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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf gewebeverträgliche Oberflächen (biokompatible bzw.
körpergewebeverträgliche Oberflächen), insbesondere auf nicht thrombogene Oberflächen und
befaßt sich insbesondere mit der Bereitstellung von Gefäßkathetern und Hilfsgeräten für die
Herzbehandlung bzw. Herzunterstützungsgeräten, weiche derartige nicht thrombogene Oberflächen
aufweisen bzw. beinhalten.
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Daß Blut in Blutgefäßen flüssig bleibt, liegt teilweise an der Tatsache, daß Gefäßendothel die
Blutgerinnung weder auslöst noch fördert. Fremdflächen, und zwar sowohl endogene als auch
exogene Flächen, fördern das Gerinnen in unterschiedlichem Maße. Das Ausmaß der Gerinnung
scheint unter anderem von der elektrischen Oberflächenladung und der Eigenschaft der
Benetzbarkeit der Oberfläche abzuhängen. Die inaktiven Gerinnungsfaktoren, der Faktor XII
(Hageman-Faktor) und der Faktor XI werden durch Kontakt mit fremden Oberflächen aktiviert und
dann wird der Gerinnungsprozeß ausgelöst. Dieser Prozeß kann im Gefäßinneren durch solche
Fremdflächen ausgelöst werden, wie z. B. Tumorzellen, unterbrochene Zotten oder Fasern wie bei
unfallbedingter Vorhofblutung, beschädigten endothelen Zellen aufgrund von Trauma oder Infarkt
oder durch die Einführung von Fremdkörpern, wie z. B. Kathetern und dergleichen.
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Einige Silikonoberflächen und eine Anzahl von Kunststoffmaterialien haben eine geringe Wirkung
auf die Förderung der Blutgerinnung. Jedoch macht bereits eine schwache thrombogene Wirkung
derartige Materialien für Verwendungen in Situationen unannehmbar, in welchen Gerinnsel, die
gebildet werden, den Blutfluß zu lebenswichtigen Organen, wie z. B. dem Gehirn oder dem Herzen
blockieren könnten. Nicht thrombogene Eigenschaften sind insbesondere wünschenswert für
Prothesen im Inneren von Gefäßen, Kathetern und extrakorporalen Ausrüstungen wie z. B. Herz-
Lungen-Maschinen und dergleichen.
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Es sind Versuche unternommen worden, um den Oberflächen von verschiedenen polymeren
Materialien nicht thrombogene Eigenschaften mitzugeben durch Hinzufügungen oder sonstige
Modifikationen, jedoch sind derartige Versuche nicht so erfolgreich gewesen, wie es
wünschenswert gewesen wäre. Insbesondere haben derartige Materialien die Probleme nicht vollständig
abgemildert, die mit Kathetern und dergleichen verknüpft waren, so daß ein periodischer
Austausch, beispielsweise während einer Langzeitbehandlung, notwendig ist. Der wiederholte
Austausch kann jedoch eine übermäßige Beschädigung von Blutgefäßen bis hin zum teilweisen
oder vollständigen Zusammenbruch des Gefäßes verursachen oder kann die Bildung von
Narbengewebe am Ort der Einführung verursachen, was die späteren Vorgänge erschwert.
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Es hat sich jetzt als möglich herausgestellt, ein Gefäß bzw. Vorratsgefäß bereitzustellen, welches
eine biokompatible, gewebeverträgliche Oberfläche hat, die für die Verwendung in medizinischen
und damit verwandten Techniken nicht thrombogen ist. Es hat sich auch als möglich
herausgestellt, einen Katheter bereitzustellen, der für das Einsetzen in das venöse oder arterielle
System geeignet ist und eine solche Oberfläche aufweist. Schließlich hat es sich als möglich
herausgestellt, ein Hilfsgerät für die Herzbehandlung bereitzustellen, weiches bei der Implantation
minimal aggressiv ist und für den Gebrauch dauerhaft angeordnet werden kann.
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Die EP-A-0.145.505 beschreibt einen Katheter, der einen Fluidvorrat zwischen inneren und
äußeren Schichten der Katheterwand aufweist, wobei eine Fülleinrichtung vorgesehen ist für die
Zufuhr eines fließfähigen antimikrobiellen Mittels in den Vorrat bzw. das Vorratsgefäß, welches
kontrolliert durch die äußere Schicht hindurchtreten kann.
