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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Hervorrufen einer Angiogenese
(engl. angiogenesis) in ischämischem
Gewebe (engl. ischemic tissue).
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Hintergrund
der Erfindung
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Gewebe
wird ischämisch,
wenn ihm ein angemessener Blutfluss vorenthalten wird. Die Ischämie ruft
Schmerzen im Bereich des betroffenen Gewebes hervor und kann im
Fall von Muskelgewebe die muskuläre
Funktion unterbrechen. Wenn es unbehandelt bleibt, kann ischämisches
Gewebe infarktös
und permanent umfunktional werden. Eine Ischämie kann durch eine Blockierung
des vaskulären Systems
hervorgerufen werden, welche sauerstoffreiches (engl. oxygenated)
Blut daran hindert, den betroffenen Gewebebereich zu erreichen.
Ischämisches
Gewebe kann jedoch trotz des Vorenthaltens sauerstoffreichen Blutes
so wiederbelebt werden, dass es normal funktioniert, da ischämisches
Gewebe in einem Winterschlafzustand (engl. hibernating state) verbleiben
kann, in welchem seine Lebensfähigkeit über einige
Zeit hinweg konserviert wird. Ein Wiederherstellen eines Blutflusses
zu der ischämischen
Region dient dazu, dass das ischämische
Gewebe wiederzubeleben.
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Obwohl
eine Ischämie
in unterschiedlichen Regionen des Körpers auftreten kann, ist häufig Gewebe
des Herzens, das sogenannte Myokard, aufgrund einer koronaren Arterienerkrankung,
einer Verstopfung der Koronararterie, welche anderenfalls Blut dem
Myokard bereitstellt, durch die Ischämie betroffen. Muskelgewebe,
das von einer Ischämie
betroffen ist, kann dem betroffenen Individuum Schmerzen zufügen. Die
Ischämie
kann durch Wiederherstellen des Blutflusses zu dem betroffenen Gewebe behandelt
werden, wenn ein Gewebe trotz des Vorenthaltens sauerstoffreichen
Blutes lebensfähig
geblieben ist.
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Die
Behandlung einer Myokardischämie
wurde durch einige Techniken angegangen, die so gestaltet sind,
dass sie die Blutzufuhr zu der betroffenen Region wieder herstellen.
Ein Verwenden koronarer Arterienbypassprothesen (engl. coronary
artery bypass grafting), das CABG, involviert das Versehen eines
venösen
Segments zwischen der Aorta und der Koronararterie mit einer Prothese,
um den verschlossenen Abschnitt der Arterie zu überbrücken. Sobald der Blutfluss
dem Abschnitt der Koronararterie hinter der Verstopfung erneut zugeführt wird,
wird die Zufuhr des sauerstoffreichen Blutes zu dem Gebiet des ischämischen
Gewebes wieder hergestellt.
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Frühere Forscher,
vor mehr als dreißig
Jahren, haben viel versprechende Resultate zum Revaskularisieren
des Myokards mittels Durchstechen des Muskels berichtet, um mehrere
Kanäle
für den
Blutfluss zu erzeugen. Sen, P.K. et al „Transmyocardial Acupuncture – A New
Approach to Myocardial Revascularization", Journal of Thoracic and Cardiovascular
Surgery, Vol. 50, No. 2, august 1965, pp. 181-189. Obwohl andere
unterschiedliche Erfolgsgrade bei unterschiedlichen Methoden des
Durchstechens des Myokards zur Wiederherstellung des Blutflusses
zum Muskel berichtet haben, waren viele von ihnen gemeinsamen Problemen
ausgesetzt, wie beispielsweise dem Verschluss der erzeugten Kanäle. Unterschiedliche
Techniken des Perforierens des Muskelgewebes, zur Verhinderung eines
Verschlusses, wurden von Forschern berichtet. Diese Techniken umfassen
das Durchstechen mit einem starren, eine scharfe Spitze aufweisenden
Draht, hypodermische Röhren
und physisches Dehnen des Kanals nach seiner Ausbildung. Wie berichtet
wird, haben viele dieser Verfahren dennoch Trauma und Reißen des Gewebes
erzeugt, was schlussendlich zum Verschließen des Kanals geführt hat.
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Ein
alternatives Verfahren zum Erzeugen von Kanälen, welches möglicherweise
das Problem des Verschließens
verhindert, involviert die Verwendung der Lasertechnologie. Forscher
haben Erfolge beim Aufrechterhalten von Patentkanälen im Myokard
durch das Formen der Kanäle
mit der Wärmeenergie
eines Lasers berichten. Mirhoseini, M. et al., „Revascularization of the
Heart by Laser",
Journal of Microsurgery, Vol. 2, No. 4, Juni 1981, pp. 253-260. Es
wurde von dem Laser gesagt, dass er Kanäle in dem Gewebe formt, die
glatt waren und ohne Reißen und
ohne Trauma hergestellt wurden, was nahelegt, dass eine Vernarbung
nicht auftritt und die Kanäle weniger
dazu neigen, einem Verschließen
zu unterliegen, welches aus einer Heilung resultiert. Das US-Patent Nr. 5,769,843
(Abela et al.) offenbart das Erzeugen von mit Laser hergestellten
TMR Kanälen unter
Verwendung eines Katheter basierten Systems. Abela offenbart auch
ein magnetisches Navigationssystem, um den Katheter in die gewünschte Position
innerhalb des Herzens zu führen.
Die Patente 5,380,316 und 5,389,096 von Aita offenbaren einen weiteren
Ansatz für
ein Katheter basiertes System für
TMR.
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WO
97/32551 offenbart Vorrichtungen und Verfahren für TMR durch das Erzeugen von
Stents aufweisenden, durch Nadeln hergestellte Kanäle innerhalb
des Myokardgewebes.
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US 5,287,861 offenbart ein
koronares Bypassverfahren unter Verwendung eines zusammenlegbaren
(engl. collapsible) Stents, der eine inhärente Federvorspannung aufweist,
welche dazu tendiert, den Stent in eine röhrenförmig geöffnete Konfiguration zu formen.
Der Stent ist während
der Diastole für einen
Blutfluss von dem linken Ventrikel in die Koronararterie offen,
ist aber während
der Systole geschlossen.
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Obwohl
es einige veröffentlichte
Anerkennung der Wünschbarkeit
des Durchführens
einer transmyokardialen Revaskularisierung (TMR) mit einer nicht
Laserbasierten Katheterprozedur gab, scheint es keinen Beweis dafür zu geben,
dass solche Prozeduren in die Praxis übernommen wurden. Zum Beispiel
offenbart US-Patent Nr. 5,429,144 von Wilk das Einsetzen eines expandierbaren
Implantats in einen vorgeformten Kanal, welcher innerhalb des Myokards
zum Zwecke des Erzeugens eines Blutflusses in das Gewebe von dem
linken Ventrikel aus erzeugt ist.
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Ein
Durchführen
von TMR mittels des Einsetzens von Stents in das Myokard ist ebenso
in US-Patent Nr. 5,810,836 (Hussein et al.) offenbart. Das Patent
von Hussein offenbart einige Ausführungsformen von Stents, die
durch das Epikard des Herzens in das Myokard eingeführt werden
und so positioniert sind, dass sie zum linken Ventrikel hin geöffnet sind. Die
Stents sollen einen offenen Kanal im Myokard aufrechterhalten, durch
welchen Blut aus dem Ventrikel eintritt und in das Myokard einströmt.
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Angiogenese,
das Wachsen neuer Blutgefäße im Gewebe,
war der Gegenstand einer steigenden Anzahl von Studien in den vergangenen
Jahren. Solch ein Blutgefäßwachstum
zum erneuten Zuführen
sauerstoffreichen Bluts in eine Geweberegion bereitzustellen, hat
das Potenzial, eine Anzahl von Gewebe- und muskulären Leiden zu heilen, insbesondere
Ischämie.
Primär
war das Studium auf die Perfektionierung angiogener Faktoren, wie
beispielsweise menschliche Wachstumsfaktoren, welche mittels genetischer
Ingenieurstechniken erzeugt wurden, fokussiert. Es wurde berichtet,
dass das Injizieren solch eines Wachstumsfaktors in Myokardgewebe
eine Angiogenese an diesem Ort initiiert, welche durch ein neues,
dichtes Kapillarnetzwerk innerhalb des Gewebes gezeigt wird. Schumacher
et al., "Induction
of Neo-Angiogenesis in Ischemic Myocardiium by human Growth factors", Circulation, 1998;
97:645-650. Die Autoren haben angemerkt, dass solch eine Behandlung
ein Ansatz dafür
sein könnte,
die verstreute koronare Herzerkrankung (engl. diffused coronary heart disease)
zu bewältigen,
nachdem alternative Verfahren des Verabreichens entwickelt wurden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Implantatvorrichtung vorgesehen, umfassend einen flexiblen
Körper,
der eine hohle Struktur definiert, die einen Innenraum mit einem
Volumen aufweist und zumindest eine Öffnung zu dem Innenraum hin
aufweist, wobei das Implantat so konstruiert ist, dass es eine erste
Konfiguration aufweist, die ein Profil aufweist und eine zweite
Konfiguration, die komprimiert ist, um ein Profil zu definieren,
welches sich von dem Profil der ersten Konfiguration unterscheidet,
wobei das Implantat weiterhin so konstruiert ist, dass, wenn es
implantiert ist, eine Bewegung des umgebenden Gewebes, in welches
es hinein implantiert ist, eine zyklische Bewegung des Körpers zwischen
den beiden Konfigurationen und gleichzeitig Expansion und Kontraktion
des inneren Volumens hervorruft, und wobei das Implantat so angeordnet
und konfiguriert ist, dass es dem Blut während der Expansion des Innenraumes
ermöglicht
in den Innenraum einzutreten, aufgefangen und gesammelt zu werden,
und während
der Kontraktion des Innenraumes aus dem Innenraum ausgestoßen wird,
um dadurch eine Thrombose des eintretenden Blutes dadurch zu fördern, dass
das Blut im Innenraum aufgefangen und gesammelt wird.
