WO2013041235A1 - Medizinische vorrichtung zum einbringen in den menschlichen oder tierischen körper - Google Patents

Medizinische vorrichtung zum einbringen in den menschlichen oder tierischen körper Download PDF

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WO2013041235A1
WO2013041235A1 PCT/EP2012/003963 EP2012003963W WO2013041235A1 WO 2013041235 A1 WO2013041235 A1 WO 2013041235A1 EP 2012003963 W EP2012003963 W EP 2012003963W WO 2013041235 A1 WO2013041235 A1 WO 2013041235A1
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medical device
core
mri
probe
lead probe
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PCT/EP2012/003963
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Düring
Original Assignee
Marvis Medical Gmbh
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Publication date
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    • A61N1/086—Magnetic resonance imaging [MRI] compatible leads

Definitions

  • the present invention relates to a medical device for introduction into the human or animal body.
  • EP 1 356 845 D1 discloses a catheter.
  • This catheter has a catheter shaft in which an axially continuous, central lumen is applied.
  • a coiled connecting lead for a ring electrode which is arranged in an insulating end body forming the distal end of the catheter.
  • the catheter comprises a mandril sleeve extending in a lumen and a guide wire extending in the stylet sleeve.
  • the guidewire is extendable through a sluice opening at the distal end of the catheter. Proximal before the lock opening is provided by the Mandrinhülse reversibly pierceable sealing unit for sealing the lumen.
  • Pacemaker probes are advanced vascularly by puncture of a blood vessel to the heart and positioned there.
  • a guide wire or a stylet is used for positioning.
  • the guide wire is introduced in the axial direction towards the distal end, so that the catheter of the pacemaker probe can be pushed over the guide wire.
  • the distal end of the catheter is open so far that the guide wire can emerge from the catheter.
  • a stylet is used, the distal end of the catheter is closed.
  • the stylet is provided with a ball or the like at the distal end so that the distal end of the pacemaker probe not pierced and the heart tissue can be injured.
  • the tip of the pacemaker probe may be provided with x-ray markers to allow control of the positioning by x-ray imaging.
  • X-ray imaging can not produce a direct image of the heart. This is only possible with the help of a contrast agent, which maps the blood flow.
  • a contrast agent maps the blood flow.
  • positioning attempts for a pacemaker probe in the heart wall are usually required until a suitable position has been found. Each attempt at positioning and then withdrawing the pacemaker probe will slightly injure the heart wall.
  • Computed tomography using X-ray slice imaging, allows imaging of soft tissue so that positioning can be better checked.
  • the radiation exposure is relatively high.
  • Magnetic resonance imaging (MRI) -compatible pacemakers are commercially available (e.g., from Biotronik and Medtronic). In order not to interfere with the functioning of the pacemaker by MRI, magnetically chargeable parts were replaced in the pacemaker and shielded circuits. However, these MRI-compatible pacemakers and pacemaker probes can not be used under MRI guidance because either an MRI-compatible guide wire or an MRI-compatible stylet is required. Today's metal mandrels are dangerous in MRI due to power line and heating. Patients who have received an MRI-compatible cardiac pacemaker may not be MRIed for several weeks after implantation.
  • cardiac pacemaker probes would be possible in one step due to the clear presentation of the cardiac wall tissue and the necrotic sites into which the pacemaker probes may not be placed, because there is no longer any cardiac muscle activity and current perception in MRI imaging. This would protect the heart wall tissue in a patient-friendly way and the duration of the pacemaker probe placement be shortened considerably. The same applies, for example, to defibrillators, for which the probes must be set equally.
  • Brachytherapy is a form of radiation therapy in which a source of radiation is placed within or in the immediate vicinity of the area to be irradiated in the body. Brachytherapy is often used as an effective treatment for cancers of the cervix, prostate, breast and skin. It can also be used to treat tumors in many other parts of the body.
  • radiation sources in particular iridium, which are arranged at the tip of an introducer rod, are introduced into a distally closed applicator so that the radiation source does not come into contact with the tumor itself, but can be selectively positioned centrally in the tumor. By means of imaging techniques, the best possible placement in the tumor is determined and achieved.
  • WO 2007/000148 A2 discloses a rod-shaped body which serves to form medical instruments, such as catheters or guide wires for catheters.
  • This rod-shaped body consists of one or more filaments and a non-ferromagnetic matrix material, wherein the matrix material encloses the filaments.
  • the matrix material a doping of magnetic resonance imaging artifact-producing particles is introduced.
  • a medical instrument which is insertable into a human or animal body, wherein the medical instrument has an instrument body.
  • the instrument body has at least one poorly electrically conductive rod-shaped body, which is formed from a matrix material and non-metallic filaments.
  • This medical instrument is characterized in that the rod-shaped body is doped with an X-ray marker, and the medical instrument has an MRI marker.
  • a venous catheter with guide mandrin is shown for ECG acceptance.
  • the guide mandrel consists of an electrically conductive metal wire with plastic coating.
  • DE 35 26 738 C2 discloses a device for monitoring the position of a central venous catheter. In this case, a stylet made of a metal strand and coated with plastic is used.
  • DE 41 24 606 A1 describes a stylet formed from a metal spiral.
  • DE 10 2005 022 688 A1 relates to a guide wire with a sheath which is stiffer than a core located therein.
  • the object of the present invention is to provide a medical device that can be arranged at a predetermined location in the human body.
  • a medical device for insertion into the human and / or animal body comprises an elongated, tubular lead probe having a proximal and a distal end region, wherein an opening is formed at the proximal end of the lead probe, which is in an axial direction extending lumen opens, and the distal end of the lead probe is closed. Furthermore, the medical device has an elongated core, wherein the soul is designed such that it is over the Lumen in the lead probe can be introduced and removed again, and the soul is formed of non-metallic filaments and a matrix material.
  • a lead probe is understood to mean an elongated tubular body which can be introduced into a human or animal body and is designed to accommodate a soul.
  • a lead probe is e.g. Component of a pacemaker probe or may be formed as a tube or hollow needle, which is used as an applicator for brachytherapy. If the medical device is designed as a pacemaker probe, the lead probe is designed accordingly as a flexible or rigid tube or catheter.
  • the lead probe is accordingly designed as an applicator, for example as a stiff hollow needle or as a flexible plastic tube for brachytherapy.
  • a soul is understood to mean an elongated rod-shaped composite element which can be inserted into a lead probe.
  • the core may be formed of non-metallic filaments enclosed by a matrix additive.
  • marker particles for the visualization of the soul can be embedded in the matrix material.
  • the matrix material is preferably a plastic, e.g. Epoxy resin, PEEK, PEBAX, PE, PP, PU, silicone, polylactic acid polymers.
  • the filaments are, for example, glass fibers, ceramic fibers, Dacron®, aramid, polyaramid, Kevlar®, Dyneema® or vegetable fibers (for example silk, sisal, hemp, etc.).
  • Pacing and defibrillation probes known in the art typically include a guidewire or stylet.
  • the guidewires are usually provided with a metal core and the stylets are usually made of stainless steel or another metal. Therefore, these are not MRI compatible.
  • a closed system with a lead probe is provided, in the lumen of which a core embodied as a plastic body is displaceably arranged so that the medical device is MRI-compatible and safe.
  • the diameter of the core is preferably about 70% to 95% of the diameter of the lumen of the lead probe.
  • the remaining annular gap between the core and the lead probe, in which air is arranged, is so small that it does not generate any disturbing artifacts (black spots in the image) when visualized by MRI.
  • the inventor has surprisingly found that a small air gap exists between the soul and the lead probe, i. the associated residual volume of air in the medical device that does not interfere or interfere with MRI imaging. No artifacts due to it were detected.
  • the core preferably has a higher bending stiffness than the lead probe.
  • the bending stiffness of the lead probe is greatly variable by the axial position of the soul in the lead probe.
  • the lead probe is specifically controlled with the help of the soul in the tumor tissue.
  • the soul has an MRI marker, wherein the MRI marker extends in particular over a large part of the length of the soul.
  • the position of the medical device in the human or animal body can be detected by the MRI marker. This makes it possible to work during the implantation of the pacemaker or the defibrillator under permanent visual control in the MRI. In this way, the scar tissue can be distinguished from the healthy tissue to locate healthy tissue for insertion of the pacemaker probe.
  • a lead probe for brachytherapy e.g. As a rigid hollow needle is formed, comprising a soul, which is provided with MRI markers
  • the tumor tissue can be distinguished from the healthy tissue in order to locate the tumor tissue for the introduction of the radiation source.
  • the tumor tissue may be stored in a body cavity, e.g. Cervix, uterus or vagina, a body lumen, e.g. Trachea or esophagus or even sitting in a blood vessel.
  • the lead probe is inserted through the body cavity or lumen.
  • the lead probe is interstitially guided through the skin and tissue to the tumor.
  • the lead probe is arranged in the area of the tumor tissue, the soul can be removed and instead of this a radiation source is introduced into the lead probe.
  • the radiation source can be arranged in the immediate vicinity of or directly in the tumor tissue, so that as little healthy tissue as possible is damaged in the radiotherapy.
  • brachytherapy it is advantageous that by withdrawing the nucleus from the lead probe, the tissue can be analyzed under magnetic resonance imaging without generating an MRI artifact that could locally overlay the target tissue and thus compromise the accuracy of the targeting.
  • a fixed MRI marker does not offer this advantage. Should the air volume in the lead probe, when the soul has been removed with MRI markers, generate a disruptive aerial artifact superimposed on the tissue, then another soul without MRI marker can be introduced, which eliminates the aerial artefact.
  • switching between a soul with an MRI marker and a nucleus with no MRI marker can provide a clear artifact on MRI as needed the precise location of the medical device or an (approximately) artifact-free image at the location of the medical device.
  • the medical device has a core, which has both a higher flexural rigidity than the lead probe and MRI markers. In this way, a combination of the advantages described above is achieved.
  • the introduction of a pacemaker probe may be monitored if the pacemaker probe itself produces no or no reproducible secure MRI artifact. Subsequently, the distal end of the pacemaker probe in the area of healthy tissue can be erected or stiffened by the soul and thus accurately position.
  • a brachytherapy medical device is adaptable to the geometry of the cavity walls upon insertion and positioning by the variable flexural stiffness and can be optically monitored by the MRI markers until it is located in the tumor tissue. If the distal end of the medical device is then arranged in the vicinity of the tumor tissue or in the tumor tissue, this can be erected or stiffened by the soul and thus precisely positioned.
  • FIG. 1 shows a lead probe in a side view
  • Figure 2 shows a lead probe with soul arranged therein in a laterally cut
  • Figure 3 is a soul in cross-section of non-metallic filaments, of a
  • FIG. 4 shows a cross section of the core shown in FIG. 3 with an envelope matrix
  • FIG. 5 shows a core in cross-section of a plurality of composite elements embedded in an enveloping matrix
  • FIG. 6 shows a core formed in cross-section from a composite element embedded in an enveloping matrix
  • FIG. 7 shows images of a test arrangement which have been created by means of magnetic resonance tomography
  • FIG. 8 shows images of a test arrangement which have been created by means of magnetic resonance tomography
  • FIG. 9 shows a lead probe without a soul in a side view
  • FIG. 10 shows a lead probe with a prior art stainless steel mandrin in a side view
  • FIG. 11 shows a lead probe with a soul according to the invention.
