Endovaskuläre Prothesen

Die meisten Serien haben den unterschiedlichen Läsionsarten in der Beurteilung des Gesamterfolgs der Ballonangioplastie allerdings kaum Rechnung getragen. Die SCVIR (Society of Cardiovascular and Interventional Radiology) hat 1990 ein Klassifikationssystem vorgelegt, das die Morphologie einer Läsion in der Bewertung zu ihrer Eignung zur einfachen PTA berücksichtigt. Weiterhin können Komplikationen den Erfolg einer Ballondilatation gefährden. Dies gilt insbesondere für ausgeprägte Dissektionen mit Okklusion oder erheblicher Reststenose, die ggf. eine operative Revision erforderlich machen.
Stenosen im venösen System, insbesondere durch Tumorkompression bei großen Venen, sind meist kaum wirksam zu dilatieren. Im Langzeiterfolg stellt die Restenosierung durch neointimale Hyperplasie ein wesentliches Problem dar. Dies gilt insbesondere für Koronarien, Nieren- und Femoralarterien, Herzkranzarterien und Abgangsstenosen der Nierenarterien. Eine wichtige Entwicklung, in solchen Fällen ein Gefäßlumen permanent offenzuhalten, bietet die transluminale Implantation von Gefäßendoprothesen. Sie bedeutet einen weiteren Schritt, mit Hilfe der interventionellen Radiologie, chirurgische Eingriffe zu ergänzen oder zu ersetzen.

Entwicklung endovaskulärer Prothesen und Grafts

Bereits 1969, d. h. 5 Jahre nach der Einführung der transluminalen Angioplastie, berichtete Dotter über eine neue Technik zur transluminalen Applikation von metallenen Spiraldrahtprothesen. Er hat die Idee einer internen Gefäßschienung allerdings bereits in seiner Arbeit über die transluminale Rekanalisation von 1964 formuliert.
Aus technischen Gründen konnten mit dieser Methode aber nur kleine Prothesen von maximal 3,5 mm Durchmesser appliziert werden, was die klinische Anwendung erheblich einschränkte und auch die weitere Forschung auf diesem Gebiet vorläufig ruhen ließ. Mit der explosionsartigen Entwicklung neuer Technologien im Rahmen der transluminalen Angioplastie wurde aber auch Dotters Idee der transluminalen Endoprothese an mehreren Zentren wieder neu aufgegriffen.

Perkutane transluminale Gefäßschienung

Erste Mitteilungen über experimentelle Ergebnisse mit endovaskulären Prothesen erschienen erst wieder 1982 und 1983 aus verschiedenen Zentren. Seitdem haben in rascher Folge Weiterentwicklungen stattgefunden, die im Tierversuch erfolgreich im arteriellen und venösen System eingesetzt worden sind. Im folgenden sollen die technischen Charakteristika sowie Vor- und Nachteile der verschiedenen endovaskulären Prothesen diskutiert werden. Es werden heute folgende Gruppen von Endoprothesen unterschieden:

Selbstexpandierende Stents

Zu dieser Gruppe zählen Endoprothesen, die aufgrund ihrer Konstruktionsweise oder des verwendeten Metalls auf die gewünschte Weite im Körper expandieren.

Prothesen mit thermischem Formgedächtnis (Memorymetallstents)

Sowohl Dotter u. Mitarb.wie auch Cragg u. Mitarb. haben Drahtspiralen aus Nitinol beschrieben. Nitinol ist eine Nickel-Titanium-Legierung mit temperaturabhängigem Formengedächtnis. Wird einem Nitinoldraht eine bestimmte Form gegeben (z. B. eine Spirale) und dieser dann bei einer Temperatur von 500 °C ausgeglüht, gewinnt dieser Draht ein "Erinnerungsvermögen" für diese Form. Abgekühlt unter seine Konversionsternperatur (abhängig von der Legierung), ist der Nitinoldraht weich und verformbar und gewinnt bei Erwärmung seine ursprüngliche Spiralform wieder zurück.
Prototypen solcher Stents waren:

Heute sind ausschließlich ausgereifte Weiterentwicklungen im Einsatz.