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Die
vaskulär
induzierenden Implantate der vorliegenden Erfindung stellen einen
Mechanismus zur Initiierung einer Angiogenese innerhalb ischämischen
Gewebes bereit. Die Implantate interagieren mit dem umgebenden Gewebe,
in welches sie implantiert sind, und dem Blut, welches in dem Gewebe vorhanden
ist, um durch unterschiedliche Mechanismen eine Angiogenese zu initiieren.
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Primär wird erwartet,
dass die Implantate eine Angiogenese in dem ischämischen Gewebe auslösen durch
Interagieren mit dem Gewebe auf eine oder mehrere Weisen, um so
eine Verletzungsantwort auszulösen.
Die Antwort eines Körpers
auf eine Gewebeverletzung umfasst die Ausbildung einer Thrombose
am Verletzungs- oder Irritationsort. Eine Thrombose führt zu Arteriolen
und einem Fibrinwachstum, von dem angenommen wird, dass es schließlich zum
Wachstum neuer Blutgefäße führt, um
das neue Gewebe mit Blut zu ernähren.
Die neuen Blutgefäße, die
sich in dieser Region entwickeln, dienen auch dazu, Blut dem das
ischämische
Gewebe umgebenden Bereich zuzuführen,
welchem vorher sauerstoffreiches Blut vorenthalten wurde.
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Das
Vorhandensein der Implantate in dem Gewebe allein kann eine Antwort
auf einen Fremdkörper
auslösen,
welche zu einer Endothelialisierung (engl. endothelialization) und
einem Fibrinwachstum um das Implantat herum führen kann. Die Implantate der
vorliegenden Erfindung sind jedoch speziell so konfiguriert, dass
sie mit dem umgebenden Gewebe interagieren, um durch eine Mehrzahl
von Mechanismen eine Angiogenese zu induzieren.
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Ausführungsbeispiele
des Implantats der Erfindung dienen zur Initiierung der Angiogenese
durch Bereitstellen einer Kammer oder eines Innenraumes, in welchen
Blut eintreten und sich sammeln kann, was zu einer Thrombose führt. Die
Implantate sind so konfiguriert, dass sie eine Wand aufweisen, die
einen Innenraum mit zumindest einer Öffnung in der Wand definiert,
um ein Durchtreten von Blut in den Innenraum und aus ihm heraus
zu erlauben. Das Material und die Struktur des Implantats erlaubt
es ihnen, so flexibel zu sein, dass sich das Implantat zusammendrückt, wenn
sich das umgebende Gewebe kontrahiert, und dass das Implantat in
eine unkomprimierte Konfiguration zurückkehrt, wenn das umgebende Gewebe
relaxiert. Zyklische Kompression und Expansion des Implantats im
Zusammenspiel mit der Bewegung des umgebenden Gewebes erzeugt einen Pumpvorgang,
welcher Blut in den Implantatinnenraum herein zieht, wenn er expandiert
ist, und dann das Blut ausstößt, wenn
das Implantat komprimiert ist. Eine der Öffnungen des Implantats kann
ein Rückschlagventil
umfassen, um den Fluss des Blutes aus dem Innenraum des Implantats
heraus zu steuern. Blut, welches in den Innenraum des Implantats eintritt
und dort verbleibt, selbst temporär, tendiert dazu zu koagulieren
und einen Thrombus auszubilden. Über
die Zeit hinweg wird ein kontinuierliches Sammeln des Blutes im
Innenraum eine Thrombose und ein Fibrinwachstum im gesamten Innenraum
des Implantats und in dem umgebenden Gewebe hervorrufen. Neue Blutgefäße werden
wachsen, um das neu Gewachsene mit sauerstoffreichem Blut zu versorgen,
der Prozess der Angiogenese.
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Einige
Ausführungsbeispiele
sind so konfiguriert, dass sie einen hohen Grad an Flexibilität aufweisen,
so dass sie unter der Kompressionskraft des umgebenden Gewebes bei
der Kontraktion vollständig
kollabieren. Die hochflexiblen Implantate sind so konfiguriert,
dass sie in ihre unkomprimierte, ein Volumen definierende Form zurückkehren,
wenn das umgebende Gewebe relaxiert. Die Verringerung des Volumens,
welches durch den Innenraum definiert ist auf praktisch Null stellt
eine signifikante Volumenveränderung
bereit, was einen beträchtlichen
Pumpvorgang bereitstellt, um den Blutaustausch durch den Innenraum
hindurch zu maximieren. Eine Thrombose kann in den hochflexiblen
Ausführungsbeispielen trotz
des erhöhten
Blutflusses durch den Innenraum hindurch natürlich auftreten. Die hochflexiblen
Ausführungsbeispiele
sind ebenso gut geeignet, um in das umgebende Gewebe Substanzen,
die in dem Innenraum vorinstalliert sind, herauszupumpen.
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Ausführungsbeispiele
der Implantate können weiter
so präpariert
sein, dass sie durch das Aufweisen eines Thrombus von Blut, welcher
mit ihnen zum Zeitpunkt ihrer Implantation verbunden ist oder unmittelbar
auf die Implantation folgend in den Innenraum eingesetzt ist, eine
Angiogenese initiieren.
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Der
Blutthrombus kann dem Patienten vor der Implantationsprozedur entnommen
werden und es wird angenommen, dass dies dabei hilft, die Gewebeheilungsantwort
auszulösen,
welche zu einer Angiogenese führt.
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Alternativ
oder zusätzlich
zu einem Blutthrombus können
die Implantatvorrichtungen mit einer angiogenen Substanz in einer
Vielzahl von Möglichkeiten
vorgefüllt
sein, um den Prozess der Angiogenese in Ausführungsbeispielen zu unterstützen, die
eine definierte Kammer oder Innenraum aufweisen, wobei die Substanz
vor der Implantation in den Innenraum eingesetzt sein kann, oder
nach der Implantation der Vorrichtung eingespritzt werden kann. Die
Substanz kann flüssig
oder fest sein. Der Blutfluss in und die Interaktion mit dem Innenraum
der Vorrichtung wird dazu dienen, die Substanz in dem umgebenden
Gewebebereich zu verteilen, da Blut, welches in die Vorrichtung
eintritt, sich mit der Substanz vermischt und sie dann fort trägt, wenn
es die Vorrichtung verlässt.
Die Viskosität
der Substanz und die Öffnungsgröße, durch
die sie hindurch tritt, bestimmen das zeitbezogene Abgabeverhältnis der Substanz.
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Substanzen
können
mit der Vorrichtung nicht nur dadurch verbunden sein, dass sie in
deren Innenräumen
gehalten werden, sondern auch durch das Anwenden einer Beschichtung
auf die Vorrichtung. Alternativ kann die Substanz in der Zusammensetzung
des Vorrichtungsmaterials eingelagert sein. Alternativ kann das
Implantat vollständig
aus der angiogenen Substanz hergestellt sein. Unter Kenntnis, dass
es viele unterschiedliche Möglichkeiten
gibt, eine angiogene Substanz oder ein Medikament an einer Vorrichtung
anzubringen, sind die Verfahren, die oben aufgelistet sind, lediglich
als Beispiele angegeben und sind nicht dazu vorgesehen, den Umfang
der Erfindung zu beschränken.
Unabhängig
von dem Verfahren des Verbindens interagieren die Implantate der
vorliegenden Erfindung mit dem umgebenden Blut und dem Gewebe, um
die angiogene Substanz in das ischämische Gewebe zu verteilen.
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Zusätzlich dient
jedes Ausführungsbeispiel des
Implantats dazu, eine konstante Quelle der Irritation und Verletzung
des Gewebes, in welches es herein implantiert ist, bereitzustellen,
wodurch ein Heilungsprozess in dem Gewebe initiiert wird, von dem angenommen
wird, dass er zur Angiogenese führt. Da
sich das Implantat umgebende Gewebe bewegt, beispielsweise durch
Kontraktion und Relaxion von Muskelgewebe, tritt einige Reibung
und Abschürfung durch
das Implantat auf, welches das Gewebe verletzt. Die Verletzung,
welche dem umgebenden Gewebe durch die äußeren Oberflächen des
Implantats zugefügt
werden, zerstört
das Gewebe im Wesentlichen nicht, sondern ist ausreichend um eine
Verletzungsantwort und ein Heilen, welches zur Angiogenese führt, zu
stimulieren.