  • a medical device 1 for introduction into the human and / or animal body comprises an elongate, tubular lead probe 2 with a proximal 3 and a distal end region 4, wherein at the proximal end 3 the lead Probe 2 is an opening 5 is formed, which opens into a extending in the axial direction 6 lumen 7, and the distal end of the lead probe 2 is closed. Furthermore, the medical device 1 has an elongated core 8, wherein the core 8 is designed such that it can be introduced and removed again via the lumen 7 into the lead probe 2, and the core 8 is made of non-metallic filaments 9 and a matrix material 10 is formed.
  • the core 8 comprises at least one elongate rod-shaped composite element 13 formed of glass fiber rovings 12 or glass fiber rovings formed into a matrix material such as e.g. Epoxy resin, embedded.
  • a core 8 with high bending and torsional rigidity is provided.
  • the fibers preferably extend over a majority of the length of the core 8 and in particular over the entire length of the core 8. They extend in the core 8 preferably substantially parallel. Furthermore, in addition to the glass fibers 12, the core may also contain aramid fibers 11. The aramid fibers 11 ensure a high tensile strength of the core 8.
  • a core 8 may be formed of a central 1 1-Tex aramid fiber roving 11 and five 33Tex glass fiber rovings 12 concentrically surrounding and equally spaced from the central aramid fiber roving 11 (FIG. 3).
  • rovings it is also possible to use yarns, with rovings being preferred because higher strengths can be achieved with smaller diameters.
  • Such a trained soul has an outer diameter of 0.35 mm to 0.38 mm.
  • the 11Tex aramid fiber rovings instead of the 11Tex aramid fiber rovings, 6.1Tex aramid fiber rovings can also be used.
  • Such a trained soul has an outer diameter of about 0.34 mm to 0.36 mm.
  • a central 22Tex aramid fiber roving concentrically spaced equidistant from seven 33Tex glass fiber rovings may also be used.
  • Such a trained soul has an outer diameter of 0.42 to 0.45 mm.
  • the core 8 may contain approximately 200 Tex glass fibers which are introduced in the form of three 66 Tex glass fiber rovings.
  • the composite element 13 may be constructed in accordance with the rod-shaped bodies described in WO 2009/141165 or WO 2007/000148 A2, to which reference is hereby made by full reference.
  • the surface of the core may contain outwardly projecting glass fibers or other non-metallic filaments which may affect product safety.
  • the core can be made with a diameter slightly larger than the target diameter and then brought to the target diameter by abrading. By grinding the surface to the target diameter also results in a higher flexibility in production, since with standard glass fiber and aramid rovings only certain geometries can be realized and certain resulting outer diameter can be achieved. Commercially available rovings are only available in certain diameters. If a rod-shaped body with a diameter between the standard sizes of two rovings is produced without grinding, then it has an outer layer which consists exclusively of matrix material and is not reinforced by non-metallic filaments. This is not optimal, since the strength of the outer layer particularly greatly increases the rigidity of the entire rod-shaped body. influenced by. The diameter of a rod-shaped body has an effect on the stiffness of the fourth power.
  • rod-shaped body By grinding thus rod-shaped body can be made with any fine gradations and over the entire Querschnits Structure with uniformly distributed non-metallic filaments.
  • the ratio of the cross-sectional areas of non-metallic filaments to the matrix material, in particular to the epoxy resin, is preferably 60:40, these values may vary by ⁇ 10.
  • the envelope matrix is formed, for example, from PU.
  • a core 8 can also be designed such that a plurality of the composite elements 13 described above are embedded in an enveloping matrix 14 (FIG. 5).
  • marker particles for the visualization of the soul 8 can be embedded in the matrix material and / or in the envelope matrix by means of MRT.
  • iron microparticles are preferably embedded as MRI markers.
  • the lower limit for the size of the iron microparticles is at least 1 pm or 10 pm or 20 pm, 30 pm and 40 pm, respectively. In principle, the larger the particles are, the stronger are the artefacts generated thereby and the more clearly they are visible under MRI.
  • the upper limit of the size of the iron microparticles is less than 150 pm or 100 pm or 80 pm, 70 pm and 60 pm, respectively. With large particle sizes of about 100 pm and more, processing is more difficult and it is not easy to evenly distribute them in the matrix material.
  • the size of the microparticles is in a range between 20 pm and 70 pm, and more preferably between 40 and 60 pm.
  • a separate MRI peak marker may also be provided at the distal end of the nucleus which produces a broader artifact, eg two to three times the width of the artifact over the entire length of the soul, in the MRI image.
  • a spit zenmarker With such a spit zenmarker, the tip of the soul and thus the distal end of the medical device can be clearly identified in the MRI image. If the peak marker is not visible in the MRI image, the tip is not in the visualized slice of the MRI image and the slice setting must be adjusted.
  • the MRI tip marker is applied by applying a self-curing polymer solution containing MRI marker particles.
  • the polymer solution forms a layer, which preferably extends over a longitudinal range of a few pm to a few mm.
  • the layer can be applied alone to an end face of the rod-shaped body, so that the longitudinal extent corresponds to the layer thickness.
  • the layer may also be applied to the outer surface of the rod-shaped body, in which case the longitudinal extent is preferably not longer than 5 mm and in particular not longer than 3 mm.
  • the polymer solution may e.g. made of PEBAX.
  • MRI marker particles all MR markers disclosed herein can be used, with iron marker particles being preferred.
  • the peak marker may be provided in addition to MRI markers of the soul so that it produces a stronger artifact in the area of the tip than in the remainder of the soul in an MRI imaging procedure.
  • the core 8 preferably has an approximately circular cross-section, since the lumen 7 of the lead probe 2 is likewise circular.
  • the inner diameter of the lumen 7 of the lead probe 2 is preferably only slightly larger than the outer diameter of the core 8, so that it is displaceable approximately frictionless by the lead probe 2 and only a minimal air gap between the outer surface of the core 8 and the inner surface of the Lead probe 2 is formed.
  • the diameter of the core 8 is approximately 60% -98% or 70% -95% or 80% -90% of the diameter of the lumen 7 of the lead probe 2. It is important that the surface of the core 8 and in particular whose distal tip simply slides through the lumen 7 of the lead probe 2. For this, the distal tip can be rounded according to the methods known from the prior art.
  • the distal end of the core 8 may have a decreasing stiffness. This can be achieved by grinding the core body, resulting in a reduction in the outer diameter in this section.
  • the medical device 1 for introduction into the human or animal body comprising a lead probe 2 and a core 8 will be described.
  • the medical device 1 is designed as a pacemaker probe, which is provided with a corresponding electrode (not shown) for cardiac pacemakers or defibrillators, wherein the lead probe 2 forms a tubular catheter, at its distal end 4 a corresponding Electrode is attached.
  • a lead probe 2 is soft or flexible.
  • the soul 8 which can be arranged in the lead probe 2 is designed such that it has a higher bending stiffness than the lead probe 2.
  • a soul 8 is used which has a maximum proportion of glass fiber bundles, since they ensure a high bending stiffness.
  • the core also has aramid fibers, which ensure a high tensile strength.
  • Such a core 8 preferably consists only of the rod-shaped composite element 13 without envelope matrix 14 (see FIG. 3). The bending stiffness of the medical device 1 can be changed by displacing the core 8 in the axial direction with respect to the lead probe 2 in order to position the pacemaker probe in a targeted manner in the healthy heart wall tissue.
  • the bending stiffness of the core 8 corresponds approximately to the bending stiffness of the lead probe 2 or it is also less than the bending stiffness of the lead probe 2.
  • the core 8 is provided according to this embodiment with MRI markers, wherein In particular, the MRI markers extend over a majority of the length of the core 8 or over the entire length of the core 8. The position of the medical device 1 in the human or animal body can be detected by the MRI markers.
  • the core 8 may comprise glass fibers. In addition to the glass fibers or alternatively to the glass fibers, the core may comprise aramid fibers which impart a high tear strength to the core.
  • the lead probe 2 can be targeted and safely placed in healthy tissue in the heart wall, so that a misplacement in scarred tissue and a repositioning necessary therefrom is avoided.
  • the medical device 1 can usually be correctly positioned in one operation.
  • the core 8 has both a higher bending stiffness than the lead probe 2 and also MRI markers.
  • a rigid core 8 allows the use of a very flexible lead probe 2. This is particularly advantageous if the lead probe 2 is permanently implanted in the human body. The more flexible the lead probe 2 is, the better it adapts to the body or vascular geometry and carries along any body movements.
  • the core preferably comprises glass fibers and aramid fibers.
  • the medical device 1 is designed for brachytherapy.
  • the lead probe 2 is then preferably designed either as a flexible tube or as a stiff hollow needle.
  • a rigid hollow needle is e.g. for tumors in an organ, such as the liver or kidney.
  • the lead probe is guided interstitially through the skin and tissue to the tumor.
  • a flexible tube is particularly provided when the tumor tissue is present in a body cavity, e.g. Cervix, uterus or vagina or a body lumen such as Air or esophagus or even located in a blood vessel.
  • a body cavity e.g. Cervix, uterus or vagina or a body lumen such as Air or esophagus or even located in a blood vessel.
  • the lead probe is designed as a rigid hollow needle. Furthermore, a soul is provided which is provided with MRI markers. This makes it possible to work during the implantation of the lead probe under permanent visual inspection in the MRI. In this way, the tumor tissue can be distinguished from the healthy tissue in order to locate the tumor tissue for the introduction of the radiation source.
  • the rigidity of the soul plays a minor role.
  • the core has aramid fibers which ensure a high tensile strength, so that no tearing of the core occurs even under heavy tensile load during handling.
  • the lead probe is arranged in the area of the tumor tissue, the soul can be removed and instead of this a radiation source is introduced into the lead probe.
  • the radiation source is preferably formed from iridium.
  • the lead probe of a medical device for brachytherapy has a lumen with a diameter of about 0.8 mm to 1, 5 mm.
  • the diameter of the soul should be adjusted accordingly.
  • the core may be formed at such a diameter of one or more rod-shaped composite elements, which may be embedded in an enveloping matrix.
  • the lead probe is designed as a flexible tube.
  • the medical device has the features of the first embodiment for brachytherapy.
  • the soul which can be arranged in the lead probe is in this case designed such that it has a lower, a similar or a higher bending stiffness than the lead probe.
  • a core 8 is used, which has a lower or a higher proportion of glass fiber bundles, with a higher proportion of glass fiber bundles leads to a higher flexural rigidity.
  • the core 8 also aramid fibers, which give it a high tensile strength.
  • variable flexural rigidity of the medical device Due to the variable flexural rigidity of the medical device, it can be adapted to the geometry of the cavities during insertion and positioning. According to the invention, any combinations of flexible to hard lead probes with soils which have a higher, an equal or a lower flexural rigidity than the lead probe, and the marker particles for the MRT or X-ray visualization or no kerpelle exhibit, imaginable. Reference is made here to FIGS. 3 to 6, which disclose examples of corresponding cores for the respective application.
  • the soul can only comprise a single composite element (FIG. 6).
  • the composite element is surrounded by an envelope matrix so as to be adapted to the inner diameter of the lead probe.
  • the composite element is preferably arranged concentrically in the core in the region of its longitudinal axis if it contains M arker, so that the MRI markers are located in a narrow area about the longitudinal axis of the soul.
