DE69818299T2

DE69818299T2 - Kathetersystem mit einem spezifischem toten raum für die zufuhr eines geringen flüssigkeitsmengenbolus

Info

Publication number: DE69818299T2
Application number: DE69818299T
Authority: DE
Inventors: J. Timothy MICKLEY; R. Thomas HEKTNER; Louis Ellis; L. Gary HENDRICKSON
Original assignee: Scimed Life Systems Inc
Current assignee: Boston Scientific Scimed Inc
Priority date: 1997-12-01
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2018-12-01
Also published as: JP2001524361A; US20040243098A1; US7695455B2; US20020042593A1; WO1999027985A1; EP1035884A1; CA2312468C; CA2312468A1; US6764461B2; DE69818299D1; JP4271370B2; EP1035884B1; EP1035884A4

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Kathetern. Insbesondere befasst sich die vorliegende Erfindung mit der Abgabe einer kleinen Menge (Bolus) von Flüssigkeit mit einem Katheter.
Es wurde bereits eine Vielzahl von unterschiedlichen Mechanismen und Methoden entwickelt, um Koronarerkrankungen zu behandeln. Diese Methoden und Vorrichtungen richten sich gewöhnlich auf die physikalische Manipulation von biologischen Geweben, z. B. Herzgewebe, oder anderen Gefäßgeweben im Gefäßsystem. Beispielsweise beziehen sich einige Methoden auf die physikalische Entfernung oder Dilatation von Verengungen (Stenosen und Totalverschlüsse) im Gefäßsystem. Die Methoden zur Behandlung dieser Krankheiten umfassen die perkutane transluminale Koronar-Angioplastie (PTCA), wobei ein angioplastischer Ballonkatheter über die Femoralarterie in den Körper eingeführt und quer zu einer Verengung in einer Arterie positioniert wird. Der Ballon wird aufgeblasen um die Verengung zu erweitern und um den Blutfluss zu Teilen des Herzmuskels wiederherzustellen, die vorher an sauerstoffreichem Blut verarmt waren. Die Implantation von Stents unter Verwendung der PTCA ist ebenfalls eine übliche Methode zur Öffnung von arteriellen Verengungen. Eine andere Methode zur Behandlung von Gefäßkrankheiten umfasst die Einpflanzung eines Koronararterien-Bypass (CABG). Diese Methoden umfassen gewöhnlich die Platzierung einer Aufpfropfung an einer bestimmten Stelle des Gefäßsystems, um den Blutfluss in den zuvor an Blut verarmten Bereich (oder mit vermindertem Blutfluss) in Folge der Gefäßverengung zu verstärken. Eine üblische Art der CABG-Methode umfasst die Platzierung eines Bypass aus der Vena saphena (SVG) zwischen der der Verengung proximalen aufsteigenden Aorta und einem Bereich im eingeschnürtem Gefäß distal zur Einschnürung.
Eine andere Methode zur Behandlung von Gefäßerkrankungen umfasst ein Atherektomie-Verfahren. Bei einem Atherektomie-Verfahren wird eine Atherektomie-Vorrichtung im Gefäßsystem proximal zur Einschnürung platziert. Die Atherektomie-Vorrichtung wird so verlegt, dass sie physikalisch das okklusive Material aus dem eingeschnürten Gefäß wegschneidet, abschleift oder anderweitig physikalisch entfernt. Die Teile der Verengung, die durch die Atherektomie-Vorrichtung abgetrennt werden, werden anschließend durch Absaugung oder mit Hilfe einer anderen geeigneten Vorrichtung entfernt.
Eine weitere Methode, die transluminale myokardische Revaskularisation genannt wird, gewinnt in der medizinische Praxis als akzeptable Therapie immer mehr Beachtung.
Es wurden auch verschiedene medikamentöse Therapien entwickelt. Diese Therapien wurden unter gewissen Umständen anstatt oder im Zusammenhang mit den vorstehend erwähnten Therapien angewendet. Beispielsweise kann es beim Aufpfropfen erwünscht sein, Medikamente zu der Pfropfstelle zu geben, die die Bildung von Thromben verhindern. Weiterhin wurden verschiedene medikamentöse Therapien entwickelt, die die Abgabe von Medikamenten direkt an das Herzgewebe umfassen. Zusammen mit den neueren Entwicklungen in der pharmazeutischen Industrie wurden auch andere medikamentöse Therapien gewünscht. Einige neuere pharmazeutische Entwicklungen umfassen die Entwicklung von gentherapeutischen Medikamenten, wie Wachstumsfaktoren.
Eine transluminale Methode zur Bereitstellung der Medikamente zusammen mit den verschiedenen Arten von bekannten Positionier- und Visualisierungstechniken, die üblicherweise bei transluminalen Behandlungen angewendet werden, kann sehr erwünscht sein. Die medikamentösen Therapien erfordern gewöhnlich eine lokalspezifische Anwendung des Meidkaments. Die transluminalen Methoden können wirksam zur Abgabe eines Flüssigmaterials an eine ausgewählte Stelle im Gefäßsystem verwendet werden.
Medikamentöse Therapien können jedoch äußerst kostspielig sein. Beispielsweise sind neu entwickelte Medikamente üblicherweise estrem teuer und können praktisch nur in sehr geringen Volumina angewendet zu werden. Gewöhnlich brauchen diese Medikamente nur an der zu behandelten Gefäßstelle angewendet werden. Es besteht jedoch bisher noch keine Methode, wonach die zu behandelnde Stelle transluminal mit einem Katheter erreicht werden kann, so dass nur eine sehr kleine Menge des von dem distalen Teil des Katheters an die Behandlungsstelle abzugebenden Medikaments abgegeben werden kann.
Vielmehr erfordern die transluminalen Medikamentenabgabe-Katheter eine proximale Infusionsvorrichtung, die mit einem proximalen Ende des Infusionskatheters verbunden ist und die dazu verwendet wird, um eine Flüssigkeit oder ein Infusat, welches das abzugebende Medikament enthält, unter Druck zu setzen. Der Katheter wird mit dem Infusat gefüllt, und das Medikament wird am distalen Teil des Infusionskatheters (nachdem das Infusat unter Druck gesetzt wurde) verabreicht, nachdem der Katheter eingeführt und richtig positioniert wurde. Obwohl das Innenvolumen dieser Infusionskatheter gewöhnlich klein ist, ist es trotzdem noch zu groß, um die Abgabe von extrem teuren Medikamenten praktikabel zu machen.
In den US-A-5,649,959 (D1) von Hanna, US-A-5,391,183 (D2) von Janzen und US-A-4,790,819 (D3) von Li et al. sind Abgabevorrichtungen beschrieben, bei denen ein Stempel verwendet wird, der herabgedrückt wird, um ein Verklumpungsmittel zur Behandlung einer Wunde oder eines Einschnitts abzugeben. Insbesondere beschreiben Janzen und Hanna Vorrichtungen zum Abdichten einer Stichwunde oder eines Einschnitts in ein Körper- oder Adergefäß, durch die verschiedene Vorrichtungen zur Behandlung eingeführt werden. Li et al. beschreiben ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung eines Fibrin-Verklumpungsmaterials in eine Wundstelle während einer arthroskopischen Operation.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf die Abgabe eines niedrigvolumigen Bolus eines Medikaments oder eines anderen Behandlungsmaterials an das Myokardium, an ein Gefäß oder an ein anderes Organ oder ein Bereich, für den ein transluminaler Zugang erwünscht ist. Beispielsweise können erfindungsgemäß Anti-Arrhythmie-Medikamente in das Myokardium zur elektrophysikalischen Therapie injiziert werden. Weiterhin können Wachstumsfaktoren und andere gentherapeutische Substanzen in das Myokardium für eine myokardische Revaskularisation injiziert werden.
Die Erfindung betrifft einen Infusionskatheter, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
Nach einer Ausführungsform enthält ein Kathetersystem einen Katheter mit einem proximalen Ende, einem distalen Ende und einen sich darin erstreckenden Lumen. Ein langgestrecktes Element kann gleitend im Lumen angeordnet sein. Dieses Element kann ein distales Ende haben, das proximal zum distalen Ende des Katheters liegt. Ein Verabreichungsteil kann am distalen Ende des Katheters angeordnet und so gestaltet sein, dass es einen Bolus von Flüssigkeit unter einem positiven Druck in einem distalen Teil des Lumens, der durch die Bewegung des langgestreckten Elements distal im Lumen erzeugt wird, herausdrückt.
Erfindungsgemäß wird ein Medikamentenabgabe-Katheter mit einem minimalen Totvolumen bereitgestellt, um die Menge der nach Verabreichung des Medikaments im Katheter verbleibenden Restmenge an Medikament möglichst gering zu halten. Vorzugsweise hat der Medikamentenabgabe-Katheter gemäß der Erfindung ein Totvolumen von weniger als 0,32 cm³, einschließlich des Totvolumens im proximalen Verteilerrohr und im Rest des Katheters. Besonders bevorzugt hat der Medikamentenabgabe-Katheter gemäß der Erfindung ein Totvolumen von weniger als 0,15 cm³, und idealerweise von weniger als 0,08 cm³.
Die Erfindung soll ferner nicht beschränkt werden auf die Anwendung von konventionellen Kathetern per se, sondern umfasst auch jede steuerbare, maneuvriebare Infusionsstruktur. Der Ausdruck Katheter soll also so interpretiert werden, dass er sowohl konventionelle Katheter als auch langgestreckte, maneuvrierbare Infusionsstrukturen umfasst, die zum Maneuvrieren, Manipulieren, Führen und Steuern in einem Gefäß geeignet sind.
Das Kathetersystem kann durch verschiedene Lumina und Hohlräume im Körper geführt werden. Der intravaskuläre Zugang durch die femorale, brachiale und radiale Arterie wird in Betracht gezogen, um Zielgebiete im Herzen oder im peripheren Gefäßsystem zu erreichen. Der Katheter kann aber auch über die Aorta zur direkten Behandlung des Herzmuskels (Myokardium) in die Herzkammern geführt werden. Eine weitere Methode zum Erreichen der Herzkammer ist über die Hohlvene (Vena cava). Schließlich können nicht-vaskuläre Leitungen oder Lumina im Körper zur Abgabe von Medikamenten, beispielsweise für die Krebsbehandlung, erreicht werden.
Erfindungsgemäß ist ein kollabierbares Arzneimittelreservoir im Katheter enthalten, das zum Kollabieren gebracht wird, um den Flüssigkeitsbolus zu verabreichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt einen seitlichen Schnitt durch ein Kathetersystem.
2 zeigt einen vergrößerten seitlichen Schnitt durch einen distalen Teil des Kathetersystems.
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des distalen Endes eines Kathetersystems.
4 zeigt einen vergrößerten seitlichen Schnitt durch einen distalen Teil des Kathertersystems.
5 zeigt ein vergrößerten seitlichen Schnitt durch einen distalen Teil des Kathetersystems.
6 zeigt einen vergrößerten seitlichen Schnitt durch einen distalen Teil des Kathetersystems.
7 zeigt einen vergrößerten seitlichen Schnitt durch einen distalen Teil des Kathetersystems.
8 zeigt einen seitlichen Schnitt durch ein Kathetersystem.
9 zeigt einen seitlichen Schnitt durch das Kathetersystem von 8, mit einer modifizierten Ausbildung des Flüssigkeitsreservoirs.
10. zeigt einen seitlichen Schnitt durch ein Kathetersystem mit einer Zwei-Kolben-Anordnung.
11 zeigt einen seitlichen Schnitt durch ein Kathetersystem mit einer gegabelten Kolben-Anordnung.
12 zeigt einen seitlichen Schnitt durch ein Kathetersystem mit einem Ventil und einer eingreifbaren Ventilsitzanordnung.
13A zeigt einen seitlichen Schnitt durch ein Kathetersystem.
