DE102011108143A1 - Modular system for producing catheter-based heart valve prostheses and prosthesis for other human flap positions, has sail sheet carrying base element and anchoring elements, which is connected to base element - Google Patents
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Abstract
Description
Es ist Stand der Technik, Herzklappenprothesen derart zu gestalten, dass sie in einem gefalteten Zustand auf einen Katheter geladen werden und mit Hilfe dessen über das Gefäsystem, bzw. über eine Minithoraktomie, an die Position einer erkrankten Herzklappe gebracht werden können um die Funktion dieser wiederherzustellen (
Perkutane Herzklappenprothesen werden seit dem Jahr 2000 [2] zur minimalinvasiven Behandlung von Herzklappenerkrankungen eingesetzt. Heutzutage stellen sie bei sogenannten „Hochrisiko Patienten” (Statistisch hohe periprozedurale Mortalität) eine etablierte und effektive Behandlungsmöglichkeit dar.Percutaneous prosthetic heart valves have been used since the year 2000 for minimally invasive treatment of valvular heart disease. Nowadays, they constitute an established and effective treatment option in so-called "high-risk patients" (statistically high periprocedural mortality).
Verfügbare Perkutanklappenprothese weisen Schwächen im Bereich der Verankerungswirkung, Positionierbarkeit, Auswirkungen auf die Mitralklappenfunktion, Beeinträchtigung des Reizleitungssystems und Dichtigkeit (paravalvuläre Leckage) aufgrund von unzureichender anatomischer Anpassung auf [3], [4], [5].Available percutaneous flap prostheses have weaknesses in anchoring action, positioning ability, effects on mitral valve function, impaired conduction system and tightness (paravalvular leakage) due to inadequate anatomical fit to [3], [4], [5].
Der Aufbau dieser, auch als Perkutanklappen bekannter, Prothesen lässt sich in Segelblätter und Stentrahmen unterteilen. Die Segelblätter sind bei bekannten perkutanen Herzklappenprothesen aus biologischem Material (porcine Herzklappen, Rinderjugularvenen, bovines oder equines Perikardium) gestaltet. Der Stentrahmen perkutaner Herzklappenprothesen ist in der Regel aus NiTiNol oder Edelstahl bzw. einem aushärtendem Polymer in einem Füllkörper gestaltet. Die hier beschriebene Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf die Gestaltung des Stentrahmens.The structure of these prostheses, also known as percutaneous flaps, can be subdivided into leaflets and stent frames. The leaflets are designed in known percutaneous prosthetic heart valves from biological material (porcine heart valves, Rinderjugularvenen, bovine or equine pericardium). The stent frame percutaneous heart valve prostheses is usually made of NiTiNol or stainless steel or a thermosetting polymer in a packing. The invention described herein relates essentially to the design of the stent frame.
Da Klappenerkrankungen und Vitien anatomisch sehr unterschiedlich gestaltet sein können, ist es unmöglich eine einheitliche Prothese für die optimale Therapie jedes Patienten und jeder Erkrankung zu gestalten. Die hier beschriebene Erfindung löst wesentliche Schwächen vorhandener Perkutanklappenprothesen im Bereich der anatomischen Anpassung der Prothese an individuelle Bedürfnisse und den damit auftretenden Problemen der Undichtigkeit, unerwünschten Beeinträchtigung angrenzender funktionaler anatomischer Strukturen (Reizleitungssystem, Mitralklappe, Koronarien, Ventrikel). Durch die bauliche Trennung der Ventilfunktion und Verankerung der Prothese kann diese mit geringem Aufwand an spezifische Bedürfnisse angepasst werden. Es wird somit möglich, Perkutanklappen speziell an die Anatomie von Patienten oder die Geometric vorhandener zu ersetzender Prothesen anzupassen.Since valve diseases and vitals can be anatomically very different, it is impossible to design a uniform prosthesis for the optimal therapy of each patient and each disease. The invention described herein solves essential weaknesses of existing percutaneous flap prostheses in the field of anatomical adaptation of the prosthesis to individual needs and the problems of leakage, undesired impairment of adjacent functional anatomical structures (conduction system, mitral valve, coronary, ventricle). By structurally separating the valve function and anchoring the prosthesis, it can be adapted to specific needs with little effort. It thus becomes possible to adapt percutaneous flaps specifically to the anatomy of patients or the geometry of existing prostheses to be replaced.