  • the MRI markers produce artifacts that extend beyond the area of the object itself using conventional MRI sequences for imaging.
  • the artifacts are as small as physically possible because the distance to the surrounding water molecules imaged in the MRI is as large as possible.
  • the soul is on the one hand very good and locally limited recognizable, but so limited, that the representation of the adjacent tissue is not affected.
  • the concentration of the marker particles in the center of the soul as well as the distance to the surrounding water molecules in the body due to the air-filled annular gap and the lead probe wall results in an artifact which is as limited as possible and thus optimized for targeted control of the tumor ,
  • the size of the particles is limited by the manufacturing process of the composite elements (rod-shaped bodies) and / or the medical device. Too large particles can no longer pass through the production tools.
  • Particle sizes in the range between 1 pm and 150 pm are the most suitable.
  • the particles have a size of at least 1 pm, 2 pm, 5 pm, 10 pm, 20 pm, 30 pm, 40 pm or 50 pm. Good results are also obtained with particles sieved with a sieve with a mesh size of 150 ⁇ m.
  • a sieve with a mesh size of about 80 pm to 130 pm is also suitable.
  • Particularly preferred are iron particles having a size of from 20 to 100 .mu.m, more preferably from 30 to 80 .mu.m, and most preferably from 40 to 65 .mu.m.
  • doped composite elements provide a stronger artifact than a single composite having the same or even a higher amount of marker particles.
  • the size and especially the width of the highlighter artifact depends on the absolute amount of MRI marker applied.
  • the distance of the marker particles or composite elements from surrounding water molecules affects the sharpness and intensity of the artifact.
  • This construction of the medical device is based on the influence of the magnetic field caused by the marker particles on the protons in the water molecules present in the immediate vicinity of the medical device.
  • Another possibility to obtain a strongly limited or localized and sharp artifact is the setting of the MR sequence.
  • the relaxation echoes of the protons are detected in an envelope matrix formed of a soft polymer and not in the surrounding water molecules, it is possible to obtain a very sharp image which is almost confined to the actual diameter of the soul. This is preferred when it is necessary to position the distal end of a medical device on a narrow target area eg in cancerous areas.
  • Hard polymer materials such as epoxy resins or polyurethane or thermoplastic elastomers formed from SEBS contain a variety of protons but the relaxation times for these protons are far too short in hard polymers due to the rigidity of the material to currently available MR sequences and scanners detect.
  • softer polymeric materials may be used as the shell matrix for the core.
  • the protons are slightly more flexible and have longer relaxation times. Accordingly, they can with currently available MR scanners and MR sequence software can be detected.
  • PVC or rubber are suitable for this purpose. Rubber materials provide high stability due to their crosslinked polymer chains, but the protons of rubber materials still have a very long relaxation time.
  • the further composite elements with markers, in particular also with other types of MRI markers or markers, which are visible in an X-ray imaging.
  • the type and concentration of MRI markers can control the artifact intensity and width.
  • a suitable material for X-ray markers is barium sulfate.
  • Another suitable material is tungsten microparticles, preferably in a size of 1 pm to 100 pm or 1 pm to 50 pm or 1 pm to 15 pm or tungsten nanoparticles, preferably in a size of 1 nm to 1000 nm or 10 nm to 100 nm or 40 nm to 60 nm.
  • the medical devices are provided with both MRI markers and X-ray markers, as described in WO 2009/141165, the contents of which are hereby incorporated by reference.
  • Passive negative MRI markers are preferably used as MRI markers.
  • Passive negative MRI markers are paramagnetic, ferromagnetic, ferrimagnetic and antiferromagnetic metals, metal alloys and metal compounds. They are preferably embedded as particles in a plastic matrix.
  • the passive MRI markers are preferably the following metals or metal compounds: cobalt (Co), nickel (Ni), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), titanium (Ti).
  • concentration of the passive negative MRI markers should be selected so that they are visible in the desired sequences, well map the medical device in at least one MRI sequence, but do not interfere or interfere with the imaging of the surrounding body tissue.
  • the X-ray markers usually hardly influence the imaging in a magnetic resonance tomographic method. However, they are in x-ray examinations, e.g. Computed tomography or fluoroscopy, using X-ray radiation clearly visible. In principle, some markers can be used both as X-ray markers and as passive negative MRI markers, wherein the imaging function in each case depends on the concentration. As will be explained below, iron generates image signals in both magnetic resonance imaging and X-ray examination. However, the iron concentrations necessary for the X-ray examination are so high that this disturbs the image during magnetic resonance tomography. Markers that are useful as both X-ray markers and as MRI markers are used in such a concentration that they interfere with neither magnetic resonance imaging nor X-ray examination.
  • the concentration of these markers is set so that they produce an image signal only in the case of magnetic resonance tomography and are barely visible in the X-ray examination.
  • the situation is similar, but here the difference in effect in the two imaging techniques is not so pronounced.
  • the X-ray marker is formed of particles which are embedded in a composite element or a rod-shaped body.
  • the rod-shaped composite element is a component of the medical device which may comprise a plurality of such rod-shaped composite elements which may be provided with the same or different, including passive negative MRI markers.
  • Such a rod-shaped composite element is preferably formed, as it is described as a rod-shaped body in WO 2007/000148 A2. This document is referred to in this regard.
  • the rod-shaped composite element is poorly electrically conductive.
  • the particles of the markers can basically be well electrically conductive (eg iron or platinum particles). However, they are to be provided in such a concentration that they pass through the matrix material are insulated from each other and at least do not form an electrical conductor which is longer than 15 cm and preferably not longer than 10 cm or 5 cm.
  • rod-shaped composite elements which usually have a diameter of 0.1 mm to 0.7 mm and preferably from 0.1 mm to 0.3 mm, allows the simple production of souls, wherein the soul to simple Way can be formed with different markers by being formed from differently doped rod-shaped composite elements.
  • the rod-shaped composite elements can be embedded in a further superordinate matrix material, the shell matrix, for the formation of the core. However, they can also be braided to form a soul and potted with a matrix material and / or a shell matrix.
  • Such an envelope matrix consists of a shell polymer that is not reinforced by filaments. Basically there is an effort to train the souls as stiff as possible. If the shell matrix has no imaging function, then the core is preferably formed from a single rod-shaped body without a shell matrix, since the composite material consisting of non-metallic filaments and the matrix material has a substantially greater rigidity than the shell matrix.
  • a soul with at least one X-ray marker and at least one MR marker can thus be used both in an X-ray examination and in a magnetic resonance tomography examination and is in each case easily visible, without the imaging being disturbed by one of the two markers.

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Abstract

Eine erfindungsgemäße medizinische Vorrichtung zum Einbringen in den menschlichen und/oder tierischen Körper umfasst eine langgestreckte, rohrförmige Lead-Sonde mit einem proximalen und einem distalen Endbereich, wobei am proximalen Ende der Lead-Sonde eine Öffnung ausgebildet ist, die in ein sich in axialer Richtung erstreckendes Lumen mündet, und das distale Ende der Lead-Sonde verschlossen ist. Weiterhin weist die medizinische Vorrichtung eine langgestreckte Seele auf, wobei die Seele derart ausgebildet ist, dass sie über das Lumen in die Lead-Sonde einbringbar und wieder entfernbar ist, und die Seele aus nicht-metallischen Filamenten und einem Matrixwerkstoff ausgebildet ist.

Description

Medizinische Vorrichtung zum Einbringen in den menschlichen oder tierischen Körper
Die vorliegende Erfindung betrifft eine medizinische Vorrichtung zum Einbringen in den menschlichen oder tierischen Körper.
In der EP 1 356 845 D1 ist ein Katheter offenbart. Dieser Katheter weist einen Katheterschaft auf, in dem ein axial durchgehendes, zentrales Lumen angelegt ist. In einer Wandung des Katheterschaftes läuft eine gewendelte Anschlussleitung für eine Ringelektrode, die in einem das distale Ende des Katheters bildenden isolierenden Kopfkörper angeordnet ist. Weiterhin umfasst der Katheter eine in einem Lumen verlaufende Mandrinhülse und einen in der Mandrinhülse verlaufenden Führungsdraht. Der Führungsdraht ist durch eine Schleusenöffnung am distalen Ende des Katheters herausführbar. Proximal vor der Schleusenöffnung ist eine von der Mandrinhülse reversibel durchstoßbare Dichteinheit zur Abdichtung des Lumens vorgesehen.
Schrittmachersonden werden vaskulär durch Punktion eines Blutgefäßes bis zum Herzen vorgeschoben und dort positioniert. Zur Positionierung wird entweder ein Führungsdraht oder ein Mandrin eingesetzt. In der Regel wird der Führungsdraht in axialer Richtung hin zum distalen Ende eingebracht, so dass der Katheter der Schrittmachersonde über den Füh- rungsdraht geschoben werden kann. Dabei ist das distale Ende des Katheters soweit offen, dass der Führungsdraht aus dem Katheter heraustreten kann. Wird ein Mandrin verwendet, so ist das distale Ende des Katheters verschlossen. Der Mandrin ist mit einer Kugel oder ähnlichem am distalen Ende versehen, so dass das distale Ende der Schrittmachersonde nicht durchstoßen und das Herzgewebe verletzt werden kann. Weiterhin kann die Spitze der Schrittmachersonde mit Röntgenmarkern versehen sein, um eine Kontrolle der Positionierung durch Röntgenbildgebung zu ermöglichen. Bei der Röntgenbildgebung kann kein direktes Abbild des Herzens erzeugt werden. Dies ist nur mit Hilfe eines Kontrastmittels möglich, welches den Blutfluss abbildet. Somit kann also nur mit Stromableitung ins Herz versucht werden, eine geeignete Positionierung für die Schrittmachersonde in der Herzwandung zu finden, so dass diese nicht in nekrotischem Gewebe angeordnet wird. Folglich sind üblicherweise mehrere, häufig 6 bis 8 Positionierungsversuche für eine Schrittmachersonde in der Herzwandung erforderlich, bis eine geeignete Position gefunden worden ist. Bei jedem Posi- tionierungsversuch und anschließendem Wiederherausziehen der Schrittmachersonde wird die Herzwandung leicht verletzt.
Computertomographie (CT) ermöglicht durch die Schichtbildgebung mit Röntgenstrahlen eine Abbildung von Weichgewebe, so dass die Positionierung besser Überprüft werden kann. Hierbei ist die Strahlenbelastung aber relativ hoch.
Magnetresonanztomographie (MRT)-kompatible Herzschrittmacher sind kommerziell erhältlich (z.B. von den Firmen Biotronik und Medtronic). Um die Funktionsfähigkeit des Herzschrittmachers durch die MRT nicht zu beeinträchtigen, wurden magnetisch aufladbare Teile im Herzschrittmacher ausgetauscht und Schaltungen abgeschirmt. Diese MRT-kompatiblen Herzschrittmacher und Schrittmachersonden können aber nicht unter MRT-Führung eingesetzt werden, da dafür entweder ein MRT-kompatibler Führungdraht oder ein MRT- kompatibler Mandrin erforderlich ist. Die heutigen Mandrins aus Metall sind in der MRT wegen Stromleitung und Erhitzung gefährlich. Patienten, die einen MRT-kompatiblen Herz- Schrittmacher erhalten haben, dürfen erst einige Wochen nach dessen Implantation in eine MRT-Untersuchung gebracht werden.