13B zeigt einen seitlichen Schnitt mit einer alternativen Kanal-Ballonstruktur.
13C zeigt einen Schnitt entlang der Linie C-C von 13B.
13D zeigt einen Schnitt entlang der Linie D-D von 13B.
14A–14D erläutern eine Spritze und ein proximales Verteilerrohr (manifold).
15 und 15B zeigen einen seitlichen Schnitt durch einen Katheter bzw. eine Seitenansicht eines Kolbens.
16A–16D erläutern die Arbeitsweise eines Katheters mit einem kollabierbaren Reservoir gemäß der Erfindung.
17A–17D erläutern die Arbeitsweise eines Katheters mit einem kollabierebaren Reservoir nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung.
18A–18H erläutern in schematischer Form eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer kollabierbaren Membran.
Es sei bemerkt, dass die 1 bis 15B nicht beanspruchte Varianten des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung erläutern.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt einen seitlichen Schnitt durch ein Kathetersystem 10, das nicht Teil der Erfindung ist. Das Kathetersystem 10 enthält einen Katheter mit einem distalen Ende 14, einem proximalen Ende 16 und ein durchgehendes Lumen 18. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das distalen Ende 14 einfach ein offenes Ende, das eine distale Öffnung 20 bildet, und das proximale Ende 16 ist in beliebiger Weise mit einem proximalen Verteilerrohr (manifold) 22 verbunden.
Das Verteilerrohr 22 hat vorzugsweise ein durchgehendes Lumen 24, das mit dem Lumen 18 koaxial ist. Das Lumen 24 steht vorzugsweise auch in Fluidverbindung mit dem Lumen 18. Das System 10 enthält vorzugsweise auch einen Kolbenstab 26. Der Kolbenstab 26 ist vorzugsweise ein langgestrecktes Element, das sich von einem proximalen Ende 28 (welches sich vorzugsweise in einen Bereich proximal zum Verteilerrohr 22 erstreckt) zu einem distalen Ende 30 erstreckt, das sich vorzugsweise in der Nähe des distalen Endes 40 des Katheters 12 befindet. Der Kolbenstab 26 hat vorzugsweise einen Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Lumens 18. Der Kolbenstab 26 ist vorzugsweise auch gleitend im Lumen 18 angeordnet, so dass er einer Richtung gleiten kann, die im Allgemeinen parallel zu der Längsachse des Katheters 18 ist, wie es durch den Pfeil 32 angedeutet ist.
Der Kolbenstab 26 ist für eine hin- und herbewegbar im Lumen 18 gehalten, und zwar aufgrund seiner äußeren Abmessungen im Verhältnis zu dem inneren Abmessungen des Lumens 18, sowie durch die Dichtungsanordnung 34. Die Dichtungsanordnung 34 ist vorzugsweise eine O-Ring-Dichtung, die das Innere des Lumens 18 von dem äußeren des Systems 10 durch das proximale Ende des Verteilerrohrs 22 flüssigkeitsdicht abschließt. Die Dichtungsanordnung 34 enthält also vorzugsweise einen O-Ring 36, der sich in einer im Allgemeinen ringförmigen Vertiefung 38 im Lumen 34 des Verteilerrohrs 22 befindet. Der O-Ring 36 ist vorzugsweise aus einem üblichen Abdichtmaterial, wie Silikonkautschuk, gebildet und ist mittels eines geeigneten Klebstoffs in der ringförmigen Vertiefung 38 gehalten.
Das distale Ende 30 des Stabs 26 wirkt in der in 1 dargestellten Stellung vorzugsweise mit dem Innenumfang des distalen Endes 14 des Katheters 12 zusammen, um eine Boluskammer 37 zur Aufnahme eines Bolus aus Behandlungsmaterial zu bilden. Das in der Kammer 37 enthaltene Behandlungsmaterial kann ein Medikament, ein Wachstumsfaktor, ein gentechnologisches Material, eine radioaktive Flüssigkeit für die Restenose oder Krebsbehandlung, ein klumpenlösendes Mittel oder ein anderes gewünschtes fluides oder flüssiges Material sein. Das Material kann auch unter hohem Druck mit hoher Geschwindigkeit injiziert werden, um Klumpen (Thromben) mechanisch aufzubrechen. Wie in der nachstehenden Beschreibung noch näher erläutert ist, wird das durch das System 10 verabreichte Material zu einer gewünschten Stelle im Körper durch Hin- und Herbewegung des Stabes 26 im Lumen 18 gebracht.
Das proximale Ende 28 des Kolbenstabs 26 ist vorzugsweise in einer geeigneten Weise geformt, so dass der Benutzer den Stab im Lumen 18 leicht ergreifen und hin- und herbewegen kann. Bei einer Ausführungsform ist eine verschraubbare Verbindung zwischen dem proximalen Ende 28 des Stabs 26 und dem Verteilerrohr 22 vorgesehen. Auf diese Weise kann der Benutzer den Stab 26 drehen, um entweder eine proximale oder eine distale Reziprokbewegung im Lumen 18 zu erzeugen. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Freigabemechanismus vorgesehen, so dass der Schraubeingriff zwischen dem Stab 26 und dem Verteilerrohr 22 gelöst werden kann, wodurch der Stab 26 einfach geschoben oder gezogen werden kann und somit in Längsrichtung schneller bewegt werden kann. Dann wird zur Feineinstellung des Stabes 26 die Schraubverbindung wieder aktiviert und der Stab 26 wird gedreht um eine Längsbewegung zu bewirken. Es kann auch eine elektromechanische (z. B. durch ein Solenoid) Betätigung des Stabes 26 erfolgen.
In jedem Fall kann der Katheter 12 aus einem geeigneten Material gebildet sein, das durch das gewünschte Gefäßsystem geführt und zu einer Behandlungsstelle im Körper gebrachtführt werden kann. Deshalb wird der Katheter 12 im Betrieb vor dem Einführen in das Gefäßsystem vorzugsweise mit einer Lösung, z. B. einer Kochsalzlösung gefüllt, so dass alle Bereiche zwischen dem Stab 26 und der Innenwand des Lumens 18 mit der flüssigen Lösung gefüllt sind, um jegliches Totvolumen im Lumen 18 zu vermeiden. Dann wird ein Therapeutikum oder ein anderes fluides Material in das distale Ende 14 des Katherter 18 eingebracht. Dies kann beispielsweise durch Bewegen des Stabes 26 in eine Stellung erfolgen, in der sein distales Ende 30 etwa koterminal zur Öffnung 22 im Lumen 18 des Katheters 12 ist. Dann wird das distale Ende 14 des Katheters 12 in die in das Gefäßsystem einzuführende flüssige Lösung gebracht, und der Stab 26 wird proximal in eine gewünschte Stellung gezogen. Beim proximalen Ziehen des Stabes 26 wird in der Kammer 37 des Katheters 12 ein Vakuum erzeugt, wodurch ein Teil der in die Kammer 37 des Katheters 12 einzuführenden flüssigen Lösung angesaugt wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind sichtbare Marken am proximalen Ende 28 des Stabes 26 vorgesehen, um dem Benutzer zu zeigen, dass das Gesamtvolumen der flüssigen Lösung, das in das distale Ende 14 des Katheters 12 gezogen wurde, auf der proximalen Entfernung des Stabes 26 entspricht.
Nachdem der Katheter 12 mit der Behandlungslösung gefüllt wurde, wird das distale Ende des Katheters 12 durch das Gefäßsystem bewegt und in der Nähe einer gewünschten Behandlungsstelle positioniert. Dies kann auf verschiedene bekannte Weise erfolgen. Beispielsweise kann das distale Ende 14 des Katheters 12 als scharfe Spitze ausgebildet sein, die dazu verwendet werden kann, um die Haut zu durchstoßen und in das gewünschte Gefäß einzudringen. Weiterhin kann eine gesonderte Schneidvorrichtung verwendet werden, die im Zusammenhang mit dem (zum Beispiel über die Spitze des) Katheters) 12 verwendet wird, um den Katheter 12 in das gewünschte Gefäß einzuführen. Weiterhin können zusammen mit dem Katheter 12 übliche Führungsdraht- oder Führungskatheter-Anordnungen verwendet werden, um den Katheter 12 an eine gewünschte Stelle im Gefäßsystem zu führen. Die Verwendung eines Führungsdrahtes mit dem Katheter 12 erfolgt vorzugsweise dadurch, dass entweder ein vom Lumen 18 getrenntes Lumen im Katheter 12 vorgesehen ist, über das der Katheter 12 den Führungsdraht führen kann. Der Katheter 12 kann aber auch als Austauschkatheter für eine einzige Bediehungsperson gebildet sein, welcher ein distales Führungsdrahtrohr zum Führen über den Führungsdraht enthält.
In jedem Fall wird das distale Ende des Katheters 12 in geeigneter Weise sichtbar gemacht oder nach anderen Positioniermethoden bewegt, bis es in der Nähe der zu behandelten Stelle steht.
Sobald es in geeigneter Weise positioniert ist, bewegt der Benutzer den Stab 26 distal, so dass das distale Ende 30 des Stabes 26 einen positiven Druck in der Kammer 37 des Lumens am distalen Ende des Katheters 12 erzeugt. Durch diesen positiven Druck wird das flüssige Behandlungsmaterial aus der distalen Öffnung 20 im Katheter 12 gedrückt, so dass es an der gewünschten Stelle abgegeben wird.
Das Volumen der Kammer 37, das durch den Innenumfang des Katheters 12 und der distalen Spitze des Stabes 26 bestimmt ist, kann weniger als oder gleich etwa einen Milliliter betragen. Man erkennt also, dass der Katheter 12 dazu verwendet werden kann, um einen sehr kleinvolumigen Bolus eines Medikaments oder eines anderen therapeutischen Materials direkt an eine gewünschte Behandlungsstelle innerhalb des Körpers abzugeben, wobei eine Transluminaltechnik angewendet wird.
Die speziellen Materialien, die für das Kathetersystem 10 verwendet werden können, können alle geeigneten handelüblichen Materialen umfassen. Beispielsweise ist das Verteilerrohr 22 vorzugsweise aus einem spritzgegossenen Polycarbonat hergestellt. Die Vertiefung 38, in welcher der O-Ring 36 sitzt, ist vorzugsweise eine Vertiefung mit einem Durchmesser von etwa 0,312 cm (0,123 inch), die im Verteilerrohr 22 gebildet ist, und der Innendurchmesser des Lumens 24 im Verteilerrohr 22 beträgt vorzugsweise 0,107 cm (0,042 inch). Der Katheter 12 kann aus mehreren Abschnitten oder nur aus einem Abschnitt gebildet sein. Der Katheter 12 kann auch aus allen geeigneten Materialen hergestellt sein, was von den gewünschten Gebrauchseigenschaften abhängt. Beispielsweise kann der Katheter 12 aus einem extrudiertem Polymerrohr, aus einem Spritzenrohr aus Edelstahl oder aus einem Verbundmaterial, z. B. einem Edelstahlgeflecht in Polyimid sein. Um unterschiedliche Eigenschaften entlang seiner Länge zu erzeugen, kann der Katheter unterschiedliche Durchmesser haben oder unterschiedliche Strukturen umfassen. Beispielsweise kann der Katheter 12 einen proximalen Verbundabschnitt, kombiniert mit einem distalen polymeren Abschnitt enthalten. Andere geeignete Ausbildungen können ebenfalls verwendet werden.
Der Stab 26 ist vorzugsweise aus einem Draht aus Edelstahl hergestellt, der von einem Kynar^WZ-Rohr umgeben ist. Der Draht aus Edelstahl hat vorzugsweise einen Druckmesser von etwa 0.048 cm (0,019 inch) und eine Länge von etwa 127 cm (50 inch). Das Rohr, das den Draht umgibt, hat vorzugsweise einen Außendurchmesser von etwa 0,097 cm (0,038 inch) und einen Innendurchmesser von 0,051 cm (0,020 inch). Wenn der Stab 26 vollständig in der distalen Richtung bewegt wurde, ist er vorzugsweise so lang, dass sein distales Ende 30 mit dem distalen Ende 14 im Katheter 12 abschließt. Es können gegebenenfalls positive Anschläge (nicht dargestellt) am distalen Ende 40 des Katheters 12 vorgesehen sein, um die distale Bewegung des Stabes 26 zu begrenzen.
