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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Behandlung eines nachlassenden
Herzens. Insbesondere ist das Gerät der vorliegenden Erfindung auf
eine Verringerung der Wandbeanspruchung in einem nachlassenden Herzen
gerichtet. Das Gerät verringert
den Krümmungsradius
und/oder ändert
die Geometrie oder die Form des Herzens, um dadurch eine Wandbeanspruchung
im Herzen zu verringern und die Pumpleistungsfähigkeit des Herzens zu verbessern.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Herzinsuffizienz
ist ein üblicher
Verlauf für die
Entwicklung vieler Formen von Herzkrankheit. Herzinsuffizienz kann
als der Zustand betrachtet werden, bei dem eine Anomalie einer Herzfunktion
für das
Unvermögen
des Herzens verantwortlich ist, Blut mit einer Rate zu pumpen, die
im Einklang mit den Erfordernissen der metabolisierenden Gewebe
steht, oder dies nur mit einem anormal erhöhten Füllungsdruck tun kann. Es gibt
viele spezifische Krankheitsprozesse, die zur Herzinsuffizienz führen können. Typischerweise
führen
diese Prozesse zu einer Dilatation der linken ventrikulären Kammer. Ätiologien,
die zu dieser Form von Insuffizienz führen können, umfassen idiopathische,
valvuläre,
virale und ischämische
Kardiomyopathien.
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Der
Prozess einer Ventrikeldilatation ist im Allgemeinen das Ergebnis
von chronischer Volumenüberlastung
oder spezifischer Schädigung
am Myokard. In einem normalen Herzen, das langzeitigen erhöhten Herzförderleistungserfordernissen
ausgesetzt ist, z.B. demjenigen eines Athleten, gibt es einen adaptiven
Prozess einer geringen Ventrikeldilatation und Muskelmyozythypertrophie.
Auf diese Weise kompensiert das Herz voll die erhöhten Herzförderleistungserfordernisse.
Bei Schädigung
am Myokard oder chronischer Volumenüberlastung gibt es jedoch erhöhte Erfordernisse,
die dem kontrahierenden Myokard bis zu einem solchen Niveau auferlegt werden,
dass dieser kompensierte Zustand niemals erreicht wird und das Herz
fortfährt
zu dilatieren.
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Das
grundsätzliche
Problem bei einem stark dilatierten linken Ventrikel ist, dass es
eine signifikante Erhöhung
in der Wandspannung und/oder -beanspruchung gibt, sowohl während einer
diastolischen Füllung
als auch während
einer systolischen Kontraktion. In einem normalen Herzen halten
die Adaption einer Muskelhypertrophie (Verdickung) und Ventrikeldilatation
eine ziemlich konstante Wandspannung für eine systolische Kontraktion
aufrecht. Jedoch ist bei einem nachlassenden Herzen die fortlaufende
Dilatation größer als
die Hypertrophie, und das Ergebnis ist ein steigendes Wandspannungserfordernis
für eine
systolische Kontraktion. Man glaubt, dass dies ein fortlaufender
Insult gegen den Muskelmyozyt ist, was zu einer weiteren Muskelschädigung führt. Die
Zunahme in der Wandbeanspruchung tritt auch während einer diastolischen Füllung auf.
Zusätzlich folgt
wegen des Fehlens einer Herzförderleistung eine
Zunahme im Ventrikelfüllungsdruck
im Allgemeinen von mehreren physiologischen Mechanismen. Außerdem gibt
es in der Diastole sowohl eine Durchmesserzunahme als auch eine
Druckzunahme über normal,
was beides zu höheren
Wandbeanspruchungsniveaus beiträgt.
Man glaubt, dass die Zunahme in der diastolischen Wandbeanspruchung
die wichtigste Mitwirkende an einer fortlaufenden Dilatation der
Kammer ist. Frühere
Behandlungen von Herzinsuffizienz, die mit einer solchen Dilatation
verbunden sind, fallen in drei allgemeine Kategorien. Die erste
ist pharmakologisch, z.B. Diuretica und ACE-Hemmer. Die zweite ist
Hilfssysteme, z.B. Pumpen. Schließlich sind chirurgische Behandlungen
erprobt worden, die in größerer Einzelheit
unten beschrieben werden.
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In
Bezug auf pharmakologische Behandlungen sind Diuretica verwendet
worden, um die Arbeitsbelastung des Herzens zu verringern, indem
Blutvolumen und Vorbelastung verringert werden. Klinisch wird die
Vorbelastung auf mehrere Weisen definiert, einschließlich eines
linksventrikulären
enddiastolischen Drucks (LVEDP) oder indirekt durch das linksventrikuläre enddiastolische
Volumen (LVEDV). Physiologisch ist die bevorzugte Definition die
Länge einer
Dehnung des Sarkomers an einer Enddiastole. Diuretica verringern
Extrazellfluid, das sich in Patienten mit dekompensierter Herzinsuffizienz
bildet, wobei Vorbelastungszustände
zunehmen. Nitrate, Arteriolenvasodilatoren, Angiotensin-Converting-Enzym(ACE)-Hemmer
sind verwendet worden, um Herzinsuffizienz durch die Verringerung
einer Herzarbeitsbelastung zu behandeln, indem die Nachbelastung
verringert wird. Nachbelastung kann als die Spannung oder Beanspruchung
definiert werden, die in der Wand des Ventrikels während einer
Ejektion erforderlich ist. Inotrope Mittel wirken, um eine Herzförderleistung
zu erhöhen,
indem die Kraft und Geschwindigkeit einer Herzmuskelkontraktion
erhöht werden.
Diese Arzneimitteltherapien bieten einige vorteilhafte Wirkungen,
halten aber die Entwicklung der Krankheit nicht auf.
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Hilfsgeräte umfassen
mechanische Pumpen. Mechanische Pumpen verringern die Belastung
auf dem Herzen, indem sie alle oder einen Teil der Pumpfunktion,
die normalerweise durch das Herz verrichtet wird, ausführen. Im
Augenblick werden mechanische Pumpen verwendet, um den Patienten
am Leben zu erhalten, während
ein Spenderherz für
eine Transplantation für
den Patienten verfügbar
wird.
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Es
gibt mindestens drei chirurgische Prozeduren zur Behandlung von
mit einer Dilatation verbundenen Herzinsuffizienz: 1) Herztransplantation; 2)
dynamische Kardiomyoplastik; und 3) die teilweise linke Ventrikulektomie
nach Batista; und 4) die Jatene- und Dor-Prozedur für ischämische Kardiomyopathie,
die in größerer Einzelheit
unten erörtert
werden. Eine Herztransplantation weist ernste Beschränkungen
auf, einschließlich
beschränkter
Verfügbarkeit von
Organen und nachteiliger Wirkungen von immunsuppressiven Therapien,
die im Anschluss an eine Herztranslation erforderlich sind. Kardiomyoplastik
beinhaltet Umwickeln des Herzens mit Skelettmuskel und elektrisches
Stimulieren des Muskels zur synchronen Kontraktion mit dem Herzen,
um die Pumpfunktion des Herzens zu unterstützen. Die teilweise linke Ventrikulektomie
nach Batista gestaltet den linken Ventrikel chirurgisch neu, indem
ein Segment der Muskelwand entfernt wird. Diese Prozedur verringert
den Durchmesser des dilatierten Herzens, was wiederum die Belastung
des Herzens verringert. Jedoch verringert diese äußerst invasive Prozedur Muskelmasse
des Herzens.
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Eine
andere Form von Herzinsuffizienz ergibt sich aus der Bildung von
einer oder mehreren Zonen von Ischämie oder Infarzierung des Myokards.
Infarzierung tritt auf, wenn eine Blutzufuhr zum Herzgewebe versperrt
worden ist, was zu einer Geweberegion führt, die ihr Vermögen verliert,
zu kontrahieren (als infarziertes Gewebe bezeichnet). Die Anwesenheit
von infarziertem Gewebe kann zu drei Zuständen im Herzen führen, die
eine Herzdysfunktion hervorrufen. Diese Zustände sind ventrikuläre Aneurysmen (ventrikuläre Dyskinesie),
nicht-aneurysmatischer
ischämischer
oder infarzierter Myokard (ventrikuläre Akinesie) und Mitralinsuffizienz.
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Ein
ventrikuläres
Aneurysma wird gebildet, wenn die Infarzierung die Herzwand bis
zur einem solchen Maße
schwächt,
dass sich das Gewebe dehnt und verdünnt, wobei z.B. bewirkt wird,
dass sich die linke ventrikuläre
Wand während
einer Systole (Dyskinesie) expandiert und eine Aussackung in der
Herzwand bildet. Ein nicht-aneurysmatischer ischämischer oder infarzierter Myokard
(Akinesie) tritt auf, wenn eine größere Koronararterie verstopft
ist, und führt
zu einer Infarzierung im Myokardgewebe, aber ohne ein Aussackungsaneurysma.
Schließlich ist
Mitralinsuffizienz ein Zustand, wodurch Blut durch die Mitralklappe
leckt, was auf eine ungeeignete Positionierung der Klappenstrukturen
zurückzuführen ist,
die bewirkt, dass sie nicht ganz schließt. Wenn die infarzierte oder
aneu rysmatische Region in der Nähe der
Mitralklappe angeordnet ist, können
geometrische Anomalien bewirken, dass die Mitralklappe ihre normale
Position und Abmessung ändert,
und können
zu einer ringförmigen
Dilatation führen
und zur Entwicklung von Mitralinsuffizienz.
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Die "Dor"- und "Jatene"-Prozedur sind kürzlich verwendet
worden, um Herzzustände
zu behandeln, die von Aneurysmen oder anderen Infarzierungen herrühren. Bei
der "Dor"-Prozedur wird das
Aneurysma entfernt, und es wird ein Endokardlappen platziert, um
den dyskinetischen Septumwandteil des Aneurysmas zu bedecken. Auf
diese Weise wird mindestens der Teil des Schlagvolumens, der gegenüber der
Dyskinesie "verloren" geht, wiederhergestellt.
Bei der "Jatene"-Technik wird eine
Tabaksbeutelnaht an der Basis des Aneurysmas platziert. Die infarzierte Septumwand
wird in Umfangsrichtung verringert, indem sie mit Nähten dachziegelartig überlagert
wird.
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Eine
Herzwandspannungsverringerungsvorrichtung ist aus der Patentanmeldung
WO 00/06 026 bekannt. Die WO 00/06 026 beschreibt eine Vorrichtung
zur Behandlung eines nachlassenden Herzens, indem die Wandspannung
darin verringert wird. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung
ein Tensionselement, um mindestens zwei Wände einer Herzkammer in Richtung
aufeinander zu zu ziehen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Vorteile und der Zweck der Erfindung werden zum Teil in der Beschreibung,
die folgt, dargelegt und zum Teil werden sie aus der Beschreibung ersichtlich,
oder sie können
durch die Praxis der Erfindung gelernt werden. Die Vorteile und
der Zweck der Erfindung werden mittels der Elemente und Kombinationen
realisiert und erreicht, die insbesondere in den angefügten Ansprüchen ausgeführt sind.
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Aufgrund
der Nachteile und Beschränkungen
der früheren
Geräte
und Techniken zur Behandlung eines nachlassenden Herzens, einschließlich eines
solchen Herzes, das dilatiertes infarziertes und/oder aneurysmatisches
Gewebe aufweist, gibt es einen Bedarf an alternativen Verfahren
und Geräten,
die weniger invasiv sind, einem Patienten weniger Risiko aufbürden und
sich wahrscheinlich als klinisch wirkungsvoller erweisen. Die vorliegende
Erfindung liefert solche Geräte.
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Obwohl überall in
dieser Beschreibung die erfinderischen Geräte in Verbindung mit einer
Behandlung von dilatierten Herzkammern erörtert werden, wird erwogen,
dass die Form von Herzinsuffizienz, die von Aneurysmen und dergleichen
herrührt, auch
mit dem erfinderischen Gerät
und Verfahren zur Verwendung des Geräts, die hierin offenbart sind,
behandelt werden kann. Die US-Anmeldung Serial-No. 09/422,328, eingereicht
am 21. Oktober 1999, mit dem Titel "Methods and Devices for Improving Cardiac
Function in Hearts",
die auf denselben Rechtsnachfolger wie die vorliegende Anmeldung übertragen
ist, erörtert
diese Form von Herzinsuffizienz in größerer Einzelheit.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine nicht-pharmakologische
passive Vorrichtung zur Behandlung eines nachlassenden Herzens aufgrund
einer Dilatation. Das Gerät
ist so konfiguriert, dass es die Spannung in der Herzwand verringert
und dadurch den Krankheitsprozess eines nachlassenden Herzens umkehrt,
aufhält
oder verlangsamt, da es den Energieverbrauch des nachlassenden Herzens
verringert, eine isovolumetrische Kontraktion verringert, eine isotonische
Kontraktion erhöht
(Sarkomerverkürzung),
was wiederum ein Schlagvolumen erhöht.