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Strukturell
kann die Implantatvorrichtung in einer Mehrzahl von Formen konfiguriert
sein, um die oben ausgeführten
Aufgaben zur Initiierung der Angiogenese auszuführen. Zusätzlich sind unterschiedliche
Flexibilitätsgrade
zum Ausführen
der Implantatfunktion akzeptabel. Beispielsweise kann die Implantatvorrichtung
eine Kapsel oder eine röhrenförmig geformte
Vorrichtung, die aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise
einem Polymer oder einer superelastischen Metalllegierung, geformt
ist, umfassen und die zumindest eine Öffnung zum Innenraum der Vorrichtung
hin aufweist, um es Blut zu ermöglichen,
einzutreten und auszutreten.
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Eine
oder mehrere Implantate der vorliegenden Erfindung können auf
einen Bereich des ischämischen
Gewebes angewendet werden. Beispielsweise können die Implantate eine Breite
von ungefähr
2 mm und eine Länge
korrespondierend zu etwas weniger als der Dicke des Gewebes, in
welches sie implantiert werden, definieren. Es wird angenommen, dass
Implantate, die ein 2 mm breites Profil aufweisen, einem Bereich
ischämischen
Gewebes von ungefähr
2 cm2 dienen würden, um eine Angiogenese durch
die umgebende Region des Gewebes hindurch adäquat zu fördern, wobei gleichzeitig eine
Veränderung
der Bewegung des Gewebes aufgrund einer hohen Dichte von Fremdkörpern innerhalb
einer kleinen Region verhindert wird.
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Die
Vorrichtungen können
an den gedachten Gewebeort perkutan und transluminal, thoraxial (engl.
thoracically) oder chirurgisch durch ein Einschnittverfahren zugeführt werden.
Im Falle der Implantate, welche innerhalb des Myokardgewebes des Herzens
eingesetzt werden, werden Einführsysteme zum
perkutanen Erreichen des linken Ventrikels des Herzens und Durchstoßen und
Zuführen
des Implantats in das Myokard offenbart.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Implantat bereitzustellen, das
zur Implantation innerhalb des Gewebes des menschlichen Körpers geeignet ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Implantateinführsystem
bereitzustellen, das sicher und einfach zu verwenden ist, während es
Trauma für
den Patienten minimiert.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Implantat bereitzustellen,
welches das das Implantat umgebende Gewebe irritieren wird, um eine Heilungsantwort
zu initiieren, welche zu einer Angiogenese führt.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Implantat bereitzustellen,
das so konfiguriert ist, dass es mit einer angiogenen Substanz verbunden ist,
welche die Angiogenese innerhalb des das Implantat umgebenden Gewebes
unterstützt.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Implantat bereitzustellen,
welches so konfiguriert ist, dass es mit dem Blut interagiert, welches
in dem Gewebe vorhanden ist, in welches das Implantat eingesetzt
ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Implantat bereitzustellen,
welches einen Innenraum definiert, in welchen Blut eintreten und
eine Thrombose bilden kann.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Implantat bereitzustellen,
in welches ein Thrombus aus Blut oder eine angiogene Substanz eingesetzt werden
kann, bevor oder nachdem das Implantat in das Gewebe eingesetzt
wurde.
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Die
Implantate und Einführvorrichtungen
der vorliegenden Erfindung sind geeignet zur Anwendung auf ein Verfahren
zum Fördern
der Angiogenese durch Einsetzen einer Vorrichtung in ischämisches
Gewebe.
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Sie
sind weiterhin geeignet zum Anwenden auf einen Prozess zum Fördern der
Angiogenese innerhalb eines ischämischen
Myokardgewebes des Herzens.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorgenannten und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden
in deren folgender weiteren Beschreibung unter Bezugnahme auf die
beigefügten
schematischen Zeichnungen vollständiger gewürdigt werden,
in denen:
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1 eine Schnittillustration des flexiblen Implantats
ist, welches als eine Kapsel konfiguriert ist und ein Rückschlagventil
aufweist;
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1B eine
schematische Querschnittszeichnung des als eine Kapsel konfigurierten
flexiblen Implantats ist;
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2A eine
Querschnittszeichnung eines hochflexiblen Implantats ist, welches
als eine Kapsel konfiguriert ist;
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2B eine
schematische Querschnittszeichnung eines hochflexiblen Implantats
in einer komprimierten Konfiguration ist, welches als eine Kapsel
konfiguriert ist;
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2C eine
Querschnittszeichnung eines hochflexiblen Implantats in einer nicht
komprimierten Konfiguration ist, welches als eine Kapsel konfiguriert ist;
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3A eine
ausgeschnittene Illustration einer perkutanen Einführvorrichtung
ist, welche ein Implantat, welches als eine Kapsel konfiguriert
ist, an einen Ort eines Gewebes einführt;
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3B eine
teilweise ausgeschnittene Ansicht einer Einführvorrichtung, welche den Ort
eines Gewebes durchstößt und ein
Implantat einführt,
welches als eine Kapsel konfiguriert ist;
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4 eine
Schnittillustration des linken Ventrikels eines menschlichen Herzens
ist, wobei mehrere Implantate innerhalb des Myokards platziert sind;
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5A-5D die
Schritte des perkutanen Einführens
mehrerer Implantate in einen Bereich eines ischämischen myokardischen Gewebes
in dem linken Ventikel illustriert;
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6A eine
Seitenansicht eines flexiblen Implantats ist, welches an eine flexible
Röhre konfiguriert
ist;
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6B eine
Seitenansicht der flexiblen Röhre
ist, die durch das sie umgebende Gewebe komprimiert ist;
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6C eine
Seitenansicht des flexiblen Röhrenimplantats
in einer unkomprimierten, expandierten Konfiguration ist;
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7A eine
Seitenansichtsillustration des flexiblen Röhrenimplantats an einem Einführsystem ist,
welches an einen gewünschten
Ort des Gewebes eingeführt
wird;
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7B eine
Seitenansicht eines innerhalb des Gewebes eingeführten Implantats und das Entnehmen
der Einführvorrichtung
ist;
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8A eine
perspektivische Ansicht eines porösen röhrenflexiblen Implantats ist;
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8B eine
Endansicht und eine Schnittansicht des porösen röhrenflexiblen Implantats präsentiert;
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8C eine
Seitenansicht des porösen
flexiblen Röhrenimplantats
ist, welches an einen gewünschten
Ort des Gewebes an einem damit korrespondierenden Einführsystem
eingeführt
wird;
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8D eine
Seitenansicht eines porösen, flexiblen,
in Gewebe eingeführten
Implantats und das Entnehmen des Einführsystems ist;
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9A ist
eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
einer flexiblen Röhre
ist, welche an einem gewünschten
Ort im Gewebe an ihrem damit verbundenen Einführsystem eingeführt wird;
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9B eine
Seitenansicht des flexiblen Röhrenimplantats
ist, welches innerhalb des Gewebes implantiert ist, und das Entnehmen
des Einführsystems.
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Beschreibung der beispielhaften
Ausführungsbeispiele
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1A und 1B zeigen
ein Ausführungsbeispiel
der Implantatvorrichtung umfassend eine Kapsel 10. Das
Kapselbeispiel weist eine äußere Oberfläche 12,
einen ein Volumen definierenden Innenraum 14 mit einer
Innenoberfläche 16 auf.
Die Wand 18 der Kapsel kann etwas flexibel sein, um eine
Biegung zusammen mit der Bewegung und den Kompressionskräften des
umgebenden Gewebes 4 zu ermöglichen, in welcher sie implantiert
ist. Die Wand sollte jedoch so hergestellt sein, dass sie eine hinreichende
strukturelle Stütze
bereitstellt, um einem vollständigen
Kollabieren der Kapsel zu widerstehen, wenn sich diese verbiegt.
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Ein
Blutfluss, der durch die Pfeile 20 repräsentiert ist, soll als ein
Teil der Funktion der Vorrichtung in das Implantat eintreten und
aus ihm heraustreten. Wie in 1B gezeigt,
tritt Blut 20 aus dem umgebenden Gewebe 4 durch
eine Öffnung 22 in den
Innenraum 14 des Implantats 10 ein. Es können unterschiedliche
zusätzliche Öffnungen 22 vorgesehen
sein, um die Menge des Blutes zu erhöhen, die mittels der Vorrichtung
ausgetauscht werden kann. Eine Bewegung des umgebenden Myokardgewebes 4 beim
Pumpen des Herzens verbiegt die Kapsel 10 und fördert den
Blutaustausch mit dem Innenraum 14. Wenn sie in Muskelgewebe
implantiert ist, beispielsweise dem Myokardgewebe des Herzens, komprimiert
die Kontraktion des Muskelgewebes die Kapsel 10, wodurch
das Volumen des Innenraums 14 reduziert wird, was das Blut
dazu bringt, durch die Öffnung 22 hindurch
ausgestoßen
zu werden. Ein Relaxieren des umgebenden Muskels löst den Druck auf
die Kapsel, was es ihr ermöglicht,
sich elastisch in eine nicht komprimierte Konfiguration zurück zu expandieren,
in der das Innenvolumen maximiert und dazu bereit ist, einen Blutfluss
aufzunehmen. Das zyklische Pumpen des Herzens und die damit verbundene
Expansion und Kontraktion des Myokards stellen einen Mechanismus
zum Austauschen von Blut mittels der Kapsel 10 bereit.
