-12-12
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2012-12-13
Also published as: DE69213682D1; EP0547530A1; JPH0654854A; US5258042A; EP0547530B1; ES2093169T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Implantat, welches ein hydrophiles, nicht toxisches Hydrogelmaterial umfaßt, welches dauerhaft in eine vaskuläre Struktur, beispielsweise Vene, Arterie oder Gefäß eingefügt bleiben kann, um eine örtliche abnormale Wandung der Struktur zu behandeln, und eine Vorrichtung zur Lieferung und Plazierung der Implantate.
Aus der WO-A-80/01460 ist ein Katheter bekannt, um eine verengte Körperleitung auszuweiten, welcher Katheter aus Kunststoff besteht und mit hydrophilen Kunststoffsubstanzen bedeckt ist, die in der Lage sind, Flüssigkeiten aufzunehmen und dabei ihr Volumen zu vergrößern. Dadurch wird der Katheter daran gehindert, in die Körperleitung hineingezogen zu werden. Nach Gebrauch wird der Katheter entfernt.
Das medizinische Feld der interventionalen Neuroradiologie umfaßt Verfahren der Behandlung einer örtlichen abnormen Wandung einer vaskulären Struktur, beispielsweise von arteriovenösen Fisteln und intracranialen Aneurismen in einer Vene, Arterie oder Gefäß. Diese Verfahren sind empfindlich, komplex und wesentlich, mögliche lebensbedrohende Fisteln und Aneurismen zu lindern. Im einzelnen besteht eine arteriovenöse Fistel im Grunde genommen in einer Öffnung zwischen den Wandungen einer nahe benachbarten Vene und Arterie, was zur Ableitung des Blutflusses von der Arterie höheren Drucks zur Vene niedrigeren Drucks führt. Der so abgeleitete Blutstrom erreicht nicht Teile des Körpers stromab von der Fistel.
Ein Aneurisma besteht im Grunde genommen in einer Aufblähung eines Blutgefäßes an einer abnormen Wandstelle des Gefäßes, der in eine Gestalt gestreckt oder ausgedehnt wird, der als Sack bezeichnet wird. Ein intracraniales Aneurisma ist solch eine ballonartige Aufblähung eines Gefäßes in dem Gehirn, der zum Verlust von Gehirnfunktion oder sogar zum Tod führen kann.
Zur Zeit gebräuchliche Implantate zur Behandluhg dieser örtlichen abnormen Wandungsteile der vaskulären Struktur umfassen die Verpackung der abnormen Wand der vaskulären Struktur mit abnehmbaren Ballons aus Latex oder Silikon oder elektrisch abnehmbaren Platinspulen. Im Falle von intrazerebralen Aneurismen hat sich die Plazierung von jeglichem Material (Ballon, Spule) in dem dünnwandigen Aneurismasack zur Verursachung katastrophalen Bruchs des Aneurisma herausgestellt, entweder durch direkte Perforation oder infolge Veränderungen in der Druck/Fluß-Dynamik während der Manipulation des Aneurisma. Bei der Behandlung großer Aneurismen werden vielfach Ballons/Spulen benötigt, was zur Bildung von intraaneurismalen Blutgerinseln führt. Dieses Gerinsel kann im folgenden bestehen: 1) einer Lyse, was zur Wiedererscheinung des Aneurisma mit neuem Risiko der Hemorrhage führt oder 2) Fragment mit Gerinselembohe, was zu wechselndem Ausmaß an zerebraler Ischemia (Blutleere) einschließlich verheerendem Gehirninfarkt führt.
Im Falle von Carotid-cavernösen Fisteln können Schwierigkeiten entstehen, wenn die vaskuläre Struktur zu klein ist, um einen Katheter aufzunehmen, der einen Ballon oder eine Spule liefert. Wenn die Öffnung groß ist, kann der Ballon oder die Spule zu einer Hernie in der Arterie führen, was zu einer Stenosis/Verschluß der internen Carotid-Arterie oder einer ihrer Abzweigungen führt.
Wegen dieser möglichen verheerenden Komplikationen und der technischen Schwierigkeiten dieser Implantate können sie nur von sehr hochqualifizierten Einzelpersonen implantiert werden.
Metallische Stents werden zum Gebrauch in Gefäßen und Leitungen nicht favorisiert, weil sie oxidieren können und nicht effektiv sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Zu den Zielrichtungen der Erfindung zählt die Schaffung eines Implantats und einer Vorrichtung zur Lieferung, Plazierung und Implantation des Implantats.
Die Erfindung wird in den Ansprüchen definiert. Bei der Erfindung wird ein Hydrogelmaterial für die Behandlung gewisser vaskulärer Abnormitäten benutzt, beispielsweise Aneurismen, Fisteln oder Risse in einer Gefäßwandung. Das Gerät verwendet einen fluoroskopisch geführten Katheter über die perkutane Punktur eines Zugangsgefäßes. Ein Gerätesatz kann wesentliche, zur Durchführung der Erfindung erforderliche Geräte umfassen, um dabei die Behandlung von vaskulären Abnormitäten deutlich zu verbessern.