Im Allgemeinen können Verbindungen zwischen den verschiedenen polymeren Komponenten mit Hilfe von geeigenten medizinischen Klebstoffen oder thermischen Bindemitteln hergestellt werden, die dem Fachmann sämtlich bekannt sind. Verbindungen zwischen metallischen Bestandteilen werden vorzugsweise durch Löten, Hartlöten, Schweißen oder nach anderen geeigneten Methoden hergestellt.
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines distalen Endabschnitts 14 des Katheters 12. Einige Bestandteile in 2 sind ähnlich denen von 1, weshalb sie entsprechend nummeriert sind. 2 zeigt jedoch, dass der Stab 26 nicht nur ein distales Ende 30 hat, sondern dass ein Stempel 40 mit dem distalen Ende 30 des Stabes 26 verbunden ist. Der Stempel 24 hat einen Außendurchmesser, der etwa gleich dem oder etwas kleiner als der Innendurchmesser des Lumens 18 ist. Wenn also der Stab 26 in distaler Richtung bewegt wird, wirken der Stempel 40 und der Stab 26 weitgehend wie eine konventionelle Spritze, indem die distale Kammer 37, die durch das distale Ende 14 des Katheters 12 und den Stempel 40 begrenzt ist, unter Druck gesetzt wird. Dadurch wird der Bolus des Behandlungsmaterials durch die distale Öffnung 20 im Katheter 12 nach außen gedrückt. Da jedoch der Stempel 40 vorgesehen ist, braucht der äußere Umfang des restlichen des Betätigungsstabes nicht etwa gleich oder gerade kleiner als der Innenumfang des Lumens 18 zu sein. Stattdessen kann er viel kleiner sein. Dadurch werden die Reibungskräfte, die auf den Stab 26 während seiner Hin- und Herbewegung im Lumen 18 einwirken, stark reduziert. Es sei darauf hingewiesen, dass der Stempel 40 ein getrenntes Element sein kann, das an dem distalen Ende 30 des Stabes 26 befestigt sein kann, oder er kann mit dem Stab 26 eine Einheit bilden, einfach indem das distale Ende 30 des Stabes 26 verbreitert wird.
3 zeigt eine weitere vergrößerte Ansicht des distalen Endes des Stabes 26. Einige Elemente sind ähnlich wie die von 12 und sind in ähnlicher weise nummeriert. Die in 3 dargestellte Ausführungsform enthält jedoch statt des einfachen Stempels 40 einen Stempelkopf 42. Der Stempelkopf 42 enthält ein Paar Scheiben 44 und 46, die um einen äußeren Umfang des distalen Endes 30 des Stabes 26 angebracht sind. Die Scheiben 44 und 46 sind vorzugsweise durch einen O-Ring 48 voneinander getrennt, der aus Silikon oder einem anderen geeigneten Material gebildet ist, und der so groß ist, dass das Lumen 18 flüssigkeitsdicht abgedichtet ist. Die Scheiben 44 und 46 sind ebenfalls vorzugsweise an einem Silikonkautschukmaterial oder einem anderen geeigneten Material geformt, können aber mit dem Stab 26 eine Einheit bilden.
4 zeigt einen vergrößerten seitlichen Schnitt einer Variante von Katheter 12. Einige Elemente sind mit denen von 2 identisch weshalb sie auch entsprechend nummeriert sind. Anstelle einer einfachen distalen Öffnung im distalen Ende des Katheters 12 zeigt 4 eine trennbare Abdichtung im distalen Ende 14. Die trennbare Abdichtung 50 enthält vorzugsweise ein Kautschuk- oder Polymermaterial, das in das distale Ende 14 des Katheters 12 eingesetzt und damit mit Hilfe eines geeigneten Klebstoffs verbunden ist.
Die trennbare Abdichtung 50 enthält vorzugsweise eine Naht 52. Die Naht 52 wird vorzugsweise dadurch gebildet, dass die Oberflächen der Abdichtung 50 aneinander anstoßen, wobei diese Teile jedoch nicht durch Klebstoff oder anderweitig miteinander verbunden sind (ausgenommen durch Reibung). Diese Anordnung ermöglicht die Einführung einer üblichen Nadel mit kleinem Durchmesser, die mit einer, die Behandlungslösung enthaltenen Spritze verbunden ist, in das distale Ende 14 (und somit in die Kammer 37) des Katheters 12 durch die Naht 52. Die Behandlungslösung kann also in die Kammer 37 des Katheters 12 injiziert werden, wenn der Stempel in proximaler Richtung zurückgezogen wird, um die Behandlungslösung anzusaugen.
Sobald das distale Ende 14 des Katheters 12 an der Behandlungsstelle im Gefäßsystem platziert ist, bewirkt eine distale Bewegung des Stabes 26, dass der Stempel 40 einen Druck hinter der Abdichtung 50 erzeugt, wodurch sich die Abdichtung 50 an der Naht 52 trennt und so die Behandlungslösung an der gewünschten Stelle freigibt. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungform ist die Abdichtung 50 vom Typ einer rollenden Membran oder von einem anderen Typ einer Abdichtungsanordnung.
5 zeigt einen vergrößerten seitlichen Schnitt einer anderen Variante des Katheters 12. Ähnliche Elemente sind ähnlich wie in den vorstehenden Figuren nummeriert. 5 zeigt jedoch, dass die distale Spitze des Katheters 12 mit einer Nadel mit mehreren Öffnungen 54 versehen ist. Die Öffnungen 54 ermöglichen es, dass die Behandlungslösung 37 in das distale Ende 14 des Katheters 12 gezogen und durch dessen distales Ende herausgedrückt wird.
6 ist ähnlich wie 5, ausgenommen jedoch, dass statt der gleichmäßig beabstandeten Öffnungen 54 an der distalen Spitze des Katheters 12 der distale Spitzen- oder Düsenbereich mit seitlichen Öffnungen 56 versehen ist, die es ermöglichen, dass die Behandlungslösung in der Kammer 37 gezielt in der Richtung, in der die seitlichen Öffnungen angeordnet sind, verabreicht werden kann.
In 7 sind ähnliche Bestandteile wie in den früheren Figuren ähnlich nummeriert. Das distale Ende des Katheters 12 ist jedoch kein festes Element mit Öffnungen, sondern ist als Teil einer porösen Nadel 58 ausgebildet. Der poröse Nadelteil 58 kann als mikroporöse Membran, als selektiv poröse Membran oder als ein anderes geeignetes poröses oder kapillares Material ausgebildet sein, das zur Einführung der Behandlungslösung aus der Kammer 37 an die Behandlungsstelle geeignet ist.
8 zeigt einen seitlichen Schnitt durch ein Kathetersystem 60. Einige Bestandteile sind ähnlich denen von 1 bis 7, weshalb sie auch ähnlich nummmeriert sind. Der Katheter 12 ist jedoch auch mit einem Reservoir 62 für die Behandlungsflüssigkeit vorgesehen, das durch die Wand 64 begrenzt ist, welche vorzugsweise um einen äußeren Teil des Katheters 12 angeordnet ist. Das Reservoir 62 erstreckt sich von einem distalen Ende 66, das unmittelbar neben der Anwendungsspitze (oder Düse) 68 angeordnet ist, zu einem proximalen Ende 70, das mit einem geeigenten Verbindungsstück zur Aufnahme der Behandlungslösung versehen ist.
Bei der Anwendung wird die Behandlungslösung vorzugsweise mit Hilfe einer Standardspritze durch den proximalen Teil 70 des Reservoirs 62 injiziert. Ein Klappenventil 72 ist vorzugsweise am distalen Ende 66 des Reservoirs 62 angeordnet, um das Lumen 18 im Katheter 12 fluidmäßig vom Reservoir 62 zu trennen. Das Klappenventil 72 kann so angeordnet sein, dass es im Allgemeinen in einer Richtung, die durch den Pfeil 74 angedeutet ist, schwenkt. Es ist durch das Gelenk 76 an der Wand des Katheters 12 angelenkt. Das Klappenventil 72 hat ein distales Ende 78, das auf einem positiven Anschlag 80 auf der Innenseite des Lumens 18 des Katheters 12 aufliegt.
Wenn also der Stempel 40 proximal bewegt wird, wird ein Vakuum oder ein Unterdruck in der Kammer 37 relativ zum Reservoir 62 erzeugt. Dies bewirkt, dass das Klappenventil 72 nach oben angehoben wird, so dass Flüssigkeit aus dem Reservoir 62 in die Kammer 37 strömen kann. Wenn der Stempel 40 dann distal bewegt wird, wird im Lumen 18 relativ zum Reservoir 82 ein hoher Druck erzeugt, so dass sich das Klappenventil 70 schließt und das distale Ende des Klappenventils 72 an den positiven Anschlag 80 anschlägt.
Wenn der Stempel 40 weiter distal bewegt wird, wird die Behandlungslösung in der Kammer 37 durch die Verabreichungsspitze 68 an die gewünschte Stelle gebracht. Die Verabreichungsspitze 68 kann mit sehr kleinen Öffnungen oder Poren oder Ventilöffnungen versehen sein, so dass ein größerer Druckunterschied zwischen dem inneren Lumen 18 und dem Äußeren des Katheters 12 benötigt wird, damit das flüssige Material durch die Verabreichungsspitze 68 hindurchgeht, als benötigt wird, um das Klappenventil zu heben. Deshalb wird, wenn der Stempel 40 proximal bewegt wird, das Klappenventil 72 geöffnet, um den Eintritt des Behandlungsmaterials aus der Kammer 62 in das Lumen 18 zu ermöglichen; es wird aber keine Flüssigkeit oder nur sehr wenig Flüssigkeit von außerhalb des Katheters 12 in das Lumen 18 gezogen. Wird dann der Stempel 40 distal weiterbewegt, so schließt sich das Klappenventil 72, und es wird ein ausreichend hoher Druck in der Kammer 37 aufgebaut, so dass das Behandlungsmaterial durch die Verabreichungsspitze 68 an die gewünschte Stelle gelangt.
Man erkennt also, dass das in 8 beschriebene Kathetersystem 60 es dem Benutzer ermöglicht, die distale Spitze 14 des Katheters an der gewünschten Stelle im Körper zu positionieren, bevor die Kammer 37 mit dem Bolus des Behandlungsmaterials gefüllt wird, das an der Behandlungsstelle injiziert werden soll.
9 zeigt ein anderes distales Ende des Katheters 12 im Kathetersystem 60. Ähnliche Teile sind ähnlich wie in 8 nummeriert. Anstatt dass sich jedoch das Reservoir 62 insgesamt von seinem distalen Ende 66 zu seinem proximalen Ende 70 erstreckt, wird das Reservoir 62 nur an einem distalen Teil des Katheters gehalten. Das Reservoir 62 ist ebenfalls mit einem geeigneten Einführungsventil 82 versehen, das zusammen mit einer üblichen Spritze verwendet werden kann, um den Bolus des Behandlungsmaterials in das Reservoir 62 einzuführen. Da es nicht nötig ist, dass sich das Reservoir 62 bis ganz zum proximalen Ende erstreckt, kann das Innenvolumen des Reservoirs sehr klein gehalten werden. Dies erleichtert es, dass nur das benötigte Volumen des Behandlungsmaterials. Kein zusätzliches Material ist erforderlich, um das Innenvolumen des Reservoirs 82 zu füllen, da dieses Volumen so klein ist.