Die Vorteile der Erfindung liegen darin, dass individuelle, patientenspezifische Prothesen mit einem überschaubaren Aufwand hergestellt werden können. Diese individuellen Prothesen sind insbesondere im Feld der „valve-in-valve” Implantationen erforderlich, da eine gezielte Anpassung der Verankerung einer Ersatzklappenprothese, wie in Patentanspruch 3 beschrieben, einen optimalen Halt dieser in einer vorhandenen Bioprothese sicherstellen muss.The advantages of the invention are that individual, patient-specific prostheses can be produced with a manageable effort. These individual prostheses are particularly required in the field of "valve-in-valve" implantation, as a targeted adaptation of the anchoring of a replacement prosthetic valve, as described in claim 3, must ensure an optimal hold this in an existing bioprosthesis.
Das Baukastensystem (
Die Zusammenstellung und Montage einer solchen Prothese findet vor der Implantation außerhalb des Körpers statt. Anhand von CT-, MRT- oder Ultraschalldaten eines Patienten wird festgelegt, aus welchen standardisierten Elementen die Perkutanklappenprothese zusammengesetzt werden soll. Die Prothese wird dann aus den entsprechenden Elementen zusammengesetzt. Die Elemente werden miteinander verbunden und ergeben eine individuelle Herzklappenprothese. Die zusammengesetzte Prothese wird dann gecrimpt und auf einen Katheter geladen, so dass sie minimalinvasiv an ihren Bestimmungsort vorgeschoben werden kann, um dort expandiert zu werden.The assembly and assembly of such a prosthesis takes place before implantation outside the body. Based on CT, MRI or ultrasound data of a patient it is determined from which standardized elements the percutaneous flap prosthesis is to be assembled. The prosthesis is then assembled from the corresponding elements. The elements are connected together to form an individual heart valve prosthesis. The compound The prosthesis is then crimped and loaded onto a catheter so that it can be advanced minimally invasively to its destination for expansion.
Den Hauptteil stellt ein segelblatttragendes Basiselement dar, welches die eigentliche Schließfunktion der Perkutanklappe sicherstellt. Dieses Basiselement ist segelblatttragend und erfüllt die hämodynamischen Bedingungen, die an eine Klappenprothese (z. B. Herzklappenprothese) gestellt werden. Das Basiselement ist am oberen und unteren Ende mit Anbindungselementen versehen, welche die Anbindung von Verankerungselementen ermöglichen.The main part is a sail leaf-carrying base element, which ensures the actual closing function of percutaneous flap. This base element is sail-blade-bearing and complies with the hemodynamic conditions imposed on a valve prosthesis (eg, heart valve prosthesis). The base element is provided at the top and bottom with attachment elements, which allow the connection of anchoring elements.
