Medizinisches Gerät zur Denervierung renaler perivaskulärer Nerven

Beschreibung :

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Gerät zur Denervierung renaler perivaskulärer Nerven.

Nach dem Stand der Technik werden derartige Geräte eingesetzt, um Patienten mit Hypertonie bzw. Bluthochdruck zu behandeln.

In den meisten Fällen lässt sich der Bluthochdruck durch eine angepasste Ernährung wie etwa die Reduzierung des Salz- und Alkoholkonsums sowie eine Steigerung der sportlichen Betätigung beseitigen oder reduzieren. Auch die Reduzierung eines Übergewichts und die Vermeidung von Stress können den Blutdruck senken. Bei Patienten mit höherem Blutdruck kommen pharmazeutische Präparate zum Einsatz, welche in der richtigen Dosierung bzw. bei richtiger Einstellung des Patienten dauerhaft den Blutdruck in akzeptablen Grenzen halten.

Es gibt aber auch Patienten, bei denen eine nachhaltige Blutdrucksenkung mit langfristig anwendbaren Präparaten nicht möglich ist.

Diese Patienten leiden meist an einer besonders stark ausgeprägten Hyperaktivität des sympathischen Nervensystems.

Es hat sich gezeigt, dass trotz einer bestehenden Multikausalität der Hypertonie, die Aktivität der renalen perivaskulären Nerven eine große Rolle spielt. Insbesondere Patienten bei denen es nicht möglich ist, mit Hilfe von pharmazeutischen Präparaten den Blutdruck dauerhaft auf ein akzeptables Niveau einzustellen, werden aus diesem Grund bereits mit medizinischen Geräten zur Denervierung der renalen perivaskulären Nerven behandelt.

Bislang hat die Denervierung der renalen perivaskulären Nerven nicht immer den gewünschten Erfolg.

Bei vielen Patienten fällt die Blutdrucksenkung nach einer Zeit von etwa 6 Monaten nach der Behandlung so gering aus, dass das Risiko eines invasiven Eingriffes in einem schlechten Verhältnis zu möglichen Heilungschancen steht.

Die Ursache für die eingeschränkte Wirksamkeit von Nierenablationsverfahren aus dem Stand der Technik war bislang nicht bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gerät zu Verfügung zu stellen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest reduziert und eine nachhaltiger Senkung des Blutdrucks durch die renale Denervierung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit einem medizinischen Gerät nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche stellen bevorzugte Aus führungs formen der Erfindung dar.

Das erfindungsgemäße medizinische Gerät zur Denervierung renaler perivaskulärer Nerven verfügt dabei über einem Katheter mit einem flexiblen Schaft zum Einführen in die renale Arterie eines Patienten . Der Schaft hat dabei ein inneres Lumen, welches zum Zuführen eines Kältemittels geeignet ist. Am distalen Ende des Schaftes weist das medizinische Gerät einen Kryoballon auf. Dieser Kryoballon steht mit dem Lumen des Schaftes in Verbindung und wird über den Schaft mit einem Kältemittel versorgt. Durch die Verdampfung des Kältemittels in dem Ballon wird auf der Oberfläche des Ballons eine Temperatur vorzugsweise zwischen - 30 und -80 °C erzeugt, mit deren Hilfe die renalen perivaskulären Nerven abladiert werden.

Auf der Oberfläche des Ballons ist wenigstens eine bipolare Elektrode angeordnet und mit einer Stromquelle zur Abgabe eines elektrischen Impulses oder einer Abfolge von Impulsen oder einer Frequenz zur Stimulation der perivaskulären Nerven verbunden.

Diese Anregung der perivaskulären Nerven wird für einen Feedbackloop verwendet, um den Behandlungserfolg zu überprüfen.

