-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Medizinprodukte und insbesondere
einen radial expandierbaren Stent.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Gefäßstents
werden an einer verengten Stelle in einem Blutgefäß eines
Patienten abgelegt, um das Gefäßlumen aufzuweiten
und die Gefäßwand über ihren
Umfang zu unterstützen.
Es wird gewünscht,
dass Gefäßstents
einen kleinen Querschnittsdurchmesser und/oder ein niedriges Profil
für die
Einführung
des Stents in das betroffene Gefäßlumen aufweisen.
-
Eine
Art von Gefäßstent besteht
aus einem Stück
Draht, das in mehrere Windungen gebogen wird. Diese Stents aus gebogenem
Draht sind zwar für
den beabsichtigten Verwendungszweck geeignet, aber ein Problem dabei
ist, dass an jeder Biegung oder Windung Spannungspunkte entstehen.
Dadurch wird der Drahtstent an zahlreichen Punkten strukturell geschwächt. Außerdem fehlt
es gebogenen Drahtstents an Stabilität in Längsrichtung. Ein Drahtstent
wird beispielsweise typisch über
einen aufblasbaren Ballon in einem Blutgefäß positioniert. Der Ballon
weitet sich zunächst
an entgegengesetzten Enden auf, wo er nicht mit dem Drahtstent in
Berührung
steht. Dadurch wird der Drahtstent zwischen den aufgeblasenen Ballonenden
in Längsrichtung
verkürzt.
Beim weiteren Aufblasen weitet sich die Mitte des Ballons auf, wodurch
die Drahtbiegungen des längsverkürzten Drahtstents
ungleichmäßig expandieren.
-
Eine
andere Art von Gefäßstent besteht
aus einem Drahtgeflecht, das zu einer allgemein röhrenförmigen Gestalt
aufgerollt wird. Ein Problem bei diesem Stent besteht darin, dass
die das Drahtgeflecht formenden überlappenden
Drähte
das Stentprofil vergrößern und
somit das effektive Lumen des Blutgefäßes verringern. Die über das
Drahtgeflecht wachsenden Endothelgewebeschichten verringern das
effektive Blutgefäßlumen noch
weiter. Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit dieser Vorgehensweise
ist das Auftreten von Innenmigration an den Kontaktpunkten zwischen
den einzelnen Drähten.
-
Eine
andere Art von Gefäßstent besteht
aus einer flachen Metallplatte mit mehreren Öffnungen, die in Reihen darin
geformt sind. Der flache Metallplattenstent enthält ferner eine Reihe von Fingern
oder Vorsprüngen
auf einem Rand des Stents entlang seiner Achse. Im expandierten
Zustand wird eine Reihe von Fingern oder Vorsprüngen durch eine Reihe von Öffnungen
am gegenüberliegenden
Rand des Stents positioniert, um den Stent in seiner expandierten
Konfiguration zu arretieren. Ein Problem bei der Verwendung des
flachen Metallplattenstents ist die Tatsache, dass die überlappenden
Ränder
des Stents das Profil vergrößern. Auch
hier verringern das Stentprofil und das Endothelwachstum das effektive
Blutgefäßlumen.
Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit der Verwendung des flachen
Metallplattenstents ist, dass die Finger oder Vorsprünge an einem
Rand des Stents in Metall/Metall-Kontakt mit dem gegenüberliegenden
Rand des Stents stehen. Dadurch reiben die Metallkanten des Stents
bei Bewegung infolge von Blutfluss, Pulsation und Muskelbewegungen
aneinander. Ein weiteres Problem bei der Verwendung des flachen
Metallplattenstents ist, dass die Finger oder Vorsprünge radial
auswärts
in die Gefäßwand vorragen.
Dadurch kann die Intimaschicht der Gefäßwand gekratzt, punktiert oder
anderweitig verletzt werden. Verletzung und Traum der Intimaschicht
der Gefäßwand führen zu
Hyperplasie und Zellproliferation, wodurch wiederum Stenose oder
eine weitere Verengung des Gefäßes an der
Stentstelle hervorgerufen wird.
-
Eine
andere Art von Gefäßstent besteht
aus einem Stück
Metallkanüle
mit einer Anzahl Öffnungen, die
in ihrem Umfang geformt sind. Ein Problem bei der Verwendung eines
Metallkanülenstents
ist, dass der Stent starr und unflexibel ist. Dadurch ist es schwierig,
wenn nicht sogar unmöglich,
den Stent durch die gewundenen Gefäße des Gefäßsystems einzuführen, um
ihn an einer verengten Stelle abzulegen. Ferner ist der Stent zu
starr, um sich an die Krümmung
eines Blutgefäßes anzupassen,
wenn er an einer Okklusionsstelle abgelegt ist. Ein weiteres Problem
im Zusammenhang mit der Verwendung eines Metallkanülenstents
ist, dass der Stent bei der radialen Expansion in Längsrichtung
schrumpft. Dadurch verschiebt sich die Position des Metallkanülenstents
und der Stent unterstützt
einen kürzeren
Abschnitt der Blutgefäßwand als
erforderlich.
-
Frühere Versuche
zur Überwindung
der Probleme im Zusammenhang mit der Flexibilität von Kanülenstentdesigns umfassten das
Hinzufügen
einer flexiblen oder Gelenkregion zwischen den relativ starren Segmenten.
Im Vergleich bieten diese flexiblen Regionen oder Gelenkbereiche
nur geringe radiale Festigkeit. Es wurden klinischen Bedenken hinsichtlich
der Tendenz einiger Kanülenstentdesigns
geäußert, sich
an den Gelenkpunkten bei lateraler Biegung plastisch zu verformen
statt elastisch zur ursprünglichen
Gestalt zurückzukehren.
Ein weiterer bedenklicher Punkt ist die ungleichmäßige radiale
Expansion des Stents bei der Balloninflation. Ein häufig zu
beobachtendes Problem bei diesen Designs ist, dass die flexiblen
Segmente sich nicht auf die gleiche Weise und im selben Maße auswärts verformen
wie die Segmente mit höherer
radialer Festigkeit. Dadurch erstreckt sich oder „hängt" das Stentmaterial
der Verbindungsregionen in das Lumen des Stents (definiert durch
die starreren Abschnitte). Insbesondere bei einem Gefäßstent kann
es an diesen Punkten zu lokaler Blutflussturbulenz kommen, die zur
Thrombusbildung beitragen kann.
-
Ein
anderer Phänomen
ist darin zu sehen, dass besonders bei expandierbaren Stents vom
Kanülentyp die
problematische Tendenz besteht, dass sich dünne Balken oder Streben bei
der Expansion verdrehen. Schon geringfügige Herstellungsfehler können geschwächte Biegepunkte
erzeugen, die dieses Problem noch verstärken. Ein Design, bei dem die
Längs-
und radiale Festigkeit und Stabilität erhöht ist, weniger Gelenkstellen
vorhanden sind und Biegespannungen gleichmäßig verteilt sind, führt weniger
leicht zu Verdrehung und ungleichmäßiger Expansion. Die Verteilung
der Biegespannungen ist auch bei der Bestimmung der Ermüdungsanfälligkeit
eines Stents ein wichtiger Faktor. Gelenkpunkte, die für Flexibilität zwischen
röhrenförmigen unflexiblen
Abschnitten sorgen sollen, unterliegen in der Regel Spannungen bei
der Verformung, die zu Bruch führen
können.
Die Bruchwahrscheinlichkeit kann zunehmen, wenn die Gelenkpunkt
nicht Teil der Kanülenwand,
sondern geschweißt
sind.
-
Für koronare
Anwendungen wäre
der ideale Stent dünnwandig,
er hätte
eine einheitliche Konstruktion, um Schweißnähte zu eliminieren, und er
hätte hohe
radiale Festigkeit mit guter endoluminaler Abdeckung, um Restenosen
zu vermeiden. Darüber
hinaus hätte
der Stent ein niedriges Profil auf dem Ballon, um auch kleine Gefäße zu erreichen,
aber gleichzeitig hätte
er ein gutes Expansionsverhältnis
mit geringer Rückfederung nach
der Ablage, um zu vermeiden, dass er verrutscht oder für den Durchmesser
der Läsion
nicht groß genug ist.
Ein idealer Koronarstent könnte
den gewundenen Gefäßen bei
der Einführung
folgen und gleichzeitig seine Form ohne plastische Verformung beibehalten.
Eine andere wünschenswerte
Eigenschaft ist die Fähigkeit
des Stents, auf dem Ballon gestaucht zu bleiben, damit er nicht
verrutscht, so dass dadurch die Notwendigkeit von Endkappen oder
anderen Mittel zum Halten des Stents auf dem Ballon entfällt. Obwohl
hohe radiale Festigkeit notwendig ist, muss der ideale Koronarstent
in der Lage sein, über
Millionen von Biegezyklen hinweg elastisch flexibel zu bleiben,
um systolisch und diastolisch bedingte Veränderungen des Gefäßes aufzunehmen.
Der ideale Stent sollte sich an der Zielstelle ohne Verdrehen, Migration
oder Annehmen einer Akkordeon- oder
ausgebogten Form gleichmäßig ablegen
lassen, bei der Ablage seine ursprüngliche axiale Länge beibehalten
und zur Erleichterung der Platzierung unter Röntgendarstellung sichtbar sein.
Die meisten verfügbaren
Stents können
zwar eine begrenzte Anzahl dieser Aufgaben ausreichend erfüllen, aber
Kompromisse beim Design haben den Nutzen und die Wirksamkeit dieser
Stents für
bestimmte klinische Anwendungen eingeschränkt.
-
WO 97/32544 A offenbart
einen radial expandierbaren Stent mit Längssegmenten mit ersten und
zweiten parallelen Längsstreben
mit dazwischen verbundenen Verbindungselementen. Die Offenbarung
dieses Dokuments entspricht im Allgemeinen dem Oberbegriff von Anspruch
1.
-
Erfindungsgemäß wird ein
radial expandierbarer Stent bereitgestellt, der Folgendes umfasst:
ein
längliches
Element mit einem Durchgang, der sich in Längsrichtung darin erstreckt,
und ein erstes Längssegment
mit einer Vielzahl von Zellen, wobei ausgewählte Zellen jeweils eine erste
und eine zweite Längsstrebe
aufweisen, wobei das längliche
Element auch ein Verbindungssegment aufweist, das mit dem ersten Längssegment
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Längssegment
eine erste expandierte radiale Steifheit von über 2,21 × 10-3 kg
(4,87 × 10-3 Pfund) (Kraft) pro Millimeter (Länge) aufweist;
und dass das Verbindungselement eine zweite expandierte radiale
Steifheit aufweist, die geringer ist als die erste expandierte radiale
Steifheit.
-
Das
Verbindungssegment sorgt vorteilhaft für seitliche Flexibilität des Stents.
Das Längssegment
und das Verbindungssegment können
eine kombinierte seitliche Biegesteifheit von unter 6,91 × 10-6 cm-kg (6,0 × 10-6 in-lb)
(Kraft) pro Grad pro Millimeter (Länge) aufweisen. Wenn die ausgewählten Zellen
eine geschlossene Scherenkonfiguration aufweisen, muss die kombinierte
seitliche Biegesteifheit nur unter 6,11 × 10-5 cm-kg
(5,3 × 10-5 in-lb) (Kraft) pro Grad pro Millimeter
(Länge)
liegen.
-
In
einer vorteilhaften Konfiguration umfasst das Verbindungssegment
eine Vielzahl von miteinander verbundenen krummlinigen Streben aufweist,
die ein ungefähr
schlangenförmiges
Muster bilden. In einer anderen vorteilhaften Konfiguration umfasst
das Verbindungssegment eine Vielzahl von miteinander verbundenen
linearen Streben, die ein Zickzackmuster oder Sägezahnmuster bilden.
-
Ein
oder mehr Verbindungsstreben oder -elemente werden zur Verbindung
der Längs-
und Verbindungssegmente verwendet. Die seitliche Flexibilität des Verbindungssegments
miniert oder eliminiert sogar die Spannung an der Verbindungsstrebe
oder dem Verbindungselement und verleiht dem Stent ein hohes Maß an expandierter
radialer Steifheit und signifikante seitliche Flexibilität, die für lange
Zeiträume
in einem pulsatilen Umfeld verwendet werde können, ohne Ermüdung oder
Stentfraktur hervorzurufen. Die Länge des Stents kann nach Wunsch
gewählt
werden, indem eine Vielzahl der Längssegmente aufgenommen wird,
von denen benachbarte Segmente durch ein Verbindungssegment miteinander
verbunden sind.
-
Zur
Verbesserung der radialen Röntgensichtbarkeit
des Stents weist mindestens ein Ende des Stents ein röntgendichte
Markierung auf, beispielsweise aus Gold. Zur weiteren Verbesserung
der Röntgensichtbarkeit
des Stents sind eine Vielzahl von röntgendichten Markierungen als
Hinweis auf die Orientierung des Stents an einem Ende des Stents
angeordnet. Diese Vielzahl zeigt dem Arzt vorteilhaft die räumliche
Orientierung des Stents bei der Einführung in das Gefäßsystem.
-
Die
ersten und zweiten Längsstreben
können
durch mindestens ein Paar von über
den Umfang verstellbaren Elementen miteinander verbunden sein. Die über den
Umfang verstellbaren Elemente gestatten vorteilhaft die Umfangsexpansion
des Längssegments
mit minimaler Veränderung
der axialen Länge
der Längsstreben,
wenn das Längssegment
radial expandiert wird. Dadurch bleiben die Längsstreben im Wesentlichen parallel
zur Längsachse
des Stents. In einem Aspekt haben benachbarte Zellen der ausgewählten Zellen
eine erste Längsstrebe
und eine zweite Längsstrebe
mit jeweils seitlich benachbarten zweiten Zellen gemeinsam haben.
In einem anderen Aspekt sind die über den Umfang verstellbaren
Elemente U- oder V-förmig,
um eine scherenartige Konfiguration zu ergeben, wodurch der Stent
seine hohe expandierte radiale Steifheit erhält.
-
Die
oben erwähnten
Probleme werden auch gelöst
und technischer Fortschritt wird erzielt in einem der Veranschaulichung
dienenden radial expandierbaren Stent mit einem Längssegment,
das beispielsweise eine Vielzahl von seitlich miteinander verbundenen
geschlossenen Zellen umfasst, die aus einer oder zu einer röhrenförmigen Konstruktion
oder Kanüle
vorteilhaft mit hoher expandierter radialer Steifheit und bei radialer
Expansion nur minimaler oder überhaupt
keiner Längenveränderung
geformt werden. Der Stent weist ferner ein Verbindungssegment auf,
das mit dem Längssegment
verbunden ist und dem Stent die vorteilhafte seitliche Flexibilität und geringe
elastische Biegesteifheit verleiht. Jede Zelle weist erste und zweite
parallele Längsbalken
oder -streben auf, die an jedem Ende über ein über den Umfang verstellbares
Element miteinander verbunden sind. In einem Anschauungsbeispiel
sind die gegenüberliegenden, über den
Umfang verstellbaren Elemente zur Mitte der Zellöffnung hin geneigt. Eine Reihe
der Grundzellen sind seitlich miteinander verbunden, um eine röhrenförmige Konstruktion
zu bilden. Wenn die röhrenförmige Konstruktion
radial expandiert wird, beispielsweise mit einem aufblasbaren Ballon,
bleiben die Längsstreben
im Wesentlichen längs
zueinander und über
den Umfang ausgerichtet, während
die über
den Umfang verstellbaren Elemente sich öffnen oder aufklappen, wenn
ihre Befestigungspunkte sich auseinander bewegen, so dass die Zellbreite
zunimmt. Die Wirkung der über
den Umfang verstellbaren Elemente trägt wie eine Schere zur Zunahme
des Stentdurchmessers bei. Da die Längsstreben ihre Ausrichtung
beibehalten, behält
das Längssegment
bei der Expansion eine stabile axiale Länge. Der Stent kann auch selbstexpandierend
sein. Ein entsprechender selbstexpandierender Stent besteht aus
einer Nickel-Titan-Legierung, die beispielsweise eine supraelastische
Eigenschaft aufweist.
-
Röntgendichte
Markierungen können
vorteilhaft an einem oder beiden Enden des Musters positioniert sein,
um dem Arzt bei der Positionierung des Stents unter fluoroskopischer
Darstellung zu helfen. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform werden Goldmarkierungen
in den Öffnungen
an den Enden jeder Längsstrebe
platziert, aber es müssen
nicht alle Öffnungen
ausgefüllt
werden.
-
In
der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
sind die über
den Umfang benachbarten, geschlossenen Zellen so miteinander verbunden,
dass sie die Längsstreben
mit benachbarten Segmenten gemeinsam haben. In einer alternativen
Ausführungsform
enthält
jede geschlossene Zelle Längsstreben,
die sie nicht mit benachbarten Segmenten gemeinsam haben, sondern
die mit der benachbarten Längsstrebe
durch mindestens eine kurze Strebe verbunden sind.
-
Die
erfindungsgemäße Ausführungsform
umfasst Verbindungssegmente, die zwischen benachbarten Längssegmenten
positioniert sind. Die Verbindungssegmente gestatten vorteilhaft
seitliche Flexibilität
bei einem sonst im Wesentlichen starren Stent und eignen sich so
zur Verwendung an einer Stelle, die hohen Biegekräften unterliegt,
wie z.B. in den Koronararterien. Im Anschauungsbeispiel besteht
das Verbindungssegment aus einer kontinuierlichen Reihe von schlangenförmigen Biegungen,
die über
mindestens eine kurze Verbindungsstrebe mit dem benachbarten Längssegment
verbunden sind. Neben der Tatsache, dass der Stent sich biegen kann
und somit in einem stärker
gewundenen Lumen platziert werden kann, ist eine primäre Voraussetzung
der Biegungen des Verbindungssegments darin zu sehen, dass sie die
Expansion der Längssegmente
nicht stören.
Anzahl, Form, Dicke und Befestigungspunkt dieser schlangenförmigen Biegungen
können je
nach gewünschten
Eigenschaften des Stents variiert werden. Der Stent im Anschauungsbeispiel
zur peripheren Verwendung hat drei Befestigungspunkte zwischen einem
Längssegment
und einen benachbarten Verbindungssegment, so dass jede dritte schlangenförmige Biegung
an einem Längssegment
befestigt ist, ein Dritte der Biegungen am gegenüberliegenden Längssegment
befestigt sind und das restliche Dritte auf beiden Seiten unbefestigt
bleibt. In einer anderen Ausführungsform
zur koronaren Anwendung besteht ein einzelner Befestigungspunkt zwischen
einem Längssegment
und einem Verbindungssegment, der dem einzelnen Befestigungspunkt
auf demselben Verbindungssegment 180° gegenüberliegt. Dieses Paar Befestigungspunkte wird
in anschließenden
Verbindungssegmenten gedreht, um die Flexibilität des Stents zu erhöhen.
