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Behandlung von Vorhofflimmern mithilfe von mit Parylene beschichteten Pulsed-Field-Ablation-Instrumenten
Das menschliche Herz arbeitet mit erstaunlicher Zuverlässigkeit und führt Tag für Tag rund 100.000 Herzschläge aus. Das Reizleitungssystem des Herzens, ein spezielles elektrisches System, das die rhythmischen Kontraktionen der verschiedene Herzbereiche bewirkt, ist ausschlaggebend dafür, dass der gesamte Körper ständig mit strömendem Blut versorgt wird1.
Bei jedem Herzschlag werden die vier Herzkammern aktiviert. Im oberen Bereich befinden sich die Vorhöfe oder Atrien, im unteren Bereich die Ventrikel. Die Herzschlagfrequenz beginnt, wenn der rechte obere Vorhof ein elektrisches Signal erhält, das schnell an den linken Vorhof weitergeleitet wird. Dieses Signal bewirkt, dass sich die beiden Vorhöfe zusammenziehen, wodurch Blut in den rechten und linken Ventrikel gepumpt wird. Das Signal erreicht danach die Zellen zwischen den Vorhöfen und Ventrikeln, wo es lange genug verbleibt, so dass sich die Ventrikel mit Blut füllen können. Anschließend wird das nächste Signal ausgelöst, wodurch bewirkt wird, dass sich die Ventrikel schnell zusammenziehen und Blut aus dem Herzen in den Rest des Körpers pumpen. Zur gleichen Zeit entspannen sich die Vorhöfe und füllen sich mit Blut in Vorbereitung auf die nächste Kontraktion der Vorhöfe. Der elektrische Zyklus beginnt dann erneut und löst den nächsten Herzschlag aus. All dies geschieht in weniger als einer Sekunde.
Durch Veränderungen im Herzgewebe werden unter Umständen Leitungsstörungen im Herzen verursacht. Diese Veränderungen können dazu führen, dass die elektrischen Signale unregelmäßig generiert werden, oder sie behindern die normale Übertragung dieser Signale durch das Herz. Dadurch ergeben sich Unregelmäßigkeiten im Herzschlag, was als Arrhythmie bezeichnet wird. Die häufigste Erscheinungsform der Arrhythmie ist das Vorhofflimmern, das eine erhöhte Herzfrequenz, Herzklopfen, Schwindelgefühle, niedrigen Blutdruck, extreme Schwäche, Blutgerinnsel oder Herzstillstand bewirken kann. Es wird geschätzt, dass sich die Anzahl der Menschen mit Vorhofflimmern zwischen 2010 und 2019 von 33,5 Mio. auf 59 Mio. erhöht hat2.
Zur Behandlung von Vorhofflimmern werden anfänglich oft blutverdünnende Medikamente angewendet und unter Umständen auch Schrittmacher implantiert. Die so genannte Pulsed-Field-Ablation (PFA) stellt eine neue Behandlungsmethode dar. PFA nutzt pulsierende elektrische Felder mit hoher Amplitude, um eine Vernarbung des betroffenen Herzgewebes zu bewirken und dadurch die fehlgeleiteten elektrischen Signale, die den unregelmäßigen Herzschlag verursachen, aufzulösen oder zu isolieren. Das PFA-Instrument wird bei diesem Verfahren über einen Katheter in das Herz eingeführt, um die pulsierende Energie in direktem Kontakt mit dem betroffenen Herzgewebe anzuwenden. Auf dem US-amerikanischen Markt sind derzeit zwei von der FDA-Behörde genehmige PFA-Instrumente verfügbar: das PFA-System FARAPULSE™ von Boston Scientific und das PFA-System PulseSelect™ von Medtronic.
Abbildung 2 zeigt eines dieser beiden Instrumente. FARAWAVE™, der Ablationskatheter des FARAPULSE-Systems, weist eine korbförmige Konfiguration mit Silberbändern auf. Die Silberbänder sind die Elektroden (zum Übertragen der Energie), die aktiviert werden, um während des Verfahrens pulsierende Energie durch das Gewebe zu senden. Die gelben Bereiche des Katheters sind elektrisch isoliert, wodurch gewährleistet wird, dass die pulsierenden elektrischen Felder selektiv auf das Zielgewebe angewendet werden können.
Die stark eingeschränkte Auswahl an Isolierungsmaterialien, die den heutigen Qualitätsanforderungen gerecht werden, erschwert die Aufgabe für Hersteller und Designer, die die speziellen Isolierungseigenschaften, die Biokompatibilität und Gleitfähigkeit der Materialien, Umweltvorschriften, die Wiederholbarkeit der gewählten Anwendung und viele andere Aspekte berücksichtigen müssen. Darüber hinaus müssen die meisten kathetergestützten Instrumente strikte Anforderungen hinsichtlich ihrer Abmessungen und der zulässigen Toleranzen erfüllen, sodass die Dicke der isolierenden Beschichtung ein wichtiges Kriterium für das Design ist. Das Design mancher Instrumente erlaubt zwar Spielraum für dickere Folienmaterialien, aber es kann zu Problemen kommen, wenn bei dickeren Beschichtungen keine einheitliche Folienstärke erzielt werden kann.
Biokompatible und biostabile konforme Parylene-Beschichtungen bieten isolierende Eigenschaften und Gleitfähigkeit und verbessern die Zuverlässigkeit unterschiedlichster Geräte und Komponenten. Parylene wird in ultradünnen und porenfreien Lagen aufgetragen, die eine dünne Isolationsfolie bilden und für die anderen Komponenten des Gerätedesigns viel Platz lassen. Trotz der geringen Folienstärke bietet Parylene auch hervorragende elektrische Isolierung und weist eine natürliche, trockene und gleitfähige Oberfläche auf. Diese Eigenschaften schaffen ideale Voraussetzungen für Verfahrenstechnologien, die einen Katheter erfordern, wie beispielsweise das PFA-Verfahren, und verbessern die Effektivität und Zuverlässigkeit dieser Verfahren.
Mit Parylene beschichtete medizinische Geräte werden weltweit für chirurgische Zwecke und in Langzeitimplantaten eingesetzt. Kunden rund um die Welt schätzen diese Beschichtungen aufgrund ihrer Biokompatibilität und ihrer Leistungseigenschaften, und Parylene erfüllt eine wichtige Aufgabe beim Schutz heutiger und zukünftiger medizinischer Geräteplattformen und Geräte.
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Literaturhinweise
- U.S. Department of Health and Human Services. (n.d.). How The Heart Works. National Heart Lung and Blood Institute. https://www.nhlbi.nih.gov/health/heart
- Atrial fibrillation: Epidemiology, screening and Digital Health. (2024, February). https://www.thelancet.com/journals/lanepe/article/PIIS2666-7762(23)00205-3/fulltext
*FARAPULSE und FARAWAVE sind eingetragene Marken von Farapulse, Inc. PulseSelect ist eine eingetragene Marke von Medtronic Inc.
Global Coverage Ausgabe 98, Frühjahr 2024