Dabei ist das erfindungsgemäße medizinische Gerät dadurch gekennzeichnet, dass der Kryoballon dazu ausgebildet ist, im Anwendungsfall die Wand der renalen Arterie (in Blutströmungsrichtung) auf einer Länge von mehr als 2,5 cm, vorzugsweise mindestens 3 cm und besonders bevorzugt wenigstens 3,5 cm zu berühren und auf einer Länge von mindestens 2,5 cm, vorzugsweise mindestens 3 cm und besonders bevorzugt wenigstens 3,5 cm (in Blutströmungsrichtung) durchgehend und gleichzeitig zu abladieren.

Im expandierten Zustand hat der Kryoballon einen Durchmesser von zwischen 3 und 7 mm vorzugsweise zwischen 4 und 6 mm.

Aus dem medizinischen Prinzip heraus, das geringstmögliche Gewebevolumen zu abladieren, um einen medizinischen Erfolg (hier die Ablation und Unterbrechung der Reizleitung der renalen perivaskulären Nerven) zu erzielen, ist das Vorsehen von einer derart großen Ablationsoberfläche bei Geräten aus dem Stand der Technik nicht erwünscht gewesen. Vor allem, da das Risiko einer Gefäßverengung, einer Blutgerinnselauflagerung und einer Gefäßperforation kritisch betrachtet werden muss.

Darüber hinaus wurde eine Unterbrechung der Reizleitung auch schon bei einer Ablation von bestimmten Bereichen in der renalen Arterie erzielt, sodass großflächige Ablationen gezielt vermieden wurden.

Umso überraschender war das Ergebnis, dass mit mehreren ausführlichen Kälteablationen der renalen perivaskulären Nerven auf möglichst der gesamten Länge der renalen Arterie und bevorzugt der gesamten Zirkumferenz eine nachhaltige Blutdrucksenkung bei den behandelten Patienten erzielt werden kann .

Das erfindungsgemäße medizinische Gerät ist dementsprechend von den geometrischen Abmessungen dazu ausgebildet, die Nierenarterie im Großteil ihrer Länge und bevorzugt in ihrer gesamten Zirkumferenz zu abladieren.

Außerdem verwendet das erfindungsgemäße medizinische Gerät Kälte (Kryoenergie ) und nicht Radiofrequenzenergie (Hitze) . Kälteablationen reißen die Gefäßinnenwand seltener ein, es kommt seltener zur Auflagerung von Blutgerinnseln und die Gefahr von Perforationen des Gefäßes ist geringer.

Im Anwendungsfall ist der Katheter, auf dem der Kryoballon angeordnet ist, mit einer Kältemittelquelle und einer Steuerung für die Kältemittelquelle verbunden. Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form wird dabei die Kältemittelquelle bzw. die Zufuhr des Kältemittels in den Kryoballon in Abhängigkeit von einem Blutdruckwert des Patienten während der Behandlung gesteuert.

Nach einer weiteren Aus führungs form verfügt der Katheter über einen Drucksensor. Hierdurch kann während der Denervierung eine direkte (invasive) Blutdruckmessung durchgeführt werden. Der Blutdruckwert wird dabei erfasst und der Steuerung zugeführt, welche in Abhängigkeit von diesem Wert die Kältemittelquelle bzw. die Zufuhr des Kältemittels zum Kryoballon steuert.

Es ist aber auch möglich und gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Steuerung mit einer Blutdruckmanschette verbunden ist und der aktuelle Blutdruck dementsprechend indirekt gemessen wird. Aber auch hier findet eine Steuerung der Kältemittelquelle bzw. die Zufuhr des Kältemittels zum Kryoballon in Abhängigkeit von dem gemessenen Blutdruck statt.