Gemäß der Erfindung wird eine Vene, eine Arterie oder ein Gefäß mit einer peripheren Wandung, die einen Hohlraum bestimmt und eine örtliche abnorme Wandung besitzt, dadurch behandelt, daß eine Vorrichtung aus Hydrogelmaterial in den Hohlraum eingesetzt wird. Daraufhin wird das Hydrogelmaterial hydriert und expandiert, bis die Vorrichtung den abnormalen Wandungsbereich verschließt.
Die Hydrogelvorrichtung kann zur Behandlung vaskulärer Strukturen verwendet werden, nämlich Venen, Arterien und Gefäßen mit abnormalen Wandungen wie Fisteln, Aneurismen, dauerhafte Verformungen, vaskuläre Mißbildungen und fibromuskuläre Displasien. Insbesondere umfassen vaskuläre Strukturen: brachiozephale Arterien, Carotid-Arterien, vertebrale Arterien oder ihre Abzweigungen: intracranielle coronare Arterien, femorale Arterien, popliteale Arterien, Darmbeinarterien, die Bauchaorta, das portacavale System, Milzarterie, Verdauungsarterie, Leberarterie und ober und untere Gekrösearterie.
In einer Ausführungsform liegt die Hydrogelvorrichtung in der Form eines Stopfens vor, der beispielsweise den Hals eines Aneurisma abschließt, um den Sack von dem Hohlraum des Ausgangsgefäßes der Arterie oder der Vene abzudichten. Der Stopfen kann hohl oder ausgefüllt sein.
In einer weiteren Ausführungsform liegt die Hydrogelvorrichtung in der Form eines rohrformigen Stents vor, der beispielsweise eine Fistel oder den Hals eines Aneurisma verschließt und einen Kanal in den Hohlraum bildet (d.h. die Möglichkeit des Lumens der Ausgangsarterie oder der Vene beibehält).
Bei der Durchführung der Erfindung wird eine vaskuläre Struktur mit einer peripheren Wand behandelt, welche einen Hohlraum bestimmt und einen örtlichen abnormen Wandbereich aufweist, und zwar wie folgt:
a) ein Hydrogelmaterial wird in dem Hohlraum so plaziert, daß eine äußere Oberfläche des Hydrogelmaterials die örtliche abnorme Wandung überspannt;
b) das Hydrogelmaterial wird hydriert und expandiert, um dabei an einer inneren Oberfläche der peripheren Wandung anzustoßen und die örtliche abnorme Wandung zu verschließen, so daß diese von dem Hohlraum abgedichtet wird.
Die vaskuläre Struktur, auch als Ausgangsgefäß, Arterie oder Vene bezeichnet, kann eine Vielzahl von Konfigurationen einnehmen, beispielsweise eine verzweigte Y-artig gestaltete Struktur, an der sich ein Aneurisma benachbart einer Überschneidungsstelle von Verzweigungen bildet, oder eine arteriovenöse Struktur mit einer eng benachbarten Vene und Arterie und einem abnormen Wandungsbereich unter Einschluß einer Öffnung (Fistel) zwischen der eng benachbarten Vene und der Arterie.
Das Hydrogelmaterial kann einfach zum Verschließen des Blutstromes durch den abnormen Wandungsbereich benutzt werden, beispielsweise Verstopfen des Halses des Aneurisma, um den Sack zu isolieren oder abzudichten, während der Fluß durch alle Verzweigungen des Gefäßes weiterhin möglich bleibt. Alternativ kann das Hydrogelmaterial soweit expandiert werden, daß es im wesentlichen den gesamten Querschnitt des Hohlraums füllt oder verschließt, wenn der Fluß stromab von der abnormen Wandung nicht kritisch ist.
Bei der Durchführung der Erfindung wird eine vaskuläre Struktur mit einer örtlich abnormen Wand wie folgt behandelt:
a) der Stent eines Hydrogelmaterials wird in einen Hohlraum plaziert, der durch einen Innenwand der vaskulären Struktur gebildet wird, so daß eine äußere Oberfläche des Stents über die abnorme Wandung hinüberführt;
b) der Stent wird hydratisiert, um die Wandung des Stents zu expandieren und dabei die äußere Oberfläche des Stents dazu zu bringen, an der Innenoberfläche der vaskulären Struktur an einer Abdichtkante benachbart der abnormen Wandung anzuliegen, wobei die Abdichtkante einen peripheren Bereich der abnormen Wandung umschließt, so daß ein geeigneter Durchgang in dem Hohlraum durch den Stent und über die örtlich abnorme Wandung vorgesehen ist.
Das Hydrogelmaterial besteht aus einem Polymernetzwerk, das in der Lage ist, eine beträchtliche Menge Wasser innerhalb des Netzwerkes zu absorbieren und zurückzuhalten. Dies Wasserabsorption bringt das Material dazu, sich auszudehnen oder auf ein generell vorhersehbares Maß anzuschwellen, in Abhängigkeit von der Ursprungsgröße und der Ursprungsgestalt. Der hohe Wassergehalt, die Flexibilität, fehlende Toxizität oder deren Vernachlässigbarkeit und die Stärke des Hydrogelmaterials ähneln in einem gewissen Maße dem natürlichen Körpergewebe.
