Das GASS - German Artificial Sphincter System



Die Verletzung des Nervus pudendus führt zu Harn- und Stuhlinkontinenz. Zur Verletzung des Nervus pudendus kommt es durch Traumen mit Beckenbeteiligung, bei tiefen Rückenmarksschädigungen mit Verletzung der Sakralnervenwurzeln oder bei Geburtsverletzungen. Neurourologisch besteht heutzutage die Möglichkeit der Behandlung mit Sphinkterprothesen, der Nervenstimulation und der Muskelverpflanzungen zur Kontinenzerlangung, jedoch ist keine der bisher praktizierten Therapiemethoden wirklich befriedigend.

Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit der mikrochirurgischen Nervenanastomosierung, wie sie zum Beispiel schon seit Jahrzehnten bei peripheren Facialisverletzungen (Verletzungen des Gesichtsnervs) mittels der Facialisanastomose bzw. der Hypoglossus-Facialis-Kreuzanastomose praktiziert wird.

Bis heute ist wenig über die neurobiologischen Reparationsvorgänge bekannt, die im spinalen Nervenkern (Nukleus Onuf) des Pudendusnervs nach peripheren Nervenverletzungen stattfinden. Seit geraumer Zeit ist bekannt, dass das periphere und zentrale Nervensystem in der Lage sind, kontinuierlich und dynamisch auf externe und interne Einflüsse zu reagieren. Von besonderem Interesse sind dabei die neuronale Plastizität und Nervenregeneration mit dem Aufbau neuer axonaler Verbindungen zum Muskel.

Tatsache ist, dass bis heute weder der Einfluss der mikrochirurgischen Anastomose des verletzten Nervus pudendus auf das Nervensystem oder auf den analen bzw. urethralen Sphincter experimentell untersucht worden ist noch eine mikrochirurgische operative Technik zur Versorgung von Pudendusverletzungen entwickelt wurde. Ziel ist es, eine funktionierende axonale Verbindung nach peripheren Pundendusverletzungen mittels mikrochirurgischer Operationstechnik zu entwickeln und im Versuch anzuwenden. Voruntersuchungen lassen auf gute Erfolgschancen schliessen. Damit liesse sich die Lebensqualität der betroffenen Parienten wesentlich verbessern.

Bleibt also Abzuwarten, was die Medizin in den nächsten Jahren auf dem Gebiet der Nervenanastomosierung noch Leisten wird. Gerade hier ist noch ein großes Potential an Forschung nötig, um das Wissen zu erweitern.



Das GASS - German Artificial Sphincter System

Ein neuer, intelligenter und voll implantierbarer Schließmuskelersatz soll diesen Patienten künftig helfen vor allem jenen 20 Prozent der Betroffenen, bei denen herkömmliche Methoden fehlschlugen. Auch für Menschen mit künstlichem Darmausgang dürfte das Gerät geeignet sein. Entwickelt haben es Dr. Hans-Jürgen Schrag und sein Team von der Universität Freiburg. Die Prothese besteht aus zwei Teilen: Der künstliche Schließmuskel selbst wird am unteren Darmausgang um den defekten Schließmuskel gelegt. Eine Steuereinheit sitzt unter der Haut in der Bauchwand. Sie hat etwa die Größe einer Streichholzschachtel und beherbergt auch die Batterien. Diese können durch Induktion von außerhalb des Körpers aufgeladen werden, ein Batteriewechsel entfällt folglich. Gesteuert wird die Apparatur per Funk mit einem kleinen Handsender. Noch befindet sich der künstliche Schließmuskel in der Entwicklung. Etwa Anfang 2007 soll er erstmals am Menschen getestet werden.

So funktioniert der Ersatzschließmuskel

Bei dem von Dr. Schrag und seinem Team vorgeschlagenen künstlichen Schließmuskel wird eine elastische Trägerhülse den nicht mehr funktionsfähigen Schließmuskel des Enddarms zirkulär umfassen. An der Innenseite der Trägerhülse befindet sich eine Kompressionseinheit, ein so genannter Kompressionscuff, der sich durch Befüllen mit einer Flüssigkeit aufbläht und so den Darm von außen zusammendrückt. Das Füllen und Entleeren des Cuffs geschieht mittels einer Mikropumpe, die die Flüssigkeit zwischen dem Kompressionscuff und einem Reservoir hin- und hertransportiert. Mit diesem Bauteil wird eine weitgehende Miniaturisierung des gesamten Systems möglich. Alle Cuffs, die Mikropumpe, sowie Teile der Steuerelektronik und der Energieversorgung können in der Trägerhülse untergebracht werden. Somit vereinfacht sich die Implantation erheblich, das Infektionsrisiko sinkt und das gesamte Gerät ist weniger störanfällig.