10 zeigt ein weiteres Kathetersystem 84. Das Kathetersystem 82 ist ähnlich dem in 8 dargestellten Kathetersystem 60, und ähnliche Bestandteile sind ähnlich nummeriert. Das Kathetersystem 84 enthält jedoch eine modifizierte Form eines Behandlungsreservoirs 82. Anstatt dass das proximale Ende 70 im proximalen Bereich endet, erstreckt sich das proximale Ende des Reservoirs 62 im Kathetersystem 84 durch das gesamte proximale Verteilerrohr 22 in der gleichen Weise wie das Lumen 24. Weiterhin ist das Reservoir 62 mit einem reziprok befestigten Stab 86 und einem Stempel 88 versehen. Weiterhin ist der Stab dichtschließend im Verteilerrohr 22 angebracht mit einer Hilfe einer Dichtungsanordnung 90, die ähnlich der im Zusammenhang mit 1 diskutierten Dichtungsanordnung 34 ist. Die proximalen Enden der Stäbe 26 und 86 können gegebenenfalls miteinander verbunden werden oder sie können auch getrennt voneinander sein, so dass sie von dem Benutzer getrennt betätigt werden können.
In jedem Fall werden zum Einführen des Bolus des Behandlungsmaterials in das Reservoir 62 der Stab 86 und der Stempel 88 zu dem am weitesten entfernten distalen Betätigungspunkt geführt, an welchem sie an die zweite Klappenventilanordnung 92 anstoßen.
Das Klappenventil 92 ist so angedrückt, dass es normalerweise eine Öffnung 94 gegen einen Innenteil 96 des distalen Endes des Reservoirs 62 verschließt. Dann werden die distale Spitze 14 des Katheters 12 und des Reservoirs 62 in die zu verabreichende Arzneimittellösung gebracht. Der Stab 86 und der Stempel 88 werden dann distal um einen bestimmten Betrag bewegt, so dass das Klappenventil 92 sich öffnet, wodurch die zu verabreichende Flüssigkeit durch die Öffnung 94 in das Reservoir 62 eindringen kann. Wenn die distale Spitze 14 des Katheters 12 in geeigneter Weise im Gefäßsystem positioniert ist, werden der Stab 86 und der Stempel 88 distal bewegt, um den Katheter 12 zu füllen, indem das zu verarbeichende Material aus dem Reservoir 62 durch das Klappenventil 72 und in die Kammer 37 im Katheter 12 zugeführt wird. Sobald er gefüllt ist, ist der Katheter 12 bereit, die Behandlungslösung abzugeben. Der Benutzer schiebt also den Stab 26 und den Stempel 40 vor, so dass der Bolus der Behandlungslösung aus der Kammer 37 durch die Verabreichungsspitze des Katheters 12 an die gewünschte Stelle gebracht wird.
11 zeigt ein weiteres Kathetersystem 98. Ähnliche Bestandteile sind ähnlich nummeriert wie in den vorhergehenden Figuren. Das Kathetersystem 98 ist dem Kathetersystem 84 ähnlich, und ähnliche Bestandteile sind ähnlich nummeriert. Anstatt aber, das wie in 10 zwei Katheterstäbe 26 und 86 vorgesehen sind, enthält das Kathetersystem 98 einen gegabelten Stab 100. Der gegabelte Stab 100 enthält einen ersten Schenkelteil 102, der mit dem Stempel 40 verbunden ist und der innerhalb des Lumens 18 des Katheters 12 ruht. Der gegabelte Stab 100 enthält auch einen zweiten Schenkelteil 104, der mit dem Stempel 88 verbunden ist und der im Reservoir 62 liegt. Das in 11 dargestellte Kathetersystem 98 kann mit einer Ventilanordnung 82, ähnlich der in 9 dargestellten, versehen sein, durch die das Behandlungsmaterial in das Reservoir 62 eingeführt wird.
In dem in 11 dargestellten System wird das Behandlungsmaterial gleichzeitig aus dem Reservoir 62 in die zum Stempel 40 distalen Kammer 37 eingeführt, und der Bolus des Materials wird an der gewünschten Stelle injiziert, sobald der Benutzer den gegabelten Stab 100 distal bewegt. Der Stempel 82 bewirkt, dass der hohe Druck im Reservoir 62 den Bolus des Behandlungsmaterials aus dem Reservoir 62 in die zum Stempel 40 distale Kammer 37 bewegt. Gleichzeitig bewirkt der Stempel 40, dass sich in der Kammer 37 ein hoher Druck ausbildet, so dass der Bolus des Materials durch die Verabreichungsspitze an die gewünschte Stelle gebracht wird.
12 ist ähnlich den 10 und 11, und ähnliche Bestandteile sind ähnlich nummeriert. Das Reservoir 82 ist jedoch mit unterschiedlichen Ventilanordnungen versehen. Anstelle des Klappenventils 72 ist zwischen dem Reservoir 62 und dem Lumen 18 eine einfache Öffnung 106 vorgesehen. Ein Stempel 108 ist so groß, dass er die Öffnung 106 vollständig bedeckt, wenn er in seine extreme distale Lage (in 12 gestrichelt dargestellt) bewegt wird. So kann also der Benutzer den Stempel 108 im Reservoir 62 bewegen, um das Lumen 18 mit einem Bolus des Materials zu füllen. Der Benutzer kann den Stempel 40 entweder gleichzeitig oder getrennt bewegen, um das Material durch die Spitze des Katheters zu verabreichen, sobald die Kammer 37 mit dem Bolus gefüllt ist.
13A zeigt einen seitlichen Schnitt des Katheters 120. Der Katheter 120 enthält ein proximales Verteilerrohr 122, einen Schaftteil 124 und ein distales Ende 126. Der Schaftteil 124 enthält ein Inflationslumen 128, ein Führungsdrahtlumen 130 und ein Infusionslumen 132. Der Schaftteil 124 enthält auch eine Wand oder einen Dichtungsteil 134 an seinem distalen Ende, die (der) mit dem inneren Teil der äußeren Folie, die den Schaftteil 124 bildet, sowie mit dem äußeren Umfang des Führungsdrahtlumens 130 und des Infusionslumen 132 dichtschließend verbundenen ist. In der Wand 134 befindet sich vorzugsweise ein Inflationsrohr 136, das eine Fluidverbindung zwischen dem Inflationslumen 128 und dem Inneren des Ballons 138 auf dem distalen Teil 126 bewirkt.
Der distale Teil 126 enthält einen inneren Ballon 138 und eine äußere Membran 140 und ist so ausgebildet, dass das Führungsdrahtlumen 130 sich bis zu einem distalen Teil 142 erstreckt. Der Ballon 138 ist bei einer bevorzugten Ausführungsform ein üblicher Dilatationsballon, der an einer ersten Verbindungsstelle 144 mit der Folie, die den röhrenförmigen Teil 124 bildet und an einer zweiten Verbindungsstelle 146 mit dem äußeren Umfang des Führungsdrahtlumens 130 verbunden ist.
Der Ballon 138 kann als Kanal-Ballonstruktur 300 ausgebildet sein, wie sie in 13B dargestellt ist. Die Kanal-Ballonstruktur 300 kann anstelle der Kombination des Ballons 138 und der äußeren Membran 140 von 13A verwendet werden. Die Aspekte der Abgabe eines geringen Arzneimittelvolumens, die im Bezug auf den Katheter 120 diskutiert wurden, können Kanal-Ballonstruktur 300 angepasst werden. Insbesondere sind die im Zusammenhang mit 14A bis 14C diskutierte Spritze bevorzugt geeignet für die Verwendung mit der Kanal-Ballonstruktur 300, aber nicht darauf beschränkt.
Die Kanal-Ballonstruktur 300 enthält einen Kanalballon 301 mit einer Vielzahl von Längskanälen 302, wie sie am besten in 13C dargestellt sind. Die Längskanäle 302 stehen in Fluidverbindung mit dem in 13C dargestellten Infusionslumen 303. Eine Fluidverbindung zwischen dem Infusionslumen 303 und den Längskanälen 302 wird durch die Infusionsöffnung 304 und das Verbindungsrohr 305 erzeugt. Der Kanalballon 301 enthält auch eine Vielzahl von Infusionsöffnungen 306, die eine Fluidverbindung zwischen den Längskanälen 302 und dem Äußeren des Ballons 301 ergeben. Entsprechend kann Flüssigkeit über das Infusionsvolumen 103 aus der Infusionsöffnung 304 durch das Verbindungsrohr 305 und in die Längskanäle 302 des Kanalballons 301 abgegeben werden. Die Flüssigkeit gelangt dann von den Kanälen 302 aus den Infusionsöffnungen 306 an die gewünschte Behandlungsstelle.
Der Kanalballon 301 kann durch Einführung von unter Druck Inflationsmedien unter Druck durch die Inflationslumina aufgeblasen werden, wie es am besten in 13C dargestellt ist. Die Inflationslumina 307 kommunizieren mit dem Inneren des Ballons 301 durch die Inflationsöffnungen 308. An sich kann der Kanalballon 301 auch unabhängig von der Abgabe von Flüssigkeit an die Behandlungsstelle aufgeblasen werden. Die Kanal-Ballon-Struktur 300 kann auch ein Führungsdraht-Lumen 309 zum Einführen des Katheters über einen üblichen Führungsdraht enthalten.
Der Kanalballon 301 kann mit üblichen Klebstoffen oder nach thermischen Verbindungsmethoden verbunden werden. In ähnlicher Weise kann das Verbindungsrohr 305 mit der Außenseite des proximalen Endes des Kanalballons 301 und mit dem Schaft 310 nach ähnlichen Methoden verbunden werden. Der Schaft 310 ist vorzugsweise unmittelbar distal zu den Inflationsöffnungen 308 absetzt. Auf diese Weise kann der Kanalballon 301 um den Schaft 310 gewickelt werden, um einen gefalteten Niedrigprofil-Ballon zu bilden, der in der Lage ist, durch verhältnismäßig enge Gefäßverengungen hindurchzugehen. Diese und andere Aspekte sind ausführlicher in der PCT-Veröffentlichung WO 98/10824, Lin et al. (veröffentlicht 19.03.98) beschrieben.
Um auf 13A zurückzukommen, so kann die äußere Membran 140 auch nach vielen anderen geeigneten Methoden geformt werden. Beispielsweise kann die äußere Membran 140 einfach eine mikroporöse Membran sein, die bei der Expansion des Ballons 138 expandierbar ist. Die äußere Membran 140 kann aber auch aus üblichen Ballonmaterial geformt sein, das eine Vielzahl von Öffnungen für die Infusion des Bolus der Behandlungslösung enthält. Natürlich können auch, wie vorstehend in Verbindung mit 6 beschrieben, die Öffnungen 170 um den ganzen Umfang der äußeren Membran 140 oder nur in einem Teil der äußeren Membran 140 angeordnet sein, um eine gerichtete Infusion zu erzielen.
Das proximale Verteilerrohr 122 enthält die Inflationsöffnung 152 und die Infusionsöffnung 154. Die Inflationsöffnung 152 ist mit dem Schaftteil 124 gekoppelt, so dass sie mit dem Inflationslumen 128 und auch (durch das Inflationsrohr 136) mit dem Inneren des Ballons 138 in Fluidverbindung steht. Die Inflationsöffnung 152 ist vorzugsweise in an sich bekannter Weise geformt, so dass bei der Anwendung von Druckflüssigkeit durch die Inflationsöffnung 152 das Inflationslumen 128 unter Druck gesetzt wird, um die Inflations des Ballons 138 zu bewirken. Die Infusionsöffnung 154 ist vorzugsweise mit einem kleinen Rohr von geringem Durchmesser versehen, das in Fluidverbindung mit dem Infusionslumen 132 steht.
