Mini-Turbine aus dem 3-D-Drucker

Herzschrittmacher gewinnt Energie aus Blutstrom

Ein neuer Herzschrittmacher aus dem 3-D-Drucker arbeitet ohne Batterie und Elektroden. Die Energie für den Betrieb gewinnt die Mini-Turbine aus dem Blutstrom.

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Herzschrittmacher ohne Batterie

Herzschrittmacher ohne Batterie: Der High-Tech-Lebensretter gewinnt Energie aus dem Blutstrom

Herzschrittmacher sind kleine Lebensretter für Menschen mit Herzrhythmusstörungen. Gerät das Herz aus dem Takt, bringt das elektrische Gerät ihm wieder einen regelmäßigen Schlag bei. Eine Lithium-Batterie sorgt dafür, dass dem Herzschrittmacher nicht plötzlich der Saft ausgeht. Das Problem: Sie hält nur rund zehn Jahre. Jetzt entwickelte ein Schweizer Forscherteam vom Inselspital Bern einen neuen Herzschrittmacher, der ohne Batterie und Elektroden auskommt. Stattdessen gewinnt die Mini-Turbine ihre Energie aus dem Blutstrom. In allen Tests habe der Herzschrittmacher genügend Leistung für einen sicheren Betrieb generiert, berichtet die Deutsche Gesellschaft für Kardiologie (DGK). Denn das ist der Albtraum wohl aller Herzschrittmacher-Träger: die Batterie ist erschöpft und das überlebenswichtige Gerät macht schlapp.

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Herzschrittmacher aus dem 3-D-Drucker

Das Forscherteam aus Herzspezialisten und Ingenieuren entwickelte den stromlosen Herzschrittmacher nach dem Prinzip, das auch bei Turbinen in Wasserkraftwerken zum Einsatz kommt. Das torpedoförmige Implantat besitzt einen Durchmesser von gut sechs Millimetern und wiegt 3,6 Gramm. Blut strömt um das kleine Gerät herum und versetzt dabei ein winziges Schaufelrad in Rotation. Über eine magnetische Kupplung treibt das Schaufelrad einen Mikrogenerator im Inneren des Gehäuses an und erzeugt so die notwendige elektrische Energie.
Das Schaufelrad konzipierten die Forscher für den Blutfluss in der rechten Hauptkammer des Herzens (Ventrikel). Mit einem 3-D-Drucker stellen sie den neuen Herzschrittmacher her. Ihre Tests mit dem Prototyp führten sie durch, indem sie die Strömungsverhältnisse im Ausflussbereich des rechten Ventrikels nachahmten und künstliches Blut bei einer Herzfrequenz von 60 Schlägen pro Minute fließen ließen. Die kleine Turbine war in allen Tests in der Lage, ausreichend Energie für einen zuverlässigen Betrieb aus dem Blutstrom zu gewinnen. Damit könnten Batterien im Herzschrittmacher bald passé sein, hoffen die Forscher. Auch bietet das Mini-Gerät Platz genug für die gesamte Schrittmachertechnik.

Herzschrittmacher sind zuverlässige Taktgeber fürs Herz

Batterien begrenzen nach wie vor die Lebensdauer von Herzschrittmachern. Bis zu zehn Jahre überlebt eine Lithiumbatterie, danach tauschen Chirurgen das Gerät, nicht aber die Elektroden, die zum Herzen führen, in einer Operation aus. Herzschrittmacher setzen Ärzte bei Patienten mit Herzrhythmusstörungen ein, bei denen der natürliche Herzrhythmus außer Takt gerät. Meist ist der Herzschlag zu langsam oder unregelmäßig, zum Beispiel bei einem AV-Block. Das Herz bildet und leitet elektrische Impulse zu langsam oder überhaupt nicht. Der Herzmuskel stellt weitgehend oder ganz seine Arbeit ein, was lebensgefährlich ist. Organe und Gewebe erhalten nicht mehr genügend Blut, Sauerstoff und Nährstoffe.

Eingepflanzter Herzschrittmacher: Mini-Implantat unter der Haut

Einen Herzschrittmacher pflanzen Herzchirurgen unter die Haut oder dem Brustmuskel in der Nähe des Schlüsselbeins ein. Der kleine Taktgeber besitzt zwei Elektroden, die bis ins Herz reichen und dort messen, wie aktiv der Herzmuskel ist. Gerät das Herz ins Stolpern, geben sie elektrische Impulse ab, die den Herzrhythmus wieder normalisieren. Im Gegensatz zu älteren Herzschrittmachern beginnen neue Geräte erst dann mit ihrer Arbeit, wenn der Körpermotor ins Stottern kommt.
Die einwandfreie Funktion der Herzschrittmacher überprüfen Mediziner regelmäßig. Neuere Geräte lassen sich auch per Telemedizin überwachen. Über Funk liest ein kleines Zusatzgerät außerhalb des Körpers automatisch und regelmäßig alle Daten aus. Das betreuende Herzzentrum erhält sie verschlüsselt per Handy- oder Telefonnetz. Erschöpft sich die Batterie allmählich, sind engere Kontrollen nötig. Ärzte zögern den Wechsel des Herzschrittmachers möglichst lange hinaus - aber ohne zu riskieren, dass der Herzschrittmacher aufgrund der leeren Batterie versagt.
Tipp! Infos rund um Herzschrittmacher, etwa zu Implantation, Urlaub oder Sport, bietet die Deutsche Herzstiftung.
Ingrid Müller

von

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