DE69411903T2

DE69411903T2 - Gleitfähige katheter

Info

Publication number: DE69411903T2
Application number: DE69411903T
Authority: DE
Inventors: Joseph Los Altos Ca 94022 Eder; Erik T. Menlo Park Ca 94025 Engelson; Robert Fremont Ca 94536 Hergenrother
Original assignee: Target Therapeutics Inc
Current assignee: Target Therapeutics Inc
Priority date: 1993-05-12
Filing date: 1994-05-12
Publication date: 1999-04-01
Anticipated expiration: 2014-05-13
Also published as: EP0693948A1; JPH07504599A; IL109637A0; AU6832894A; EP0693948B1; CA2127257A1; US5531715A; ATE168568T1; US6221061B1; AU680911B2; TW275586B; DE69411903D1; US20010011165A1; WO1994026336A1; EP0693948A4; CA2127257C; US5789018A; JP2705852B2; US6706025B2

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das allgemeine Gebiet chirurgischer Instrumente. Sie betrifft insbesondere Katheter, die bei kardiovaskulären oder endovaskulären Verfahren zur Beförderung von diagnostischen, therapeutischen oder vasookklusiven (gefäßverschließenden) Mitteln oder Vorrichtungen zu einem Zielort innerhalb eines menschlichen oder Tierkörpers verwendet werden, der durch ein System von natürlichen Passagen zugänglich ist. Die Katheter werden so beschichtet, daß sie außergewöhnlich schlüpfrig sind, und die Beschichtung ist sehr dauerhaft.

