WO2005099618A2 - Implantierbares schliessmuskelprothesensystem, insbesondere zum einsatz im bereich des analkanals - Google Patents

Implantierbares schliessmuskelprothesensystem, insbesondere zum einsatz im bereich des analkanals Download PDF

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Definitions

  • Implantable sphincter prosthesis system especially for use in the anal canal area
  • the invention relates to an improved, implantable sphincter prosthesis system for the therapy of high-grade stool incontinence, which can be implanted space-saving around the anal canal due to its highly integrative conception.
  • the Acticon Neosphinkter for the treatment of high-grade stool incontinence which is currently clinically relevant and described in the literature, consists of three separate functional components to be implanted in different anatomical areas: an inflatable ring that can be adjusted around the intestine and compresses the anal canal, and a separate pressure reservoir for the compression medium and a unidirectional pump that connects the two components and pumps the compression medium from the compression sleeve back into the pressure accumulator (Wong WD, et al, Disease of Colon and Rectum 2002, 9: 1139-1153).
  • the arrangement of the function blocks requires complex surgery and results in complication and explantation rates of around 40%.
  • a more compact sphincter device in which a change in the viscosity and density of a colloidal magnetorheological fluid is used for the compression process (US 5509888 A), has so far been of no clinical relevance and does not correspond to the features of the characterizing part in claim 1.
  • sealing elements that move peristaltically, existing devices for closing an intestinal end (DE 100 23 634 C2; DE 197 32 982 AI) cannot be used in the area of the anal canal and differ just like the urology systems known from urology (DE 90 10 783 UI; EP 02 02 815 A2; EP 03 48 114 AI) essentially from the invention described in claim 1.
  • the compression cuffs listed in the literature are highly elastic inflatable bodies that are essentially subject to expansion as part of the inflation or deflation (balloon principle). Achieving circular, symmetrical and efficient lumen compression with the smallest volume against high pressures, as in the Efficient continence compression can occur in the area of the anal canal because of the strong deformation of the inflatable bodies.
  • the high pressure gradient in the inflatable body which already exists at the beginning, has an extremely negative effect on the performance spectrum of a micropump used.
  • the innovation thus relates to a sphincter prosthesis for the arbitrary achievement of stool continence or defecation, which due to its uniquely compact design and function is significantly simplified perianally, via the sphincter ani externus in the area of the anal canal or conventionally, using laparotomy or laparoscopically at the level of the small pelvic outlet can be implanted and all the components necessary for the function integrated.
  • a compression unit which according to claim 1 consists of four elements: a special compression cuff (1) shaped as a hollow body on the inside of an elastic carrier ring (3), on the outside of which the reservoir cuff (2 Compression cuff (1) and reservoir cuff (2) communicate via a bidirectional micropu ⁇ pe (4) of any type integrated in or attached to the carrier ring (3) (for example based on piezo technology) and completely or partially transmission lines (6) integrated in the ring.
  • All surfaces consist of one or a combination of several different biocompatible or physiologically inert materials (e.g. polyurethane, titanium), with isotonic NaCl solution or UV as transmission media.
  • biocompatible or physiologically inert materials e.g. polyurethane, titanium
  • isotonic NaCl solution or UV as transmission media.
  • Body-compatible oils as transmission fluids or a gas or gas mixture, e.g. B. air can be used.
  • Figure 1 shows the complete compression unit in a coronary section, with compression (1) and reservoir cuffs (2), the carrier ring (3) and the integrated micropume (4).
  • the shaped hollow bodies of the compression and reservoir cuffs are shown in a non-evacuated or inflated state.
  • the compression cuff (1) is shown in a concave, three-chamber design.
  • a further innovation is according to claim 1 in the design of the compression (1) and reservoir cuffs (2), which as evacuable hollow bodies e.g. are made of polyurethane that is ideally suited for this purpose.
  • the domestic or Deflation is therefore mainly based on material compression and deformation of a hollow body with a defined volume and largely constant wall thickness and not on one, as is customary in the conventional e.g. Compression bodies made of silicone, material expansion.
  • the advantage in addition to the lower material stress, is the elimination of the initial expansion resistance of the compression cuff (1), from which a hysteresis phenomenon of the intracuffal pressure during the compression exercise is derived.
  • This constellation in combination with those from the integrated system concept resulting minimal dead space volume of the transmission lines (6) has a positive effect on the performance characteristics and the energy management of the micropump (4) to be used.
  • the carrier ring (3) and the Cu-ffs (1,2) on both sides allow the ring to be opened by 180 ° for implantation.
  • the ring can be made mechanically or electromagnetically by a quick lock (7).
  • the reservoir cuffs (2) are filled via the port (8).
  • Activation of the micropump (4) causes the compression cuffs (1) to be filled from the reservoir cuffs (2) via the integrated transmission lines (6).
  • the closure of the anal canal is made (continence performance).
  • a reversal of the fluid or air transmission causes the compression cuffs (1) to be emptied (defecation).
  • the integrated pressure sensor (5) enables tissue protection
  • Pressure regulation and can also be used as an indicator of an impending defecation (increase in intracuffal pressure when the chair is up).
  • a separate patient programming device is used for the arbitrary activation of continence or defecation (function on / off or pressure / volume-adapted regulation depending on the stool consistency and within a range specified by the doctor
  • a subcutaneously implanted receiver e.g. controlled telemetrically or by radio, the receiver being connected to the sphincter prosthesis via a cable connection through suitable connections (9).
  • the control can also be carried out with a radio-controlled module integrated into the prosthesis, which would reduce the function blocks around the subcutaneous receiver and the cable connection.

