DE102007015994A1 - Stent, has segments formed by meander-shaped rod with opposite meander sheets from flexible material in contracted starting position, where fine structure of rods overlaid basic structure in form of compensation loop formed into sheets - Google Patents
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- A61F2230/00—Geometry of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Stent, insbesondere aus einem Material mit einer geringen Bruchdehnung, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.The The invention relates to a stent, in particular of a material with a low elongation at break, with the in the preamble of claim 1 specified characteristics.
Ein
derartiger Stent ist in der
Derartige Materialien haben allerdings zumindest teilweise den Nachteil, dass sie – wie erwähnt – eine geringe Bruchdehnung von beispielsweise 30% oder weniger besitzen, womit alle gängigen Stentdesigns ausgeschlossen sind. So zeigt medizinischer Stahl mit der Werkstoffbezeichnung 316 L eine Bruchdehnung von 40 bis 50%, bestimmt an einer rohrförmigen Zugprobe mit den Parametern Durchmesser = 1,6 mm, Wandstärke = 0,1 mm, Probenlänge = 60 mm und Messlänge = 22 mm. Eine typische biodegradierbare Magnesiumlegierung hat demgegenüber eine Bruchdehnung von 14%, bestimmt an einer rohrförmigen Zugprobe mit den Parametern Durchmesser = 1,6 mm, Wandstärke = 0,2 mm, Probenlänge = 50 mm und Messlänge = 30 mm.such However, materials have at least partly the disadvantage that they - as mentioned - a low elongation at break of, for example, 30% or less, which means all the common ones Stent designs are excluded. This is what medical steel shows the material designation 316 L has an elongation at break of 40 to 50%, determined on a tubular tensile specimen with the parameters Diameter = 1.6 mm, wall thickness = 0.1 mm, sample length = 60 mm and measuring length = 22 mm. A typical biodegradable In contrast, magnesium alloy has an elongation at break of 14%, determined on a tubular tensile specimen with the parameters Diameter = 1.6 mm, wall thickness = 0.2 mm, sample length = 50 mm and measuring length = 30 mm.
Bei
der der oben genannten
Bei der vorbekannten Designlösung soll die Beanspruchung kritischer Strebenbereiche hinsichtlich der Bruchdehnung des Materials dadurch verbessert werden, dass in den Wendebereichen der wellenförmigen Grobstruktur jeweils gerade, in Umfangsrichtung ausgerichtete Biegeabschnitte vorgesehen sind. Diese werden noch unterstützt durch an die Wellenstruktur angesetzte Anschlagelemente, die die Biegung im Bereich der geraden Biegeabschnitte begrenzt. Insbesondere durch diese Anschlagelemente wird das Stentdesign sehr filigran und damit aufwendig in seiner Herstellung.at The previously known design solution should be more critical Struts areas in terms of the elongation at break of the material thereby can be improved, that in the turning areas of the wavy coarse structure each straight, aligned in the circumferential direction bending sections are provided. These are still supported by the wave structure attached stopper elements that the bend limited in the area of the straight bending sections. In particular by These stoppers make the stent design very delicate and so on consuming in its production.
Grundsätzlich ist zur Funktionsfähigkeit derartiger Stents auch das Dauerfestigkeitsverhalten im implantierten Zustand zu beachten. Üblicherweise wird das Dauerfestigkeitsverhalten mit Hilfe des so genannten Goodman-Diagramms dargestellt und abgeschätzt. Die Darstellung erfolgt in einem so genannten Dauerfestigkeitsschaubild nach Haigh, welches die Spannungsamplitude über die Mittelspannung in einem betrachteten Material aufträgt. In dieses Diagramm wird die so genannte konservative Goodman-Gerade eingezeichnet. Liegen die Punkte der Haigh-Darstellung im eingeschriebenen Dreieck, ist von einer Dauerfestigkeit auszugehen. Bei einer Stentkonstruktion aus degradierbarem Material kann aufgrund der fortschreitenden Degradation, trotz Erfüllen des Dauerfestigkeitskriteriums, nur von Zeitfestigkeit gesprochen werden. Eine Verbesserung der Dauerfestigkeit lässt auch bei einem degradierbaren Implantat eine optimierte Zeitfestigkeit erwarten.in principle For the functionality of such stents and the fatigue behavior to be observed in the implanted state. Usually will the fatigue behavior with the help of the so-called Goodman diagram represented and estimated. The representation takes place in a so-called fatigue diagram according to Haigh, which the voltage amplitude over the medium voltage in one applies considered material. In this diagram will be drawn the so-called conservative Goodman line. Lie the points of the Haigh representation in the inscribed triangle is to assume a fatigue strength. In a stent design of degradable material may be due to progressive degradation, despite fulfilling the fatigue criterion, only from Durability be spoken. An improvement in fatigue strength allows for a degradable implant optimized Expect time stability.