-
In
einer anderen Ausführungsform
des Stents ist das Verbindungssegment nicht durch eine Reihe von Streben
sondern breit am Längssegment
befestigt, so dass es aussieht, als ob die benachbarten Segmente durch
eine Reihe von „S"- oder „Z"-förmigen Streben
miteinander verbunden sind. Die Konfiguration oder das Muster der
krummlinigen Streben, die die Verbindungsregion im Anschauungsbeispiel
umfassen, wird so wiederholt, dass die Längsstreben jeder inneren geschlossenen
Zelle schmal oder breit mit einer Biegung des Verbindungssegments
an einem Ende verbunden sind, wobei das andere Ende der Längsstreben
unbefestigt bleibt.
-
Die
Konfiguration des Verbindungssegments im Anschauungsbeispiel kann
in der benachbarten Verbindungsregion so gespiegelt werden, dass
jede zweite innere Längsstrebe
an beiden Enden verbunden ist, während
die abwechselnden Längsstreben
an beiden Enden unbefestigt bleiben.
-
Die
schlangeförmigen
Biegungen des Verbindungssegments können so variiert werden, dass
unterschiedliche Expansions- und Biegeeigenschaften möglich sind.
Die Biegeregionen können
beispielsweise „schlüsseloch"-förmig
sein wie die Biegungen der über
den Umfang verstellbaren Streben, worin die Streben um die Spitze
der Biegung nach außen
aufweiten. Diese Modifikation verringert die Biegespannung und gestattet
eine etwas bessere Expansionsfähigkeit.
Die Streben zwischen den Biegungen können parallel zueinander und
mit der Längsachse
des Stents ausgerichtet sein, oder sie können relativ zur Längsachse
des Stents geneigt sein, entweder abwechseln wie in der bevorzugten
Ausführungsform
oder identisch geneigt. Die abwechselnde Neigung dieser Streben
kann eine Verkürzung,
die bei Expansion des Stents auf seinen nominalen Durchmesser eintritt,
ganz oder teilweise aufheben. Es kommt zwar nicht zu einer Nettoveränderung
der Länge
der Längssegmente,
aber durch das Aufklappen der krummlinigen Streben der Konfiguration
des Anschauungsbeispiels führt
dazu, dass sich das Verbindungssegment verkürzt, wodurch die Gesamtlänge des Stents
beeinflusst wird. Diese Längenveränderung
kann teilweise aufgehoben werden, wenn die gegenüberliegenden krummlinigen Streben
so zueinander hin abgewinkelt werden, dass die Öffnung der Biegung bei anfänglicher
Expansion des Stents den Stent zwingt, sich etwas zu strecken. Wenn
sich der Stent weiter aufweitet, wird der Winkel der Biegungen weiter
geöffnet,
so dass die Längssegmente
wieder zurückgezogen
werden und der Stent verkürzt
wird. Die „Verzögerung" durch die Abwinklung
der krummlinigen Streben, bevor der Stent beginnt, sich in Längsrichtung
zusammenzuziehen, verringert die Gesamtkontraktion, die ansonsten
auftreten würde,
wenn die Streben längs
ausgerichtet wären.
Durch die Wahl des richtigen krummlinigen Strebendesigns kann ein
Stent mit praktisch keiner Nettolängenveränderung bei dem nominalen oder
endgültigen Durchmesser
produziert werden.
-
Ein
weiterer Vorteil der Abwinklung der Streben des Verbindungssegments
ist, dass der Stent im nichtexpandierten Zustand flexibler sein
kann. Dies sorgt für
verbesserte Verfolgbarkeit, während
der Stent auf dem Ballonkatheter befestigt und durch das Gefäß bis zur
Zielstelle manövriert
wird. Ein weiterer Grund zu Bedenken besteht darin, dass Streben,
die mit der Längsachse
des Katheters ausgerichtet sind, beim Biegung des Ballonkatheters
eher aus der Ebene gleiten und das Gefäß verletzen können.
-
Das
Muster der krummlinigen Streben des Verbindungssegments kann so
orientiert werden, dass jede Streb breit am Längssegment auf dieselbe Weise
befestigt ist, d.h. es gibt kein allgemein schlangenförmiges Muster
wie im Anschauungsbeispiel. Ein Vorteil dieser Art von Design ist,
dass die krummlinigen Streben sich bei der Expansion des Stents
nicht verformen, so dass keine Längenveränderung
des Stents auftritt. Wie im Fall des Musters im Anschauungsbeispiel
kann die Richtung oder Orientierung in einem benachbarten Verbindungssegment
umgekehrt werden.
-
Ein
Ballonkatheter wird zur radialen Expansion des Stents verwendet,
um in die Oberfläche
der Gefäßwand einzugreifen
und das Gefäßlumen in
einem offenen Zustand zu halten. Der expandierte Stent weist vorteilhaft
minimale Dicke für
Endothelgewebe auf. Dadurch wird das Gefäßlumen vorteilhaft mit dem
größtmöglichen
Durchmesser erhalten.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
1 zeigt
eine Bildansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen radial
expandierbaren Stents;
-
2 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer geschlossenen Zelle des Stents aus 1 im nicht expandierten
Zustand;
-
3 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
der geschlossenen Zelle aus 2 im expandierten
Zustand;
-
4 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform
der geschlossenen Zelle aus 2;
-
5 zeigt
eine Ansicht des Stents aus 1 von oben
im Längsschnitt
und in eine einzelne Ebene aufgerollt;
-
6 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform
des Stents aus 1, bei dem die krummlinigen
Streben parallel zueinander liegen;
-
7 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform
des Stents aus 1, bei dem die Hohlkehlen der
schlangenförmigen
Biegungen vergrößert sind;
-
8 zeigt
eine aufgerollte Ansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem einzelnen Befestigungspunkt
zwischen Längs- und Verbindungssegmente;
-
9 zeigt
eine vergrößerte teilweise
Schnittansicht einer andere Ausführungsform
des Verbindungssegmentes des Stents aus 1;
-
10-11 zeigen
eine teilweise geschnittene und aufgerollte Ansicht anderer Ausführungsformen
des Stents auf 1;
-
12 zeigt
eine Querschnittsendansicht eines nicht-expandierten und expandierten Längssegments des
Stents aus 1 entlang der Linie 12-12;
-
13 zeigt
eine vergrößerte teilweise
Querschnittsansicht des Stents aus 1 entlang
Linie 13-13;
-
14 zeigt
einen nicht expandierten Stent auf 9, der auf
einen Angioplastieballon geladen ist;
-
15-16 zeigten
vergrößerte Seitenansichten
einer anderen Ausführungsform
des Stents aus 1, wobei die über den
Umfang verstellbaren Elemente von der Zelle nach außen vorstehen;
-
17 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform
des Stents aus 1, wobei jede Zelle nach innen
und außen
vorstehende über
den Umfang verstellbare Elemente aufweist;
-
18 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform
des Stents aus 1, wobei Segmente mit nach außen vorstehenden über den
Umfang verstellbaren Elementen sich mit solchen mit nach innen vorstehenden
Elementen abwechseln;
-
19 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Stents,
bei dem die geschlossenen Zellen bogenförmig sind;
-
20 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Stents,
bei dem geschlossene Zellen mit nach innen vorstehenden, über den
Umfang verstellbaren Elementen sich mit geschlossenen Zellen mit
nach außen
vorstehenden Elementen abwechseln;
-
21 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Stents,
bei dem ein Längssegment
länglich
ist und mehrere Paare von über
den Umfang verstellbaren Elementen aufweist;
-
22 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Stents,
wobei die miteinander verbundenen geschlossenen Zellen in einem
Längssegment
in Längsrichtung voneinander
versetzt sind;
-
23 zeigt
eine aufgerollte Seitenansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem einzelnen Befestigungspunkt
zwischen Längs-
und Verbindungssegmenten;
-
24 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
des Stents aus 23;
-
25 zeigt
eine teilweise vergrößerte Seitenansicht
einer selbstexpandierenden Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung im eingezwängten Zustand;
-
26 zeigt
eine Querschnittsendansicht eine nicht eingezwängten und eingezwängten Längssegments
des Stens aus 25 entlang Linie 26-26;
-
27 zeigt
eine vergrößerte teilweise
Endansicht des Stents aus 26 entlang
Linie 26-26;
-
28 zeigt
eine Bildansicht der vorliegenden Erfindung mit einer bevorzugten
Verteilung der röntgendichten
Markierungen;
-
29 zeigt
eine Querschnittsendansicht einer achtzelligen Stentausführungsform
mit vier röntgendichten
Markierungen;
-
30 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer bevorzugten Stentausführungsform
mit mehreren röntgendichten
Markierungen;
-
31-34 zeigt
vergrößerte Querschnittsansichten
verschiedener Ausführungsformen
der Stentösen
zur Fixierung einer röntgendichten
Markierung;
-
35 zeigt
eine vergrößerte Querschnittsansicht
einer röntgendichten
Markierung in der Öse
aus 31;
-
36 zeigt eine andere Stentausführungsform mit röntgendichten
Markierungen zur Angabe der Position einer Öffnung im Muster;
-
37 zeigt eine andere Ausführungsform einer röntgendichten
Markierung;
-
38-41 zeigen Seitenansichten der
nicht-expandierten
Stentausführungsform
aus 1;
-
42 zeigt eine perspektivische Ansicht des expandierten
Stents aus 1 und 38;
-
43 zeigt eine Seitenansicht des nicht-expandierten
Stents aus 1 und 38;
-
44-53 zeigen Seitenansichten von
nicht-expandierten
und expandierten Stents der Konkurrenz;
-
54 zeigen eine Seitenansicht des nicht-expandierten Stents
aus 1 und 38 mit
dem Biegebereich, der zur Bestimmung der Verfolgbarkeit verwendet
wird;
-
55-59 zeigen Seitenansichten des
vorliegenden Stents und des Stents der Konkurrenz mit Krümmung;
-
60-64 zeigen Seitenansichten des
vorliegenden Stents, der einem Stent-auf-Rohr-Biege- und Strecktest
unterzogen wird;
-
65-67 zeigen eine vergrößerte Seitenansicht
des freien Endes des Stents der Konkurrenz und des vorliegenden
Stents nach Biegung und Strecken;
-
68 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des erfindungsgemäßen Stents
bei der Schlaufen-Abhebe-Untersuchung;
-
69-74 zeigen Endansichten expandierter
Lumenformen des erfindungsgemäßen Stents
und von Stents der Konkurrenz;
-
75-79 zeigen Goodman-Diagramme
für Drehrohr-Ermüdung des
erfindungsgemäßen Stents und
von Stents der Konkurrenz; und
-
80 zeigt ein Goodman-Diagramm für pulsierende
Ermüdungsbelastung
des erfindungsgemäßen Stents.
-
Detaillierte Beschreibung
-
1 zeigt
eine Bildansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines unbefestigten,
radial expandierbaren, seitlich flexiblen Stents 10 im
nicht expandierten Zustand.
-
Der
Stent, der aus einem länglichen
Element 11 mit einem in Längsrichtung durch es hindurchgehenden
Durchgang 12 besteht, wird aus einem Rohr aus formbarem
biokompatiblem Material, wie z.B. Edelstahl, hergestellt. Vorzugsweise
wird der Stent aus einer handelsüblichen
Kanüle
aus Edelstahl der Serie 316L mit einer Wanddicke von 0,005-0,018
cm (0,002-0,007 Zoll) und besonders bevorzugt 0,13 cm (0,005 Zoll)
hergestellt, wobei die Wandstärke
bei peripheren Stents zur koronaren Anwendung möglicherweise etwas dicker sein
sollte. Wenn zur Entfernung von Oberflächenmaterial Fertigstellungstechniken,
wie z.B. Elektropolieren, verwendet werden sollen, ist die endgültige Wanddicke
des bevorzugten Koronarstents etwas geringer, üblicherweise im Bereich von
0,0102-0,0167 (0,004-0,0042
Zoll). Durch Annelierung des 316L Edelstahls wird das Metall weich
und plastisch verformbar, damit der Stent mit einem handelsüblichen
Ballonkatheter problemlos radial expandiert werden kann. Die Eigenschaften
des bevorzugten Stentmaterials sind eine Zugfestigkeit von 552-620
MPa (80-90 ksi) mit einer Längsdehnung
von 40-50%. Bei ausreichend formbaren Materialien hat das der Veranschaulichung
dienende Stentmuster kein Trägheits-
oder Steifheitswiderstandsmoment, das überwunden werden muss und dazu
führen
würde,
dass der Stent bei der anfänglichen
Expansion plötzlich „aufplatzt". Dies ist von Vorteil,
weil die Dicke der verschiedenen Streben im Stent nicht von der
Notwendigkeit diktiert wird, das Trägheitsmoment für die optimale
Ablage zu verringern. Neben Edelstahl können auch noch andere Materialien
für den
Stent verwendet werden, einschließlich Titan, Tantal oder Nitinol,
eine handelsübliche Nickel-Titan-Legierung mit Formgedächtnis und
superelastischen Eigenschaften.
-
Die
bevorzugte Stentausführungsform
weist eine Reihe von ersten und zweiten abwechselnden Segmentarten
auf. Die erste Segmentart ist ein Längssegment 14 mit
einer Vielzahl von seitlich miteinander verbundenen geschlossenen
Zellen 13. Die zweite Segmentart ist ein flexibles Verbindungssegment 21,
das benachbarte Längssegmente über mindestens
eine kurze Verbindungsstrebe, Element oder Lasche 36 miteinander
verbindet. Die Längssegmente
versehen im expandierten Zustand den Stent mit der radialen Festigkeit, die
benötigt
wird, damit ein Lumen oder ein Gefäß, wie z.B. eine Vene, Arterie
oder ein Gang, durchgängig bleiben.
Die Verbindungssegmente verleihen dem Stent die seitliche Flexibilität, die für die Platzierung
durch oder in gewundene Gefäße oder
Stellen, wie z.B. Koronararterien, die über einen großen Winkelbereich
vielen Biegezyklen unterliegen, notwendig ist. Zur Bildung der abwechselnden
Längssegmente
aus einem Metallrohr oder einer Metallplatte muss Material auf die
eine oder andere Weise entfernt werden, beispielsweise mit einem
handelsüblichen
computerkontrollierten Laser, wobei ein Gerüst von integrierten Stützelementen
zurückbleibt,
das relativ zur anfänglichen
Oberfläche
des Rohrs oder der Platte eine kleine Oberfläche aufweist. Andere Methoden
zur Herstellung umfassen chemisches Ätzen mit Photoresist-Maskiertechniken,
maschinelle Bearbeitung, Funkenerodierung (EDM) oder Schneiden mit
einem Wasserstrahl.
-
Die
bevorzugte Ausführungsform
weist mindestens eine röntgendichte
Markierung 48 an den distalen und proximalen Enden der
Längsstreben 15 der
distalen und proximalen Längssegmente
auf.
-
2 zeigt
eine geschlossene Zelle 13 des Stents aus 1 im
nicht expandierten Zustand. Jede geschlossene Zelle umfasst ein
Paar Längsstreben 15, 16,
die die Längsorientierung
bei und nach der Expansion des Stents aufrechterhalten. Die Längsstreben
sind in der Regel den beiden seitlich benachbarten Zellen 29, 29' gemeinsam,
die durch zusätzliche
geschlossene Zellen zur Bildung eines Längssegments 14 verbunden sind.
Es ist aber vorgesehen, dass offene Zellen oder eine Kombination
aus offenen und geschlossenen Zellen verwendet werden kann. In einer
Ausführungsform
für die
koronare Anwendung besitzen die Längsstreben eine endgültige Breite
nach dem Polieren von 0,020 bis 0,025 cm (0,008 bis 0,01 Zoll).
Es ist zu beachten, dass Polieren des Stents nach dem Schneiden
zur Bildung der Kanüle,
ca. 0,0025 cm (0,001 Zoll) Breit von den Streben, Elementen oder
Balken, die den Stent ausmachen, wegnimmt. Die ersten und zweiten
Längsstreben 15, 16 sind
an beiden Enden 17, 18 durch über den Umfang verstellbare
Elemente 19, 20, die sich verformen und auffalten,
wenn der Stent 10 Umfangs- und radialen Expansionskräften unterliegt,
verbunden. Diese verstellbaren Elemente können V- oder U-förmig sein
und auch einen Reliefabschnitt aufweisen, der beispielsweise die
Form eines Schlüsselloches
hat. Eine bevorzugte Endbreite dieser verstellbaren Elemente ist 0,0102
bis 0,0127 cm (0,004 bis 0,005 Zoll). In einer bevorzugten Ausführungsform
sind gefaltete Arme 51, 52 der über den
Umfang verstellbaren Elemente vor der Expansion parallel. Wie in
der Ausführungsform
gezeigt kann die Biegeregion 59 der über den Umfang verstellbaren
Elemente um den Drehpunkt 60 nach außen aufgeweitet werden, wodurch
eine schlüssellochförmige Biegung
erhalten wird. Dieses Design verringert die Biegespannungen und
ermöglicht
einen etwas größeren expandierten
Durchmesser als in einer einfachen U- oder V-förmigen Biegung wie in 4 gezeigt.
Um die expandierten Biegeregionen räumlich unterzubringen, ist
der mittlere Abschnitt 61 der Längsstrebe auf eine Breite von
ca. 0,0127 cm (0,005 Zoll) nach dem Polieren verengt.
-
3 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
der geschlossenen Zelle 13 des Stents aus 1 im
expandierten Zustand. Bei der vollen Expansion des Stents nähert sich
der Winkel 53 zwischen den gefalteten Armen 51 und 52 der über den
Umfang verstellbaren Elemente 19, 20 180°. Obwohl
die radiale Festigkeit mit zunehmendem Winkel zwischen den Armen
der über
den Umfang verstellbaren Elemente steigt, bringen zusätzliche
Spannungen auf die Befestigungspunkte der Längsstreben 15, 16 den
bevorzugten Endwinkel näher zu
90°. Die
geschlossenen Zellen ermöglichen
die Ablage eines einzelnen Stents nominaler Größe mit verschiedenen Durchmessern
innerhalb eines vorgegebenen Bereichs. Die für die Verwendung in Koronararterien
bevorzugten expandierten Durchmesser liegen im Bereich von 2,5 bis
5,5 mm, während
die Durchmesser zur Verwendung in peripheren und nicht-koronaren
Gefäßen, wie
z.B. Aorta, A. iliaca, femoralis, poplitea, renalis, subclavia und
carotis, oder Venenprothesen und andere venöse Läsionen, im Allgemeinen im Bereich von
4,0 bis 14,0 mm liegen. Die bevorzugte Länge des Stents für die koronare
Anwendung wäre
15 bis 20 mm, aber Stents mit einer Länge von 7 bis 60 mm würden in
der Klinik Anwendung finden und sogar längere Stents sind noch möglich.