Selbstexpandierende Stahldrahtprothesen

Hierzu zählen verschiedene Konstruktionsprinzipien, von denen mit dem Gianturco-Rösch-Stent und dem Wallstent klinisch langjährige Erfahrungen vorliegen.

Doppelhelixspiralen

Die von Maass entwickelte Doppelhelixspirale besteht aus rostfreiem Spiralfederstahl. Das Spiralfederband von 5-8 mm Breite und einer Stärke von 0,10-0,15 mm wird auf ein spezielles flexibles Einführinstrument montiert. So kann die Spirale von 7 mm Durchmesser beim Einführen auf einen maximalen Durchmesser von 35 mm in situ expandiert werden. Die Spirale wird durch die eigene Expansionskraft gegen die Gefäßwand in situ gehalten. Diese Doppelhelixspiralen waren ursprünglich für große Gefäße wie die Aorta und die V. cava entwickelt worden. Diese Entwicklung ist seit einigen Jahren bereits verlassen worden.

Alle derartigen Konstruktionen verzeichnen eine erhebliche Verkürzung und somit erschwerte Positionierung.

Glanturco-Rösch-Endoprothese

Von Wright u. Mitarb. und Charnsangavej u. Mitarb. wurde eine selbstexpandierende Schienung aus rostfreiem Stahldraht mit einer Zickzackform beschrieben. Eine Modifikation dieser sog. Gianturco-Prothese, der Rösch-Z-Stent, wurde von Rösch u. Mitarb. verwendet. Diese Prothese läßt sich zusammengepreßt durch einen im Gefäß plazierten Teflonkatheter vorschieben, wobei sie sich nach dem Ausstoßen durch die Eigenspannung von selbst ausdehnt. Die Eigenspannung und der Durchmesser kön-nen durch die Wahl der Drahtstärke und Anzahl der Biegungen relativ einfach variiert werden (Drahtstärke maximal 0,25-0,45 mm, Durchmesser 3-35 mm). Experimentell fand sich eine gute Durchgängigkeitsrate mit Prothesen von 4-35 mm Durchmesser sowohl in großen Venen wie auch in Arterien bei normalen und arteriosklerotischen Tieren. Ein Nachteil dieser Prothesen ist die mangelnde Flexibilität in Längsrichtung, was zu abrupten Kaliberänderungen und Abknickungen mit nachfolgender intimaler Hyperplasie und entsprechender Lumeneinengung führen kann. Klinisch ist sie besonders in großen Venen, zur transjugularen portosystemischen Shuntanlage (TIPS) und im Ösophagus auch in der Modifikation als Spiral-Z-Stent eingesetzt worden.

Wallstent

Der Wallstent wurde von Hans Wallsten (Medinvent SA, Villars-Ste-Croix, Schweiz) entwickelt, die Produktion liegt heute bei Boston Scientific. Er besteht aus einem gewobenen tubulären Drahtnetz, das wie ein Strumpf gewirkt ist. Die Kreuzungspunkte der Drahtfilamente sind nicht verlötet, wodurch die Prothese selbstexpandierbar wird und auch in der Längsrichtung eine gute Flexibilität aufweist.
Flexibilität und Expansionsdruck (Eigenspannung) können mittels der Netzdichte und der Stärke der Drahtfilamente (0,08-0,20mm) variiert werden. Da die Endoprothese nicht über einen Ballonkatheter implantiert werden kann, ist ein alternatives Applikationssystem zur sicheren klinischen Anwendung erforderlich. Die Systemstärke dieses Abwurfsystems beträgt für kleine Endoprothesen:

Sie überschreitet damit die bei Interventionen üblichen Durchmesser nicht. Die Längen der Stents variieren von 20-110 mm. Da sich die Endoprothese unter Zug verlängert und gleichzeitig verjüngt, wird sie in diesem Zustand auf einem Katheter unter einer invaginierten Doppelmembran fixiert. Zum Stentabwurf wird zwischen die Doppelmembran durch Einbringung von KM ein Flüssigkeitsfilm erzeugt, der unter einen Druck von 45 at gesetzt wird, so daß die beiden Blätter voneinander abheben und so aufeinandergleiten können. Durch Zug der Membran zum vom Anwender proximalen Katheterende hin rollt die Doppelmembran vom Stent zurück, der damit schrittweise freigesetzt wird. Da er nun seinen vollen Durchmesser einnimmt, verkürzt er sich dabei bis zum vollständigen Abwurf etwa um 1/i von distal nach proximal.
Um unter diesen Umständen trotzdem eine exakte Positionierung zu gewährleisten, gibt es 2 Möglichkeiten. Durch röntgendichte Markierungen ist die endgültige Position der sich von distal stark, von proximal nur wenig verkürzenden Endoprothesen am Katheterschaft festgelegt, so daß die Lokalisation des Katheters mit genauer Positionierung der Marker über der Läsion eine Positionierung ermöglicht. Die von uns bevorzugte Technik besteht jedoch darin, den Stent weiter proximal (bei retrogradem Vorgehen) bzw. weiter distal (bei antegradem Vorgehen) bereits auf einem größeren Abschnitt zu öffnen, so daß der rkürzungseffekt bereits eingetreten ist. Anschliend wird der halbgeöffnete Stent mit dem System soit zurückgezogen, daß sein Ende die Läsion ausreind überragt, um dann endgültig abgeworfen zu werden.
Durch dieses Abwurfsystem ist eine sichere Posinierung der Endoprothese möglich. Der Stent ist im Einführen in das Gefäßsystem bis zum Öffnungsinn vollständig im Kathetersystem geborgen und h nach dem Öffnungsbeginn ist eine Positionskortur, z. B. bei Fehllage zur Läsion, durch Zug bis endgültigen Abwurf möglich. Ein Vorschieben bereits teilweise geöffneten Endoprothese dageist nicht mehr möglich, ohne die Gefäßwand zu schädigen, und muß daher vermieden werden. Eine Repositionierung nach proximal kann nur dann erfogen, wenn die teilweise geöffnete Endoprothese zunächst vollständig in eine 30 cm lange Einführungsschleuse zurückgezogen und anschließend dann mit dieser nach proximal vorgebracht wird.

Ballonexpandierbare Endoprothesen

Diese Gruppe umfaßt Metallendoprothesen, die auf einen herkömmlichen Ballonkatheter montiert, durch Aufdehnung des Ballons passiv mitgedehnt werden und nach Entblockung an Ort und Stelle verbleiben. Sie sind einfacher zu plazieren als selbstexpandierende Stents, da sie sich nur minimal verkürzen und mit bekannten Techniken implantiert werden. Nachteilig ist, daß sie in ihrer Länge auf die Ballonlänge beschränkt sind, was sich bei längeren Strecken störend bemerkbar macht.

Prototypen waren der Strecker-Stent, sowie der in Modifikationen heute immer noch gebräuchliche Palmaz-Stent.

Modernere Entwicklungen wie der Medtronic - AVE - Stent sind durch niedriges Einführprofil sowie besondere Katheterhaftung gekennzeichnet, mithin sehr sicher in der Ausbringung und Positionierung auch in gekrümmten Gefäßstrecken (z.B.: Nierenarterien).