Entsprechende Analysen mit dem Stentdesign gemäß der vorgenannten WO-Offenlegungsschrift lassen erkennen, dass eine Verbesserung des Dauerfestigkeits- bzw. des Zeitfestigkeitsverhaltens erstrebenswert ist.Appropriate Analyzes with the stent design according to the aforementioned WO publication disclose that an improvement of the Durability and the time stability behavior desirable is.
Neben der Dauerfestigkeit bzw. der Zeitfestigkeit sind ferner das so genannte „Recoil"-Verhalten und der Kollapsdruck eines Stents nach seiner Dilatation für die Praxistauglichkeit relevante Parameter.Next the fatigue strength or the fatigue strength are also the so-called "Recoil" behavior and the collapse pressure of a stent after its dilation for the practicality relevant parameters.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das grundsätzlich bekannte Stentdesign durch eine Feinstrukturierung so weiterzuentwickeln, dass Dauerfestigkeitsverhalten, Kollapsdruck und Recoil-Verhalten bei einer verringerten Biegespannungsbeanspruchung der sich beim Dilatieren plastisch verformenden Streben verbessert werden.From that Based on the invention, the object is based basically to further develop a well-known stent design through fine structuring that fatigue behavior, collapse pressure and recoil behavior at a reduced bending stress of the Dilating plastically deforming struts can be improved.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebene Feinstruktur der Streben in Form von in die Mäanderbögen eingeformten Kompensationsschlaufen gelöst.These Task is indicated by the in the characterizing part of claim 1 Fine structure of the struts in the form of in the meandering arches molded compensating loops solved.
Die Mäanderform der Streben soll dabei im weitesten Sinne so verstanden werden, dass die Streben der Tragsegmente in ihrer Umlaufrichtung um die Längsachse des Stents einen geeignet hin- und hergehenden Verlauf aufweisen, um „Umfangslänge" für die Dilatation des Stents bereitzustellen. An diese Mäanderbögen können – je nach Stent-Design – weitere bogenförmige Strukturen angeformt sein, sodass beispielsweise durch diese Bögen aufweitbare Zellen gebildet werden.The Meander form of the struts should in the broadest sense so be understood that the struts of the support segments in their direction of rotation around the longitudinal axis of the stent a suitable reciprocating Course to "perimeter length" for to provide the dilation of the stent. At these meandering bows can - depending on the stent design - more be formed arcuate structures, so for example by these arches are formed expandable cells.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass unter der Angabe, dass die Tragsegmente im Wesentlichen in Umfangsrichtung umlaufen sollen, auch helixförmig umlaufende Tragsegmente zu verstehen sind, da diese in Umfangsrichtung zumindest eine Erstreckungskomponente aufweisen.Further it should be noted that under the indication that the support segments to rotate essentially in the circumferential direction, also helical circumferential support segments are to be understood as these are in the circumferential direction have at least one extension component.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen diese Kompensationsschlaufen einen etwa C- bis doppel-S-förmigen Verlauf in der Mantelebene des Stents auf. Durch diese Formgebung lassen sich die aufgabengemäß gesetzten Ziele besonders gut erreichen.According to one preferred embodiment have these compensation loops an approximately C to double S-shaped curve in the shell plane of the stent. By this shaping, the tasks set according to Achieve goals particularly well.