-
4 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der geschlossenen Zelle aus 2, wobei
die Längsstreben 66, 67 benachbarter
Zellen 29, 29' nicht
verschmolzen oder gemeinsam sind, sondern separat sind und durch
mindestens eine kurze Strebe 62 miteinander verbunden sind.
In dieser Ausführungsform
bleiben die miteinander verbundenen Längsstreben 16 und 67, 15 und 66 bei der
Expansion nicht parallel, es sei denn sie besitzen ausreichende
Dicke, um der Verformung zu widerstehen. Stattdessen biegen sich
die Enden 17, 18 der jeweiligen Längsstreben,
wenn sie von den Kräften
durch die expandierenden über
den Umfang verstellbaren Elemente 19, 20 gezogen
werden, von der Verbindungsstrebe 62 so nach außen, dass
die Längsstreben
eine flache V-Form annehmen. Die Verbindung 62, 62' zwischen den
beiden Längsstreben 16 und 67, 15 und 66 verleiht
diesem abwechselnden Längssegment
eine gewisse seitliche Flexibilität im Gegensatz zu der bevorzugten
Ausführungsform.
Ein weiterer Unterschied zur bevorzugten Ausführungsform ist, dass das in 4 gezeigte
Längssegment 14 sich
bei der Expansion etwas verkürzt.
-
Während ein
Längssegment 14 selbst
als Stent fungieren kann, gestattet der Zusatz eines Verbindungssegments 21 wie
in 1 gezeigt die Verbindung von mehreren Längssegmenten
zu einem längeren Stent.
Die primäre
Funktion dieser Verbindungssegmente ist es aber, seitliche Flexibilität zu verleihen.
-
5 zeigt
eine Ansicht des Stents aus 1 von oben
im Längsschnitt
und in eine einzelne Ebene aufgerollt, in der zu sehen ist, wie
die Verbindungssegmente an benachbarte Längssegmente angrenzen. In der
bevorzugten Ausführungsform
ist das Verbindungssegment als eine Reihe von wellenförmigen Biegungen 75 aus
miteinander verbundenen krummlinigen Streben 22, 23 geformt.
Die linearen oder mittleren Abschnitte 41 der krummlinigen
Streben 22, 23 können entweder mit der Längsachse 42 des
Stents wie in 6 gezeigt ausgerichtet oder
relativ zur Längsachse 42 wie
in 5 gezeigt abgewinkelt werden. In der Ausführungsform von 5 sind
die Hälfte
der krummlinigen Streben von der Längsachse des Stents abgewinkelt,
während
die abwechselnden krummlinigen Streben entgegengesetzt relativ zur
Längsachse
abgewinkelt sind, wobei die Winkel jeweils gleich sind. Es wäre auch
möglich,
krummlinige Streben zu haben, die alle in derselben Orientierung
relativ zur Längsachse
des Stents abgewinkelt sind, so dass sie eine parallele Konfiguration
aufweisen. Die Abwinklung der krummlinigen Streben kann ein Vorteil
sein, wenn der den Stent tragende Ablagekatheter zur Zielstelle
manövriert
wird. Die Fähigkeit
des montierten Stents, sich seitlich zu biegen oder mit dem Katheter
zu bewegen, wird Verfolgbarkeit genannt. Krummlinige Streben, die
in Längsrichtung
mit einem relativ steifen Katheter ausgerichtet sind, springen beim
Biegen des Katheters eher heraus und verformen sich plastisch. Abgewinkelte
krummlinige Streben können
sich beim Biegen des Katheters drehen und so ihre Form behalten. Das
Design der Längsstreben
trägt auch
zur überlegenen
Verfolgbarkeit der vorliegenden Erfindung bei.
-
Form,
Breite und Dicke der krummlinigen Streben können variabel sein je nach
Anwendung des Stents. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die krummlinigen
Streben nach dem Polieren 0,0076 cm (0,003 Zoll) breit und weisen
eine schlangenförmige
Konfiguration wie ein „S" oder „Z" auf. Die Biegungen
gestatten die Umfangs- und
radiale Expansion und schränken
die Expansionsfähigkeit
der Längssegmente
auf den gewünschten
Durchmesser nicht ein. Zusätzliche
Biegungen können
hinzugefügt
werden, um die Metallermüdung
zu verringern und eine noch größere Expansion
zu ermöglichen,
wenn spezielle Einschränkungen in
einem Design eine zusätzliche
Strebe gestatten.
-
In
der in 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind die krummlinigen
Streben 22, 23 relativ zur Längsachse 42 des Stents 10 abgewinkelt.
Durch Veränderung
des Winkels dieser krummlinigen Streben wird die Dynamik der Veränderung
der Länge
des Stents bei seiner radialen Expansion verändert. Im Anschauungsbeispiel
streckt sich der Stent zunächst,
wenn die Biegung 37, die durch die krummlinigen Streben 22, 23 geformt
wird, sich bei der radialen Stentexpansion öffnet. Die Streckung geht weiter,
bis die krummlinigen Streben 22, 23 im Wesentlichen
mit der Längsachse 42 des
Stents ausgerichtet sind. An diesem Punkt ist der Stent etwas länger als
im nicht-expandierten
Zustand (2). Die weitere Expansion wie
in 3 gezeigt führt
dazu, dass sich die Biegung 37 weiter öffnet, wobei dann das Verbindungssegment 21 beginnt
sich zu verkürzen,
so dass auch der Stent verkürzt
wird. Je nach Expansionsverhältnis
und Anfangswinkel 40 der krummlinigen Streben kann die
Veränderung
der Länge
des Stents bei der Expansion teilweise aufgehoben oder eliminiert
werden. In der bevorzugten Ausführungsform
verkürzt
sich der Stent nach der normalen Expansion um ca. 5-6%.
-
Eine
andere Ausführungsform
des Verbindungssegments 21 ist in 7 gezeigt,
wobei die Hohlkehlen 45 der Biegungen 37 ähnlich wie
die über
den Umfang verstellbaren Elemente der bevorzugten Ausführungsform
expandiert sind („schlüssellochförmig"). Wie bereits besprochen
verringern die expandierten Hohlkehlen die Spannungen in der Region
um die Biegung und die krummlinigen Streben haben ein größeres Expansionspotential
gegenüber
denen mit geraden Biegungen wie in der bevorzugten Ausführungsform.
Größere Hohlkehlen
führen
auch zu zusätzlichem
Metall, wodurch die Abdeckung für
das Gefäß im expandierten
Zustand des Stents erhöht
wird.
-
Das
erfindungsgemäße Verbindungssegment
ist so konzipiert, dass es die Biegekräfte über mehrere Biegungen verteilt,
um die Flexibilität
und Ermüdungszeit
des Stents zu erhöhen.
Ein typischer ballonexpandierter Metallstent ist so konzipiert,
dass er sich an den Spannungspunkte plastisch verformt. Bei Stents
aus dem Stand der Technik ist die seitliche Flexibilität möglich, weil
ein flexibler Abschnitt mit Gelenkpunkten vorliegt, die sich bei
seitlichen Biegespannungen verformen. Bei der Verteilung der seitlichen
Biegekräfte über die krummlinigen
Streben der vorliegenden Erfindung verformen sich die Verbindungsstreben
nicht und es wird nicht nur Flexibilität sondern eine echte Elastizität erreicht.
Dies ist besonders vorteilhaft bei einem Gefäß, das wiederholt gebogen wird,
wie z. B. in einer Koronararterie. Die Verbindungsstreben dienen
als Befestigungspunkte zwischen den beiden Segmentarten und unterliegen
weniger hohen Stressbelastungen als eine Strebe, die sich unter
seitlichen Biegekräften
biegt.
-
Die
Anzahl Verbindungsstreben, die die Längs- und Verbindungssegmente
verbinden, kann je nach Umfang der im Stent erforderlichen Flexibilität und dem
verwendeten Herstellungsverfahren variiert werden. In 5 und 8 sind
zwei Beispiele gezeigt. 5 zeigt ein erstes Befestigungsmuster,
bei dem jede abwechselnde Längsstrebe 15 eines
ersten Längssegments 14 mit
einer krummlinigen Strebe des Verbindungssegments 21 über eine
Verbindungsstrebe 36, Element oder Lasche befestigt sind.
Im Gegensatz dazu sind die Längsstreben 32,
die längs
mit den nicht befestigten Längsstreben 16 des
ersten Längssegments 14 ausgerichtet
sind, mit dem Verbindungssegment 21 durch Verbindungsstreben
verbunden, so dass alle Längsstreben
des zweiten Verbindungssegments 25 (und eines inneren Segments)
mit dem Verbindungssegment 21 am ersten Ende 84 verbunden
sind und keine Befestigungen oder Streben am zweiten oder gegenüberliegenden Ende 90 aufweisen.
Offensichtlich sind die Längssegmente 14, 69,
die die distalen 63 und proximalen 63' Enden des Stents umfassen,
nur auf den Innenenden eines Verbindungssegments 21, 39 befestigt.
-
Eine
andere bevorzugte Ausführungsform,
die in 8 gezeigt ist, besitzt eine einzelne Verbindungsstrebe,
Lasche oder Element 36, die ein Längssegment 14 mit
einem Verbindungssegment 21 verbindet. Eine zweite Verbindungsstrebe 68 am
ersten Verbindungssegment 21 ist an einem anderen benachbarten
Längssegment 25 an
einer zweiten Längsstrebe 32 befestigt,
die in Längsrichtung
um 180° (drei
Zellen) von der ersten Längsstrebe 36 des
ersten Längssegments 21 versetzt
it. Der Versatz der Befestigungspunkte eines Verbindungssegments,
unabhängig
davon, ob ein oder mehr Verbindungsstreben verwendet werden, ist
wichtig für
die Verringerung der Biegespannungen, die zur Metallermüdung und
beitragen und die Elastizität
des Stents maximieren. In der in 8 gezeigten
Ausführungsform
ist das Paar Verbindungsstreben 36', 68' des zweiten Verbindungssegments 39 über den
Umfang um 120° (zwei
Zellen 9 relativ zum entsprechenden Paar Verbindungsstreben 36, 68 des
ersten Verbindungssegments 21 versetzt. Während die
Ausrichtung der Verbindungsstrebenpaare über die Länge des Stents beibehalten
werden kann, verbessert der Versatz der Verbindungen die Gesamtflexibilität des Stents
und verringert die Biegebeanspruchung. Für einen Stent aus sechs Zellen
wird dein Drehmuster von 120° bevorzugt,
wobei jedes vierte Paar von Verbindungsstreben ausgerichtet wäre. Der
zweizellige Versatz ist der beste Kompromiss zwischen dem maximalen
Versatz benachbarter Verbindungspaare und dem längstmöglichen Abstand zwischen ausgerichteten
Paaren.
-
Ein
einzelner Verbindungspunkt zwischen den Längs- und Verbindungssegmenten
stellt die flexibelste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Die erhöhte Flexibilität ist zwar
möglicherweise
klinisch vor Vorteil, aber sie kann im Herstellungsverfahren Probleme
bereiten. Da das Material mit dem Laser abgeschnitten wird, kann
die Tendenz bestehen, dass der Stent sich unter seinem eigenen Gewicht
durchbiegt, weil die Unterstützung
zwischen den Längs-
und Verbindungssegmenten fehlt. Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems
ist die Verkürzung
der Länge
des Verbindungssegments relativ zur Länge des Längssegments. Das Verbindungssegment 21 kann
auch lineare Streben aufweisen, die eine Zickzack- oder Sägezahnkonfiguration formen.
-
23-24 zeigen
eine andere bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ähnlich der
in 8, um das Einsackproblem zu beheben. Hier ist
die Länge
des Verbindungssegments 21 verkürzt, um die Herstellung eines
Stents mit einem einzelnen Befestigungspunkt zu erleichtern. Zur
Bestimmung der optimalen Länge
des Verbindungssegments 21 relativ zur Länge des
Längssegments 14 wird
eine Formel zur Berechnung der richtigen Segmentlängen für einen
gegebenen Stentdurchmesser verwendet. Die optimale Länge ist
definiert als Stent mit maximaler radialer Festigkeit (möglichst
großer
Winkel), Schenkellänge
mit einem Winkel, der ausreichend niedrige Spannung ergibt und gute
Ermüdungseigenschaften
aufweist, und ein Verbindungssegment, das es dem Stent nicht ermöglicht,
sich beim Laserschneiden zu Biegen. Segment A (24)
stellt die Länge 88 dar,
die der halben Länge
des Längssegments 14 entspricht.
Segment B stellt die Länge 89 des
Verbindungssegments 21 dar. Die folgende Formel kann zur
Berechnung der Segmentlängen
A und B für
einen Stent mit sechs Zellen verwendet werden. Segment A = 10 bis
11% des expandierten Umfangs des Stents. Segment B = 7 bis 8% des
Umfangs des expandierten Stents. Wenn beispielsweise der größte praktische
oder „sichere" expandierte Durchmesser
eines Stents 3,5 mm beträgt
bei einem Stentumfang von 11 mm (0,433 Zoll), wäre die erwünschte Länge von A (Hälfte des
Längssegments)
im Bereich von 0,109 bis 0,122 cm) (0,042 bis 0,048 Zoll), um 10-11%
des expandierten Umfangs zu umfassen. Demnach müsste die Länge von B (das Verbindungssegment)
in einem Bereich von 0,076 bis 0,089 cm (0,030 bis 0,035 Zoll) liegen.
-
Die
Größe und das
verwendete Material beeinflussen zwar die Starrheit und andere physikalische
Eigenschaften der Ausführungsform
mit einem einzelnen Verbindungspunkt, aber die bevorzugten Werte
der entsprechenden Segmente A und B betragen 8-13% und 5-10% des expandierten
Umfangs für
einen Stent mit einem expandierten Durchmesser von 3,5 mm. Ein besonders
bevorzugte Bereich für
A und B wäre
9-12% bzw. 6-9%, wobei der am meisten bevorzugte Bereich bei 10-11%
für A und
7-8% für
B liegt.
-
Die
Verkürzung
des Verbindungssegments 21 verringert den möglichen
Nutzen der Abwinklung der krummlinigen Streben 22, 23 relativ
zur Längsachse 42 des
Stents, so dass krummlinigen Streben in der Ausführungsform aus 23 parallel
bleiben. Ein weiterer Unterschied bei der Ausführungsform von 8 ist, dass
die Hohlkehlen 45 an Punkten, an denen eine Verbindungsstrebe 36 mit
dem Längssegment
verbunden ist, expandiert oder schlüssellochförmig sind, während die
restlichen Biegungen 37 der schlangenförmigen Streben 81 keine
expandierten Hohlkehlen aufweisen.
-
Ein
anderes Herstellungsverfahren für
einen Stent mit einem einzelnen Befestigungspunkt wäre die Einarbeitung
von zusätzlichen
dünnen
Verbindungsstreben in das Design des Stents, die wegpoliert oder
im Fertigstellungsprozess auf andere Weise entfernt werden würden.
-
Das
Verbindungsmuster zwischen Längssegmenten
und Verbindungssegmenten ist nicht auf die beiden in 5 und 8 gezeigten
Grundmuster beschränkt.
Beispielsweise kann ein Stent mit sechs Zellen wie in der bevorzugten Ausführungsform
eine Verbindungsstrebe aufeisen, die an jeder dritten Längsstrebe befestigt
ist, wodurch sich insgesamt zwei Verbindungen pro Schnittstelle
zwischen Längssegment
und Verbindungssegment ergeben. Ein Stent mit acht Zellen könnte vier
Verbindungsstreben pro Schnittstelle aufweisen, was zu einem anderen
Verbindungsmuster führen
würde.
Es ist auch wichtig zu beachten, dass die Anzahl Biegungen oder
krummlinige Streben des Verbindungssegments nicht der Anzahl geschlossener
Zellen im entsprechenden Längssegment
in der bevorzugten Ausführungsform
entspricht. Die zusätzlichen
Biegungen ergeben zusätzliche
Flexibilität
und Gefäßabdeckung
und sind nicht auf eine bestimmte Anzahl oder Anordnung beschränkt. Es
gibt zwar eine unabhängige
Beziehung zwischen der Anzahl Zellen pro Längssegment und den Biegungen
des Verbindungssegments, aber asymmetrische Verbindungsmuster können möglicherweise
die gleichmäßige Expansion
des Stents stören
und dazu führen,
dass Streben oder Abschnitte des Stents bei der Expansion aus der
Umfangsebene springen.
-
Wie
besprochen ist das Verbindungssegment der bevorzugten Stent-Ausführungsformen
aufgrund der ein oder mehr kurzen Verbindungsstreben, die nur begrenzte
physikalische Verbindung ergeben, im Wesentlichen von benachbarten
Längssegmenten
relativ zu gemeinsamen Biegespannungen isoliert. Obwohl das Verbindungssegment
weniger starr ist als die Längssegmente,
besitzt es einen Grad von radialer Festigkeit, die das Gefäß zusätzlich zur
Verteilung der Biegekräfte
unterstützt
und dem Stent seitliche Elastizität oder Flexibilität verleiht.
-
9 zeigt
eine andere Ausführungsform,
bei der ausgewählte
krummlinige Streben 22, 23 des Verbindungssegments 21 direkt
mit einer Längsstrebe 15 des
Längssegments 14 verschweißt sind,
statt über
eine Verbindungsstrebe, Element oder Lasche befestigt zu sein. Die
ersten Enden 26 der angrenzenden krummlinigen Streben 22, 23 bilden
eine Biegung 37, deren Spitze 38 breit am zweiten
Ende 18 einer Längsstrebe 15 befestigt
ist. Die zweiten Enden 30 der krummlinigen Streben 22 und
eine gegenüber
benachbarte krummlinige Strebe 49 sind zur Bildung einer
freien Biegung 37' miteinander
verbunden. Die andere krummlinige Strebe 23 des die befestigte
Biegung 37 formenden Paars ist an der gegenüberliegenden
benachbarten krummlinigen Strebe 58 an den zweiten Enden 30 zur
Bildung einer zweiten freien Biegung 37'' befestigt.
Die Reihe von Biegungen zwischen Befestigungspunkten umfasst eine
schlangenförmige
Strebe 81, die in der gezeigten Ausführungsform aus einer Reihe
von drei krummlinigen Streben und zwei freien Biegungen besteht.
Wie bei den bevorzugten Ausführungsformen
liegen die Verbindungen 27, 31, 33 zwischen
einem bestimmten Verbindungssegment 21 und den benachbarten
Längssegmenten 14, 25 an
nicht ausgerichteten Längsstreben 15, 32, 34.