Palmaz-Prothese

Palmaz hat eine Prothese entwickelt, die mittels eines Angioplastiedilatationskatheters im Gefäß plaziert werden kann. Diese Prothese bestand ursprünglich aus einem tubulären Drahtnetz, dessen Kreuzungspunkte verlötet waren. Zur Verbesserung der Durchgängigkeit kleinlumiger Endoprothesen hat Palmaz das tubuläre Netz durch ein dünnwandiges Rohr aus rostfreiem Stahl mit Längsschlitzen ersetzt. Die röhrenförmige und damit recht starre Prothese ist zum Einführen auf einen Dilatationsballon montiert und wird in situ durch Insufflation des Ballons ausgedehnt und abgelöst. Modifikationen wie die Einbringung von angulationsfähigen Längsstreben oder schrägen Schlitzen erlauben die Verwendung auch in gekrümmten Gefäßverläufen. Durch die Expansion der Prothese erhält diese wiederum eine netzartige Struktur, wodurch eine rasche Endothelialisierung erreicht wird. Experimentell hat sich diese Prothese durch eine hohe Durchgängigkeitsrate bei normalen und arteriosklerotischen Gefäßen ausgezeichnet. Auch die Schienung von kleinen Gefäßen von 34 mm Durchmesser (Koronarien, Nierenarterien) ergab gute Resultate.
Klinisch ist diese Prothese in iliofemoralen, koronaren und renalen Arterien, großen Venen und nach TIPS-Anlage mit gutem Erfolg eingesetzt worden. Anders als die meisten anderen Stentypen bleibt sie auch nach Einwachsen in die Gefäßwand nachträglich durch Ballondilatation aufdehnbar

Strecker-Stent

Die von Strecker beschriebene Prothese besteht aus einem Tantalumdraht, der schlingenartig zu einem Drahtstrumpf verstrickt ist. Dieser Tantalumstrumpf wird auf einem Ballon komprimiert und passiv durch Balloninflation gegen die Gefäßwand gepreßt. Obwohl balionexpandiert, ist die Konstruktion sehr flexibel und kann auch in gekrümmten Gefäßverläuten implantiert werden. Dieser Stent ist sehr gut röntgendicht, zeigt aber eine geringe Aufstellkraft und einen geringen Widerstand gegen Kompression von außen.

Der Stent hat nur noch historischen Stellenwert.

Anforderungen an eine Endoprothese

Für eine sichere und zuverlässige klinische Anwendung von transluminal eingeführten vaskulären Endoprothesen müssen neben ihrer Biokompatibilität mehrere Kriterien erfüllt sein:

Die Endoprothese muß ein gutes Expansionsverhältnis aufweisen, damit auch große Prothesen über einen relativ dünnen Einführmechanismus sicher perkutan eingeführt werden können. Einführung, Plazierung und Fixation müssen technisch einfach und zuverlässig sein. Es darf nicht zu einer Migration der Prothese oder zu einer Perforation der Gefäßwand kommen.
Hohe Durchgängigkeitsraten müssen durch eine geringe Thrombogenität, eine rasche Endothelialisierung ohne überschießende intimale Hyperplasie und ohne Verschluß von Seitenästen garantiert sein.

Gerade zu dem letzten Punkt bleiben noch eine Reihe offener Fragen. Aus den nun zur Verfügung stehenden klinischen Erfahrungen erweist sich die neointimale Hyperplasie weiterhin als das Hauptproblem in der Langzeitprognose. Dies betrifft vor allem Gefäße mit kleinerem Durchmesser wie den Koronarien, Nierenund Femoralarterien. Inwieweit Materialauswahl, Stentkonstruktion und mechanische Eigenschaften der Endoprothese hierzu beitragen, ist bislang nicht gesichert. Palmaz und Schatz haben postuliert, daß flexible Stents eine überschießende Neointima durch permanente Flexion fördern würden, während starre Stents dies verhindern und eine Mediadegeneration erzeugen. Andere Autoren konnten diesen Unterschied nicht bestätigen. Weiterhin ist es möglich, daß ein flaches Stentprofil gegenüber Stents mit Drahtüberkreuzungen Vorteile bietet. Allerdings ist die Entwicklung einer überschießenden Neointima wahrscheinlich von so vielen verschiedenen Indivualfaktoren abhängig, so daß sich hier ein weites Forschungsfeld öffnet. In den bis heute bekannten experimentellen Arbeiten ist allerdings eine Beschleunigung der Arteriosklerose nicht nachgewiesen worden. Ebenso bleiben bei allen erwähnten Prothesen die Seitenäste der geschienten Gefäßabschnitte experimentell immer und klinisch meistens offen.