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Das
Gerät verringert
eine Wandspannung, indem die Kammergeometrie oder -form verändert wird
und/oder der Krümmungsradius
oder Querschnitt einer Herzkammer geändert wird. Diese Änderungen
können
während
des ganzen Herzzyklus auftreten. Die Vorrichtungen der vorliegenden
Erfindung, die eine Herzwandbeanspruchung auf diese Weise verringern,
können
allgemein als "Schienen" bezeichnet werden.
Schienen können
gruppiert werden als entweder "Vollzyklusschienen", die in das Herz
eingreifen, um diese Änderungen
während
des ganzen Herzzyklus zu erzeugen, oder "restriktive Schienen", die für nur einen Teil des Herzzyklus
in die Herzwand eingreifen, um diese Änderungen zu erzeugen.
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Wie
in Anspruch 1 definiert, umfasst ein Aspekt der vorliegenden Erfindung
eine Vorrichtung zur Verbesserung der Herzfunktion, umfassend ein
längliches
Element, welches dazu ausgelegt ist, sich durch eine Herzkammer
hindurch zu erstrecken, eine erste in das Herz eingreifende Einheit,
die an einem Ende des länglichen
Elements befestigt ist und so ausgestaltet ist, um in einen ersten äußeren Ort
einer Herzwand einzugreifen, und eine zweite in das Herz eingreifende
Einheit, die so ausgestaltet ist, um auf dem länglichen Element fest verbunden
zu sein und in einen zweiten äußeren Ort
der Herzwand einzugreifen. Die Vorrichtung umfasst weiter ein Befestigungselement,
welches ausgestaltet ist, um durch das längliche Element hindurchzugehen,
um dadurch mindestens eine der ersten und zweiten in das Herz eingreifenden
Einheiten an einer festen Position entlang der Länge des länglichen Elements zu halten.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine in das Herz
eingreifende Ankereinheit, wie in Anspruch 26 definiert.
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Es
versteht sich, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung
als auch die folgende ausführliche
Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd und nicht beschränkend für die Erfindung, wie
beansprucht, sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
begleitenden Zeichnungen, die in dieser Beschreibung eingeschlosssen
sind und einen Teil von ihr bilden, veranschaulichen mehrere Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die
Prinzipien der Erfindung zu erklären.
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1 ist
eine Draufsicht auf eine Ausführungsform
der Schieneneinheit und Leiteinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Querschnittsansicht eines Leitrohrs und eines Teils der Schieneneinheit,
wobei die Verbindung einer festen Anlagekörpereinheit mit dem Tensionselement
dargestellt ist;
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2A ist
eine detaillierte Ansicht des Schnitts A–A von 2, wobei
die Verbindung des Leitrohrs mit dem Tensionselement dargestellt
ist;
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3 ist
eine Perspektivansicht der festen Anlagekörpereinheit von 2 mit
Blick in die Stiftkanäle
der Einheit;
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4 ist
eine vergrößerte Ansicht
einer Ausführungsform
des Kabels, das das Tensionselement bildet, gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Seitenquerschnittsansicht einer Ausführungsform einer einstellbaren
Anlagekörpereinheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6 ist
eine vertikale Querschnittsansicht der einstellbaren Anlagekörpereinheit
von 5 in einer Vor-Einsatz-Konfiguration
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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7 ist
eine vertikale Querschnittsansicht der einstellbaren Anlagekörpereinheit
von 5 in einer Nach-Einsatz-Konfiguration gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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8 ist
eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Einsatzwerkzeugs,
das mit einer einstellbaren Anlagekörpereinheit im Eingriff steht, gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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9 ist
eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform des Einsatzwerkzeugs
von 8, wobei die inneren Bauteile desselben dargestellt
sind;
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10 ist
eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Prüfkopf-/Markiergeräts gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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10A ist eine Perspektivansicht der Prüfkopfspitze
in 10 mit Blick herab auf die Prüfkopfspitze;
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11 ist
eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Rohrs, das
zur Aufbewahrung einer Markiereinrichtung des Typs, der in 12 dargestellt
ist, verwendet wird, vor Abgabe, gemäß der vorliegenden Erfindung;
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12 ist
eine Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Markiereinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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13 ist
eine Querschnittsansicht des Herzens, wobei eine bevorzugte Platzierung
von einer der Schieneneinheiten dargestellt ist, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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14 ist
eine weggeschnittene Perspektivansicht des Herzens, wobei eine bevorzugte
Platzierung von drei Schieneneinheiten zur Behandlung des Herzens
dargestellt ist, gemäß der vorliegenden
Erfindung, und wobei die Querschnittsform des linken Ventrikels
vor und nach Platzierung der Schieneneinheiten in Bezug dazu dargestellt
ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNSFORMEN
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Die
verschiedenen Aspekte der Erfindung, die hierin zu erörtern sind,
beziehen sich allgemein auf Geräte
zur Behandlung von Herzzuständen,
einschließlich
z.B. Dilatation und andere ähnliche
Herzinsuffizienzzustände.
Das Gerät
der vorliegenden Erfindung arbeitet vorzugsweise passiv, insofern
als es, sobald es im Herzen platziert ist, keinen aktiven Stimulus
erfordert, weder mechanisch, elektrisch noch sonst, um zu funktionieren.
Eine Implantation von einem oder mehreren von diesen Geräten ändert die Form
oder Geometrie des Herzens sowohl örtlich als auch global und
erhöht
dadurch den Wirkungsgrad des Herzens. D.h. das Herz erfährt einen
erhöhten Pumpwirkungsgrad
durch eine Änderung
seiner Form oder Geometrie und begleitenden Verringerung in der
Beanspruchung auf den Herzwänden.
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Obwohl
das implantierte Gerät
zur Behandlung des Herzens vorzugsweise ein passives Gerät ist, wird
es erwogen, dass die erfinderischen Werkzeuge und Instrumente, die
zur Implantation des Geräts
verwendet werden, verwendet werden können, um andere Behandlungsgeräte, wie
z.B. aktive Geräte
und dergleichen, zu implantieren.
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Das
erfinderische Gerät
bietet zahlreiche Vorteile gegenüber
den vorhandenen Behandlungen für
verschiedene Herzzustände.
Das Gerät
ist verhältnismäßig leicht
herzustellen und zu verwenden, und die in Beziehung stehenden erfinderischen
chirurgischen Werkzeuge zur Implantation des Geräts. erfordern nicht die invasiven
Prozeduren von gegenwärtigen
chirurgischen Techniken.
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Die
offenbarten erfinderischen Geräte
beinhalten ein geometrisches Neuformen des Herzens. Bei gewissen
Aspekten der erfinderischen Geräte wird
im Wesentlichen die ganze Kammergeometrie geändert, um das Herz in einen
normaleren Beanspruchungszustand rückzuführen. Modelle von dieser geometrischen
Neuformung, die eine Verringerung im Krümmungsradius der Kammerwände umfasst,
können
im US-Patent No. 5,961,440, erteilt am 5. Oktober 1999 und mit dem
Titel "Heart Wall
Tension Reduction Apparatus and Method" gefunden werden. Vor einer Neuformung
der Kammergeometrie erfahren die Herzwände eine hohe Beanspruchung aufgrund
einer Kombination von sowohl dem verhältnismäßig großen erhöhten Durchmesser der Kammer
als auch der Verdünnung
der Kammerwand. Füllungsdrucke
und systolische Drucke sind desgleichen typischerweise hoch, was
die Wandbeanspruchung weiter erhöht.
Ein geometrisches Neuformen gemäß der vorliegenden
Erfindung verringert die Beanspruchung in den Wänden der Herzkammer, um den
Pumpwirkungsgrad des Herzens zu erhöhen, sowie eine weitere Dilatation
des Herzens aufzuhalten.
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Obwohl
viele von den Geräten
unten in Verbindung mit ihrer Verwendung in dem linken Ventrikel des
Herzens erörtert
sind, können
diese Geräte
in anderen Kammern des Herzens für ähnli che
Zwecke verwendet werden. Ein Fachmann würde einsehen, dass die Verwendung
der Geräte,
die hierin beschrieben sind, auch in anderen Kammern des Herzens verwendet
werden könnten.
Der linke Ventrikel ist für veranschaulichende
Zwecke ausgewählt
worden, weil eine größere Anzahl
von Störungen,
die die vorliegende Erfindung behandelt, im linken Ventrikel auftreten.
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Es
wird nun in Einzelheit auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den begleitenden
Zeichnungen veranschaulicht sind. Wenn möglich, werden überall in
den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen verwendet, um auf dieselben oder
gleiche Teile Bezug zu nehmen.
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1 stellt
eine Schieneneinheit 1, die schließlich im Herzen platziert wird,
und eine Leiteinheit 10 dar, die vor Platzierung der Schieneneinheit 1 mit
der Schieneneinheit 1 verbunden wird und bei der Abgabe
der Schieneneinheit 1 in das Herz hilft.
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Die
Schieneneinheit 1 umfasst ein längliches Tensionselement 2 (dargestellt
durch die dickere Linie), eine feste Anlagekörpereinheit 3 und
eine einstellbare Anlagekörpereinheit 4.
Die feste Anlagekörpereinheit 3 ist
an einem Ende des Tensionselements 2 angeordnet (auf das
als das proximale Ende der Einheit 1 Bezug genommen wird),
während
die einstellbare Anlagekörpereinheit 4 angeordnet
ist, um das Tensionselement 2 auf gleitende Weise in Eingriff zu
nehmen und am Tensionselement 2 entgegengesetzt zu dem
Ende, das an der festen Anlagekörpereinheit 3 befestigt
ist, gesichert zu werden (auf das als das distale Ende der Einheit 1 Bezug
genommen wird). Vorzugsweise ist die Schieneneinheit 1 quer durch
eine Herzkammer platziert, um eine Formänderung der Herzkammer z.B.
der linken Ventrikel zu induzieren, um eine Beanspruchung auf der Herzwand
zu verringern und dadurch eine Herzfunktion zu verbessern. Z.B.
sind, wie in 14 dargestellt, in einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung drei Schieneneinheiten 1 in
Bezug zum linken Ventrikel LV auf die veranschaulichte Weise platziert,
um die Form der Ventrikel von einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt
zu einem im Wesentlichen zweibogigen Querschnitt zu ändern. Obwohl
drei Schieneneinheiten in 14 dargestellt sind,
wird es erwogen, dass jegliche Anzahl von Schieneneinheiten platziert
werden können,
wie gewünscht,
abhängig
vom Zustand des Herzens und den gewünschten Formänderungsergebnissen.
Einzelheiten über
Werkzeuge, die verwendet werden, um den Ort für eine Platzierung der Schieneneinheit 1 in
Bezug zur Herzkammer zu bestimmen, werden später in dieser Beschreibung
beschrieben.
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Die
Schienenleiteinheit 10 umfasst ein Leitrohr 5 (dargestellt
durch die dünnere
Linie in 1, die zum Tensionselement 2 führt) und
ein Stoppband 7. Das Leitrohr 5 erleichtert das
Vorrücken
des Tensionselements 2 durch die Herzwand und über die Herzkammer,
wie beschrieben wird. Sobald das Tensionselement 2 in Bezug
zum Herzen platziert worden ist und die einstellbare Anlagekörpereinheit 4 an ihrem
Ort gesichert worden ist, kann die Leiteinheit 10 und jegliche überschüssige Tensionselementlänge abgetrennt
werden und von dem Tensionselement 2 z.B. durch thermisches
Schneiden oder dergleichen entfernt werden. Vorzugsweise ist das
Leitrohr 5 aus einem hochfesten im Wesentlichen steifen
Polymerrohrmaterial, wie z.B. Polyetheretherketon (PEEK), Polyamid,
Polyimid, Acetal, Urethan, Polyester, oder einem anderen geeigneten ähnlichen
Material hergestellt. Das Leitrohr 5 weist einen Innendurchmesser
von ungefähr
0,038 cm (0,015 Inch), einen Außendurchmesser
von ungefähr
0,079 cm (0,031 Inch) und eine Länge
von ungefähr
61 cm (24 Inch) auf.