-
Die
in 9 gezeigte Ausführungsform ähnelt der in 5,
insofern abwechselnde Längsstreben (z.B. 32 und 34)
für insgesamt
drei Verbindungen zwischen Segmenten verbunden sind. In dieser Ausführungsform
ist die „S"-förmige
schlangenförmige
Strebe, die die krummlinige Sterbe 22 umfasst, in der Befestigungsregion 27 mit
dem Längssegment 14 verbunden
und in der Befestigungsregion 31 mit dem Längssegment 25 verbunden.
Die benachbarte „Z"-förmige Serpentinenstrebe 81,
die die krummlinige Sterbe 23 enthält, ist in der Befestigungsregion 27 auch
mit dem Längssegment 14 verbunden.
Sie erstreckt sich von dem Punkt als Spiegel gegenüber der
benachbarten schlangenförmige
Strebe, die in der Befestigungsregion 33 mit dem Längssegment 25 verbunden
ist. Es ist auch möglich,
nur eine einzige Befestigung zu haben, ähnlich der in 8,
wenn zwei krummlinige Streben 22, 23, die mit
der Befestigungsregion 27 einer Längsstrebe 15 verbunden
sind, als eine einzelne breite Befestigung klassifiziert werden – ein strukturelles Korollar
zu einer Verbindungsstrebe. Das breit befestigte Verbindungssegment
wirkt genau so wie die anderen bevorzugten Ausführungsformen und verteilt die
Biegekräfte
gleichmäßig über die
Biegungen des Verbindungssegments anstatt sie an einem Gelenkpunkt
zu konzentrieren.
-
10-11 zeigen
teilweise Schnitt- und aufgerollte Ansichten von anderen Ausführungsformen des
Stents aus 1. Das Stentmuster 56 in 10 unterscheidet
sich insofern, als dass das zweite Verbindungssegment 39,
das an die zweiten und dritten Längssegmente 25, 69 anschließt, das
Spiegelbild des ersten Verbindungssegments 21 ist, das
an die ersten und zweiten Längssegmente 14, 25 anschließt. Das
Resultat dieser Konfiguration ist, dass Längsstreben 15, 16 des
zweiten Längssegments
(und alle internen Längssegmente)
abwechselnd mit dem Verbindungssegment an beiden Enden befestigt
und völlig
unbefestigt sind. Im Vergleich dazu sind die Längsstreben 15, 16, 32 der
Ausführungsform
in 1-5 an einem Ende befestigt und
am entgegengesetzten Ende nicht befestigt. Die in 10 gezeigte
Konfiguration ist für
die breite Befestigungsmethode wie gezeigt oder für die Befestigung
mit Verbindungsstreben wie in einer der bevorzugten Ausführungsformen
in 5, 8 und 23 möglich.
-
In
jeder der Ausführungsformen
mit Verbindungssegmenten wie oben gezeigt sind die krummlinigen Streben
in einem Wellenmuster 75 verbunden, d.h. die schlangenförmigen Streben 81 erscheinen
als Reihe von verbunden „S" und „Z". Die Ausführungsform
in 11 zeigt eine alternative Konfiguration 57,
bei der das Verbindungssegment aus einer Reihe von diskreten identisch
orientierten krummlinigen Streben 81 besteht, die alle
ein „Z"-Muster bilden. Die
schlangenförmigen
Streben dieses alternativen Designs verteilen die Biegekräfte über das
gesamte Verbindungssegment 21, aber sie verformen sich
nicht plastisch und falten sich nicht auf bei der Expansion des
Stents wie bei den anderen Ausführungsformen.
Die versetzte Anordnung der Längssegmente 14, 25, 69,
so dass die Längsstreben 15, 32, 71 von
aufeinanderfolgenden Segmenten nicht ausgerichtet sind, führt zu einer
Konfiguration, bei der die befestigten Enden der schlangenförmigen Streben keine
expandierbare geschlossene Zelle 13 überspannen. Deshalb bewegen
sich die krummlinigen Streben einfach relativ zueinander auseinander
und lassen offene Bereiche zwischen den Streben. Da die schlangenförmigen Streben
ihre Gestalt bei der Expansion des Stents nicht verändern, verändern Stents
mit den in 11 gezeigten Mustern bei der
Expansion auch nicht ihre Länge.
Wenn die Längsstreben
der Längssegmente
ausgerichtet sind, muss eine „S"-förmige krummlinige
Strebe an den nicht-ausgerichteten Längsstreben befestigt sein,
wodurch die krummlinige Strebe gezwungen wird, sich zu verformen
und sich bei der Expansion des Stents aufzufalten. Während andere
krummlinige Strebendesigns als „S" oder „Z"-Formen (z.B. eine Ω Form) mit ausgerichteten Längsstreben
befestigt sein könnten,
kann die Flexibilität
und die Ermüdungszeit
beeinträchtigt
sein. Deshalb ist es vorzuziehen, die Befestigungspunkte zwischen
aufeinanderfolgenden Längssegmenten
in der vorliegenden Erfindung zu versetzen.
-
Wie
bei der in 10 gezeigten alternativen Ausführungsform
kann das in 11 gezeigte Stentdesign 57 so
geändert
werden, dass das zweite Verbindungssegment 39 ein Spiegelbild
des ersten Verbindungssegments 21 ist, d.h. „Z" vs. „S". Während das
zweite Längssegment 25 relativ
zum ersten Längssegment 14 versetzt
sein würde,
wäre das
dritte Längssegment 69 mit
dem ersten Längssegment 14 ausgerichtet,
im Gegensatz zum Stent in 10, bei
dem die Verbindungssegmente 21, 39 identische
Orientierung aufweisen und die Längssegmente 14, 25, 69 progressiv
versetzt sind, was zur Nichtausrichtung der Längsstreben über die Länge des Stents führt.
-
12 ist
eine Endansicht des bevorzugten Stens 10 aus 1 entlang
Linie 12-12, die die Form des Stents vor und nach der Expansion
zeigt. Die gezeigte bevorzugte Ausführungsform des Stents mit sechs
geschlossenen Zellen 13 pro Längssegment wird bei der Expansion
zum nominalen Stentdurchmesser 44 aus der anfänglichen
kreisförmigen
Konfiguration 43 zu einer abgerundeten 12-seitigen Form
erweitert. Die stellt ein Expansionsverhältnis von ca. 3:1 dar. Ein
Design mit sechs Zellen ist zwar für Stents mit kleinerem Durchmesser
einer der bevorzugten Ausführungsform
bevorzugt, aber der Stent kann auch weniger oder mehr Zellen aufweisen.
Eine ungerade Anzahl Zellen ist möglich, aber dies würde viele
der Verbindungskonfigurationen ausschließen, die regelmäßige Abstände erfordern.
Beispielsweise kommen Längsstreben
in einem Längssegment
mit fünf
Zellen in Intervallen von 72° vor,
wodurch es unmöglich
ist, Befestigungen zu haben, die 180° auseinander liegen. Regelmäßig beabstandete
Verbindungen, die in den Ausführungsformen
in 1-10 gezeigt sind, sorgen für eine gleichmäßigere Verteilung
der Biegespannungen bei der radialen Expansion des Stents. Ein Design
mit acht Zellen ist für
größere Stents,
beispielsweise zur peripheren Anwendung, angemessen.
-
13 zeigt
eine vergrößerte teilweise
Querschnittsansicht einer Längsstrebe 15 aus 1,
die befestigten krummlinigen Streben 22, 23 und
erste über
den Umfang verstellbare Elemente 19, 19' von seitlich benachbarten
Zellen 13, 13',
wobei letztere nach der Expansion auf einen Winkel von ca. 90° geöffnet werden. Während sich
die über
den Umfang verstellbaren Elemente 19, 19' um die Spitze
der Biegezone 45 bei der Expansion verformen und einen
im Wesentlichen 12-seitigen Stentdurchschnitt ergeben, passen sich
die krummlinigen Streben enger an eine wahre Kreisform an. Die achtzellige
Ausführungsform
hat eine kreisförmigere
Gestalt als die sechszellige Ausführungsform im expandierten
Zustand.
-
Das
bevorzugte Verfahren zur Aufweitung des Stents 10 aus 1 sieht
die Verwendung eines angiographischen Ballonkatheters 46 vor,
der in 14 gezeigt ist. Ein entleerter
Ballon 47, die mit dem Katheter 46 verbunden ist,
ist im röhrenförmigen Stent 10 positioniert,
um den Stent auf einen nominalen Durchmesser aufzuweiten, wenn er
an der Okklusionsstelle sitzt. Vorzugsweise ist der Ballon 47 ca.
2 mm länger
als der Stent 10. Zur Unterstützung der Ballonexpansion des
Stents können
die Innen- und Außenflächen 82 des Stents
behandelt werden, um den Reibungskoeffizienten zu verringern. In
einem Fall umfasst die Behandlung eine Beschichtung mit Parylen
auf der Oberfläche
der Materialplatte. Ein anderes Beschichtungsmaterial ist Polytetrafluorethylen.
Ferner kann die Oberfläche
des Stents mit Innenstrahlen bombardiert werden, um die Oberflächenenergiedichte
vorteilhaft zu verändern
und den Reibungskoeffizienten zu verringern.
-
Obwohl
jeder handelsübliche
Ballonkatheter vom Angiographietyp zur Aufweitung des Stents verwendet
werden kann, scheint bestrahltes Polyethylen niederer Dichte den
Stent bei der Einführung
besser halten zu können
und ist weniger anfällig
für Nadellöcher. Ballons
aus anderen Materialien, wie z.B. Polyethylenterephthalat (PET),
Ethylen oder Polyolefin-Copolymere,
Polyester, Polyurethan, Polyamide, Polyimide, Polyvinylchlorid oder
Nylon können
ebenfalls verwendet werden.
-
Der
Stent wird auf den Ballonkatheter gestaucht, um zu verhindern, dass
er bei der Verschiebung bis zur Zielstelle verrutscht. Die hohe
radiale Festigkeit des erfindungsgemäßen Stents hilft ihm, nach
dem Stauchen seine Form zu behalten, so dass er nicht zurückspringt und
die Kompressionskraft auf dem Ballon verloren geht. Ein weiterer
Vorteil des Designs ist, dass die dicken Längsstreben einer Verformung
widerstehen (d.h. aufgeweitete Ränder),
wenn der Stent bei der Einführung
durch den Führungskatheter
seitlich gebogen wird. Wenn die Enden des Stents eng gegen den Ballon
gehalten werden, ist das vorteilhaft, damit Ränder oder vorstehende Stentkomponenten,
die sich an Gewebe, Kalkablagerungen oder anderen Strukturen bei
der Einführung
des Ballonkatheters und des Stents in das Gefäß verfangen können. Die
Eliminierung der Wahrscheinlichkeit von aufgeweiteten Rändern bedeutet,
dass der Stent viel weniger leicht vom Ballon rutschen kann, so dass
keine speziellen Mittel zur Verhinderung dieses Vorkommnisses benötigt werden.
-
Durch
das robuste Design des erfindungsgemäßen Stents kann er auch vorteilhaft
den Verformungsmustern widerstehen, die beim Aufblasen des Ballons
zur „Hundeknochen"-Bildung führen können. Bei
diesem Phänomen
werden zunächst
die Enden des Stents aufgeweitet, während sich der Ballon aufweitet,
und die Expansion wird dann von beiden Enden nach innen bis zur
Mitte fortgesetzt. Eine gleichmäßige Expansion
wird führt
auch zu einem Stent mit Streben und Elementen, die in einer Ebene
bleiben und nicht in die Gefäßwand vorragen,
wo sie Trauma verursachen können,
und auch nicht in das Lumen ragen, wodurch der Blutfluss behindert
wird und Gerinnselbildung gefördert
werden kann.
-
15-16 zeigen
vergrößerte Seitenansichten
(aufgerollt) von alternativen Ausführungsformen des Stents aus 1,
wobei die über
den Umfang verstellbaren Elemente 19, 20 von der
Zelle 13 nach außen vorragen
statt wie zuvor gezeigt in die Zelle ragen. Durch das Vorhandensein
von nach außen
ragenden, über den
Umfang verstellbaren Elementen kann die Höhe 74 der geschlossenen
Zellen verringert werden, so dass mehr Zellen für einen Stent mit dem gleichen
Durchmesser oder ein Stent mit einem niedrigeren Profil im nicht expandierten
Zustand erhalten werden. Eine gewisse zusätzliche Verkürzung des
Stents kann bei der Expansion auftreten, wenn sich die an den Stentenden
befindlichen, nach außen
vorragenden, über
den Umfang verstellbaren Elemente auffalten. In 15 wird
der Längsabstand
zwischen den Goldmarkierungen 48, 48' auf den distalen
und proximalen Enden 63, 63' des Stents durch eine Verkürzung, die
bei der Expansion der äußersten über den
Umfang verstellbaren Elemente eintritt, nicht beeinflusst. Wenn
die über
den Umfang verstellbaren Elemente nach außen vorstehen, gibt es kein
klar abgegrenztes Verbindungssegment wie bei den Ausführungsformen
mit nach innen weisenden Elementen; das Verbindungssegment hat aber
im Wesentlichen die gleiche Funktion. Durch das Vorragen des Längssegments
in das Verbindungssegment werden die Streben und Biegungen des Verbindungssegments
in einen begrenzteren Raum im nicht expandierten Zustand gedrückt. Dies
schränkt
die Designoptionen für
die wellenförmige
Konfiguration der krummlinigen oder schlangenförmigen Streben 81 ein.
In 15 ist das Längssegment 14 über dem
Umfang relativ zum benachbarten Längssegment 25 um einen
Abstand versetzt, der der halben Höhe 74 einer geschlossenen
Zelle 13 entspricht. Der Versatz der Längszellen macht es möglich, dass
das Verbindungssegment schmaler sein kann und es entsteht Raum,
der ein regelmäßiges Wellenformmuster 75 ähnlich der
der bevorzugten Ausführungsform
besser unterbringen kann. Wenn die Längsstreben 15, 32 wie
in 16 ausgerichtet sind, kann ein anderes welliges
oder wellenförmigen
Muster 108 wie das in der Abbildung gezeigte den verfügbaren Raums
des Verbindungssegment 21 am besten ausnutzen. Die Anzahl
Verbindungen zwischen den Längs-
und Verbindungssegmenten kann wie in den bevorzugten Ausführungsformen
variabel sein, aber die Verbindungen sollten kurze bis mittellange Verbindungsstreben 36, 68 anstelle
einer breiten Verbindung wie die in 9 offenbarte
aufweisen.
-
17 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform
des Stents 10 aus 1, wobei
jede geschlossene Zelle 13 nach innen und außen ragende, über den
Umfang verstellbare Elemente 76, 76', 77, 77' aufweist. In
der gezeigten Ausführungsform
haben die geschlossenen Zellen 13 des ersten Längssegments 14 nach
innen ragende, über
den Umfang verstellbare Elemente 76, 76' mit einem radialen Expansionspotential,
das größer ist
als das der entsprechenden nach außen ragenden Vorsprünge 77, 77'. Deshalb entfalten
sich die inneren Elemente nicht zu einem so großen Winkel wie die äußeren Elemente.
Die inneren Elemente leisten zwar nicht denselben Beitrag zur radialen
Ringfestigkeit, aber sie sorgen für zusätzliche Abdeckung und Unterstützung der
Gefäßwand innerhalb
geschlossener Zellen. Das zweite Längssegment 25 ist
ein Beispiel dafür,
wo die inneren 76, 76' und äußeren 77, 77' über den
Umfang verstellbaren Elemente dasselbe Potential für radiale
Expansion aufweisen. Jedes dieser Segmente kann eine höhere Ringfestigkeit
haben als die anderen offenbaren Ausführungsformen, weil es zwei
Paare über
den Umfang verstellbare Elemente gibt, die sich für maximale
radiale Unterstützung
des Segments auffalten. Wie bei den Ausführungsformen in 15 und 16 können die
Zellen in Längsrichtung
ausgerichtet oder wie gezeigt versetzt sein.
-
18 zeigt
eine vergrößerte Seitenansicht
einer alternativen Ausführungsform
des Stents aus 1, wobei Segmente 14 mit
nach außen
ragenden über
den Umfang verstellbaren Elementen sich mit Segmenten abwechseln,
die nach innen ragende Elemente 25 besitzen. Eine alternative
Ausführungsform
dieses Grunddesigns kann so aussehen, dass die Segmente 14 mit nach
außen
ragenden Elementen durch eine der in 17 gezeigten
Arten von Kombinationssegmenten ersetzt sind.
-
19 zeigt
eine Seitenansicht einer anderen alternativen Ausführungsform
des Stents aus 1, bei der bogenförmige geschlossene
Zellen 13 mit nach außen
ragenden, über
den Umfang verstellbaren Elementen 77 an einem Ende 18 und
nach innen ragenden Elementen 76 am anderen Ende 17.
In alternativen Stentdesigns, bei dem die über den Umfang verstellbaren
Elemente eines Längssegments 14 nach
außen
ragen, tritt eine signifikante Verkürzung nur an den äußersten
Endsegmenten (z.B. Segment 25) auf. In dieser speziellen
Ausführungsform
tritt eine Verkürzung
nur an einem Endsegment 14 auf. Die Expansion des Verbindungssegments 21 trägt zwar
nur in geringem Maße
zur Gesamtverkürzung
des Stents bei, aber sie ermöglicht
die Aufnahme von Designs des Längssegments
wie die in 15-19 gezeigten,
ohne die erhebliche Gesamtverkürzung,
die auftreten würde,
wenn diese Segmente ohne ein Verbindungssegment direkt miteinander
verbunden wären,
und sie sorgt für
seitliche Flexibilität,
die sonst nicht vorhanden wäre.
-
Eine
andere Konfiguration des Längssegments 14 mit
variablen über
den Umfang verstellbaren Elementen 76, 76', 77, 77' ist in 20 gezeigt,
wobei geschlossene Zellen 13 abwechselnd eine andere Art
oder ein anderes Design aufweisen. In dieser Ausführungsform
wechseln sich geschlossene Zellen 13 mit nach innen ragenden über den
Umfang verstellbaren Elementen 76, 76' mit geschlossenen
Zellen 29 mit nach außen ragenden
Elementen 77, 77' ab.
Die Gesamtverkürzung
dieses Stents wäre ähnlich wie
die in 15-17 gezeigten
Stentdesigns. Diese Ausführungsform
bietet weniger Möglichkeiten
hinsichtlich der Befestigung des Verbindungssegments 21 an
den Längssegmenten 14, 25.