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Das US-Patent Nr. 3,965,909 zeigt einen Katheter, der mit einer Oberfläche versehen ist, welche
aufgrund einer kontinuierlichen Abgabe bzw. Durchsickerung eines Antikoagulenzmittels aus einer
Schaumzellenoberfläche des Katheters thrombosebeständig ist
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Gemäß der Erfindung ist ein Vorratsgefäß vorgesehen, weiches im Gebrauch zumindest eine
biokompatible, nicht thrombogene Oberfläche hat, wobei das Vorratsgefäß definiert wird durch
flexible, beabstandete Wände, von denen zumindest eine ein gewebeverträgliches, polymeres
Material ist, durch welches eine Antikoagulenzlösung (Gerinnungshemmerlösung) hindurchtreten
kann, weiche im Gebrauch in dem Vorratsbehälter enthalten ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Vorratsbehälter der Erfindung bei der
Bildung eines Katheters verwendet werden, obwohl es sich versteht, daß die Erfindung nicht auf
eine solche Anwendung beschränkt ist. Ein Katheter, der das Vorratsgefäß gemäß der Erfindung
verwendet weist im wesentlichen einen zusammendrückbaren, flexiblen Schlauch auf, der eine
hohle Wand hat, die aus einer inneren Wand besteht, welche einen zentralen Durchgang (Lumen)
definiert, und eine äußere Wand hat, die von der inneren Wand trennbar ist, um so einen im
wesentlichen ringförmigen Zwischenwanddurchgang zu definieren. Die inneren und äußeren
Wände gehen ineinander über oder sind an jedem Ende abgedichtet, um den Zwischendurchgang
vollständig einzuschließen und damit das Vorratsgefäß gemäß der Erfindung zu bilden, in welches
eine Antikoagulenzlösung eingeführt werden kann.
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Die inneren und äußeren Wände des Katheters sind an ihrem abgelegenen Ende miteinander
abgedichtet oder ein hohlwandiger Schlauch, in welchen die abgelegenen Enden der Wände
übergehen, kann durch Wenden eines Endes eines einwandigen Schlauches zurück auf sich
selbst und durch Ziehen des Endes zurück über oder durch den Schlauch gebildet werden, bis
ein hohlwandiger Schlauch, welcher die Hälfte der Länge des ursprünglichen Schlauches hat,
gebildet ist. Die vorderen Enden der Schlauchwände können getrennt mit einem gemeinsamen
Dichtungsteil oder mit zusammenwirkenden Dichtungsteilen verbunden sein.
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Schläuche dieser Art können aus durchlässigem, gewebeverträglichem polymerem Material mit
Hilfe konventioneller Techniken, wie z. B. durch Extrusion oder durch Herstellung aus einem
passenden Bahnvorrat hergestellt werden.
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Der Katheter kann anfänglich in die Bohrung bzw. Öffnung einer Nadel eingeführt werden, die in
eine Vene oder Arterie eingesetzt bzw. eingeführt wird (soweit nicht ausdrücklich ausgeschlossen,
soll im folgenden die Bezugnahme auf eine Vene auch die Bezugnahme auf eine Arterie
einschließen). Bei dieser Einführungsmethode dient der hohlwandige Schlauchbehälter gemäß der
Erfindung auch dazu, eine stumpfe Einführeinrichtung zu ermöglichen, wie z. B. einen flexiblen
Draht oder Stab, weicher in den ringförmigen Raum zwischen den inneren und äußeren Wänden
des Katheters geführt werden kann, bis die Einrichtung das ferner Ende des Katheters erreicht.
In diesem Zustand kann das ferne Ende des Katheters immer noch in der Nadel sein, kann dann
jedoch von bzw. aus der Nadel in die Vene geschoben werden durch Vorschieben der
Einführungseinrichtung. Wenn die gewünschte Katheterlänge von der Nadel geschoben worden
ist, kann eine Antikoagulenzlösung (Gerinnungshemmerlösung) in den Vorratsbehälter eingeführt
werden und die Einführeinrichtung zurückgezogen werden. Die Ausdehnung bzw. Aufblähung des
Katheters durch die Gerinnungshemmerlösung hält den Katheter in der Vene, nachdem die Nadel
abgezogen worden ist.
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Wenn rollende Katheter auch an sich bekannt sind, so haben sie jedoch vor der vorliegenden
Erfindung nur eine geringe medizinische Anwendung gefunden. Rollende Katheter können in eine
Vene über eine konventionelle hypoderme Nadel bzw. Spritze mit weiter Bohrung eingeführt
werden. Die vorliegende Erfindung ist auf die Ausbildung von rollenden Kathetern anwendbar,
wobei der erforderliche Katheterdurchmesser groß genug ist, um mechanische Schwierigkeiten
zu vermeiden. Bei dieser Anwendung kann die Verwendung eines hohlwandigen Schlauches
gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Einführung derartiger Katheter helfen.
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Der rollende Katheter kann durch die Bohrung einer Einführnadel oder wahlweise auch über das
Äußere einer Nadel oder eines Führungsdrahtes eingeführt werden. Der Katheter kann dann in
der Vene vorgeschoben werden durch Injektion einer Gerinnungshemmerlösung mit mäßig hohem
Druck in den Zwischenwanddurchgang des Katheters, so daß damit der Katheter aufgeblasen
bzw. aufgefüllt wird und ihn sich in der Vene ausdehnen läßt. Um den Katheter nach seinem
anfänglichen Aufpumpen bzw. Befüllen und der Ausdehnung noch weiter auszudehnen, kann der
Druck der eingespritzten Lösung erhöht werden, wodurch der Katheter in der Vene ausgerollt wird.