Das verwendete Hydrogelmaterial ist vorzugsweise derart, wie es in dem Verfahren der US-A-4,663,358 beschrieben ist.
Der Hydrogel-Stent kann bequem in die vaskuläre Struktur unter Verwendung eins fluoroskopisch geführten Katheters über die perkutane Punktur eines Zugangsgefäßes eingeführt werden, beispielsweise in die Schläfenarterie oder Vene, in die Jochbeinvene, in die Halsschlagarterie und dergleichen. Das grundlegende Verfahren beginnt mit der Plazierung des rohrförmigen Stents auf einem temporär verschließenden Ballonkatheter. Der Katheter besitzt einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Stents in sowohl dem völlig hydrierten als auch dehydrierten Zustand. Der Katheter besitzt einen Ballon an seinem distalen Ende. Der Katheter mit dem aufgepflanzten Stent wird perkutan in ein Gefäß in Verbindung mit der zu behandelnden vaskulären Struktur eingeführt. Der Stent wird mittels des Katheters zu dem abnormen Wandbereich entlanggeführt, wonach der Ballon aufgeblasen wird, um den Blutfluß zu reduzieren, so daß der Stent an Ort und Stelle gehalten werden kann, während 'er expandiert wird. Wenn der Stent völlig expandiert ist, wird der Ballon entspannt. Dann wird der Katheter entfernt und der Stent an Ort und Stelle in der vaskulären Struktur durch Eigenspannung gehalten.
Der Hydrogel-Stent wird bequem als Teil eines Gerätesatzes in dem perkutanen Verfahren bereitgestellt. Der Gerätesatz umfaßt den Stent, den Ballonkatheter und einen Führungsdraht, der zur Richtung der Bewegung des Katheters zur koaxialen Plazierung des Stents in der vaskulären Struktur konstruiert und angeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer vaskulären Struktur mit einem Aneurisma,
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht der vaskulären Struktur der Fig. 1 mit einem Implantat gemäß der Erfindung,
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der vaskulären Struktur der Fig. 1 mit einem alternativen Implantat gemäß der Erfindung,
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht der vaskulären Struktur der Fig. 1 mit einem alternativen Implantat der Erfindung in einer unterschiedlichen Anordnung,
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht der vaskulären Struktur der mit einer arteriovenösen Fistel,
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht der vaskulären Struktur der Fig. 5 mit einem Implantat gemäß der Erfindung,
Fig. 7 ist eine schematische Ansicht der vaskulären Struktur der Fig. 6 mit einem alternativen Implantat gemäß der Erfindung,
Fig. 8 ist eine Fotografie eines Aneurisma in einer Aorta einer Ratte,
Fig. 9 ist eine Fotografie der Aorta der Fig. 8 nach Behandlung mit dem implantierten Stent gemäß der Erfindung,
Fig. 10 ist eine Fotografie einer Fistel in einem Aorta-Venenbereich einer Ratte,
Fig. 11 ist eine Fotografie des Aorta-Venenbereichs der Fig. 10 nach Behandlung mit dem implantierten Stent gemäß Erfindung,
Fig. 12 ist eine Fotografie zur Darstellung eines Querschnitts des Stents der Fig. 11, genommen einen Monat nach Implantation,
Fig. 13 ist eine schematische Ansicht des Liefersystems zur Plazierung des Stents der Erfindung,
Fig. 14 ist eine schematische Ansicht des Liefersystems der, Fig. 13 nach Aufblähung des Ballons, und
Fig. 15 ist eine schematische Ansicht des Liefersystems der Fig. 13 nach Entfernung des Katheters.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Fig. 1 stellt einen abnormen Wandbereich 20 dar, der auch als örtliche abnorme Wandung bezeichnet wird, bestehend aus einem Aneurisma 22 an einer Abzweigung einer vaskulären Struktur 24. Der Ausdruck vaskuläre Struktur bezieht sich auf eine Vene, eine Arterie oder ein Gefäß. Insbesondere umfassen vaskuläre Strukturen: brachiozephale Arterie, Carotid-Arterie, vertebrale Arterie oder ihre Abzweigungen: intracranielle koronare Arterie, Schläfenarterie, Ende der Oberschenkelarterie, Darmbeinarterie, Bauchaorta, das portacevale System, die Spleniumarterie, Verdauungsarterie, Leberarterie und obere und untere Gekrösearterie.