Um den Bolus der Behandlungslösung zu infundieren, wird das distale Ende 126 des Katheters 120 zuerst in die Nähe der mit einer Behandlungslösung zu behandelnden Stelle gebracht. Der Ballon 138 und folglich auch die Membran 140 befinden sich in einer nicht aufgeblasenen Position mit geringem Profil. Der Katheter 120 wird durch das Gefäßsystem an die Behandlungsstelle geführt. Die Behandlungslösung wird dann durch das Rohr 156 in das Infusionslumen 132 injiziert, wobei eine übliche Spritze oder eine modifizierte Spritze verwendet wird, die nachstehend in Verbindung mit den 14A bis 14D diskutiert wird, so dass die Behandlungslösung aus dem Infusionslumen 132 in die Kammer 158 eintritt, die durch die innere Oberfläche der Membran 140 und die äußere Oberfläche des Ballons 138 begrenzt ist. Der Ballon 138 wird dann aufgeblasen, um die Behandlungslösung durch die Membran 140 an die gewünschte Behandlungsstelle zu drücken. Der Ballon 138 kann so ausgebildet sein, dass er sich in der aufgeblasenen Stellung eng an den inneren Umfang der Membran 140 anschmiegt.
Das Totvolumen des Infusionssystems, wie es im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung diskutiert wird, entspricht dem Volumen, das im Infusionssystem verbleibt, nachdem die Infusion beendet ist. So enthält das Totvolumen nach der Infusion im System üblicherweise zusätzliches, nicht gebrauchtes Infusat. Bei dem Katheter von 13A begrenzen das Infusionsrohr 156, das Infusionslumen 132 und der Teil der Kammer 158, der nach der vollständigen Inflation des Ballons 138 offen bleibt, zusammen ein Totvolumen von weniger als etwa 0,32 cm³ und vorzugsweise von weniger als 0,15 cm³. Das Infusionsrohr 156 und das proximale Verteilerrohr 122 können ein Totvolumen von nicht mehr als etwa 0,02 cm³ enthalten, und das Infusionslumen 132 und das Totvolumen in der Kammer 158 machen zusammen weniger als etwa 0,13 cm³ aus. Wird die Kanal-Ballonstruktur 300 verwendet, machen das Infusionslumen 132 und das Totvolumen im Verbindungsrohr 306 und den Kanälen 302 insgesamt weniger als etwa 0,16 cm³ aus. Tabelle 1 gibt Beispiele geeigneter Parameter für das Verteilerrohr, das Infusionslumen und den Abgabemechanismus (z. B. Ballonstruktur), mit dem resultierendem gesamten Totvolumen für koronare Arzneimittel-Abgabekatheter an.
TABELLE 1
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, beträgt das gesamte Totvolumen für bekannte arzneimittelabgebende Katheter für Koronaranwendungen 0,75 bis 0,72 cm³. Im Gegensatz dazu beträgt das gesamte Totvolumen für einen ein an Koronararzneimittel abgebenden Katheter gemäß der Erfindung 0,0 bis 0,32 cm³. Es ist zu berücksichtigen, dass das Totvolumen im Verteilerrohr gemäß der Erfindung etwa 0,00 cm³ betragen kann, wenn im Katheter kein Verteilerrohr verwendet wird. Man kann das Verteilerrohr von dem Medikamentenabgabekatheter I beispielsweise dadurch eliminieren, dass man eine der in den 18A bis 18H erläuterten Ausführungsformen verwendet. In ähnlicher Weise kann das Totvolumen des Infusionslumens, etwa 0,00 cm³ sein, wenn ein Koronararzneimittel abgebender Katheter gemäß der Erfindung eines der Merkmale von 18A bis 18H enthält. Der Abgabemechanismus gemäß der Erfindung kann auch dann ein Totvolumen von etwa 0,00 cm³ haben, wenn ein Lumen mit offenen Ende als Abgabemechanismus verwendet wird. Wie hier schon erwähnt, kann der Abgabemechanismus eine Ballonstruktur, eine Nadel, ein Lumen mit offenen Ende oder eine beliebige andere geeignete Struktur darstellen, die in der Lage ist, die therapeutische Flüssigkeit auf die Behandlungsstelle aufzubringen.
Die 14A bis 14D erläutern ein proximales Verteilerrohr und eine Spritze. 14A erläutert ein proximales Verteilerrohr 160 und einer Infusionsspritze 162. Das proximale Verteilerrohr 160 ist mit einer Inflationsöffnung 152, einem Führungsdrahtlumen 130 und einer Infusionsöffnung 164 dargestellt. Die Infusionsöffnung enthält eine die Spritze aufnehmende Kammer 166, die mit dem Infusionsrohr 156 gekoppelt ist. Das Infusionsrohr 156 ist, wie im Zusammenhang mit 13 diskutiert wurde, vorzugsweise in Fluidverbindung mit dem Infusionslumen 132. Zwischen der die Spritze aufnehmenden Kammer 166 und dem Infusionsrohr 156 enthält proximale Verteilerrohr 160 vorzugsweise ein selbst dichtendes Element 168. Das selbstdichtende Element 168 kann eine Gummidichtung sein, die mit Hilfe von Klebstoff oder mit anderen geeigneten Mitteln mit der Schulter 170 der die Spritze aufnehmenden Kammer 166 verbunden ist. Die Schulter 170 ist in einem distalen Bereich der die Spritze aufnehmenden Kammer 166 angeordnet, an dem die die Spritze aufnehmende Kammer 166 in Fluidverbindung mit dem Infusionsrohr 156 kommt.
Das Element 168 kann aber auch (wie in 14D dargestellt) durch einen geformten Einsatz 167 ersetzt sein, der in einem Stück mit oder getrennt von dem proximalen Verteilerrohr 160 geformt sein kann. Der Einsatz 167 wird dann in die Infusionsöffnung 164 gebracht und darin verklebt oder anderweitig gesichert. Der Einsatz 167 vermindert also das Totvolumen in der Infusionsöffnung des proximalen Verteilerrohrs 160, während er die Verwendung einer konventionellen Infusionsspritze (z. B. einer Spritze ohne Nadel) erleichtert.
Nach 14A enthält die Spritze 162 einen Stempel 172, der in einer inneren Kammer 174 des Büchsenteils 176 angeordnet ist. Die Kammer 174 verjüngt sich oder ist anderweitig ausgebildet, um einen verminderten Innenradius an ihrem distalen Ende zu erreichen. Die Spritze 162 enthält auch die Nadel 178, welche ein Lumen enthält, das in Fluidverbindung mit der Kammer 174 steht. Die Nadel 178 ist über ein Kupplungselement 182 mit einem ringförmigen Kragen 180 verbunden. Die Nadel 178 ist vorzugsweise ein geformtes Rohr aus dem gleichen Material wie die Büchse der Spritze 162, oder eine Hohlnadel, z. B. ein aus Nitinol, Edelstahl oder einem anderen geeigneten Material hergestelltes Röhrchen, das mit dem Kragen 180 in der Spritze 162 verbunden ist. Das Kupplungselement 182 kann einfach ein geeigneter Klebstoff sein, kann aber auch ein Silikonkautschuk-Abdichtring oder ein anderes geeignetes Abdichtelement sein. Die Nadel 178 ist so bemessen, dass sie durch das selbstdichtende Element 168 hindurchdringt und innerhalb des Infusionsrohres 156 zu liegen kommt. Der ringförmige Kragen 180 ist so bemessen, dass er straff in die die Spritze aufnehmende Kammer 166 im proximalen Verteilerrohr passt. Die Spritze 162 enthält auch einen äußeren ringförmigen Kragen 184. Der Kragen 184 enthält vorzugsweise ein Gewinde, so dass er auf die Infusionsöffnung aufgeschraubt werden kann; er kann auch einen Innenumfang haben, der etwas größer ist als der äußere Umfang der Infusionsöffnung 164, so dass er gut über den äußeren Umfang der Infusionsöffnung 184 passt.
Der Stempel 172 enthält einen Schaft 176 und einen Kolben 188. Der Schaft 186 ist vorzugsweise starr mit dem Kolben 188 verbunden. Der Kolben 188 hat einen Teil 190 mit vergrößertem Außendurchmesser, der so bemessen ist, dass er dichtschließend in die Kammer 174 passt und gleitfähig in der Kammer 174 angeordnet ist. Der Kolben 188 hat ferner ein distales Ende 192, das so geformt ist, dass es gut mit der inneren Verjüngung der Büchse 174 zusammenpasst. Wenn also der Stab 186 in der Kammer 174 bewegt wird, so bewegt sich das distale Ende 192 des Kolbens 188, bis es das proximale Ende der Nadel 178 berührt. In dieser Stellung entspricht die äußere Form des Kolbens 188 vorzugsweise im Wesentlichen der inneren Form des Zylinders 174, um praktisch das gesamte Totvolumen aus der Büchse 174 auszuschließen.
Im Betrieb wird der mit dem proximalen Verteilrohr 160 gekoppelte Katheter vorzugsweise so im Gefäßsystem platziert, dass sich sein distales Ende an der gewünschten Behandlungsstelle befindet. Die Spritze 162 wird dann mit der Behandlungsflüssigkeit gefüllt, indem das distale Ende der Nadel 178 in die Behandlungsflüssigkeit gebracht und der Stempel 172 angezogen wird, um die Behandlungslösung in die Büchse 174 zwischen dem distalen Ende 192 des Kolbens 188 und dem distalen Ende der Nadel 178 zu saugen. Die Spritze 162 wird dann mit der Infusionsöffnung 164 verbunden, wie es in 14B dargestellt ist.
14B zeigt, dass der Kragen 184 vorzugsweise straff um den äußeren Umfang der Infusionsöffnung 164 passt. Auch der Kragen 180 passt gut in die die Spritze aufnehmende Kammer 160 in der Infusionsöffnung 164. Die Nadel 178 ist vorzugsweise so groß, dass ihr distales Ende das selbstdichtende Element 168 durchstößt und in das Infusionsrohr 156 eintritt. Wie in 14B dargestellt, enthält der äußere Umfang der Nadel 178 vorzugsweise ein Gewinde, so dass sie in das Infusionsrohr 156 geschraubt werden kann, oder aber sie passt dicht (z. B. gleitend oder durch leichte Reibung) in den Innenumfang des Infusionsrohr 156. Der Stempel 172 wird dann soweit vorgeschoben, dass ein distales Ende 192 dicht an dem proximalen Ende der Nadel 178 zu liegen kommt. Die Behandlungslösung in der Kammer 174 wird also durch die Nadel 178 in das Infusionsrohr 156 gedrückt. Man erkennt also, dass praktisch das einzige Totvolumen im Zusammenhang mit der Spritze 162 das Volumen im Inneren der Nadel 178 ist. Das im Wesentlichen einzige Totvolumen im proximalen Verteilerrohr 160 und in der Spritze 162 ist das Totvolumen innerhalb der Nadel 178 und im Inneren des Infusionsrohrs 156 distal zu dem distalen Ende der Nadel 178.
14C erläutert eine andere Variante einer Spritze 194. Die Spritze 194 hat einige Elemente, die ähnlich denen von 14A und 14B in Bezug auf die Spritze 162 sind, weshalb diese Elemente auch ähnlich nummeriert sind. Anstatt dass aber eine getrennte Nadel 178 im ringförmigen Kragen 180 angeordnet ist, wirkt der ringförmige Kragen 180 selbst als Nadel. Anders gesagt, der ringförmige Kragen 180 ist so bemessen, dass er das selbstdichtende Element 168 von 14A durchstößt, wenn die Spritze mit dem proximalen Verteilerrohr 160 verbunden wird. Die Spritze 194 enthält auch einen Kolben 196. Der Kolben 196 hat einen proximalen ringförmigen Bereich 198 mit einem äußeren Umfang, der so groß ist, dass er straff in den Zylinder 174 passt. Der ringförmige Teil 198 hat ferner eine distale Oberfläche 200, welche so geformt ist, dass sie mit der inneren Form der Büchse 174 an ihrem distalen Ende gut zusammenpasst.