Technischer Hintergrund der Erfindung

Katheter werden zunehmend zur Beförderung diagnostischer und therapeutischer Mittel und Vorrichtungen zu internen Zielorten benutzt, die durch das Kreislaufsystem oder ein anderes System zugänglich sind. Es gibt eine Anzahl allgemeiner Verfahren zum Einführen von Kathetern in Gefäße im Körper, um Zielorte zu erreichen, die schwer zugänglich sind. Bei einem Verfahren wird ein tordierbarer Führungsdraht in die Gefäße eingeführt und gedreht, während sein Vordringen durch die Körperpassagen mittels Radiographie beobachtet wird, um zu ermöglichen, daß die gebogene Spitze des Führungsdrahtes einem gewählten Weg folgt (wenn sich eine Auswahl von Passagen findet) und zum Zielort vorgeschoben wird. In gewählten Zeitabständen während des Vorrückens des Führungsdrahts wird der Katheter am Führungsdraht entlang vorgeschoben, bis sich das distale Ende des Katheters dem distalen Ende des Führungsdrahts nähert. Dieses Verfahren wird so lange wiederholt, bis sich das distale Ende des Katheters am Zielort befindet. Ein Beispiel dieses Verfahrens wird in der US-A-4 884 579 beschrieben. Dies ist ein in weiten Kreisen anerkanntes und geschätztes Verfahren für den Zugang zu Zielorten in einem komplizierten Bereich des Ge fäßsystems. Es hat jedoch den Nachteil, daß es wegen der Notwendigkeit, den Führungsdraht und den Katheter durch das Gefäßsystem vorzuschieben und zu drehen, ein wenig zeitraubend ist.
Ein zweites Verfahren, einen Katheter zu einem Zielort zu befördern, ist die Verwendung der Blutströmung als Antriebskraft für das Plazieren des distalen Katheterendes am gewünschten Zielort. Derartige Verfahren verwenden oft einen hochflexiblen Katheter, der an seinem distalen Ende einen aufblasbaren, aber zuvor durchstochenen Ballon aufweist. Im Gebrauch wird der Ballon teilweise aufgeblasen und durch die Blutströmung zum Zielort transportiert. Während des Einbringens wird der Ballon fortwährend aufgeblasen, um aus dem Ballon auslaufendes Fluid nachzufüllen. Auch dieses Verfahren hat Nachteile, zu denen die Tatsache gehört, daß zumindest der distale Abschnitt des Katheters so schlaff ist, daß er nicht ohne Ausbeulen bzw. Knicken geschoben werden kann. Statt dessen muß der Katheter vorwärts bewegt werden, indem ein Fluid zum Aufblasen des Ballons injiziert wird, um den Katheter zum Zielort voranzutreiben. Außerdem besteht die Gefahr, daß ein Gefäß durch einen zu stark aufgeblasenen Ballon zum Platzen gebracht wird.
Um einige der oben beschriebenen Probleme in Angriff zu nehmen, betrifft ein weiteres Verfahren die Verwendung flexibler Katheter mit äußerst flexiblen distalen Abschnitten, die zu einem Zielort gelenkt werden können, indem die Blutströmung zu diesem Ort ausgenutzt wird, jedoch ohne Verwendung von Ballons an der distalen Katheterspitze. Diese strömungsgelenkten Katheter haben den Vorteil großer Schnelligkeit, da sie sehr schnell in entfernte Abschnitte des Körpers gelangen können. Sie unterliegen der offensichtlichen Beschränkung, daß die distale Katheterspitze nur den Weg einschlagen kann, wo die Blutströmung am stärksten ist. Außerdem unterliegen die Katheter oft Beschränkungen bezüglich der Größe der "Last", die zu dem gewählten Ort transportiert wird. Anders ausgedrückt, strömungsgelenkte Katheter ohne Ballon können eine marginale Alternative sein, wenn eine größere Emboliespirale oder ein Teilchen mit großem Durchmesser zu dem gewählten Ort zu trans portieren ist. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Beschichtung von Kathetern wie diesen, um deren Zugangsgeschwindigkeit weiter zu verbessern.
Andererseits sind über einen Draht gezogene Katheter mit unterschiedlicher Steifigkeit zwar ziemlich widerstandsfähig und können Emboliespiralen und Teilchen mit großem Durchmesser durch ihren großen Hohlraum befördern, sind aber in der Zugangszeit vergleichsweise recht langsam. Die Reibung mit dem Inneren des Führungskatheters oder dem Gefäßweg verlängert die für das Verfahren benötigte Zeit beträchtlich. Die über Draht gezogenen Katheter können jedoch zu Abschnitten des Gefäßsystems gelenkt werden, die für den strömungsgelenkten Katheter unzugänglich sind. Die Verringerung des Widerstands des über Draht gezogenen Katheters, um seine Gleitfähigkeit zu verbessern und die Zugangszeit zu entfernten Körperstellen zu verbessern, bildet einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen beschichteten Katheter, der Abschnitte mit unterschiedlicher Flexibilität aufweist und für die Beförderung diagnostischer, therapeutischer oder gefäßverschließender Mittel oder Vorrichtungen zu möglicherweise weit entfernten Abschnitten des Gefäßsystems oder anderer Systeme mit offenem Hohlraum innerhalb des Körpers geeignet ist. Die Beschichtung ist erheblich schlüpfriger bzw. gleitfähiger als andere bekannte Beschichtungen und sehr haltbar.
Die vorliegende Erfindung weist außerdem ein Verfahren zum Beschichten von Kathetern mit gleitfähigen hydrophilen Polymeren und ein Verfahren zur Herstellung einer dünnen Schicht von derartigen Polymeren auf Polymersubstraten auf.
Die US-A-4 876 126 betrifft ein medizinisches Gerät, das auf seiner Oberfläche eine reaktionsfähige funktionelle Gruppe aufweist, die eine kovalente Bindung mit einem wasserlöslichen Polymer eingeht. In den Spalten 4 und 6 werden eine große Zahl verschiedener Polymere beschrieben.
Die EP-A-0 389 632 betrifft ein schlüpfriges bzw. gleitfähiges medizinisches Material und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Dieses Material weist Oberflächen mit gerin gen Reibungseigenschaften auf, die angeblich durch eine große Zahl verschiedener, auf den Seiten 4 bis 12 erwähnter Materialien erzeugt werden.
Die US-A-5 171 232, auf deren Offenbarung der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht, betrifft einen flexiblen Kunststoffkatheter, wobei aber keine gleitfähige Beschichtung erwähnt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kathetereinheit mit einem langgestreckten röhrenförmigen Element (102, 402) mit proximalen und distalen Enden (104, 106, 404, 406) und einem inneren Hohlraum (108), der sich zwischen diesen Enden erstreckt, wobei das Element aufweist:
(a) einen relativ steifen proximalen Abschnitt (122, 410);
(b) einen relativ flexiblen distalen Abschnitt (120, 408); und
(c) einen Übergangsabschnitt (124, 412) zwischen dem proximalen und dem distalen Abschnitt, der weniger flexibel als der distale Abschnitt, aber flexibler als der proximale Abschnitt ist;