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Mit
Bezug auf 1 ist ein distales Ende des Leitrohrs 5 hohl
und in einer Wendelform wärmestabilisiert.
Die Wendelform versieht das Leitrohr 5 mit einer kompakteren
Konfiguration vor Implantation der Schieneneinheit 1. Diese
kompakte Konfiguration ist besonders wichtig, da die Schieneneinheit
vor der Implantationsprozedur in einer sterilen Umgebung ruht. Außerdem ist
das Leitrohr 5 aufgrund seiner Kompaktheit für einen
Chirurgen weniger beschwerlich handzuhaben.
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Um
das Leitrohr 5 ist vorzugsweise ungefähr 8 Inch von seinem distalen
Ende ein Stoppband 7 gesichert. Das Stoppband 7 tritt
mit einem Mess-/Straffungsgerät
in Eingriff, das in größerer Einzelheit
später
während
einer Erörterung
der Implantationsprozedur der Schieneneinheit 1 beschrieben
wird. Vorzugsweise ist das Stoppband 7 um das Leitrohr 5 eingezogen
und, falls erforderlich, durch die Verwendung eines Klebstoffs,
wie z.B. Urethan oder Epoxidharz oder eines anderen geeigneten Klebstoffs,
weiter gesichert. Um für
einen glatten konisch verlaufenden Übergang zwischen dem Stoppband 7 und
dem Leitrohr 5 zu sorgen, ist eine "Hinterfüllung" oder ein Füllstück 7' von Klebstoff an das distale Ende
des Stoppbands 7 platziert. Dieses Füllstück 7' ermöglicht einen glatten Eingriff
des Stoppbands 7 mit dem Mess- und Straffungsgerät. Das Mess-
und Straffungsgerät
und der Eingriff des Stoppbands 7 mit dem Gerät werden
später
beschrieben.
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Mit
Bezug auf 2A, die eine vergrößerte Ansicht
des Bereichs A–A
in 2 darstellt, enthält ein Teil des Leitrohrs 5 einen
Dorn 6 im Lumen des Leitrohrs 5. Der Dorn 6 ist
an das Leitrohr 5 durch z.B. einen geeigneten Klebstoff,
wie z.B. Epoxidharz, oder andere geeignete Einrichtungen, wie z.B.
eine Friktionspassung, im Rohr 5 gesichert. Der Dorn 6 sorgt
für Steifigkeit
und Abstützung
des Leitrohrs 5. Zusätzlich
liefert der Dorn 6 eine Basisstruktur, auf der das Stoppband 7 eingezogen
werden kann, wodurch das Stoppband 7 verstärkt wird.
Vorzugsweise ist der Dorn 6 aus Edelstahl oder einem anderen
geeigneten Material hergestellt, das Steifigkeit und Abstützung bietet.
Der Dorn 6 erstreckt sich in einem proximalen Teil des
Leitrohrs 5 (nächstgelegen
zur Schieneneinheit 1) bis zu einer Stelle im Leitrohr 5 geringfügig über das
Stoppband 7 hinaus vor dem Wendelteil des Leitrohrs 5.
Der Dorn 6 erstreckt sich auch vom Leitrohr 5 und
in ein proximales Ende des Tensionselements 2, um das Leitrohr 5 mit
dem Tensionselement 2 zu verbinden.
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Weil
die Verbindung zwischen dem Leitrohr 5 und dem Tensionselement 2 verhältnismäßig große Spannungsbeanspruchungen
während
einer Straffung des Tensionselements erfährt, insbesondere während einer
Implantation, was später
beschrieben wird, sollte die Verbindung zwischen den beiden stark sein.
Folglich umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform der Dorn 6 einen
Teil größeren Durchmessers 6' an seinem proximalen
Ende im Tensionselement 2. Dieser Teil größeren Durchmessers
wird durch spitzenloses Schleifen von allen außer dem proximalen Ende des
Drahts, der den Dorn 6 bildet, gebildet. In einer bevorzugten
Ausführungsform
wird dieser Draht von Draht mit einem Durchmesser von 0,051 cm (0,020
Inch) gefertigt, wobei der geschliffene Teil einen Durchmesser von
0,025 cm (0,010 Inch) aufweist.
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Der
Dorn 6 ist in einem distalen Ende des Tensionselements 2 befestigt,
das eine Abdeckung 11 umfasst, die ein inneres Kabel 11' umgibt. Der Dorn 6 und
ein umgebendes Metallrohr 9 sind mit einem Klebstoff 9' bedeckt und
ungefähr
0,8 cm (0,3 Inch) ins Innere des distalen Endes des Tensionselements 2 eingesetzt.
Ein äußeres Metallrohr 12 ist
um einen distalen Teil der Abdeckung 11 und des Kabels 11' platziert und
ist nach unten eingezogen und daran gesichert. Ein Klebstoff 12' ist zwischen
dem äußeren Metallrohr 12 und
der Abdeckung 11 angeordnet, um das Tensionselement 2 und
das Rohr 12 fester zu sichern. Ferner kann ein Klebstoff 12" am distalen Ende
des Metallrohrs 12 angeordnet sein, um eine konisch verlaufende
Verbindung zwischen dem Metallrohr 12 und dem Leitrohr 5 zu
bilden. Sobald der Klebstoff 12' aufgebracht ist und das Rohr 12 nach unten
eingezogen ist, werden der Dorn 6 und das Metallrohr 9 und
das Tensionselement 2 fest zusammengehalten. Eine glatte
und sichere mechanische Verbindung ergibt sich dadurch zwischen
dem Leitrohr 5 und dem Tensionselement 2.
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Das
Tensionselement 2 und insbesondere das Kabel 11' dienen als
das wichtigste lasttragende Bauteil der Schieneneinheit. Deshalb
weist das Kabel 11' vorzugsweise
eine umflochtene Kabelkonstruktion auf, z.B. eine Multifilament-umflochtene
Polymerkonstruktion. Im Allgemeinen sollten die Filamente, die das
Kabel 11' bilden,
Hochleistungsfasern sein. Vorzugsweise werden Filamente von ultrahochmolekularem
Polyethylen, wie z.B. Spectra oder DyneemaTM,
oder irgendein anderes geeignetes ähnliches Material, wie z.B.
Polyester (z.B. DacronTM) oder Flüssigkristallpolymere
(z.B. VectranTM), verwendet, um das umflochtene
Kabel zu bilden. Filamente werden vorzugsweise in Garnbündeln von
ungefähr
50 einzelnen Filamenten kombiniert, wobei jedes Garnbündel ungefähr 180 Denier
ist. In einer bevorzugten Anordnung können zwei Bündel zu einem Paar zusammengefügt werden
(wird als zweisträhnig bezeichnet)
und dann mit ungefähr
16 Gesamtbündelpaaren
umflochten sein, um das Kabel 11' zu bilden. Auf diese Weise umfasst
die bevorzugte Umflechtung ungefähr
8 bis 20 Schuss je cm (20 bis 50 Schuss je Inch) und spezieller
ungefähr
12 Schuss je cm (30 Schuss je Inch), wobei ein entlang der Länge von
Kabel 11' gemessener
Schuss in 4 dargestellt ist. Folglich
führt eine
Herstellung der Umflechtung wie beschrieben, zu einem mittleren
Durchmesser des Kabels 11' von
ungefähr
0,076 bis 0,203 cm (0,030 bis 0,080 Inch) und vorzugsweise 0,140
cm (0,055 Inch) mit ungefähr
1600 einzelnen Filamenten. Im Querschnitt erscheint das umflochtene
Kabel 11' etwas
oval. 4 stellt eine vergrößerte Ansicht eines Kabels
dar, das gemäß der beschriebenen
bevorzugten Ausführungsform
hergestellt ist.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
des Kabels 11' versieht
das Kabel 11' mit
mehreren signifikanten Eigenschaften. Zunächst versieht das ultrahochmolekulare
Polyethylen das Kabel 11' mit
hochfesten Eigenschaften. Folglich kann das Kabel 11' der konstanten
Spannung standhalten, die auf es während einer Verwendung im Herzen
platziert wird. Zusätzlich
weist dieses Material eine hohe Kriechfestigkeit, eine hohe Korrosionsbe ständigkeit,
hohe Dauerfestigkeit auf und ist biostabil. Es wird erwogen, dass
andere Materialien mit ähnlichen
Eigenschaften auch verwendet werden können, um das Kabel 11' zu bilden,
und sie liegen im Bereich dieser Erfindung.
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Ein
Bilden des Kabels 11' als
eine umflochtene Struktur und vorzugsweise auf die oben beschriebene
Weise versieht weiter das Kabel 11' mit hoher Haltbarkeit gegen zyklische
Ermüdung
und Beständigkeit
gegen Formänderung,
ohne die Herzstruktur zu beeinträchtigen.
Eine Implantation im Herzen setzt das Kabel 11' und deshalb
das Tensionselement 2 einer dynamischen und häufigen zyklischen Biege-
und Beanspruchungsumgebung aus. Eine Multifilamentstruktur führt zu geringeren
Biegebeanspruchungen, als sie sonst in einer festen Struktur auftreten
würden.
Außerdem
führt eine
umflochtene Multifilamentstruktur konzentrierte Belastungen zu benachbarten
Filamenten in verhältnismäßig kurzen Abständen ab,
verglichen mit einer gezwirnten Multifilamentstruktur. Die umflochtene
Struktur liefert auch eine einfache doch effektive Weise, um das
Tensionselement 2 an den Anlagekörpereinheiten 3 und 4 zu
verankern, wie in größerer Einzelheit
in Kürze
erklärt
wird.
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Experimente
haben gezeigt, dass ein Kabel 11' des bevorzugten Durchmesserbereichs
von 0,076 bis 0,203 cm (0,030 bis 0,080 Inch) und am bevorzugtesten
0,140 cm (0,055 Inch) zu einer hohen Bruchfestigkeit und einer hohen
Beständigkeit
gegen Kriechbruch unter erwarteten Beanspruchungsbedingungen führt, wenn
es im Herzen platziert ist. Diese Beständigkeit gegen Kriechfestigkeit
ermöglicht, dass
das Kabel 11' seine
Form während
der ganzen Implantation und Verwendung des Geräts beibehält. Weiter ermöglicht ein
Kabel des bevorzugten Durchmesserbereichs, dass Stifte in das Kabel
eindringen, um es an seinem Ort in der festen Anlagekörpereinheit
zu halten. Wenn der Durchmesser zu klein wäre, mögen die Stifte an Teilen des
Kabels 11' ziehen,
wodurch die gleichförmige
Form des Kabels verzerrt wird. Außerdem ist es wichtig, dass
das Kabel 11' keinen
zu großen
Durchmesser aufweist. Wenn der Durchmesser zu groß ist, kann
ein Blutfluss in der Kammerunterbrochen werden, wodurch das Risiko einer
Stasis oder von anderen Flussunterbrechungen erhöht wird, was zur Thrombusbildung
und möglichen
Embolusbildung führen
kann. Außerdem
kann ein übertrieben
großer
Durchmesser zu einer Schädigung
am Gewebe, das die Herzwand an den Implantationsstellen bildet,
führen.
Auch erhöht
ein Tensionselement größeren Durchmessers
eine Schwierigkeit einer Abgabe und Implantation im Herzen.
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Auch
erzeugt unter erwarteten Beanspruchungsbedingungen, wenn das Kabel 11' im Herzen platziert
ist, der bevorzugte Bereich von Schuss je Zoll, der oben erörtert ist,
eine Umflechtung, die aufgrund einer erhöhten Haltefestigkeit einer
Ermüdung und
einem lokalisierten Biegen standhält. Experimente haben gezeigt,
dass, wenn die Schusszahl zu niedrig ist, z.B. unter ungefähr 6 Schuss
je cm (15 Schuss/Inch), eine geringe Unversehrtheit, eine weniger
stabile Umflechtung mit einer Neigung auszufasern, wenn sie mit
den Stiften verbunden wird, wie beschrieben wird, erzeugt werden.
