Der Herzschrittmacher
Grundlagen - Wie funktioniert das Herz?
In Deutschland starben 2010 über 850.000 Menschen. Die häufigste Todesursache waren Herz-Kreislauferkrankungen: Von diesen 858.768 starben 352.689 Menschen an einer solchen Erkrankung. Die zweithäufigste Todesursache war das Krebsleiden (218.889 Menschen). [6] Das Herz-Kreislaufsystem ist ein sehr empfindliches und wichtiges System unseres Körpers. Dem Herzen kommt als Motor des Kreislaufs die besondere Aufgabe zu, den gesamten Körper mit notwendigen Stoffen zu versorgen.[4] Es kann im Laufe des Lebens zu verschiedensten Komplikationen im Herz-Kreislaufsystem kommen, welche aber größtenteils behandelt werden können. Eine Möglichkeit, um den Herzschlag wieder in den richtigen Takt zu bringen, ist beispielsweise der Herzschrittmacher. Am Anfang glaubten selbst ihre Erfinder nicht an seinen langfristigen Erfolg[8], doch bis heute retten und verlängern weiterentwickelte Modelle Menschenleben auf der ganzen Welt. So wurden nach Angaben des Herzschrittmacher-Registers im Jahre 2011 allein in Deutschland 75.702 Implantationen registriert. [1]Das Gerät, das schon seit über 50 Jahren[7] Leben lebenswerter macht, werden wir im Folgenden genauer unter die Lupe nehmen.
Aufbau und Funktion des Herzens
Das Herz ist der „Hochleistungsmotor“ des Körpers. Seine Aufgabe ist es, den Körper, insbesondere Organe und Gewebe, über einen kontinuierlichen Blutfluss mit ausreichend Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen.
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Die Leistung des Herzens kann man im Wesentlichen in Kraft des Herzschlages und Regelmäßigkeit des Taktes (Herzrhythmus) untergliedern. Schlägt das Herz zu langsam oder zu schnell, kann das immense Auswirkungen auf den gesamten Körper haben.
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In der Mitte des Brustkorbes, leicht links versetzt hinter dem Brustbein, befindet sich das Herz. Es ist ein in etwa faustgroßer Hohlmuskel, der von zwei Hüllen eingeschlagen ist. Die äußere Hülle besteht aus festem Binde- und Fettgewebe. Diese ist durch einen Gleitfilm von einer inneren Hülle getrennt, welche direkt mit dem Herzmuskel verwachsen ist. Dieser Gleitfilm verhindert, dass sich die äußere Hülle bei Kontraktionen (Zusammenziehen und entspannen des Herzmuskels) nicht mitbewegt. Das Herz selbst wird über die Herzkranzgefäße (Koronararterien) mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt, welche direkt auf dem Herzmuskel verlaufen. Alle Komponenten zusammen ergeben den sogenannten Herzbeutel.
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Der Hohlmuskel selbst ist durch die Herzscheidewand in eine linke und eine rechte Hälfte aufgeteilt. Jede dieser Hälften besteht wiederum aus einem Vorhof (Atrium) und einer Herzkammer (Ventrikel). Die Vorhöfe nehmen jeweils Blut aus verschiedenen Kreisläufen auf und leiten dieses in die Herzkammern. Aus den Herzkammern wird das Blut in den entsprechenden Kreislauf gepumpt. Um zu gewährleisten, dass das Blut immer in die richtige Richtung fließt, sind Vorhöfe und Kammern, sowie Kammern und Arterien durch Herzklappen von einander getrennt. Die Herzklappen zwischen Vorhöfen und Kammern werden auch als „Segelklappen“ (Aussehen gleicht einem Segel) bezeichnet, während die Herzklappen zwischen Kammern und Arterien auch „Taschenklappen“ (Aussehen gleicht einer Einkaufstasche) genannt werden. Segelklappen und Taschenklappen werden jeweils wieder in linke und rechte Herzhälfte unterteilt.
Die linke Segelklappe heißt auch „Mitralklappe“ („zweizipflige Klappe“), da sie einer Bischofsmütze (Mitra) ähnelt, während die linke Segelklappe „Trikuspidalklappe“ („dreizipflige Klappe“) genannt wird. Die linke Taschenklappe wird auch als „Aortenkappen“ und die rechte Taschenklappe als „Pulmonalklappe“ bezeichnet.
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- Abb1: Aufbau des Herzens [9]
Warum schlägt unser Herz?
Über die obere und untere Hohlvene gelangt das sauerstoffarme, kohlenstoffdioxidreiche Blut in den rechten Vorhof. Über die rechte Herzkammer wird es danach in die Lungenarterie in das Kapillarnetz der Lunge gepumpt. In den Kapillaren wird der über die Atmung aufgenommene Sauerstoff in die Blutkörperchen eingebunden, während sie das Kohlenstoffdioxid abgeben. Das Blut fließt dann über die Lungenvene zurück in den linken Vorhof. Das sauerstoffreiche Blut wird erst in die linke Herzkammer weitergeleitet und dann in die Hauptschlagader (Aorta) gepumpt. [2] [3] [4] [5]
- Abb2: Blutkreislauf im Überblick. [10]
Das Herz arbeitet wie eine Saug- und Druckpumpe. Die einzelnen Herzklappen sorgen bei diesem Prozess dafür, dass das Blut der verschiedenen Abschnitte des Herzens immer in die richtige Richtung fließt. Beide Herzhälften arbeiten simultan, wohingegen sich jeweils Kammer und Vorhof abwechselnd zusammenziehen und entspannen.