Eine invasive Blutdruckmessung bietet jedoch noch weitere Vorteile: Vorzugsweise wird mit dem Sensor die Druckanstiegsgeschwindigkeit, also delta mmHg/ s gemessen. Besonders bevorzugt erfolgt dies innerhalb des Anstieges eines Schlages, als Maß der Herzkraft und des Blutdrucks. Hierdurch ist es möglich, viel früher und sicherer zu diagnostizieren, ob die renalen perivaskulären Nerven schon ausreichend abladiert sind oder noch stimuliert werden können.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auch die Stromquelle zur Abgabe eines elektrischen Impulses oder einer elektrischen Frequenz über wenigstens eine Elektrode mit der Steuerung verbunden. Die Steuerung leitet dann zunächst die Abgabe eines oder einer Reihe von Impulsen oder eine Frequenz über wenigsten eine Elektrode ein. Dieser Vorgang kann auch als Anregungsphase bezeichnet werden.

Daraufhin prüft die Steuerung mit Hilfe des gemessenen Blutdrucks oder eines korrelierenden Wertes, ob eine Blutdruckerhöhung innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls und oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes erfolgt ist.

Ist dies der Fall, dann wird eine Ablationsphase durch Ansteuerung der Kältemittelquelle eingeleitet oder eine Ablationsphase wird zumindest für eine vorherbestimmte Zeit fortgesetzt oder aber wiederholt.

Vorzugsweise wird in diesem Zusammenhang der Blutdruck oder ein korrelierender Wert, welcher kurz vor oder während der Anregung der perivaskulären Nerven mit Hilfe elektrischer Impulse gemessen wurde, mit dem Wert des Blutdrucks nach einer Zeit von zwischen 15 Sekunden und 5 Minuten, weiter bevorzugt nach einer Zeit von zwischen 2 und 4 Minuten nach Beginn der Anregungsphase verglichen .

Die Anregung der perivaskulären Nerven erfolgt z. B. mit einer Frequenz von 20HZ, einer Spannung von 15 Volt (Amplitude) und einer Länge von wenigstens 10ms.

Der Grenzwert der minimalen Druckerhöhung, bei der eine Ablationsphase eingeleitet oder aufrechterhalten wird, beträgt vorzugsweise 5 mmHG.

Die Ablationphase beträgt vorzugsweise zwischen 2 und 3 Minuten, wobei der Ballon an der Oberflächen bevorzugt eine Temperatur von unter -50 °C aufweist. Nach einer bevorzugten Aus führungs form wird die Ablationsphase beendet, wenn trotz einer Anregung, welche auch während der Ablationsphase stattfindet, der Blutdruck nicht über einen vor Beginn der Anregungsphase gemessenen Wert hinausgeht.

Nach Beendigung einer Ablationsphase ist die Steuerung vorzugsweise dazu ausgebildet, nach einer Zeit von zwischen 5 und 20 Minuten eine weitere Anregungs- und ggf. Ablationsphase zu starten.

Besonders bevorzugt startet die Steuerung zwischen 5 und 10 Minuten nach Beendigung einer Ablationsphase eine weitere Anregungsphase. Wird bei Anregung aber keine Blutdruckerhöhung um einen vorgegebenen Grenzwert erfasst, so startet die Steuerung nach erneut 5 bis 10 Minuten eine weitere Anregungsphase. Wird hierbei oder gemäß einer Abwandlung der Aus führungs form bei einer weiteren Anregungsphase weiterhin keine Blutdruckerhöhung festgestellt, so wird die Behandlung beendet. Ansonsten startet der Zyklus von vorne.

Gemäß einer weiteren Aus führungs form ist vorgesehen, dass die Elektroden Impedanz-Messungen vornehmen. Nach einer bevorzugten Aus führungs form wird die Impedanz-Messung von der Steuerung dazu verwendet, einen Wert für die Läsionstiefe zu ermitteln. Vorzugsweise ist zudem vorgesehen, dass in der Steuerung ein Grenzwert für die Läsionstiefe abgelegt ist. Entsprechend wird der Behandlungszyklus abgebrochen, wenn die mit Hilfe der Elektroden durchgeführte Impedanz-Messung einen Wert ergibt, welcher das Überschreiten einer zulässigen hiermit zusammenhängenden Läsionstiefe kennzeichnet.