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Im Gebrauch erlaubt die zentrale Durchgangsöffnung des Katheters entweder das Ansaugen von
Blut oder die Einführung konventioneller, intravenöser Lösungen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung schließen Katheter vorzugsweise Einspritzeinrichtungen ein,
so daß die Gerinnungshemmerlösung in den Zwischenwanddurchgang des Katheters eingespritzt
werden kann. Der Druck der Gerinnungshemmerlösung in dem Zwischenwanddurchgang des
Katheters wird im Gebrauch zumindest bei und vorzugsweise über dem Blutdruck in der Vene
oder einem anderen Blutgefäßgehalten, in welchem der Katheter verwendet wird. Das Einspritzen
der Gerinnungshemmerlösung kann erfolgen, nachdem der Katheter in der gewünschten Position
angeordnet worden ist oder der Katheter kann auf die gewünschte Position durch den
hydrostatischen Druck der eingespritzten Gerinnungshemmerlösung vorgeschoben werden.
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Es kann Katheterbildungsmaterial in Reserve oder zusätzlich außerhalb des Punktes der
Einführung in die Vene für eine spätere weitere Verwendung bereit gehalten werden, wie es von
dem Benutzer für zweckmäßig gehalten wird. Ein derartiges Reserve- oder Zusatzmaterial ist
vorzugsweise einstückig mit dem Kathetermaterial innerhalb oder um die Einführnadel oder den
Führungsdraht herum und kann in einem Vorratsbehälter oder einem anderen Behälter angeordnet
sein.
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Falls erforderlich, können die flexiblen Wände von Kathetern, welche von der vorliegenden
Erfindung Gebrauch machen, durch Einsetzen eines steiferen Materials entlang eines Teiles oder
entlang der gesamten Länge des Katheters verstärkt werden. Beispielsweise können, wenn ein
Katheter für das Ansaugen von Blut verwendet werden soll, die flexiblen Wände durch Einführen
eines steiferen Rohres oder Schlauches in den Zwischenwanddurchgang verstärkt werden. Der
Verstärkungsschlauch kann wieder abgezogen werden, nachdem der Absaugvorgang
abgeschlossen ist und der Katheter kann in der Vene verbleiben für einen intravenöse Infusion.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf die Bereitstellung einer
Hilfseinrichtung für die Herzbehandlung. In dieser Ausführungsform ist eine aufpumpbare Blase
vorgesehen, weiche unter der Haut bis in das Herz des Empfängers eingeführt werden kann. Bei
einem bzw. im Zeitpunkt eines Herzstillstands, kann die Blase direkt in das linke Ventrikel
eingeführt werden. In Abhängigkeit von der verfügbaren Zeit kann die Einführung unter
Röntgenkontrolle durchgeführt werden. Bevorzugt ist, daß die Blase über eine Nadel mit einem
Durchmesser von 2 bis 3 mm (Größe 14 oder 12) eingeführt wird.
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Die Blase kann einen wurstähnlichen Ballon aufweisen, der durch eine Innenwand eines flexiblen,
gasdichten Materials (wie z. B. Polyethylen) festgelegt wird. Eine äußere Wand aus einem
durchlässigen, gewebeverträglichen polymeren Material, weiche von der Innenwand beabstandet
Ist, definiert einen Vorratsbehälter, wobei die inneren und äußeren Wände übergehen in einen
damit einstückigen, hohlwandigen Eintrittsschlauch in bzw. für das Innere der Blase. Gemäß der
Erfindung wird eine Gerinnungshemmerlösung in den Vorratsbehälter eingeführt, welcher zwischen
den beiden Wänden gebildet wird, um durch die äußere Wand der implantierten Blase und des
Eintrittsschlauches hindurchzutreten. Die Hilfseinrichtung für die Herzbehandlung schließt also
weiterhin Mittel für die Einführung einer Gerinnungshemmerlösung in das Reservoir ein.
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Die zweiwandige Blase kann als Ganzes eingeführt werden, wie später noch mit Bezug auf eine
zugehörige Zeichnung beschrieben werden wird, oder sie kann an Ort und Stelle gebildet werden.
Wenn die Blase an Ort und Stelle gebildet wird, wird eine durchlässige Membran, welche das
gewebeverträgliche polymere Material aufweist, welches mit einem Gerinnungshemmer
imprägniert ist, durch eine Nadel eingeführt, um die äußere Wand der Blase zu bilden. Eine
gasdichte Membran, welche z. B. aus Polyethylen besteht bzw. Polyethylen aufweist, wird dann
so eingeführt, daß sie die innere Wand der Blase bildet und nicht mit dem Blut in Kontakt ist,
welches in dem Ventrikelraum bzw. Gefäß zirkuliert. Weiterhin gehören Einrichtungen als Teil des
Hilfsgerätes für die Herzbehandlung hinzu, um das kontrollierte Aufblasen und Abpumpen
(Entleeren) der Blase zu ermöglichen.