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der distale Abschnitt einen gleitfähigen Überzug mit zwei oder mehr Polymeren oder einem Cooolymer, die aus mindestens zwei Monomeren von N-Vinylpyrrolidon, Acrylamid oder Polyethylenglycolacrylat-Monomeren gebildet sind, und/oder mit einem Polymer oder Copolymer mit Acrylamidomethylpropansulfonsäure und deren Salzen aufweist.
Dieser beschichtete Katheter eignet sich zum Einführen in eine gewundene, kleine Gefäßpassage und für ein Verfahren zur Beförderung eines Mittels oder einer Vorrichtung zu einem Zielort. Die Beschichtung ist sehr schlüpfrig und ziemlich haltbar. Der Katheter kann entweder mit Hilfe der Blutströmung oder durch Verwendung eines Führungsdrahts zu diesem Ort gelenkt werden. Der Katheter weist einen langgestreckten röhrenförmigen Körper mit proximalen und distalen Enden und einen Hohlraum auf, der sich zwischen den Enden erstreckt, durch die das diagnostische, therapeutische oder gefäßverschließende Mittel oder die Vorrichtung befördert wird. Gegebenenfalls kann der Hohlraum für den Durchgang eines Führungsdrahts benutzt werden.
Der langgestreckte röhrenförmige Körper besteht typischerweise aus (a) einem relativ steifen und sich vielleicht verjüngenden proximalen Abschnitt, (b) einem relativ flexiblen distalen Abschnitt und (c) einem Übergangs- oder Zwischenabschnitt zwischen dem proximalen und dem distalen Abschnitt, der weniger flexibel als der distale Abschnitt, aber flexibler als der proximale Abschnitt ist. Zumindest der distale Abschnitt und wünschenswerterweise auch der Übergangsabschnitt des Katheters ist mit einem gleitfähigen Polymermaterial behandelt. Wenn dies gewünscht wird, können alle Abschnitte bis auf den Abschnitt, den der Arzt bei der abschließenden Manipulation tatsächlich handhabt, mit gleitfähigen Polymeren beschichtet werden.
Die Katheterkörper werden durch ein Verfahren mit hydrophilen Polymermaterialien beschichtet, welches das Aufbringen des Polymers aus einer verdünnten Polymer- oder Oligomerlösung mit anschließendem gleichzeitigen Entfernen des Lösungsmittels und Aushärten des aufgebrachten Vorläufers aufweist. Mehrfachbeschichtungen werden in Erwägung gezogen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Schema, das einen Infusionskatheter darstellt, der nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.
Fig. 2 zeigt ein Schema, welches das distale Ende einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen strömungsgelenkten Infusionskatheters darstellt, bei dem das distale Ende S-förmig ausgebildet ist.
Fig. 3 zeigt ein Schema, das eine Einheit aus einem strömungsgelenkten Infusionskatheter, einem Führungsstab und einem Führungskatheter darstellt.
Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht einer typischen erfindungsgemäßen Kathetereinheit, die für den Gebrauch mit einem Führungsdraht angepaßt ist.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist ein Katheter, wahlweise mit einem Führungsdraht, der einzelne Abschnitte von verschiedener Flexibilität aufweist. In jeder Variante der Erfindung weist der Katheter einen relativ steifen proximalen Abschnitt und einen weniger steifen Mittelabschnitt auf. Für Geräte, die zur Verwendung als strömungsgelenkte Katheter gedacht sind, ist der distale Endabschnitt ziemlich flexibel; für Geräte, die zur Verwendung mit Führungsdrähten gedacht sind, braucht der distale Endabschnitt nicht ganz so flexibel zu sein, da er nur dem Weg des Führungsdrahts zu folgen braucht, ohne daß dieser vorgegebene Weg wesentlich gestört wird.
Zumindest der distale Abschnitt des Katheters ist mit einem polymeren Material beschichtet, um seine Gleitfähigkeit zu erhöhen und die Möglichkeit einer Verletzung bei seiner Bewegung durch den Körperhohlraum auf ein Minimum zu reduzieren. Der mittlere oder Übergangsabschnitt des Katheters kann gleichfalls mit dem polymeren Material beschichtet sein. Der proximale Abschnitt kann ebenfalls beschichtet sein; allerdings bleibt zur besseren Kontrolle am besten ein kleiner proximaler Endabschnitt unbeschichtet.
Als Beschichtungen bei der erfindungsgemäßen Kathetereinheit sind Polymere oder Oligomere von Monomeren besonders geeignet, die unter N-Vinylpyrrolidon; Polyethylenglycolacrylaten, wie z.B. Monoalkoxypolyethylenglycolmono(meth)- acrylaten, einschließlich Monomethoxytriethylenglycolmono- (meth)acrylat, Monomethoxytetraethylenglycolmono(meth)acrylat, Polyethylenglycolmono(meth)acrylat; Acrylamid; Acrylamidomethylpropansulfonsäure und deren Salzen ausgewählt sind. Aus diesen Monomeren können Homopolymere oder Blockcopolymere oder statistische Copolymere gebildet werden. Eine Alternative ist auch die Verwendung von Oligomeren dieser Monomere bei der Beschichtung der Katheter zur weiteren Polymerisation. Bevorzugte Monomere sind u.a. N-Vinylpyrrolidon; zu statistischen oder Blockcopolymeren polymerisiertes Acrylamid.
Außerdem können hydrophobe Monomere in einem Anteil bis zu etwa 30 Gew.-% des resultierenden Copolymers in dem polymeren Beschichtungsmaterial enthalten sein, solange der hydro phile Charakter des resultierenden Copolymers nicht wesentlich gefährdet wird. Geeignete Monomere sind u. a. Ethylen, Propylen, Styrol, Styrolderivate, Alkylmethacrylate, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Methacrylnitril und Vinylacetat. Wegen ihrer Neigung zu einer leichten Bindung an die typischen polymeren Kathetersubstrate werden Ethylen, Propylen, Styrol und Styrolderivate bevorzugt.
Polymere oder Oligomere, die unter Anwendung des nachstehend beschriebenen Verfahrens aufgebracht werden, sind mit photoaktiven oder strahlenaktiven Gruppen aktiviert oder funktionalisiert, um eine Reaktion der Polymere oder Oligomere mit der darunterliegenden Polymeroberfläche zu ermöglichen. Geeignete Aktivierungsgruppen sind u.a. Benzophenon, Thioxanthon und dergleichen, Acetophenon und dessen Derivate, die wie folgt spezifiziert werden:
mit den folgenden Bedeutungen:
R¹ ist H, R² ist OH, R³ ist Ph; oder
R¹ ist H, R² ist eine Alkoxygruppe mit -OCH&sub3;, OC&sub2;H&sub3;, R³ ist Ph; oder
R¹ = R² = eine Alkoxygruppe, R³ ist Ph; oder
R¹ = R² - eine Alkoxygruppe, R³ ist H; oder
R¹ - R² = Cl, R³ ist H oder Cl