Nach einer weiteren Aus führungs form ist der Kälteballon so ausgebildet, dass er einen an der Außenseite in Längsrichtung verlaufenden bevorzugt kälteisolierten Kanal aufweist, welcher sich radial bevorzugt zwischen 10 und 40 % seiner Zirkumferenz und weiter bevorzugt zwischen 25 und 35% seiner Zirkumferenz erstreckt. Der Kanal hat bevorzugt die Form eines Zylindersektors .

Durch diesen Kanal kann während der 2-3 Minuten andauernden Ablation Blut zur Niere strömen. Dies verhindert etwaige Schäden des Nierengewebes durch eine wiederholte Blutleere.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Kryoballon an der Stelle des zu bildenden Kanals einen Streifen nicht oder wenig dehnbaren Materials auf. Dieser Streifen, welcher auf den Katheter oder auch auf den Kryoballon geklebt sein kann oder teilweise das ursprüngliche dehnbare Material des Kryoballons ersetzt, verhindert eine Ausdehnung des Kryoballons an dieser Stelle, wodurch ein Kanal im Querschnitt der Arterie freigehalten wird, damit es zu einer Strömung von Blut zur Niere auch während der Behandlung kommt .

Wenn der Zylindersektor einen Radius von mehr als 180° aufspannt, kann gewährleistet werden, dass die gesamte Zirkumferenz der Gefäßwand mit dem Kryoballon bei einer zweimaligen Anwendung in Kontakt kommt, wenn der Kryoballon während der Behandlung wenigstens einmal um die Längsachse um einen Minimalwinkel gedreht wird, welcher größer, als der Winkel ist, welchen der Zylindersektor des Kanals 8 aufspannt.

Gemäß einer anderen Aus führungs form ist vorgesehen, dass der Kryoballon zwar zylinderförmig ausgebildet ist, jedoch einen Bypass-Kanal mit anderen Worten einen Tunnel durch den Ballon aufweist, welcher einen Blutfluss zur Niere auch während der Behandlung ermöglicht. Weitere Details sind aus der Figurenbeschreibung zu entnehmen, welche bevorzugte Aus führungs formen der Erfindung darstellen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße medizinische Gerät mit

Kältemittelquelle und Steuereinheit,

Fig. 2 den Katheter in einer ersten Aus führungs form in einer

Seitenansicht,

Fig. 3 den Katheter aus Figur 2 in einer Querschnittsdarstellung der Ebene A-A,

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung einer zweiten

Aus führungs form des Katheters,

Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung einer dritten

Aus führungs form des Katheters.

Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße medizinische Gerät 1. Das Gerät umfasst dabei einen Katheter 2 mit einer flexiblen Mantelfläche, welcher zum Einführen in die Arterie eines Menschen und speziell in die renale Arterie ausgebildet ist.

Am distalen Ende ist der Katheter 2 expandierbar ausgebildet und bildet im Anwendungsfall einen Kryoballon 3 zum Abladieren von Körpergewebe .

Am Schaft des Katheters ist eine Vorrichtung zur Messung des Blutdrucks 14 angeordnet. In der Nähe des proximalen Endes des Katheters 2 ist eine Markierung 13 angebracht, mit deren Hilfe ein Drehen des Katheters um seine Längsachse während der Behandlung festgestellt werden kann.

Am proximalen Ende des Katheters sind eine elektrische Verbindung und eine Verbindung für ein Kältemittel vorgesehen, welche den Katheter 2 mit einer Steuerung 11 verbindet. Die Steuerung selbst ist zudem mit einer Quelle für ein Kältemittel 12 verbunden und steuert im Anwendungsfall die Zuführung von Kältemittel in den am distalen Ende des Katheters 2 angeordneten Kryoballon 3.