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Beispielsweise wird, nachdem die Gerinnungshemmerlösung in das so gebildete Vorratsgefäß
eingeführt worden ist, die Nadel, welche für die Einführung der inneren Wand verwendet wurde,
zurückgezogen und durch einen steifen Katheter aus Polyethylen oder dergleichen ersetzt. Dieser
steife Katheter erstreckt sich dann aus dem Inneren der implantierten Blase bis zu einer Stelle
außerhalb des Körpers des Patienten. Das Ende des Katheters in der Blase ist offen oder kann
entlang seiner Länge mit einer Mehrzahl von Löchern versehen sein, durch welches man
Kohlendioxid oder ein anderes geeignetes Gas zu dem Inneren der implantierten Blase
hindurchlassen und aus diesem entfernen kann, um so abwechselnd die Blase auszudehnen und
zusammenzuziehen. Die Zugabe und die Entnahme des Gases wird vorzugsweise mit einer
Niederdruckpumpe durchgeführt, die mit dem anderen bzw. abgelegenen Ende des steifen
Katheters verbunden ist.
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Es ist bevorzugt, wenn das in die implantierte Blase ein- und ausgepumpte Gasvolumen pro
Sekunde etwas kleiner ist als das durch die Blase selbst definierte Volumen. Dementsprechend
ist für eine näherungsweise 10 cm lange Blase von 4 cm Durchmesser eine Pumprate von 70 cm³
ein und aus pro Sekunde für einen in Ruhe befindlichen Patienten bevorzugt.
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Das Aufpumpen und Erschlaffen der implantierten Blase innerhalb des linken Ventrikels stellt eine
Vorschubkraft für das Blut bereit im Falle eines schweren Herzfehlers bzw. Stillstands. In Fällen
eines dauerhaften Herzstillstands kann es zweckmäßig sein, zwei derartige Einrichtungen in das
linke Ventrikel einzusetzen, welche abwechselnd benutzt werden können oder um einen Ersatz
bereitzustellen, falls eine ausfallen sollte. Eine ähnliche Einrichtung könnte in dem rechten
Ventrikel arbeiten, falls erforderlich. Falls gewünscht, könnte die Blase so geleitet werden, daß
sie innerhalb der Mitralklappe liegt und könnte ebenso dessen Funktionen übernehmen, falls
erforderlich.
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Es wird vorausgesetzt, daß die Membranen, welche die Blase aufweist, periodisch ersetzt werden
müssen, da beim Gebrauch im lebenden Körper eine gewisse Verschlechterung aufgrund des
mechanischen Verschleißes ebenso wie aufgrund von Eiweiß- und Calciumablagerung zu
erwarten ist.
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Unter den zweckmäßigen, durchlässigen, gewebeverträglichen polymeren Materialien, die
verwendet werden können, um die durchlässigen Wände bzw. Wand von Vorratsbehältern gemäß
der Erfindung herzustellen, sind die Celanese CELGARD Membran, Tyvek Polyethylen von Du
Pont, gestrecktes PTFE wie es für arterielle Transplantate verwendet wird,
Hämodialysemembranmaterial auf der Basis von Cuprophan, Polyhydroxymethylmethacrylat,
Hämodialysemembranmaterialien auf der Basis von Cellulose oder Acrylnitril, wie es von Rhone Poulenc hergestellt
wird, Polycarbonat wie die Polycarbonatdialysemembran, die von Gambro hergestellt wird, und
Polysulphonat oder andere Dialysemembranen.
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Die Dicke der verwendeten gewebeverträglichen polymeren Materialien hängt von der speziellen
Anwendung ab. Es können jedoch durchlässige Materialien von 25 bis 150 um Dicke mit
typischen Kathetermaterialien verwendet werden, die um etwa 50 um dick sind.
Kathetermaterialien brauchen nicht so dick zu sein wie Materialien, die für Herzeinrichtungen verwendet werden,
da sie die höheren Drücke, die bei den Herzvorrichtungen verwendet werden, nicht aushalten
müssen. Für Herzvorrichtungen bzw. Einrichtungen zur Herzbehandlung ist eine Dicke der
durchlässigen Materialien von etwa 100 um typisch. Soweit undurchlässige Materialien verwendet
werden, sind Dicken von 75 bis 100 um typisch und es werden wiederum Materialien größerer
Dicke für Herzvorrichtungen verwendet.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß die zusammengesetzten antithrombotischen Materialien nach dem
Stand der Technik typischerweise nicht unter 1 mm dick sind und daß sie steifer (weniger flexibel)
als die Materialien sind, welche verwendet werden, um die Vorratsbehälter gemäß der
vorliegenden Erfindung herzustellen.
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Konventionelle Blutzusatzmittel (hämotologe Mittel), die als Antithrombotika und/oder als
Antikoagulenzien (Gerinnungshemmer) verwendet werden, können für die Bildung der Lösungen,
die in der vorliegenden Erfindung gebraucht werden, verwendet werden. Hiervon kann erwähnt
werden Heparin (insbesondere Heparin mit niedrigem Molekulargewicht), Dinatrium- oder
Dikalium-Ethylendiaminessigsäure (im folgenden als EDTA bezeichnet) und
Kaliumoxalatmischungen (im folgenden Oxalat) sowie Natriumcitrat.