Die Positionierung von Herzschrittmachersonden würde unter MRT-Bildgebung aufgrund der klaren Darstellung des Herzwandgewebes und der nekrotischen Stellen, in die die Schrittma- chersonden nicht gesetzt werden dürfen, da dort keine Herzmuskelaktvität und Stromperzep- tivität mehr vorhanden ist, in einem Schritt möglich werden. Damit würde das Herzwandgewebe patientenfreundlich stark geschont und die Dauer der Schrittmachersondenplatzierung erheblich verkürzt werden. Gleiches gilt z.B. für Defibrillatoren, für die gleichermaßen die Sonden gesetzt werden müssen.
Die Brachytherapie ist eine Form der Strahlentherapie, bei der eine Strahlenquelle innerhalb oder in unmittelbarer Nähe des zu bestrahlenden Gebietes im Körper platziert wird. Die Brachytherapie wird häufig als eine wirksame Behandlungsmethode für Krebserkrankungen des Gebärmutterhalses, der Prostata, der Brust und der Haut eingesetzt. Sie kann auch für Tumorbehandlungen an zahlreichen anderen Körperstellen verwendet werden. In der Brachytherapie werden Strahlenquellen, insbesondere Iridium, die an der Spitze eines Einführ- Stabes angeordnet sind, in einen distal geschlossenen Applikator eingebracht, so dass die Strahlenquelle nicht mit dem Tumor selbst in Berührung kommt, aber gezielt zentral in den Tumor positioniert werden kann. Mittels bildgebender Verfahren wird die bestmögliche Platzierung im Tumor bestimmt und erreicht. Für die Bestimmung der für die Therapie erforderlichen Strahlendosen werden mehrfach Positionierungsmessungen, heutzutage üblicherweise unter Röntgenbildgebung, durchgeführt. Die Sichtbarmachung von Tumoren ist in sehr vielen Fällen aber viel besser und präziser erreichbar durch MRT, da die MRT eine viel bessere Weichgewebedarstellung und einen viel höheren Weichteilkontrast bietet.
Aus der WO 2007/000148 A2 geht ein stabförmiger Körper, der zur Ausbildung medizini- scher Instrumente, wie zum Beispiel von Kathetern oder Führungsdrähten für Katheter, dient, hervor. Dieser stabförmige Körper besteht aus einem oder mehreren Filamenten und einem nicht-ferromagnetischen Matrixwerkstoff, wobei der Matrixwerkstoff die Filamente umschließt. In dem Matrixwerkstoff ist eine Dotierung aus magnetresonanztomographische Artefakte erzeugenden Partikeln eingebracht.
In der WO 2009/141165 ist ein medizinisches Instrument beschrieben, das in einen menschlichen oder tierischen Körper einführbar ist, wobei das medizinische Instrument einen Instrumentenkörper aufweist. Der Instrumentenkörper weist zumindest einen schlecht elektrisch leitenden stabförmigen Körper auf, der aus einem Matrixwerkstoff und nicht-metallischen Filamenten ausgebildet ist. Dieses medizinische Instrument zeichnet sich dadurch aus, dass der stabförmige Körper mit einem Röntgen-Marker dotiert ist, und das medizinische Instrument einen MRT-Marker aufweist. Aus der DE 3 417 479 A1 geht ein Venenkatheter mit Führungsmandrin zur EKG-Abnahme hervor. Der Führungsmandrin besteht aus einem elektrisch leitenden Metalldraht mit Kunst- stoffummantelung. In der DE 35 26 738 C2 ist eine Vorrichtung zur Lagekontrolle eines zentralvenösen Katheters ofenbart. Hierbei wird ein aus einem Metallstrang und mit Kunststoff ummantelter Mandrin verwendet.
Die DE 41 24 606 A1 beschreibt eine aus einer Metallspirale ausgebildeten Mandrin.
Die DE 10 2005 022 688 A1 betrifft einen Führungsdraht mit einer Ummantelung, die steifer ist als ein darin befindlicher Kern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine medizinische Vorrichtung bereitzustellen, die an einem vorbestimmten Ort im menschlichen Körper anordbar ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine medizinische Vorrichtung bereitzustellen, deren Biegesteifigkeit veränderbar ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine medizinische Vorrichtung bereitzustellen, die während des Einbringens bzw. während der Positionierung im menschlichen und/oder tierischen Körper mittels MRT sichtbar gemacht werden kann.
Eine oder mehrere der oben genannten Aufgaben werden durch die in den Patentansprü- chen angegebenen Merkmale gelöst.
Eine erfindungsgemäße medizinische Vorrichtung zum Einbringen in den menschlichen und/oder tierischen Körper umfasst eine langgestreckte, rohrförmige Lead-Sonde mit einem proximalen und einem distalen Endbereich, wobei am proximalen Ende der Lead-Sonde eine Öffnung ausgebildet ist, die in ein sich in axialer Richtung erstreckendes Lumen mündet, und das distale Ende der Lead-Sonde verschlossen ist. Weiterhin weist die medizinische Vorrichtung eine langgestreckte Seele auf, wobei die Seele derart ausgebildet ist, dass sie über das Lumen in die Lead-Sonde einbringbar und wieder entfernbar ist, und die Seele aus nichtmetallischen Filamenten und einem Matrixwerkstoff ausgebildet ist.
Unter einer Lead-Sonde wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein langgestreckter rohrförmiger Körper verstanden, der in einen menschlichen oder tierischen Körper einbringbar und zur Aufnahme einer Seele ausgebildet ist. Eine solche Lead-Sonde ist z.B. Bestandteil einer Schrittmachersonde oder kann als Schlauch oder Hohlnadel, die als Applikator zur Brachytherapie verwendet wird, ausgebildet sein. Wenn die medizinische Vorrichtung als Schrittmachersonde ausgebildet ist, ist die Lead- Sonde entsprechend als flexibler oder als steifer Schlauch bzw. Katheter ausgebildet.
Wenn die medizinische Vorrichtung zur Verwendung in der Brachytherapie vorgesehen ist, ist die Lead-Sonde entsprechend als Applikator, bspw. als steife Hohlnadel oder als flexibler Kunststoffschlauch zur Brachytherapie ausgebildet.
Unter einer Seele wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein langgestrecktes stabför- miges Verbundelement verstanden, das in eine Lead-Sonde einführbar ist. Die Seele kann aus nicht-metallischen Filamenten, die von einem Matrixwertstoff umschlossen werden, aus- gebildet sein. Optional können Markerpartikel für die Sichtbarmachung der Seele in den Matrixwerkstoff eingebettet werden. Der Matrixwerkstoff ist vorzugsweise ein Kunststoff, wie z.B. Epoxidharz, PEEK, PEBAX, PE, PP, PU, Silikon, Polymilchsäurepolymere. Die Filamente sind bspw. Glasfasern, Keramikfasern, Dacron®, Aramid, Polyaramid, Kevlar®, Dyneema® oder pflanzliche Fasern (z.B. Seide, Sisal, Hanf, etc.).
Aus dem Stand der Technik bekannte Schrittmacher- und Defibriliatorsonden weisen in der Regel einen Führungsdraht oder einen Mandrin auf.
Die Führungsdrähte sind meist mit einer Metallseele versehen und die Mandrins sind in der Regel aus Edelstahl oder einem anderen Metall ausgebildet. Daher sind diese nicht MRT- kompatibel. Mit der erfindungsgemäßen medizinischen Vorrichtung wird ein geschlossenes System mit einer Lead-Sonde bereitgestellt, in dessen Lumen eine als Kunststoffkörper ausgebildete Seele verschieblich angeordnet ist, so dass die medizinische Vorrichtung MRT-kompatibel und -sicher ist.
Der Durchmesser der Seele beträgt vorzugsweise in etwa 70% bis 95 % des Durchmessers des Lumens der Lead-Sonde. Der verbleibende Ringspalt zwischen Seele und Lead-Sonde, in dem Luft angeordnet ist, ist dadurch so klein, dass er bei der Sichtbarmachung mittels MRT keine störenden Artefakte (schwarze Flecken im Bild) erzeugt.
Der Erfinder hat überraschend herausgefunden, dass ein kleiner Luftspalt zwischen der Seele und der Lead-Sonde, d.h. das damit verbundene Restvolumen an Luft in der medizinischen Vorrichtung, die MRT-Bildgebung nicht beeinträchtigt bzw. nicht stört. Es wurden keine darauf zurückzuführenden Artefakte detektiert.
Die Seele weist vorzugsweise eine höhere Biegesteifigkeit als die Lead-Sonde auf. Hierdurch ist die Biegesteifigkeit der Lead-Sonde durch die axiale Position der Seele in der Lead-Sonde stark veränderbar. Durch das Vorsehen einer als Schrittmachersonde ausgebildeten medizinischen Vorrichtung aus einer flexiblen bzw. weichen Lead-Sonde mit daran angeordneter Elektrode und einer in der Lead-Sonde angeordneten Seele, die eine höhere Biegesteifigkeit aufweist als die Lead- Sonde, ist es möglich, das distale Ende der medizinischen Vorrichtung beim Einbringen und beim Positionieren an die Geometrie der Gefäßwandungen anzupassen und an die Zielposi- tion im Gewebe gerichtet heranzuführen. Die Lead-Sonde lässt sich durch die Seele aufrichten bzw. versteifen, um die Schrittmachersonde gezielt im gesunden Herzwandungsgewebe zu positionieren.
Gleiches gilt auch für eine medizinische Vorrichtung zur Brachytherapie, deren Lead-Sonde die oben beschriebenen Eigenschaften aufweist. In diesem Fall wird die Lead-Sonde gezielt mit Hilfe der Seele in das Tumorgewebe gesteuert. Bevorzugt weist die Seele einen MRT-Marker auf, wobei sich der MRT-Marker insbesondere über einen Großteil der Länge der Seele erstreckt. Durch den MRT-Marker ist die Position der medizinischen Vorrichtung im menschlichen oder tierischen Körper detektierbar. Hierdurch ist es möglich, während der Implantation des Schrittmachers oder des Defibrilla- tors unter permanenter Sichtkontrolle in der MRT zu arbeiten. Auf diese Weise kann das vernarbte Gewebe vom gesunden Gewebe unterschieden werden, um gesundes Gewebe zum Einbringen der Schrittmachersonde zu lokalisieren.
Wenn eine Lead-Sonde zur Brachytherapie, die z.B. als steife Hohlnadel ausgebildet ist, eine Seele umfasst, die mit MRT-Markern versehen ist, ist es möglich während der Implantation der Lead-Sonde unter permanenter Sichtkontrolle in der MRT zu arbeiten. Auf diese Weise kann das Tumorgewebe vom gesunden Gewebe unterschieden werden, um das Tumorgewebe für die Einbringung der Strahlungsquelle zu lokalisieren. Dabei kann das Tumorgewebe in einem Körperhohlraum, z.B. Gebärmutterhals, Uterus oder Vagina, einem Körperlumen, wie z.B. Luftröhre oder Speiseröhre oder auch in einem Blutgefäß sitzen. In diesen Fällen wird die Lead-Sonde durch den Körperhohlraum oder -lumen eingeführt. In anderen Fällen, z.B. bei Tumoren in einem Organ wie Leber oder Niere, wird die Lead-Sonde interstitiell durch die Haut und das Gewebe zum Tumor geführt.