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Abstract

Implantierbares Schliessmuskelprothesensystem, insbesondere zum Öffnenund Schliessen des Enddarns, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kompressionseinheit aufweist, die aus einem als Hohlkörper geformten Kompression (1)- und Reservoirscuff (2) besteht sowie eine bidirektionale Mikropumpe (4) beliebiger Bauart über einen Trägerring (3) integrieren kann, wobei die Cuffs während der In-bzw. deflation primär einer Materialstauchung unterliegen und über die Mikropumpe (4), die mittels separatem Steuergerät angesteuert werden kann, oder im ausgelagerten Zustand auch manuell bedienbar ist, miteinander kommunizieren.

Description

Implantierbares Schließmuskelprothesensystem, insbesondere zum Einsatz im Bereich des Analkanals
Die Erfindung betrifft ein verbessertes, implantierbares Sphinkterprothesensystem zur Therapie der hochgradigen Stuhlinkontinenz, das durch seine hochintegrative Konzeption Platz, sparend um den Analkanal implantiert werden kann.
Der derzeit klinisch relevante und im Schrifttum beschriebene Acticon Neosphinkter zur Behandlung der hochgradigen Stuhlinkontinenz besteht aus drei separaten, in unterschiedliche anatomische Bereiche zu implantierenden Funktionsbausteinen: einem aufpumpbaren, manschettenartig um den Darm zu justierenden Ring, der den Analkanal komprimiert, einem separaten Druckspeicher für das Kompressionsmedium und einer unidirektionalen Pumpe, die beide Bausteine verbindet und das Kompressionsmedium aus der Kompressionsmanschette zurück in den Druckspeicher pumpt (Wong WD, et al, Disease of Colon and Rectum 2002, 9:1139-1153). Die Anordnung der Funktionsbausteine setzt eine komplexe Chirurgie voraus und resultiert in Komplikations- und Explantationsraten um 40%. Eine kompaktere Schließmuskel Vorrichtung, bei der für den Kompressionsvorgang eine Änderung der Viskosität und Dichte einer kolloidalen magnetorheologischen Flüssigkeit ausgenutzt wird (US 5509888 A), ist bislang ohne klinische Relevanz und entspricht nicht den Merkmalen des kennzeichnenden Teils in Anspruch 1. Verschiedene, aus menreren, sich peristaltisch bewe enden Abdichtelementen, bestehende Vorrichtungen zum Nerschluss eines Darmendes (DE 100 23 634 C2; DE 197 32 982 AI) sind nicht im Bereich des Analkanals einsetzbar und unterscheiden sich ebenso wie die aus der Urologie bekannten Systeme zum Verschluß der Harnröhre (DE 90 10 783 UI; EP 02 02 815 A2; EP 03 48 114 AI) wesentlich von der in Anspruch 1 bezeichneten Erfindung. Des weiteren handelt es sich bei den im Schrifttum aufgeführten Kompressionsmanschetten um hochelastische Blähkörper, die im Rahmen der In- bzw. Deflation im wesentlichen einer Dehnung unterliegen (Luftballonprinzip). Die Erzielung einer zirkulären, symmetrischen und effizienten Lumenkompression mit kleinsten Volumen gegen hohe Drücke, wie sie im Rahmen einer effizienten Kontinenzkompression im Bereich des Analkanals auftreten können, sind aufgrund der starken Verformung der Blähkörper enge Grenzen gesetzt. Zudem beeinflusst während der Inflation der bereits zu Beginn bestehende, hohe Druckgradient im Blähkörper das Leistungsspektrum einer zum Einsatz kommenden Mikropumpe äußerst negativ.