Eine Lösung,
die in der Figur gezeigt ist, sieht eine serpentinenförmige Verbindungsstrebe 80 vor,
um den richtigen Abstand zwischen den serpentinenförmigen Streben 81 des
Verbindungssegments und den nach außen ragenden, über den
Umfang verstellbaren Elementen 76, 76' aufrechtzuerhalten.
-
21 zeigt
eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform des Stents aus 1,
in der ein Längssegment 14 gestreckt
ist, indem es mehrere Paare von über
den Umfang verstellbaren Elementen 19, 20, 85, 85', 86, 86' in jeder geschlossenen
Zelle aufweist. Dieses Beispiel hat das normale Paar von über den Umfang
verstellbaren Elementen 19, 20, die an den ersten
und zweiten Längsstreben 15, 16 befestigt
sind. Ein zweites Paar von über
den Umfang verstellbaren Elementen 85, 85' befindet sich
im ersten Paar 19, 20 entlang derselben Längsstreben 15, 16.
Ein drittes Paar von über
den Umfang verstellbaren Elementen 86, 86' befindet sich
im zweiten Paar. Der Stent kann auch zwei Paar über den Umfang verstellbare
Elemente oder mehr als drei aufweisen. Die mehreren Paare von Längssegmenten
können
allein als starre Stents stehen oder sie können mit anderen Längssegmenten
verbunden sein. Während
die seitliche Flexibilität
bei dieser Ausführungsform
der Stents offensichtlich verringert ist, bieten die zusätzlichen über den
Umfang verstellbaren Elemente erhöhte radiale Festigkeit.
-
22 zeigt
einen Stent 10 mit versetzten geschlossenen Zellen, wobei
die geschlossene Grundzelle 13 an jeder Seite von zwei
versetzten geschlossenen Zellen 29, 29', 29'', 29''' seitlich verbunden
ist. Ein Längssegment
kann auch Reihen von abwechselnden einzelnen 88 und doppelten 89 geschlossenen
Zellen aufweisen. Die Längsstreben 15, 16 der
einzelnen geschlossenen Zelle gehen längs in die benachbarten Längsstreben 70, 70', 70'', 70''' der verbundenen
geschlossenen Zellen 29, 29', 29'', 29''' über. In
Reihen mit einer einzelnen geschlossenen Zelle 88 kann
ein zusätzliches
Paar von verbindenden, über
den Umfang verstellbaren Elementen 87, 87' wie gezeigt
an den Enden des Längssegments
positioniert sein, um eine zusätzliche
Verbindung zwischen doppelten geschlossenen Zellreihen 89 zu
liefern. Dieses Muster ist nicht auf abwechselnde einzelne und doppelte
geschlossene Zellreihen beschränkt.
Beispielsweise können
Reihen von zwei geschlossenen Zellen mit einer Reihe von drei versetzten
geschlossenen Zellen verbunden sein und so weiter. Wie bei jeder
der gezeigten Ausführungsformen
könnte
ein Stents mit diesem Grundmuster als einzelnes Längssegment
ohne die Verbindungssegmente und zusätzliche Längssegmente hergestellt werden.
-
Diese
Offenbarung betraf bisher zwar verschiedene Stentausführungsformen,
die mit einem Aufblasballon aufgeweitet werden können, um den Stent von einem
ersten Durchmesser (wie hergestellt) auf einen Enddurchmesser aufzuweiten,
aber es auch möglich,
eine selbst-expandierende Version eines Muster herzustellen, dass
im Wesentlichen einer der bisher veranschaulichten Ausführungsformen ähnelt. Das
bevorzugte Material für
einen selbst-expandierenden Stent der vorliegenden Erfindung wäre ein superelastisches
Material, wie z.B. die im Handel als Nitinol bekannte Ni-Ti-Legierung.
Nitinol besteht aus fast gleichen Teilen Nickel und Titan und kann
auch kleine Mengen anderer Metalle, wie z.B. Vanadium, Chrom oder
Eisen enthalten, um die physikalischen Eigenschaften, wie z.B. die
Umwandlungstemperatur der Legierung, zu beeinflussen. Die bevorzugte
Nitinolformulierung für
diese Anwendung hat eine Martensit/Austenit-Umwandlungstemperatur
unterhalb der Körpertemperatur
und ganz besonders bevorzugt unter der normalen Raumtemperatur.
Die auffällige Fähigkeit
einer superelastischen Legierung, bei Belastung wieder ihr vorbestimmte
Gestalt anzunehmen, macht sie zu einem hervorragenden Material für diese
Anwendung. Obwohl bestimmte Arten von Edelstahl und anderen nicht-superelastischen Materialien
verwendet werden können,
sind diese weniger nachgiebig.
-
Die
selbst-expandierende Ausführungsform
des Stents unterscheidet sich nicht nur im Material, sondern auch
darin, dass sie aus der Nitinol-Kanüle im expandierten oder abgelegten
Zustand anstatt im Ablagezustand wie der mit dem Ballon expandierbaren
Ausführungsform
geformt wird. Der selbst-expandierende Stent wird radial komprimiert
und in eine Schleuse oder einen Katheter geladen, der den Stent
wie in 25 gezeigt in einem verformten
Zustand hält.
Der eingezwängte
selbst-expandierende Stent unterscheidet sich im Aussehen leicht
von der nicht-expandierten Ausführungsform
in 1, da eine offensichtliche leichte Verzerrung
der Arme 91 der über
den Umfang verstellbaren Elemente 19 und der serpentinenförmigen Biegungen 81 des
Verbindungssegments 21 vorliegt. Aufgrund des stark nachgiebigen
Charakters von Nitinol lässt
sich der Stent ohne plastische Verformung ablegen und auf seine
ursprüngliche
Form aufweiten.
-
26 zeigt
eine Querschnittsendansicht eines nicht eingezwängten und eingezwängten Längssegments
des Stents aus 25 entlang Linie 26-26 in 25.
-
27 zeigt
ein Detail der vergrößerten teilweisen
Querschnittsendansicht des Stents aus 26, das
zeigt, wie Einzwängen
des Stents dazu führt,
dass sich die distale Biegung 57 der über den Umfang verstellbaren
Elemente 19 leicht nach innen bewegt, während die Arme 91 der über den
Umfang verstellbaren Elemente sich leicht nach außen bewegen.
Entgegengesetzte Phänomen
werden in der Regel beobachtet, wenn eine ballon-expandierbare Ausführungsform
auf ihren endgültigen
Durchmesser abgelegt wird.
-
28 zeigt
einen erfindungsgemäßen Stent
mit einer bevorzugten Anordnung von röntgendichten Markierungen 102, 103, 104, 102', 103', 104' an den distalen
und proximalen Enden 63, 63'. Diese Markierungen unterstützen die
Positionierung des Stents und die Bestimmung seiner genauen Lage
unter Röntgen
oder Fluoroskopie. Das bevorzugte Verfahren zur Unterstützung der
Radiopazität
ist es, eine einzelne Öffnung
im äußeren Abschnitt
der Längsstreben 15 an
jedem Ende des Stents mit dem Laser zu bohren. Ein kleines Stück Gold,
vorzugsweise eine Kugel mit einem Durchmesser von 0,010 Zoll, wird
dann in die Öse 96 gedrückt, während zur
Unterstützung
eine Stange in das Lumen 12 gesetzt wird. Für höhere Radiopazität können auch
andere Metalle hoher Dichte verwendet werden, einschließlich Platin,
Wolfram, Iridium, Barium und andere ähnliche Materialien. Alternativ
werden röntgendichte
Markierungen durch Stauchen oder mit anderen wohlbekannten Befestigungsmethoden
in den Ösen
positioniert.
-
In
der Ausführungsform
aus 28 gibt es eine Öse 96 für jeweils
sechs Zellen 13, wobei die drei Ösen abwechselnder Zellen mit
einer röntgendichten
Markierung gefüllt
sind. Bei diesem Stent sind die Markierungen alle 120° auf dem
Umfang des Stents im expandierten und nicht expandierten Stent angeordnet. Dies
ist aufgrund des röhrenförmigen Designs
der über
den Umfang miteinander verbundenen Zellen und der Längsstreben
möglich,
die bei der Expansion des Stents mit dessen Längsachse ausgerichtet bleiben.
Die drei Markierungen 102, 103, 104 am
ersten Ende 63 und die drei Markierungen 102', 103', 104' am zweiten
Ende 63' liegen
alle in jeweils einzelnen Ebenen 105, 106 quer
und insbesondere lotrecht zur Längsachse 42 des Stents,
so dass bei Betrachtung des Stents in einem Winkel unter Fluoroskopie
die räumliche
Orientierung des Stents genau bestimmt werden kann. Was aber vielleicht
noch wichtiger ist, ist die Tatsache, dass die Anordnung mit drei
Markierungen bei Betrachtung eines Stents, der in einer Ebene lotrecht
zum Betrachtungswinkel liegt (d.h. eine Seitenansicht) wie in 30 gezeigt
von großem
Vorteil ist. Ein Stent mit einer einzelnen Markierung kann so positioniert
sein, dass die Markierung 97 von der Seite zu sehen ist,
was das schmälste
Profil darstellt. In der Regel macht es die Auflösung des Fluoroskopiegeräts schwierig
oder sogar unmöglich,
eine solche Markierung angesichts ihrer kleinen Größe zu unterscheiden.
Wenn eine zweite Markierung 94 auf dem selben Ende 63 des
Stents so angebracht wird, dass sie im Wesentlichen lotrecht zur
ersten Markierung 97 steht, ist sie aufgrund ihres breiten
Profils leicht sichtbar (d.h. Draufsicht). Somit hat ein Stent mit
sechs Zellen eine ideale Anordnung von drei Markierungen, um maximale
Sichtbarkeit unter Fluoroskopie zu gewährleisten. Mehr als drei Markierungen
würden
die Stentsichtbarkeit wenn überhaupt
nur wenig verbessern, aber die Herstellungskosten verteuern. In
einer Ausführungsform
10 mit acht Zellen wie in 29 gezeigt
kann eine Anordnung mit vier Markierungen 98, 99, 100, 101 verwendet
werden.
-
31-35 zeigen
Querschnittsansichten ausgewählter
Ausführungsformen
der Ösen
mit verschiedenen Mitteln zum Halten einer röntgendichten Markierung. 31 zeigt
ein Gewinde 149, das in die Öse 96 geschnitten
wurde. Das Gewinde umfasst in dieser Ausführungsform ca. 1,3 Windungen.
Wenn die kleine Kugel aus Gold oder einem anderen röntgendichten
Metall in die Öse
gedrückt
oder geschmolzen wird, füllt das
Material die Rillen, die in die Ösenwand
geschnitten sind, so dass die röntgendichte
Markierung sich mit geringerer Wahrscheinlichkeit löst und herausfällt. Das
Gewinde für
eine Öse
von 0,025 cm (0,010 Zoll) wird mit einem 0,3 UNM Gewindeschneider
geschnitten, wodurch ein Gewindedurchmesser von 0,030 cm (0,012 Zoll)
entsteht. Das Schneiden des Gewindes erfolgt vor dem Glühen des Stents,
während
das Metall noch hart und verzerrungsfest ist. Ein PTF-Wulst wird
in das Lumen des Stents gelegt, um den Stent beim Schneiden der Ösen zu unterstützen.
-
32 zeigt
eine Öse
einer anderen bevorzugten Stent-Ausführungsform
mit einer Absenkung oder Abschrägung 150 an
den inneren 156 und äußeren 155 Seiten
zum Halten einer röntgendichten
Markierung. Die Bildung einer Abschrägung 150 am äußeren Stirnrand 163 der Öse und am
inneren Stirnrand 164 der Öse durch Verwendung eines Senkwerkzeugs
unterstützt
das Festhalten der röntgendichten
Markierung. Wenn das Markierungsmaterial in die Öse gedrückt ist, passt es sich an und
füllt die
Abschrägung
aus und erzeugt eine „Lippe", die dazu beiträgt, dass
die eingesetzte Markierung nicht aus der entgegengesetzten Seite
herausgleitet.
-
33 zeigt
eine Querschnittsansicht einer Öse
einer bevorzugten Ausführungsform
mit einem Innengewinde 149 und einer Absenkung oder Abschrägung 150 zum
Festhalten einer röntgendichten
Markierung. Diese Kombination sorgt für zusätzliche Sicherheit, dass die
eingesetzte Markierung sich nicht löst und herausfällt. In 35 ist
eine röntgendichte
Markierung 48 gezeigt, die in die Öse 96 aus 27 eingesetzt
ist. Während
die Innenfläche 162 der
Markierung mit der Innenfläche 156 des
Stents 10 bündig
ist, wenn maximale Glätte äußerst wünschenswert
ist, wird ein Vorsprung aus überschüssigem röntgendichtem
Material 165 auf der Außenseite 155 des Stents
geformt, wenn der röntgendichte
Wulst, der ein höheres
Volumen aufweist, in die Öse 96 gedrückt wird.
Das Ergebnis ist eine Markierung mit größerem Durchmesser, die fluoroskopisch besser
erkennbar ist. Eine Öse
mit einem Durchmesser von 0,025 cm (0,010 Zoll) kann beispielsweise
in der Regel eine Goldmarkierung mit einem Durchmesser nach der
Kompression von 0,046 cm (0,018 Zoll) halten, die sich ungefähr 0,0025
cm (0,001 Zoll) über
die Außenseite 155 des
Stents hinaus erstreckt.
-
Zur
Unterstützung
des Stents beim Eindrücken
der röntgendichten
Kugeln in die Ösen
wird eine Metallstange mit einem Außendurchmesser, der fast so
groß ist
wie der Innendurchmesser des Stents, in das Stentlumen gelegt. Die
enge Toleranz zwischen der Stange und dem Stent hilft, die bündige Schnittstelle
zwischen den Innenseiten der röntgendichten
Markierung und dem Stent beim Zusammendrücken der beiden herzustellen.
Zum Einsetzen der röntgendichten
Kugel in die Öse
des Stents wird eine Standardhandpresse verwendet. Die Metallstange
wird am Druckamboss befestigt. Der Stent wird über die Stange geschoben und
die Materialkugel wird in die oberste Öse gelegt. Der seitliche Rand
des Presshammers erstreckt sich leicht über den Seitenrand des Amboss
hinaus, so dass nur das äußerste distale
Ende des Stents, das auf der Stange befestigt ist, beim Einsetzen
zusammengedrückt
wird. Die distale Fläche
des Hammers enthält
einen abgestuften Aufnahmeteil, der dem Durchmesser des Stents entspricht.
Die Kugel wird von der Stirnseite des Presshammers in die Öse geformt,
wenn er gleichzeitig mit dem Stent und einem Amboss neben dem Stent
in Kontakt kommt.
-
34 zeigt
eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der Öse, in der
Oberflächenunregelmäßigkeiten 151,
die mit einem Verfahren wie z.B. Sandstrahlen oder Säureätzen hergestellt
werden, zu einer besseren Verriegelung zwischen der röntgendichten
Markierung und der Innenfläche 157 der Öse 96 beitragen.
-
36 zeigt eine teilweise geschnittene Bildansicht
einer alternativen Ausführungsform
des Stents aus 1, bei der ein oder mehr röntgendichte
Markierungen 161, 161', 161'', 161''' platziert
werden, um die Position einer offenen Zelle oder Region 160 im
Stent anzuzeigen. Zweck der offenen Zelle ist die Ausrichtung mit
der Öffnung
zu einem Seitenast 166 vom Hauptgefäß 168. Im Ausführungsbeispiel
sind vier röntgendichte Markierungen
in zwei benachbarten Längsstreben 148, 148' um die Öffnung 160 positioniert,
so dass der Arzt die gewünschte
Ausrichtung leichter vornehmen kann. Unter Fluoroskopie oder Röntgendurchleuchtung
entsprechen die Markierungen den vier Ecken, die die ungefähren Grenzen
der Öffnung
definieren. Während
die Seitenastöffnung
nur eine einzelne Zelle im Anschauungsbeispiel umfasst, versteht
sich, dass auch mehr als eine Zelle geöffnet werden kann, um eine
größere Öffnung im
Stent zu erhalten.
-
37 zeigt eine andere Markierungsausführungsform 167 des
Stents 10, die nicht kreisförmig sondern „T"-förmig
ist. In der gezeigten Ausführungsform
ist die Markierung in der Längsstrebe 15 des
Stents 10 geformt. Der absteigende oder vertikale Schenkel 168 des
T ist mit der Längsachse
des Stents ausgerichtet, während
das horizontale Element 169 der T-Markierung mit der Quer- oder Umfangsebene
des Stents ausgerichtet ist. Die Markierungen an beiden Enden des
Stents sind für
die Bestimmung der Längsgrenzen
unter Fluoroskopie wichtig, aber die Markierung mit mehreren Komponenten
sollte die räumliche
Orientierung des Stents anzeigen, ohne zusätzliche Markierungen zur Bildung
einer Ebene für
dieselbe Funktion zu benötigen. Darüber hinaus
kann auch eine „L"-förmige Markierung
zur Erreichung desselben Ziels benutzt werden, insbesondere, wenn
ein Schenkel länger
ist als der andere. Andere Formen von Markierungen sind auch möglich, die
mindestens zwei Komponenten aufweisen, die jeweils in einer einzelnen
Achse ausgerichtet sind, vorzugsweise der Längsachse und der quer dazu
verlaufenden Ebene.
-
Während die
gezeigten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Aussehen stark schwanken, haben alle
gemeinsame Grundmerkmale. Die Version jedes Stents mit mehreren
Segmenten besteht aus einer Reihe von starren oder im Wesentlichen
starren Längssegmenten
mit hoher radialer Festigkeit oder Steifheit, jeweils mit einer
Reihe von seitlich miteinander verbundenen geschlossenen Zellen.
Die Längssegmente sind
durch flexible Verbindungssegmente aus einer Reihe von linearen
oder krummlinigen Streben miteinander verbunden. Die Verbindungssegmente
verteilen die Biegekräfte,
um seitliche elastische Ablenkung (seitliche Flexibilität) des Stents
zu gestatten und radiale Expansion des Stents mit minimaler Verkürzung zu
ermöglichen.
Die einzelnen Längssegmente
haben eine stabile axiale Länge
bei der Expansion, die durch die Länge der Längsstrebe definiert wird. Bei
der Ballonexpansion, bei der die über den Umfang verstellbaren
Elemente, die die Längsstreben
jeder Zelle verbinden, plastisch verformt werden, werden die Längsstreben
eines bestimmten Längssegments
auseinander gezogen, bleiben aber über den Umfang ausgerichtet
und innerhalb der ursprünglichen
Längsebene.
Die Verkürzung
der Längssegmente
erfolgt nur am distalen und/oder proximalen Ende eines Stents mit
nach außen
vorstehenden über
den Umfang verstellbaren Elementen. Die Stentlänge, definiert durch den Abstand
zwischen proximalen und distalen röntgendichten Markierungen,
bleibt unverändert.