Andere bekannte Aktivatoren sind gleichfalls geeignet. Die polymere Beschichtung kann dann an das Substrat gebunden werden, wobei bekannte und geeignete Verfahren angewandt werden, die auf der Grundlage der gewählten Aktivatoren auszuwählen sind, z.B. durch ultraviolettes Licht, Hitze oder ionisierende Strahlung. Die Vernetzung mit den aufgeführten Polymeren oder Oligomeren kann durch Verwendung von Peroxiden oder Azoverbindungen erfolgen, wie z.B. Acetylperoxid, Cumylperoxid, Propionylperoxid, Benzoylperoxid oder dergleichen. Ein polyfunktionelles Monomer, wie z.B. Divinylbenzol, Ethy lenglycoldimethacrylat, Trimethylolpropan, Pentaerythritoldi- (oder tri- oder tetra-)methacrylat, Diethylenglycol oder Polyethylenglycoldimethacrylat und ähnliche multifunktionelle Monomere, welche die oben diskutierten Polymere und Oligomere verbinden können, ist gleichfalls für die vorliegende Erfindung geeignet.
Der Polymerüberzug kann auf den Katheterkörper oder auf ein anders Polymersubstrat nach irgendeinem von vielen Verfahren aufgebracht werden, z.B. durch Aufsprühen einer Lösung oder Suspension aus dem Polymeren oder aus Oligomeren der Monomere auf den Katheter oder durch Eintauchen des Katheters in die Lösung oder Suspension (nach Abdichten der offenen Enden, wenn dies so gewünscht wird). Initiatoren bzw. Aktivatoren können in der Lösung enthalten sein oder in einem getrennten Schritt aufgebracht werden. Der Katheter kann getrocknet werden, um das Lösungsmittel nach dem Aufbringen des Polymers oder Oligomers auf den Polymerkörper zu entfernen, und danach oder gleichzeitig vernetzt werden.
Die Lösung oder Suspension sollte stark verdünnt werden, da nur eine sehr dünne Polymerschicht aufzubringen ist. Wir haben festgestellt, daß ein Oligomer- oder Polymeranteil in einem Lösungsmittel zwischen 0,25 Gew.-% und 5,0 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 2,0 Gew.-%, für eine dünne und vollständige Bedeckung des entstehenden Polymers hervorragend geeignet ist. Bevorzugte Lösungsmittel für dieses Verfahren bei Verwendung der bevorzugten Polymere und des bevorzugten Verfahrens sind Wasser, Alkohole mit niedrigem Molekulargewicht und Ether, insbesondere Methanol, Propanol, Isopropanol, Ethanol und deren Gemische. Andere mit Wasser mischbare Lösungsmittel, z.B. Tetrahydrofuran, Methylendichlorid, Methylethylketon, Dimethylacetat, Ethylacetat usw., sind für die angegebenen Polymere geeignet und müssen entsprechend den Eigenschaften des Polymers ausgewählt werden; wegen des hydrophilen Charakters der Polymere und Oligomere sollten sie polar sein, aber wegen der Reaktivität der Endgruppen dieser Materialien müssen bekannte Absättigungs- bzw. Quenching-Effekte, die durch Sauerstoff, Hydroxylgruppen und dergleichen verursacht werden, vom Anwender dieses Verfahrens bei der Auswahl von Polymeren und Lösungsmittelsystemen erkannt werden.
Als Beschichtung für die weiter unten diskutierten Katheterkörper werden physikalische Gemische von Homo-Oligomeren von Polyvinylpyrrolidon und Polyacrylamid besonders bevorzugt. Die Katheterkörper oder Substrate werden vorzugsweise besprüht oder getaucht, getrocknet und bestrahlt, um eine polymerisierte und vernetzte Polymerhaut aus den angegebenen Oligomeren herzustellen.
Die gleitfähige hydrophile Beschichtung wird vorzugsweise unter Anwendung von im allgemeinen gleichzeitigen Lösungsmittelentfernungs- und Vernetzungsvorgängen hergestellt. Die Beschichtung wird mit einer Geschwindigkeit aufgebracht, die eine "Folienbildung" der Lösung gestattet, z. B. die Bildung einer sichtbar glatten Schicht ohne "Fließspuren". Bei einem Tauchvorgang für die meisten unten angegebenen Polymersubstrate finden sich die optimalen Beschichtungsgeschwindigkeiten bei einer linearen Lösungsmittelentzugsgeschwindigkeit zwischen 0,64 und 5,08 cm/s (0,25 und 2,0 Zoll/s), vorzugsweise zwischen 1,27 und 2,54 cm/s (0,5 und 1,0 Zoll/s).
Die Lösungsmittelverdampfungsvorgänge können mit Hilfe einer Heizkammer ausgeführt werden, die geeignet ist, die Oberfläche auf einer Temperatur zwischen 25ºC und der Glasübergangstemperatur (Tg) des darunterliegenden Substrats zu halten. Bevorzugte Temperaturen sind 50ºC bis 125ºC. Besonders bevorzugt für die angegebenen und bevorzugten Lösungsmittelsysteme ist der Bereich von 75ºC bis 110ºC.
Zum Vernetzen der Polymervorläufer auf dem Substrat können Ultraviolett-Lichtquellen verwendet werden. Wünschenswert ist die Bewegung durch eine Bestrahlungskammer mit einer Ultraviolett-Lichtquelle von 90-375 nm (vorzugsweise 300-350 nm) mit einer Strahlungsdichte von 50-300 mW/cm² (vorzugsweise 150-250 mW/cm²) über eine Zeitspanne von drei bis sieben Sekunden. Der Durchgang eines Katheters durch die Kammer mit einer Geschwindigkeit von 0,64 bis 5,08 cm (0,25 bis 2,0 Zolls) [1,27 bis 2,54 cm/s (0,5 bis 1,0 Zoll/s)] in einer Kammer von drei bis neun Zoll Länge ist geeignet. Bei Verwendung ionisierender Strahlung kann eine Strahlungsdichte von 1 bis 100 kRad/cm² (vorzugsweise von 20 bis 50 kRad/cm²) auf die Lösung oder Suspension des Polymersubstrats angewandt werden.
Eine außergewöhnliche Haltbarkeit der entstandenen Beschichtung erhält man durch Wiederholen der Schritte Tauchen/Lösungsmittelentzug/Bestrahlen bis zu fünf mal. Bevorzugt sind zwei bis vier Wiederholungen.
Fig. 1 zeigt einen Infusionskatheter (100), der nach einer Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Der Katheter (100) weist einen langgestreckten, röhrenförmigen Körper (102) mit einem proximalen (104) und einem distalen (106) Ende und einem offenen inneren Hohlraum (108) auf, der sich zwischen den Enden erstreckt. Der langgestreckte röhrenförmige Körper (102) weist drei Abschnitte auf; einen relativ flexiblen und widerstandsfähigen distalen Abschnitt (120), einen relativ steifen, sich verjüngenden proximalen Abschnitt (122) und einen Übergangsabschnitt oder ein Segment (124) zwischen dem proximalen und dem distalen Abschnitt, der weniger flexibel als der distale Abschnitt (120), aber flexibler als der proximale Abschnitt (122) ist.
Der langgestreckte röhrenförmige Körper (102) weist einen widestandsfähigen distalen Abschnitt (120) auf, der wünschenswerterweise relativ flexibel ist, so daß der Katheter in einer gewundenen Gefäßpassage leicht navigieren kann. Mit "relativ flexibel" ist gemeint, daß eine Kraft von 4,5·10&supmin;&sup4; N (1·10 4 pounds) einer Abbiegung des Materials um 10º aus der Horizontalen entspricht, oder daß eine Kraft von nur etwa 22,5·10&supmin;&sup4; N (5·10&supmin;&sup4; pounds) erforderlich ist, um das Material um etwa 80º aus der Horizontalen zu biegen. Mit "relativ widerstandsfähig" ist gemeint, daß das Material einen Berstdruck von mehr als 13,5 Bar (195 psi) aufweist, stärker bevorzugt einen Berstdruck zwischen etwa 13,5 und 15,2 Bar (195 und 220 psi).