Zusätzlich
führt eine
zu niedrige Schusszahl zu weniger Belastungsverteilung zwischen
Garnbündeln
und Filamenten, was, außer
dass es zu einer weniger stabilen Umflechtungsstruktur beiträgt, das
Potenzial für
eine größere Axialermüdungsverschlechterung
erzeugt. Andererseits führt
eine zu hohe Schusszahl, z.B. über
ungefähr
24 Schuss/cm (60 Schuss/Inch), zu einer Umflechtung, die einen übermäßigen Abrieb
aufgrund von Berührungsspannungen
zwischen den einzelnen Filamenten zeigt, wodurch ein Risiko bereitet
wird, dass die Filamente schwächer
werden und selbst brechen. Außerdem
erzeugt eine solche hohe Schusszahl ein Kabel, das für Knicken
anfälliger
ist.
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Was
die Parameter der Garnfilamentbündel selbst
anbetrifft, ist gezeigt worden, dass ein Paaren von zwei Bündeln (d.h.
zweisträhnig)
von jeweils 180 Dernier eine hohe Bruchfestigkeit ergibt und auch beim
Verhindern von Kriechen unter erwarteten Beanspruchungsbedingungen
hilft, wenn ein Kabel 11' im
Herzen platziert ist. Jedoch kann ein feineres Garn verwendet werden,
wenn die Anzahl von Bündeln
erhöht
wird, ohne dass von der gewünschten
Festigkeit und Größe des gesamten
umflochtenen Kabels abgewichen wird.
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Insgesamt
führt die
bevorzugte Kombination von Garndichte und Material zusammen mit
der bevorzugten Schusszahl und Kabeldurchmesser zu einer optimalen
Tensionselementleistungsfähigkeit. D.h.
das Tensionselement kann den zyklischen Beanspruchungen standhalten,
die in der Herzkammer auftreten, ohne dass es bricht oder schwächer wird, und
eine starke Verbindung zwischen dem Tensionselement und den Anlagekörpereinheiten
kann erzielt werden. Auch kann eine Schädigung an einer inneren Gefäßstruktur
und dem Herzgewebe und eine Versperrung eines Blutflusses in der
Herzkammer vermieden werden. Obwohl die bevorzugten Parameter für die Umflechtungsstruktur
oben beschrieben worden sind, wird es erwogen, dass andere Kombinationen
von Material, Garndichte, Anzahl von Bündeln und Schusszahl verwendet
werden können,
vorausgesetzt, dass die gewünschten
Eigenschaften in Bezug zur Festigkeit der Umflechtung und Wechselwirkung
der Umflechtung mit dem Herzen und Blut erreicht werden.
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Die
Abdeckung 11, die das Kabel 11' umgibt, versieht das Tensionselement 2 ebenfalls
mit Eigenschaften, die eine Implantation und Verwendung im Herzen
erleichtern. Weil das Tensionselement 2 in Blutberührung steht,
wenn es sich in einer Kammer des Herzens aufhält, versorgt die Abdeckung 11 vorzugsweise
das Tensionselement 2 mit einer Beständigkeit gegen Thrombuserzeugung.
Weiter kann sich infolge der Relativbewegung, die zwischen dem Herzen
und den Teilen des Tensionselements 2, das durch die Herzkammerwand
verläuft,
auftritt, eine Reizung der Herzwand ergeben. Um eine solche Reizung
zu vermindern, ermöglicht
die Abdeckung 11 vorzugsweise einen Gewebeeinwuchs, um
eine verhältnismäßig feste
Bindung zwischen dem Tensionselement und der Herzwand zu erstellen,
wodurch eine Relativbewegung zwischen den beiden verringert wird.
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Um
diese Vorteile zu erreichen, wird die Abdeckung 11 vorzugsweise
aus einer porösen
geschäumten
Polytetrafluorethylen (ePTFE)-Hülse
mit einem Innendurchmesser von ungefähr 0,040 Inch und einer Wanddicke
von ungefähr
0,005 Inch hergestellt, bevor sie um das Kabel 11' platziert wird.
Der Innendurchmesser der Abdeckung 11 dehnt sich zur Passung
um das Kabel 11',
das vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 0,140 cm (0,055 Inch)
aufweist, was zu einer Friktionspassung zwischen der Abdeckung 11 und
dem Kabel 11' führt. Vorzugsweise
weist die Abdeckung 11, die aus ePTFE hergestellt ist,
einen Knotenabstand von zwischen 20 und 70 Mikrometern und am bevorzugtesten
ungefähr
45 Mikrometern auf. Dieser bevorzugte Knotenabstand erzielt sowohl
einen sicheren Gewebeeinwuchs der benachbarten Herzwand, indem eine
Zellinfiltration und ein Erzeugen einer Gewebeoberfläche auf
der Außenseite
des Tensionselements 2 ermöglicht wird. Der bevorzugte
Knotenabstand erzielt auch eine hohe Beständigkeit gegen einen Thrombus.
Weiter ist eine solche Abdeckung biostabil und neigt nicht dazu,
sich im Körper
zu verschlechtern oder dort zu korrodieren. Obwohl das Kabel 11' in erster Linie
die auf das Tensionselement 2 aufgebrachten Belastungen
trägt,
muss auch die Abdeckung 11 angepasst sein, um der zyklischen
Biegeumgebung, die im Herzen auftritt, standzuhalten. Die poröse Beschaffenheit
der Abdeckung 11, die insbesondere die oben erörterten
Knotenabstände
aufweist, ermöglicht
ein Biegen, ohne dass Hochbeanspruchungsbereiche erzeugt werden,
die sonst zur Ermüdungsrissbildung der
Abdeckung führen
können,
wenn eine feste Struktur verwendet würde. Obwohl geschäumtes PTFE
als das bevorzugte Material beschrieben worden ist, mit dem die
Abdeckung 11 herzustellen ist, liegen andere geeignete
Materialien, die ähnliche
Eigenschaften zeigen, auch im Bereich der Erfindung.
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Die
verbleibenden Bauteile der Schieneneinheit 1, die in 1 dargestellt
ist, umfassen die feste Anlagekörpereinheit 3 und
die einstellbare Anlagekörpereinheit 4.
Diese Anlagekörpereinheiten
wirken im Wesentlichen als Anker, die mit der Herzwand in Eingriff
treten, wobei sie eine Oberfläche
benachbart zum Äußeren der
Herzwand bereitstellen, mit der das Tensionselement verbunden ist,
und die nicht in die Herzwand eindringen. Die 2 und 3 stellen Einzelheiten
der festen Anlagekörpereinheit 3 und
ihrer Verbindung mit dem Tensionselement 2 dar.
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Wie
in den 2 und 3 dargestellt, umfasst die feste
Anlagekörpereinheit 3 eine
Anlagekörperbasis 15,
die aus einem harten thermoplastischen Kunststoff, wie z.B. Polyetheretherketon
(PEEK), oder einem anderen geeigneten ähnlichen Material hergestellt
ist, wie z.B. Polysulfon, Polymethylpenten oder Polyacetal (Celon).
Das ausgewählte
Material sollte bearbeitbar und, wenn gewünscht, formbar sein. Die Anlagekörperbasis 15 weist
vorzugsweise eine im Allgemeinen scheibenförmige Konfiguration mit einem
Durchmesser von ungefähr
1 cm bis 3 cm, vorzugsweise ungefähr 1,9 cm, und eine Dicke von ungefähr 0,3 cm
bis 1,5 cm, vorzugsweise 0,9 cm, auf. Eine zur Herzwand benachbarte
Oberfläche 16 ist
vorzugsweise geringfügig
konvex mit einem Krümmungsradius
von ungefähr
0,64 cm (0,25 Inch) bis 2,5 cm (1,0 Inch), vorzugsweise ungefähr 1,3 cm
(0,5 Inch). Eine Bereitstellung einer solchen glatten gerundeten
Oberfläche 16 benachbart
zur Herzwand neigt dazu, die lokalisierten Kompressionsdrücke zu verringern,
die sonst auf die Herzwand ausgeübt
werden können.
Eine solche Verringerung im lokalisierten Kompressionsdruck verringert
das Risiko einer Necrosis des Herzgewebes, was schließlich dazu führen könnte, dass
die Anlagekörperbasis 15 durch die
Dicke der Herzwand migriert. Die bevorzugten Bereiche für den Durchmesser
der Anlagekörperbasis 15,
die oben erörtert
sind, führen
zu einer optimalen Formänderung
und Druckkräften
auf die Herzkammer. Experimente haben gezeigt, dass, wenn der Anlagekörperbasisdurchmesser
zu groß ist,
d.h. oberhalb der oberen Grenze des bevorzugten Bereichs, der oben
erörtert
ist, sich keine optimale zweibogige Formänderung an der Herzkammer ergibt. D.h.,
die Herzwand an den Orten von übermäßig großen Anlagekörpern neigt
dazu, ebener zu werden, so dass der Krümmungsradius an diesen Orten
im Wesentlichen Null ist. Übertrieben
große
Anlagekörperbasisdurchmesser
machen es auch schwierig, die Anlagekörpereinheit zu platzieren,
um eine Schädigung
am Gefäßsystem
des Herzens zu vermeiden. Andererseits haben die Experimente gezeigt,
dass, wenn der Durchmesser unterhalb der unteren Grenze des bevorzugten
Bereichs ist, die Spannung, die auf das große Tensionselement aufgebracht
ist, um die Herzwände
zusammenzuziehen, zu einer Druckkraft auf das Herz führt, die
zu groß ist,
wodurch eine Necrosis des Herzgewebes hervorgerufen wird. Eine solche
Necrosis des Gewebes bewirkt wahrscheinlich, dass der Anlagekörper in
die Herzwand des Ventrikels migriert. Der Durchmesser der Anlagekörperbasis 15 sollte
deshalb groß genug
sein, um eine solche Migration zu verhindern, Die bevorzugten Anlagekörperbasisabmessungen,
die oben angegeben sind, berücksichtigen
diese Überlegungen,
wodurch eine Migration verhindert wird und unerwünschte Formänderungen der Herzwand verhindert
werden.
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Ein
Kanal 17 erstreckt sich durch ungefähr die Mitte der Anlagekörperbasis 15 von
einer äußeren Oberfläche 19 zu
der inneren konvexen Oberfläche 16.
Der Kanal 17 weist einen Durchmesser von ungefähr 0,062
Inch auf, durch den das Tensionselement 2 verläuft. An
der inneren Oberfläche 16 weist der
Kanal 17 eine geringfügig
gerundete oder konisch verlaufende Öffnung 17' auf, die in
den Kanal 17 führt.
Die konisch verlaufende Öffnung 17' weist einen
Krümmungsradius
von ungefähr
0,157 cm (0,062 Inch) am Einlass in den Anlagekörper und einen Durchmesser
von ungefähr
0,163 cm (0,064 Inch) auf. Die Öffnung
verläuft
konisch zum Kanal 17. Diese konisch verlaufende Öffnung,
die einen Durchmesser aufweist, der größer als das Tensionselement 2 ist,
ermöglicht,
dass sich das Tensionselement 2 sacht um die innere Oberfläche 16 krümmt, wenn
ein relatives Biegen auftritt, im Gegensatz dazu, dass es eine scharfe
Biegung aufweist, die sich sonst ergeben würde, wenn der Durchmesser nicht
in diesem Bereich vergrößert wäre. Diese
konisch verlaufende Öffnung
verringert lokalisierte Beanspruchungen in dem Bereich des Tensionselements 2 in der
Nähe der Öffnung zum
Kanal 17, die während
einer zyklischen Bewegung des Herzens auftreten würden. Auch
ist der Durchmesser des Kanals 17 geringfügig größer als
der Durchmesser des Tensionselements 2, um Platz für die Stifte
zum Eindringen in das Tensionselement zu ermöglichen, um das Tensionselement
und den Anlagekörper
zusammenzuhalten.
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Zwei
Kanäle 18 erstrecken
sich in Richtung parallel zu den Oberflächen 16 und 19 quer über die Anlagekörperbasis 15.
Die Kanäle 18 nehmen
Befestigungselemente auf, wie z.B. angeschärfte Stifte 14. Die
Kanäle 18 weisen
vorzugsweise einen kleineren Durchmesser als die Stiftdurchmesser
auf, um eine Presspassung während
einer Verbindung der festen Anlagekörpereinheit 3 am Tensionselement 2 zu
erzeugen. Z.B. weisen die Kanäle 18 vorzugsweise
einen Durchmesser von ungefähr
0,071 cm (0,028 Inch) auf, im Gegensatz zu den Stiftdurchmessern von
ungefähr
0,076 cm (0,030 Inch).