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Calciumchelatbilder, einschließlich fettlöslicher Mittel wie z. B. Diethyldithiocarbamat,
Ethylendiaminderivate, Penicillamiden und Hydroxychinolin können ebenfalls bei der Durchführung der
Erfindung zweckmäßige Gerinnungshemmer sein.
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Eine weitere Klasse von antithrombotischen Mitteln, die bei der Durchführung der vorliegenden
Erfindung Anwendung finden können, sind Mittel gegen die Blutplättchenansammlung, wie z. B.
Prostaglandinderivate einschließlich PGE 1 und Prostacyclin (einschließlich stabiler
Prostacyclinderivate wie z. B. Iloprost).
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Die Gerinnungshemmer können in physiologisch annehmbaren Konzentrationen mit geeigneten
üblichen Trägersubstarizen zusammengestellt bzw. in entsprechenden Formulierungen angeboten
werden. Nach dem Einspritzen in den Durchgang zwischen den Wänden, kann dann die
Gerinnungshemmerlösung durch die durchlässige Wand des Vorratsbehälters in den Blutstrom
diffundieren und damit die Neigung zur Bildung von Gerinnseln an der Vorratsbehälteroberfläche
reduzieren.
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Wenn in der Gerinnungshemmerlösung Heparin mit hohem Molekulargewicht in hoher
Konzentration verwendet wird, um das Hindurchtreten des Gerinnungshemmers zu unterstützen,
sind Vorratsbehälter, weiche aus Cuprophan hergestellt sind, wie es in Hämodialysemembranen
verwendet wird, bevorzugt. Ein solches polymeres Material ist dafür ausgelegt, Moleküle bis zu
15000 Dalton hindurchzulassen. Wenn Heparine mit niedrigem Molekulargewicht in der
Gerinnungshemmerlösung verwendet werden, sind die oben erwähnten Cellulosen oder Acrylnitrile
bevorzugt. Aus hämatologischer und biologischer Sicht sind die Heparine mit niedrigem
Molekulargewicht am meisten bevorzugt, da das Bluten an der Stelle des Übergangs Memran/-
Gewebe minimiert wird.
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Wenn EDTA, Oxalat- oder Citrat-Gerinnungshemmer verwendet werden, können irgendwelche der
oben erwähnten hydrophilen polymeren Materialien verwendet werden. Wenn lipophile
Calciumchelatbiider oder Prostaglandinderivate als Gerinnungshemmer verwendet werden, ist die
Verwendung von lipophilen Polymermembranen bevorzugt. Solche Membranen schließen
Polyethylen, Polyethylenterephthalat (Mylar), Polypropylen und Polyvinylchlorid ein.
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Um eine Infektion am Ort der halbdurchlässigen Membran zu verhüten oder zu behandeln, können
der Gerinnungshemmerlösung konventionelle Mittel, wie z. B. antibakterielle Stoffe, antiseptische
Mittel oder Antibiotika zugefügt werden, so wie es für angemessen gehalten wird. Diese können
auch aus der Membran heraus bzw. durch diese hindurch diffundieren, um eine Infektion in dem
umgebenden Gewebe zu verhüten oder zu behandeln.
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Die Verhütung von Infektionen ist insbesondere wünschenswert, wenn ein Katheter in die Haut
und das zu der Vene führende Gewebe ein- und durch dieses hindurchtritt, oder wenn eine
Herzunterstützungseinrichtung durch die Haut und das Gewebe hindurchtritt, welches zum Herzen
hinführt. Dementsprechend ist ein weiteres Merkmal der Erfindung die Bereitstellung eines
Kragens aus durchlässigem Material, welcher an der äußeren Wand des Katheters oder der
Hilfseinrichtung für die Herzbehandlung angebracht ist und sich entlang der äußeren Wand dort
erstreckt, wo im Gebrauch eine Infektion auftreten könnte. Der Kragen definiert mit der äußeren
Wand eine ringförmige Kammer, in welcher eine antibakterielle oder sonstige geeignete Lösung
eingespritzt werden kann.
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Ein andauerndes Bluten an der Stelle, an welcher die Haut durchbrochen ist oder ein Bluten in
das Gewebe zwischen dieser Stelle und der Vene oder einem anderen Gefäß kann ebenfalls ein
Problem darstellen, welches man jedoch leicht bewältigen kann. Wenn der von der äußeren Wand
des Katheters oder der Herzhilfseinrichtung übermittelte Druck nicht ausreicht, um das Bluten des
umgebenden Gewebes zu stoppen, oder wenn ein solches Bluten durch die nach außen
hindurchtretende Gerinnungshemmerlösung gefördert wird, beendet die Anwendung eines
chirurgischen Dichtmittels an der Stelle und/oder dem betreffenden Abschnitt der Außenwand im
allgemeinen das Bluten. Derartige Dichtmittel sind derzeit für die Sprühabgabe erhältlich.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung sind Zeichnungen von bevorzugten Ausführungsformen
beigefügt. Die Zeichnungen sind lediglich als Darstellungen von Beispielskonstruktionen zu
verstehen, so daß ihre Besonderheiten nicht so verstanden werden dürfen, daß sie die
Allgemeinheit der vorstehenden Beschreibung einschränken.