Die Phase, in der die Herzmuskulatur entspannt wird, nennt man Diastole. Während der Diastole sind die Segelklappen zwischen Vorhof und Kammer geöffnet, sodass in die rechte Herzkammer das sauerstoffarme Blut aus den Hohlvenen fließt. Aus den Lungenarterien strömt das sauerstoffreiche Blut in die linke Herzkammer. Die Diastole endet, wenn die beide Herzkammern gefüllt sind.
In der Phase der Systole zieht sich die Herzmuskulatur zusammen, wodurch die Segelklappen geschlossen werden und die Taschenklappen zu Lungenvene bzw. Aorta geöffnet sind. So kann über die Aorta das sauerstoffreiche Blut in den Körper und über die Lungenvene das sauerstoffarme Blut in das Kapillarsystem der Lunge gepumpt werden.
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Über die Aorta wird den Organen und dem Gewebe nun das sauerstoffreiche Blut zugeführt. Anschließend wird von diesen das sauerstoffarme Blut zurück über die Venen zum Herz transportiert. Beide Herzkammern befördern dieselbe Menge Blut: Die rechte Kammer befördert diese in den sogenannten „kleinen Kreislauf“, die linke Kammer in den „großen Kreislauf“. Das Herz schlägt etwa 70 mal pro Minute und pumpt pro Herzschlag in etwa 70ml Blut von dem einen in den anderen Kreislauf. Das sogenannte Herzminutenvolumen trägt in ruhender Position also ca. 5 Liter. Bei körperlichen Mehrbelastungen steigt der Sauerstoffbedarf und somit das Herzminutenvolumen. So kann die Schlagzahl auf ca. 180 Schläge pro Minute erhöht werden und das Herzminutenvolumen auf bis zu 30 Liter pro Minute anwachsen.
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Schlägt das Herz zu langsam oder zu unregelmäßig, kann es zu Durchblutungsstörungen des Gehirns und anderer Organe kommen. Infolgedessen können Beschwerden wie Schwindel, Abgeschlagenheit, Leistungseinschränkungen und kurze Bewusstlosigkeit auftreten. In solchen Fällen kann die Implantation eines Herzschrittmachers sinnvoll sein.
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Die wichtigsten Herzdaten im Überblick [4] |
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|---|---|---|
| In Ruhe | Unter Belastung | |
| Herzfrequenz(Schläge/min) | ca. 70 | > 180 |
| Herzminutenvolumen (Liter/min) | 5 | > 25 |
| Sauerstoffverbrauch (ml/min) | 20-30 | 100/120 |
Der natürliche Schrittmacher des Herzens
Der Sinusknoten ist der Taktgeber für die Kontraktionen des Herzens. Er besteht aus spezialisierten Zellen, welche in der Herzwand des rechten Vorhofes liegen. sber Leitungsbahnen in den Vorhöfen werden elektrische Impulse vom Sinusknoten zum „Atrioventrikularknoten“ (kurz:AV-Knoten), welcher zwischen den Vorhöfen und Herzkammern sitzt, gesendet. Von hier aus entspringen viele verzweigte Leitungsbahnen, über die das elektrische Signal an die Vorhöfe und Kammern weitergegeben wird und schließlich die Muskelzellen dazu anregt, sich zusammenzuziehen. Dieses elektrische Leitungssystem gibt den Takt des Herzens vor und gewährleistet, dass das Herz überhaupt schlägt. Der Sinusknoten ist demnach der natürliche Schrittmacher des Herzens. [3] [4] [5]
Die Schrittmachertechnik
Schlägt das Herz eines Patienten zu langsam (Bradykardie) oder macht häufig Pausen, wird ihm ein künstlicher Taktgeber, der Herzschrittmacher, eingesetzt, um den Sinusknoten zu unterstützen. Der Schrittmacher gibt, wenn nötig, ebenfalls elektrische Impulse ab, um den Herzmuskel zur Kontraktion anzuregen.[5]
- Abb3: Herzschrittmacher mit Elektrode. [12]
Die Geschichte des Herzschrittmachers
Vor mehr als 50 Jahren wurde die erste Herzschrittmacherimplantation durchgeführt. Die Entwicklung und Konzeption des Gerätes, welches tausende Menschenleben verbessert und verlängert, reicht jedoch viel weiter zurück.
Bereits um 1580 untersuchte Girolamo Mercuriale verschiedene Formen von plötzlicher Bewusstlosigkeit (Synkope) durch Durchblutungsstörungen. Giovanni Battista Morgagni führte diese Forschungsreihe erst 1761 weiter und beschrieb exakt die kreislaufbedingten Synkope.