Es wird unterschieden zwischen oberen und unteren Verankerungselementen. Im Fall der Aortenklappe sitzen obere Elemente in Richtung der Aorta und untere in Richtung des Herzen. Am Beispiel einer Aortenklappenprothese wird das untere Verankerungselement in der Regel so gewählt (z. B. Ausführung in „C-Form), dass es eine Verankerung im Bereich des Annulus (Engstelle unterhalb der Kommissuren der Segelblätter vor dem Übergang ins Ventrikel) ermöglicht. Die Verankerung der unteren Elemente beruht häufig auf dem Effekt des Oversizings, bei dem der Durchmesser so gewählt wird, dass er größer als der des Gefäßes ist und das Verankerungselement durch die höhere Radialkraft in diesem Bereich an der Wand fixiert wird. Der Grad des Oversizings ist mit der erzielten Haltewirkung zu korrelieren. Durch lokales Oversizing der Stentstruktur wird sichergestellt, dass die Anatomie des Herzen nicht übermäßig gestört wird (Form der Mitralklappe bleibt erhalten, Kompression des Nervensystems wird vermieden). Obere Verankerungselemente erfüllen neben der Aufgabe der Verankerung auch eine Stützfunktion des Stents.There is a distinction between upper and lower anchoring elements. In the case of the aortic valve, upper elements sit in the direction of the aorta and lower in the direction of the heart. Using the example of an aortic valve prosthesis, the lower anchoring element is usually chosen to be anchored in the area of the annulus (constriction below the commissures of the leaflets before the transition into the ventricle). The anchoring of the lower elements is often based on the effect of oversizing, in which the diameter is chosen to be greater than that of the vessel and the anchoring element is fixed to the wall by the higher radial force in this area. The degree of oversizing is correlated with the holding effect achieved. Local oversizing of the stent structure ensures that the anatomy of the heart is not overly disturbed (mitral valve shape preserved, compression of the nervous system avoided). Upper anchoring elements fulfill not only the task of anchoring but also a supporting function of the stent.
Die Perkutanklappe wird also durch obere und untere Verankerungselemente komplettiert, die unterschiedlichen anatomischen Situationen gerecht werden (Stenosen, Dilatationen, komplexe Anatomie ggf. auch durch angeborene Herzfehler etc.). Diese Elemente werden über Verbindungsstücke am unteren und oberen Ende des Basiselements mit diesem verbunden. Die Verankerungselemente stehen wie auch das Basiselement in unterschiedlichen Größen zur Verfügung, so dass eine Kombination aus diesen der Anatomie des Patienten möglichst nahe kommt.The percutaneous flap is thus completed by upper and lower anchoring elements, which are able to cope with different anatomical situations (stenoses, dilatations, complex anatomy, possibly also due to congenital heart defects, etc.). These elements are connected via connectors at the bottom and top of the base member with this. The anchoring elements are available as well as the base element in different sizes, so that a combination of these comes as close as possible to the anatomy of the patient.
Verankerungselementeanchoring elements
Nachfolgend werden Beispiele solcher Verankerungselemente beschrieben:
- 1. Ringe: Diese Elemente bestehen aus Ringen, die aus rautenförmigen Gliedern zusammengesetzt sind und sich wie ein Gefäßstent zusammencrimpen lassen (
2a ,2b ). Die genaue Rautengeometrie und die Anzahl der Rautenelemente die einen Ring bilden kann nach Bedarf angepasst werden. Es ist möglich, dass die oberen und unteren Verankerungselement bzw. unterschiedliche Prothesenanwendungen (wie z. B. Pulmonal- oder Aortenklappe) verschiedene Ringgeometrien und Rautengeometrien benötigen. Die Ringhöhe und Form (konisch, C-Form etc.) und in Folge dessen die Radialkraft und Flexibilität, können so variiert werden, dass sich ein für die jeweilige Anwendung optimiertes Verankerungselement ergibt. - 2. Bögen: Es ist ebenfalls möglich, dass eine Verankerungsstruktur Bögen aufweist, welche leicht nach außen gestellt sind und auf der Gefäßwand aufliegen (