-
Jede
der hierin offenbarten Längssegmentarten
kann in einem gegebenen Stent kombiniert werden, solange die Segmente
an ein oder mehr Längsstreben
mit oder durch ein Verbindungssegment verbunden sind, das sich mit
den Längssegmenten
aufweiten kann und die seitliche Flexibilität nicht beeinträchtigt.
Diese Möglichkeiten
umfassen Designs mit einer unterschiedlichen Anzahl von geschlossenen
Zellen über
die Längssegment
eines einzelnen Stents zur Erzeugung einer Verjüngung oder verengten Zone im
Stent bei der Expansion. Ein anderes Verfahren zur Herstellung einer
Verjüngung
oder eines verengten Bereichs ist die Abwandlung der Länge der
Längsstreben
und/oder der über
den Umfang verstellbaren Elemente zur Erzeugung von Längssegmenten,
die sich auf unterschiedliche Durchmesser aufweiten. Ein Design
mit mehr als einer Methode zur Abwandlung des expandierten Stentdurchmessers
kann verwendet werden. Aufblasen eines Stents mit variablem Durchmesser
kann mit einem segmentierten oder besonders geformten Ballon erfolgen.
Ein anderes Verfahren zur Erzeugung eines solchen Stents mit einem
herkömmlichen
Ballon kann die Abwandlung der Dicke oder des Winkels der über den
Umfang verstellbaren Streben umfassen, so dass die Längssegmente
unterschiedliche Aufblasdrücke
benötigen,
um voll expandieren zu können.
-
Neben
der Kombination von mehr als einer Art von Längssegment in einem bestimmten
Stent ist es auch möglich,
das Design der Verbindungssegmente in einem Stent zu variieren,
um lokale Flexibilitätsunterschiede
zu erhalten. Beispielsweise kann ein Stent so konzipiert werden,
dass er mehr oder weniger flexibel im mittleren Abschnitt oder an
einem Ende ist, um der tatsächlichen
oder gewünschten
Form des Zielgefäßes zu entsprechen.
Darüber
hinaus können
die verbundenen krummlinigen Streben in einem einzelnen Verbindungssegment
variabel sein, um Biegungen unterschiedlicher Größen, Winkel, Dicken, Hohlkehlenformen usw.
aufzunehmen und die räumlichen
Anforderungen zu erfüllen
und die gewünschte
Biegeeigenschaften zu erhalten. Es versteht sich, dass die oben
beschriebenen Stents lediglich beispielhafte Ausführungsformen
der Grundsätze
dieser Erfindung sind und dass auch andere Stents von einem Fachmann
konzipiert werden können,
ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
Nachfolgend
wird das Design des neuen Supra3 Stents 10 beschrieben,
der in 1 und 38 gezeigt
ist. Das Design ist für
die koronare und die periphere Anwendung geeignet.
-
Der
Supra3 Stent 10 ist so konzipiert,
dass er die Leistung jedes zurzeit im Handel erhältlichen Stents übertrifft.
-
Kurz
gesagt ist das Design des Supra3 Stents
flexibler beim Biegen, besitzt weniger Rückfederung und ist radial steifer
und stärker
als andere handelsübliche
oder bekannte Stents.
-
Zusätzlich zu
diesen Merkmalen hat der Supra3 Stent viele
andere Design- und Leistungsmerkmale, die die Probleme anderer Stentdesigns
minimieren oder sogar ganz eliminieren.
-
Im
Gegensatz zu den früheren
Designs wurde das Supra3 Stentdesign mit
anspruchsvollen Computersimulationsmodellen auf Basis der Finite-Elemente-Arialyse
(FEA) umfassend untersucht. Die Simulation ermöglichte zahlreiche Designiterationen
und „Was-wäre-wenn"-Modellierung, bevor
die physikalischen Prototypen benötigt wurden. Die mechanische
Simulation lieferte auch Einblicke in das Verhalten des Designs
und gab Anleitung zur Verbesserung des Konzepts in der Designphase.
Dieses erfindungsgemäße Design
wäre nur
mit Prototypen-Tests nicht erreichbar gewesen.
-
Dieser
Abschnitt enthält
eine kurze Zusammenfassung der wichtigen Design- und Leistungsmerkmale des
Supra3 Stentdesigns. Bei der Stentablage
ermöglichen
es diese Merkmale dem Supra3 Stent, leicht
und zuverlässig
die Läsionsstelle
zu erreichen:
Hohe Biegeflexibilität (hohe Verfolgbarkeit)
Hohe
freie Endsteifheit zur Minimierung des Aufweitens der Enden
Hohe
Stent-Ballon-Stauchkraft zur Minimierung von Rutschen
Größere Stauchkrafterhaltung
beim Biegen zur Minimierung von Rutschen
Hohe Ausziehsteifheit
der inneren Schlaufen zur Minimierung von Schäden bei der Handhabung und
Verwendung
Röntgendichte
Endmarkierungen zur Unterstützung
der Stentpositionierung
-
Bei
der Ballonexpansion ermöglichen
es diese Merkmale dem Supra3 Stent, zuverlässig und
gleichbleibend an der Läsionsstelle
expandiert zu werden:
Stabile Expansion ohne Aufplatzen
Über den
Umfang gleichmäßige Expansion
Wiederholbare
Expansion von Stent zu Stent
Großes Expansionsverhältnis
Eingebaute Überexpansionsfähigkeit
Minimale
Längenveränderung
bei der Ballonexpansion
Minimale Hundeknochenbildung bei der
Expansion
Der gesamte Supra3 Stent
beteiligt sich an der Expansion, im Gegensatz zu anderen Stentdesigns
Röntgendichte
Markierungen sind um den Umfang verteilt und bieten die Möglichkeit
der fluoroskopischen Betrachtung und Messung des expandierten Stentdurchmessers
-
Nach
dem Zurückziehen
des Ballons versehen diese Merkmale den Supra3 Stent
mit hervorragenden Leistungsmerkmalen als implantiertes Produkt:
Sehr
geringe elastische Rückfederung
Kreisförmige Gestalt
mit glattem Lumen
Gute Gerüstbildung
und Verteilung von Metall im expandierten Stent
Weniger Lückenöffnung zwischen
Zellen beim Biegen
Hohe radiale Steifheit
Hohe radiale
Festigkeit
Hohe Biegeermüdungszeit
Hohe
pulsatile Ermüdungszeit
-
Der
Supra3 Stent 10 wurde absichtlich
so konzipiert, dass er die Leistung aller wichtigen Konkurrenzstents,
die zurzeit erhältlich
sind, erreicht oder übertrifft.
Der Supra3 Stent 10 besteht aus
einer Reihe von seitlich verbundenen Zellen 13, die um
den Umfang verbunden sind. An den äußersten Enden des Stents befinden sich
Reifenzellsegmente. Neben den Reifenzellsegmenten und diese verbindend
befinden sich Biegezell-Verbindungssegmente 21. Die Reifen-
und Biegezellsegmente wechseln sich regelmäßig über den Stent ab.
-
Die
Reifenzellesegmente 14 bestehen aus einer Reihe von Scherenabschnitten,
die über
den Umfang angeordnet sind. 39 zeigt
eine typische Reifenzelle 19 mit Scherenböcken und
axialen Balken oder Streben 15.
-
Die
Reifenzelle besteht aus Reihen von axialen Balken 15, die über den
Umfang angeordnet sind. Jeder axialer Balken überspannt die gesamte Länge des
Reifenzellsegments.
-
Die
axialen Balken 15 werden durch die Scherenböcke 19 und 20 (über den
Umfang verstellbare Elemente) in 40 verbunden,
wobei U-förmige
Elemente zurück
gehen, um die benachbarten Enden der axialen Balken zu verbinden.
Die Bodenschlaufen der Scherenböcke
wurden absichtlich relativ zum Abstand zwischen jedem Schenkel des
Scherenbocks vergrößert. Die
vergrößerte Schlaufe
sorgt für
maximale Flexibilität und
Ermüdungszeit.
Die axialen Balken sind in der Breite muschelförmig, um den zusätzlichen
Raum zu schaffen, der für
die vergrößerten Scherenbockschlaufen
benötigt
wird.
-
Die
Reifenzellesegmente 14 werden durch Biegezell-Verbindungselemente 21 wie
in 40 gezeigt verbunden. Die Biegezellsegmente bestehen
aus Z- oder S-Formen, die sich um den Stentumfang winden.
-
Die
Reifen- und Biegezellsegments werden durch kleine Laschen, Streben
oder Elemente 36 an einem einzigen Punkt zwischen einer
der Biegungen im Biegezellsegment und einer der axialen Balken im
Reifenzellsegment verbunden. Dies ist in 40 zu
sehen. Die gegenüberliegende
Verbindungslasche 36 am anderen Ende des Biegezellsegments
ist über
eine Schlaufe im Biegezellsegment 180° gegenüber der ersten Lasche verbunden.
Diese Art von Reifen-Biegezell-Verbindung nennt man ein Einpunkt-Design.
-
Die
die Reifen- mit den Biegezellsegmenten verbindenden Laschen sind
keine Gelenkverbindungen, wie sie in anderen Stents zur Anwendung
kommen. Eine Gelenkverbindung im Palmaz-Schatz-Stent sorgt beispielsweise
für Biegeflexibilität zwischen
den beiden starren Palmaz-Abschnitten.
-
Im
Supra3 Stentdesign sorgen die Reifen-Biegezell-Verbindungslaschen
nicht für
signifikante Biegeflexibilität
des Designs. Statt dessen sorgen das Biegezellsegment und die versetzte
Art der Verbindung zwischen den Reifen- und Biegezellsegmenten für die sehr
hohe Biegeflexibilität
des Supra3 Stents. Die Verbindungslasche 36 selbst
ist einfach ein Verbindungselement ohne zusätzlich strukturelle Funktion.
-
Eine
Abwandlung der Reifen-Biegezellverbindung ist die Aufnahme von zusätzlichen
Verbindungslaschen zwischen anderen Schlaufen im Biegezellsegment.
Beispielsweise gibt es in 41 drei
Verbindungen zwischen jedem Reifen- und Biegezellsegmentpaar, die
im gleichmäßigen Abstand über den
Umfang verteilt sind.
-
Die
Einpunkt- und Mehrpunktdesigns haben bestimmte Vorteile und Nachteile
im Vergleich miteinander und mit anderen Stents. Diese werden bei
Bedarf hervorgehoben. Der primäre
Vorteil des Einpunktdesigns ist die sehr hohe Biegeflexibilität. Der primäre Vorteil
des Mehrpunktdesigns ist die geringere Prolapsöffnung zwischen Reifen- und
Biegezellsegmenten, wenn der Stent in einer gebogenen Arterie expandiert
wird.
-
Für Koronaranwendungen
kann der Supra3 Stent einen Durchmesser
im Bereich von 2,5 bis 5 mm und eine Länge von 10 bis 40 mm aufweisen.
Für periphere
Anwendungen kann der Stent eine Größe im Bereich von 4 bis 16
mm und eine Länge
im Bereich von 20 bis 60 mm aufweisen.
-
Der
Supra3 Stent kann mit einem Ballon aufgeweitet
werden. Wie der Flexstent und der GR II® wird
der Supra3 Stent auf einen Ballon gestaucht
und enthält
keine schützende
Außenschleuse.
-
Ein
typischer expandierter Stent 10 ist in 5 zu
sehen.
-
In 42 zeigt die expandierte Form des Supra3 Stents sehr gute Gewebeabdeckung und eine
gleichmäßig Verteilung
von Metall über
die Länge
und um den Umfang des Stents. Diese Merkmale treten zu Tagen, weil
jede Biegezelle sich mit ihrem benachbarten Reifenzellsegment aufweitet
und die Lücke
zwischen den offenen Scherenböcken
wie gezeigt ausfüllt.
-
Der
koronare Supra3 Stent wird mit dem Laser
aus einer annelierten dünnwandigen
316LVM Edelstahlkanüle
mit einer Wanddicke von 0,0127 cm (0,005 Zoll) und einem Außendurchmesser
von 0,137 cm (0,054 Zoll) bis 0,178 cm (0,070 Zoll) geschnitten.
Der periphere Supra3 Stent wird mit dem
Laser aus einer Kanüle mit
einer Wanddicke von 0,0152 cm (0,006 Zoll) und einem Außendurchmesser von
0,211 bis 0,312 cm (0,083 Zoll bis 0,123 Zoll) geschnitten.
-
Bei
diesen Dicken ist der Körper
des eigentlichen Stents fluoroskopisch mäßig opak.
-
Beim
Supra3 Stentdesign wird zur Verbindung der
verschiedenen Stentteile nicht geschweißt (im Gegensatz zum GFX Stent).
Der gesamte Stent besteht aus einem einzelnen Stück Kanülenrohr.
-
Nach
dem Laserschneiden wird der Supra3 Stent
elektropoliert, um eine glatte Fläche ohne scharfe Ecken oder
Kanten zu erhalten.
-
Das
Konzept des Supra3 Stentdesigns ist nicht
auf Edelstahl beschränkt.
Auch andere Materialien können
verwendet werden.
-
Es
ist sogar möglich,
dass das Supra3 Stentdesignkonzept die Grundlage
für einen
selbst-expandierenden
Stent aus Nitinol wie bereits beschrieben bilden kann.
-
Der
Supra3 Stent besitzt drei eingebaute röntgendichte
Markierungen an jedem freien Ende, die die Position des Stents bei
der Fluoroskopie anzeigen. Die Markierungen sind um den Umfang verteilt,
so dass der expandierte Stentdurchmesser fluoroskopisch direkt sichtbar
ist.
-
Da
der Supra3 Stent kontinuierlich um den Umfang
verbunden ist (im Gegensatz z.B. zum GR II®) kann der
Stent problemlos auf größere Durchmesser überexpandiert
werden.
-
Die
Fähigkeit
zur Überexpansion
wurde in den Supra3 Stent eingeplant, um
gute Leistung bei nominalen und überexpandierten
Durchmessern sicherzustellen.
-
Insbesondere
erfolgten die Biegeermüdungsschätzungen
bei der Konstruktion am überexpandierten Stent.
-
Ein
großer
Vorteil des Supra3 Stentdesigns ist die
Tatsache, dass Länge
und Durchmesser fast willkürlich
sind und so gewählt
werden können,
dass sie andere Designkriterien erfüllen. Beispielsweise werden
zur Erhöhung
der Stentlänge
zusätzliche
Paare von Biege- und
Reifensegmenten axial hinzugefügt.
Zur Erhöhung des
Stentdurchmessers werden zusätzliche
Scherenbockzellen um den Umfang des Reifenzellsegments eingeführt. Die
Umfangslänge
des Biegezellsegments wird ebenfalls erhöht.
-
Die
einzige Beschränkung
im Design ist, dass die Drehrohr-Ermüdungszeit des Stents direkt
von der Länge
und Breite des Scherenbocks und der Biegezellschenkel beeinflusst
wird. Designmodifikationen dieser Regionen können nicht ohne erneute Überprüfung der
Ermüdungszeit
erfolgen.
-
Durch
dieses Skalierbarkeitsmerkmal kann das Supra3 Stentdesign
für koronare
und periphere Anwendungen verwendet werden.
-
Dieser
Abschnitt beschreibt kurz die Stents der Konkurrenz. Diese Stents
wurde auf die gleiche Weise wie der Supra3 Stent
analysiert. Auf diese Weise kann die vorhergesagte Leistung des
Supra3 Stentdesigns direkt mit den existierenden
Stents verglichen werden.
-
Der
GR II® Stent
ist ein Stent von Cook Incorporated aus einer flachen 0,008 cm (0,003
Zoll) dicken Edelstahlfolie. Er ist in 45 und 44 gezeigt.
Die Stentschlaufen 110 falten sich über den Umfang auf. Die axiale
Säule 111 stabilisiert
die Schlaufen.
-
Der
in 46 und 47 gezeigte
Palmaz-Schatz Stent wird von Johnson und Johnson (jetzt Cordis) hergestellt.
Es handelt sich hierbei um das ursprüngliche geschlitzte Rohrdesign
aus einer Edelstahlkanüle. Der
Palmaz-Schatz-Stent
besteht aus zwei Palmaz-Abschnitten 112, die durch ein
Gelenk 113 verbunden sind, um Biegeflexibilität zu erzielen.
-
Der
ACS Multilink Stent ist auch ein Kanülenstentdesign wie in 48 und 49 gezeigt.
Er besitzt eine Reihe von über
den Umfang angeordneten S-förmigen
Ringen 114, die abwechseln durch dünne axiale Balken 115 verbunden
sind.
-
Der
in 50 und 51 gezeigte
GFX Stent ist ein weiterer Stent der neuen Generation. Er besteht aus
S-förmigen Ringen,
die axial verschweißt
sind. Die Schweißverbindungen 117 liegen
nur an einem einzelnen Punkt von einem Ring zum anderen.
-
Ein
endgültiger
Kanülenstent
ist der in 52 und 53 gezeigte
NIR-Stent.
-
Im
Folgenden wird die Leistung des Supra3 Stents
ausführlich
erläutert.
Die Leistung des Supra3 Stents wird direkt
mit den anderen Stents verglichen.
-
Im
gesamten Abschnitt wurden dieselben Analysenverfahren für den Supra3 Stent und die Stents der Konkurrenz verwendet.
-
Für den Supra
3 Stent wurde die Geometrie des Computermodells
aus Zeichnungen des Stents plus optischen Messungen der Abmessungen
des Stents nach dem Elektropolieren konstruiert. Die Materialeigenschaften
stammen aus früheren
Arbeiten im Zusammenhang mit der Analyse des GRII
® Stents.
Diese Eigenschaften sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 - Repräsentative 316L Materialeigenschaften
in allen Stentmodellen
Eigenschaft | Wert |
Elastizitätsmodul | 30 × 106 psi |
Poisson-Verhältnis | 0,29 |
Streckspannung | 44.634
psi |
Ultimative
Spannung | 93.702
psi |
Bruchdehnung | 59,5% |
Ermüdungsgrenze | Wie
Streckspannung |
-
Für die Konkurrenzstents
waren keine Konstruktionszeichnungen vorhanden und deshalb wurden
die Stentmodelle anhand von visuellen Messungen der Stents mit einem
Hochleistungsmikroskop mit optischen Messfunktionen erzeugt.
-
Es
wurde auch davon ausgegangen, dass die Materialeigenschaften der
Konkurrenzstents die gleichen waren wie beim Supra3 Stent.
Auf diese Weise liefern die Ergebnisse der Analyse der Konkurrenzstents einen
direkten relativen Vergleich der Vorzüge des Supra3 Stents
mit den Stents, die zurzeit zugelassen und im Handel erhältlich sind.