Eine flankierende Maßnahme, die insbesondere mit den Kompensationsschlaufen zusammen eine erhebliche Verbesserung des Expansionsverhaltens und der Dauerstandfestigkeit mit sich bringt, sind die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehenen Ansatzbögen, mit denen die Enden der Axialverbinder, die jeweils innenseitig an den Zenithpunkten der Mäanderbögen ansetzen, daran angebunden sind. Durch diese geschwungenen Ansatzbögen wird der Spannungsverlauf innerhalb der Streben weiter vergleichmäßigt und die Verformungsfähigkeit über die Länge der einzelnen Strebenabschnitte maximal ausgenutzt. Dadurch wird das Risiko von Spannungskonzentrationen insbesondere im Bereich der Anbindung der Axialverbinder an die in Umfangsrichtung verlaufenden Streben reduziert.A flanking measure, in particular with the compensation loops Together, a significant improvement in the expansion behavior and the creep strength involves, are in accordance with a preferred embodiment, provided starting sheets, with which the ends of the axial connectors, each inside at the zenith points of the meandering bows, attached to it. Through these curved lugs the voltage profile within the struts is further equalized and the deformability over the length The maximum utilization of the individual strut sections. This will do that Risk of stress concentrations, especially in the area of Connection of the axial connector to the running in the circumferential direction Aspiration reduced.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ansatzbögen können diese so ausgelegt werden, dass sie während des Aufbiegens des Stents beim Dilatationsvorgang mit ihren Fußpunkten aufeinandertreffen. Damit bilden diese quasi einen Drehpunkt für die sich aufbiegenden Streben und rufen dabei eine Stützwirkung hervor.According to one preferred embodiment of the lug bows can These are designed so that they will bend during the bending of the stent during the dilation process with its foot points meet. Thus, these form virtually a fulcrum for the bending struts and call thereby a supporting effect out.
Sofern die Ansatzbögen im überdilatierten Zustand einen Abstand zwischen ihren Fußpunkten aufweisen, können sie gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform so ausgelegt sein, dass sie bei Radialdruck elastisch in Umfangsrichtung nachgeben, bis sie wiederum mit ihren Fußpunkten aufeinandertreffen. Ein derart ausgelegter Stent hat dann ein zweiphasiges Kollabierverhalten. Zuerst wird durch ein Nachgeben der Ansatzbögen beispielsweise auf Gefäßspassmen sanft reagiert, indem ein weiches Kollabieren von einem Durchmesser von 8 mm auf 7 mm zugelassen wird. Sobald sich die Fußpunkte der Ansatzbögen treffen und damit gegenseitig abstützen, wird ein hoher Widerstand über die eigentlichen Streben hervorgerufen, sodass ein Mindestquerschnitt des Stents und des damit abgesicherten Gefäßes bis zu einem hohen Kollapsdruck gewährleistet wird.Provided the lugs in the over-dilated state a Distance between their feet can they according to another preferred embodiment be designed so that they are elastic at radial pressure in the circumferential direction give in until they meet again with their feet. Such a designed stent then has a two-phase collapse behavior. First, by giving in the lug bows, for example responds gently to vascular passages by giving a soft Collapse from a diameter of 8 mm to 7 mm is allowed. As soon as the footsteps of the lugs meet and thus support each other, becomes a high resistance over the actual struts caused, so a minimum cross-section of the stent and the vessel thus secured is ensured up to a high collapse pressure.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Stents ist zusammenfassend gewährleistet, dass ein optimal großer Anteil der Streben an der Verformung beteiligt sind. Damit wird dem reduzierten Verformungsvermögen von Materialien mit einer geringen Bruchdehnung, wie beispielsweise einer Magnesiumlegierung, Rechnung getragen. Im Detail können folgende vorteilhaften Effekte erzielt werden:
- – Die Dilatationsfähigkeit wird optimiert, das heißt, dass beispielsweise ein Stent mit einem Durchmesser von 2 mm in seiner kontrahierten Ausgangsstellung auf einen Durchmesser von 7 mm anstelle nur 6 mm in seiner dilatierten Stützstellung expandiert werden kann.
- – Das Recoil-Verhalten wird durch einen erhöhten Anteil an sich plastisch verformender Abschnitte der Streben verbessert.
- – Das Stentdesign zeichnet sich ferner dadurch aus, dass die Streben in der dilatierten Stützstellung weitestgehend in Umfangsrichtung durchgestreckt sind, was wiederum weitere Folgeeffekte erzielt:
- – Die Schwingungsamplitude im Hinblick auf die Goodman-Analyse wird reduziert, wodurch die Zeitstandfestigkeit als verbessert nachgewiesen werden kann.
- – Durch die weitestgehende Durchstreckung der Streben in Umfangsrichtung erhöht sich das Stützvermögen des Stents, was zu einer Verbesserung des Kollapsdruckes führt.