Zusätzlich
kann die Kapsel mit einer Öffnung
versehen sein, welche ein Rückschlagventil 26 aufweist,
so wie es in 1A gezeigt ist. Das Rückschlagventil
kann in der Wand 18 der Kapsel durch Ausformen zumindest
einer Klappe 28 geformt sein, die sich unter einem Fluiddruck
von der Außenseite
nach innen öffnet,
aber unter einem Druck von Fluid innerhalb des Innenraums 14 nicht
nach außen öffnet. Das
Rückschlagventil
ermöglicht
einen Rückfluss
in den Innenraum der Kapsel, aber verhindert ein Herausfließen aus
dem Ventil, um eine zusätzliche
Flusssteuerung bereitzustellen.
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Während es
in dem Innenraum 14 des Implantats vorliegt, sammelt sich
das eingeschlossene Blut und tendiert dazu, zu koagulieren. Das
koagulierte Blut formt einen Thrombus, von dem angenommen wird,
dass er einen Mechanismus zum Auslösen der Angiogenese bereitstellt.
Wenn der Bolus des Blutes einen Thrombus ausformt, werden Fibrin
und Arteriolen ausgeformt. Neue Blutgefäße entstehen in dem neuen Gewebewachstum,
um einen Blutfluss in die ischämische
Region herein bereitzustellen. Die neuen Blutgefäße dienen nicht nur dem Ort
des neuen durch Fibrinwachstum geformten Gewebes, welches durch
die Präsenz
des Implantats induziert ist, sondern werden sich auch auf umgebende
Bereiche des Myokards erstrecken.
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Alternativ
oder zusätzlich
zur Abhängigkeit vom
Sammeln des Blutes in und um das Implantat, kann ein Thrombus aus
Blut, der vorher dem Körper des
Patienten entnommen wurde, vor der Implantation in den Innenraum
des Implantats eingesetzt werden, um den Prozess der Angiogenese
auszulösen. Der
Thrombus kann mittels einer hyperdermischen Nadel und einer Spritze,
die durch die Öffnung 20 eingesetzt
ist, in die Kapsel herein geladen werden. Der vorher eingesetzte
Thrombus aus Blut ermöglicht
es dem Implantat, den Angiogeneseprozess in einem bereits fortgeschritteneren
Zustand zu initiieren.
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Alternativ
oder zusätzlich
zum Bereitstellen eines Thrombus aus Blut im Innenraum 14 des
Implantats kann das Blut mit einer angiogenen Substanz 24,
die vorher in dem Innenraum 14 der Vorrichtung angeordnet
wurde, in Kontakt gebracht oder mit dieser vermischt werden. Die
angiogene Substanz kann auf einen Thrombus angewendet werden, der
vorher im Innenraum des Implantats angeordnet wurde oder kann unabhängig von
diesem in dem Innenraum angeordnet werden. Die angiogene Substanz
kann mittels einer hypodermischen Nadel und einer Spritze durch
eine Öffnung 20 hindurch
in die Kapsel eingeführt
werden. Im Fall einer festen angiogenen Substanz würde der
Blutfluss 20, der in den Innenraum 14 eintritt,
nach und nach die Substanz erodieren und sie als Teil des Austausches
des Bluts mit der Vorrichtung in das umgebende Myokardgewebe 4 tragen,
um einen über
die Zeit verteilten Abgabeeffekt bereitzustellen. Die angiogene
Substanz kann auch ein Fluid sein, um sich einfacher mit dem Blutfluss
zu vermischen und ebenso um direkt aus dem Implantat heraus durch
die Öffnungen 22 herauszulecken.
Die angiogene Substanz vermischt sich kontinuierlich mit dem Blut
und wird in einer kontrollierten Quantität durch das Blut in das umgebende
Myokardgewebe 4 getragen, welche durch die Größe der Implantatöffnung 22 und
der Viskosität
der Substanz 24 vorgegeben wird. Durch eine Veränderung
der Größe der Öffnung 22 und
der Viskosität
der Fluidsubstanz kann der Volumenstrom der Substanz in das umgebende Gewebe
zugeschnitten werden. Angiogene Substanzen können auch mit dem Implantat
verbunden sein, entweder durch Beschichten der Oberflächen des Implantats
oder durch Vermischen der Moleküle
der Substanz durch die Poren eines porösen Materials, welches verwendet
wird, um die Wand des Implantats auszuformen, oder eines porösen Materials,
welches an der Oberfläche
des Implantats anhaftet.
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Wie
oben gesagt, wird angenommen, dass der Gewebeheilungsprozess umfassend
die Thrombosenbildung und des Fibrinwachstums das Wachstum neuer
Blutgefäße in dem
heilenden Gewebe induziert, welche sich durch das umgebende Gewebe erstrecken.
Die Implantate der vorliegenden Erfindung können so konfiguriert sein,
dass sie weiterhin eine Heilungsantwort in dem umgebenden Myokardgewebe 4 dadurch
auslösen,
dass sie eine äußere Oberfläche 12 aufweisen,
die so konfiguriert ist, dass sie das Gewebe irritiert, wenn es
die Oberfläche
kontaktiert. Die Oberfläche 12 kann
aufgeraut sein, gekennzeichnet durch kleine Ausstülpungen,
die das umgebende Myokardgewebe abschürfen während es sich kontinuierlich
gegen die Oberfläche
des Implantats bewegt. Daher stellt das Implantat einen Mechanismus
zum Auslösen
einer ständigen
Verletzung und eines Heilens des Myokards bereit, welches schlussendlich
zu einem neuen Blutgefäßwachstum führt, um
den verletzten Gebieten Blut zuzuführen.
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Die
Kapsel 10 kann in jeglicher Form vorliegen, die dazu in
der Lage ist, eine Kammer oder einen Innenraum zu definieren. Das
Beispiel, das in den 1A und 1B gezeigt
ist, ist als eine etwas sphärische
Schale gezeigt, diese Form ist jedoch nur als eine Illustration
des erfindungsgemäßen Konzeptes
gedacht und ist nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung auf
ein Implantat zu beschränken,
das irgendeine bestimmte Form aufweist. Die Kapsel 10 kann
aus jeglichem Material geformt sein, welches die geforderte Festigkeit
aufweist, wenn es in der gewählten
Form konfiguriert ist, um einer deutlichen Kompression durch kontrahierendes
Gewebe 4 zu widerstehen, welches das Implantat umgeben
wird. Das Implantat kann aus einem rostfreien Stahl oder aus einem
Polymer geformt sein und kann so hergestellt sein, dass es bioabsorbierbar
ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Kapsel aus einem hochdichten Polymer geformt und ist durch
einen Formungsprozess geformt, der dazu geeignet ist, hohle Gefäße herzustellen,
beispielsweise Blasformen (engl. blow molding) oder Schleuderformen (engl.
spin molding). Alternativ kann die Kapsel in zwei Hälften geformt
sein, die später
zusammengefügt
werden. Öffnungen 22 können, nachdem
die Kapsel geformt ist, durch Durchstoßen, Stanzen, Bohren oder Laserenergie
geformt werden.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel,
welches in 2A-2C gezeigt
ist, kann die Kapsel 10 so konfiguriert sein, dass sie
sehr flexibel ist, so dass sie einfach vollständig durch das umgebende Myokardgewebe 4 während der
Perioden der Kontraktion komprimiert wird. Wenn das Myokardgewebe relaxiert,
kehrt die Kapsel 10 in ihre unkomprimierte, ein Volumen
definierende Konfiguration zurück.
Die Vorrichtung, die in 2A-2C gezeigt
ist, weist ebenso zumindest eine Öffnung 22 auf, um
einen Blutfluss in den Innenraum der Kapsel 14 herein und aus
diesem heraus zu erlauben, was es dem Blutfluss 20 erlaubt,
aus dem umgebenden Myokardgewebe 4 frei in den Innenraum 14 der
Kapsel einzutreten. 2A repräsentiert die Kapsel in ihrem
ungespannten, unkomprimierten Zustand. 2B repräsentiert
die Kapsel in einem kollabierten Zustand unter den Kompressionskräften des
umgebenden Myokardgewebes 4 in Kontraktion, wobei das kollabierende
Volumen den Blutfluss aus dem Innenraum 14 der Kapsel heraus
treibt. 2C repräsentiert die Kapsel noch einmal
während
sie in eine unkomprimierte Konfiguration zurückkehrt, wenn das umgebende
Myokardgewebe 4 während
des Herzzyklus relaxiert. Die Kapsel kollabiert und expandiert wiederholt
in Übereinstimmung
mit der Kontraktion und Relaxation des Myokardgewebes 4.
Die flexible Kapsel leistet den äußeren Kräften, die
durch das umgebende Myokard aufgebracht werden, keinen Widerstand.