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Schnittansicht, welche das Einsetzen eines
Standardkatheterschlauches zeigt, welcher einen Vorratsbehälter gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet,
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Fig. 2 schematisch das Einsetzen eines rollenden Katheters gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung,
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Fig. 3 schematisch eine alternative Einrichtung zum Einsetzen eines rollenden Katheters
gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
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Fig. 4 schematisch ein Diiatationskatheter gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung, und
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Fig. 5 schematisch eine Unterstützungseinrichtung für das linke Ventrikel gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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In Fig. 1 ist die Haut und das zugehörige Gewebe 1 durch das Einsetzen der Nadel 2 punktiert
und die Spitze der Nadel 2 ist in die Vene 3 eingeführt. Der schlauchförmige Katheter 4, welcher
eine äußere Wand 5 und eine innere Wand 6 aufweist, die einen Zwischenwanddurchgang 7
definieren, befindet sich anfänglich innerhalb der Nadel 2. Nach der Einführung der Nadel in die
Vene 3 wird die Einführeinrichtung 8, welche ein stumpfes Ende 9 hat und in dem
Zwischenwanddurchgang 7 liegt, verwendet, um den Katheter 4 in die Vene 3 einzuschieben. Wenn der Katheter
um das gewünschte Maß in die Vene eingesetzt worden ist, wird die Einführeinrichtung ab- bzw.
herausgezogen. Eine Gerinnungshemmerlösung wird vorzugsweise eingespritzt, um den
Zwischenwanddurchgang 7 vor dem Einsetzen der Einführeinrichtung 8 zu füllen und der Druck
der Gerinnungshemmerlösung in dem Durchgang 7 wird aufrechterhalten, nachdem die
Einrichtung 8 zurückgezogen worden ist.
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In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform bildet der Vorratsbehälter der Erfindung einen
hohlwandigen Schlauch eines rollenden Katheters. Wie dargestellt, wird die Einführnadel 10 an
der Spitze 11 einer Spritze angebracht, wobei der freie Endabschnitt der äußeren Wand 13 des
hohlwandigen Katheters zwischen der Nadel 10 und der Spitze 11 verkeilt bzw. eingeklemmt ist.
Ein Vorratsabschnitt 14 des Katheterschlauches, welcher die permeable bzw. durchlässige
Membran gemäß der Erfindung aufweist, wird in dem Behälter 15 der Spritze 12 gehalten, wobei
sein freies Ende 16 von dem Zylinder 17 des Spritzenkolbens 18 festgehalten wird, der einen
hohlen Schaft aufweist. Eine Gerinnungshemmerlösung umgibt den umgekehrten (nach innen
gewendeten) Katheterschlauch 14 in dem Behälter 15. Der hohle Schaft des Kolbens 18 ist bei
19 an eine intravenöse Infusion oder für irgendeinen sonstigen Zweck angeschlossen, für den der
Katheter vorgesehen ist
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Nachdem die Nadel 10 durch die Haut 1 in die Vene 3 eingesetzt worden ist, werden der Kolben
18 und der Zylinder 17 herabgedrückt und pressen die Gerinnungshemmerlösung aus dem
Behälter 15 in die hohle Wand des Katheters innerhalb der Nadel 10. Der Druck der Lösung
drückt auch das Ende des Katheters aus der Nadel 10 in die Vene 3 hinein und zieht den Vorrat
des Katheterschlauches aus dem Behälter 15 heraus, um den ausgedehnten Abschnitt bzw.
Längenabschnitt des Katheters in der Vene 3 zu bilden. Wenn die gewünschte Katheterlänge in
die Vene 3 hineingedrückt worden ist, kann die Nadel 10 abgezogen werden und man kann einen
angemessenen Schutz über der Eintrittsstelle des Katheters anordnen.
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Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines rollenden Katheters, weiche die vorliegende
Erfindung verwirklicht. Bei dieser Form wird eine feinkalibrige Einführnadel oder ein Draht 20
entlang der Bohrung bzw. Öffnung des hohlwandigen Katheterschlauches 21 eingesetzt, weicher
gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Der Schlauch 21 wird zu einer mehr oder
weniger weiligen oder gerafften Form zusammengedrückt und leicht an der Nadel 20 befestigt.
Die äußere Wand des Schlauches 21 ist bei 23 aufgebrochen dargestellt, um den Anschluß einer
Spritze 24 zu ermöglichen, welche eine Gerinnungshemmerlösung enthält, so daß die Lösung,
falls gewünscht, in den Zwischenwandbereich bzw. -durchgang des Katheterschlauches 21
eingedrückt werden kann. Die Stelle des Aufbruchs bzw. Anschlusses 23 erlaubt
selbstverständlich, daß der gesamte Schlauch 21 verwendet werden kann. Ein Vorrats- bzw.