Der Kolben 196 hat ferner einen distalen Vorsprung 202 mit einem äußeren Umfang, der so bemessen ist, dass er straff in das Innere des ringförmigen Kragens 180 passt; er hat ferner eine Länge, die vorzugsweise ausreicht, dass die distale Spitze des Vor sprungs 202 etwa an der gleichen Stelle endet wie das distale Ende des Kragens 180, wenn der Kolben 196 den ganzen Weg bis zum distalen Ende der Büchse 174 vorgeschoben ist. Der Kolben 196 ist in 14C in dieser vorgeschobenen Stellung gestrichelt dargestellt.
Auf diese Weise entspricht, wenn der Kolben 196 distal in der Spritze 194 vorgeschoben wurde, der ringförmige Teil 198 weitgehend dem Innenumfang der Büchse 174, wodurch das Totvolumen in der Büchse 174 eliminiert wird. Der Vorsprung 202 erstreckt sich den ganzen Weg durch den Innenumfang des ringförmigen Kragens 180 und ist entsprechend geformt, um das Totvolumen im ringförmigen Kragen 180 zu eliminieren. Die Spritze 194 hat also praktisch kein inneres Totvolumen.
Die Nadel 178 kann an dem am weitesten distalen Ende des ringförmigen Kragens 180 befestigt sein. Das einzige Totvolumen bei dieser Ausführungsform der Spritze 194 ist also das Totvolumen, das sich in der Nadel 178 distal von dem am weitesten distalen Ende des ringförmigen Kragen 180 befindet. Der Vorsprung 202 eliminiert also bei der Ausführungsform, bei der sich die Nadel 178 proximal im ringförmigen Kragens 180 erstreckt praktisch das gesamte zusätzliche Totvolumen, das mit der Nadel 178 verbunden ist.
Die Nadel 178 und das Infusionsrohr 156 können so bemessen sein, dass das gesamte Totvolumen, das mit dem proximalen Verteilerrohr 160 und mit der Spritze 162 oder der Spritze 194 verbunden ist, weniger als etwa 0,02 cm³, vorzugsweise weniger als etwa 0,001 cm³ beträgt.
15A zeigt einen seitlichen Schnitt durch einen Katheter 204. Eine Anzahl von Elementen im Katheter 204 ist ähnlich denen von 13 im Hinblick auf den Katheter 120, weshalb sie auch ähnlich nummeriert sind. Der Katheter 204 enthält ein proximales Verteilerrohr 206, ein Schaftteil 208 und einen distalen Teil 126. Das proximale Verteilerrohr 206 enthält ein Inflationsöff nung 152, eine Infusionsöffnung 210 und ein Infusionslumen 212. Der Katheter 204 enthält auch einen Kolben 214, der im Infusionslumen 212 gleitfähig angeordnet ist.
Der Schaftteil 208 enthält eine äußere Folie, die das Inflationslumen 128 begrenzt und durch die sich ein Führungsdrahtlumen 130 erstreckt. Der Schaftteil 208 enthält auch ein Infusionslumen 216, das sich in Fluidverbindung mit dem Infusionslumen 202 und dem proximalen Verteilerrohr 206 befindet. Das Infusionslumen 216 endet an seinem distalen Ende in einem Verbindungslumen 218 mit kleinem Durchmesser, das das Innere des Inflationslumens 216 mit der Kammer 158 in der distalen Spitze 126 des Katheters 204 verbindet.
Das Lumen 218 kann an seinem distalen Ende ein Druckventil 220 enthalten. Das Druckventil 220 kann einfach als ein Stück aus Kautschuk oder Silikon gebildet sein, das am Lumen 218 befestigt sein und einen Schlitz enthalten kann. Wenn der Druck auf das proximale Ende des Ventils 220 größer wird als ein gewünschter Schwellenwert, öffnet der Druck an seinem distalen Ende den Schlitz oder die Naht, so dass eine Fluidverbindung zwischen dem Lumen 218 und er Kammer 158 erzeugt wird.
Der Kolben 214 enthält vorzugsweise einen Schaft 222 mit einem äußeren Umfang, der dichtschließend in das Abdichtelement 226 am proximalen Ende des Infusionslumens 212 eingreift. Der Schaft 220 ist ferner vorzugsweise in gleitendem Eingriff mit dem Abdichtelement 226. Der Kolben 214 hat vorzugsweise einen Außenumfang, der so bemessen ist, dass er straff und gleitfähig mit dem Inneren des Infusionslumens 212 und 216 zusammenpasst. Der Schaft 222 kann einen proximalen Schaftteil 228 und einen distalen Schaftteil 230 mit kleinem Durchmesser enthalten. Der proximale Schaftteil 228 ist vorzugsweise aus einem Nitinol- oder Edelstahldraht geformt, während der Schaftteil 230 vorzugsweise aus einem Nitinol-Draht mit kleinem Durchmesser geformt ist. Der Schaft 222 kann aber auch aus einem einzigen Materialstück mit einem einzigen Außendurchmesser geformt sein, der sich über seine ganze Länge erstreckt, oder er kann auch einen sich verjüngenden Abschnitt enthalten, der sich zu einem kleinen Durchmesser zwischen einem proximalen Bereich des Schafts 228 und dem distalen Bereichs des Schafts 228 verjüngt.
Im Betrieb wird der Kolben 214 vorzugsweise zuerst proximal angezogen, so dass das distale Ende des Kolbens 214 dem Infusionsrohr 232 in der Infusionsöffnung 210 gerade proximal mit oder zugeordnet ist. Dann wird durch die Infusionsöffnung 210 ein Vakuum angelegt. Der Bolus der zu verabreichenden Behandlungslösung wird dann durch das Infusionsrohr 232 unter Verwendung einer üblichen Spritze oder mit Hilfe der Spritzen 182 und 194, die im Zusammenhang mit 14A und 14C beschrieben sind, oder mit einer anderen geeigneten Füllvorrichtung, verabreicht. Der Kolben 214 wird dann mit Hilfe des proximalen Schaftteiles 220 vorgeschoben, so dass das proximale Ende des Kolbens 214 gerade distal zum Infusionsrohr 232 liegt.
Die Infusionsöffnung 210 wird dann mit einer Quelle von Druckfluid verbunden, zum Beispiel mit einer Spritze, die ein Kontrastmedium, eine Kochsalzlösung oder eine andere geeignete Flüssigkeit enthält. Dann wird Flüssigkeit unter einem ausreichend hohem Druck, um den Kolben 214 distal in der durch den Pfeil 234 angegebenen Richtung zu verschieben, durch die Infusionsöffnung 218 injiziert. Der Kolben 214 gleitet distal in straffem Eingriff mit den Innenwänden des Infusionslumens 216, wodurch der Bolus der therapeutischen Lösung distal bewegt wird. Der Kolben 214 wird weiter distal bewegt, bis der distale Schaftteil 230 im das Lumen 218 mit dem kleinen Durchmesser am distalen Ende des Infusionslumens 216 eingreift und sich darin bewegt. Der distale Schaftteil 230 kann einen äußeren Umfang haben, der so bemessen ist, dass er in das Lumen 218 mit verminderten Durchmesser gut passt und darin gleitet. Der distale Schaftteil 230 ist vorzugsweise auch so ausgebildet, dass seine Länge bis zu einem Bereich im Lumen 218 reicht, der angrenzend an oder proximal zum Ventil 220 ist. Das distale Ende des Kolbens 214 hat weiterhin eine äußere Form, die sich stark an die innere Form des distalen Endes des Infusionslumens 216 angleicht. Wenn also der Kolben 214 in seine weiteste distale Stellung gedrückt ist (gestrichelt in 15A dargestellt), ist praktisch der gesamte Bolus der Behandlungslösung aus dem Infusionslumen 216, durch das Lumen 218 und durch das Druckventil 220 in die Kammer 158 und durch die Membran 140 zu der Behandlungsstelle getrieben. Wird andererseits die Kanal-Ballonstrukur 300 verwendet, wie sie in 13B dargestellt ist, wird praktisch der gesamte Bolus der Behandlungslösung in die Längskanäle 302, aus den Infusionsöffnungen 306 und zu der Behandlungsstelle getrieben. Man erkennt also, dass der Katheter 204 das gesamte Totvolumen eliminiert, außer einem sehr kleinen Totvolumen im Ballon.
15B erläutert einen anderen Kolben 215 zur Verwendung mit dem Katheter 204. Der Kolben 215 enthält einen Draht 217, der vorzugsweise einen Nitinol-Kerndraht darstellt. Der Kolben 215 enthält ferner einen Kunststoff-Überzug 219, der über einen proximalen Bereich des Drahtes 217 aufgetragen ist. Der Kunststoff-Überzug 219 hat vorzugsweise einen äußeren Durchmesser, der straff und gleitfähig durch die Abdichtung 226 und in die Infusionslumina 212 und 216 passt. Der Kunststoff-Überzug ist vorzugsweise an seinem proximalen Ende mit einer Anzahl von Markierungen 221 versehen, die vom Benutzer dazu verwendet werden, um das Volumen des Infusats zu bestimmen, das mit dem Katheter 204 verabreicht wurde. Der Überzug 219 ist z. B. aus einem Kunststoff oder einem anderen geeigenten Material geformt, das die Reibungskräfte beim Bewegen des Kolbens 215 vermindert.
Im Betrieb wird der Kolben 215 angezogen, so dass das distale Ende des Kunststoff-Überzugs 219 gerade proximal zum Infusionsrohr 232 liegt. Dann wird durch das Infusionrohr 232 ein Vakuum angelegt, und der Bolus der Behandlungslösung wird durch das Infusionsrohr 323 in das Infusionslumen 212 eingeführt. Die Infusionsöffnung 210 wird dann geschlossen. Der Kolben 215 wird dann vom Benutzer distal bewegt, wodurch der Bolus der Behandlungslösung distal im Infusionslumen 216 bewegt wird. In dem Maße, wie der Kolben 215 distal bewegt wird, baut sich der Druck im Infusionslumen 216 bis zum Ansprechpunkt des Ventils 220 auf. Dadurch wird das Ventil 220 geöffnet, so dass der Bolus der Behandlungslösung durch das Lumen 218 in die Kammer 158 gelangt, wo er verteilt wird. Die Abmessung des Nitinol-Drahtes 217 kann so sein, dass er genau in das Lumen 218 passt, so dass das distale Ende des Drahtes 217 beim Bewegen des Kolbens 215 über den gesamten distalen Weg gerade proximal zum Ventil 220 liegt. Weiterhin hat das distale Ende des Kunststoff-Überzugs 219 eine äußere Form, die gut mit der inneren Form des distalen Endes des Infusionslumens 216 zusammenpasst, um ein Totvolumen zu eliminieren.
Die 16A bis 16D erläutern einen Katheter gemäß der Erfindung. Einige Bestandteile des Katheters 240 sind ähnlich denen in den früheren Figuren, weshalb sie auch ähnlich nummeriert sind.
Der Katheter 240 enthält ein proximales Verteilerrohr 242, einen Schaftteil 244 und einen distalen Teil 126. Das proximale Verteilerrohr 242 enthält eine Inflationsöffnung 142 und eine Infusionsöffnung 246. Die Infusionsöffnung 246 enthält ein Infusionsrohr 248. Der Schaftteil 244 enthält ein Inflationslumen 128, ein Führungsdrahtlumen 130 und ein kollabierbares Flüssigkeitsreservoir 250. Das kollabierbare Flüssigkeitsreservoir 250 ist vorzugsweise aus einem nachgiebigen Material geformt, zum Beispiel aus einem üblichen Ballonmaterial, oder einem anderen geeigneten Material und hat ein proximales Ende 252, das mit dem Infusionsrohr 248 gekoppelt ist und damit in Fluidverbindung steht. Das Reservoir 250 hat auch ein distales Ende 254, das mit dem Lumen 218 mit vermindertem Durchmesser gekoppelt und damit in Fluidverbindung steht, welches auch z. B. ein Druckventil 220 enthält. Das Reservoir 250 ist vorzugsweise im Inflationslumen 128 angeordnet.