Der flexible distale Abschnitt (120) weist ein offenes Ende auf, das die Infusion von diagnostischen, therapeutischen oder gefäßverschließenden Mitteln in den Zielort gestattet. Wenn der Katheter ein strömungsgelenkter Infusionskatheter ist, dann besteht der flexible distale Abschnitt (120) vorzugsweise aus einem elastischen und biologisch verträglichen Polymer, wie z.B. aus Polyethylen niedriger Dichte, Polyurethan, einem Blockcopolymer von Polyamid, Polyvinylchlorid oder Silicon oder Gemischen der obigen Materialien.
Der flexible distale Abschnitt (120) kann ein oder mehrere strahlenundurchlässige Bänder (130) tragen oder mit einem strahlenundurchlässigen Material dotiert sein, wie z.B. mit Bariumsulfat, Bismuttrioxid, Bismutcarbonat, Wolfram, Tantal oder dergleichen, so daß die Position des distalen Katheterbereichs innerhalb des Gefäßes radiographisch sichtbar gemacht werden kann. Der distale Abschnitt (120) macht typischerweise etwa 5 bis 25% der Gesamtlänge des röhrenförmigen Elements aus und hat eine Länge von etwa 5 bis 40 cm, vorzugsweise von etwa 10 bis 20 cm. Der Innendurchmesser des distalen Abschnitts (120) kann etwa 0,25 bis 0,50 mm, stärker bevorzugt etwa 0,25 bis 0,35 mm betragen. Der Außendurchmesser des distalen Abschnitts kann etwa 0,50 bis 0,80 mm, stärker bevorzugt etwa 0,60 bis 0,70 mm betragen. Die Wanddicke des distalen Abschnitts 120 beträgt etwa 0,1 bis 0,3 mm.
Der proximale Abschnitt (122) des langgestreckten röhrenförmigen Körpers (102) ist bei Verwendung als strömungsgelenkter Infusionskatheter relativ steif, so daß es leicht geschoben bzw. gestoßen werden kann und die Notwendigkeit einer Unterstützung durch einen Führungsdraht auf diese Weise entfällt. Der proximale Abschnitt (122) kann aus einem polymeren oder metallischen Material bestehen, das relativ steif und biologisch verträglich ist, wie z.B. Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen, Nylon, Polyurethan, Polyimiden, Polyvinylchlorid, Polysulfonen, Polyfluorkohlenstoffen, Polyethylenterephthalat, deren Gemischen, Copolymeren; oder aus Polyester-Elastomeren oder einem Gewebeschaft (einem äußeren Polymerkern mit einem Metallgeflecht als innerem Kern). Der proximale Abschnitt (122) kann ein sich verjüngendes proximales Teilstück (134) zur Befestigung am proximalen Endverbinder (150) sowie ein distales Teilstück (132) aufweisen. Das proximale Teilstück (134) des proximalen Abschnitts (122) kann etwa 60% bis 80% der Gesamtlänge des röhrenförmigen Elements (102) ausmachen und hat typischerweise eine Länge von etwa 90 bis 130 cm, vorzugsweise von etwa 100 bis 120 cm. Der größte In nendurchmesser des proximalen Teilstücks (134), gemessen am proximalen Ende (104) des röhrenförmigen Elements (102), beträgt oft etwa 0,40 bis 0,60 mm, stärker bevorzugt etwa 0,45 bis 0,55 mm. Der Außendurchmesser des proximalen Teilstücks (134) am proximalen Ende (104) des röhrenförmigen Elements (102) beträgt etwa 0,8 bis 1,2 mm. Die Wanddicke des proximalen Teilstücks (134) des proximalen Abschnitts (122) beträgt etwa 0,1 bis 0,4 mm, stärker bevorzugt etwa 0,2 bis 0,3 mm.
Das distale Teilstück (132) des proximalen Abschnitts (122) macht etwa 10 bis 20% der Gesamtlänge des röhrenförmigen Körpers (102) aus und hat eine Länge von etwa 20 bis 40 cm, vorzugsweise von etwa 20 bis 30 cm. Der Innendurchmesser des distalen Teilstücks (132) des proximalen Abschnitts (122) kann etwa 0,20 bis 0,50 mm betragen, stärker bevorzugt etwa 0,25 bis 0,35 mm. Der Außendurchmesser des distalen Teilstücks (132) des proximalen Abschnitts (122) beträgt etwa 0,60 bis 0,90 mm, stärker bevorzugt etwa 0,60 bis 0,70 mm. Die Wanddicke des distalen Teilstücks (134) des proximalen Abschnitts (122) beträgt typischerweise etwa 0,1 bis 0,3 mm.
Der Übergangsabschnitt (124) des langgestreckten röhrenförmigen Körpers (102) ist weniger steif als der proximale Abschnitt (122), aber steifer als der distale Abschnitt (120). Ein geeignetes, biologisch verträgliches Material ist ein Polymer, wie z.B. Polyurethan, ein Blockcopolymer von Polyamid, Polyvinylchlorid oder Silicon mit einem größeren Meßwert am Durometer (d.h. einer größeren Steifigkeit) als der flexible distale Abschnitt (120). Der Übergangsabschnitt (124) kann strahlenundurchlässig und damit beobachtbar sein, falls der Katheter in einem bestimmten Abschnitt des Gefäßsystems stekkenbleibt oder a~sbeult. Der Polymerwerkstoff kann mit einem strahlenundurchlässigen Material dotiert werden, wie z. B. Bariumsulfat, Bismurcarbonat, Bismuttrioxid, Wolfram, Tantal oder dergleichen. Der Übergangsabschnitt (124) kann etwa 10 bis 20% der Gesamtlänge des röhrenförmigen Elements (102) ausmachen und hat eine Länge von etwa 20 bis 40 cm, vorzugsweise von etwa 25 bis 35 cm. Der Übergangsabschnitt (124) kann einen konstanten Durchmesser aufweisen oder sich verjüngen. Der Innendurchmesser des Übergangsabschnitts (124) kann etwa 0,20 bis 0,50 mm betragen, stärker bevorzugt etwa 0,20 bis 0,35 mm. Der Außendurchmesser des Übergangsabschnitts (124) kann etwa 0,50 bis 0,90 mm betragen, stärker bevorzugt etwa 0,60 bis 0,70 mm. Die Wanddicke des Übergangsabschnitts (124) kann etwa 0,1 bis 0,3 mm betragen.
Der proximale Abschnitt (122), der Übergangsabschnitt (124) und der distale Abschnitt (120) sind an Verbindungsstellen (140) bzw. (142) miteinander verbunden. Die Verbindungen können durch Aufweiten, Überlappen und Heißververschmelzen der Materialien des proximalen Abschnitts (122) und des Übergangsabschnitts (124) sowie des Übergangsabschnitts (124) und des distalen Abschnitts (120) hergestellt werden. Andere Verfahren zum Herstellen der Verbindung, z.B. Heißverschweißen, Lösungsmittelverschweißen usw., sind gleichfalls geeignet. Der distale Abschnitt (120), der Übergangsabschnitt (124) und das distale Teilstück (132) des proximalen Abschnitts (122) können alle annähernd den gleichen Außendurchmesser haben, oder der Übergangsabschnitt 124 und das distale Teilstück (132) des proximalen Abschnitts (122) können sich verjüngen.
Am proximalen Ende (134) des proximalen Abschnitts (122) wird ein normaler proximaler Endverbinder (150) befestigt, häufig durch Heißverschmelzen mit einem Verstärkungsschlauch.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des distalen Abschnitts (120) des Katheters, wobei die Spitze (160) des Katheters durch Erhitzen mit Dampf vorgeformt ist, so daß das distale Ende (106) zur Gefäßwand anstatt in die Richtung der Blutströmung zeigt, um die Manipulation durch die gewundene Gefäßpassage zu erleichtern. Die dargestellte besondere Ausführungsform ist S-förmig, aber die Spitze kann jede beliebige Form aufweisen, die einen Zugang zu dem jeweils behandelten Gefäßsystem gestattet. Eine weitere Form ist die eines Hockeystabes. Wenn der Katheter an der Gefäßwand hängenbleibt, treibt auf diese Weise die Infusion von Flüssigkeit durch den Katheter das distale Ende (106) des Katheters von der Gefäßwand weg. Da der steife proximale Abschnitt (122) geschoben bzw. gestoßen wird, wird der distale Abschnitt (120) durch den Blutstrom zum Zielort transportiert.