Die Neuerung bezieht sich somit auf eine Schließmuskelprothese zur willkürlichen Erzielung der Stuhlkontinenz bzw. Defäkation, die aufgrund ihrer einzigartig kompakten Bauart und Funktion wesentlich vereinfacht perianal, über den M. sphincter ani externus im Bereich des Analkanals oder konventinell, mittels Laparotomie oder laparoskopisch in Höhe des kleinen Beckenausgangs implantiert werden kann und sämtliche für die Funktion notwendigen Bausteine integriert.
Erfindungsgemäß gelöst wird dieses Problem durch den Aufbau "von einer Kompressionseinheit, die nach Anspruch 1 aus vier Elementen besteht: einem speziellen, als Hohlkörper geformten Kompressionscuff (1) an der Innenseite eines elastischen Trägerrings (3), an dessen Aussenseite sich der Reservoircuff (2) für das Kompressionsmedium befindet. Kompressionscuff (1) und Reservoircuff (2) kommunizieren über eine im Trägerring (3) integrierte bzw. an diesem angebrachte, bidirektionale Mikropuπαpe (4) beliebiger Bauart (bspw. auf Piezotechnologie basierend) und über vollständig bzw. teilweise in den Ring integrierte Transmissionsleitungen (6).
Sämtliche Oberflächen bestehen aus einem bzw. einer Kombination aus mehreren, verschiedenen biokompatiblen bzw. physiologisch inerten Materialien (bspw. Polyurethan, Titan), wobei als Transmissionsmedien isotone NaCl-Lösung bzΛV. körperverträgliche Öle als Transmissionsfluida oder ein Gas oder Gasgemisch, z. B. Luft, herangezogen werden können.
Die Funktion und weitere Vorteile der Schließmuskelprothese werden durch die Ausführungsbeschreibung anhand von Figur 1 erläutert.
Bezugszeichen
1 Kompressionscuff
2 Reservoircuff 3 Trägerring
4 Mikropumpe 4a/b Sperrventile
5 Drucksensor 6 Transmissionsleitung
7 Schnellverschluss
8 Port
9 Anschluss für externe Energiequelle/Steuerungselektronik
Im Detail zeigt Figur 1 die vollständige Kompressionseinheit im Coronarschnitt, mit Kompressions (1)- und Reservoircuffs (2), dem Trägerring (3) und der integrierten Mikropume (4). Die geformten Hohlkörper der Kompressions- "und Reservoircuffs sind in einem nicht evakuierten, bzw. inflatierten Zustand dargestellt. Der Kompressionscuff (1) ist in konkaver, dreikammeriger Ausführung abgebildet.
Der Einsatz einer bidirektionalen Mikropumpe (4) mit integrierten Sperrventilen (4a/b), in Figur 1 als Piezopumpe ausgeführt, ermöglicht die Reduktion der bislang üblichen, großen und separat zu implantierenden Druckausgleichs- bzw. Reservoirbehälter. Das Volumen muß auf diese Weise lediglich dem Kompressionsvolumen entsprechen, so dass der Reservoircuff (2) an der Aussenseite des Trägerringes (3) angebracht werden kann.