3a ,3b ). In der Regel sind die Bogen so ausgeformt, dass sie jeweils 2 Spitzen der Basisstentstruktur verbinden. Somit ergeben sich 3 Bögen oberhalb, bzw. unterhalb der Basisstentstruktur. Es ist auch möglich, dass weniger als 3 Bögen, bzw. Bögen mit unterschiedlichen Radien/Längen eingesetzt werden, um der Anatomie des Patienten gerecht zu werden. Ein Beispiel für eine solche Anwendung wäre die Berücksichtigung der Lage der Mitralklappe beim unteren Verankerungselement der Verankerung einer perkutanen Aortenklappenprothese. Diese Bogenelemente können auch gleichzeitig oben und unten mit dem Basiselement verbunden werden und radial außerhalb der Prothese liegen. In diesem Fall ergibt sich eine bogenförmige Verankerungsstruktur um das Basiselement herum, bei der auch mehrere Bögen X- oder Y-förmig miteinander verbunden werden können um eine außenliegende Gesamtstruktur zu ergeben. - 3. Haken und Dome: Die Verankerungshaken oder Dome können am Beispiel einer Herzklappenprothese im Bereich des Klappenannulus positionert sein und ersetzen hier die Funktion der Naht bei einer chirurgisch eingesetzten Herzklappe. Diese Haken können mit Ösen ausgestattet sein, um eine gezielte Expansion und Positionierung mit Hilfe eines Fadensystems zu ermöglichen (
4 ). Es sind auch Kombinationen aus Haken und Dornen möglich um Haltewirkung in mehrere Richtungen erzeugen zu können. Es ist weiterhin möglich, dass Verankerungselemente mit Haken und/oder Dornen in jeglichen Konfigurationen für den oberen und unteren Bereich gestaltet werden. - 4. Seitliche Verankerungselemente: Diese Art Verankerungselement ist sowohl mit den oberen, wie auch den unteren Anbindungsstellen verbunden und bildet eine Art Spange die außerhalb der Prothese liegt. Die Form des Elements wird so gewählt, dass sie bei „valve-in-valve” Operationen genau auf die Geometrie der bereits implantierten Klappenprothese zugeschnitten ist und einen optimalen Halt innerhalb dieser verspricht. So kann der Arzt anhand der bereits implantierten (nun defekten und zu ersetzenden) Klappenprothese ein Verankerungselement auswählen, welches die Perkutanklappe in dieser verankert.
- 1. Rings: These elements consist of rings that are composed of diamond-shaped links and can be crimped together like a vascular stent (
2a .2 B ). The exact diamond geometry and the number of rhombic elements forming a ring can be adjusted as needed. It is possible that the upper and lower anchoring elements or different prosthesis applications (such as pulmonary or aortic valve) require different ring geometries and diamond geometries. The ring height and shape (conical, C-shape, etc.) and consequently the radial force and flexibility can be varied so that there is an optimized for each application anchoring element. - 2. Bends: It is also possible for an anchoring structure to have bends that are slightly outwards and rest on the vessel wall (
3a .3b ). Typically, the arcs are shaped so that they each connect two peaks of the base stent structure. Thus, 3 arcs arise above or below the base stent structure. It is also possible that less than 3 bends, or bends with different radii / lengths are used to meet the anatomy of the patient. An example of such an application would be to consider the location of the mitral valve in the lower anchoring element anchoring a percutaneous aortic valve prosthesis. These arch elements can also be connected at the same time top and bottom with the base member and lie radially outside the prosthesis. In this case, an arcuate anchoring structure results around the base element, in which several arcs can also be connected to one another in an X- or Y-shape in order to give an external overall structure. - 3. Hook and Dome: The anchoring hooks or domes can be positioned in the area of the valve annulus using the example of a heart valve prosthesis and here replace the function of the suture in a surgically inserted heart valve. These hooks can be equipped with eyelets to enable a targeted expansion and positioning by means of a thread system (
4 ). There are also combinations of hooks and thorns possible to produce holding effect in several directions. It is also possible that anchoring elements with hooks and / or spikes can be designed in any upper and lower configuration. - 4. Lateral anchoring elements: This type anchoring element is connected to both the upper and the lower attachment points and forms a kind of clasp which lies outside the prosthesis. The shape of the element is chosen so that it is precisely tailored to the geometry of the already implanted valve prosthesis in "valve-in-valve" surgery and promises optimal retention within it. So The doctor can select an anchoring element based on the already implanted (now defective and to be replaced) valve prosthesis, which anchors the percutaneous flap in this.