Reserveabschnitt des Katheterschlauches 21 wird in der unter Druck stehenden Vorratskammer 25
gehalten. Die Spritze 26 kann verwendet werden, um den Druck in der Kammer 25
aufrechtzuerhalten.
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Nachdem die Nadel 20 durch die Haut und das Gewebe 1 in die Vene 3 eingesetzt worden ist,
wird eine Gerinnungshemmerlösung durch die Spritze 24 in den Zwischenwanddurchgang des
Schlauches 21 hineingedrückt, was wiederum den Schlauch 21 in die Vene 3 hineindrückt. Wenn
der gewünschte Längenabschnitt des Schlauches 21 in die Vene 3 hineingedrückt worden ist, wird
der Druck der Lösung in dem Schlauch 21 aufrechterhalten. Ein Anschluß der Bohrung des
Schlauches 21 an eine intravenöse Fluidzufuhr oder für einen ähnlichen Zweck wird an dem
Übergang des Schlauches 21 zur Kammer 25 hergestellt
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Fig. 4 veranschaulicht eine weitere alternative Anwendung des Vorratsbehälters gemäß der
vorliegenden Erfindung. In dieser Figur wird die Erfindung in der Anwendung auf die Konstruktion
eines Dilatationskatheters dargestellt.
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Der schematisch dargestellte Dilatationskatheter ist in einer Position dargestellt, in welcher er eine
Engstelle 40 aufweitet, die in der Arterie 41 ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform hat der
Katheter 22 eine in etwa schlauchförmige Form, wobei seine Wände durchgängig aus einer
durchlässigen Membran gebildet sind, welche den Durchtritt einer Gerinnungshemmerlösung
erlaubt, die in das Lumen bzw. die zentrale Durchgangsöffnung des Schlauches 42 von der
Spritze 43 eingedrückt wird. Der Katheterschlauch 42 kann in seinem inneren Endabschnitt 14
durch die Gerinnungshemmerlösung aufgeweitet werden, was also ebenfalls dazu dient, diesen
Abschnitt des Katheters aufzuweiten.
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Die Führung 45 erstreckt sich durch die innere Öffnung bzw. das Lumen des Schlauches 42, um
das Einsetzen des Katheters zu unterstützen und ist vorzugsweise an einer Seite der Wand
angeklebt um zu verhindern, daß der Schlauch zurück über die Führung hinwegläuft, während er
eingesetzt wird. Die Führung 45 kann selbst von rohr- bzw. schlauchförmiger Form sein, um den
fortgesetzten Blutstrom durch den Engpaß bzw. die Blockierung der Arterie zu erlauben, die
verursacht wird, wenn der Katheter aufgeweitet wird.
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Das Herzunterstützungsgerät, welches in Fig. 5 im linken Ventrikel des Herzens dargestellt ist,
ist eine weitere Anwendung der vorliegenden Erfindung. Die schematische Zeichnung zeigt die
linke Ventrikelkammer (Herzkammer) 50 in einem teilweisen Schnitt, die Aorta 51, die Mitralklappe
52 und den Papillarmuskel 53. Die Herzunterstützungseinrichtung weist eine äußere durchlässige
Membran 54 auf, welche eine innere gas- und flüssigkeitsundurchlässige Membran 55 umgibt, die
eine aufblasbare Blase 56 definiert. Die Einrichtung 56 hat damit also einen
Zwischenwanddurchgang 57, in welchen gemäß der Erfindung eine Gerinnungshemmerlösung eingeführt werden kann.
Die Blase 56 und die äußere Membran 54 sind an einem Hals 58 verengt, um in einen damit
einstückigen, hohlwandigen Eingangsschlauch 59 überzugehen. (In Fig. 5 ist der Durchmesser
des Eingangsschlauches 59 relativ zu dem der Blase 56 der größeren Klarheit wegen übertrieben
dargestellt, der Durchmesser des Eingangsschlauches ist vorzugsweise so klein wie möglich,
beispielsweise 3 bis 4 mm, während der Durchmesser der Blase im aufgeblasenen Zustand
näherungsweise 4 cm betragen kann.)
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Ein Zuführschlauch 60 von einer (nicht dargestellten) Pumpeinrichtung erstreckt sich durch den
Eingangsschlauch 59 in die Blase 56. Die Blase 56 kann aufgeblasen werden durch Pumpen
eines geeigneten Gases durch den Zuführschlauch 60 zu den Ausgangslöchern 61. Der
Zuführschlauch bzw. das Zuführrohr 60 ist auch mit einem Kragen 62 versehen dargestellt. Wie
oben beschrieben, kann der Kragen 62 einfach eine undurchlässige Schicht sein, welche im
Verlauf der Herstellung oder während des Gebrauchs der Vorrichtung aufgebracht wird, um zu
verhindern, daß die Gerinnungshemmerlösung durch diesen Teil der äußeren Membran 54
hindurchtritt. Wahlweise oder zusätzlich kann der Kragen 62 so ausgebildet sein, daß er eine
antibakterielle Lösung enthält, die nach außen diffundieren kann, um eine Infektion der
Eingangsbahn zu verhindern.