Die Kapsel kollabiert komplett in sich selbst und expandiert wiederum,
um ein maximales Volumen mit einem Innenraum 14 zu definieren,
welcher mit dem Blutfluss 20 gefüllt ist. Die große Volumenveränderung,
die wiederholt erfahren wird wenn sich die Kapsel expandiert und
komprimiert, stellt einen Pumpvorgang bereit, um das Blut in die
Kapsel herein und aus dieser heraus zu bewegen.
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Wie
in dem oben beschrieben Ausführungsbeispiel
der weniger flexiblen Kapsel, verwendet die flexible Kapsel einen
Blutfluss in den Innenraum 14, um die Mechanismen zur Angiogenese
zu initiieren. Der Blutfluss 20, welcher durch Öffnungen 22 in
die Kapsel 10 eintritt während die Kapsel in ihrer unkomprimierten
Form ist, hat die Gelegenheit eine Thrombose auszubilden, was ein
Prozess ist, von dem angenommen wird, dass er zu einer Angiogenese
führt, so
wie oben diskutiert wurde. Die flexible Kapsel 10 kann
vorher mit einem Thrombus aus Blut ausgestattet werden, welcher
vorher aus dem Patienten erhalten wurde, oder kann mit einer angiogenen
Substanz 24 ausgestattet werden, welche aus dem Implantat herauslecken
kann, um die Angiogenese in dem umgebenden Gewebe zu fördern. Die
größere Volumenveränderung,
die durch das flexible Kapselimplantat zwischen ihrer komprimierten
Konfiguration und ihrer unkomprimierten Konfiguration bereitgestellt
wird, stellt einen deutlichen Pumpvorgang bereit, was dieses Ausführungsbeispiel
besonders gut zum Pumpen einer vorher eingebrachten angiogenen Substanz
in das umgebende Gewebe geeignet macht. Wie oben in Verbindung mit
dem Ausführungsbeispiel
der weniger flexiblen Kapsel diskutiert, kann eine angiogene Substanz
innerhalb des Innenraums 14 der Kapsel angeordnet sein
und nach der Implantation durch die Bewegung der Kapsel und den
Fluss des Blutes durch den Innenraum herausgepumpt werden, welcher
die Substanz dazu bringt, durch die Öffnungen 22 der Kapsel
auszutreten. Die Viskosität der
Substanz und die Öffnungsgröße können so
zugeschnitten werden, dass sie dem umgebenden Gewebe eine spezielle
Auslassrate der Substanz bereitstellen.
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Wie
oben genannt, können
einige der Implantatvorrichtungen innerhalb eines Gebietes ischämischen
Gewebes eingesetzt werden, um die Angiogenese über ein weiteres Gebiet zu
fördern,
welches ischämisch
ist. Im Fall ischämischen
Myokardgewebes sollten mehrere Implantate hinreichend voneinander
beabstandet sein, so dass der gemeinsame Effekt des Vorliegens der
Fremdkörper
innerhalb des Gewebes die Flexibilität der Muskeln und deren Funktion
nicht nachteilig verändert.
Von Implantaten einer Größe von 2
mm im Durchmesser wird angenommen, dass sie einem ischämischen
Gebiet von ungefähr
1 cm2 angemessen dienen, ohne einen nachteiligen
Effekt auf die Muskelfunktion zu haben.
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Obwohl
das Tiefenniveau der Implantate innerhalb des Mykards nicht wesentlich
ist, wird angenommen, dass ein Einsetzen der Implantate näher an der
endokardialen Oberfläche 6 die
besten Resultate liefern wird. Der Hintergrund für diese Theorie basiert auf
Beobachtungen, dass der Myokardmuskel näher der endokardialen Oberfläche beim
Erzeugen der Pumpbewegung entlang der Myokardlage aktiver erscheint,
als es das Myokardgebiet näher
des Epikard ist. Das Anordnen der Implantate in einem Bereich höherer Muskelaktivität scheint
eine deutlichere angiogene Antwort auf das Vorhandensein der Implantate zu
liefern. Obwohl es akzeptabel ist, ist es nicht wesentlich, dass
ein Abschnitt des Implantats dem linken Ventrikel ausgesetzt wird.
Das gesamte Implantat kann innerhalb des Myokards eingetaucht sein, welches
mit dem Blut interagiert, das innerhalb des Gewebes vorhanden ist.
Für ein
Myokard, welches eine Dicke von 10 mm aufweist, sollten Implantate, die
eine Länge
in der Größenordnung
von 5 bis 8 mm aufweisen, geeignet sein, um die Aufgaben der Erfindung
auszuführen.
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Der
Zugang zu ischämischen
Gewebeorten eines Patienten, um ein Implantat einzuführen, kann perkutan
erledigt werden, chirurgisch durch ein Schnittverfahren oder thoraxial.
Der weniger invasive und traumatische perkutane Ansatz des Einsetzens der
Implantate wird jedoch im Allgemeinen bevorzugt. Eine Vorrichtung
zum perkutanen Einführen
der Ausführungsbeispiele
der Kapsel in das Myokard des Herzens ist in 3A und 3B gezeigt. 4 zeigt
eine schematische Schnittansicht des linken Ventrikels 2 eines
menschlichen Herzens 1. Jedes der Ausführungsbeispiele der Implantate,
die hierin beschrieben wurden, kann perkutan mittels eines Einführkatheters 35,
welcher in 5A-5D gezeigt
ist, eingeführt
werden, wie es detailliert nachfolgend beschrieben werden wird.
Es ist zu beachten, dass sich über
die gesamte Beschreibung der Implantatausführungsbeispiele und deren damit
verbundenen Einführsystemen
hinweg „proximal" auf die Richtung
entlang des Einführpfades
bezieht, die an dem Patienten nach Außen führt und sich „distal" auf die Richtung,
die in den Patienten hinein führt,
bezieht.
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Um
den linken Ventrikel des Herzens perkutan zu erreichen, wird zuerst
ein Führungskatheter (nicht
gezeigt) durch die Gefäße des Patienten
navigiert, um den linken Ventrikel 2 des Herzens 1 zu
erreichen. Ein Führungsdraht 34 mit
einer Widerhakenspitze kann dann durch den Führungskatheter hindurch und
in den Ventrikel eingesetzt werden, in dem er das Myokard 4 durchsticht
und innerhalb des Gewebes verankert wird. Nach dem Verankern des
Führungsdrahtes
kann ein steuerbarer Einführkatheter 36 über dem
Führungsdraht
vorgeschoben werden, um innerhalb des Ventrikels zum Einführen der
Implantate positioniert zu werden. Um das Einführen mehrerer Implantate zu
erleichtern, kann das Führungsdrahtlumen
des Einführkatheters 36 exzentrisch
an dem Katheter 36 angeordnet sein. Daher wird sich, wenn
der Katheter um den Führungsdraht herum
gedreht wird, das Zentrum des Katheters entlang eines kreisförmigen Pfades
drehen, so wie es in 5C und 5D demonstriert
ist, um einen breiteren Einführbereich
mit einer einzelnen Führungsdrahtanordnung
zu ermöglichen.
Der äußere Durchmesser
des Einführkatheters
ist bevorzugt weniger als 2,54 mm (0,100 Inch). Zusätzlich kann
der Einführkatheter
mittels eines Zugdrahtes mit einer Steuerungsmöglichkeit versehen sein, welcher
sich über die
Länge des
Katheters hinweg erstreckt und an dessen distalem Ende so angebracht
ist, dass ein Ziehen des Drahtes von dem proximalen Ende aus die
distale Spitze des Katheters dazu bringt, abgelenkt zu werden. Daher
stellt die Steuermöglichkeit einen
breiteren Bereich des Einsetzungsgebietes mit einem einzigen Katheter
bereit.
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Ein
Kapseleinführkatheter 40,
der zum perkutanen Einführen
der Kapselimplantate 40 in das Myokard geeignet ist, ist
in 3A gezeigt. Als erstes wird der steuerbare Einführkatheter 36 in
den linken Ventrikel 2 navigiert, so wie es in 5A-5D gezeigt
ist, (welche einen Einführkatheter 36 eines allgemeinen
Typus repräsentieren,
welcher in den linken Ventrikel 2 eingesetzt ist, welcher
auf alle Implantat- und Ausführungsbeispiele,
die hierin beschrieben sind, anwendbar ist). Der Kapseleinführkatheter 40 wird
durch den steuerbaren Einführkatheter 36 eingesetzt.
Der Kapseleinführkatheter 40,
welcher in 3A und 3B gezeigt
ist, nimmt eine innere Schubröhre 44 mit
einem Kapselträger 42 an
seinem distalen Ende verschiebbar auf. Die innere Schubröhre ist
verschiebbar innerhalb der Katheterröhre 40 vorgesehen
und wird in die äußere Röhre während des
Einsetzens an den Ort des Myokards durch den steuerbaren Katheter
zurückgezogen.
Nach dem Erreichen des Orts des Myokards wird die innere Schubröhre bezüglich der
Katheterröhre 40 distal
bewegt, um den Kapselträger über die
distale Spitze des Katheters vor dem vorwärts in das Gewebe bewegen hinwegzuerstrecken.