Ist die Lead-Sonde im Bereich des Tumorgewebes angeordnet, lässt sich die Seele entfernen und an deren Stelle wird eine Strahlenquelle in die Lead-Sonde eingebracht. Auf diese Weise lässt sich die Strahlenquelle in unmittelbarer Nachbarschaft zum bzw. direkt im Tumorgewebe anordnen, so dass möglichst wenig gesundes Gewebe bei der Strahlentherapie beschädigt wird.
Bei der Brachytherapie ist es vorteilhaft, dass durch ein Herausziehen der Seele aus der Lead-Sonde das Gewebe unter Magnetresonanztomographie analysiert werden kann, ohne dass ein MRT-Artefakt erzeugt wird, welches das Zielgewebe lokal überlagern und damit die Genauigkeit der Zielsteuerung beeinträchtigen könnte. Durch mehrfaches stückweises Herausziehen und Hineinschieben der Seele können sehr einfach abwechselnd MRT-Bilder zur Visualisierung des Applikators und des Tumors aufgenommen werden. Ein fest angebrachter MRT-Marker bietet diesen Vorteil nicht. Sollte das Luftvolumen in der Lead-Sonde, wenn die Seele mit MRT-Marker entfernt worden ist, ein das Gewebe überlagerndes, störendes Luftartefakt erzeugen, so kann eine andere Seele ohne MRT-Marker eingeführt werden, die das Luftartefakt beseitigt. Bei Verwendung einer Lead-Sonde, die nur aus Kunststoff besteht und kein eigenes Artefakt erzeugt (außer dem Verdränungsartefakt), kann durch den Wechsel zwischen einer Seele mit MRT-Marker und einer Seele ohne MRT-Marker je nach Bedarf ein eindeutiges Artefakt im MRT für die präzise Lokalisierung der medizinischen Vorrichtung erzeugt werden oder ein (annähernd) artefaktfreies Abbild an der Position der medizinischen Vorrichtung.
Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass die medizinische Vorrichtung eine Seele aufweist, die sowohl eine höhere Biegesteifigkeit als die Lead-Sonde als auch MRT-Marker aufweist. Auf diese Weise wird eine Kombination der oben beschriebenen Vorteile erreicht.
Bspw. kann dann das Einbringen einer Schrittmachersonde überwacht werden, wenn die Schrittmachersonde selbst kein oder kein reproduzierbares sicheres MRT-Artefakt erzeugt. Anschließend lässt sich das distale Ende der Schrittmachersonde im Bereich des gesunden Gewebes durch die Seele aufrichten bzw. versteifen und somit exakt positionieren.
Eine medizinische Vorrichtung zur Brachytherapie ist beim Einbringen und beim Positionieren durch die variable Biegesteifigkeit an die Geometrie der Hohlraumwandungen anpassbar und kann durch die MRT-Marker optisch überwacht werden, bis sie im Tumorgewebe angeordnet ist. Ist das distale Ende der medizinischen Vorrichtung dann in der Nähe des Tumorgewebes oder im Tumorgewebe angeordnet, lässt sich dieses durch die Seele aufrichten bzw. versteifen und auf diese Weise exakt positionieren.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft näher anhand der in den Zeichnungen darge- stellten Ausführungsbeispiele erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Figur 1 eine Lead-Sonde in einer seitlich geschnittenen Ansicht, Figur 2 eine Lead-Sonde mit darin angeordneter Seele in einer seitlich geschnittenen
Ansicht,
Figur 3 eine Seele im Querschnitt aus nicht-metallischen Filamenten, die von einem
Matrixwerkstoff umschlossen sind,
Figur 4 einen Querschnitt der in Figur 3 gezeigten Seele mit einer Hüllmatrix,
Figur 5 eine Seele im Querschnitt aus mehreren in eine Hüllmatrix eingebetteten Verbundelementen,
Figur 6 eine Seele im Querschnitt ausgebildet aus einem in eine Hüllmatrix eingebetteten Verbundelement,
Figur 7 Bilder einer Testanordnung, die mittels Magnetresonanztomographie erstellt worden sind,
Figur 8 Bilder von einer Testanordnung, die mit mittels Magnetresonanztomographie erstellt worden sind,
Figur 9 eine Lead-Sonde ohne Seele in einer Seitenansicht,
Figur 10 eine Lead-Sonde mit einem Edelstahlmandrin gemäß dem Stand der Technik in einer Seitenansicht, und
Figur 11 eine Lead-Sonde mit einer erfindungsgemäßen Seele.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Eine erfindungsgemäße medizinische Vorrichtung 1 zum Einbringen in den menschlichen und/oder tierischen Körper umfasst eine langgestreckte, rohrförmige Lead-Sonde 2 mit einem proximalen 3 und einem distalen Endbereich 4, wobei am proximalen Ende 3 der Lead- Sonde 2 eine Öffnung 5 ausgebildet ist, die in ein sich in axialer Richtung 6 erstreckendes Lumen 7 mündet, und das distale Ende der Lead-Sonde 2 verschlossen ist. Weiterhin weist die medizinische Vorrichtung 1 eine langgestreckte Seele 8 auf, wobei die Seele 8 derart ausgebildet ist, dass sie über das Lumen 7 in die Lead-Sonde 2 einbringbar und wieder ent- fernbar ist, und die Seele 8 aus nicht-metallischen Filamenten 9 und einem Matrixwerkstoff 10 ausgebildet ist.
Im Folgenden werden die verschiedenen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Seele beschrieben.
Die Seele 8 weist zumindest ein langgestrecktes stabförmiges Verbundelement 13 auf, das aus Glasfaserbündeln 12 bzw. Glasfaser-Rovings ausgebildet ist, die in einen Matrixwerkstoff, wie z.B. Epoxidharz, eingebettet sind. Durch das Vorsehen der Glasfasern 12 wird eine Seele 8 mit hoher Biege- und Torsionssteifigkeit bereitgestellt.
Die Fasern erstrecken sich vorzugsweise über einen Großteil der Länge der Seele 8 und insbesondere über die gesamte Länge der Seele 8. Sie verlaufen in der Seele 8 vorzugsweise im wesentlichen parallel. Weiterhin kann die Seele zusätzlich zu den Glasfasern 12 auch Aramidfasern 11 enthalten. Die Aramidfasern 11 sorgen für eine hohe Reißfestigkeit der Seele 8.
Je höher der Anteil der Glasfaser 12 in der Seele 8 ist, desto höher ist die Steifigkeit bzw. Biegesteifigkeit der Seele 8.
Eine Seele 8 kann beispielsweise aus einem zentralen 1 1Tex Aramidfaser-Roving 1 1 und fünf den zentralen Aramidfaser-Roving 11 konzentrisch umgebende und gleich beabstandet voneinander angeordnete, 33Tex Glasfaser-Rovings 12 ausgebildet sein (Figur 3). Anstelle von Rovings ist es auch möglich Garne (yarns) zu verwenden, wobei Rovings bevorzugt werden, da bei kleineren Durchmessern höhere Festigkeiten erzielbar sind. Eine derart ausgebildete Seele weist einen Außendurchmesser von 0,35 mm bis 0,38 mm auf. Alternativ können anstelle der 11Tex Aramidfaser-Rovings auch 6.1Tex Aramidfaser-Rovings verwendet werden. Eine derart ausgebildete Seele weist einen Außendurchmesser von ca. 0,34 mm bis 0,36 mm auf. In einer anderen Ausführungsform kann anstelle des 11Tex Aramidfaser-Rovings auch ein zentraler 22Tex Aramidfaser-Roving verwendet werden, der konzentrisch gleich beabstandet voneinander von sieben 33Tex Glasfaser-Rovings umgeben ist. Eine derart ausgebildete Seele weist einen Außendurchmesser von 0,42 bis 0,45 mm auf. In einer weiteren Ausführungsform kann die Seele 8 bei einem Durchmesser der Seele von in etwa 0,35 mm bis 0,38 mm ca. 200Tex Glasfaser enthalten, die in Form von drei 66Tex Glasfaser-Rovings eingebracht werden.
Durch mehr Epoxidharz und eine höhere Anzahl von Fasern lassen sich selbstverständlich auch Verbundelemente 13 mit größerem Durchmesser und höherer Festigkeit herstellen.
Das Verbundelement 13 kann gemäß den in der WO 2009/141165 oder WO 2007/000148 A2 beschriebenen stabförmigen Körpern aufgebaut sein, auf die hiermit voll inhaltlich Bezug genommen wird.
Die Oberfläche der Seele kann nach außen abstehende Glasfasern oder andere nichtmetallischen Filamente enthalten, welche die Produktsicherheit beeinträchtigen können. Um eine glatte Oberfläche ohne abstehende Filamente zu erhalten, kann die Seele mit einem etwas größeren Durchmesser als dem Zieldurchmesser hergestellt und anschließend durch Abschleifen auf den Zieldurchmesser gebracht werden. Durch das Abschleifen der Oberfläche auf den Zieldurchmesser ergibt sich auch eine höhere Flexibilität in der Produktion, da mit Standard-Glasfaser- und Aramid-Rovings nur bestimmte Geometrien realisiert werden können und bestimmte resultierende Außendurchmesser erzielbar sind. Handelsübliche Rovings sind nur in bestimmten Durchmessern erhältlich. Wenn ohne Schleifen ein stabförmiger Körper mit einem Durchmesser zwischen den Standardgrößen zweier Rovings hergestellt wird, dann weist er eine äußere Schicht auf, die ausschließlich aus Matrixwerkstoff besteht und nicht durch nicht-metallischen Filamente verstärkt ist. Dies ist nicht optimal, da die Festigkeit der äußeren Schicht besonders stark die Steifigkeit des gesamten stabförmigen Kör- per beeinflusst. Der Durchmesser eines stabförmigen Körpers wirkt sich mit der vierten Potenz auf dessen Steifigkeit aus.
Durch das Abschleifen können somit stabförmige Körper mit beliebig feinen Abstufungen und über die gesamte Querschnitsfläche mit gleichmäßig verteilten nicht-metallischen Filamenten hergestellt werden. Das Verhältnis der Querschnittsflächen von nicht-metallischen Filamenten zum Matrixmaterial, insbesondere zum Epoxidharz, beträgt vorzugsweise 60:40, wobei diese Werte um ±10 variieren können. Um den Durchmesser der Seele 8 zu erhöhen bzw. um den Luftspalt zwischen der Außenwandung der Seele und der Innenwandung der Lead-Sonde 2 zu reduzieren, kann vorgesehen sein, die oben beschriebenen Seelen mit einer Hüllmatrix 14 zu umhüllen (Figur 4). Die Hüllmatrix ist bspw. aus PU ausgebildet. Eine Seele 8 kann auch derart ausgebildet sein, dass mehrere der oben beschriebenen Verbundelemente 13 in eine Hüllmatrix 14 eingebettet sind (Figur 5). Optional können Markerpartikel für die Sichtbarmachung der Seele 8 mittels MRT in den Matrixwerkstoff und/oder in der Hüllmatrix eingebettet sein. In den Matrixwerkstoff 10 aus Epoxidharz werden vorzugsweise Eisenmikropartikel als MRT-Marker eingebettet.