Auswahl der geeigneten Endoprothese

Im klinischen Einsatz wird die Wahl eines bestimmten Endoprothesentyps von verschiedenen Faktoren abhängen, die technischen und u.U. auch ökonomischen Gesichtspunkten unterliegen. Insbesondere ist auch die Erfahrung des Untersuchers im Umgang mit einem bestimmten System wichtig.
Aus technischer Sicht ist bei kurzen Läsionen eigentlich jeder Stenttyp anwendbar. Liegt jedoch eine rigide Stenose vor, so sollte eine Prothese mit hohem Kompressionswiderstand, wie der Palmaz-Stent, oder von höherer Radiärkraft, wie der Wallstent, oder einer neuartigen Nitinolprothese verwendet werden. Müssen längere Segmente überbrückt werden, ist ein selbstexpandierender Stent von Vorteil. Ist eine sehr exakte Plazierung bei antegradem Vorgehen vonnöten, wie z. B. in den Nierenarterien, bietet vor allem der Palmaz-Stent-Typ Vorteile. Müssen sehr große Durchmesser implantiert werden, kommen selbstexpandierende Stents wie Wallstent in Frage. Es ist daher erforderlich, daß sich der interventionelle Radiologe mit dem Einsatz verschiedener Systeme vertraut macht, um bei der Vielzahl von Möglichkeiten immer eine optimal passende Lösung anzustreben.

Zukünftige Entwicklungen

Endovaskuläre Grafts

Die theoretische Möglichkeit einer perkutanen Applikation eines endovaskulären Grafts im Sinne eines inneren Bypasses ist eine bestechende Idee, welche schon 1969 von Dotter erwähnt worden ist. Damit können nicht resezierbare Aneurysmen, Pseudoaneurysmen und direkte a.v. Fisteln nichtchirurgisch angegangen werden. Cragg u. Mitarb. haben eine Möglichkeit der Aneurysmabehandlung mit eng gewundenen Nitinolspiralen aufgezeigt, die aber wiederum aufgrund der technischen Schwierigkeiten mit der Applikation des Nitinols nicht weiter verfolgt wurde. Es war Maass, der erste Versuche mit expandierbaren Grafts aus mikroporösem Material verstärkt mit Metallfilamenten bzw. mit vollsynthetisehen mikroporösen Grafts aus einer Kombination von Polyester-Polyurethan durchführte. Von Lawrence u. Mitarb. wurde über einen perkutan applizierbaren Graft berichtet, der aus einer Kombination einer Gianturco(Zickzack)Prothese mit einem Dacrongraft besteht. Inzwischen wurden insbesondere für die endoluminale Therapie des Aortenaneurysmas verschiedene Systeme von der Rohrprothesebis zur Bifurkationsprothese vorgeschlagen.

Hier unterscheidet man verschiedene Gruppen:

Mittlerweile liegen erste klinische Erfahrungen mit dem ParodiGraft, der ChuterBifurkationsprothese und einer ballonexpandierbaren Rohrprothese von EVT Inc., Los Angeles, vor. Allerdings hat Volodos aus Charkow bereits 1986 die erste klinische Anwendung einer mit Stents bewehrten Endoprothese in der abdominellen und 1988 im Bereich der thorakalen Aorta beschrieben und mittlerweile über 50 Patienten behandelt.

Weitere Entwicklungen

Verschiedene Gruppen arbeiten an der Entwicklung biodegradierbarer Endoprothesen oder an Beschichtungstechniken, die an der Oberfläche Medikamente wie Heparin binden. Ein wesentliches Forschungsziel ist die Beeinflussung des neointimalen Wachstums. Der entscheidende Durchbruch steht hier allerdings noch aus.

Schlußfolgerung

Vaskuläre Endoprothesen und Grafts bieten faszimerende und vielversprechende Ansätze, Gefäßleiden nichtchirurgisch zu behandeln. Die Entwicklung hat noch lange nicht den Endpunkt erreicht. Klinisch hat die Stenttechnologie bereits heute die Indikation zum perkutanen Vorgehen entscheidend verbessert.