Über elektrische Leitungen 15 (siehe Figur 3) ist die Steuerung 11 zudem mit dem Drucksensor 14 zur Bestimmung des Blutdruckes verbunden. Weitere elektrische Leitungen verbinden vier auf dem Kryoballon 3 angeordnete Elektroden 16 mit der Steuerung 11.

Im Anwendungsfall stimuliert wenigstens eine der Elektroden 16 die renalen perivaskulären Nerven eines Patienten. Die Steuerung 11 stellt fest, ob auf die Stimulierung durch die Elektrode (n) 16 eine Blutdruckerhöhung oder die Erhöhung eines mit dem Blutdruck korrelierenden Wertes innerhalb eines vorherbestimmten Zeitintervalls und oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes stattgefunden hat.

Ist dies der Fall, so leitet die Steuerung 11 Kältemittel aus der Kältemittelquelle 12 über den Katheter 2 in den Kryoballon 3 und bewirkt eine Ablation der renalen perivaslukären Nerven. Eine Markierung 13 ist auf dem Katheter vorgesehen, welche gestattet, die Drehung des Katheters um seine Längsachse festzustellen und zu prüfen, ob eine gewünschte Mindestdrehung bei der Behandlung durchgeführt wurde.

Dies ist vor allem bei Aus führungs formen sinnvoll, bei denen der Kryoballon 3 so ausgebildet ist, dass er im Querschnitt und im Behandlungsfalle nicht die gesamte Zirkumferenz der arteriellen Gefäßwand berührt.

In diesem Falle ist es für die Behandlung notwendig, die Ablation der renalen perivaskulären Nerven in wenigstens zwei und bevorzugt genau zwei Behandlungsschritten durchzuführen. Der Katheter muss während der Behandlung dann wenigstens einmal um einen vorgegebenen Mindestwinkel um die Längsachse des Katheters 2 verdreht werden.

Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Katheter 2 in einer ersten Aus führungs form mit symmetrischem Querschnitt. Der Katheter verfügt dabei über 3 Lumen. Das innerste Lumen 6 ist zur Aufnahme eines J-wires ausgebildet und entsprechend dimensioniert. Im Behandlungsfalle hilft der J-wire, den Katheter in die renale Arterie eines Patienten einzuführen. Sobald der Katheter 2 an seinem Bestimmungsort in der renalen Arterie des Patienten angelangt ist, wird über das äußerste Lumen 4 Druckluft in den Kryoballon 3 geleitet, wodurch dieser sich entfaltet und an die Gefäßwand der Arterie anlegt. Mittels der Elektroden 16 wird dann eine Stimulation der renalen perivaskulären Nerven bewirkt, was normalerweise zu einer Blutdruckerhöhung führt.

Wird eine Blutdruckerhöhung festgestellt, tritt flüssiges Kältemittel (bevorzugt N2O) über das distale Ende des Lumens 5 in den Kryoballon 3 ein und verdampft. Durch die Verdampfung wird Kälte erzeugt, welche über die Wandung des Kryoballons 3 an das Gewebe abgegeben wird und durch Ablation zu einer Denervierung führt. Die expandierten Gase werden dann über das äußerste Lumen 4 zum proximalen Ende des Katheters 2 geleitet und an die Narkosegasabsaugung des

Kätheterlabores/Operationssaales abgegeben .

Anders als in dieser Aus führungs form kann auch vorgesehen sein, dass das flüssige Kältemittel über Löcher in den Kryoballon 3 eintritt, welche über die Länge des Kryoballons verteilt in der Wandung des Katheters 2 angeordnet sind. Figur 3 zeigt einen Querschnitt der in Figur 2 dargestellten Aus führungs form des Katheters entlang der Schnittlinie A-A. Von innen nach außen zeigt Figur 3 den J-wire 7, das Lumen 6 zur Führung des J-wires, das Lumen 5 zur Führung des flüssigen Kältemittels, das Lumen 4 zur ersten Befüllung des Kryoballons 3 mit Druckluft und zur anschließenden Abführung des gasförmigen Kältemittels .