Im Betrieb, entweder bevor oder nachdem das distale Ende 126 des Katheters 240 in die Nähe der Behandlungsstelle im Gefäßsystem gebracht wurde, wird ein geeigneter Mechanismus, z. B. eine Spritze mit der Infusionsöffnung 246 und dem Infusionsrohr 248 verbunden. An der Infusionsöffnung 246 wird ein Vakuum angelegt, um das Reservoir 250 zu kollabieren. Ein Querschnitt des Katheters 240 entlang der Schnittlinien 16-16 von 16A ist in 16D erläutert. Die 16D zeigt das Reservoir 250 in der kollabierten Stellung.
Nachdem das Reservoir 250 kollabiert ist, wird die Behandlungslösung, durch die Infusionsöffnung 246 in das Reservoir 250 injiziert. Dann wird die Infusionsöffnung 246 geschlossen. 16C zeigt den gleichen Querschnitt des Katheters 240, wie in 16D, wobei jedoch das Reservoir 240 in der expandierten Position ist und das Infusat enthält.
Nachdem der Ballon 232 des Katheters 240 an der Behandlungsstelle appliziert wurde, wird Druckflüssigkeit durch die Inflationsöffnung 152 in das Inflationslumen 128 injiziert. In dem Maße, wie sich der Ballon 138 aufbläst, wird Druckflüssigkeit kontinuierlich in das Inflationslumen 128 injiziert, um den Druck im Inflationslumen 128 aufzubauen. In dem Maße, wie sich der Druck im Inflationslumen 128 aufbaut, wird ein Druck auf das kollabierbare Reservoir 250 ausgeübt, der bestrebt ist, das Reservoir 250 zu kollabieren. So nimmt also der Druck im Reservoir 250 allmählich bis zum Ansprechpunkt des Ventils 220 zu. An diesem Punkt öffnet sich das Ventil 220 und das Reservoir 250 kollabiert unter dem Druck im Inflationslumens 128, wodurch das Infusat aus dem Reservoir 250 durch das Lumen 218 und das Ventil 220 in die Kammer 158 gedrückt wird. Das Infusat tritt dann durch die Membran 140 in der vorstehend beschriebenen Weise aus.
16B zeigt einen Querschnitt durch den Katheter 240, wobei sich das Reservoir 250 in der kollabierten Position befindet. Es sei bemerkt, dass das Reservoir 250 unter einem ausreichenden Druck praktisch vollständig kollabiert, so dass kein Totvolumen im Reservoir 250 hinterbleibt. Dadurch wird das Totvolumen, das mit dem Katheter 240 verbunden ist, wesentlich reduziert, ohne dass es notwendig ist, den Stempel oder ein anders bewegliches Stempelelement im Reservoir 250 zu bewegen.
17A bis 17D erläutern einen Katheter nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Einige Bestandteile des Katheters 260 sind ähnlich denen von früheren Ausführungsformen, weshalb sie auch ähnlich nummeriert sind.
Der Katheter 260 enthält ein proximales Verteilerrohr 262 und einen Schaftteil 264 sowie einen distalen Teil 126. Das proximale Verteilerrohr 262 enthält eine Inflationsöffnung 152, die in Fluidverbindung mit einem Inflationslumen 128 steht, das, wenn es zum Einführen von Druckflüssigkeit in den Ballon 138 verwendet wird, den Ballon 138 aufbläst. Das proximale Verteilerrohr 262 enthält auch die Infusionsöffnungen 266 und 268. Die Infusionsöffnung 268 enthält das Infusionsrohr 270, das mit einem distalen Ende verbunden ist und in Fluidverbindung mit dem kollabierbaren Reservoir 272 im Schaftteil 264 des Katheters 260 steht. Die Öffnung 268 hat ein Infusionsrohr 274, das in Fluidverbindung mit dem Drucklumen 276 im Schaftteil 264 des Katheters 260 steht.
Die Verwendung des Katheters 216 ist ähnlich der des Katheters 240 von 16A. Anstatt das aber ein kollabierbares Reservoir 270 vorhanden ist, das durch den Inflationsdruck kollabiert wird, wird zum Aufblasen den Ballons 138 das kollabierbare Reservoir 272 durch eine getrennte Druckflüssigkeit kollabiert, die durch die Öffnung 268 und das Infusionsrohr 270 eingeführt wird. Bei der Verwendung wird also zunächst durch die Infusionsöffnung 266 ein Vakuum angelegt, um das Reservoir 270 zu kollabieren. Dann wird die Behandlungslösung durch das Infusionsrohr 270 in das Reservoir 270 injiziert, und die Öffnung 266 wird geschlossen. Dann wird die Druckflüssigkeit durch das Infusionsrohr 274 in die Öffnung 268 eingeführt. Die Druckflüssigkeit wird in das Lumen 276 eingeführt, das das kollabierbare Reservoir 272 umgibt. In dem Maße, wie sich der Druck im Lumen 276 aufbaut, neigt der Druck außerhalb des Reservoirs 272 dazu, das Reservoir 272 zu kollabieren und auf diese Weise den Druck auf der Innenseite des Reservoirs 272 zu erhöhen. Wenn der Innendruck im Reservoir 272 bis zum Ansprechpunkt des Ventils 220 zunimmt, öffnet sich das Ventil 220, wodurch das Reservoir 272 vollständig kollabiert und die darin enthaltene Behandlungslösung durch das Lumen 218 und das Ventil 220 in die Kammer 158 bewegt wird, von wo aus sie durch die Membran 114 verabreicht wird.
Wie bei dem kollabierbaren Reservoir 250 von 16A ist das kollabierbare Reservoir 272 vorzugsweise aus üblichen Ballonmaterial gebildet und an seinem proximalen Ende mit dem distalen Ende des Infusionsrohres 270 und an seinem distalen Ende mit dem proximalen Ende des Lumens 218 verbunden. Die Gesamtlänge des kollabierbaren Reservoirs 272 ist vorzugsweise etwa 80 cm, wobei der Innendurchmesser im aufgeblasenen Zustand etwa 0,056 cm (0,022 Inch) beträgt, so dass das Volumen im Reservoir 272 etwa 0,2 cm³ beträgt. Das gesamte Totvolumen des Katheters 260, einschließlich des proximalen Verteilerrohrs 262, beträgt somit vorzugsweise 0,06 bis 0,1 cm³.
17B zeigt den Katheter 260 mit dem Reservoir 272 in kollabierter Position. Man erkennt, dass bei einem Druckaufbau durch Injektion von Druckfluid in das Lumen 276 das kollabierbare Reservoir 272 praktisch vollständig kollabiert und kein Totvolumen hinterlässt.
17C und 17D erläutern Querschnitte des Katheters 260 bei einer alternativen Ausführungsform des Katheters 260. In den 17C und 17D sind das kollabierbare Reservoir 272 und das Lumen 276 außerhalb des Inflationslumens 128 ausgebildet. Die Wand, die das Lumen 276 begrenzt, ist ebenfalls vorzugsweise aus einem kollabierbaren Material, z. B. üblichem Ballonmaterial, geformt. 17C zeigt das Lumen 276 und das Reservoir 272 in einer eingeführten Position, wobei das distale Ende des Katheters 260 in das Gefäßsystem eingeführt ist. Da sowohl das Lumen 276 als auch das Reservoir 272 kollabierbar sind, werden sie in das Gefäßsystem vorzugsweise im kollabierten Zustand mit geringem Profil eingeführt, wodurch die Manipulation des Katheters 260 im Gefäßsystem erleichtert wird. 17D zeigt das Lumen 176 und das Reservoir 272 im aufgeblasenen Zustand mit höherem Profil. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden das Lumen 276 und das Reservoir 272 erst aufgeblasen, wenn der Katheter 260 in der Nähe des distalen Endes 126 an der Behandlungsstelle liegt. Das Reservoir 272 und das Lumen 276 werden dann wiederum kollabiert, indem während der Entfernung des Katheters 260 ein Vakuum angelegt wird.
Die 18A bis 18G erläutern eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer kollabierbaren Membran. Die 18A bis 18G sind lediglich schematische Darstellungen und definieren nicht die spezielle Struktur, innerhalb der die Konzepte verwirklicht werden können. Die Konzepte, die durch die 18A bis 18G verwirklicht werden, können in einer Vielzahl von Medikamenten-Abgabekathetern verwendet werden, wie sie beispielsweise in den 16A und 17A erläutert sind.
18A zeigt einen generellen Katheterschaft 401 mit einem proximalen Ende, das mit einer Druck/Vakuumquelle 402, und einem distalen Ende, das mit einem Abgabemechanismus 403 verbunden ist. Der Katheterschaft 401 hat vorzugsweise einen Aufbau ähnlich dem der Katheterschäfte, die in der vorliegenden Anmeldung erläutert sind. Die Druck/Vakuumquelle 402 kann die Form einer üblichen Spritze oder einer anderen geeigneten Alternative haben. Der Abgabemechanismus 403 kann die Form eines porösen Ballons, eines Kanal-Ballons, eines Punktierelements (z. B. einer Nadel), eines Lumens mit offenden Ende oder eines anderen geeigneten Mechanismus haben, um ein Medikament an eine spezifische Behandlungsstelle abzugeben.
Der Katheterschaft 401 enthält ein starres äußeres Element 404 und ein kollabierbares inneres Element 405. Das kollabierbare innere Element 405 enthält das gewünsche Arzneimittel für die Anwendung an der Behandlungsstelle. Die Druckquelle 402 gibt einen gewünschten Druck P1 in den Raum zwischen der äußeren Membran 404 und der inneren Membran 405 ab. Die innere Membran 405 enthält ein kleines Fluidvolumen unter einem Druck P2. Wird die Druckquelle 402 bei Umgebungsdruck gehalten, ist P1 etwa gleich P2, so dass das in der inneren Membran 405 enthaltene Fluid darin verbleibt. Bei der Anwendung von Druck aus der Druckquelle 202 wird P1 größer als P2, wodurch das Fluid aus dem Inneren der inneren Membran 405 zu dem Abgabemechanismus 403 strömt. Wenn P1 größer als P2 ist, kollabiert die innere Membran 405 weiter, bis die gesamte, darin enthaltene Flüssigkeit zu dem Abgabemechanismus 403 geht. Es wird also eine Fluiddosis gleich dem Innenvolumen der inneren Membran 405 an den Abgabemechanismus 403 und anschließend an die Behandlungsstelle abgegeben. 18A erläutert den Zustand, worin P1 gleich P2, und 18B erläutert den Zustand worin P1 größer als P2 ist.
Die Innenmembran 405 kann zum Gebrauch vorbereitet werden (prepped), indem mit Hilfe der Druck/Vakuumquelle 402 ein Vakuum angelegt wird, während der Abgabemechanismus 403 in eine Medikmentenlösung eintaucht. Es kann aber auch wie in 18C dargestellt, ein gebrauchsbereites (prepped) Lumen 406 bereitgestellt werden, um das Fluid in die innere Membran 405 einzuführen. Das proximale Ende des gebrauchsbereiten Lumens 406 ist mit einer Medikamentenquelle 408 verbunden, die das an die Behandlungsstelle abzugebende Medikament enthält. Das distale Ende des gebrauchsbereiten Lumens 406 ist mit einem Einwegeventil 407 verbunden, das in Fluidverbindung mit dem Inneren der inneren Membran 405 steht. Das Einwegeventil 407 ermöglicht eine Flüssigkeitsströmung von der Medikamentenquelle 408 durch das gebrauchsbereite Lumen 406 und in das Innere der inneren Membran 405, ermöglicht aber nicht eine Fluidströmung aus der Inneren der inneren Membran 405 zurück zu der Medikamentenquelle 408.