Wie in Fig. 2 gezeigt wird eine bevorzugte Ausführungsform einer Hydrogelvorrichtung 28 der Erfindung in die vaskuläre Struktur 24 zur Behandlung des Aneurisma 22 plaziert. Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, weist die vaskuläre Struktur 24 einen Hohlraum 32 auf, der durch die Innenoberfläche 36 einer peripheren Wand 40 der vaskulären Struktur 24 gebildet wird. Die Hydrogelvorrichtung 28 liegt in der Form eines rohrförmigen Stents 44 vor, der durch die Aufnahme von Wasser expandiert, und zwar infolge des in der vaskulären Struktur 24 vorhandenen Blutes und im wesentlichen dauerhaft durch die Spannung zwischen einer externen Oberfläche 48 des Stents 44 und die Innenoberfläche 36 der vaskulären Struktur 24 an Ort und Stelle gehalten wird.
In einer Ausführungsform kann der Hydrogel-Stent 44 bequem in die vaskuläre Struktur 24 unter Verwendung eines fluoroskopisch geführten Katheters über die perkutane Punktur eines Zugangsgefäßes, beispielsweise der Schläfenarterie oder Vene, der Jochbeinvene, der Carotid-Arterie und dergleichen eingeführt werden. Das Basisverfahren beginnt mit der Plazierung des rohrförmigen Stents 44 auf einem Ballonkatheter. Der Katheter mit dem aufgesteckten Stent 44 wird perkutan in ein Gefäß eingeführt, das in Verbindung mit der zu behandelnden vaskulären Struktur 24 steht. Der Stent 44 wird mit dem Katheter zu dem abnormen Wandungsbereich 20 entlanggeführt, dann wird der Stent 44 an Ort und Stelle gehalten, während er expandiert. Nach der Expansion wird der Katheter entfernt und der Stent 44 in der vaskulären Struktur 24 durch Spannung an Ort und Stelle gehalten. Dieses Verfahren wird weiter unten noch im einzelnen beschrieben.
Wie aus Fig. 3 und 4 hervorgeht kann die Hydrogelvorrichtung 28 eine alternative Ausführungsform als Stopfen 52 umfassen, die durch die Aufnahme von Wasser aus dem Blut expandiert und den Hals 56 des Aneurisma 22 verschließt oder abdichtet (Fig. 3). Der Stopfen 52 kann auch durch Aufnahme von Wasser sowohl den Hals 56 des Aneurisma 22 als auch den gesamten Querschnitt des Hohlraums 32 der vaskulären Struktur 24 in der Nähe des Aneurisma 22 verschließen (Fig. 4).
Die Vorrichtung 28 gemäß Erfindung kann auch in dem Stent 44 oder dem Stopfen 52 dazu benutzt werden, die vaskuläre Struktur mit abnormen Wandungen, beispielsweise Fisteln oder Risse einer Gefäßwandung zu behandeln. Ein Beispiel einer arteriovenosen Fistel 60 in einer arteriovenösen vaskulären Struktur 64 ist in Fig. 5 gezeigt, wo der Blutstrom von einer Arterie 68 in eine Vene 72 infolge des relativ niedrigen Druckes der Vene 72 abgeleitet wird.
Demgemäß wird der Stent 44 in einer anderen bevorzugten Ausführungsform (Fig. 6) so plaziert, daß er die Öffnung oder die Fistel 60 zwischen der Vene 72 und der Arterie 68 bedeckt, um die Fistel 60 zu verschließen und den Strom durch den Stent 44 zu ermöglichen, und so den Blutstrom in Richtung stromab von dem Stent in der Arterie 68 wiederherzustellen.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Stent 44 vorzugsweise in die Arterie 68 eingefügt wird, jedoch ist auch die Einfügung des Stents 44 in die Vene 72 möglich.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann ein Hydrogel-Stopfen 52 zum Verschließen der Fistel 60 und zum Verschließen des Querschnitts des Hohlraums 32 entweder der Vene 72 oder der Arterie 68 benutzt werden, in Abhängigkeit von der, gewünschten Anwendung (Fig. 7).
Ein wichtiger Faktor beim Erfolg des Implantats 28 besteht in der Wahl des Materials, nämlich ein Hydrogelmaterial. Kürzlich sind neue Hydrogelmaterialien verfügbar geworden, insbesondere solche von Polyvinylalkohol (US-A-4,663,358). Diese polymeren Hydrogele besitzen eine große Fähigkeit der Absorption und des Rückhaltens von Wasser, während die Kreuzvernetzung die Auflösung der individuellen Ketten verhindert. Der hohe Wassergehalt, die gummiartige Konsistenz, die niedrige Giftigkeit und die niedrige Zwischenteilspannung lassen Hydrogele bis zu einem gewissen Grad an natürliche Gewebe erinnern. Aus Polivinylalkohol PVA- Einheiten bestehende Hydrogele sorgen für die gewünschte mechanische Stärke, ohne die Notwendigkeit eines Kreuzvernetzungsmittels, welches einen schädlichen Effekt nach der Implantation haben könnte.
Es wird vorausgesetzt, daß die Integrität des Hydrogelmaterials in erster Linie von der Hydrogenbindung und der großen Anzahl von kleinen Kristalliten herrührt. Wegen der hohen Zugspannung der PVA-Hydrogele können diese in sehr dünne aber starke Vorrichtungen verarbeitet werden.