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Anlagekörperbasis 15 umfasst
eine zur äußeren Oberfläche 19 benachbarte
Umfangsnut 20, wie in 2 dargestellt.
Die Umfangsnut 20 nimmt Wicklungen eines Nahtmaterials 21 auf,
um an der Anlagekörperbasis 15 gesichert
zu werden. Auf diese Weise kann eine Anlagekörperabdeckung 13 (dargestellt
in 2) über
die innere Oberfläche 16 und
Seiten der Anlagekörperbasis 15 platziert
werden und in Bezug dazu mittels der Nahtmaterialwicklungen 21 gesichert
werden. Jegliche übermäßige Anlagekörperabdeckung,
die sich über
die Nahtmaterialwicklungen 21 hinaus erstreckt, kann abgeschnitten
werden. Die Anlagekörperabdeckung 13 ist
vorzugsweise aus einem Velourspolyestermaterialgewebe, wie z.B.
DacronTM, oder einem anderen geeigneten ähnlichen Material,
wie z.B. geschäumtem
Polytetrafluorethylen (ePTFE), hergestellt. Die Anlagekörperabdeckung
erleichtert ein Einwachsen des Herzwandgewebes, um die Anlagekörperbasis
zu sichern und dadurch eine langzeitige Bewegungsinduzierte Reizung der
Außenseite
der Herzwand zu verhindern. Ein in ungefähr der Mitte der Anlagekörperabdeckung
angeordnetes Loch ermöglicht
den Hindurchtritt des Tensionselements 2. Eine ähnliche
Anlagekörperabdeckung
ist auf derselben Weise mit einer Umfangsnut und Nahtmaterialien
verbunden, die auf der einstellbaren Anlagekörpereinheit 4 angeordnet
sind, wie später
beschrieben wird.
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Um
die feste Anlagekörpereinheit 3 am
Tensionselement 2 zu sichern, erstrecken sich Befestigungselemente,
wie z.B. die Stifte 14, durch die Kanäle 18 und dringen
durch die Abdeckung 11 und das Kabel 11' ein. Die Stifte 14 können auf
ihren Enden angespitzt sein, um leichter durch die Abdeckung 11 und
das Kabel 11' durchzustechen.
Wie in 2 dargestellt, ist das Tensionselement 2 innerhalb
der Anlagekörperbasis 15 in
einer U-förmigen
Konfiguration umgeknickt. Auf diese Weise dringen die Stifte 14 jeweils
an einer zusätzlichen
Stelle entlang dem Tensionselement 2 ein, um eine stärkere Verbindung
zwischen dem Tensionselement 2 und der festen Anlagekörpereinheit 3 zu
liefern. Die Eindringung jedes Stifts 14 durch zwei Stellen
des umflochtenen Kabels 11 liefert eine zuverlässige Verbindung.
Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass
die umflochtene Struktur dazu neigt, die Kontaktbelastung, die durch die
Stifte 14 erzeugt wird, gegen die Filamentbündel und
zu sämtlichen
Filamenten, die das umflochtene Kabel 11' bilden, zu übertragen, was im Wesentlichen zu
einer Belastungsverteilung zwischen den Stiften und den Filamenten
führt.
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Eine
zuverlässige
Verbindung könnte
unter Verwendung nur eines einzigen Stifts, der durch das Tensionselement
an einem einzigen Ort eindringt, erzeugt werden. Jedoch gewährt eine
Bereitstellung von mehr als einem Stift und Knicken des Tensionselements 2 in
die U-förmige
Konfiguration, so dass jeder Stift das Tensionselement 2 an
mehr als einem Ort durchschneidet, der Verbindung zusätzliche
Festigkeit. Im Wesentlichen dient diese Konfiguration als Sicherheitsreserve,
sollte die Verbindung an einer einzelnen Stift/Kabel- Schnittstelle unsicher
werden. Sofern kein Versagen einer der Stiftstellen auftritt, wird
es jedoch erwartet, dass der Schnittpunkt zwischen dem distalsten
Stift und dem Ort, wo dieser Stift das Tensionselement 2 zuerst
durchschneidet, wenn das Tensionselement 2 in die Anlagekörperbasis 15 eintritt,
im Wesentlichen die ganze durch das Tensionselement 2 übertragene
Belastung trägt.
Diese Schnittstelle ist in 2 mit 14a bezeichnet.
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Es
ist für
die Stifte 14 vorteilhaft, in das Tensionselement 2 an
ungefähr
der Mitte des Kabels einzudringen, um die sicherste Verbindung zu
liefern. Folglich liegen ungefähr
die Hälfte
der das ganze Kabel umfassenden Filamentbündel auf einer Seite eines
Stifts und die Hälfte
auf der anderen Seite. Eine solche Platzierung der Stifte 14 hilft,
eine Verzerrung der umflochtenen Struktur zu hemmen, die von einer nicht
gleichen Verteilung der Belastung auf die verschiedenen Filamente
herrührt.
Zusätzlich
wird, um eine Verzerrung des Tensionskabels 11' zu hemmen, vorzugsweise
eine verhältnismäßig dichte
Umflechtung gebildet (d.h. hinsichtlich sowohl Schusszahl als auch
Anzahl von Bündeln),
so dass die Stifte 14 eindringen und gesichert werden können, ohne
dass ein Herausziehen oder Ausfasern der Umflechtung riskiert wird.
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Weiter
sollte sich eine gewisse Länge
des Kabels 11' auf
beiden Seiten der Stifte 14 erstrecken, so dass die Stifte 14 nicht
leicht entlang der Länge der
Umflechtung durch die Umflechtung gezogen werden. Auf diese Weise
dringt vorzugsweise mindestens einer der Stifte 14 in das
Kabel 11' an
einem Ort ein, der eine Länge
des Kabels von ungefähr
1 bis 2 Zentimeter übriglässt. Z.B.
dient die umgeknickte Konfiguration des Tensionselements 2 in
der festen Anlagekörpereinheit 3 dazu,
zu verhindern, dass die beiden Stifte 14 aus dem Eingriff
mit dem Tensionselement 2 infolge eines Ausfaserns des
Kabels 11' an
seinem Ende gelöst
werden. Um weiter ein Ausfasern des Kabels 11' zu verhindern,
kann das Tensionselement 2 an seinem Ende thermisch behandelt
oder anders verschmolzen werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die feste Anlagekörpereinheit 3 zwei
Stifte 14 mit einem Durchmesser von ungefähr 0,064
bis 0,089 cm (0,025 bis 0,035 Inch) und einer Länge, die geringfügig kleiner
als der Anlagekörperbasisdurchmesser
ist, wie in 2 dargestellt. Die Stifte 14 können aus
einem verhältnismäßig harten
korrosionsbeständigen
Material, wie z.B. einer Kobalt-Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung,
wie z.B. MP 35N, anderen Kobalt-Chrom-Legierungen, Edelstahl oder anderen
geeigneten Materialien mit ähnlichen
Eigenschaften gebildet sein. Mindestens ein Ende von jedem Stift
ist vorzugsweise angeschärft,
um ein Eindringen in das Tensionskabel 11' und die Abdeckung 11 zu
erleichtern.
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Mit
Bezug auf die 1 und 5-7 wird
die einstellbare Anlagekörpereinheit 4 und
ihre Verbindung mit dem Tensionselement 2 nun beschrieben.
Die allgemeine äußere Konfiguration
der einstellbaren Anlagekörpereinheit 4 ist ähnlich zu derjenigen
der festen Anlagekörpereinheit 3.
D.h. die einstellbare Anlagekörpereinheit 4 umfasst
eine konvexe innere Oberfläche 47,
die mit einem Äußeren der
Herzwand in Eingriff steht, wenn die Schieneneinheit 1 im
Herzen implantiert ist. Auch befindet sich in der Nähe einer äußeren Oberfläche 48 der
einstellbaren Anlagekörpereinheit 4 eine
Umfangsnut 80 mit Nahtmaterialwicklungen 81. Obwohl
nicht in den Figuren dargestellt, wird es erwogen, dass eine Anlagekörperabdeckung
des Typs, der mit Bezug auf die feste Anlagekörpereinheit 3 beschrieben
ist, mittels Nahtmaterialwicklungen 81 vorgesehen und gesichert
wird, um einen Gewebeeinwuchs zwischen der einstellbaren Anlagekörpereinheit 4 und
der Herzwand zu erleichtern.
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Die 5–7 geben
die inneren Bauteile einer einstellbaren Anlagekörperbasis 24 wieder.
Wie dargestellt, umfasst die Anlagekörperbasis 24 eine Mehrzahl
von Kanälen.
Ein Kanal 25, durch den das Tensionselement 2 verläuft, erstreckt
sich durch die Anlagekörperbasis 24 auf
eine ähnliche
Weise, wie der Kanal 17 durch die Anlagekörperbasis 15 der
festen Anlagekörpereinheit 3 verläuft. Die 5 und 6 zeigen
deutlicher die konisch verlaufende Öffnung 25' dieses Kanals 25 (ähnlich zum
Kanal 17), was ermöglicht,
dass sich das Tensionselement 2 sacht an der Oberfläche der
einstellbaren Anlagekörpereinheit 4 krümmt. Jedoch
umfasst anders als der Kanal 17 der Kanal 25 in
der einstellbaren Anlagekörpereinheit 4 eine
weitere Verringerung im Durchmesser, vorzugsweise ungefähr 0,150
cm (0,059 Inch), in der Nähe
einer äußeren Oberfläche 48 der
Anlagekörperbasis 15.
Diese Verringerung im Durchmesser hilft, um zugewährleisten,
dass die Umflechtung des Kabels 11' im Kanal 25 zentriert
ist, bevor das Tensionselement 2 an der einstellbaren Anlagekörpereinheit 4 befestigt
wird. Es ist für
das Kabel 11' wichtig, im
Kanal 25 zentriert zu sein, um zu gewährleisten, dass ein Befestigungs-
oder Fixierungselement, z.B. in der Form einer Klammer 23,
die verwendet wird, um das Tensionselement 2 an der einstellbaren
Anlagekörpereinheit 4 zu
sichern, in das Kabel 11' in
seiner Mitte eindringt. Auf diese Weise teilen sich die Garnbündel des
Kabels 11' gleichmäßig auf
beide Seiten der Klammer 23 auf, um die Belastung auf dem
Tensionselement 2 gleichmäßig zu verteilen. Der Kanal 17 in
der festen Anlagekörperbasis 3 erfordert
keinen solchen verringerten Durchmesserbereich, da die Fixierung
des Tensionselements 2 an der festen Anlagekörpereinheit 3 unter
gesteuerten Fabrikbedingungen vor einer Implantation der Schieneneinheit 1 im
Herzen erfolgt.
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Ein
Paar von Klammerschenkelkanälen 26 erstreckt
sich durch die Anlagekörperbasis 24 im
Wesentlichen senkrecht zum Kanal 25 und parallel zur inneren
Oberfläche 47 und äußeren Oberfläche 48 der
Anlagekörperbasis 24.
Das Paar von Kanälen 26 verschmilzt
in einen einzigen Klammerschenkelkanal, der auf einer Seite des
Kanals 25 angeordnet ist. Die Kanäle 26 nehmen Schenkel 27 einer
Klammer 23 auf und sind so dimensioniert, dass ermöglicht wird,
dass die Klammer 23 entlang den Kanälen von einer zurückgezogenen
Position (in 6 dargestellt) zu einer vorgerückten Position
(in 7 dargestellt) nach Betätigung eines Einsatzwerkzeugs 22 verschoben
wird, wie beschrieben wird.
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Ein
Kanal 28 erstreckt sich zwischen und parallel zu den Klammerschenkelkanälen 26.
Der Kanal 28 ist in einer Seite der Anlagekörperbasis 24 ausgebildet
(auf der Seite einer Basis 23' der Klammer 23, die zu
der Seite, von der sich die Schenkel 27 erstrecken, entgegengesetzt
ist) und erstreckt sich für
ungefähr
zwei Drittel des Abstandes, der von der Seite der Anlagekörperbasis 24 zur
Mitte der Anlagekörperbasis 24 gemessen
wird. Ein Einsatzwerkzeugkanal 31 beginnt an dem Ende des
Kanals 28 und erstreckt sich durch den verbleibenden Durchmesser der
Anlagekörperbasis 24.