Verbindung der Einzelteile:Connection of the items:
Das Anfügen der Verankerungselemente kann stoff-, form- oder kraftschlüssig gestaltet werden. Möglich sind zum Beispiel Schraubverbindungen, Knotverbindungen, Lötverbindungen, Verkleben, Verschweißen oder Steckverbindungen. Je nach Art der Verbindung müssen die Verbindungsstücke an den Verbindungsstellen der Verankerungselemente und Basisstentstruktur umkonstruiert werden (
Durch das Baukastensystem ist eine Vielzahl unterschiedlicher Bauformen möglich. Durch die Wahl spezieller Verankerungselemente kann die Prothesengeometrie der Anatomie des Patienten angepasst werden. Es können obere und untere Elemente kombiniert werden oder auch nur obere bzw. untere Elemente eingesetzt werden. Entscheidend ist die sich ergebende anatomisch korrekte Passform der Prothese. Die Prothese wird nach Auswertung von CT- oder MRT-Daten des Patienten in Zusammenarbeit mit dem implantierenden Arzt zusammengesetzt.Due to the modular system a variety of different designs is possible. By choosing special anchoring elements, the prosthesis geometry can be adapted to the anatomy of the patient. Upper and lower elements can be combined or only upper or lower elements can be used. The decisive factor is the resulting anatomically correct fit of the prosthesis. The prosthesis is assembled after evaluation of CT or MRI data of the patient in cooperation with the implanting physician.
Eine wichtige Anwendung solcher speziell angefertigten Herzklappenprothesen ist der Einsatz in sogenannten „Valve in a Valve” Implantationen, bei denen die Funktion einer degenerierten und nicht mehr funktionsfähigen Herzklappenprothese durch eine minimalinvasive Herzklappenprothese ersetzt wird. Durch die anpassbare Prothesengeometrie können spezielle Perkutanklappenvarianten für die jeweiligen zuvor eingesetzten Bioprothesen erstellt werden. Diese sind in ihrer Geometrie auf die Klappenrahmen der Bioprothesen abgestimmt.An important application of such custom-made heart valve prostheses is the use in "valve in a valve" implantation, in which the function of a degenerated and no longer functional prosthetic heart valve is replaced by a minimally invasive heart valve prosthesis. Due to the adaptable prosthesis geometry, special percutaneous flap variants for the respective previously used bioprostheses can be created. These are tuned in their geometry to the valve frame of bioprostheses.
Dieses Baukastensystem ermöglicht individuelle Prothesen ohne den Aufwand einer kompletten Einzelfertigung für jeden Patienten, da auf ein bestehendes funktionales Basiselement und eine Reihe an Verankerungselementen zurückgegriffen werden kann. Die Prothese kann der Anatomie des jeweiligen Patienten angepasst werden und einen sicheren Sitz, sowie eine ausreichende Stützung des umliegenden Gefäßes bei Stenotisierung ermöglichen (
Bei der Betrachtung der Wirtschaftlichkeit eines solchen Baukastensystems ist zu erwähnen, dass der Entwicklungsaufwand für unterschiedliche Klappensysteme dadurch reduziert werden kann, dass das Klappenelement nur einmalig entwickelt werden muss.When considering the economics of such a modular system is to be mentioned that the development effort for different flap systems can be reduced by the fact that the flap element must be developed only once.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- WO 2010/079427 A1 [0007] WO 2010/079427 A1 [0007]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Medtronic CoreValve, Edwards Lifesciences Sapien XT [0001] Medtronic CoreValve, Edwards Lifesciences Sapien XT [0001]
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