Daher besteht der Stent im wesentlichen aus einem Hydrogel, das zunächst in einem weniger als voll hydrierten Zustand vorliegt. Das Hydrogel ist aus einem PVA-Polymer mit einem Ausmaß der Polymerisation gebildet, welches ausreicht, ein dreidimensionales Netzwerk von Polymerkristalliten mit Zwischenräumen zwischen den Polymerkristalliten zu bilden. Nach völliger Hydration enthält der Hydrogel-Stent Wasser in einem Betrag bis zu ungefähr 99 Gewichtsprozent des Hydrogels, wobei mindestens ein Teil des Wassers die Zwischenräume einnimmt. Der Hydrogel-Stent weist eine Zugfestigkeit und Elastizität auf, die mindestens der Zugfestigkeit und der Elastizität der vaskulären Struktur gleichkommt. Vorzugsweise beträgt die Zugfestigkeit mindestens ungefähr 100N/cm² und der Wassergehalt liegt im Bereich von 50 bis 98 Gewichtsprozent.
Während metallische Stents zur Zeit in Gefäßen und Leitungen des Körpers wegen zahlreicher Gründe benutzt werden, ist, festgestellt worden, daß der Hydrogel-Stent bedeutende Eigenschaften aufweist, welche zur Behandlung von vaskulären Abnormitäten als internes Implantat nützlich macht. Schlüsselmerkmale des Stents als Implantat sind wie folgt beobachtet worden:
a) variable Größe: dadurch kann er in Gefäße mit 4 bis 5 mm im Durchmesser plaziert werden;
b) dünne Wandung: dadurch wird die Ausgangsarterie ohne signifikante Abnahme der Querschnittsfläche bzw. des Gesamtlumens ausgekleidet;
c) Glätte: die Wandungen des Stents sind nicht thrombenerzeugend und es gab keine signifikante innere Hyperplasie infolge der Anwesenheit;
d) Hydrophihe: das Material absorbierte Wasser über eine bestimmte Zeitperiode (weniger als 60 Minuten) und die Vorrichtung expandierte. Der Stent konnte leicht in kleine Gefäße eingeführt werden, woraufhin die Stent-Expansion zu einer engen Passung mit dem Gefäß führte.
e) flexibel und biegsam: dies führt zu einem glatten Übergang zwischen dem mit Stent versehenen Abschnitt über den örtlich abnormen Wandbereich und die benachbarte Wandung; die Flexibilität wird auch erreicht, wenn auf dem Katheter montiert, um den Zugang durch gewundene Gefäße zu dem lokalisierten abnormen Bereich gewähren.
Die Gestalt des Hydrogel-Stents 44 ist der eine Hohlrohrs, das zu nahezu jeder gewünschten Länge geschnitten werden kann. Die Wanddicke ist ebenfalls variabel und liegt zwischen 25 und 100 µm wie auch der Innendurchmesser des Rohrs.
Dieser Variationsbereich der Rohrlänge und des Durchmessers werden in der Herstellung gesteuert und sind deshalb wichtig, weil die zu behandelnden vaskulären Strukturen und die örtlich abnorme Wandung hinsichtlich ihrer Größe schwanken können. Die Dicke der Wandung der Vorrichtung nach Absorption stellt einen Schlüsselfaktor beim Erfolg oder Mißerfolg dieser Vorrichtungen dar. Im allgemeinen wird eine möglichst dünne Wand gewünscht. Wenn die Wanddicke zunimmt, gibt es offenbar weniger Lumen (die zum Durchtritt verfügbare Querschnittsfläche). Abrupte Änderungen des Durchmessers, beispielsweise am Einlaß oder Auslaß des Stents, erzeugen Änderungen des laminaren Blutflusses mit möglicher Thrombus- oder Gerinselbildung, Abtrennung der Vorrichtung von der Wand der vaskulären Struktur oder selbst theoretisch die Bildung eines Aneurisma an dieser Stelle.
Der endgültige Außendurchmesser, den die Vorrichtung nach Wasserabsorption annimmt, hängt von folgendem ab: 1) ursprünglicher Durchmesser des dehydrierten Stents und 2) Dicke der Wandung der Vorrichtung (je dicker die Wandung um so mehr Wasser wird absorbiert und um so größer ist daher die Endabmessung). Generell beträgt der Außendurchmesser des ursprünglichen Rohrs zwischen 1 und 3 mm. Das Ausmaß der Expansion nach Wasseraufnahme reicht von 1:2 bis 1:4. Der Betrag der Expansion ist am größten in destilliertem Wasser, weniger in Salzwasser und am wenigsten in menschlichem oder tierischem Blut. Es wurde festgestellt, daß das oben beschriebene Hydrogelmaterial im wesentlichen vollständig in weniger als 60 Minuten expandiert, gewöhnlich innerhalb von 20 bis 40 Minuten. Es bleibt expandiert, trotz der erwarteten Schwankungen der Blutchemie und wird nur dehydriert und zieht sich bei Kontakt mit Alkohol in Beträgen zusammen, die so groß sind, daß der Tod infolge der Alkoholtoxizität eintreten würde, bevor der Stent sich verschiebt. Das oben beschriebene Hydrogelmaterial beginnt bei einer Temperatur von ungefähr 60ºC zu schmelzen, d.h. der Tod durch Hydrothermie würde zuvor bei ungefähr 42&sup4;C eintreten, bevor der Stent sich auflöst.