Der oben beschriebene Katheter ist bei der Beförderung von diagnostischen, therapeutischen oder gefäßverschließenden Mitteln und Vorrichtungen in tiefliegendes Gewebe verwendbar, gewöhnlich ohne einen Führungsdraht zu benötigen.
Fig. 3 zeigt eine Kathetereinheit (200) zum Plazieren des Infusionskatheters (100) am Zielort. Ein geeigneter Führungskatheter (202) wird mit Hilfe normaler Plazierungsverfahren in das Gefäßsystem eingeführt. Durch Verbindung mit dem Lüer-Adapter (206) des Führungskatheters kann ein rotierendes hämostatisches Ventil (204) verwendet werden. Der Führungskatheter (202) wird kontinuierlich mit physiologischer Kochsalzlösung gespült. Die Klemmschraube des Ventils (204) wird geöffnet, und der Infusionskatheter (100) wird durch das rotierende hämostatische Ventil (204) eingeführt. Wahlweise wird, wie in Fig. 3 dargestellt, zunächst ein teflonbeschichteter Führungsstab aus rostfreiem Stahl (208) in den strömungsgelenkten Infusionskatheter (100) eingeführt, um ein Abknicken des Infusionskatheters (100) innerhalb des Ventils (204) zu verhindern. Das distale Ende (106) des Infusionskatheters (100) wird proximal zur Spitze des Führungskatheters (202) vorgeschoben. Dann wird der Führungsstab (208) aus dem Infusionskatheter (100) entfernt. Sobald der Führungsstab (208) entfernt ist, wird der Infusionskatheter (100) aus dem Führungskatheter (202) herausgeschoben. Der strömungsgelenkte Infusionskatheter (100) wird durch die Blutströmung im Gefäßsystem sanft zum Zielort gelenkt. Wahlweise kann ein sanftes Stoßen und Ziehen und die Injektion physiologischer Kochsalzlösung oder eines Kontrastmittels durch den Katheterhohlraum (108) das Plazieren des Katheters am Zielort unterstützen.
Sobald der Zielort erreicht ist, wird das gewünschte Mittel injiziert. Zu diesen Mitteln können Kontrastmittel zum Betrachten der Anatomie der Blutgefäße und der Durchblutungseigenschaften im Zielbereich, gefäßverschließende Mittel, die zur Erzeugung von Gefäßverschlüssen in kleinen Arterien in dem durch das Zielgefäß versorgten Gewebebereich verwendet werden können, und pharmakologische Mittel gehören, wie z.B. tumorbekämpfende Medikamente oder sklerosierende Mittel, wie etwa Alkohole, die gegen erkannte Krankheitszustände am Zielort wirksam sind. Gefäßverschließende Mittel, die bei der Behandlung von arteriovenösen Mißbildungen verwendbar sind, schließen Polymere ein, die in Gegenwart von polaren Lösungsmitteln, wie z.B. von Wasser, aktiviert werden, und weisen Materialien wie z.B. n-Butylcyanoacrylat auf. Andere Arten von gefäßverschließenden Mitteln, die bei der Behandlung von arteriovenöseri Mißbildungen brauchbar sind, sind u.a. Polymerlösungen, die im Kontakt mit Blut durch Diffusion des Lösungsmittels koagulieren. In Dimethylsulfoxid aufgelöstes Polyvinylacetat ist ein solches Mittel. Als Alternative können gefäßverschließende Spiralen in den Infusionskatheter injiziert und zu einem Zielort transportiert werden, um den Blutstrom an diesem Ort zu verschließen.
Fig. 4 zeigt eine Variante der Erfindung, bei welcher der Katheter durch Verwendung eines Führungsstabes anstatt durch Ausnutzung der Blutströmung zu seinem vorgesehenem Ort geführt wird. Wie bei der oben beschriebenen Vorrichtung weist die Kathetereinheit (400) ein langgestrecktes Element (402) mit einem proximalen Ende (404) und einem distalen Ende (406) sowie einem inneren Hohlraum auf, der sich zwischen diesen beiden Enden erstreckt. Der langgestreckte röhrenförmige Körper (402) weist drei Abschnitte auf; einen relativ flexiblen distalen Abschnitt (408), einen relativ steifen proximalen Abschnitt (410) und einen Übergangsabschnitt oder Mittelabschnitt (412) (der an der Verbindungsstelle (414) vom proximalen Abschnitt getrennt ist) zwischen dem proximalen und dem distalen Abschnitt, der weniger flexibel als der distale Abschnitt (408), aber flexibler als der proximale Abschnitt (410) ist. Innerhalb des Hohlraums der Kathetereinheit findet man einen Führungsdraht (414), der oft eine gebogene Spitze (416) aufweist, um den Durchgang durch das Gefäßsystem zu erleichtern. Typischerweise weist ein solcher Katheter ein kleines strahlenundurchlässiges Band (418) aus Gold, Platin, Palladium oder dergleichen auf, um eine Beobachtung der Position der Katheterspitze bezüglich der Spitze des Führungsdrahtes oder, wenn der Führungsdraht sich nicht im Katheter befindet, bezüglich des Gefäßsystems selbst zu ermöglichen. Am proximalen Ende (404) des proximalen Abschnitts (410) kann ein norma ler proximaler Endverbinder (420) angebracht werden, häufig durch Heißverschmelzen mit einem Verstärkungsschlauch. Wie in der US-A-4 739 768 von Engelson beschrieben, kann die Veränderung der Flexibilität durch Verwenden von Abschnitten aus getrenntem Koaxialschlauch in die Kathetereinheit eingebracht werden, z.B. durch Verwendung eines inneren steifen Schlauchs aus Polypropylen oder Polyethylen hoher Dichte, der im proximalen Abschnitt (410) durch einen flexiblen Schlauch aus Polyethylen niedriger Dichte oder Silicon ummantelt ist, wobei die Verbindungsstelle zum inneren Schlauch bei (414) zu finden ist. Ein innerer Schlauch mit dünnerer Wand aus dem gleichen Polymer wie im proximalen Abschnitt (410) kann als innerer Schlauch im Mittelabschnitt (412) verwendet werden, um im Mittelabschnitt (412) eine geringere Steifigkeit bereitzustellen. In einem solchen Falle könnte die äußere koaxiale Schicht vom proximalen Ende (404) bis zum distalen Ende (406) die gleiche Zusammensetzung und die gleichen Abmessungen aufweisen. Es gibt weitere Methoden zur Änderung der Steifigkeit, um Festigkeit am proximalen Ende, äußerste Flexibilität am distalen Ende zur Anpassung an die Verdrehungen des Führungsdrahtes durch vielfache Biegungen sowie einen Mittelabschnitt von ausreichender Festigkeit zur Übertragung des Drucks und des Drehmoments vom proximalen Ende zum distalen Ende ohne Knicken oder Kompression bereitzustellen. Die verschiedenen Abschnitte (insbesondere der innere Abschnitt) können sich verjüngen, um eine variable Steifigkeit über den gesamten Abschnitt oder über den gesamten Katheter bereitzustellen.