-
Zum
Erreichen der Läsionsstelle
muss der Stent bzw. das Ballonsystem durch einen Führungskatheter und
in den Körpergang
geschoben werden. Bei der Positionierung wird der Stent/Ballon durch
einen gewundenen Pfand geschoben und gebogen. Die folgenden Eigenschaften
zeigen, dass der Supra3 Stent genauso gut
wie oder besser als die Konkurrenzstents bis zu einer Position geschoben
werden kann.
-
Viele
Aspekte des Stents bzw. Kathetersystems bestimmen die Verfolgbarkeit.
Das eigentliche Stentdesign beeinflusst die Verfolgbarkeit auf zwei
Arten: Krümmbarkeit
und Biegeflexibilität.
-
Diese
beiden Eigenschaften werden durch Biegen der unverformten Stentmodelle über einen
großen Winkel 118 mit
einer Biegekraft 119 (Moment) wie in 54 gezeigt gemessen.
-
Krümmbarkeit
ist die Fähigkeit
des Stents, sich beim Biegen an eine Kurve anzupassen.
-
Ein
Stent, der stark krummbar ist, liegt an der Kurve an, während ein
nicht-krummbarer Stent sich beim Biegen nicht problemlos an die
Kurve anpasst.
-
Zur
Untersuchung der relativen Krümmbarkeit
von zwei Stents werden die verschobenen Formen der Stents beim Biegen
um dieselbe Kurve verglichen.
-
55-59 zeigen die gebogenen Formen
des Supra3 Stents und der Konkurrenzstents.
Das Palmaz-Schatz-Design
ist nicht krummbar, weil seine langen Segmente sich nicht an die
Kurve anpassen.
-
Andererseits
ist der Supra3 Stent stark krummbar, weil
seine Reifenzellsegment kurz sind und es viele von ihnen über die
Länge des
Stents gibt. Der Supra3 Stent passt sich
problemlos an die gebogene Kurve an.
-
Zur
Messung der Biegeflexibilität
werden die Stentmodelle durch einen Winkel gebogen. Die zum Biegen
des Stents benötigten
Kräfte
(Biegemomente) werden während
der Analyse auf Basis der Stentgeometrie und der Materialantwort
vorhergesagt. Je niedriger die zum Biegen des Stents benötigten Kräfte desto
besser ist die Verfolgbarkeit. Da die Längen der diversen Stents nicht
gleich sind, wurden die Ergebnisse für Vergleichszwecke angepasst,
um die Ergebnisse für
einen Stent mit einer nominalen Länge von 15 mm für jedes Design
zu zeigen.
-
Aus
der Biegeanalyse können
mehrere Leistungsparameter gemessen werden: Biegesteifheit, Biegefestigkeit
und elastischer Biegewinkelbereich.
-
Die
elastische Biegesteifheit eines Stents ist die anfängliche
elastische Steigung des Biegemoments gegen die Ablenkungskurve.
Eine niedrige Biegesteifheit ist wünschenswert, weil die Biegesteifheit
mit der Ermüdungsgrenze
in Zusammenhang steht (wird später
noch besprochen).
-
Die
Ergebnisse der Biegesteifheitsanalyse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Die Biegesteifheitsergebnisse haben Biegemomenteinheiten (in-lbf)
pro Grad Totalbiegung am Ende eines nominal 15 mm langen Stents
in der nicht-expandierten Gestalt. Die dritte Spalte zeigt das Verhältnis der
elastischen Biegesteifheit für jeden
Stent, normalisiert um den Steifheitswert des 0,005 cm (0,002 Zoll)
dicken Multilink. Je niedriger die elastische Biegesteifheit, desto
leichter lässt
sich der Stent durch einen kleinen Winkel biegen. Die vierte Spalte gibt
die Steifheit pro Längeneinheit
(mm) (lbs (Kraft) pro Millimeter (Länge)) an. Tabelle 2 - Zusammenfassung der elastischen
Biegesteifheit für
die verschiedenen Stents
Stent | Elastische
Biegesteifheit | Verhältnis (des Multilink) | Längeneinheit
Steifheit |
Supra3 | 0,1 × 10-4 | 0,11 | 7,3 × 10-7 |
GFX | 0,5 × 10-4 | 0,56 | 3,3 × 10-6 |
Multilink
T = 0,005 cm (t = 0,002 Zoll) | 0,9 × 10-4 | 1,00 | 6,0 × 10-6 |
Multilink
T = 0,010 cm (t = 0,004 Zoll) | 2,1 × 10-4 | 2,33 | 1,4 × 10-5 |
NIR | 8,0 × 10-4 | 8,89 | 5,3 × 10-5 |
-
Die
Biegefestigkeit eines Stents ist der Höchstwert des Biegemoments,
das der Stent beim Biegen erzeugt. Die Biegefestigkeit wird durch
das Stentdesign und die Plastizität des Materials bestimmt. Eine
niedrige Biegefestigkeit ist wünschenswert,
weil sie es dem Stent ermöglicht,
leichter verfolgt zu werden und um eine Kurve in einem Gefäß geschoben
zu werden.
-
Die
Ergebnisse der Biegefestigkeitsanalyse sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
Die Biegefestigkeitswerte haben Gesamtmomenteinheiten (in-lbf) bei
einem nominal 15 mm langen Stent beim nicht-expandierten Durchmesser,
um die Spitze über
einen 30° Winkel
zu biegen. Je niedriger die Biegefestigkeit, desto leichter lässt sich
der Stent durch einen großen
Winkel biegen. Tabelle 3 - Zusammenfassung der Biegefestigkeit
der verschiedenen Stents
Stent | Biegefestigkeit | Verhältnis (des Multilink) |
Supra3 | 0,3 × 10-3 | 0,12 |
GFX | 1,5 × 10-3 | 0,60 |
Multilink
t = 0,005 cm (0,002 Zoll) | 2,5 × 10-3 | 1,00 |
Multilink
t = 0,010 cm (0,004 Zoll) | 5,1 × 10-3 | 2,04 |
NIR | 8,2 × 10-3 | 3,28 |
-
Der
elastische Biegewinkelbereich ist der Betrag des Biegewinkels, um
den der Stent gebogen werden kann, bevor plastische Verformung im
Stent eintritt. Zum Biegen auf größere Winkel als dieser Wert
wird der Stent einer permanenten Biegeverformung unterworfen, wie
eine Papierklammer, die sich permanent offen biegt, wie sie zu einem
großen
Winkel aufgebogen wird. Je größer der
elastische Biegewinkelbereich, desto dauerhafter ist der Stent über eine
Lebenszeit von Herzschlagzyklen.
-
Die
elastischen Biegewinkelbereich sind in Tabelle 4 zusammengefasst.
Die Einheiten sind der Gesamtspitzendrehwinkel in einem nicht expandierten
nominal 15 mm langen Stent. Die Biegeanalyse wurde nur auf einen
Biegewinkel von 30° pro
15 mm nominal langer Stent durchgeführt. Je höher der elastische Biegewinkelbereich
je geringer der Betrag der plastischen Verformung des Stents für einen
gegebenen Biegewinkel. Für
die Supra
3 und GFX Stents lag der elastische
Biegewinkelbereich bei über
30°. Tabelle 4 - Zusammenfassung der elastischen
Biegewinkelbereiche für
die verschiedenen Stents
Stent | Elastischer
Biegewinkelbereich | Verhältnis (des
Multilink) |
Supra3 | > 30° | > 1,76 |
GFX | > 30° | > 1,76 |
Multilink
t = 0,005 cm (0,002 Zoll) | 18° | 1,00 |
Multilink
t = 0,010 cm (0,004 Zoll) | 17° | 0,94 |
NIR | 7° | 0,39 |
-
Zur
Abdeckung des Supra3 Stents muss eine Schutzhülle verwendet
werden. Deshalb ist es wichtig, dass der Stent fest auf den gefalteten
Ballon gestaucht wird.
-
Die
beim Stauchen erzeugten Kräfte
hängen
vom Stentdesign, der Nachgiebigkeit des gefalteten Ballons und dem
Stauchverfahren ab. Die zwischen dem gefalteten Ballon und dem Stent
nach dem Stauchen verbleibende Kraft hängt aber hauptsächlich vom
Stent selbst und seiner radialen Steifheit im nicht-expandierten
Zustand ab.
-
Zur
Beurteilung der Fähigkeit
der verschiedenen Stentmodelle, Stauchkräfte zu erzeugen und zu halten,
wurden die Stentmodells auf identische, etwas zu große Ballonmodelle
gleicher Compliance befestigt. Als Reaktion auf die Interferenzpassung
zwischen Stent und Ballon weitet sich der Stent leicht nach außen auf
und der Ballon zieht sich nach innen zusammen. Die zwischen dem
Ballon und dem Stent erzeugte Kraft liefert einen relativen Hinweis
darauf, wie eng der Stent auf einen Ballon gestaucht werden kann.
-
Die
Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefasst. Je höher die
anfängliche
Stent-auf-Ballon-Kraft desto fester kann der Stent auf den gefalteten
Ballon gestaucht werden und des weniger wahrscheinlich ist es, dass
der Stent verrutscht oder sich vom geraden Ballon löst. Tabelle 5 - Zusammenfassung der Stent/Ballon-Kraft
auf einem geraden Ballon
Stent | Anfängliche
Stent-auf-Ballon-Kraft | Verhältnis (des
Multilink) |
Supra3 | 0,446 | 2,32 |
GFX | 0,382 | 1,99 |
Multilink
t = 0,005 cm (0,002 Zoll) | 0,192 | 1,00 |
-
Die
Stent-Ballon-Kraftanalyse zeigt, wie fest der gesamte Stent den
Ballon nach dem Stauchen greift.
-
Wichtig
ist auch, wie fest die freien Enden des Stents den Ballon greifen.
Der gesamte Stent kann den Ballon fest greifen, aber wenn das freie
Ende sich leicht vom Ballon weg ziehen lässt, können sich die freien Enden
aufweiten und vom Ballon weg gehen und der Stent kann sich beim
Einführen
verklemmen oder anderweitig beschädigt werden.
-
Zur
Beurteilung der Tendenz des Supra3 Stents
sich an den freien Enden aufzuweiten wird der nicht expandierte
Stent auf dem leicht überdimensionierten
Rohr, das einen gefalteten Ballon darstellt, befestigt, nach unten
gebogen, wieder gerade gezogen und nach oben gebogen und dann erneut
gerade gezogen wie in 60-64 gezeigt.
-
67 zeigt, dass das freie Ende des Supra3 Stents nach dem Biegen und wieder Geradeziehen
mit dem Ballon bündig
bleibt. Ein Stentdesign mit einer stärkeren Tendenz, nach dem Biegen
und wieder Geradeziehen mit dem Ballon bündig zu bleiben, verrutscht
mit geringerer Wahrscheinlichkeit vom Ballon.
-
Das
Verhalten des Supra3 Stents hängt direkt
mit seinem Design zusammen. Die axialen Balken in den Reifenzellen
neben dem freien Enden tragen zur Verteilung der Wirkungen des Siegens
des Rohrs vom freien Ende weg bei. Sie helfen, die Scherenbockenden
auf den Ballon am freien Ende zu drücken.
-
Der
in 66 gezeigte Multilink Stent weist diese wünschenswerte
Eigenschaft nicht auf. Seine freien Enden neigen dazu, sich vom
Ballon weg aufzuweiten. Dies hängt
mit dem speziellen Design des Multilink zusammen. Die Umfangsschlaufen
am freien Ende des Multilink sind nur durch axiale Balken am inneren
Ende der Schlaufen verbunden. Diese Balken sind für die Übertragung
Wirkungen beim Wegbiegen des Stents von den freien Enden unwirksam.
Deshalb tragen die freien Enden die Last der Biegekräfte und
weiten sich nach außen
auf. Die Enden des GFX Stents sind in 65 gezeigt.
-
Nach
dem Biegen und Wiedergeradeziehen sollte die Stent-Ballon-Kontaktkraft
hoch bleiben. Sonst kann der Stent fest auf dem Ballon bleiben,
während
der Katheter gerade ist, aber er kann sich lockern und vom Ballon
rutschen, nachdem dieser gebogen wird.
-
Der
Vergleich der Kräfte
zwischen den verschiedenen Stents nach dem Stauchen und Biegen zeigt, dass
der Supra3 Stent eine höhere Stent/Ballonkraft vor
dem Biegen aufweist und einen höheren
Anteil dieser Kraft nach dem Biegen beibehält.
-
Dieser
Vergleich ist in Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6 - Zusammenfassung der Biege-
und Streckvorgänge
von Stent/Ballon
Stent | Beibehaltene
Stent-Ballon-Kraft
nach dem Biegen | Verhältnis (zum
Multiklink) | Anteil
der nach dem Biegen beibehaltenen anfänglichen Kraft |
Supra3 | 0,333 | 2,97 | 75% |
GFX | 0,274 | 2,45 | 72% |
Multilink
t = 0,005 cm (t = 0,002 Zoll) | 0,112 | 1,00 | 58% |
-
Tabelle
6 zeigt, dass der Supra3 Stent mit geringerer
Wahrscheinlichkeit als andere Stents auf dem Ballon verrutschen
sollte, nachdem er durch die scharfen Biegungen im Führungskatheter
gedrückt
wurde.
-
Ein
weiterer wichtiger Aspekt des Siegens des nicht expandierten Stent/Ballon-Systems
ist, dass der Stent sich beim Biegen nicht vom Ballon weg verformen
darf.
-
Die
Scherenbock- und Z-Schlaufen neigen alle dazu sich beim Biegen vom
Ballon weg nach oben zu biegen. Es ist wichtig, dass diese Schlaufen
bei der Bewegung des Stents durch einen gekrümmten Pfad nicht am umliegenden
Gewebe hängen
bleiben.
-
Um
zu schätzen,
ob der Supra3 Stent für diese Wirkung empfänglich ist,
kann die zum Abheben der Schlaufen vom Ballon benötigte Kraft
wie in 68 gezeigt analysiert werden.
-
Die
Ergebnisse der Schlaufen-Abhebeanalyse sind in Tabelle 7 zusammengefasst. Tabelle 7 - Zusammenfassung der Schlaufen-Abhebekraft
Stent | Kraft
zum Anheben des Schlaufenendes 0,010 cm (0,004 Zoll) | Verhältnis (des
Multilink) |
GFX | 0,058 | 7,25 |
Supra3 Scherenbock-Schlaufe | 0,050 | 8,25 |
Supra3 Biegeschlaufe | 0,037 | 4,63 |
Multilink
t = 0,01 cm (0,004 Zoll) | 0,034 | 4,25 |
Multilink
t = 0,005 cm (0,002 Zoll) | 0,008 | 1,00 |
-
Im
Vergleich zu dem 0,005 cm (0,002 Zoll) dicken Multilink ist die
zum Abheben der Supra3 Schleifen vom Stent
benötigte
Kraft mehr als 4 Mal höher.
Der GFX besitzt die größte Schlaufenabhebekraft,
die mehr als 7 Mal so groß ist
wie beim Multilink.
-
Nach
der Positionierung an der Läsionsstelle
wird der Ballon aufgeblasen und der Stent aufgeweitet.
-
43, 45, 47, 49, 50, 51 und 53 zeigen
Seitenansichten des expandierten Supra3 Stents
und seiner Konkurrenz.
-
Der
GR II® aus 45 öffnet
sich am Umfang. Durch den Raum zwischen den Schlaufen am GR II® sieht
die expandierte Gestalt bei fluoroskopischer Betrachtung muschelförmig aus.
-
Der
Palmaz-Schatz-Stent aus 47 weist
ein instabiles Expansionsverhalten auf, das zu nach außen ragenden
Rändern
und ungleichmäßiger Expansion über den
Umfang führt.
-
Der
GFX Stent aus 49 weist relativ große diamantförmige Lücken auf,
die sich bei der Expansion des Stents weiter öffnen.
-
Der
Supra3 Stent weitet sich auf eine solche
Art und Weise auf, dass Lückenbildung
zwischen den Balken des Stents minimiert wird. Dies hängt damit
zusammen, dass die Biegezellen sich auch aufweiten und die diamantförmigen Öffnungen
benachbarten Scherenbockabschnitte ausfüllen.
-
Der
Supra3 Stent ist bei der Expansion stabil.
Er platzt nicht plötzlich
auf.
-
Die
Stabilität
der Stentexpansion kann durch Messung der Ballon-Stent-Kräfte bei
der Expansion bestimmt werden.
-
Die
Ergebnisse zeigen, dass die GR II® und
Palmaz-Schatz-Stents
bei der Expansion nicht stabil sind. Beide platzen auf. Der GR II® platzt
aufgrund der Umfangsauffaltung auf, die die radiale Expansion des
Stents begleitet. Der Palmaz-Schatz-Stent platzt aufgrund der plötzlichen
Verdrehung (seitliche Wölbung)
der Streben auf.
-
Das
Supra3 Stentdesign (und die ACS, GFX und
NIR-Stents) ist
bei der Expansion stabil und springt nicht auf.
-
Durch
die Wölbungsinstabilität bei der
Expansion des Palmaz-Schatz-Stents expandiert der Stent um den Umfang
herum uneinheitlich. Das bedeutet, dass einige Zellen im Palmaz-Schatz-Stent übermäßig expandieren,
während
andere um den Umfang zu wenig expandieren.
-
Das
bedeutet auch, dass zwei Palmaz-Schatz-Stents wahrscheinlich nie
genau gleich expandieren, weil die Verdrehungsinstabilität in jedem
Muster etwas anders sein wird: einige expandieren gleichmäßig, einige
expandieren leicht uneinheitlich und einige expandieren stark uneinheitlich.
-
Der
Supra3 Stent expandiert gleichmäßiger, weil
er bei der Expansion stabil ist: jeder Supra3 Stent
sollte wie jeder andere Supra3 wiederholbarer
expandieren.
-
Die
Multilink, GFX und NIR Stents expandieren aufgrund ihrer Zellstruktur
ebenfalls einheitlich. Diese Stents sollten wiederholbar expandieren.
-
Durch
das Scherenbockkonzept kann der Supra3 Stent
ein großes
Expansionsverhältnis
aufweisen und sich signifikant von einem kleinen Anfangsdurchmesser
zu einem großen
Enddurchmesser aufweiten lassen.
-
Die
axialen Balken in den Reifenzellsegmenten des Supra3 Stents
minimieren die Veränderung
der axialen Länge
bei der Expansion. Beispielsweise ist die axiale Länge der
expandierten Reifenzelle die gleiche wie die axiale Länge der
nicht expandierten Reifenzelle. Die einzige auftretende Veränderung
der Länge
ist die Folge einer Veränderung
des Winkels der Schenkel im Biegeabschnitt.