Beispiel 1

Der Stent 44 der Erfindung wurde erfolgreich zur Behandlung eines Aneurisma in der Aorta einer Ratte behandelt. Das Aneurisma wurde in der Aorta der Ratte erzeugt, wie in Fig. 8 gezeigt. Die Aorta hatte einen Innendurchmesser von ungefähr 3 mm.
Ein rohrförmiger Stent von 1 cm Länge, 1,8 mm Außendurchmesser und einer Wanddicke von 75 mm in dehydriertem Zustand wurde in die Aorta eingefügt und an Ort und Stelle über den, Hals des Aneurisma für ungefähr 20 Minuten gehalten, bis es auf den äußeren Durchmesser von 3 mm expandiert war.
Fig. 9 zeigt den Zustand der Aorta 30 Tage nach der Implantation des rohrförmigen Stents. Wie ersichtlich, war die Implantation erfolgreich, was sich wie folgt zeigt:
a) Verträglichkeit der Aorta mit dem implantierten Stent;
b) fehlende Auffüllung des Aneurisma;
c) keine signifikante Verringerung des Gefäßlumens (Querschnittsbereich der Ausgangsarterie);
d) kein Loslösen oder Wanderung des Stents; und
e) die postmortem pathologische Untersuchung zeigte keine Fremdkörper-Fibroblast-Reaktion oder eine neue innere Schicht des Gefäßes.

