Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6715
Ein endoskopisch einsetzbarer Mechanismus zur Behandlung blutender Magengeschwüre
Bernd Vogel
Zusammenfassung
Der Helicobacter pylori ist ein spiralig gekrümmtes
Bakterium und wird verantwortlich gemacht für Gastritiden und Ulzera des
Duodenums und des Magens. Andere Risikofaktoren sind Stress, Rauchen,
übermäßiger Genuss von Alkohol und der Missbrauch von Medikamenten. Die Infektion
findet bereits im Kindesalter oder frühen Erwachsenenalter statt. Mehr als 50 %
der Weltbevölkerung ist infiziert, wobei die meisten ohne Symptome bleiben.
Etwa jeder 10. Bundesbürger erkrankt im Laufe seines
Lebens an einem Magengeschwür. In 3-5 % der Fälle führt es zu Blutungen, wenn
eine in der Magenwand verlaufende Arterie angegriffen wird. Diese starken
Blutungen führen dazu, dass Magengeschwüre zu einer unverändert hohen
Mortalität führen. Bisherige endoskopische Techniken haben zu keiner nennenswerten
Reduktion der Mortalitätsrate in den letzten 30 Jahren geführt.
Um zukünftig offene chirurgische Eingriffe zu vermeiden, wurde eine
selbstschließende Klammer aus der Formgedächtnislegierung Nickel-Titan
(Nitinol) entwickelt. Die spezielle Form einer Bärenfalle nutzt die
superelastischen Eigenschaften dieser Legierung. Im Falle einer Blutung wird
ein kleiner pneumatisch betriebener Abschussmechanismus auf das distale Ende
herkömmlicher Gastroskope platziert, in dem eine vorgespannte Klammer
integriert ist. Durch den Arbeitskanal des Gastroskopes wird ein speziell
entwickelter Nitinol-Anker geschoben, der das entsprechende Geschwür fixiert.
Die Klammer wird entsprechend über dem Geschwür appliziert, komprimiert das
Gewebe und stoppt somit die Blutung. Dadurch kann durch eine begleitende
Behandlung das Geschwür verheilen, abfallen und mit der Klammer ausgeschieden
werden.
Dieses System ermöglicht es dem Arzt, Blutungen im
Bereich des Magens über ein endoskopisches System zu stoppen. Damit kann es
schon bei Standarduntersuchungen miteinbezogen werden und einen chirurgischen
Eingriff vermeiden.
Die intelligente Nitinol-Klammer ist Teil eines OTS
(„over the scope“) Systems, das sich in einer tierexperimentellen
Überlebensstudie bewährt hat. Bisherige Versuche, Blutungen mit einer Klammer
zu stoppen, wurden in einer TTS („through the scope“) Technik mittels
Stahlklammern durchgeführt. Die von Olympus in den Markt eingeführten
Hemoclips, welche auf dieser Technik basieren, erzielten zunächst große
Beachtung, konnten aber aus Design-Gründen und wegen unzureichender
Materialeigenschaften keinen Durchbruch schaffen; die Applikation war zu
schwierig und sie hatten zu geringe Schließkräfte.
Gastro-Intestinal
Ulcerations: Treatments and DevelopmentsGastro-Intestinal Ulcerations:
Treatments and Developments
Abstract
The
helicobacter pylori bacteria has been discovered and is today known as major
causal factor (~90%) for patients to develop gastric or duodenal ulcerations
and cancer. Stress, alcohol, nicotin, and abuse of drugs are other risk factors
as well. About 50 percent of the population is affected by this bacteria,
although most of them never show any symptoms.
In advanced
disease stages, where bleeding can lead to death, often other endoscopic
procedures had been tried out already unsuccessfully. Today the only procedure
to stop the bleeding would be an open surgical approach. In situations like
this, which represents an annual patient population of 1,2 million people
within the western world, the gastroenterologist would like to have an easy to
apply closing device, which stops the bleeding and makes the wound healing by
itself over time. It is very evident, that beside drug treatments for earlier
staged diseases, endoscopic treatments for both, the gastroenterologist as well
as for the abdominal surgeon, are getting the therapy-technology base of first
choice, due to the ease of use and here specifically, due to the quick access
possibility via the gastroenteroscope, besides the generally favorable
cost/outcome benefits compared to open surgical treatments.
To avoid
open surgical approaches, a self collapsing compression clip for endoscopic
hemostasis has been developed. The special bear trap design of the clip makes
use of the superelastic behavior of the shape memory alloy NiTi (Nitinol).
In case of a
bleeding peptic ulcer a pneumatic application device is installed on to the
distal end of the gastroenteroscope. The clip is preloaded with a special
loading device. After removing the loading device, the clip sits safely in the
applicator. The edges of the clip are securely integrated in the applicator so
that the gastroenteroscope can be installed through the esophagus without
damaging the surface of the mucosa.
Besides
catheter-based, fibrin-sealant delivering, wound closure devices and tamponade
systems, with its limitations and wide contraindications (e.g. chronic ulcers,
which are the majority), there is only one clip device, provided by Olympus
today. Its stainless steel TTS-clip (`through the scope´) is on the market
since 1999 and got a lot of attention at the beginning. Now the TTS-clip really
lost credibility, mainly due to design and material related issues (grasping
forces are too week, application very difficult).
The gastro-intestinal
clip (hemoclip) is specifically designed to provide an endoscopic wound-closure
system, which will allow immediate reaction, once a situation like the above
described would be faced by a gastroenterologist. This clip device represents a
very typical smart-material treatment solution, made out of NiTi into a
thorough thought OTS (“over the scope”) design concept. Animal experiments are
well under way, showing very positive results. Currently, there are different
clip sizes and smart application devices in development, which had been asked
by the market.
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