Der Einsatzwerkzeugkanal ist radial von dem Kanal 28 versetzt
und erstreckt sich durch die Anlagekörperbasis 24, um ein
Durchschneiden mit dem Kanal 25 zu vermeiden.
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Ein
Vor-Einsatz-Sicherheitsstift 32 ist ungefähr in der
Mitte des Teils von Kanal 28 angeordnet. Der Vor-Einsatz-Sicherheitsstift 32 erstreckt
sich im Wesentlichen senkrecht zum Kanal 28 und tritt mit der
Basis 23' der
Klammer 23 zwischen den Klammerschenkeln 27 vor
einer Betätigung
der Klammer 23 in Eingriff. Dieser Eingriff neigt dazu,
die Klammer 23 an ihrem Ort zu halten, um ein vorzeitiges
Vorrücken
zu verhindern.
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Ein
Seitenkanal 33 ist auch in der Anlagekörperbasis 24 ausgebildet.
Der Seitenkanal 33 erstreckt sich senkrecht zu den Klammerschenkelkanälen 26.
Der Seitenkanal 33 beginnt auf entweder der Oberfläche 47 (die
mit der Herzwand in Eingriff steht) oder der Oberfläche 48 (die
von der Herzwand weggekehrt ist) und erstreckt sich bis zu ungefähr dem Ende
des Kanals 28 in der Nähe
des Anfangs des Einsatzwerkzeugkanals 31. Ein Nach-Einsatz-Sicherheitsstift 34 ist
im Seitenkanal 33 angeordnet. Der Nach-Einsatz-Sicherheitsstift 34 weist eine
ausgelenkte Konfiguration auf, wenn er sich im Seitenkanal 33 aufhält, wobei
auf die Seite von einem der Klammerschenkel 27 gepresst
wird.
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Nachdem
das Tensionselement 2 quer durch eine Herzkammer, z.B.
den linken Ventrikel, ausgedehnt worden ist, so dass sich das freie
Ende des Tensionselements 2 durch die Herzwand zu einem Ort
entgegengesetzt zur festen Anlagekörpereinheit 3 erstreckt,
werden das Leitrohr 5 und das Tensionselement 2 durch
den Kanal 25 der einstellbaren Anlagekörpereinheit 4 zugeführt. Als
Nächstes
wird ein Mess-/Straffungsgerät,
das in größerer Einzelheit
in Kürze
beschrieben wird, verwendet, um die richtige Tensionselementlänge zwischen
der festen Anlagekörpereinheit 3 und
der einstellbaren Anlagekörpereinheit 4 zu
bestimmen und einzustellen. Diese Länge ist die Länge, die
für die
endgültige
Implantation der Schieneneinheit 1 im Herzen gewünscht wird. Die Bestimmung
dieser Länge
und die Mess- und Straffungs-Prozedur sind in der früheren US-Anmeldung Serial
No. 09/123,977, eingereicht am 29. Juli 1998 und mit dem Titel "Transventricular
Implant Tools and Devices",
beschrieben worden. Im Allgemeinen entspricht die endgültige Länge des
Tensionselements, wenn es im Herzen platziert ist, einer vorbestimmten gewünschten
Prozentsatzverringerung des Herzkammerdurchmessers und des tatsächlichen
gemessenen Herzkammerdurchmessers, der von Patient zu Patient unterschiedlich
sein kann.
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Sobald
die gewünschte
Implantatlänge
des Tensionselements 2 bestimmt worden ist, wird die einstellbare
Anlagekörpereinheit 4 auf
dem Tensionselement 2 in die richtige Position platziert,
wobei die Oberfläche 47 die äußere Oberfläche der
Herzwand in Eingriff nimmt. Ein Einsatzwerkzeug 22, das
in den 8 und 9 dargestellt ist, wird verwendet,
um die einstellbare Anlagekörpereinheit 4 an
ihrem Ort auf dem Tensionselement 2 zu sichern. Wie früher erwähnt, wird
ein Einsatzwerkzeug 22 mit der einstellbaren Anlagekörpereinheit 4 vorher
in Eingriff gebracht. D.h. das Einsatzwerkzeug 22 umfasst
einen Eingriffskragen 35, der im Kanal 28 angeordnet
wird, wie in 5 dargestellt, und einen Betätigerdraht 36 (nicht
in 5 dargestellt), der mit dem Eingriffskragen 35 an
einem Ende und mit einem Betätigerknopf 37 an
dem anderen Ende verbunden ist. Folglich ruht im Vor-Einsatz-Zustand der Klammer 23 der
Eingriffskragen 35 gegen die Klammerbasis 23', und der Betätigerdraht
erstreckt sich von dem Eingriffskragen 35 und durch den
ganzen Durchmesser der Anlagekörperbasis 24,
wobei er an einer Seite 45 der Anlagekörperbasis 24 austritt.
An der Oberfläche 45 der Anlagekörperbasis 24 endet
der Einsatzwerkzeugkanal 31 in einem Senkbereich 38.
An diesem Ort läuft der
Betätigerdraht 36 durch
die Mitte einer Außenwendel 39,
ist aber nicht daran befestigt. Ein Kragen 40 umgibt sowohl
die Außenwendel 39 als
auch den Betätigerdraht 36.
Der Kragen 40 ruht im Senkbereich 38, der im Wesentlichen
eine Anschlagoberfläche
in der Anlagekörperbasis 24 zur
Verfügung
stellt, die eine Gegen-Widerstandskraft
erzeugt, die ermöglicht,
dass der Betätigerdraht 36 durch
die Anlagekörperbasis 24 gezogen
wird.
-
Mit
Bezug auf 9 sind der Betätigerdraht 36 und
die Außenwendel 39 mit
einem Gewindebasisteil 41 des Einsatzwerkzeugs 22 verbunden.
Die Außenwendel 39 endet
im Gewindebasisteil 41. Der Betätigerdraht 36 setzt
sich durch den Gewindebasisteil 41 und in einen Betätiger 37 fort.
Der Betätiger 37 umfasst
auch Gewinde, die mit den Gewindegängen des Gewindebasisteils 41 an
einer Schnittstelle 30 im Eingriff stehen. Der Betätigerdraht 36 ist
fest durch eine Quetschpassung 42 an einem proximalen Ende
des Betätigers 37 angebracht.
Ein Betätigerknopf 43 ist
vorzugsweise fest an dem distalen Ende des Betätigers 37 montiert,
um eine ergonomische Oberfläche
für einen
Benutzer bereitzustellen, um das Einsatzwerkzeug 22 zu
betätigen.
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Um
die Klammer 23 einzusetzen, wird der Betätigerknopf 43 gedreht.
Dies dreht den Betätiger 37 in
Bezug zum Gewindebasisteil 41, wobei im Wesentlichen der
Betätiger 37 von
dem Gewindebasisteill 41 losgeschraubt wird. Wenn sich
der Betätiger 37 dreht,
wird der Betätigerdraht 36 durch
die Außenwendel 39 gezogen,
wobei eine Kraft auf den Eingriffskragen 35 ausgeübt wird.
Eine fortgesetzte Drehung des Betätigers 37 zieht weiter
an dem Betätigerdraht 36 und
dem Eingriffskragen 35. Der Eingriffskragen 35 bewegt
folglich die Klammer 23 in der einstellbaren Anlagekörpereinheit 4,
um die Klammerschenkel 27 entlang den Kanälen 26 zu
bewegen. Die Klammerschenkel 27 werden schließlich über den
Kanal 25 gezogen, wobei sie das Tensionselement 2 in
ungefähr
dessen Mitte durchstechen.
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Um
eine Schädigung
an der Klammer 23 zu vermeiden, dreht sich der Betätigerdraht 36 vorzugsweise
in Bezug zum Eingriffskragen 35, wenn sich der Betätiger 37 dreht,
ohne dass irgendwelche Drehkräfte
auf den Eingriffskragen 35 ausgeübt werden. Auf diese Weise
drückt
der Eingriffskragen 35 einfach gegen die Klammer 23,
aber überträgt keine Bewegung
in Bezug zur Klammeroberfläche.
Folglich werden Abriebkräfte,
die auf die Klammer 23 wirken, vermieden, was sonst Kratzer
verursachen und zu Korrosion der Klammer führen kann. Zusätzlich wird ein übermäßiges Drehmoment
auf den Betätigerdraht 36 durch
den Eingriffskragen 35 verhindert.
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Wenn
sich die Klammer 23 in der Anlagekörperbasis 24 bewegt,
biegt der Basisteil 23' der
Klammer 23 den Vor-Einsatz-Sicherheitsstift 32 in
die in 7 veranschaulichte Position. Eine Bewegung der Klammer 23 in
der Anlagekörperbasis 24 wird
fortgesetzt, bis der Eingriffskragen 35 in den Einsatzwerkzeugkanal 31 eintritt.
An dieser Stelle ist die innere Oberfläche der Basis 23' der Klammer 23 in
der Nähe einer
Anschlagwand 29 der Anlagekörperbasis 24 oder
an ihr angeordnet. Sobald die Klammer 23 zu dieser Position
vorrückt,
hat sich die Basis 23' vorbei am
Seitenkanal 33 bewegt. Folglich bewegt sich der Nach-Einsatz-Sicherheitsstift 34 durch
den Seitenkanal 33 und in den Einsatzwerkzeugkanal 31,
wie in 7 dargestellt. Der Nach-Einsatz-Sicherheitsstift 34 bewegt
sich zu einer senkrechten Position, um als ein Mechanismus zu dienen,
um zu verhindern, dass sich die Klammer 23 in den Klammerschenkelkanäle 27 zurückbewegt.
Die Anschlagwand 29 verhindert, dass sich die Klammer 23 in
der anderen Richtung durch die Anlagekörperbasis 24 bewegt.
Vorzugsweise liegt nach einer Auslenkung der Vor-Einsatz-Sicherheitsstift 32 nicht
ganz bündig
im Kanal 28, sondern wird vielmehr nach oben zurück ausgelenkt,
so dass er sich etwas außerhalb
des Kanals 28 erstreckt. Folglich dient der Vor-Einsatz-Sicherheitsstift 32 als
eine Sicherheitsreserve, um die vorgerückte Position der Klammer 23 aufrechtzuerhalten,
wenn dies dem Nach-Einsatz-Sicherheitsstift 34 aus irgendeinem
Grunde misslingt.
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Vorzugsweise
befinden sich sowohl der Vor-Einsatz- als auch der Nach-Einsatz-Sicherheitsstift
in der Anlagekörperbasis 24 in
einer Presspassung. Der Vor-Einsatz-Sicherheitsstift weist vorzugsweise
einen Durchmesser von ungefähr
0,064 cm (0,025 Inch) auf, und der Nach-Einsatz-Sicherheitsstift
weist vorzugsweise einen Durchmesser von ungefähr 0,041 cm (0,016 Inch) auf.
Der Vor-Einsatz-Stift ist vorzugsweise aus ausgeglühtem MP35N hergestellt,
und der Nach-Einsatz-Stift ist vorzugsweise aus Feder-getempertem
MP35N hergestellt. Das Ausglühen
des Vor-Einsatz-Stifts 32 erleichtert die Bildung der permanenten
Biegung nach Auslenkung, die von der vorrückenden Klammer 23 herrührt. Das
Feder-Tempern des Nach-Einsatz-Stifts 34 ermöglicht,
dass sich der Stift zu einem verhältnismäßig geraden Zustand erholt,
sobald die Klammer voll eingesetzt ist. Es wird erwogen, dass andere
Einrichtungen zum Bewegen des Vor- und Nach-Einsatz-Stifts in ihre
respektiven Positionen vor und nach Einsetzung der Klammer 23 sowie
andere Durchmesser und Materialien von solchen Stiften im Bereich
dieser Erfindung liegen. Z.B. könnten
die Stifte mit einer Vorspannung in einer speziellen Richtung federaktiviert
sein, so dass sich die Stifte während
einer Einsetzung der Klammer 23 in ihre geeigneten Positionen
bewegen würden.
