DE10306443A1

DE10306443A1 - Aortenklappenstent mit integriertem Internen Bypass

Info

Publication number: DE10306443A1
Application number: DE2003106443
Authority: DE
Inventors: Lothar Sellin; Bock Sun Han; Jan Spillner
Original assignee: Spillner Jan Drmed
Current assignee: Spillner Jan Drmed
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-09-09

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Implantat, das in der Vascularchirurgie oder -radiologie Verwendung findet und besteht in einem Herzklappen tragenden Stent mit Bypass für Organwege, insbesondere für Blutgefäße, der perkutan implantiert wird. DOLLAR A Dieser Herzklappen tragende Stent mit Bypass besteht aus einer Kombination von Polymer (Herzklappenflügel) und Metall (Stent), der in Hohlorganen eingebracht wird und die Herzklappenflügel den Ersatz einer organischen Klappe übernehmen. Durch die Modifikation der angebrachten Bypässe ist es nun erstmals möglich, so ein System auch in einer Aortenposition einzubringen, da die Bypässe mit den Koronarostien verbunden werden können und so eine Durchblutung der Koronarien gewährleistet ist.

Description

Technisches Gebiet
Gegenstand der Erfindung ist ein auf dem Katheterwege implantierbarer Klappenersatz für Organwege, insbesondere für Blutgefäßem z.B. venen bei Klappeninsuffizienz oder temporär für große Arterien. Eine Modifikation dient der Koronarperfusion mittels Baypass eine weitere mittels Öffnung.

Nachdem in der ersten Hälfte dieses Jahrhunderts die methodischen und technischen Grundlagen für einen operativen Aortenklappenersatz (AKE) durch Chirurgen wie Hufnagel erarbeitet worden waren (1), war es dann Anfang der sechziger Jahre möglich, einen AKE unter den Bedingungen der extracorporalen Zirkulation mittels Herzlungenmaschine (HLM) mit vertretbarem Risiko durchzuführen (2). Es war durch einen prothetischen AKE möglich, die Morbidität und Letalität von Patienten mit Erkrankungen der Aortenklappe deutlich zu verbessern (3). Zunächst verwendete man vor allem prothetisches Material zum Klappenersatz, welches jedoch eine lebenslange Antikoagulation erforderte. Im Laufe der achtziger Jahre wurde bei ensprechender Indikation zunehmend biologisches Material zum Klappenersatz verwendet. Als besonders vorteilhaft war hierbei die nicht mehr notwendige Antikoagulation anzusehen.

1996 wurden in der BRD insgesamt ca. 9000 Operationen an der Aortenklappe durchgeführt. 8200 Operationen davon betrafen ausschließlich die Aortenklappe, während die übrigen Eingriffe als Kombinationseingriffe vorgenommen wurden. Die Letalität des operativen AKE's liegt je nach Kombination mit anderen Eingriffen bei 3,7–14 %. Für den einfachen AKE liegt sie bei 3,7 %, bei Kombinatonseingriffen steigt sie dagegen bis auf 14,7 % an (4). Neben der Gefährdung der Patienten durch die technisch relativ schwierige Herzoperation kommt dem umfangreichen operativen Trauma durch die Thorakotomie und der Anwendung der HLM eine herausragende Bedeutung zu. Kirklin beschrieb bereits 1981 ein sepsisähnliches Bild nach Anwendung der HLM (5).

Hierbei ist insbesondere festzuhalten, daß bei bereits praeoperativ stark eingeschränkten Patienten die negativen Einflüsse des operativen Traumas und der HLM am deutlichsten zutage treten, während sonst gesunde Patienten diese Belastung ohne weiteres verkraften. Dennoch ist gerade bei der erstgenannten Patientengruppe die Überwindung dieses sogenannten „Postperfusion" Syndroms oft nur durch längerfristige Intensivtherapie möglich.

In den letzten Jahren hat in der gesamten Chirurgie ein Trend hin zu weniger invasiven d. h. weniger traumatisierenden Operationsverfahren eingesetzt. Auch in der invasiven Kardiologie kam es zu rasanten Entwicklungen der Behandlungsmethoden. Zum Teil ist es möglich, Erkrankungen, welche bis vor wenigen Jahren eine absolute Operationsindikation bedeutet hätten, mittels invasiver kardiologischer Maßnahmen zu behandeln.