Auf diese Weise ist, wenn mit Hilfe der Druck/Vakuumquelle 402 ein Vakuum angelegt wird, P1 kleiner als P2, wodurch Flüssigkeit von der Medikamentenquelle 408 durch das gebrauchsbereite Lumen 406 über das Einwegeventil 407 und in das Innere der inneren Membran 405 fließen kann. Alternativ kann die innere Membran 405 für den Gebrauch vorbereitet werden, indem ein positiver Druck auf die Medikamentenquelle 408 ausgeübt wird, so dass P3 größer als P2 wird.
Beim Anlage eines positiven Drucks aus der Druckquelle 402 wird P1 größer als P2, wodurch Flüssigkeit aus dem Inneren der inneren Membran 405 über das Einwegeventil 407 (das keinen Flüssigkeitsfluss in das gebrauchsbereite Lumen 406 ermöglicht) in den Abgabemechanismus 403 fließen kann.
18D erläutert eine alternative Ausführungsform mit einer inneren Membran, enthaltend mehrere Abschnitte 405A, 405B und 405C mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften.
Obgleich in 18D drei diskrete Abschnitte der inneren Membran erläutert sind, können auch 2, 3 oder mehrere Abschnitte verwendet werden. Jeder Abschnitt der inneren Membran 412 hat einen unterschiedlichen physikalischen Aufbau, so dass jeder Abschnitt bei einem anderen Druck kollabiert. Die Geometrie (Länge, Innendurchmesser, Außendurchmesser und Wandstärke) und/oder die Materialeigenschaften (z. B. die Durometer-Härte) können so gewählt werden, dass ein Abschnitt bei einem gewünschten Druck kollabiert.
Beispielsweise können die diskreten Abschnitte 405A, 405B und 405C der inneren Membran 405 die gleiche Geometrie (Länge, Durchmesser und Wandstärke), aber eine unterschiedliche Durometer-Härte haben. Der Abschnitt 405A kann eine niedrige Durometer-Härte haben, während der Abschnitt 405B eine mittlere und der Abschnitt 405C eine verhältnismäßig hohe Durometer-Härte haben kann. Bei dieser Anordnung kollabiert der Abschnitt 405A der inneren Membran 405 bei einem verhältnismäßig niedrigem Druck, wodurch die Flüssigkeit aus dem Inneren des Abschnitts 405A zu dem Abgabemechanismus 403 strömen kann. Bei einem verhältnismäßig höherem Druck kollabiert der Abschnitt 405B, wodurch eine zusätzliche Menge an Flüssigkeit, die gleich dem Innenvolumen des Abschnitts 405B ist, an den Abgabemechanismus 403 abgegeben wird. Bei einem noch höherem Druck kollabiert der Abschnitt 405C, wodurch der Rest der Flüssigkeit an den Abgabemechanismus 403 abgegeben wird. Bei dieser Anordnung ist es möglich, selektiv genaue Mengen an Flüssigkeit an der inneren Membran 405 an den Abgabemechanismus abzugeben, indem man den Druck aus der Quelle 402 variiert.
Alternativ kann jeder diskrete innere Membranabschnitt 405A, 405B und 405C aus demselben Material, aber mit unterschiedlicher Wandstärke geformt sein. Der Abschnitt 405A kann eine verhältnismäßig dünne Wandstärke haben, während der Abschnitt 405B eine verhältnismäßig dicke Wandstärke und der Abschnitt 405C eine noch dickere Wandstärke haben kann. Bei dieser Anordnung kollabiert der Abschnitt 405A bei einem verhältnismäßig niederen Druck, wodurch ein Flüssigkeitsvolumen gleich dem Innenvolumen des Abschnitts 405A an den Abgabemechanismus 403 abgegeben werden. Bei einem verhältnismäßig höherem Druck kollabiert der Abschnitt 405B, wodurch ein Flüssigkeitsvolumen gleich dem Innenvolumen des Durchschnitts 405B an den Abgabemechanismus 403 abgegeben wird. Bei einem noch höherem Druck kollabiert der Abschnitt 405C, wodurch die Flüssigkeit aus dem Inneren des Abschnitts 405C zu dem Abgabemechanismus 403 strömt. Auf diese Weise ist es möglich, die diskrete Mengen an Flüssigkeit bei vorgewählten Drucken an den Abgabemechanismus 403 abzugeben.
Weiterhin kann durch Änderung der Länge jedes Abschnitts eine unterschiedliche Menge an Flüssigkeit pro Abschnitt bei jedem vorgewählten Druck enthalten sein. Der Fachmann erkennt, dass durch Änderung anderer physikalischer Eigenschaften der inneren Membran die Abschnitte 405A, 405B angewendet werden können, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. In jedem Fall ist es jedoch erwünscht, dass das Innenvolumen der Innenmembran 405 im kollabierten Zustand im Wesentlichen gleich Null ist, um die innerhalb der Innenmembran 405 nach der Abgabe des Medikaments enthaltenen Restflüssigkeiten zu minimieren.
18E erläutert eine weitere Ausführungsform, wobei ein Torsionsmechanismus 409 verwendet wird, um die Kollabierung der inneren Membran 405 zu erzielen. Der Torsionsmechanismus 409 kann mit einer einfachen digitale Manipulation durch den behandelnden Arzt oder nach einer anderen geeigneten Alternative betätigt werden. Wenn die innere Membran 405 durch den Torsionsmechanismus 409 gedreht wird, wird das Innenvolumen der inneren Membran 405 vermindert. Jede Drehung der inneren Membran 405 verursacht eine bestimmte Verminderung des Innenvolumens der inneren Membran 405, wodurch eine diskrete Menge an Flüssigkeit an den Abgabemechanismus 403 und anschließend an die Behandlungsstelle abgegeben wird. Vorzugsweise wird die innere Membran 405 gedreht, bis die gesamte darin enthaltene Flüssigkeit zum Abgabemechanismus 403 geströmt ist, wodurch die Restflüssigkeit nach der Abgabe des Arzneimittels minimiert wird. Es wird auch in Betracht gezogen, dass der Torsionsmechanismus 409 im Zusammenhang mit der Druckquelle 402 verwendet werden kann, wobei beide zur Abgabe der gewünschten Menge an Flüssigkeit an den Abgabemechanismus 403 verwendet werden
18F erläutert die Verwendung eines Spannmechanismus 410, der die Innenmembran 405 in Längsrichtung streckt, um die darin enthaltene Flüssigkeit an den Abgabemechanismus 403 abzugeben. Wenn an die innere Membran 405 durch den Spannmechanismus 410 selektiv eine Spannung angelegt wird, wird eine vorbestimmte Menge an Flüssigkeit an den Abgabemechanismus 403 abgegeben, die proportional der Verschiebung des Spannmechanismus 410 ist. Bei dieser Anordnung können kontrollierte Mengen an Flüssigkeit aus dem Inneren der inneren Membran 405 an den Abgabemechanismus 403 und anschließend an die Behandlungsstelle abgegeben werden, indem das proximale Ende der inneren Membran 405 unter Verwendung des Spannmechanismus 410 selektiv verschoben wird. Die Menge der an den Abgabemechanismus 403 abgegebenen Flüssigkeit ist eine Funktion der Längsverschiebung des proximalen Endes der inneren Membran 405.
Es wird ferner in Betracht gezogen, dass der Spannmechanismus 410 auch zusammen mit der Druckquelle 402 verwendet werden kann, um diskrete Mengen an Flüssigkeit an den Abgabemechanismus 403 abzugeben. Es wird ferner in Betracht gezogen, dass das starre äußere Element 404 aus den in den 18E bis 18G erläuterten Ausführungsformen weggelassen werden kann, wenn keine Druckquelle 402 verwendet wird.
18G erläutert eine weitere Ausführungsform, bei der ein ringförmiges Formwerkzeug 412 verwendet wird, um die innere Membran 405 zu quetschen und auf diese Weise die in der inneren Membran 405 enthaltene Flüssigkeit zum Abgabemechanismus 403 zu drücken. Das ringförmige Formwerkzeug 412 kann mit Hilfe eines Betätigungsmechanismus 411 vorgeschoben und/oder zurückgezogen werden. Der Betätigungsmechanismus 411 kann durch manuelle Betätigung oder nach einer anderen geeigneten Alternative betätigt werden. Bei dieser Anordnung wird bei des Bewegung der Formwerkzeugs 412 die innere Membran 405 gequetscht und die Flüssigkeit in einer Menge, die proportional der Länge des Weges des Formwerkzeugs 412 ist, herausgedrückt. Es können also diskrete Mengen an Flüssigkeit aus dem Inneren der inneren Membran 405 an den Abgabemechanismus 403 abgegeben werden, indem das ringförmige Formwerkzeug 412 in diskreten Längen betätigt wird. Wie bei den Ausführungsformen nach den 18E und 18F wird in Betracht gezogen, dass der Betätigungsmechanismus 411 in Kombination mit der Druckquelle 402 verwendet werden kann. Alternativ kann der Betätigungsmechanismus 211 allein verwendet werden, in welchem Fall die äußere Membran 404 nicht nötig ist.
18H erläutert eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin die therapeutische Flüssigkeit zwischen dem äußeren Element 404 und der inneren Membran 405 enthalten ist. Diese Ausführungsform ist mit der in den 18A und 18B erläuterten Ausführungsform identisch, ausgenommen, dass die Druck/Vakuumquelle 402 in Fluidverbindung mit der Innenseite der inneren Membran 405 und der Abgabemechanismus 403 in Fluidverbindung mit dem Raum zwischen dem äußeren Element 404 und der inneren Membran 405 ist. Wenn Druck auf die Innenseite der inneren Membran durch die Druckquelle 402 ausgeübt ist, ist der darin hersehende Druck P2 größer als der Druck P1 zwischen dem äußerem Element 404 und der Membran 405. Dadurch fließt die Flüssigkeit aus dem Zwischenraum und in den Abgabemechanismus 403 und schließlich an die Behandlungsstelle. Diese Ausführungsform, die in 18H erläutert ist, kann einige der in den 18C und 18D dargestellten Merkmale enthalten. Insbesondere kann ein gebrauchsbereites Lumen 406 vorgesehen sein, um die therapeutische Flüssigkeit in den Innenraum zwischen der inneren Membran 405 und dem äußeren Element 404 einzuführen. Weiterhin kann die innere Membran 405 in diskrete Abschnitte mit unterschiedlichen Geometrien und Materialeigenschaften unterteilt werden.
Man erkennt also, dass die vorliegende Erfindung eine Anzahl von Vorteilen gegenüber den bekannten Infusionsmethoden bringt. Die vorliegende Erfindung kann dazu verwendet werden, um eine im Körper zu behandelnde Stelle transluminal zu erreichen. Die vorliegende Erfindung kann auch dazu verwendet, um eine therapeutische Lösung oder eine beliebige andere Lösung an diese Stelle zu bringen. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung dazu verwendet werden, um ein sehr kleines Volumen eines Materialbolus, vorzugsweise weniger als 1 ml, an der Stelle zu applizieren. Weiterhin wird erfindungsgemäß nach einer bevorzugten Ausführungsform ein System mit einem Totvolumen von insgesamt etwa weniger als 0,17 cm³ angewendet, einschließlich des Totvolumens im proximalen Verteilerrohr und dem Rest des Katheters. Dies ermöglicht die pragmatische Anwendung auch von sehr teuren Medikamenten in einer wirksamen und genauen Weise.
Es sei jedoch bemerkt, dass der distale Teil des Katheters so ausgestaltet sein kann, dass sich eine Art von Düsenkonfiguration ergibt. Der distale Teil kann mit Ventilen versehen sein, er kann einige oder mehrere gleichmäßig verteilte Öffnungen haben, er kann Öffnungen haben, die gerichtet verteilt sind und er kann Öffnungen haben, die die gewünschten Injektions- oder Dispersionseigenschaften haben.

Claims

Für diese europäische Übersetzung wurde kein Patentanspruch eingereicht.