Eine weitere Neuerung besteht nach Anspruch 1 in der Ausführung der Kompressions- (1) und Reservoircuffs (2), die als evakuierbare Hohlkörper z.B. aus hierfür hervorragend geeignetem Polyurethan gefertigt sind. Die In-bzw. Deflation basiert somit hauptsächlich auf einer Materialstauchung und Verformung eines Hohlkörpers mit definiertem Volumen bei weitgehend konstanter Wandstärke und nicht auf einer, wie üblicherweise bei den herkömmlichen z.B. aus Silikon gefertigten Kompressionskörpexn bestehenden, Materialdehnung.
Der Vorteil besteht neben der geringeren Materialbeanspruchung in der Eliminierung des initialen Dehnungswiderstandes des Kompresionscuffs (1), woraus sich ein Hysteresephänomen des intracuffalen Druckes während der KoinpressionftüTung ableitet. Diese Konstellation, in Kombination mit den aus der integrierten Systemkonzeption resultierenden, minimalen Totraumvolumen der Transmissionsleitungen (6), wirkt sich positiv auf die Leistungscharakteristik und das Energiemanage -ment der zu verwendenden Mikropumpe (4) aus.
Der Trägerring (3), und die beidseitig angebrachten Cu-ffs (1,2) (idealerweise aus Polyurethan gefertigt) erlauben die Öffnung des Ringes zur Implantation um 180°. Der Ring kann durch einen Schnellverschluß (7) mechanisch oder elektromagnetisch erfolgen..
Nach Implantation der Prothese mit primär evakuierten Cuffs, erfolgt die Füllung der Reservoircuffs (2) über den Port (8). Die Aktivierung der Mikropumpe (4) bewirkt die Füllung der Kompressionscuffs (1) aus den Reservoircuffs (2) über die integrierten Transmissionsleitungen (6). Der Verschluss des Analka-nals ist hergestellt (Kontinenzleistung) . Eine Umkehr der Fluid- bzw. Lufttransmission bewirkt die Entleerung der Kompressionscuffs (1) (Defäkation). Der integrierte Drucksensor (5) ermöglicht eine gewebeprotektive
Druckregulation und ist zusätzlich als Indikator für eine bevorstehende Defäkation nutzbar (Zunahme des intracuffalen Drucks bei anstehender Stu-hlsäule). Ein separates Patientenprogrammiergerät dient zur willkürlichen Aktivierung der Kontinenzleistung bzw. der Defäkation (Funktion Ein/ Aus, bzw. druck-/volumenadaptierte Regulation in Abhängigkeit der Stuhlkonsistenz und innerhalb eines vom Arzt vorgegebenen
Druckbereiches). In diesem Fall wird mit dem Patientenprogrammiergerät ein subcutan implantierter Empfänger z.B. telemetrisch oder per Funk angesteuert, wobei der Empfänger über eine Kabelverbindung durch geeignete Anschlüsse (9) mit der Sphinkterprothese verbunden ist. Die Ansteuerung kann auch mit einem in die Prothese integrierten funkferngesteuerten Modul erfolgen, wodurch die Funktionsbausteine um den subcutanen Empfänger und die Kabelverbindung reduziert würden.