Die Untergrenze für die Größe der Eisenmikropartikel beträgt zumindest 1 pm bzw. 10 pm bzw. 20 pm bzw. 30 pm bzw. 40 pm. Es gilt grundsätzlich, dass je größer die Partikel sind, desto stärker sind die hierdurch erzeugten Artefakte und desto deutlicher sind sie unter MRT sichtbar. Die Obergrenze der Größe der Eisenmikropartikel beträgt kleiner 150 pm bzw. 100 pm bzw. 80 pm bzw. 70 pm bzw. 60 pm. Bei großen Partikelgrößen von etwa 100 pm und mehr ist die Verarbeitung schwieriger und es ist nicht einfach, sie gleichmäßig in dem Matrixwerkstoff zu verteilen. Vorzugsweise liegt die Größe der Mikropartikel in einem Bereich zwischen 20 pm und 70 pm und besonders bevorzugt zwischen 40 und 60 pm Zusätzlich zu den im Matrixwerkstoff und/oder in der Hüllmatrix enthaltenen MRT- Markerpartikeln kann auch ein separater MRT-Spitzenmarker am distalen Endbereich der Seele aufgebracht werden, der ein breiteres Artefakt, z.B. mit der zwei- bis dreifachen Breite des Artefakts über die gesamte Länge der Seele, im MRT-Bild erzeugt. Mit solch einem Spit- zenmarker kann die Spitze der Seele und damit das distale Ende der medizinischen Vorrichtung eindeutig im MRT-Bild identifiziert werden. Ist der Spitzenmarker nicht sichtbar im MRT- Bild, so befindet sich die Spitze nicht in der visualisierten Schicht der MR-Aufnahme und die Schichteinstellung muss nachgestellt werden.
Der MRT-Spitzenmarker wird bspw. durch Auftragen einer selbsthärtenden Polymerlösung aufgetragen, die MRT-Markerpartikel enthält. Nach dem Aushärten bildet die Polymerlösung eine Schicht, die sich vorzugsweise über einen Längsbereich von einigen pm bis zu einigen mm erstreckt. Die Schicht kann alleine an einer Stirnfläche des stabförmigen Körpers aufge- bracht sein, so dass die Längserstreckung der Schichtdicke entspricht. Die Schicht kann jedoch auch auf de Mantelfläche des stabförmigen Körpers aufgetragen sein, wobei dann die Längserstreckung vorzugsweise nicht länger als 5 mm und insbesondere nicht länger als 3 mm ist. Die Polymerlösung kann z.B. aus PEBAX bestehen. Als MRT-Markerpartikel können alle hierin offenbarten MR-Marker verwendet werden, wobei Eisen-Markerpartikel bevorzugt werden.
Der Spitzenmarker kann zusätzlich zu MRT-Marker der Seele vorgesehen sein, so dass er im Bereich der Spitze ein stärkeres Artefakt als im übrigen Bereich der Seele bei einem MRT-Bildgebungsverfahren erzeugt.
Die abwechselnde Verwendung von nicht-markierten Seelen, von nur kontinuierlich markierten Seelen und von kontinuierlich und spitzenmarkierten Seelen ermöglicht die höchstmögliche Flexibilität zur exakten und optimalen Positionierung der medizinischen Vorrichtung am oder im Zielgewebe unter permanenter MRT-Sichtkontrolle.
Die Seele 8 weist im Querschnitt vorzugsweise eine annähernde Kreisform auf, da das Lumen 7 der Lead-Sonde 2 ebenfalls kreisförmig ist. Der Innendurchmesser des Lumens 7 der Lead-Sonde 2 ist vorzugsweise nur etwas größer als der Außendurchmesser der Seele 8, so dass diese annähernd reibungsfrei durch die Lead-Sonde 2 verschiebbar ist und lediglich ein minimaler Luftspalt zwischen der Außenfläche der Seele 8 und der Innenfläche der Lead- Sonde 2 ausgebildet wird. Der Durchmesser der Seele 8 beträgt in etwa 60 % - 98 % bzw. 70 % - 95 % bzw. 80 % - 90 % des Durchmessers des Lumens 7 der Lead-Sonde 2. Hierbei ist wichtig, dass die Oberfläche der Seele 8 und insbesondere deren distale Spitze einfach durch das Lumen 7 der Lead-Sonde 2 hindurchgleiten. Dafür kann die distale Spitze gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren verrundet werden. Weiterhin weist die Seele 8 vom proximalen 3 bis zum distalen Ende 4 eine weitestgehend homogene Steifigkeit auf. In einer alternativen Ausführungsform kann das distale Ende der Seele 8 eine abnehmende Steifigkeit aufweisen. Diese kann durch Abschleifen des Seelenkörpers erreicht werden, wobei eine Reduzierung des Außendurchmessers in diesem Abschnitt resultiert.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der medizinischen Vorrichtung 1 zum Einbringen in den menschlichen oder tierischen Körper umfassend eine Lead-Sonde 2 und eine Seele 8 beschrieben. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die medizinische Vorrichtung 1 als Schrittmachersonde ausgebildet, die mit einer entsprechenden Elektrode (nicht dargestellt) für Herzschrittmacher oder Defibrillatoren versehen ist, wobei die Lead- Sonde 2 einen schlauchförmigen Katheter bildet, an dessen distalen Ende 4 eine entsprechende Elektrode angebracht ist. Eine derartige Lead-Sonde 2 ist weich bzw. flexibel ausge- bildet. Die in der Lead-Sonde 2 anordbare Seele 8 ist derart ausgebildet, dass sie eine höhere Biegesteifigkeit als die Lead-Sonde 2 aufweist. Hierfür wird eine Seele 8 verwendet, die einen maximalen Anteil Glasfaser-Bündel aufweist, da diese eine hohe Biegesteifigkeit gewährleisten. Vorzugsweise weist die Seele auch Aramidfasern auf, die eine hohe Reißfestigkeit sicher stellen.
Hierdurch ist es möglich, das distale Ende 4 der medizinischen Vorrichtung 1 beim Einbringen und beim Positionieren an die Geometrie der Gefäßwandungen anzupassen und an gesundes Herzwandungsgewebe heranzuführen. Da der Durchmesser des Lumens 7 einer solchen Lead-Sonde 2 typischerweise etwa 0,4 mm beträgt, ist der Durchmesser der Seele 8 entsprechend anzupassen. Eine solche Seele 8 besteht vorzugsweise nur aus dem stabförmigen Verbundelement 13 ohne Hüllmatrix 14 (siehe Figur 3). Die Biegesteifigkeit der medizinischen Vorrichtung 1 lässt sich durch Verschieben der Seele 8 in axialer Richtung bzgl. der Lead-Sonde 2 verändern, um die Schrittmachersonde gezielt im gesunden Herzwandungsgewebe zu positionieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der medizinischen Vorrichtung entspricht die Biegesteifigkeit der Seele 8 in etwa der Biegesteifigkeit der Lead-Sonde 2 oder sie ist auch geringer als die Biegesteifigkeit der Lead-Sonde 2. Die Seele 8 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit MRT-Markern versehen, wobei sich die MRT-Marker insbesondere über einen Großteil der Länge der Seele 8 oder über die gesamte Länge der Seele 8 erstrecken. Durch die MRT-Marker ist die Position der medizinischen Vorrichtung 1 im menschlichen oder tierischen Körper detektierbar. Die Seele 8 kann Glasfasern aufweisen. Zusätzlich zu den Glasfasern oder auch alternativ zu den Glasfasern kann die Seele Aramidfasern aufweisen, die der Seele eine hohe Reißfestigkeit verleihen.
Hierdurch ist es möglich, während der Implantation der Schrittmacher- oder Defibrillatorson- den in der MRT unter permanenter Sichtkontrolle zu arbeiten. Auf diese Weise kann die Lead-Sonde 2 gezielt und sicher in gesundes Gewebe in der Herzwandung platziert werden, so dass eine Fehlplatzierung in vernarbtem Gewebe und eine daraus notwendig werdende Repositionierung vermieden wird. Somit kann die medizinische Vorrichtung 1 in der Regel in einem Arbeitsgang korrekt positioniert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Seele 8 sowohl eine höhere Biegesteifigkeit als die Lead-Sonde 2 als auch MRT-Marker auf.
Hieraus ergibt sich eine Kombination der oben beschriebenen Vorteile. Es ist somit möglich, während der Implantation der Schrittmacher- oder Defibrillatorsonde unter permanenter Sichtkontrolle in der MRT zu arbeiten und gleichzeitig entsprechend der Biegungen der Gefäßwandungen die Biegesteifigkeit der Lead-Sonde 2 zu verändern. Auf diese Weise ist es möglich, den Biegungen der Blutgefäße zu folgen und schließlich auch das gesunde Herzwandungsgewebe zu detektieren. Das distale Ende der Lead-Sonde 2 kann dann versteift werden, um die Schrittmachersonde gezielt im gesunden Herzwandungsgewebe anzuordnen. Eine steife Seele 8 erlaubt die Verwendung einer sehr flexiblen Lead-Sonde 2. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Lead-Sonde 2 auf Dauer im menschlichen Körper implantiert wird. Je flexibler die Lead-Sonde 2 ist, desto besser passt sie sich der Körper- bzw. Ge- fäßgeometrie an und vollzieht etwaige Körperbewegungen mit. Die Seele weist vorzugsweise Glasfasern und Aramidfasern auf.
Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die medizinische Vorrichtung 1 zur Brachytherapie ausgebildet. Die Lead-Sonde 2 ist dann vorzugsweise entwe- der als flexibler Schlauch oder als steife Hohlnadel ausgebildet.
Eine steife Hohlnadel ist z.B. bei Tumoren in einem Organ, wie der Leber oder der Niere vorgesehen. Hierbei wird die Lead-Sonde interstitiell durch die Haut und das Gewebe zum Tumor geführt.
Eine flexibler Schlauch ist insbesondere dann vorgesehen, wenn das Tumorgewebe sich in einem Körperhohlraum, z.B. Gebärmutterhals, Uterus oder Vagina oder einem Körperlumen wie z.B. Luft- oder Speiseröhre oder auch in einem Blutgefäß befindet. Dadurch, dass unter permanenter Sichtkontrolle in der MRT gearbeitet werden kann, wird das Einbringen erheblich erleichtert und das Tumorgewebe kann lokalisiert werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform einer medizinischen Vorrichtung zur Brachytherapie ist die Lead-Sonde als steife Hohlnadel ausgebildet. Weiterhin ist eine Seele vorgesehen, die mit MRT- Markern versehen ist. Hierdurch ist es möglich, während der Implantation der Lead- Sonde unter permanenter Sichtkontrolle in der MRT zu arbeiten. Auf diese Weise kann das Tumorgewebe vom gesunden Gewebe unterschieden werden, um das Tumorgewebe für die Einbringung der Strahlungsquelle zu lokalisieren. Hierbei spielt die Steifigkeit der Seele eine untergeordnete Rolle. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die Seele Aramidfasern aufweist, die eine hohe Reißfestigkeit gewährleisten, so dass auch bei starker Zugbelastung in der Handhabung kein Reißen der Seele auftritt. Ist die Lead-Sonde im Bereich des Tumorgewebes angeordnet, lässt sich die Seele entfernen und an deren Stelle wird eine Strahlenquelle in die Lead-Sonde eingebracht. Die Strahlenquelle ist vorzugsweise aus Iridium ausgebildet. Somit ist es mit der erfindungsgemäßen medizinischen Vorrichtung möglich, die Strahlenquelle in unmittelbarer Nachbarschaft bzw. direkt im Tumorgewebe anzuordnen, so dass möglichst wenig gesundes Gewebe bei der Strahlentherapie beschädigt wird.