Beispiel 2

Der Stent 44 der Erfindung wurde erfolgreich zur Behandlung einer Fistel oder Aorta-Venen-Hohlraums bei einer Ratte eingesetzt. Vor der Schaffung der Fistel hatte die Aorta einen Innendurchmesser von ungefähr 2,8 mm und die Venenhöhle hatte einen Innendurchmesser von ungefähr 3,8 mm. Die Fistel wurde zwischen der Vene und der Aorta hergestellt, wie in Fig. 10 dargestellt, wodurch Blut von dem Aortagefäß mit höherem Druck in den Venenhohlraum abgeleitet wurde. Der verbreiterte Venenhohlraum ist klar ersichtlich. Ein rohrförmiger Stent von 1 cm Länge, 1,8 mm Außendurchmesser und einer Wanddicke von 75 µm in dehydriertem Zustand wurde in die Aorta eingefügt und an Ort und Stelle für ungefähr 20 Minuten gehalten, bis er zu einem Außendurchmesser von 2,8 mm expandiert war.
Fig. 11 zeigt den Zustand der arteriovenösen Struktur 30 Tage nach Implantation des rohrförmigen Stents. Der Erfolg ergab sich durch die in Beispiel 1 beschriebenen 5 Faktoren.
Ein Querschnitt der Histologie des Stents der Fistel (Beispiel 2) ist in Fig. 12 gezeigt, und zwar ungefähr ein Monat nach Implantation. Ein Schnitt wurde durch die vaskuläre Struktur gelegt, um den Teil der Struktur mit dem implantierten Stent zu entfernen. In Fig. 12 ist die periphere Wand der vaskulären Struktur klar ersichtlich, ebenso wie die Außenoberfläche des Stents aus Hydrogel. Der Stent bestimmt einen klar ersichtlichen Durchgang oder Lumen mit dem postmorten Gerinsel in dem Hohlraum der vaskulären Struktur (Fig. 12). Die pathologische Analyse der Fig. 12 zeigt klar:
a) keine Entzündungsreaktion rund um den Stent;
b) keine neu gebildete Gewebeauskleidung auf der Innenoberfläche des Stents;
c) kein Neugewebe an den Enden des Stents;
d) dauerhafte stationäre Stellung des Stents relativ zur Gefäßwand; und
e) Abwesenheit von feststellbaren premortem Gerinsel/Plaque auf der Innenoberfläche des Stents.
Die Stents 44 gemäß Erfindung und wie in Beispiel 1 und 2 beschrieben wurden in insgesamt 10 Ratten implantiert. Alle Ratten überlebten die Implantation, jedoch traten Komplikationen bei drei der zehn Versuche auf. Eine Ratte entwickelte eine Thrombose an der distalen abdominalen Aorta, hatte jedoch ausgezeichnete collaterale Zirkulation. Die Thrombose wurde durch einen dichten Verschluß der Aortotomy infolge der angewendeten Einführungsmethode verursacht. Zwei Ratten starben wegen wiederholten Versuchs zur Injektion von Farbstoff.
In allen zehn Fällen zeigte sich der Erfolg der Implantation durch Fehlen von Brand in der Folge und Fehlen von Herzversagen. Im Falle der Fistel zeigte die Abwesenheit von Brand und die Abwesenheit von Herzversagen demnach, daß der Stent an Ort und Stelle blieb und die Fistel verschließt. Obwohl Tod in einigen Fällen eintrat, zeigte die post-mortem Untersuchung doch, daß der beabsichtigte Erfolg erzielt worden ist.
Obzwar die Erfindung nicht auf einen speziellen Apparat zur Einfügung der Hydrogelvorrichtung der Erfindung beschränkt ist, wird die Vorrichtung durch vorzugsweise unter Verwendung eines fluoroskopisch geführten Katheters über eine perkutane Punktur eines Zugangsgefäßes (Schläfenarterie, Schläfenvene, interne Jochbeinvene, Carotidarterie usw.) geführt und plaziert.
Wie aus Fig. 13, 14 und 15 hervorgeht, wird der rohrförmige Stent 44 auf einem Ballonkatheter 80 (Fig. 13) plaziert. Der Katheter 80 besitzt einen Außendurchmesser, der geringer ist als der Innendurchmesser des Stents, sowohl in völlig hydriertem als auch im dehydrierten Zustand, und weist einen Ballon 84 am distalen Ende des Stents 44 auf. Der Katheter 80 mit dem Stent 44 wird perkutan in ein Gefäß 88 eingefügt, das mit der zu behandelnden vaskulären Struktur 24 in Verbindung steht. Der Stent 44 wird mit dem Katheter 80 zu dem abnormen Wandbereich 20 entlanggeführt und dann wird der Ballon 84 aufgeblasen, um den Blutfluß zu reduzieren, so daß der Stent an Ort und Stelle gehalten werden kann, während er expandiert (Fig. 14). Sobald der Stent 44 sich ausgedehnt hat, wird der Katheter 80 entfernt und der Stent 44 hält sich an Ort und Stelle in der vaskulären Struktur 44 infolge Spannung (Fig. 15).
Der Hydrogel-Stent wird bequem als Teil eines Bausatzes zur Verwendung in dem perkutanen Verfahren bereitgestellt. Der Bausatz umfaßt den Stent 44, den Ballonkatheter 80 und Einführungsdraht 90 zur koaxialen Plazierung des Stents in der vaskulären Struktur.
Das Implantat und die Vorrichtung gemäß Erfindung verbessern signifikant die Behandlung gewisser vaskulärer Läsionen bei Menschen einschließlich von arteriovenösen Fisteln, traumatischen vaskulären Läsionen, einige Aneurismen, andere abnorme Wandungsbereiche oder örtlich abnorme Wandungen und weist auch andere Anwendungen auf.