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Der
Kapselträger 42 ist
so geformt, dass er eine konkave Halterung 50 aufweist,
welche während des
Einführens
zum Schieben der Kapsel 10 durch das Lumen des Kapselkatheters
hindurch geeignet ist. Sich distal über die Halterung 50 an
dem Kapselträger
hinweg erstreckend ist eine distale Durchstoßungsspitze 48 vorgesehen,
welche das Endokard 6 an dem gewählten Ort durchstößt, wenn
die innere Schubröhre 44 distal
bewegt wird. Wie in 3B gezeigt, führt eine
kontinuierliche distale Bewegung der Schubröhre 44 den Kapselträger dazu,
das Myokard durch den Durchstoßungsort
hindurch zu durchstoßen,
welcher durch die Durchstoßungsspitze 48 initiiert
ist. Nur die Endokardoberfläche
stellt dem Durchdringen einen messbaren Widerstand entgegen und sobald
dies durch die Durchstoßungsspitze 48 durchstoßen ist,
stellt sich dem Eindringen in das Myokard 4 wenig zusätzlicher
Widerstand entgegen. Daher kann der Kapselträger 42 mit einer Kapsel 10,
welche innerhalb der Halterung 50 eingenistet ist, in das
Myokard 4 bei geringem Widerstand oder mit geringer Interferenz
mit der Kapsel 10 eindringen. Sobald der Halterungabschnitt 50 des
Kapselträgers 42 die
Endokardoberfläche
durchstoßen
hat, wird ein Schubdraht 52, der innerhalb der Schubröhre 44 und
dem Kapselträger 42 verschiebbar
ist, distal durch den Halterunganschluss 51 hindurchbewegt,
um die Kapsel 10 aus dem Halterungbereich 50 so
herauszustoßen,
dass sie innerhalb des Myokards 40 implantiert wird. Nach
der Implantation werden der Schubdraht 52 und die Schubröhre 44 mit
dem Kapselträger 42 proximal
in die Katheterröhre 40 so
zurückgezogen, dass
der steuerbare Einführkatheter 36 aus
dem Ventrikel herausgezogen werden kann. Die Durchstoßungsspitze 48 des
Kapselträgers 42 sollte
während
des Eintretens und des Herausziehens innerhalb der Katheterröhre 40 abgeschirmt
sein, so dass sie nicht unbeabsichtigt andere Gewebegebiete durchsticht.
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Die
Katheter und die Schubröhre,
die oben beschrieben wurden, können
aus herkömmlichen Materialien,
die im Gebiet der Katheterherstellung bekannt sind, hergestellt
werden. Der Schubdraht 52 kann auch aus herkömmlichen
Materialien, die im Gebiet der Führungsdrähte bekannt
sind, hergestellt sein: rostfreier Stahl oder ein Plastikmaterial.
Der Kapselträger 42 kann
aus einem starren Polymer oder rostfreiem Stahl hergestellt sein
und mit dem distalen Ende der Schubröhre 44 durch jegliches
herkömmliche
Mittel der Verbindung verbunden sein. Die Halterungfläche 40 sollte
so konfiguriert sein, dass sie die einnistete Kapsel während des
Einführens
hält, um
ein Durchdringen des Schubdrahtes 52 durch den Halterunganschluss 51 zu
ermöglichen,
so dass die Kapsel aus der Halterung in das Myokard gestoßen werden
kann. Beispielsweise kann die Halterung 50 eine konkave,
schüsselähnliche
Form aufweisen, wenn gedacht ist, dass sie eine sphärisch geformte
Kapsel, so wie sie beschrieben wurde, halten soll.
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Ein
anderes flexibles Ausführungsbeispiel
eines Implantats ist in 6A-6C gezeigt.
Eine flexible Röhre 60 ist
vorgesehen, welche für
eine starke Längskompression
und – expansion
unter der Kraft der zyklischen Kontraktion und Relaxation des Muskelgewebes,
in welches es implantiert ist, beispielsweise des Myokards, konfiguriert
ist, so wie es in 6B und 6C gezeigt
ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel
der flexiblen Kapsel, das oben diskutiert wurde, initiiert das Ausführungsbeispiel
der flexible Röhre 60 die
Angiogenese teilweise durch ihre Interaktion mit dem Blutfluss in
die Vorrichtung hinein und aus ihr heraus, genauso wie durch ihre
dynamische Bewegung innerhalb des Myokardgewebes während sie
implantiert ist. Das Ausführungsbeispiel
der Röhre 60 umfasst
eine flexible Hülse 62 eines
dünnen
flexiblen Polymermaterials, wie beispielsweise Polyimid. Die Hülse definiert
einen Innenraum 66 und weist eine äußere Oberfläche 68 und eine innere
Oberfläche 69 auf.
Eine flexible Spulenfeder 64, die durchscheinend in 6A gezeigt ist,
kann innerhalb des Innenraums 66 entgegen der inneren Oberfläche 69 vorgesehen
sein, um die Hülse 62 in
einer offenen, röhrenförmigen Konfiguration zu
stützen.
Während
sie eine radiale Spitze bereitstellt, ermöglicht die Spule ebenso eine
Längskompression
der Hülse,
die in 6B gezeigt ist und hilft, eine
Elastizität
der Hülse
bereitzustellen, so dass sie in eine längliche, röhrenförmige Form zurückkehrt, wenn
das umgebende Gewebe relaxiert, so wie es in 6C gezeigt
ist.
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Wenn
das umgebende Gewebe in einem relaxierten Zustand ist, wird die
flexible Röhre 60 in
einer unkomprimierten, röhrenförmigen Form
gehalten, die es dem Blut ermöglicht,
durch Endöffnungen 70 und
Seitenöffnungen 72 in
den Innenraum 66 der Hülse 62 einzutreten.
Blut innerhalb des Innenraums 66 der flexiblen Röhre 60 wird
dazu tendieren, einen Thrombus auszubilden, was zu einer Angiogenese führt, so
wie es oben in Verbindung mit den Kapselausführungsbeispielen beschrieben
ist. Zusätzlich,
so wie bei den Ausführungsbeispielen
der Kapsel kann ein Thrombus aus Blut und/oder eine angiogene Substanz
zur Interaktion mit dem Blutfluss 20 in das flexible Röhrenimplantat 60 geladen
werden, um den Prozess der Angiogenese weiter zu verbessern. Substanzen
können
vor der Implantation oder nachdem die Röhre in das Myokard implantiert
wurde in den Innenraum 66 der Röhre 60 durch Einsetzen
der Substanz durch eine Öffnung 70 hindurch
eingebracht werden. Alternativ kann eine Beschichtung, die eine
angiogene Substanz umfasst, auf die Hülse 62 aufgebracht
werden, oder eine Substanz kann innerhalb der Struktur des Hülsenmaterials
eingebettet werden. Eine Kompression der flexiblen Röhre, wie es
in 6B gezeigt ist, bringt den Blutfluss 20 zusammen
mit angiogenen Substanzen dazu, durch die Öffnung 70 und 72 auswärts in das
umgebende Gewebe 4 ausgestoßen zu werden.
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Wie
oben in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel
der Kapsel genannt, tendiert eine Bewegung des Implantats im Myokard
während
des Herzzyklus auch dazu, eine Angiogenese durch Irritation oder
leichtes Verletzen des Gewebes zu initiieren. Die flexible Röhre 60 formt
eine Mehrzahl von Falten 74 aus, wenn sie longitudinal
komprimiert wird, wie in 6B gezeigt.
Wenn sich die Röhre 60 während des
Herzzyklus verbiegt, zeigt die zyklische Ausbildung von Falten 74,
die durch das Kollabieren der Hülse 62 erzeugt
werden, auswärts
in das umgebende Gewebe 4 hinein, wenn das Muskelgewebe kontrahiert
ist. Wenn das Muskelgewebe 4 relaxiert, kehrt die Röhre in ihre
unkomprimierte Form zurück, wobei
sie Loses in die Hülse 62 zurückzieht,
so dass die Falten 74 zurück gezogen werden. Das wiederholte
Ausbilden und Zurückziehen
jeder Falte wird einen kleinen Bereich des umgebenden Gewebes irritieren.
Die Mehrzahl der Falten stellt daher eine Mehrzahl von Kernbildungsorten
(engl. nucleation sites) bereit, in denen eine Angiogenese mit einem
einzigen Implantat initiiert werden kann.
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Eine
perkutane Einführvorrichtung
zum Implantieren der flexiblen Röhre
im Myokardgewebe des Herzens ist in 7A und 7B gezeigt.
Die Einführvorrichtung 80 umfasst
einen Katheter, welcher perkutan durch einen Führungskatheter in das Herz einführbar ist,
und einen Steuerkatheter 36, der an den intendierten Myokardimplantatort
durch den linken Ventrikel vorschiebbar ist, so wie in 5A-5D gezeigt.