Seit Beginn der Aortenklappenchirurgie wurden immer wieder Versuche unternommen, eine Klappenprothese an anderer Stelle v.a. in die Aorta descendens zu implantieren (6). Hierdurch waren gewisse hämo-dynamische Verbesserungen zu beobachten, welche allerdings keineswegs denjenigen bei einem orthotopen Aortenklappenersatz entsprachen. Bereits 1965 berichteten Davies et al. über eine prothetische Aortenklappe, welche jedoch auf einem Katheter befestigt war und dieser in situ belassen werden mußte. Es zeigte sich, daß diese Konstruktion innerhalb kürzester Zeit thrombosierte (7). Moulopolous et al. entwickelten 1971 aufbauend auf Erfahrungen bei der Entwicklung EKG getriggerter IABP Pumpen verschiedene Katheterventile zur Plazierung in Aortenposition, welche die Funktion der Aortenklappe imitieren sollten. Indikationen für diese „Aortenklappenprothesen" wurden damals primär zur hämodynamischen Stabilisierung bei akuten Aorteninsuffizienzen gesehen. Als hämodynamisch am wirkungsvollsten erwies sich in diesen Untersuchungen eine relativ einfache Schirmkonstruktion, welche sich analog der Aortenklappe passiv öffnete und schloß (8).

Dennoch zeigte sich auch bei diesen Konstruktionen eine nach einiger Zeit nicht unerhebliche Thrombosierungsneigung und ein aufgrund unpräziser Plazierungsmöglichkeiten reduzierter coronarer Blutfluß. Ähnliche Ergebnisse erbrachte trotz weiter verbesserter Kathetertechnologie eine neuere Untersuchung von Matsubara et al. 1992 (9). Prinzipiell neue Ansätze, nämlich der Versuch prothetische oder biologische Herzklappen auf endovaskulärem Wege zu positionieren, werden seitdem von einigen Autoren beschritten.

Knudsen et al. positionierten 1993 endoluminal eine biologische Aortenklappe, die auf einem Stent fixiert worden war, in der Aorta descendens (10). Sie konnten dabei prinzipiell aufzeigen, daß die biologische Herzklappe nach vorheriger Größenreduktion durch das Zusammenfalten des Stents, endovaskulärer Implantation und Wiederausdehnung des Stents eine kompetente Funktion aufweist und keine Dislokation stattfindet. Zuvor hatten Pavcnik et al. 1992 eine Kugelprothese in Aortenklappeposition implantiert, welche jedoch sehr provisorisch wirkte. Die Kugel wurde hierbei durch einen dünnwandigen Ballon gebildet, wodurch eine nur kurze Lebensdauer vorprogrammiert war. Dennoch wurde dieser kathetergeführte Aortenklappenersatz am schlagenden Herzen ohne Anwendung der HLM und ohne Thorakotomie durchgeführt (11). 1996 führten Moazami et al. einen kathetergeführten transluminalen orthotopen Aortenklappenersatz durch. Allerdings wurde in dieser Untersuchung nach Thorakotomie und Anschluß des Tieres an die HLM unter Cardioplegie die native Aortenklappe reseziert und die biologische Aortenklappe unter Sicht kathetergeführt plaziert. Einzig die mechanisch stabile Verankerung in Aortenposition bei gleichzeitiger Kompetenz der kathetergeführt plazierten Aortenklappe konnte gezeigt werden (12).

Neben eigenen Untersuchungen (13) ist in den letzten Jahren ein zunehmendes Interesse an einem perkutanen Aortenklappenersatz zu verzeichnen. (14–16) Bis auf diese wenigen genannten Veröffentlichungen sind bisher keine Untersuchungen zu einem komplett endovasculären oder auch transluminalen Aortenklappenersatz ohne Thorakotomie und HLM durchgeführt worden, obwohl dem Verfahren eines perkutanen AKE's für die nächste Zukunft eine zunehmende Bedeutung zugesprochen wird (17).

Literatur:

(1) Hufnagel CA., Harvey WP., Rabil PJ., McDermott TF.:Surgical correction of aortic insufficiency. Surgery 1954; 35: 673–683
(2) Harken DE., Soroff HS., Taylor WJ., Lefemine AA., Gupta SK., Lunzer S.: Partial and complete prosthesis in aorta insufficiency. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1960; 40: 744–763
(3) Schwartz F., Baumann P., Manthey J., Hoffmann M., Schuler G., Mehmenl HC., Schmitz W., Kubler W.: The effect of aortic valve replacement on survival. Circulation 1982; 66: 1105–1110
(4) Kalmar P., Irrgang E.: Cardiac Surgery in Germany during 1996. Thorac. Cardiovasc. Surgeon 45 (1997): 134–137
(5) Blackstone E.H., Kirklin J.W., Stewert R.W., Chenoweth D.E.: Damaging effects of cardiopulmonary bypass. In: Wu K. K., Rossi E.C., eds. Prostaglandin clinical medicineChicago: Year book, 1981: 355–369
(6) Hufnagel CA., Haevey WP.: The surgical correction of aortic regurgitation Prelimary report. Bull Georgetown Univ Med. Center 1953; 6: 3–6
(7) Davies H.: Catheter mounted valve for temporary relief of aoriic insufficiency. Lancet 1965; 1: 250
(8) Moulopolous SD., Anthopolous L., Stamatelopolous S., Stefadorous M.: Catheter-mounted aoriic valves. 1971; 11: 423–430
(9) Matsubara T., Yamazoe M., Tamura Y., Oshima M., Yamazaki Y., Suzuki M., Izumi T., Shibata A: Niigata, Japan. Balloon catheter with check valves for experimental relief of acut aortic regurgitation. Am Heart J 1992; 124: 1002–1008
(10) Knudsen L. L., Andersen H.R., Hasenkam J.M.: Catheter implanted prostetic heart valves. Int. J. Artif. Organs 1993; 16: 253–62
(11) Pavcnik D. et al.: Development and initial Experimental Evaluation of a Prosthetic Aortic Valve for Transcatheter Placement. Radiology 183; 1992: 151–154
(12) Moazami N. et al: Transluminal Aortic Valve Placement. ASAIO Journal 1996; 42: 381–385
(13) J. Spinner et al: Endovascular Aortic valve Replacement", Preliminary Experience. Cardiovascular Engineering Vol. 5, No 2 June 2000, 93
(14) Lutter G, Kuklinski D, Berg G, von Samson P, Martin J, Handke M, Uhrmeister P, Beyersdorf F: Percutaneous aortic valve replacement: An experimental study. I. Studies on implantation. J Thorac Cardiovasc Surg 2002; 123: 768–776
(15) Boudjemline Y. et al.: Steps toward percutaneous Aortic valve replacement. Circulation 2002; 105: 775–778
(16) Cribier A. et al.: Percutaneous transcatheter implantation of an aoriic valve prosthesis for calcific aoriic stenosis. Circulation 2002;106:3006–3008
(17) Bailey S.R.: Percutaneous Expandable Prostetic valves. In: Topol E.J.: Textbook of Interventional Cardiology. Vol. 2, Second edition 1994; W.B. Saunders philadelphia

Wie oben ausgeführt herrscht heute in der Literatur Einigkeit darüber, daß ein inerventionller Herzklappenersatz technisch machbar ist. Ferner gehen alle ernstzunehmenden Arbeitsgruppen nach dem Prinzip eines herzklappen-tragenden Stents vor. Unterschiede bzw. verschiedene Verfahren finden sich bezüglich der Stents, der Verankerung derselben und den Plazierungsverfahren.

Ein bis heute nicht gelöstes Problem bei einem interventionellen Aortenklappenersatz stellt jedoch die Sicherstellung der lebensnotwendigen Durchblutung der Herzkranzgefäße (coronare Perfusion) dar. Dieses Problem ist lediglich in der Arbeit von Boudjemline et al. thematisiert worden.

Wenige Millimeter oberhalb der Aortenklappe entspringen die Herzkranzefäße (Coronarien) aus der Aorta. Bei einer Verlegung derselben durch ungenau platzierte Stents, Herzklappenanteile oder abgesprengte Verkalkungen entsteht ein lebensbedrohlicher Herzinfarkt. Wir sehen in diesem Problem den wichtigsten Grund dafür, dass ein interventioneller Herzklapenersatz bis heute nicht mit einer ausreichenden Sicherheit für den Patienten durchgeführt werden kann.

Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, aus der Verbindung von zwei Prinzipien zum einen soll die Herzklappe des Klappentragenden Stents oberhalb der Herzkranzgefäße zu liegen kommen und nicht wie bei allen bisherigen Untersuchungen Erfindungen an orthotoper Lage dh. Wenige Millimeter unterhalb der Herzkranzgefäße (supracoronare Lage anstelle einer bisherigen subcoronaren Lage).

Allein hierdurch ist jedoch keine ausreichende Durchblutung der Herzkranzgefäße zu gewährleisten, da eine diastolische Perfusion durch die Lageänderung nicht gewährleistet ist.

Zum anderen besteht unsere Erfindungsgemäße Problemlösung deshalb in der Verwendung eines in den Herzklappentragenden Stent integrierten internen Bypasses. Dies bedeutet, dass eine, von der übrigen Zirkulation abgetrennten, Verbindung von oberhalb der neu eingesetzten Herzklappe bis hin zu den Herzkranzgefäßen hergestellt wird. Eine, in die Herzklappe selbst oder an sonstiger Stelle des herzklappentragenden Stents eingebaute Verbindung bis zu den Herzkranzgefäßen sorgt so für einen die Coronarperfusion sichernden Blutfluß, so dass keine Einschränkung der Coronarperfusion auftritt.