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Obwohl
der Vor- und Nach-Einsatz-Sicherheitsstift 32, 34 als ein
Reservemechanismus dienen, um zu verhindern, dass sich die Klammer 23 aus
einem Eingriff mit dem Tensionselement 2 löst und sich in
ihre Anfangsposition in der Anlagekörperbasis 24 zurückzieht,
sollte es angemerkt werden, dass das Tensionselement 2 selbst
als der Hauptmechanismus dient, um eine Zurückziehung der Klammer 23 zu
verhindern. D.h., die Kraft, die durch das Tensionselement 2 auf
die Klammer 23 infolge einer Straffung des Tensionselements 2 an
seinem Ort in Bezug zur Herzkammer ausgeübt wird, trägt dazu bei, zu verhindern,
dass sich die Klammer 23 bewegt. Aufgrund dieser verhältnismäßig großen Kraft,
die zwischen dem Tensionselement 2 und der Klammer 23 ausgeübt wird,
wird es bevorzugt, eine Länge
des Tensionselements 2 von ungefähr 1 cm bis 2 cm übrigzulassen,
die sich über
das distale Ende des distalsten Klammerschenkels 27 hinaus
erstreckt, um zu verhindern, dass die Klammer 23 durch
die Länge des
Tensionselements 2 gezogen wird. Ein Übriglassen dieser Länge des
Tensionselements 2 ist bei der Verbindung des Tensionselements 2 mit
der einstellbaren Anlagekörpereinheit 4 selbst
wünschenswerter als
für die
feste Anlagekörpereinheit 3,
da das Tensionselement 2 nicht in dem erstgenannten umgeknickt
ist. Außerdem
wird es, wie erklärt
wird, bevorzugt, das Ende des Tensionselements 2 zu schmelzen
oder anders zu verschmelzen, um ein Ausfasern des Kabels 11' zu verhindern.
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Sobald
die Klammer 23 durch das Tensionselement 2 eingesetzt
worden ist und sich nicht länger in
der Anlagekörperbasis 24 bewegen
kann, fällt
der Eingriffskragen 35 in den Einsatzwerkzeugkanal 31. Indem
man weiter an dem Betätigerdraht 36 zieht, kann
der Eingriffskragen 35 durch den Einsatzwerkzeugkanal 31 gezogen
werden, und das ganze Einsatzwerkzeug (einschließlich des Betätigerdrahts 36 und
des Eingriffskragens 35) kann von der einstellbaren Anlagekörpereinheit 4 entfernt
werden.
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Nach
Entfernung des Einsatzwerkzeugs 22 kann die Leiteinheit 10 unter
Verwendung eines herkömmlichen Ätzstifts
oder eines anderen geeigneten ähnlichen
Instruments vom Tensionselement 2 separiert werden. Das
Ende des Tensionselements 2, das von der einstellbaren
Anlagekörpereinheit 4 vorstehen
gelassen wird, wird auch erwärmt
oder geschmolzen und infolge einer Verwendung des Ätzstifts
im Wesentlichen verschmolzen, um die Leiteinheit 10 zu
separieren. Indem das Ende des Tensionselements 2 verschmolzen
wird, werden die Filamente des Kabels 11' und der Abdeckung 11 vereinigt,
um ein potenzielles Ausfasern der Tensionselementumflechtung zu
verhindern. Andere geeignete Mechanismen zur Abtrennung der Leiteinrichtung
vom Tensionselement und zum Verschmelzen des Tensionselementendes
liegen auch im Bereich der Erfindung. Z.B., obwohl es bevorzugt
wird, den einzigen Schritt zu verwenden, um sowohl die Leiteinheit
abzutrennen als auch das Tensionselement zu verschmelzen, wird es
auch erwogen, dass der Abtrennungs- und Verschmelzungsschritt als
separate Schritte ausgeführt
werden können.
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Ein
anderer Aspekt der Erfindung, der hierin mit Bezug auf die 10–12 beschrieben
wird, umfasst verschiedene Lokalisierungs- und Identifizierungswerkzeuge,
um bei der optimalen Platzierung der Schieneneinheit 1 in
Bezug zu einer Herzkammer zu helfen, um eine Schädigung an sowohl inneren Herzstrukturen,
wie z.B. den Papillarmuskeln, als auch äußeren Strukturen, wie z.B.
Blutgefäßen, zu vermeiden.
Außerdem
helfen die Werkzeuge bei der Platzierung von Schieneneinheiten,
um den Ventrikel wirkungsvoll zweizuteilen, um zu einer optimalen
Radiusverringerung und Beanspruchungsverringerung zu führen.
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Obwohl
eine Anzahl von möglichen
Orientierungen für
eine Schienenplatzierung möglich
sind, wird die Schieneneinheit vorzugsweise quer über den
linken Ventrikel in einer Ebene platziert, die den Ventrikel in
Längsrichtung
im Wesentlichen zweiteilt. Die Schieneneinheit sollte sich von einem
Ort in naher Nachbarschaft zum vorderen Papillarmuskel auf der ventrikelfreien
Wand zu einem Ort in naher Nachbarschaft zum hinteren ventrikulären Septum
erstrecken. Der bevorzugte Ort für
die Schieneneinheit in der Nähe
des vorderen Papillarmuskels ist direkt seitlich zu diesen Muskel,
während
sich der bevorzugte Ort in der Nähe
des Septums auf der hinteren freien Wand des rechten Ventrikels
befindet. 13 stellt diese bevorzugte Platzierung
einer Schieneneinheit dar.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, wie in 14 dargestellt, sind drei einzelne
Schieneneinheiten 1 implantiert. Die oberste (basale) Schieneneinheit
ist gemäß der obigen
Beschreibung platziert. Die verbleibenden zwei Schieneneinheiten
werden in einer äquidistanten
Beziehung zwischen der basalen Schieneneinheit und dem Scheitelpunkt
des linken Ventrikels positioniert. Auf diese Weise nehmen die drei
Schieneneinheiten im Wesentlichen eine Zweiteilung des Ventrikels
vor, wobei eine optimale Radius- und Beanspruchungsverringerung
ohne eine übermäßige ventrikuläre Volumenverringerung
erzeugt wird. Die Positionierung der Schieneneinheiten auf diese
Weise vermeidet auch eine Beeinträchtigung der Mitralklappenstruktur,
einschließlich
der Chordae tendonae. Zusätzlich vermeiden
die beschriebenen Positionen wirkungsvoll signifikante Koronararterien
oder -venen.
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Verschiedenen
Typen von chirurgischen Techniken können verwendet werden, um die
Schieneneinheiten der vorliegenden Erfindung zu implantieren, einschließlich minimal
invasiver Techniken durch Zugangsöffnungen oder endovaskulärer Techniken,
die kein Öffnen
der Brustwand erfordern. Diese Schieneneinheiten könnten auch
als ein Zusatz zu anderen chirurgischen Prozeduren implantiert werden,
wie z.B. CABG oder Mitralklappenersetzung. Jedoch umfasst ein bevorzugtes
Verfahren zum Implantieren der Schieneneinheiten durch eine offene Brust
Sternotomie ohne kardiopulmonalem Bypass. Die Beschreibung der Identifizierungs-
und Lokalisierungswerkzeuge und -verfahren zum Implantieren der
Schieneneinheiten, die folgt, bezieht sich folglich auf eine solche
offene Sternotomieprozedur.
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Eine
Sichtbarmachung der inneren Strukturen des Herzens, einschließlich sowohl
der Papillarmuskeln als auch des Septums erfolgt typischerweise
durch die Verwendung von äußeren Abbildungsverfahren,
da die inneren Strukturen im Allgemeinen von außerhalb der Herzkammer nicht
unterschieden werden können.
Ein bevorzugtes äußeres Abbildungsverfahren
umfasst die Verwendung von Ultraschallprüfköpfen. Ultraschallprüfköpfe können entweder
direkt in Berührung
mit der Außenseite
des Herzens verwendet werden oder können in den Ösophagus
(transösophageal)
positioniert werden.
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Ein
Prüfkopf-/Markiergerät 50,
das in 10 dargestellt ist, arbeitet,
um sowohl Positionen auf der Herzwand für eine Schienenplatzierung
zu lokalisieren, als auch gleichzeitig, um eine Markiereinrichtung in
die Herzwand abzugeben, um jeden Ort zu markieren. Eine in 12 dargestellte
Markiereinrichtung 60 wird zu Beginn in einem in 11 dargestellten Rohr 51 vorgeladen.
Das Rohr 51 beherbergt die ganze Struktur der Markiereinrichtung 60 mit
der Ausnahme einer Eindringspitze 65, die sich von einem
distalen Ende des Rohrs 51 erstreckt. Die Markiereinrichtung 60 kann
folglich leicht von dem Rohr 51 entfernt werden. Auf einer äußeren Oberfläche des
Rohrs 51 ist eine Vorrückertaste 54 montiert,
deren Funktion in Kürze
ersichtlich werden wird.
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Das
Prüfkopf-/Markiergerät 50 umfasst
einen hohlen Griffteil 53, einen Schaft 52 und
eine Prüfkopfspitze 58.
Der Griff 53 begrenzt einen Schlitz 57, der sich
an einem proximalen Ende öffnet
und konfiguriert ist, um die Vorrückertaste 54 aufzunehmen,
wie in Kürze
beschrieben wird. Der Schaft 52 ist vorzugsweise verhältnismäßig starr
und kann ebensogut gekrümmt
sein, wie in 10 dargestellt, um einen Zugang
zur äußeren Herzwand
zu erleichtern. Die Prüfkopfspitze 58 weist
vorzugsweise eine im Wesentlichen konische Form mit drei ebenen
Winkelflächen auf.
Wie in 10A dargestellt, treffen sich
die drei Winkelflächen
an dem distalsten Teil der Spitze 58, um eine Öffnung 56 zu
definieren, wobei die die Markiereinrichtung 60 so konfiguriert
ist, dass sie bei Abgabe dort hindurchtritt. Die Prüfkopfspitze 58 sollte aus
einem Material mit einer Dichte hergestellt sein, die sich ausreichend
vom Myokard unterscheidet, um eine Echosichtbarmachung zu verbessern.
Ein bevorzugtes Material, das diese Eigenschaft zeigt, ist ein Metall,
wie z.B. Edelstahl, z.B. mit einer Polyesterabdeckung, wie z.B.
DacronTM, oder ein anderes geeignetes ähnliches
Material, das eine Greifoberfläche
in Bezug zum Herzgewebe liefert, um die Position der Spitze 58 in
Bezug zur Herzwand während
einer Eindrückung
stabilisieren zu helfen. Der Durchmesser des proximalen Teils der
Spitze 58, der mit dem Schaft 52 verbunden ist,
ist ungefähr
0,375 Inch. Diese Konfiguration hilft beim Erzeugen einer ausgeprägten lokalisierten
Auslenkung nach Berührung und
Eindrückung
der Herzwand. Weiter verstärken die
ebenen Winkelflächen
die Sichtbarmachung der Prüfkopfspitze 58 unter
Verwendung von Ultraschall, da die Reflexionen weg von den Rändern der
Flächen
diskretere Linien auf dem Echobild erzeugen und die ebenen Flächen dazu
neigen, die Ultraschallsignale zu einem größeren Maß zu reflektieren als eine
gekrümmte
Fläche.
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Vor
einer Verwendung setzt ein Arzt das distale Ende eines Rohrs 51,
das mit der Markiereinrichtung 60 vorgeladen ist, in das
proximale Ende des Griffs 53 des Prüfkopf-/Markiergeräts 50 ein.
Während
das Rohr 51 eingesetzt wird, gleitet die Vorrückertaste 54 im
Schlitz 57. Das Rohr 51 wird in das Prüfkopf-/Markiergerät 50 eingesetzt,
bis eine Basis 55 der Vorrückertaste 54, die
die Vorrückertaste 54 mit
dem Rohr 51 verbindet, mit einem Rastmechanismus (nicht
dargestellt), der im Griff 53 ausgebildet ist, in Eingriff
tritt. In dieser Position ist eine Markiereinrichtungsspitze 66 an
einem Ort angeordnet, der direkt proximal zum distalen Ende der
Prüfkopfspitze 58 ist.
Auch erstreckt sich ein Teil des proximalen Endes des Rohrs 51 vom
proximalen Ende des Griffs 53 des Prüfkopf-/Markiergeräts 50.