Innerhalb des steuerbaren Einführkatheters 36 ist
das flexible Röhrenimplantateinführsystem 80,
das in den 7A und 7B gezeigt
ist, verschiebbar. Der Einführvorrichtungskatheter 80 weist
einen röhrenförmigen Schubschaft 82 auf,
mit dessen distalem Ende eine proximale Knitterröhre 84 verbunden ist,
welche an ihrem distalen Ende mit einer distalen Knitterröhre 86 eines
kleineren Durchmessers als der der proximalen Knitterröhre 84 verbunden
ist. Verschiebbar innerhalb der Schubröhre 82 ist ein Durchstoßungsdraht 88,
welche eine angeschärfte
distale Spitze 90 aufweist, welche dazu geeignet ist, das
Endokard 6 zu durchstoßen,
um die Vorrichtung zu implantieren. Die distale Knitterröhre 86 ist
an ihrem distalen Ende an dem distalen Ende des Schubdrahtes 88 angebracht. Die
Knitterröhren
sind aus einem dünnen,
flexiblen Material geformt, welches in ein zufälliges Muster von gefalteten
Falten kollabieren wird, wenn sie unter eine axiale kompressive
Belastung gesetzt werden. Ein geeignetes Material für die Knitterröhren ist
Polyehtylen oder Polyethylenterephthalat. Wenn die Knitterröhren kollabieren,
dienen die Falten der Wand dazu, das Gesamtprofil der Röhre zu vergrößern. Wenn sie
innerhalb des röhrenförmigen Implantats 60 kollabieren,
kontaktieren die Falten 92 der Knitterröhren die innere Oberfläche 69 der
Röhre,
um sie während des
Einführens
in das Myokard zu halten.
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Die
proximale Knitterröhre 84,
welche einen größeren Durchmesser
als die distale Knitterröhre aufweist,
stellt ein größeres Profil
dar, wenn sie in die gefaltete Form kollabiert wird. Die Knitterröhre des größeren Durchmessers
ist dazu gedacht, in ein Profil zu kollabieren, welches größer ist
als der Durchmesser des röhrenförmigen Implantats 60,
so dass die Knitterröhre
während
des Einsetzens gegen das proximale Ende des röhrenförmigen Implantats anliegt,
um eine Schubkraft bereitzustellen, während sie in das Myokardgewebe 4 eingesetzt
wird.
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Die
Knitterröhren
werden bezüglich
der Schubröhre 82 durch
Bewegen des Schubdrahtes 88 in der Längsrichtung komprimiert und
expandiert. Das distale Ende der distalen Knitterröhre 86 ist
mit dem distalen Ende des Schubdrahtes 88 wärmeverbunden.
Das proximale Ende 94 der distalen Knitterröhre 86 ist
mit dem distalen Ende 90 des Schubdrahts 88 verbunden
und das proximale Ende 96 der distalen Knitterröhre ist
mit dem distalen Ende 98 der proximalen Knitterröhre 84 verbunden.
Das proximale Ende 98 der proximalen Knitterröhre 84 ist
mit dem distalen Ende 100 der Schubröhre 82 verbunden.
Die Knitterröhren
werden durch Ziehen des Schubdrahtes 88 in der proximalen
Richtung und distales Schieben der Schubröhre in ihr größtes Profil
kollabiert, wodurch deren distale Enden zusammengezogen werden,
so dass eine axiale Kompressionsbelastung auf beide Knitterröhren gleichzeitig
ausgeübt
wird, um sie zu kollabieren. Die Knitterröhren kehren durch Straffziehen
in ihr reduziertes Profil zurück,
was durch Bewegen des Schubdrahtes distal und der Schubröhre proximal
erreicht wird.
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Unter
Verwendung des Einführsystems 60 wird
ein röhrenförmiges Implantat über der
distalen Knitterröhre 86 angeordnet,
während
die Röhren
in einer glattgezogenen, ein kleines Profil aufweisenden Konfiguration
vorliegen. Die Schubröhre
und der Zugdraht werden relativ zueinander bewegt, um beide Knitterröhren gleichzeitig
zu komprimieren, was die Falten der distalen Knitterröhre 86 dazu
bringt, mit der inneren Oberfläche 69 des
röhrenförmigen Implantats
einzugreifen. Die Falten 92 der proximalen Knitterröhre 84 häufen sich
proximal des röhrenförmigen Implantats 60 und
stellen ein Profil dar, das größer ist
als der Durchmesser der Röhre,
so dass sie einen hinteren Anschlag ausbilden, um während der
Implantation in das Gewebe 4 eine proximale Bewegung des
Implantats an dem Einführsystem
zu verhindern.
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Die
distale Knitterröhre 86 dient
auch dazu, das röhrenförmige Implantat 60 mittels
des Reibungseingriffes während
der Implantation an seinem Ort an der Einführvorrichtung zu halten, der
zwischen den Falten 92 der Knitterröhre und der inneren Oberfläche des
Implantats 69 erzeugt wird. Alternativ kann, so wie es
unten unter Bezugnahme auf die anderen Ausführungsbeispiele des Implantats
beschrieben ist, die Einführvorrichtung
eine einzige distale Knitterröhre
umfassen, die mit dem Innenraum des Implantats eingreift, um das
Implantat an dem Einführkatheter
zu lokalisieren.
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Mit
den Knitterröhren
in ihrer komprimierten Konfiguration, dem röhrenförmigen Implantat über der
distalen Knitterröhre
befestigt, wird die Einführvorrichtung 80 distal
an den gewünschten
Ort an der Endokardoberfläche 6 vorgeschoben.
Sowohl eine Schubröhre 82 als
auch ein Schubdraht 88 werden gleichzeitig distal vorgeschoben,
um das Endokard 6 mit der scharfen distalen Spitze 90 des
Schubdrahtes 88 zu durchstoßen, wie in 7A gezeigt.
Weiteres distales Vorschieben des Schubdrahtes 88 und der Schubröhre 82 dient
dazu, das röhrenförmige Implantat 60 in
das Gewebe 4 einzusetzen. Wie oben mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel
des Kapselimplantats genannt, können
die Implantate überall
innerhalb des Myokards platziert werden, entweder in einiger Tiefe
innerhalb des Gewebes eingebettet, oder so platziert, dass das proximale
Ende des Implantats die Endokardoberfläche 6 trifft und zum
linken Ventrikel 2 hin geöffnet ist. Nachdem das Implantat 60 in das
Myokard eingesetzt ist, wird die Schubröhre 82 proximal gezogen,
während
der Schubdraht 88 in einer Position gehalten wird, um die
Knitterröhren 84 und 86 glattzuziehen,
wodurch sie von der inneren Oberfläche 69 des Implantats
gelöst
werden. Die Einführvorrichtung 80 kann
dann aus dem Myokard herausgezogen werden, wobei das Implantat am
Ort verbleibt. Nach dem Einführen
des Implantats kann eine Substanz, wie beispielsweise ein Thrombus
aus Blut oder eine angiogene Substanz, in den Innenraum 66 des
Implantats eingebracht werden. Solch eine Substanz kann durch ein
Lumen des Einführkatheters 80,
der Schubröhre 82 oder
dessen Schubdraht 88 (wenn er aus einer hypodermischen
Röhre hergestellt
ist) in das distale offene Ende 70 der Vorrichtung eingeführt werden.
Fluiddruck, welcher von dem proximalen Ende des Schaftes aus aufgebracht wird,
würde die
Substanz dazu bringen, durch eine distale Öffnung hindurch, die möglicherweise
in der geschärften
Spitze 90 ausgeformt ist, direkt in den Innenraum 66 eingebracht
und ausgestoßen
zu werden.
-
Ein
weiteres flexibles Ausführungsbeispiel des
Implantats, welches aus einem porösen Material geformt ist, ist
in 8A-8D gezeigt. Ein poröses Implantat 91 ist
in einer röhrenförmigen Konfiguration
gezeigt, aber kann jegliche Form haben, die in Gewebe implantierbar
ist. Bevorzugt definiert die Form des porösen Implantats 91 einen
Innenraum 93, in welchen ein Blutfluss 20 aus
dem umgebenden Gewebe 4 eintreten kann. Das poröse Material
umfassend das Implantat 91 kann ein relativ steifes Schaummaterial
sein, beispielsweise ein expandiertes Polyethylen oder jegliches
mit Luft versehenes Polymer. Der äußere Durchmesser des porösen Implantats
kann in der Größenordnung
von 2 mm liegen und es kann in einer Länge vorliegen, die etwas geringer
als die Dicke des Gewebes ist, in welches es herein implantiert
werden soll.
-
Das
poröse
Material stellt dem Implantat eine Flexibilität bereit, die es erlaubt, es
durch Kontraktionen des umgebenden Gewebes zu komprimieren und ermöglicht es,
es in eine unkomprimierte Konfiguration zu expandieren, wenn das
Gewebe relaxiert. Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen wird erwartet
dass, sobald es in dem ischämischen Gewebe
implantiert ist, ein Blutfluss 20 in die Enden 95 des
Implantats eintritt, während
es in seiner unkomprimierten Konfiguration ist, so wie in 8B gezeigt.
Blut wird dann aus dem Innenraum 93 des Implantats herausgedrängt, wenn
es bei der Kontraktion durch das umgebende Gewebe 4 komprimiert wird.