Die Lead-Sonde einer medizinischen Vorrichtung zur Brachytherapie weist ein Lumen mit einem Durchmesser von ca. 0,8 mm bis 1 ,5 mm auf. Der Durchmesser der Seele ist entspre- chend anzupassen.
Die Seele kann bei einem solchen Durchmesser aus einem oder mehreren stabförmigen Verbundelementen ausgebildet sein, die in eine Hüllmatrix eingebettet sein können. Gemäß einer zweiten Ausführungsform einer medizinischen Vorrichtung zur Brachytherapie ist die Lead-Sonde als flexibler Schlauch ausgebildet. Sofern nichts anderes beschrieben ist, weist die medizinische Vorrichtung die Merkmale der ersten Ausführungsform zur Brachytherapie auf. Die in der Lead-Sonde anordbare Seele ist hierbei derart ausgebildet, dass sie eine niedrigere, eine gleichartige oder eine höhere Biegesteifigkeit als die Lead-Sonde aufweist. Hierfür wird eine Seele 8 verwendet, die einen niedrigeren oder einen höheren Anteil an Glasfaser- Bündeln aufweist, wobei ein höherer Anteil an Glasfaser-Bündeln zu einer höheren Biegesteifigkeit führt. Vorzugsweise weist die Seele 8 auch Aramidfasern auf, die ihr eine hohe Reiß- festigkeit verleihen.
Durch die veränderbare Biegesteifigkeit der medizinischen Vorrichtung ist diese beim Einbringen und Positionieren an die Geometrie der Hohlräume anpassbar. Erfindungsgemäß sind beliebige Kombinationen aus flexiblen bis harten Lead-Sonden mit Seelen, die eine höhere, eine gleiche oder eine geringere Biegesteifigkeit als die Leadsonde aufweisen, und die Markerpartikel für die MRT- oder Röntgenvisualisierung oder keine Mar- kerpartikel aufweisen, vorstellbar. Hierbei wird auf die Figuren 3 bis 6 verwiesen, die beispielhaft entsprechende Seelen für den jeweiligen Anwendungsfall offenbaren.
Muss die Seele der medizinischen Vorrichtung keine Steifigkeit verleihen, dann kann sie le- diglich ein einziges Verbundelement umfassen (Fig. 6). Das Verbundelement ist von einer Hüllmatrix umgeben, um so an den Innendurchmesser der Lead-Sonde angepasst zu sein. Das Verbundelement ist vorzugsweise konzentrisch in der Seele im Bereich ihrer Längsachse angeordnet, wenn es M T- arker enthält, so dass sich die MRT-Marker in einem engen Bereich um die Längsachse der Seele befinden. Bei der Bildgebung erzeugen die MRT- Marker Artefakte, die sich bei der Verwendung herkömmlicher MRT-Sequenzen für die Bilderzeugung über den Bereich des Objektes selbst hinaus erstrecken. Bei dieser Ausführungsform, bei der die MRT-Marker im Zentrum der Seele konzentriert sind, sind die Artefakte so klein wie physikalisch möglich, da der Abstand zu den umgebenden Wassermolekülen, die in der MRT abgebildet werden, so groß wie möglich ist. Hierdurch ist die Seele einerseits sehr gut und lokal begrenzt erkennbar, aber so stark begrenzt, dass die Darstellung des angrenzenden Gewebes nicht beeinträchtigt wird. Durch die Konzentration der Markerpartikel im Zentrum der Seele sowie den durch den luftgefüllten Ringspalt und die Lead-Sonden- Wand vorhandenen Abstand zu den umgebenden Wassermolekülen im Körper wird ein Artefakt erhalten, das so begrenzt wie möglich und damit für die zielgenaue Ansteuerung des Tumors optimiert ist.
Bei Verwendung mehrerer Verbundelemente kann es auch zweckmäßig sein, aus diesem Grund lediglich das zentrale Verbundelement mit MRT-Markern zu dotieren. Bezüglich der Dotierung mit MRT-Markern wird auf die entsprechenden Textstellen der EP 101 878 63 verwiesen, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird. Bei der Dotierung mit MRT-Markern sind die Ziele a) ein starkes und b) ein örtlich begrenztes und scharfes Artefakt zu haben. Je stärker das Artefakt ist, desto breiter wird es. Vorzugsweise ist das Artefakt in paralleler Richtung zum Hauptmagnetfeld stark genug und in orthogonaler Rich- tung nicht zu breit, wobei diese entsprechend ausbalanciert sein sollten.
Die folgenden Effekte beeinflussen die Intensität und die Breite des Artefakts der medizinischen Vorrichtung umfassend eine Lead-Sonde und eine Seele: - Je höher die Konzentration der MRT-Marker ist, desto stärker und breiter ist das Artefakt.
- Je größer die Partikel sind, desto besser ist die Balance zwischen Bildgebung in paralleler und orthogonaler Richtung. Allerdings kann die Partikelverteilung bei zu gro- ßen Partikeln ungleichmäßig werden, so dass kein gleichmäßiges Artefakt mehr erhalten wird. Die Größe der Partikel ist durch den Herstellungsprozess der Verbundelemente (stabförmige Körper) und/oder der medizinischen Vorrichtung begrenzt. Zu große Partikel können nicht mehr durch die Herstellungswerkzeuge passieren. Partikelgrößen im Bereich zwischen 1 pm und 150 pm sind am geeignetsten. Vorzugswei- se haben die Partikel eine Größe von zumindest 1 pm, 2 pm, 5 pm, 10 pm, 20 pm, 30 pm, 40 pm oder 50 pm. Gute Ergebnisse werden auch mit Partikeln erzielt, die mit einem Sieb mit einer Maschenweite von 150 pm gesiebt wurden. Ein Sieb mit einer Maschenweite von ungefähr 80 pm bis 130 pm ist ebenfalls geeignet. Besonders bevorzugt sind Eisenpartikel mit einer Größe von 20 bis 100 pm, noch bevorzugter 30 bis 80 pm und am meisten bevorzugt 40 bis 65 pm.
Mehrere dotierte Verbundelemente liefern ein stärkeres Artefakt als ein einzelnes Verbundelement mit der gleichen oder sogar einer höheren Menge an Markerpartikeln. Die Größe und insbesondere die Breite des Spitzenmarker-Artefakts ist abhängig von der absoluten aufgetragenen Menge des MRT-Markers.
Der Abstand der Markerpartikel oder der Verbundelemente von umgebenden Wassermolekülen beeinflusst die Schärfe und Intensität des Artefaktes. Je größer der Abstand zwischen den Markerpartikeln und den umgebenden Wassermolekülen ist, desto schwächer ist der Einfluss des magnetischen Feldes auf diese Wassermoleküle. Mit anderen Worten, je größer der Durchmesser der medizinischen Vorrichtung im Verhältnis zum Durchmesser des konzentrisch angeordneten, mit MRT-Markerpartikeln dotierten Verbundelementes 13 ist, desto begrentzer ist das erzeugte Artefakt und umso schärfer ist die resultierende Abbildung der medizinischen Vorrichtung im MRT-Bild.
Diese Effekte können in verschiedenen Kombinationen genutzt werden, um das oben genannte Ziel eines starken und scharfen Artefakts zu erreichen. Eine Möglichkeit hierfür ist, die Seele mit einem zentralen Verbundelement auszubilden bzw. das oder die Verbundelemente nahe am Zentrum der medizinischen Vorrichtung anzuordnen. Hierdurch wird nur eine vergleichsweise kleine Schicht der umgebenen Wassermoleküle von den Eisenpartikeln im Verbundelement beeinflusst im Vergleich zu einer dickeren Schicht, wenn die Markerpartikel in peripheren Verbundelementen nahe des äußeren Randes der Seele oder gar auf der Oberfläche der medizinischen Vorrichtung angeordnet sind. Je dicker die Schicht der beeinflussten Wassermoleküle ist, desto breiter ist das daraus resultierende Artefakt und Abbild der medizinischen Vorrichtung, welches dann ein größeres Vielfaches ihres eigentlichen Durchmessers sein kann. Im Falle einer medizinischen Vorrichtung, bei der die Seele ein zentrales Verbundelement aufweist, welches die MRT- Markerpartikel beinhaltet, wird ein ausreichend starkes und scharfes Artefakt erhalten, so dass das Abbild nur einen geringfügig größeren Durchmesser aufweist, als der tatsächliche Durchmesser der medizinischen Vorrichtung ist.
Dieser Aufbau der medizinischen Vorrichtung basiert auf dem Einfluss des magnetischen Feldes, verursacht durch die Markerpartikel, auf die Protonen in den Wassermolekülen, die in unmittelbarer Nähe der medizinischen Vorrichtung vorliegen. Eine andere Möglichkeit, ein stark begrenztes bzw. lokal begrenztes und scharfes Artefakt zu erhalten ist die Einstellung der MR-Sequenz. Wenn die Relaxationsechos der Protonen in einer aus einem weichen Polymer ausgebildeten Hüllmatrix und nicht die in den umgebenden Wassermolekülen detektiert werden, ist es möglich ein sehr scharfes Bild, welches fast nur auf den tatsächlichen Durchmesser der Seele begrenzt ist, zu erhalten. Dies ist bevorzugt wenn es erforderlich ist, das distale Ende einer medizinischen Vorrichtung auf einem schmalen Zielbereich z.B. in vom Krebs befallenen Bereichen zu positionieren. Harte Polymermaterialien wie z.B. Epoxidharze oder Polyurethan oder Thermoplastische Elastomere ausgebildet aus SEBS enthalten eine Vielzahl von Protonen aber die Relaxationszeiten für diese Protonen sind in harten Polymeren, aufgrund der Steifigkeit des Materials, viel zu kurz, um diese mit zurzeit verfügbaren MR-Sequenzen und Scannern zu detektieren. Anstelle dieser relativ harten Polymermaterialien können weichere Polymermaterialien als Hüllmatrix für die Seele verwendet werden. Bei weicheren Polymeren sind die Protonen etwas flexibler und haben längere Relaxationszeiten. Demnach können sie mit zurzeit verfügbaren MR-Scannern und MR-Sequenzsoftware detektiert werden. Beispielsweise PVC oder Gummi sind geeignet für diesen Zweck. Gummimaterialien stellen eine hohe Stabilität bereit aufgrund ihrer quervernetzten Polymerketten, aber die Protonen von Gummimaterialien haben immer noch eine sehr lange Relaxationszeit.
Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, die weiteren Verbundelemente mit Markern zu dotieren, insbesondere auch mit anderen Typen von MRT-Markern oder Markern, die bei einer Röntgenbildgebung sichtbar sind. Außerdem kann über die Art und die Konzentration der MRT-Marker die Artefaktintensität und - breite gesteuert werden.