- – Die Durchstreckung der Streben verhindert ein asymmetrisches Öffnen, das durch einen niedrigen Verfestigungsmodul in Verbindung mit ungleich breiten/dicken Streben aufgrund der Herstelltoleranzen bedingt wäre.
- - The dilatation ability is optimized, that is, for example, a stent with a diameter of 2 mm in its contracted initial position can be expanded to a diameter of 7 mm instead of only 6 mm in its dilated support position.
- - The Recoil behavior is improved by an increased proportion of plastically deforming sections of the struts.
- - The stent design is further characterized by the fact that the struts in the dilated support position are largely stretched out in the circumferential direction, which in turn achieves further consequences:
- - The oscillation amplitude with respect to the Goodman analysis is reduced, whereby the creep rupture strength can be proved to be improved.
- - By extending the struts in the circumferential direction as far as possible, the support capacity of the stent increases, which leads to an improvement of the collapse pressure.
- - The stretches of the struts prevents asymmetric opening, which would be due to a low solidification module in conjunction with unequal width / thick struts due to the manufacturing tolerances.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Kompensationsschlaufen lassen eine vollständige Durchstreckung der Strebenabschnitte zu, indem sie die nötige Flexibilität der Stentstruktur für die notwendige Überdilatation des Stents zur Verfügung stellen. Diese Kompensationsschlaufen übernehmen entsprechend den Weg der Überdilatation, der allerdings relativ gering ist. So wird aufgrund der Dilatation durch die Streben eine Durchmesservergrößerung z. B. von 2 auf 7 mm erreicht. Die Überdilatation durch die Kompensationsschlaufen erfolgt anschließend in einem Durchmesser-Bereich von z. B. 7 mm auf 8 mm, womit die Kompensationsschlaufen verglichen mit den Strebenabschnitten relativ steif ausgelegt werden können.The compensating loops provided according to the invention allow a complete stretching of the strut sections by providing the necessary flexibility of the stent structure for the necessary overdilation of the stent. These compensation loops take over the way accordingly the overdilation, which is relatively low. Thus, due to the dilation by the struts an increase in diameter z. B. reached from 2 to 7 mm. The Überdilatation through the compensation loops is then carried out in a diameter range of z. B. 7 mm to 8 mm, so that the compensation loops can be designed to be relatively stiff compared to the strut sections.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:Further Features, advantages and details of the invention are the following Description removable, in an embodiment explained in more detail with reference to the accompanying drawings becomes. Show it:
Die
In
zur Axialrichtung A paralleler Richtung sind die Tragsegmente
Wie
aus
Die
Kompensationsschlaufen
Die
Ansatzbögen
Wie
aus den
Wie
aus einem Vergleich zwischen
Es
stellen die geschwungenen Ansatzbögen
Wie
aus
Eine
weitere mögliche Funktion der Ansatzbögen
Insgesamt
hat ein solcher Stent ein zweiphasiges Kollabierverhalten. Solange
die Fußpunkte
Zur
Verdeutlichung der Eigenschaften eines erfindungsgemäßen
Stents werden nachfolgend die entsprechenden Parameter des erfindungsgemäßen
Stents und eines Stents mit dem Design gemäß der
Die
verbesserte Zeitfestigkeit wird durch die so genannte Goodman-Analyse
im Haigh-Diagramm verdeutlicht.
Trotz
größeren Durchmessers des erfindungsgemäßen
Stents (7 mm anstelle von 6 mm) ist die Schwingungsamplitude mit
22 MPa gegenüber der Schwingungsamplitude von 45 MPa des
Stents nach dem Stand der Technik deutlich reduziert. Ferner ist
bei einem Vergleich der beiden Diagramme gemäß
Als Materialien eignen sich insbesondere Metalle und Metalllegierungen, insbesondere aus der Gruppe umfassend Eisen, Magnesium, Wolfram und Zink, sowie Polymere.When Materials are especially metals and metal alloys, in particular from the group comprising iron, magnesium, tungsten and zinc, as well as polymers.
Die
in den
Weiterhin
ist der
Wie
grundsätzlich bei einer Konfiguration eines Stent-Designs
zu beachten ist, sollte vorteilhafterweise darauf geachtet werden,
dass innerhalb einer in
In
der
Ferner
macht die
Die
Kompensationsschlaufen bei der Ausführungsform gemäß
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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