Das Einfließen
und das Ausfließen
des Blutes, welches durch die zyklische Kompression und Expansion
der flexiblen Vorrichtung erzeugt wird, ermuntert ein Blutsammeln
und ein Ausbilden eines Thrombus innerhalb des Innenraums 93 der
Vorrichtung, was zu einer Angiogenese führen kann, wie oben in Verbindung
mit den vorherigen Ausführungsbeispielen
des flexiblen Implantats beschrieben wurde. Zusätzlich wird das poröse Material,
aus dem das Implantat geformt ist, beispielsweise die offene Zellstruktur
des Schaums, ein Blutsammeln ermuntern, was zu einem Einwachsen
von Fibrin und Gewebe durch die Implantatstruktur führt, während es
in dem ischämischen
Gewebe 4 implantiert ist. Jede offene Zelle des Schaummaterials
stellt einen stützenden Kavitätsbereich
bereit, ihn welchen sich ein Blutfluss zurückziehen kann, nachdem er in
die Vorrichtung eintritt.
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Nicht
nur der Innenraum 93 des Implantats stellt einen Ort zum
Zurückhalten
einer angiogenen Substanz bereit, sondern die gesamte offene Zellstruktur
des Implantats stellt ein Netzwerk kleiner Räume bereit, welche durch die
offenen Zellen initiiert sind, welche eine Flüssigkeit oder eine flüssige Substanz
enthalten können,
die aus dem Implantat herauslecken kann oder die mit dem Blut vermischt werden
kann, welches in den Innenraum 93 eintritt, was dazu dient,
die Substanz in das umgebende Myokardgewebe 4 zu tragen
wenn der Blutfluss 20 das Implantat verlässt. Das
Netzwerk der offenen Räume,
welches durch das Schaummaterial definiert ist, stellt auch vielfache
Reibungskontaktpunkte bereit, welche das umgebende Gewebe bei der
Relativbewegung des Implantats bezüglich des Gewebes irritieren
werden. Es wird erwartet, dass die vielfachen Irritationspunkte
in vielfachen Kernbildungspunkten resultieren, an denen die Angiogenese
beginnen wird.
-
Das
poröse
Implantat 91 kann an den gewünschten Ort des Gewebes durch
die oben beschriebenen Verfahren eingeführt werden. Spezifisch, wie
es in 8C gezeigt ist, kann das Implantat 91 über dem
distalen Ende eines Einführkatheters 4 perkutan
eingeführt
werden, zu dem gewünschten Ort,
beispielsweise dem Myokard, navigiert werden, wie es in 8C gezeigt
ist. Ein im Wesentlichen röhrenförmig geformtes
poröses
Implantat kann über einen
Einführkatheter 104 eingeführt werden,
der eine Knitterröhre 110 umfasst,
welche so konfiguriert ist, dass sie unter einer Kompressionsbelastung
unter Ausformung mehrfacher Falten 114 entlang ihrer Länge knickt,
welche jeweils einen größeren Durchmesser
aufweisen als ihn die Knitterröhre
in einer nicht gefalteten Konfiguration zeigt. Die Falten 114 des
vergrößerten Durchmessers
greifen mit der inneren Oberfläche 99 der
porösen
Röhre ein,
um sie an dem Katheter 104 zu lokalisieren.
-
Das
proximale Ende 116 der Knitterröhre ist an dem distalen Ende
der Schubröhre 106 montiert und
das distale Ende 118 der Knitterröhre ist an dem durchstechenden
distalen Ende 112 des Schubdrahtes 108 befestigt,
welcher innerhalb der Schubröhre 106 verschiebbar
ist. Eine Kompressionskraft wird durch distales Bewegen der Schubröhre 106 aufgebracht,
während
der Schubdraht 108 proximal gezogen wird, was deren distale
Enden zusammenbringt, um die Knitterröhre 110 zu kollabieren.
Mit dem über der
Knitteröhre
in der kollabierten Konfiguration positionierten Implantat 91 halten
die Falten 114 der Knitterröhre das Implantat, wobei sie
nicht nur mit der Innenoberfläche 99 des
Implantats eingreift, sondern ebenso durch ein. Auftürmen und
Erzeugen eines Anschlages an dem proximalen Ende 116 der
Knitterröhre 110,
gegen welchen das Implantat während des
Einsetzens in das Myokard 4 anliegen kann. In dieser Konfiguration
wird der Einführkatheter 104 distal
so bewegt, dass die Durchstechungsspitze 112 des Schubdrahtes 108 die
Endokardoberfläche 6 des Myokards 4 durchdringt.
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Wie
oben beschrieben, kann das Implantat so eingesetzt werden, dass
sein proximales Ende 120 mit der Endokardoberfläche 6 abschließt, oder so,
dass das Implantat 91 vollständig innerhalb des Myokards 4 liegt
und nicht zum linken Ventrikel hin geöffnet ist, so wie es in 8D gezeigt
ist. Obwohl das Implantat in jeglicher Tiefe innerhalb des Myokards
angeordnet sein kann, wird angenommen, dass eine größere Muskelaktivität und Blutfluss
in dem Myokard nahe der Endokardoberfläche auftritt als dies nahe
der Epikardoberfläche
auftritt. Daher scheint die Gelegenheit zum Auslösen der Angiogenese mit dem
Implantat vergrößert zu
sein, wenn das Implantat näher
der Endokardoberfläche
angeordnet ist. Nach der Einsetzung wird eine Spannung auf die Knitterröhre 110 aufgebracht,
um das Implantat von dem Einführkatheter
zu lösen.
Wie in 8D gezeigt ist, werden, wenn
die Knitterröhre 110 unter
Spannung steht, die Falten 114 entfernt und der gesamte Durchmesser
der Knitterröhre
wird reduziert, so dass sie sich aus den Innenraum 93 des
Implantats 91 löst.
Die Knitterröhre 110 wird
durch Bewegen des Schubdrahtes 108 in der distalen Richtung
glattgezogen, während
die Schubröhre 106 in
einer proximalen Richtung bewegt wird. Die glattgezogene Knitterröhre 110 kann
dann einfach herausgezogen werden und der gesamte Einführkatheter 104 wird
in einer proximalen Richtung aus dem Implantat 90 entfernt, welches
in dem Myokard 4 verbleibt.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines flexiblen Implantats ist an seiner damit verbundenen Einführvorrichtung
in 9A und 9B gezeigt. Das
Implantat 130 ist dazu gedacht, sich in einem reduzierten
Maß mit
der Kontraktion und Relaxation des umgebenden Gewebes, in welchem
es implantiert ist, zu komprimieren und expandieren. Das Implantat
ist dazu gedacht, eine ihm innewohnende Elastizität derart
aufzuweisen, dass es mittels seiner eigenen Stärke in seine geöffnete Konfiguration
zurückkehrt,
wenn das umgebende Gewebe relaxiert ist. Auf diese Weise ist die
flexible Röhre 130 elastischer als
das Ausführungsbeispiel
der flexiblen Röhre 60, welche
oben beschrieben wurde, welche innerhalb ihres Innenraumes eine
Feder erfordert, um sie dazu zu bringen, in ihre geöffnete Konfiguration
zurückzukehren.
Das elastische Röhrenimplantat 130 ist
dem Ausführungsbeispiel
der Kapsel 10 darin ähnlich, dass
es elastisch in eine unkomprimierte Konfiguration zurückkehren
kann, welche einen Innenraum 32 definiert. Wie die Ausführungsbeispiele
der Kapsel kann das elastische Implantat 130 aus einem
Polymermaterial geformt sein, beispielsweise PVC um Steifheit hinzuzufügen, oder
aus einem Polymer niedriger Dichte, um mehr Flexibilität bereitzustellen, wenn
das umgebende Muskelgewebe kontrahiert ist. Zusätzlich zu Endöffnungen 134 kann
das Implantat mit Seitenöffnungen 136 versehen
sein, um einen Rückfluss 20 in
das Implantat zu ermöglichen,
während
es in einer offenen Konfiguration vorliegt, und aus dem Implantat
heraus, wenn es durch das umgebende Muskelgewebe 4 komprimiert
wird. Das elastische Implantat 130 kann in eine röhrenförmige Form ähnlich zu
den porösen
und flexiblen Implataten, welche oben illustriert sind, geformt
sein. Wenn es als Röhre
konfiguriert ist, kann das Implantat perkutan an einen Ort innerhalb
des Myokards 4 eingeführt werden
durch einen Einführkatheter 104,
welcher eine Knitterröhre 110 aufweist,
welche mit dem Innenraum des Implantats während des Einführens in Eingriff
steht, so wie es oben bezüglich
der vorhergehenden Ausführungsbeispiele
diskutiert wurde.
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Aus
dem Vorgenannten wird klar werden, dass die Erfindung ein Implantat
und Einführsystem zum
Fördern
der Angiogenese innerhalb ischämischen,
lebenden Gewebes bereitstellt. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft
beim Fördern
der Angiogenese innerhalb des ischämischen myokardialen Gewebes
des Herzens. Die Implantate sind einfach und schnell an dem gewünschten
Ort des Gewebes mit einem Minimum von Schritten einsetzbar. Die
Einführsysteme
sind einfach zu bedienen, um die Vorrichtungen schnell zu implantieren.
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Es
soll verstanden werden, dass die vorhergehende Beschreibung der
Erfindung jedoch lediglich dazu gedacht ist, für diese illustrativ zu sein
und dass andere Modifikationen, Ausführungsbeispiele und Äquivalente
den Fachleuten klar sind, ohne vom Schutzumfang der Ansprüche abzuweichen.