Es kann auch zweckmäßig sein, in die Hüllmatrix, die insbesondere aus PL) ausgebildet ist, Röntgen-Marker vorzusehen. Ein geeignetes Material für Röntgen-Marker ist Bariumsulfat. Ein anderes geeignetes Material sind Wolfram-Mikropartikel, vorzugsweise in einer Größe von 1 pm bis 100 pm bzw. 1 pm bis 50 pm bzw. 1 pm bis 15 pm oder Wolfram-Nanopartikel vorzugsweise in einer Größe von 1 nm bis 1000 nm bzw. 10 nm bis 100 nm bzw. 40 nm bis 60 nm.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die medizinischen Vorrichtungen sowohl mit MRT-Markern als auch mit Röntgen-Markern versehen, wie dies auch in der WO 2009/141165 beschrieben ist, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird. Als MRT-Marker werden vorzugsweise passiv-negative MRT-Marker verwendet. Passivnegative MRT-Marker sind paramagnetische, ferromagnetische, ferrimagnetische und anti- ferromagnetische Metalle, Metalllegierungen und Metallverbindungen. Sie sind vorzugsweise als Partikel in eine Kunststoffmatrix eingebettet. Die passiven MRT-Marker sind vorzugswei- se folgende Metalle oder Metallverbindungen: Cobalt (Co), Nickel (Ni), Molybdän (Mo), Zirkonium (Zr), Titan (Ti). Mangan (Mn), Rubidium (Rb), Aluminium (AI), Palladium (Pd), Platin (Pt), Chrom (Cr) oder Chromdioxid (Cr02), und insbesondere Eisen (Fe) und Eisenoxid (FeO, Fe203, Fe304) und Verbindungen oder Legierungen, wie z.B. FePt, aus diesen Metallen. Die Konzentration der passiv-negativen MRT-Marker ist so zu wählen, dass sie bei den ge- wünschten Sequenzen sichtbar sind, die medizinische Vorrichtung in zumindest einer MRT- Sequenz gut abbilden, aber die Abbildung des umgebenden Körpergewebes dabei nicht überlagern oder stören. Als Röntgen-Marker werden hingegen folgende Metalle oder andere Elemente Barium (Ba), Wolfram (W), Tantal (Ta), Osmium (Os), Praseodym (Pr), Platin (Pt), Gold (Au) und Blei (Pb) eingesetzt. Diese Elemente können in elementarer Form oder auch in Verbindungen, wie z.B. Bariumsulfat, als Röntgen-Marker verwendet werden.
Die Röntgen-Marker beeinflussen in der Regel die Bildgebung bei einem magnetresonanz- tomographischen Verfahren kaum. Sie sind jedoch in Röntgenuntersuchungen, z.B. der Computertomographie oder Durchleuchtungen, mittels Röntgenstrahlung gut erkennbar. Einige Marker können grundsätzlich sowohl als Röntgen-Marker als auch als passivnegativer MRT-Marker verwendet werden, wobei die bildgebende Funktion jeweils von der Konzentration abhängt. Wie es unten noch näher ausgeführt wird, erzeugt Eisen sowohl bei einer Magnetresonanztomographie als auch bei einer Röntgenuntersuchung Bildsignale. Jedoch sind die für die Röntgenuntersuchung notwendigen Eisen-Konzentrationen so hoch, dass hierdurch das Bild bei der Magnetresonanztomographie gestört wird. Marker, die sowohl als Röntgen-Marker als auch als MRT-Marker verwendbar sind, werden in einer solchen Konzentration eingesetzt, dass sie weder die Magnetresonanztomographie noch die Röntgenuntersuchung stören. In der Regel ist die Konzentration dieser Marker so eingestellt, dass sie nur bei der Magnetresonanztomographie ein Bildsignal erzeugen und bei der Rönt- gen-Untersuchung kaum sichtbar sind. Bei Platin ist die Situation ähnlich, aber hier ist der Unterschied in der Wirkung bei den beiden bildgebenden Verfahren nicht so ausgeprägt.
Der Röntgen-Marker ist aus Partikeln ausgebildet, die in ein Verbundelement bzw. einem stabförmigen Körper eingebettet sind. Das stabförmige Verbundelement ist wiederum Be- standteil der medizinischen Vorrichtung, das mehrere solcher stabförmigen Verbundelemente umfassen kann, die mit den gleichen oder auch unterschiedlichen einschließlich passivnegativen MRT-Markern versehen sein können. Ein solches stabförmige Verbundelement ist vorzugsweise ausgebildet, wie es als stabförmiger Körper in der WO 2007/000148 A2 beschrieben ist. Auf dieses Dokument wird diesbezüglich Bezug genommen.
Das stabförmige Verbundelement ist schlecht elektrisch leitend ausgebildet. Die Partikel der Marker können grundsätzlich gut elektrisch leitend sein (z.B. Eisen- oder Platin-Partikel). Sie sind jedoch in einer solchen Konzentration vorzusehen, dass sie durch das Matrixmaterial voneinander isoliert sind und zumindest keinen elektrischen Leiter ausbilden, der länger als 15 cm und vorzugsweise nicht länger als 10 cm bzw. 5 cm ist.
Die Verwendung derartiger stabförmiger Verbundelemente, die in der Regel einen Durch- messer von 0,1 mm bis 0,7 mm und vorzugsweise von 0,1 mm bis 0,3 mm aufweisen, erlaubt die einfache Herstellung von Seelen, wobei die Seele auf einfache Weise mit unterschiedlichen Markern ausgebildet werden kann, indem es aus unterschiedlich dotierten stabförmigen Verbundelementen ausgebildet wird. Die stabförmigen Verbundelemente können in ein weiteres übergeordnetes Matrixmaterial, der Hüllmatrix, zur Ausbildung der Seele eingebettet werden. Sie können jedoch auch zur Ausbildung einer Seele geflochten und mit einem Matrixmaterial und/oder einer Hüllmatrix vergossen werden.
Eine solche Hüllmatrix besteht aus einem Hüllpolymer, das nicht durch Filamente verstärkt ist. Grundsätzlich besteht das Bestreben die Seelen möglichst steif auszubilden. Hat die Hüllmatrix keine bildgebende Funktion, dann wird die Seele vorzugsweise aus einem einzigen stabförmigen Körper ohne Hüllmatrix ausgebildet, da das Verbundmaterial bestehend aus nicht-metallischen Filamenten und dem Matrixmaterial eine wesentlich größere Steifigkeit als das Hüllmatrix besitzt. Eine Seele mit zumindest einem Röntgen-Marker und zumindest einem MR-Marker kann somit sowohl bei einer Röntgenuntersuchung als auch bei einer Magnetresonanztomographieuntersuchung eingesetzt werden und ist jeweils gut sichtbar, ohne dass die Bildgebung durch einen der beiden Marker gestört wird.
Bezugszeichenliste
1 medizinische Vorrichtung
2 Lead-Sonde
3 proximaler Endbereich
4 distaler Endbereich 5. Öffnung
6. axiale Richtung
7. Lumen
8. Seele
9. nicht-metallische Filamente
10. Matrixwerkstoff
11. Aramidfaser
12. Glasfaser
13. Verbundelement
14. Hüllmatrix

Claims

Patentansprüche
1. Medizinische Vorrichtung zum Einbringen in den menschlichen oder tierischen Körper umfassend,
eine langgestreckte, rohrförmige Lead-Sonde mit einem proximalen und einem distalen Endbereich, wobei am proximalen Ende der Lead-Sonde eine Öffnung ausgebildet ist, die in ein sich in axialer Richtung erstreckendes Lumen mündet, und das distale Ende der Lead-Sonde verschlossen ist,
eine langgestreckte Seele,
wobei die Seele derart ausgebildet ist, dass sie über das Lumen in die Lead-Sonde einbringbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Seele aus nicht-metallischen Filamenten, die in einen Matrixwerkstoff eingebettet sind, ausgebildet ist.
2. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchmesser der Seele in etwa 60% bis 98% und insbesondere 70% bis 95% des Durchmessers des Lumens der Lead-Sonde beträgt.
3. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Seele eine höhere Biegesteifigkeit als die Lead-Sonde aufweist.
4. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Seele einen MRT-Marker aufweist, wobei sich der MRT-Marker insbesondere über einen Großteil der Länge der Seele erstreckt.
5. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Seele an ihrem distalen Endbereich mit einem MRT-Marker versehen ist.
6. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der MRT-Marker aus Mikropartikel oder Nanopartikel aus einem der folgenden Metalle oder Metallverbindungen ausgebildet ist: Cobal (Co), Nickel (Ni), Molybdän (Mo), Zirkonium (Zr), Titen /Ti), Mangan (Mn), Rubidium (Rb), Aluminium (AI), Palladium (Pd), Platin (Pt), Chrom (Cr) oder Chromdioxid (Cr02), Eisen (Fe), Eisenoxid (FeO, Fe203, Fe304), FePt, wobei die Mikropartikel vorzugsweise Eisenpartikel sind, die eine Größe von 1 pm bis 150 pm, insbesondere 20 pm bis 70 pm und vorzugsweise 40 pm bis 60 pm aufweisen.
7. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die MRT-Marker entlang der zentrischen Längsachse der Seele konzentriert sind, vorzugsweise, indem sich die Marker in einem zentrisch in der Seele angeordneten langgestreckten Verbundelement befinden.
8. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Seele Röntgen-Marker aufweist, wobei die Röntgen-Marker vorzugsweise Barium (Ba), Wolfram (W), Tantal (Ta), Osmium (Os), Praseodym (Pr), Platin (Pt), Gold (Au), Blei (Pb) und insbesondere Bariumsulfat umfassen.
9. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-metallischen Filamente aus Glasfasern, Keramikfasern, Dacron®, Aramid, Polyaramid, Kevlar®, Dyneema® und/oder pflanzlichen Fasern ausgebildet sind.
10. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Seele Aramidfasern und Glasfasern umfasst.
11. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Seele aus einem oder mehreren langgestreckten Verbundelementen ausgebildet ist, wobei ein jedes Verbundelement aus den nicht-metallischen Filamenten, die in den Matrixwerkstoff eingebettet sind, ausgebildet sind, wobei das/die Verbundelement(e) in eine Hüllmatrix eingebettet sind, wobei der Matrixwerkstoff vorzugsweise härter als die Hüllmatrix ist und insbesondere der Matrixwerkstoff aus Epoxidharz und die Hüllmatrix aus Polyurethan (PU), PVC oder Gummi ausgebildet sind.
12. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass im proximalen Endbereich der Lead-Sonde eine Elektrode angeordnet ist, so dass die medizinische Vorrichtung eine Herzschrittmachersonde ausbildet.
13. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die medizinische Vorrichtung einen stabförmigen Körper umfasst, der an Stelle der Seele in die Lead-Sonde einführbar ist, wobei der stabförmige Körper eine Strahlenquelle aufweist.
14. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lead-Sonde aus einem steifen Material ausgebildet ist.
15. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lead-Sonde aus einem flexiblen Material ausgebildet ist.
16. Verfahren zum Positionieren einer medizinischen Vorrichtung in einem menschlichen oder tierischen Körper, wobei
in den menschlichen oder tierischen Körper eine medizinische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 eingeführt wird.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch Verschieben der Seele in der Lead-Sonde, wobei die Seele vorzugsweise eine höhere Biegesteifigkeit als die Lead-Sonde aufweist, die Biegesteifigkeit der medizinischen Vorrichtung zumindest im distalen Endbereich verändert wird.
18. Verfahren gemäß Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Seele MRT-Marker und/oder Röntgen-Marker aufweist, wodurch die Position der medizinischen Vorrichtung im menschlichen oder tierischen Körper beim Einführen der medizinischen Vorrichtung mittels einer MRT- oder Röntgenuntersuchung detektiert wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die medizinische Vorrichtung als Schrittmachersonde verwendet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die medizinische Vorrichtung zur Brachytherapie verwendet wird.
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