-
Die
Ergebnisse der Längenveränderung
für die
verschiedenen Stents sind in Tabelle 8 gezeigt. Tabelle 8 - Vorverkürzung bei der Expansion
Stent | Prozentuale
Längenabnahme
bei der Expansion |
GFX | 1,4% |
Supra3 | 3,8% |
Multilink
t = 0,005 cm (0,002 Zoll) | 5,1% |
PS1530 | 5,2% |
NIR | 5,5% |
-
Die
sehr geringe Längenveränderung
des GFX hängt
damit zusammen, dass die geraden Balken in jedem sinusförmigen Abschnitt
des GFX entgegengesetzt zum benachbarten Balken abgewinkelt sind.
Bei der Expansion des Stents strecken sich die Balken zunächst und
die Stentlänge
nimmt zu. Bei der weiteren Expansion beginnen die Balken sich voneinander
abzuwinkeln und der Stent wird kürzer.
Das GFX Design hat die Verlängerung
und Verkürzung
so ausgeglichen, dass die Gesamtlängenveränderung minimiert wird.
-
Die
Reifenzellsegmente des Supra3 Stents verändern aufgrund
der axialen Balken niemals ihre Länge bei der Expansion. Die
Winkel der Balken im Z-Abschnitt könnten im nicht expandierten
Stent entgegengestellt werden, dass die Längenveränderung bei der Expansion ausgeglichen
wird.
-
Ein
weiterer Vorteil der steifen axialen Balken in den Reifenzellsegmenten
ist, dass der Supra3 Stent bei der Expansion
viel widerstandsfähiger
gegen Hundeknochenbildung ist als beispielsweise der GR II®. Hundknochenbildung
tritt auf, wenn die freien Enden des Stents sich vollständig aufweiten,
bevor die Mitte des Stents mit der Expansion beginnt. Im GR II® hängt das
mit der instabilen Expansion und der fehlenden Unterstützung in
der Endschlaufe durch die benachbarte Schlaufen zusammen. Die isolierte
Schlaufe am freien Ende kann dem größeren Expansionsdruck der Ballonschulter
nicht widerstehen.
-
Im
Supra3 Stent übertragen die axialen Balken
die Expansionslasten nach innen und vom freien Ende weg. Gleichzeitig
wird das freie Ende durch die größere Unterstützung der
axialen Balken unterstützt
und kann sich weniger leicht vom zylindrischen Gesamtprofil des
Stents abheben.
-
Ein
zusätzliches
Merkmal des Supra3 Designs ist, dass sowohl
die Reifen- als auch die Biegezellsegmente an der Expansion teilnehmen,
was an der versetzten Art der Reifen-Biege-Zellverbindung liegt.
Dieser Versatz zieht die Z-Abschnitte in der Biegezelle am Umfang
offen.
-
Im
Vergleich dazu nehmen beim NIR Stent die kurzen U-förmigen Gelenkverbindungen zwischen
den Umfangselementen nicht an der Expansion teil.
-
Nach
Expansion des Stents wird der Ballon entleert und zurückgezogen,
so dass der Stent in Position bleibt und das Lumen offen hält und das
umgebende Gewebe stützt.
Der Supra3 Stent ist mit Merkmale versehen,
die die Leistung in dieser Phase gegenüber den Konkurrenzstents erheblich
verbessern.
-
Rückfederung
eines Stents ist ein Maß dafür, wie stark
der Durchmesser des Stents zwischen dem Punkt der vollen Balloninflation
gegen den expandierten Stent und der vollen Entleerung des Ballons
abnimmt.
-
Die
elastische Gesamtrückfederung
eines Stents besitzt zwei Komponenten: die elastische Rückfederung
des Stents selbst und die weitere Verringerung des Durchmessers
durch radial nach innen gerichteten Druck vom umliegenden Gewebe.
Zur Minimierung des Teils der Rückfederung,
der auf den Gewebedruck zurückgeht,
wird ein Stent mit hoher radialer Steifheit ausgewählt.
-
Die
zweite Komponenten der Gesamtrückfederung,
die elastische Rückfederung
des Stents selbst, hängt
mit dem Stentdesign zusammen und ist von Stent zu Stent unterschiedlich.
-
Tabelle
9 fasst nur die elastische Rückfederung
aufgrund des Stentdesigns zusammen. Tabelle 9 - Zusammenfassung der elastischen
Rückfederung
Stent | Prozentuale
Rückfederung |
Supra3 | 1,5% |
Multilink
t = 0,005 cm (0,002 Zoll) | 3,3% |
Multilink
t = 0,010 cm (0,004 Zoll) | 3,5% |
GFX | 4,4% |
NIR | 4,3% |
PS1530 | 4,7% |
-
Das
Supra3 Stentdesign hat im Vergleich zu den
Konkurrenzstents nur sehr geringe elastische Rückfederung. Die elastische
Rückfederung
wird untersucht, indem einfach der prozentuale Unterschied zwischen dem
Stentdurchmesser bei der maximalen Balloninflation und dem Stentdurchmesser
nach dem Entleeren des Ballons gemessen wird. Diese Werte beinhalten
nicht die Auswirkungen des umliegenden Gewebes auf die Rückfederung.
-
Tabelle
9 zeigt, dass die elastische Rückfederung
des Supra3 Stents fast drei Mal geringer
ist als der des GFX Stents und mehr als zweimal so niedrig wie beim
Multilink Stent.
-
69-74 zeigen axiale Endansichten
der expandierten Formen aller Stents, die in diesem Bericht untersucht
wurden. Der Palmaz-Schatz-Stent zeigt die nach außen ragenden
Ränder
aufgrund der Verdrehung der Streben. Der GR II® Stent
zeigt, dass die Spitzen des Stents durch die Expansion nicht entrollt werden.
Der NIR Stent zeigt die verbindenden U-förmigen Laschen, die im Lumen
leicht unten bleiben. Die Expansionskräfte gegen den NIR können die
Krümmung
der U-förmigen
Laschen nicht verändern.
-
Der
Supra3 Stent zeigt jedoch einen fast kreisförmigen Querschnitt
ohne Stentteile, die in oder aus der allgemeinen Form des expandierten
Zylinders vorstehen. Dies hängt
damit zusammen, weil sowohl die Reifen- als auch die Biegezellen
an der Ballonexpansion teilnehmen.
-
Sowohl
die Reifen- als auch die Biegezellsegmente nehmen an der Expansion
teil und werden am Umfang geöffnet
und radial expandiert. Jede Zelle öffnet sich aber aufgrund der
Einpunkt-Verbindung zwischen benachbarten Zellen unabhängig. Auf
diese Weise hilft die Expansion der Biegezellsegmente, die diamantförmige Lücke zwischen
den benachbarten Reifenzellsegmenten auszufüllen.
-
Wenn
ein aus Zellen bestehender Stents in eine gebogene Position aufgeweitet
wird, öffnen
sich zwischen den Zellen kleine Lücken. Diese Wirkung wird durch
die kurze Reifenzelllänge
des Supra3 Stents im Vergleich beispielsweise
mit der Länge
der Zellen des Palmaz-Schatz-Stents
minimiert. Im PS Stent ist die Prolapslücke ein viel größerer Anteil
der Stentlänge.
Siehe 13. Die Lücke im Supra3 Stent
ist viel kleiner.
-
Die
Fähigkeit
eines Stents, das ihn umgebende Gewebe zu stützen, hängt mit seiner radialen Festigkeit
und Steifheit zusammen.
-
Ein
Stent mit hoher radialer Steifheit verändert seinen Durchmesser weniger
als ein Stent mit geringer radialer Steifheit, wenn dieselbe externe
Kraft aufgebracht wird. Zum Minimieren der zyklischen Kontraktion
im Stent aufgrund des Blutdrucks und Gewebedrucks sind deshalb Stents
mit hoher radialer Steifheit wünschenswert.
-
Zur
Untersuchung der radialen Steifheit der verschiedenen Stentmodelle
wurde die radiale Gesamtkraft vs. Durchmesserveränderung für die verschiedenen Stents
am Ende der Ballonexpansion gemessen. Diese Ergebnisse sind in Tabelle
10 aufgeführt.
Die Einheiten für
radiale Steifheit sind die radiale Gesamtkraft über einen normalen 15 mm langen
Stent pro 0,0025 cm, ein Tausendstel Zoll (0,001 Zoll) Durchmesserveränderung.
Je höher
die Steifheit desto geringer ist die Veränderung des Durchmessers für eine bestimmte
radiale Belastung. Die Steifheit pro Längeneinheit (mm) ist auch in
Spalte 4 von Tabelle 10 aufgeführt. Tabelle 10 - Zusammenfassung der radialen
Steifheit
Stent | Radiale
Steifheit (expandiert) | Verhältnis (zu
Multilink) | Radiale
Steifheit pro Längeneinheit
(expandiert) |
Supra3 | 1,734 | 7,22 | 4,8 × 10-1 |
GFX | 0,521 | 2,17 | 3,47 × 10-2 |
Multilink
T = 0,005 cm (t = 0,002 Zoll) | 0,240 | 1,00 | 1,6 × 10-2 |
NIR | 0,129 | 0,54 | 8,6 × 10-3 |
PS1530 | 0,073 | 0,31 | 4,87 × 10-3 |
-
Wie
bereits erwähnt
hängt die
Fähigkeit
eines Stents, das ihn umgebende Gewebe zu unterstützen, mit
seiner radialen Festigkeit und Steifheit zusammen.
-
Ein
Stent mit hoher radialer Festigkeit hält ein Gefäß länger offen, ohne zerdrückt zu werden,
als ein Stent mit niedrigerer radialer Festigkeit, wenn eine zunehmende
externe Kraft aufgebracht wird. Hohe radiale Festigkeit ist in einem
peripheren Stent wünschenswert.
-
Zum
Vergleich der radialen Festigkeit der verschiedenen Stents wurde
die gesamte Kraft, die benötigt wurde,
um jeden Stent (adjustiert auf einen Stent mit einer nominalen Länge von
15 mm) vollständig
zu expandieren, jeweils verglichen. Im Prinzip entspricht die Kraft,
die zur Expansion eines nicht expandierten Stents benötigt wird,
der Kraft, die zum Zerdrücken
eines expandierten Stents erforderlich ist. Tabelle 11 - Zusammenfassung der radialen
Festigkeit
Stent | Radiale
Festigkeit | Verhältnis (zu
Multilink) |
Supra3 | 6,611 | 3,19 |
GFX | 5,559 | 2,68 |
Multilink
T = 0,005 cm (t = 0,002 Zoll) | 2,071 | 1,00 |
NIR | 1,436 | 0,68 |
PS1530 | 0,991 | 0,48 |
-
Der
ACS Multilink Duet Stent wurde in diesem Projekt nicht untersucht.
Die Marketingliteratur von ACS führt
aber an, dass der Duet eine um 3,1 Mal höhere radiale Festigkeit aufweist
als der ursprüngliche
Multilink. Der Multilink Duet Stent besitzt die gleiche Umfangsstruktur
wie der ursprüngliche
Multilink mit einer leicht veränderten
axialen Struktur. Es wird angenommen, dass er eine Dicke von 0,010
cm (0,004 Zoll) aufweist.
-
Der
GR II® Stent
hat bekanntlich eine hohe Biegefestigkeit, basierend auf Tests mit
dem Stent im Drehrohr-Testgerät
von Cook Incorporated. Dieses experimentelle Ergebnis kann durch
Durchführung
einer Biegeermüdungsanalyse
am expandierten Stent überprüft werden.
-
Die
FDA hat mithilfe der Biegeermüdungsanalyse
die Sicherheit von Stents beurteilt, wenn Testdaten nur im begrenzten
Maße vorlagen.
Demnach ist die Ermüdungsanalyse
im Stentdesign von großer
Bedeutung. In der Anfangsphase des Supra3 Stentdesigns
war dies das einzige Designkriterium: das Ziel der ersten Phasen
war es ein Design zu identifizieren, das den Drehrohrtest überleben
würde.
-
Die
Ergebnisse der Drehrohr-Ermüdungsanalyse
sind in einem Goodman-Diagramm gezeigt, dass angibt, wie nahe der
gebogene Stent an einer Ermüdungsgrenze
liegt.
-
Das
Supra3 Stentdesign fällt unter die Ermüdungsgrenze,
was zeigt, dass davon auszugehen ist, dass es den Drehrohrtest überlebt.
-
Da
für die
Konkurrenzstents keine vollständigen
Angaben zur Materialsteifheit und zum Ermüdungsverhalten vorlagen, sind
die Ermüdungsergebnisse
im Vergleich mit dem Supra3 Stent nützlich,
um die Vorzüge des
Designs beurteilen zu können.
Sie sollten aber nicht als Beleg verwendet werden, dass bestimmte
Designs den Biegeermüdungstest
bestehen würden
oder nicht.
-
75-80 sind Goodman-Diagramme.
Ein Goodman-Diagramm dient der Vorhersage, ob ein Produkt einen
bestimmten Ermüdungstest
besteht oder ob es bricht. Bei der zyklischen Belastung wird die Spannung
im Produkt in einen konstanten Teil und einen zyklischen Teil geteilt.
Auf der x-Achse eines Goodman-Diagramms ist der mittlere (konstante)
Teil der Spannung eingetragen. Auf der y-Achse ist der andere (zyklische)
Teil der Spannung eingetragen. Jeder Punkt im Stent ist als Quadrat
auf dem Diagramm eingetragen, abhängig von den Werten der mittleren
und abwechselnden Spannungsteile.
-
Im
Diagramm ist auch die Goodman-Linie eingetragen, die von der ultimativen
Zugspannung auf der x-Achse zur Dauerfestigkeit des Materials auf
der y-Achse verläuft.
Die ultimative Spannung ist die Spannung, bei der das Material aufgrund
einer einzigen langsamen Zugbelastung bricht. Die Dauerfestigkeit
ist die Spannung, unterhalb der das Material eine vollständig umgekehrte
zyklische Belastung überlebt.
Bei Spannungen über
der Dauerfestigkeit besteht das Material nicht den Ermüdungstest
unter voller umgekehrter Belastung.
-
Die
Goodman-Linie teilt die Grafik in zwei Bereiche. Wenn die Spannungspunkte
unter die Goodman-Linie fallen, kommt es an diesem Punkt nicht zu
Ermüdungsversagen
des Stents. Wenn die Spannungspunkte über die Goodman-Linie fallen
kann vorhergesagt werden, dass der Stent den Ermüdungstest bei zyklischer Belastung
nicht besteht.
-
75 zeigt das Goodman-Diagramm für die Drehrohr-Ermüdung des
GR II® Stents.
-
76 zeigt das Goodman-Diagramm für die Drehrohr-Ermüdung des
Supra3 Stents.
-
77 zeigt das Goodman-Diagramm für die Drehrohr-Ermüdung des
Multilink Stents.
-
78 zeigt das Goodman-Diagramm für die Drehrohr-Ermüdung des
GFX Stents.
-
79 zeigt das Goodman-Diagramm für die Drehrohr-Ermüdung des
NIR Stents.
-
Diese
Diagramme zeigen, dass der GFX Stent ungefähr dieselbe Biegedauerfestigkeit
haben sollte wie der Supra3 Stent, wenn
der GFX Stent aus demselben Material bestehen würde wie der Supra3 Stent.
Andererseits zeigen die Diagramme, dass die Multilink und NIR Stents
mit geringerer Wahrscheinlichkeit eine Biegeermüdungsbelastung aushalten würden als
der Supra3 Stent.
-
Für die periphere
Anwendung ist die Biegeermüdung
weniger wichtig als die pulsatile Ermüdung. Die pulsatile Ermüdung ist
der Ermüdungswiderstand
des Stents gegenüber
pulsierenden radialen Belastungen, wie z.B. Blutdruckbelastungen.
In der Praxis wird die pulsatile Ermüdung durch Aufweiten des Stents
in einem flexiblen Rohr geprüft,
das dann mit einer Flüssigkeit
gefüllt
wird und schnellen Pulsen ausgesetzt wird, um den Durchmesser des
Stents zyklisch zu verändern.
-
80 zeigt ein Goodman-Diagramm für die pulsatile
Ermüdungsbelastung
an einem Supra3 Stent. Alle Punkte liegen
weit unter der Goodman-Linie, was zu dem Schluss führt, dass
der Supra3 Stent über 10 Jahre Herzschlagzyklen
einer pulsatilen Belastung standhalten könnte. Der Vergleich dieses
Diagramms mit dem oben gezeigten Biegeermüdungsdiagramm für den Supra3 Stent zeigt weiter, dass unter den beiden
Belastungsarten die Biegeermüdung
stärker
ist (und einen größeren Designzwang
darstellt) als die pulsatile Belastung.
-
Der
Supra3 Stent wurde absichtlich so entwickelt,
dass er die mechanische Leistung anderer Konkurrenzstents erfüllt oder
sogar noch übertrifft.
Dies wurde durch Verwendung von anspruchsvoller computerisierter Modellierung
des Verhaltens des Stents im Designzyklus erreicht.
-
Die
herkömmliche
Weisheit im Stentdesign ist, dass ein Kompromiss zwischen hoher
radialer Steifheit und hoher Biegeflexibilität geschlossen werden muss.
Die gegenwärtigen
Produkte besitzen im Allgemeinen die eine oder die andere Eigenschaft.
Der Supra3 Stent weist beide Eigenschaften
auf, ohne dass ein Kompromiss eingegangen werden muss.
-
Dies
wird durch Trennung des radialen (Umfangs-)Verhaltens des Stents
vom Biege-(axialen)Verhalten erzielt. Die radiale Leistung wird
von den Reifenzellesegmenten erbracht, die Scherenbockabschnitt
aufweisen, die axiale Balken verbinden. Die Biegeleistung wird von
den Biegezellsegmenten und deren versetzte Einpunkt-Verbindung zwischen
den Zellen erbracht.
-
Das
endgültige
Supra3 Stentdesign zeigt sehr geringe elastische
Rückfederung
und hohe radiale Festigkeit und Steifheit in einem Stent, der auch
sehr hohe Biegeflexibilität
aufweist. Hohe radiale Steifheit sorgt auch für hohe Kräfte zwischen dem gestauchten
Stent und dem Ballon. Eine Vorverkürzung während der Expansion wird durch
die axialen Balken minimiert und die endgültige Lumenform ist fast kreisförmig, weil
sowohl die Reifen- als auch die Biegezellen an der Expansion beteiligt
sind.
-
Mit
Bezug auf die Tabellen:
1 psi = | 6,89 kN/m2 |
1 in-lbf = | 0,113 N m |
1 lb (Kraft) pro mm (Länge) = | 2,20 kg (Kraft) pro mm
(Länge) |
1 lbf = | 4,45 N |