Detaillierter beschrieben wird eine Gefäßprothese oder ähnliches Material mit Öffnung nach oberhalb der neu zu implantierenden Herzklappe mit der Öffnung der Herzkranzgefäße dicht verbunden, so dass über diesen Umweg eine Durchblutung der Herzkranzgefäße sichergestellt wird.

Wegen der Verwandschaft mit aortokoronaren Bypässen haben wir dieser Problemlösug den Namen „Herzlappentragender Stent mit integriertem internem Bypass genannt" Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren noch detallierter beschrieben.
Die Anwendung und Herstellung ist dem Fachmann Bekannt und bedarf daher keiner weiteren Erklärung
1a zeigt die schematisch einen zusammengefalteten Herzklappentragenden Stent mit integrierten Baypass in einem Hohlorgan.
1b zeigt ein schematisch entfalteten Herklappentragenden Stent mit integrierten Baypass in einem Hohlorgan.
2a zeigt eine schematisch zusammengefalteten Herzklappentragenden Stent mit Baypass.
2b zeigt eine schematisch entfalteten Herklappentragenden Stent mit Baypass.
3a zeigt ein schenatisch gefalteten Herzklappentragenden Stent mit Baypass ohne Transportsystem.
3b zeigt ein schematisch entfalteten Herzklappentragenden Stent mit Baypass ohne Transportsystem.
4 zeigt ein schematisch entfalteten herzklappentragenden Stent mit Baypass wobei die Herzklappe am oberen teil des Stents angebracht wurde.
Bezugszeichenliste
1a Herzklappentragender Steht mit Bypass auf Einführungskatheter im gefalteten Zustand.
1: Einführungskatheter, 2: Hohlorgan, 3: Steht , 4: Herzklappe aus Polyurethan, 5: Steht , 6: Klappenhalterung für Klappensegel, 7: Bypass.
1b Herzklappentragender Steht mit Bypass im expandiertem zustand liegend in einem Holorgan.
1: Einführungskatheter, 2: Holorgan, 3: Steht , 4: Klappenhlterung für Klappensegel, 5:Stent, 6: Holorgan, 7: Bypass am oberteil der Klappe angebracht, 8: Aussenseite der Klappenhalterung für Klappensegel, 9: Bypass am Ende der Klappenhalterung angebracht, 10: Bypass am Steht angebracht.
2a Herzklappentragender Steht mit Bypass im Gefaltetem Zustand
1: Herzklappenflügel aus Polyurethan, 2: Steht, 3: Herzklappenflügel aus Polyurethan draufsicht, 4: Klappenhalterung für Klappensegel im gefalteten Zustand.
2b Herzklappentragender Steht mit Bypass im geöffneten Zustand
5: Herzklappensegel aus Polyurethan, 6: Steht, 9: Klappenhalterung für Klappensegel, 10: Bypass, 7: Herzklappensegel draufsicht, 8: Klappenhalterung für Klappensegel.
3a Gefalteter Herzklappentragender Steht mit Bypass ausehalb eines Hohlorgans
1: Steht, 2: Herzklappenflügel aus Polyurethan, 3: Steht, 8: Bypass
3b Expandierter Herzklappentragender Steht mit Bypass
4: Steht, 5: Herzklappenflügel aus Polyurethan, 6: Steht, 7: Bypass am Steht, 9: Bypass an der Herzklappenhalterung.
4 Herzklappentragender Steht mit Bypass wobei die Herzklappe am Ende aufgesetzt wird
1: Herzklappenflügel aus Polyurethan, 2: Bypass, 3: Steht, 4: Bypass 5: Herzklappenhalterung für Klappenflügel.

Claims

Herzklappentragender Stent mit integriertem Bypass für Organwege, bestehend aus einem selbstexpandierbaren Stent und Herzklappenhaltesytem für Klappensegel aus Polyurethan der aus Memmorymetall oder Memmorypolymer gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Stent Bypässe angebracht sind.
Herzklappentragender Stent mit integriertem Bypass nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stent aus Titan, Titanol, Nitinol oder Kunststoff besteht.
Herzklappentragender Stent mit integriertem Bypass nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte oder aufgesetzte Herzklappe aus thermoplastischen Polymeren wie Polyurethan, (resorbierbaren) Polyester, PVC, Silikonelastomeren oder Teflon bestehen kann oder aus in Kunststoff gefasste organische Membranen sowie mechanischer oder biologischer Art.
Herzklappentragender Stent mit integriertem Bypass nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die zum Einsatz kommenden Materialien eine antithrombogenen Beschichtung aufweisen können.
Herzklappentragender Stent mit integriertem Bypass nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Herzklappen im inneren und aüßeren der Stents integriert werden kann.