Claims

1. Implantat (28), das in eine vaskuläre Struktur (24) zur Behandlung einer örtlichen abnormen Wandung (20) der Struktur (24) dauerhaft einzufügen ist, mit folgenden Merkmalen:

ein unexpandiertes Hydrogel ist in einem weniger als gänzlich hydriertem Zustand;

das unexpandierte Hydrogel wird von einem Polymer mit einem Polymerisationsausmaß gebildet, der ausreicht, ein dreidimensionales Netzwerk von Polymerkristalliten sowie mit Zwischenräumen zwischen den Polymerkristalliten zu bilden; das unexpandierte Hydrogel wird in eine Gefäßgestalt oder ein Teil hiervon gebracht, um die örtliche abnorme Wandung zu überspannen oder eine Öffnung in der örtlich abnormen Wandung zu schließen, und ist in der Lage, eine beträchtliche Menge Wasser innerhalb des Netzwerks zu absorbieren, was das Implantat (28) dazu bringt, zu expandieren und sich dabei an Ort und Stelle zu halten.

2. Implantat (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das unexpandierte Hydrogel ein poröses PVA-Hydrogel darstellt, welches eine Zugfestigkeit nicht unterhalb von 100N/cm², einen Wassergehalt von 50 bis 98 Gew.% aufweist und durch Auflösen von Polyvinylalkohol (PVA) in einem gemischten Lösungsmittel präpariert wird, das aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel besteht, gefolgt durch die Kristallisation von PVA bei Temperaturen unterhalb der Raumtemperatur.

3. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, worin das Implantat (28) einen rohrförmigen Stent (44) darstellt.

4. Implantat nach Anspruch 1 und 2, worin das Implantat (28) einen Stopfen (52) darstellt.

5. Vorrichtung zur Bereitstellung und Plazierung eines Implantats (28), um eine örtliche abnorme Wandung (20) einer vaskulären Struktur (24) zu verschließen, die aus einer Arterie, Vene und/oder ein Gefäß (88) bestehen kann, mit folgenden Merkmalen:

a) ein Katheder (80) ist an einem Ende so konstruiert und angeordnet, daß er in die vaskuläre Struktur (24) über einen perkutanen vaskulären Zugang eingeführt werden kann;

b) ein expandierbarer Ballon (84) ist am ersten Ende des Katheders (80) befestigt;

c) ein rohrförmiger Stent (44) aus Hydrogel wird von dem Katheder (80) getragen und ist durch einen ersten inneren Durchmesser im dehydrierten Zustand sowie durch einen zweiten inneren Durchmesser im hydrierten Zustand charakterisiert, wobei die ersten und zweiten inneren Durchmesser des Stents (44) größer als der Außendurchmesser des Katheders (80) und kleiner als die Umfangsausdehnung des Ballons (84) sind, wenn dieser expandiert ist; der Stent (44) als Hydrogel ist ferner durch ein dreidimensionales Netzwerk aus Polymerkristalliten mit Zwischenräumen zwischen den Polymerkristalliten sowie im völlig hydrierten Zustand durch Wasser in einem Betrag bis zu ungefähr 99 Gew.% des Hydrogels gekennzeichnet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Führungsdraht, der so ausgebildet und angeordnet ist, daß er die Bewegung des Katheders (80) zur koaxialen Plazierung des Stent (44) in der vaskulären Struktur (24) lenkt.