BEISPIEL

Es wurden zwei Kathetersätze hergestellt, einer gemäß der Erfindung und einer mit Siliconbeschichtung, um die resultierende Gleitfähigkeit und Haltbarkeit der Beschichtung zu vergleichen. Die Katheter wiesen drei getrennte Abschnitte auf: einen proximalen Abschnitt aus Polyethylen niedriger Dichte, der auf Polypropylenschlauch (mit einem Innendurchmesser von 0,559 mm (0,022 Zoll) und einem Außendurchmesser von 0,991 mm (0,039 Zoll)) auflaminiert war, von 115 cm Länge, einen Übergangsabschnitt aus Polyethylen niedriger Dichte, das auf Polypropylenschlauch (mit einem Innendurchmesser von 0,559 mm (0,022 Zoll) und einem Außendurchmesser von 0,991 mm (0,039 Zoll)) auflaminiert war, von 15 cm Länge und einen distalen Abschnitt aus Polyethylen niedriger Dichte von 20 cm Länge. Die äußere Ummantelung aus Polyethylen niedriger Dichte war eine einstückige Ummantelung über die gesamte Länge des Katheters.
Die erfindungsgemäße Katheterbeschichtung wurde unter Anwendung des folgenden Verfahrens hergestellt:
a) Katheter wurden in eine verdünnte Polymerlösung aus XX% Polyvinylpyrrolidon und XX% Polyacrylamid (jeweils mit photoaktivefi Gruppen) in einem Lösungsmittel aus Isopropanol und Wasser getaucht und mit einer Geschwindigkeit von 1,8 cm/s (0,7 Zolls) aus der Lösung entnommen;
b) die Beschichtung wurde mittels Heißluft bei 100ºC getrocknet;
c) der beschichtete Katheter wurde sieben Sekunden mit ultraviolettem Licht (100 mW/cm²) bestrahlt, um die Beschichtung an das Kathetersubstrat zu binden und die Polymere in der Lösung zu vernetzen, und
d) die Schritte a), b) und c) wurden dreimal wiederholt.
Die Vergleichs-Katheterbeschichtung aus Silicon wurde mit Hilfe des folgenden Verfahrens aufgebracht:
a) Katheter wurden in eine Siliconlösung aus 1,5 ml MDX 4-4159 von Dow-Corning, 160 ml Freon und 40 ml Isopropanol getaucht;
b) die Beschichtung wurde bei 60ºC ausgehärtet;
c) die Katheter wurden dann mit einer Silicon- Fluidlösung (15 ml DOW 360 in 160 ml Freon) beschichtet, und
d) die Katheter wurden dann 30 Minuten an der Luft getrocknet.
Die Katheter wurden in einer Testvorrichtung, welche die Messung der Kraft gestattete, die zum Durchstoßen und Ziehen der Katheter durch den Führungskatheter benötigt wurde, getrennt in einen Führungskatheter vom Typ USCI Angiographic Systems mit J-Spitze eingeführt. Jeder der Katheter wurde durch 20 Züge und Stöße von 2 Zoll mit einer Geschwindigkeit von 2,54 cm/min (1 Zoll/min) gestoßen und gezogen. Auf diese Weise können sowohl die zum Einführen des Katheters benötigte absolute Kraft als auch die Größe der Gesamtminderung der Gleitfähigkeit aufgezeichnet werden. Die Messungen wurden sowohl für den Mittelabschnitt als auch für die distalen Abschnitte der beiden Katheter ausgeführt. TABELLE
Es ist offensichtlich, daß die Kraft, die zum Bewegen des erfindungsgemäßen Katheters durch den Führungskatheter benötigt wurde, nur etwa halb so groß war wie die zum Bewegen des Vergleichsgeräts benötigte Kraft. Außerdem nahm der Betrag der Kraft, die zum Bewegen des Vergleichskatheters benötigt wurde, während der wiederholten Tests erheblich zu, was darauf schließen läßt, daß die Beschichtung versagte. Dagegen zeigte die erfindungsgemäße Beschichtung während des Tests keine Qualitätsminderung.
Obwohl hier bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, wird man erkennen, daß die verschiedensten Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, wie er in den nachstehenden Ansprüchen zu finden ist.