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Für das gewünschte percutane (durch die Haut) Einsetzen der Herzunterstützungseinrichtung
gemäß Fig. 5 wird die Blase 56 um den inneren Abschnitt des Zuführrohres bzw. Schlauches
60 herumgewickeit. Das Einsetzen der Einrichtung durch die Hautoberfläche 63, die Herzwand
64 und das dazwischenliegende Gewebe 65 kann dann dadurch verwirklicht werden, daß die
Einrichtung durch eine Nadel mit einem passenden inneren Durchmesser hindurchgeführt bzw.
geschoben wird.
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Labortests, weiche bisher durchgeführt worden sind, schließen die Inkubation von 2 ml Blut in
Taschen ein, welche in doppelwandigen Membranen gebildet sind, in welchen eine
Gerinnungshemmerlösung in dem Zwischenwanddurchgang gehalten wurde. Diese bedeutenden statischen
Tests wurden bei 20ºC durchgeführt unter Verwendung einer 10 %-igen
Citratgerinnungshemmerlösung in den doppelwandigen Membranen, weiche gebildet wurde aus
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(a) Polyacrylnitrilmembran, näherungsweise 25 um dick (Rhone Poulenc),
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(b) Polycarbonatmembran, näherungsweise 25 um dick (Gambro), und
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(c) CELGARD-Membran, näherungsweise 125 um dick (Celanese).
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Die mikroskopische Untersuchung des Blutes nach 45 Minuten statischer Inkubation ergab in
einigen Fällen die Bildung von Aggregaten aus zwei oder drei Plättchen, die in ihrem größten Maß
weniger als 25 um betrugen, jedoch nicht geronnen bzw. Klumpen bildeten. Die Ausbildung
derartiger Blutplättchenaggregate wäre klinisch ohne Bedeutung.
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Ein in vitro Test, bei welchem eine Herzunterstützungseinrichtung der oben beschriebenen Art für
160 Stunden betrieben wurde, um die Schlagwirkung einer implantierten Einrichtung zu simulieren,
führte zu keinerlei Verschlechterung der Einrichtung.
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Katheter für intravenöse Infusion, welche gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden
sind, sind erfolgreich in die Venen von Hunden eingeführt worden. Die Katheter wurden jedoch
von den Tieren in weniger als 16 Stunden nach dem Einsetzen herausgezogen, so daß die Daten
bezüglich der antithrombogenen Wirkung nicht als schlüssig angesehen wurden.
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Katheter, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt und verwendet werden, gewähren
mehrere bedeutende Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik. Hiervon sollen die folgenden
erwähnt werden:
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1. Sie sind nicht thrombogen.
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2. Sie sind wesentlich weicher als konventionelle Katheter und als Folge davon treten
mechanische Traumata für das Blut und Blutgefäße beim Einsetzen oder Entfernen oder
während der Katheter sich im Körper befindet mit viel geringerer Wahrscheinlichkeit auf.
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3. Sie sind besser in der Lage, Krümmungen oder Biegungen zu überwinden, weil die
Einführungskraft nicht notwendigerweise entlang der Linie bzw. Richtung des Katheters
verläuft, sondern hydrostatisch sein kann.
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Wie bereits erwähnt, kann der Katheter über eine konventionelle hypoderme Nadel oder über
einen Führungsdraht eingeführt werden. Letztere Technik ist insbesondere zweckmäßig, wenn
eine arterielle Aufweitung erforderlich ist. Bei dieser Anwendung würde der Katheter auch so
gestaltet sein, daß er sich an der richtigen arteriellen Stelle aufweitet. Ein Arteriotom, bei welchem
ein derartiger Katheter verwendet wurden, wäre beträchtlich kleiner als bei konventionellen
Techniken.
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Sowohl für Katheter als auch für andere nicht thrombogene Einrichtungen, die unter Einbeziehung
der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können, kann die Gerinnungshemmerlösung, falls
erwünscht, ausgetauscht werden, während die Einrichtung nach wie vor in Gebrauch ist. Mit den
zusammengesetzten nicht thrombogenen Materialien, die im Stand der Technik vorgeschlagen
wurden, würde ein solcher Austausch das Austauschen des gesamten Materials oder der
gesamten Einrichtung erfordern, aus welchem sie gebildet wurde.
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Da die Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung aus relativ dünneren, leichtgewichtigen
Materialien hergestellt sind, können sie für Anwendungen verwendet werden, bei welchen dickere,
schwerere Materialien unzweckmäßig bzw. ungeeignet wären. Insbesondere ist der
Leistungsbedarf für den Antrieb der Pumpe, welche die Schlagwirkung für eine
Herzunterstützungseinrichtung bereitstellt, bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung viel geringer als für eine
Blase aus Polyurethan oder einem anderen Elastomeren.
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Aus dem vorstehend Gesagten erkennt man auch, daß nicht thrombogene Oberflächen, welche
gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, eine Vielzahl anderer Anwendungen auf dem
Gebiet der human- und veterinärmedizinischen Wissenschaft finden werden.