Claims

Patentansprüche
1. Implantierbares Scmießmuskelprothesensystem zum Öffnen und Schließen des Analkanals bzw. eines Hohlorgansegments, dadurch gekennzeichnet, dass ein evakuierbarer, elastischer und als Hohlkörper ausgeformter Kompressionscuff (1) an der Innenseite eines elastischen Trägerrings (3) über eine integrierte oder nicht integrierte Mikropumpe (4) beliebiger Bauart, mit einem ebenfalls evakuierbaren, an der Außenseite des Trägerrings angebrachten, elastischen und ebenfalls als Hohlkörper ausgeformtem Reservoircuff (2) verbunden ist, wobei über einen Poit das Transmissionsfluid oder ein Gas oder Gasgemisch in den dann evakuierten Reservoircuff (2) injezierbar ist und über die Mikropumpe (4) zwischen evakuiertem Reservoircuff (2) und Kompressionscuff (1) transferiert wird und die Mikropumpe (4) von einem externen Programmiergerät magnetisch, telemetrisch oder per Induktionsspule über einen zwischengeschalteten und separat zu implantierenden Empfänger, der mit der Prothese beispielsweise über ein Kabel verbunden ist, oder per Funk direkt angesteuert werden kann.
2. Schließmuskelprothesensystem nach Anspruch 1- dadurch gekennzeichnet, dass der als geformter Hohlkörper vorliegende Kompressionscuff (1 ) an der Innenseite des Trägerrings mit der zum komprimierenden Hohlorgan gewandten Fläche konvex oder konkav ausgebildet sein kann und aus mehreren miteinander in Verbindung stehenden Einzelkammern besteht, die sich gleichzeitig oder in versetzter zeitlicher Reihenfolge, symmetrisch oder asymmetrisch gegeneinander füllen lassen und so das Hohlorgan zirkulär komprimieren.
3. Schließmuskelprothesensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als geformter Hohlkörper vorliegende Kompressionscuff (1) an der Innenseite des Trägerrings, mit der zum komprimierenden Hohlorgan gewandten Fläche konvex oder konkav ausgebildet sein kann und aus einem oder mehreren miteinander in Verbindung stehenden Einzelkammern besteht, die sich so befallen lassen, dass sich das Hohlorgan gegen ein feststehendes, weiches Widerlager, z.B. Gelkissen, durch Erzeugen eines Winkels (Verschluß durch Abknickung) komprimieren lässt.
4. Schließmuskelprothesensystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduktion des Kompressionsvolumens innerhalb der als Hohlkörper ausgeformten Kompressionscuffs (1) elastische, kompri ierbare Füllkissen, z.B. Schaumstoff, eingebracht sein können.
5. Schließmuskelprothesensystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Außenseite des Trägerrings angebrachte Reservoircuff (2) aus einer oder mehreren miteinander in Verbindung stehenden, geformten Hohlkammern besteht.
6. Schließmuskelprothesensystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der als Hohlkörper geformte Reservoircuff (2) allseits von einer flexiblen und mit dem Trägerring verbundenen Hülle geschützt sein -kann, die jedoch nicht in unmittelbarer
Verbindung zu diesem Hohlkörper steht und somit im Rahmen der Deflation des Hohlkörpers nicht evakuiert werden kann und somit als Gewebeexpander dient.
7. Schließmuskelprothesensystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kompressionscuff (1) und dem Reservoircuff (2) mindestens ein oder mehrere Ventile zur Absperrung der Fluid- bzw. der Gas- oder Gasgemischtransmission angeordnet sind bzw. aufgrund der Bauart der Mikropumpe (4) in diese integriert sind.
8. Schließmuskelprothesensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropumpe (4) nicht unmittelbar in die Prothese integriert sein muß, sondern in beliebiger Bauart bidirektional oder unidirektional gesteuert oder als manuelle unidirektionale Pumpe in einen anderen anatomischen Raum, ausgelagert sein kann und in diesem Fall über eine Transmissionsleitung (6) mit dem Komρressions(l)- und Reservoircuff (2) verbunden ist.
9. Schließmuskelprothesensystem nach Anspruch 1 und 8 dadurch gekennzeichnet, dass bei unidirektionaler Bauart der Pumpe, die Kompressionsflüssigkeit bzw. das Gas oder Gasgemisch aktiv vom Reservoircuff (2) in den Kompressionscuff (1) gepumpt wird und die Entleerung des Kompressionscuff (1) passiv aufgrund des bestehenden Druckgradienten zwischen diesem und dem evakuierten Reservoircuff (2) sowie aufgrund des Druckes, der während der Defäkation durch die Stuhlsä le auf den Kompressionscuff (1) ausgeübt wird, stattfindet.
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