Claims

1. Kathetereinheit mit einem langgestreckten röhrenförmigen Element (102, 402) mit proximalen und distalen Enden (104, 106, 404, 406) und einem inneren Hohlraum (108), der sich zwischen diesen Enden erstreckt, wobei das Element aufweist:

(a) einen relativ steifen proximalen Abschnitt (122, 410);

(b) einen relativ flexiblen distalen Abschnitt (120, 408); und

(c) einen Übergangsabschnitt (124, 412) zwischen dem proximalen und dem distalen Abschnitt, der weniger flexibel als der distale Abschnitt, aber flexibler als der proximale Abschnitt ist;

dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der distale Abschnitt einen gleitfähigen Überzug mit zwei oder mehr Polymeren oder einem Copolymer, die aus mindestens zwei Monomeren von N-Vinylpyrrolidon, Acrylamid oder Polyethylenglycolacrylat-Monomeren gebildet sind, und/oder mit einem Polymer oder Copolymer mit Acrylamidomethylpropansulfonsäure und deren Salzen aufweist.

2. Katheter nach Anspruch 1, wobei der distale Abschnitt (120, 408) und der Übergangsabschnitt (124, 412) beide mit einem gleitfähigen Überzug beschichtet sind.

3. Katheter nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest ein Teil des proximalen Abschnitts (122, 410) gleichfalls mit einem gleitfähigen Überzug beschichtet ist.

4. Katheter nach Anspruch 3, wobei das Polyethylenglycolacrylat ein Monoalkoxypolyethylenglycolmono(meth)acrylat ist.

5. Katheter nach Anspruch 4, wobei das Mono(meth)acrylat Monomethoxytriethylenglycolmono(meth)acrylat, Monomethoxytetraethylenglycolmono(meth)acrylat oder Polyethylenglycolmono(meth)acrylat aufweist.

6. Katheter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der gleitfähige Überzug ein Copolymer von Polyvinylpyrrolidon und Polyacrylamid ist.

7. Katheter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der distale Abschnitt (120, 408) einen Berstdruck von mindestens etwa 13, 5 Bar (195 psi) aufweist und aus einem Material besteht, das eine Kraft von etwa 4,5·10&supmin;&sup4; N (104 pounds) oder weniger aufweist, wenn zehn Zentimeter des Materials um 10º aus der Horizontalen abgebogen werden.

8. Katheter nach Anspruch 7, wobei der Berstdruck des distalen Abschnitts (120, 408) etwa 13,5 bis 15,2 Bar (195 bis 220 psi) beträgt.

9. Katheter nach Anspruch 7, wobei der distale Abschnitt (120, 408) aus einem Material besteht, das außerdem pro 1º Abbiegung des Materials aus der Horizontalen eine zusätzliche Kraft von etwa 4,5·10&supmin;&sup5; N (10&supmin;&sup5; pounds) oder weniger aufweist.

10. Katheter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der proximale Abschnitt (122, 410) aus einem polymeren Material, das Polyethylen, Polypropylen, Nylon, Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat oder ein anderes Polyester- Elastomer aufweist, und/oder aus einem äußeren Polymerkern mit einem inneren Kern aus Metallgeflecht sowie aus Laminaten daraus besteht.

11. Katheter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der distale Abschnitt (120, 408) aus einem polymeren Material besteht, das Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan, ein Blockcopolymer aus Polyamid, Polyvinylchlorid, Silicon, und/ oder ein Gemisch daraus aufweist.

12. Katheter nach Anspruch 11, wobei das polymere Material des distalen Abschnitts (120, 408) mit einem metallhaltigen Material dotiert ist, das Bariumsulfat, Bismuttrioxid, Bismutcarbonat, Wolfram und/oder Tantal aufweist.

13. Katheter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Übergangsabschnitt (124, 412) aus einem polymeren Material besteht, das Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan, ein Blockcopolymer aus Polyamid, Polyvinylchlorid und/oder Silicon, oder ein Laminat daraus aufweist.

14. Katheter nach Anspruch 13, wobei das polymere Material des Übergangsabschnitts (124, 412) mit einem metallhaltigen Material dotiert ist, das Bariumsulfat, Bismuttrioxid, Bismutcarbonat, Wolfram und/oder Tantal aufweist.

15. Katheter nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der distale Abschnitt (120, 408) eine S-förmige oder hockeyschlägerförmige Gestalt aufweist.