Der Cuff-Ansatz stellt drei Anforderungen an die Mikropumpe. Erstens muss eine ausreichende Förderrate auch bei bereits teilweise aufgebautem Druck im Cuff erzielt werden, um den Darm schnell zu schließen. Zweitens muss der einmal geschlossene Darm dicht bleiben, der Druck im Cuff also gehalten werden. Die Pumpe muß somit eine zuverlässige Ventilfunktion beinhalten. Drittens muss der Druck im Cuff wiederabgebaut werden, um ein Öffnen des Darms zu ermöglichen. Diese Anforderungen sollen mit einer piezoelektrischen Siliziumpumpe erfüllt werden.


Material und Methoden

Die aus Polyurethan (PU) gefertigten Hohlkörper der GASS-Kompressions- und Reservoircuffs sind auf einem flexiblen Trägerring angebracht und mit einer speziellen, bidirektionalen Piezomikropumpe, mit integrierten Mikroventilen verbunden. Im Gegensatz zu Silikon beruht die In-bzw. Deflation auf dem Prinzip der PU-Körper Deformierung. Die biomechanische Evaluation erfolgte in vitro an isolierten Kolon- und Analkanalpräparaten vom Schwein mit Hilfe einer 8 Kanal Perfusionsmanometrie (Medtronic). Der getestete Prototyp misst im Innendurchmesser 30 mm, der maximale Aussendurchmesser beträgt 55 mm (max. Cex-Inflation).

Ergebnisse

Das spezielle Cuff-Design zeigt einen linearen Cint-Druckanstieg ab 6,5 cc und erreicht einen medianen Spitzendruck von 385 mmHg (supramaximales Füllvolumen: 8 cc, Hysterese zwischen 1-6,5 cc). Die Kontinenzschwelle für flüssige Stuhlanaloga (Flussdruck >200 cm H20) beträgt in Abhängigkeit der Präparatedurchmesser zwischen 6,5 und 7 cc, verbunden mit einem medianen intraluminalen Druckanstieg zwischen 39 und 76 mmHg. Die 30x10x2mm messende Mikropumpe hat ein derzeitiges Leistungsspektrum von 1ml/min (Druckaufbau 150 mm Hg, druckresistent bis 750 mm Hg).

Schlussfolgerung

Minimale Totraumvolumen und das spezielle Cuff-Design ermöglichen den Einsatz einer speziell konzipierten Mikropumpe und gewährleisten somit ein hochintegratives Funktionsprinzip der patentierten GASS-Prothese. Die intraluminal erreichten Drücke sind denen des klinisch relevanten Acticon ABS vergleichbar und implizieren den gewebeprotektiven Einsatz im Bereich des Analkanals bei hoher Kontinenzleistung.

Aktueller Stand

Zu Beginn des Projekts wurde das mechanische und fluidische Verhalten der Pumpe simuliert und der Herstellungsprozess definiert, sowie eine Ansteuerelektronik entwickelt. Die Pumpe wurde seit dem kontinuierlich verbessert. Gegenwärtig wurde mit der Integration der Pumpe in das Cuff-System begonnen.

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Peter Woias
Artificial Sphincter Study Group Konstruktion von Mikrosystemen
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
nstitut für Mikrosystemtechnik (IMTEK)
Georges-Köhler-Allee 102
D-79110 Freiburg
Tel.: 0761/203-7490
Fax: 0761/203-7492
E-Mail: woias@imtek.de

Dr. Hans-Jürgen Schrag
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Abt. Allgemein- und Viszeralchirurgie mit Poliklinik
Hugstetterstraße 55
D-79095 Freiburg
Tel: 0761/270-2805/06
Fax: 0761/270-2804
E-mail: h.j.schrag@t-online.de






Letzte Änderung am:  21 Dez 2013 13:59


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