Die mit dem Drucksensor 14 und den Elektroden 16 verbundenen elektrischen Leitungen 15 verlaufen in dieser Aus führungs form im Lumen für die Abführung des dampfförmigen Kältemittels (N2O) .

Figur 4 stellt eine zweite Aus führungs form des Katheters 2 bzw. insbesondere des Kryoballons 3 dar. Um das Risiko zu vermindern, dass es während der Behandlung aufgrund eines Blutstaus vor dem Kryoballon 3 zu einer Unterversorgung der Niere und damit zu einem Niereninfarkt kommt, ist diese Aus führungs form des Kryoballons 3 nicht symmetrisch sondern entspricht der Form eines Zylindersektors. In der hier dargestellten Aus führungs form wird von dem Kryoballon 3 ein Kanal 8 frei gelassen, durch welchen auch im Behandlungsfall Blut in Richtung Niere strömt und diese mit dem nötigen Sauerstoff versorgt.

Der Kryoballon 3 besitzt in dieser Ausführungsform die Gestalt eines Zylindersektors, wobei die Zirkumferenz des Kryoballons einen Radius von mehr als 180°, bevorzugt mehr als 230° aufspannt. Wenn der Zylindersektor einen Radius von mehr als 180° aufspannt, kann gewährleistet werden, dass die gesamte Zirkumferenz der Gefäßwand mit dem Kryoballon 3 in Kontakt kommt, wenn der Kryoballon 3 während der Behandlung wenigstens einmal um die Längsachse um einen Mindestwinkel gedreht wird, welcher größer, als der Winkel ist, welchen der ausgesparte Zylindersektor des Kanals 8 aufspannt. Vorzugsweise besitzt der Katheter 2 an einem proximalen Ende Markierung ( en) 13, mit welchen festgestellt werden kann, ob die während der Behandlung durchgeführte Rotation um die Längsachse größer ist, als der von dem Kanal 8 aufgespannte Winkel. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die gesamte Zirkumferenz der renalen Arterie von dem Kryoballon 3 während der Behandlung berührt wird und die renalen perivaskulären Nerven damit auf der gesamten Länge der Arterie und der gesamten Zirkumferenz abladiert werden.

Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform, bei der der Kryoballon 3 im Behandlungsfalle nicht die gesamte Innenwand der renalen Arterie berührt und einen Kanal 8 für das Blut freihält. Hierfür ist ein Streifen 9 eines wenig elastischen Materials auf den Katheter 2 vor und hinter dem Kryoballon 3 befestigt, z. B. geklebt. Dieser Streifen 9 verhindert ein Ausdehnen des Kryoballons 3 in dem Bereich des Streifens 9.

Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form ist der Streifen 9 aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit gefertigt oder es ist zusätzlich zu dem Streifen 9 ein isolierendes Material vorgesehen, welches verhindert, dass das durch den Kanal 8 strömende Blut im Behandlungsfalle gefriert oder verklumpt.

Figur 6 ist eine weitere Ausführungsform, bei der der Kryoballon 3 im Behandlungsfalle nicht die gesamte Innenwand der renalen Arterie berührt. In diesem Falle ist eine nicht oder wenig dehnbare Schicht 10 vorgesehen, welche auf der Oberfläche des Kryoballons 3 befestigt ist, oder die dehnbare oder gefaltete Oberfläche des Kryoballons 3 durch eine nicht oder wenig dehnbare und/oder nicht entfaltbare Schicht ersetzt. Auch auf diese Art und Weise kann ein Kanal 8 freigehalten werden und es wird während der Behandlung nie die komplette Blutzufuhr der Niere durch den Kryoballon 3 blockiert, sodass das Risiko eines Niereninfarktes deutlich reduziert ist. Wie in der in Figur 5 dargestellten Aus führungs form kann auch bei dieser Ausführung vorgesehen sein, dass die Schicht 10 aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.