Die Prüfkopfspitze 58 wird
dann sich ständig
wiederholend gegen das Äußere der
Herzwand gepresst, um lokalisierte Eindrückungen zu erzeugen. Unter
Verwendung von Ultraschall oder eines anderen ähnlichen Abbildungsverfahrens
kann der Arzt gleichzeitig diese lokalisierten Eindrückungen
sowie die Spitze 58 sichtbar machen, um die Position der
Eindrückungen
relativ zu inneren Herzstrukturen zu bestimmen. Zusätzlich neigen
die ebenen Flächen
und das bevorzugte Material der Prüfkopfspitze 58 dazu,
einen Schatten zu erzeugen, der im Ultraschallbild wahrgenommen werden
kann, wodurch eine Sichtbarmachung verbessert wird.
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Nach
Auffinden eines gewünschten
Schienenplatzierungsorts wird die Vorrückertaste 54 nach vorne
bewegt, bis sie am Ende des Schlitzes 57, der durch den
Griff 53 begrenzt ist, anstößt. Eine Bewegung der Vorrückertaste 54 nach
vorne im Schlitz 57 wiederum bewegt das Rohr 51 nach
vorne, so dass die Markiereinrichtungsspitze 66 durch eine Öffnung 56 der
Prüfkopfspitze 58 bewegt
wird. Die Markiereinrichtungsspitze 65 bewegt sich folglich
vorbei an der Prüfkopfspitze 58 und
in die Herzwand.
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12 stellt
Einzelheiten einer bevorzugten Markiereinrichtung 60 dar,
die mit dem erfinderischen Prüfkopf-/Markiergerät 50 zu
verwenden ist. Die Markiereinrichtung 60 umfasst eine Eindringspitze 65 und
eine Nahtmaterialleine 70. Die Eindringspitze 65 umfasst
ein angeschärftes
konischgeformtes Ende 66, um eine flache Eindringung in
die Wand des Herzens zu erleichtern, indem das Herzwandgewebe auseinandergedrückt wird.
Der verbleibende Teil 67 der Eindringspitze 65,
der sich vom konischgeformten Ende 66 erstreckt, weist
eine zylindrische Konfiguration auf. Eine Reihe von auslenkbaren
Widerhaken 68 stehen radial um die Oberfläche des
zylindrischen Teils 67 vor. Die Widerhaken 68 wirken
im Wesentlichen als Greifelemente, um mit der Herzwand in Eingriff
zu treten und die Markiereinrichtung 60 sicher an ihrem
Ort zu halten, bis eine Entfernung gewünscht wird. Wenn eine ausreichende
Kraft die Markiereinrichtung 60 weg von der Herzwand zieht,
lösen sich
die Widerhaken 68 verhältnismäßig leicht
von der Herzwand, um die Markiereinrichtung 60 zu befreien.
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Die
Eindringspitze 65 ist vorzugsweise aus PEEK oder einem
anderen geeigneten biokompatiblen Material konstruiert, wie z.B.
Polyimid, Polyamid, Acetal, Urethan oder Polyester und weist eine
Länge, die
kleiner als die Dicke der Herzwand und vorzugsweise von ungefähr 0,396
cm (0,156 Inch) ist, und einen Durchmesser vorzugsweise von ungefähr 0,076 cm
(0,030 Inch) auf. Die Widerhaken 68 erstrecken sich vorzugsweise
von dem zylindrischen Teil 67 der Eindringspitze 65 unter
Winkeln, die von ungefähr
10 Grad bis ungefähr
45 Grad reichen und respektive Längen
von 0,013 cm (0,005 Inch) aufweisen, gemessen von der äußeren Oberfläche des
zylindrischen Teils 67.
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Eine
Nahtmaterialleine 70 ist an einem proximalen Ende der Eindringspitze 65 angebracht.
Die Nahtmaterialleine 70 kann entweder durch Aushalsung
und Ziehen des hinteren Endes der Eindringspitze 65 gebildet
sein oder kann ein Standard-Nahtmaterial sein, das an der Eindringspitze 65 durch
z.B. einen Knoten direkt gesichert ist. Ein solches Standard-Nahtmaterial
umfasst 3–0
Polyester, aber andere Materialien, die im Stand der Technik bekannt
sind, können
auch verwendet werden. Die Nahtmaterialleine 70 weist eine
Länge von
ungefähr 5
bis 36 cm (2 bis 14 Inch) auf, wodurch ermöglicht wird, dass die Markiereinrichtung
leichter wahrgenommen wird, sowie ermöglicht wird, dass ein Chirurg
die Markiereinrichtung durch Tastempfindung lokalisiert.
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In
einer bevorzugten Form der Erfindung wird das Vorladen der Markiereinrichtung 60 in
das Rohr 51 vorzugsweise in einer Fabrik vor einer Implantation
ausgeführt,
wobei eine Anzahl von mit Markiereinrichtungen vorgeladenen Rohren 51 für die Schienenimplantationsprozedur
vorgesehen ist. Am bevorzugtesten werden 6 vorgeladene Rohre 51 für eine Implantationsprozedur
vorgesehen, um sechs Markiereinrichtungen entspre chend den Schnittpunkten
von jeder der drei Schieneneinheiten, die im Herzen implantiert
werden, abzugeben, wie in 14 dargestellt.
Nachdem jede Markiereinrichtung 60 abgegeben ist, wird
das Rohr 51 aus dem Prüfkopf-/Markiergerät 50 entfernt
und, wenn zweckdienlich, entsorgt. Ein neues vorgeladenes Rohr 51 wird danach
zur Abgabe der nächsten
Markiereinrichtung 60 eingesetzt.
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Folglich
kann die Lokalisierungs- und Markierungsprozedur an jedem Schieneneinheit-Positionierort
auf beiden Seiten der Herzkammer auf die oben beschriebene Weise
wiederholt werden. Die verschiedenen Schieneneinheiten werden dann
an jedem der Orte des Herzens abgegeben, die durch jede der abgegebenen
Markiereinrichtungen angezeigt sind. Die Markiereinrichtungen werden
entfernt, sobald eine Abgabe der Schieneneinheit vollständig ist.
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Verschiedene
Abgabetechniken sind in früheren
Anmeldungen beschrieben worden, wie z.B. der US-Patentanmeldung
Serial No. 09/123,977, eingereicht am 29. Juli 1998 und mit dem
Titel "Transventricular
Implant Tools and Devices".
Kurz gesagt, schreitet die Abgabe der Schieneneinheit auf die folgende
Weise fort. Sobald Markiereinrichtungen zur Herzwand auf beiden
Seiten der Kammer abgegeben worden sind, wird eine Ausrichtklammer
um das Herz an diesen Orten positioniert. Die Ausrichtklammer umfasst
ein Führungsrohr,
durch das eine Nadel zuerst an den Markiereinrichtungsorten abgegeben wird,
um in die Herzwand einzudringen. Die Nadel erstreckt sich quer durch
das Herz, so dass jedes Ende der Nadel in die Orte auf der Herzwand
entsprechend den Enden der zu implantierenden Schieneneinheit eindringt.
Die Nadel begrenzt ein Lumen, das sich entlang ihrer Länge erstreckt,
durch das das Leitrohr 5 und Tensionselement 2 mittels
des Führungsrohrs in
die Ausrichtklammer eingesetzt werden. Sobald sich das Leitrohr 5 durch
den zweiten Markiereinrichtungsort erstreckt, kann es gezogen werden,
was wiederum das Tensionselement 2 quer über die Herzwand
zieht. Das Leitrohr 5 sollte gezogen werden, bis die feste
Anlagekörpereinheit 3 mit
der äußeren Oberfläche der
Herzwand in Eingriff tritt. Die Nadel kann dann vom Herzen entfernt
werden, indem sie vom freien Ende des Leitrohrs 5 weggezogen wird. Ähnlich können die
Markiereinrichtungen 60 auch von der Herzwand entfernt
werden, entweder vor oder nach Entfernung der Nadel.
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Als
Nächstes
wird das Leitrohr 5 in ein Mess- und Straffungsgerät zugeführt, das
auch früher
in der US-Anmeldung Serial No. 09/123,977 beschrieben worden ist.
Im Wesentlichen tritt das Stoppband 7 auf dem Leitrohr 5 mit
dem Mess- und Straffungsgerät
in Eingriff, und das Leitrohr 5 kann um einen vorbestimmten
Abstand zur Straffung des Tensionselements 2 zu einer gewünschten
Länge zwischen
der festen Anlagekörpereinheit 3 und
der einstellbaren Anlagekörpereinheit 4 gezogen
werden. Das Stoppband 7 ist ursprünglich in einem bekannten Abstand von
der festen Anlagekörpereinheit 3 am
Leitrohr 5 befestigt. Folglich kann nach Eingriff des Stoppbands 7 mit
dem Mess- und Straffungsgerät
bestimmt werden, wie viel das Leitrohr 5 zu ziehen ist,
um die Länge
des Tensionselements 2 einzustellen, das sich zwischen
den beiden Anlagekörpereinheiten
erstreckt. Das Stoppband 7 dient als eine Markiereinrichtung,
um sich mit einer Messskala auf dem Mess- und Straffungsgerät auszurichten.
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Sobald
das Tensionselement 2 auf die gewünschte Länge eingestellt worden ist,
wird die einstellbare Anlagekörpereinheit 4,
die früher
auf dem Leitrohr 5 und Tensionselement 2 zugeführt worden ist,
auf die mit Bezug auf die Beschreibung der 5–9 beschriebene
Weise am Tensionselement 2 benachbart zum Äußeren der
Herzwand gesichert.
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Obwohl
vorzugsweise drei Schieneneinheiten in Bezug zum Herzen platziert
werden, können die
oben beschriebenen Verfahren, um die Schieneneinheiten in Bezug
zum Herzen zu platzieren, für
andere gewünschte
Anzahlen von Schieneneinheiten wiederholt werden, um eine spezielle
Konfiguration zu erzie len. Die Länge
der Tensionselemente, die sich zwischen der festen und einstellbaren
Anlagekörpereinheit
erstrecken, kann auch auf Grundlage der Größe und des Zustands des Herzens
des Patienten optimal bestimmt werden. Es sollte auch angemerkt
werden, dass, obwohl hier zwecks Veranschaulichung auf den linken
Ventrikel Bezug genommen wurde, die Vorrichtung dieser Erfindung
verwendet werden kann, um mehrere Kammern eines Herzens eines Patienten
zu schienen, einschließlich dem
rechten Ventrikel oder beider Atria.
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Weiter
sind die in den 13 und 14 dargestellten
Ausrichtungen nur veranschaulichend und können verschoben oder um eine
vertikale Achse gedreht werden, die im Allgemeinen durch den linken
Ventrikel angeordnet ist, und doch noch die größeren Koronargefäße und Papillarmuskeln
vermeiden.
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Zusätzlich kann
das erfinderische Gerät
implantiert werden, um ein Herz zu behandeln, das Aneurysmen oder
infarzierte Regionen aufweist, ähnlich zu
denen, die in der früheren
US-Anmeldung Serial No. 09/422,328, die früher hierin erörtert wurde,
beschrieben sind.
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Andere
Mechanismen zum Lokalisieren und Markieren der Positionen auf der
Herzwand, durch die die Schieneneinheiten zu implantieren sind,
liegen auch im Bereich der vorliegenden Erfindung. Mehrere von diesen
Techniken sind in der früheren US-Anmeldung
Serial No. 09/123,977, eingereicht am 29. Juli 1998, beschrieben
worden.
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Die
verschiedenen Bauteile der in das Herz zu implantierenden Schieneneinheit
sollten aus biokompatiblem Material hergestellt sein, das unbegrenzt
im menschlichen Körper
bleiben kann. Jegliche Oberflächeneingriffsteile
des Herzens sollten atraumatisch sein, um eine Gewebeschädigung zu
vermeiden.
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Es
versteht sich, dass diese Offenbarung in vielen Hinsichten nur veranschaulichend
ist. Änderungen
können
in Einzelheiten gemacht werden, insbesondere bezüglich Form, Größe, Material,
Anzahl und Anordnung von Teilen, ohne dass man über den Bereich der Erfindung
hinausgeht. Demgemäß ist der Bereich
der Erfindung wie in der Sprache der angefügten Ansprüche definiert.
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Andere
Ausführungsformen
der Erfindung werden Fachleuten aus einer Erwägung der Beschreibung und Praxis
der Erfindung, die hierin offenbart ist, ersichtlich.