[19] Daraus ableitend, versuchten verschiedenste Wissenschaftler den Körper durch Stromschläge zu manipulieren. So versuchten 1774 Mr.Squires[19] und 1788 Charles Kite[17] Verstorbene mittels Stromschlägen zu reanimieren. 1800 führte Francois Xavier Bichat Experimente an Enthaupteten durch und schaffte es schließlich durch gezielte Stromstöße das Herz der Verstorbenen wieder zum Schlagen zu bringen.
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Auf dem langen Weg bis zum ersten richtigen Schrittmacher gab es sehr viele Entwicklungsstufen. Wir werden uns im Folgenden nur auf die elementaren Fortschritte beschränken.
Die Entwicklung des Herzschrittmachers (Auszug) |
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|---|---|
| Jahr | Ereignis | 1932 | Der Arzt Ilbert S. Hyman entwickelte den Plan für ein Gerät, das durch periodische Stromimpulsen das Herz zum Schlagen anregen sollte. Dieser erste Schrittmacher hatte zwei Bestandteile: Ein Gleichstromgenerator und ein Stromunterbrecher. Angetrieben wurde der Generator über eine Kurbel. Durch den Brustkorb hindurch wurde mithilfe einer eingeführten Nadelelektrode der Herzschlag angeregt. Dieses Gerät wog damals 7,2 kg und musste alle 6 Minuten neu aufgeladen werden. Heute würde dieses Gerät eher als Defibrillator angesehen werden und nicht als Herzschrittmacher gelten. [2] [16] [17] [19] [20] |
| 1958 | Der amerikanische Arzt S. Furman entwickelte das Prinzip der transvenösen intrakardialen Stimulation weiter. Anders ausgedrückt sollte laut dem Prinzip eine Sonde oder Elektrode über das Venensystem (transvenös) bis in das Herzinnere (intrakardial) gepflanzt werden, welche die Stimulation des Herzens mit niedrigen Energien ermöglichte. Durch diese Erfindung wurde der dauerhaft und vollständig implantierte Herzschrittmacher erst denkbar. [2] [18] [17] [19] |
| 1958 | Noch im selben Jahr führten die Ärzte Rune Elmquist und Ake Senning die erste Implantation eines Schrittmachers im Karolinska Hospital Sofna/Schweden beim Patienten Arne Larsson durch. Arne Larsson litt an sogenannten „Adam-Stokes-Anfällen“, eine durch einen Virusinfektion hinterlassene Störung bei der Weiterleitung der elektrischen Signale im Herzen, welche zu lebensgefährlichen Ohnmachtsanfällen führte. Larssons Herz zog sich so nicht mehr synchron zusammen, was chaotische Kontraktionen von Vorhöfen und Kammern zur Folge hatte. Dadurch wurde nicht mehr genügend Blut in den Kreislauf des 42 Jährigen gepumpt. Sein Gehirn wurde nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt, was häufig zu Ohnmachten führte.
Seine Anfälle waren so heftig, dass er teilweise bis zu 30 Mal am Tag wiederbelebt werden musste.
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Durch diese besonderen Umstände gab es keine andere Behandlungsmethode für Larsson. Ihm wurde das experimentelle Gerät implantiert, obwohl es selbst Elmquist und Senning noch nicht für einsatzfähig hielten. [19] Der Schrittmacher bestand aus einem runden Behältnis mit etwa sechs Zentimeter Durchmesser. Im Inneren befanden sich zwei Transistoren, eine Nicke-Cadium-Batterie, sowie eine Spule, über welche die Batterie von außen jede Woche wieder aufgeladen werden musste. Das Konstrukt wurde mit Hartwachs ausgegossen. [16] [19] Für die Implantation wurde dem Mann der gesamte Brustkorb geöffnet und die Elektroden direkt auf den Herzmuskel genäht. Larssons Herz hatte daraufhin wieder einen konstanten Takt von 72 Schlägen pro Minute, welcher absolut im Normalbereich liegt. Dieser erste Schrittmacher übernahm damals nur die nötigsten, lebensnotwendigen Funktionen. Das Herz wurde nur im Bereich der Herzkammer mit einer festen Frequenz stimuliert. Er nahm auf physiologische Eigenschaften des Patienten keine Rücksicht und arbeitet nur eine kurze Zeit. Bereits innerhalb von 24 Stunden gab der erste implantierte Schrittmacher seinen Geist auf, da die Kapazität der Batterie bereits aufgebraucht war. Direkt am nächsten Morgen wurde Larsson das einzige weitere Exemplar eingepflanzt, dessen Anwendung erfolgreicher war. [2] [16] [17] [19] Larsson starb erst 2001 im Alter von 86 Jahren. Bis zu seinem Tode wurden ihm unglaubliche 26 [17] [21] [23] weitere Herzschrittmacher implantiert. (Weitere Quellen sagen: 21 [16], 22 [24], 24 [19], 25 [22] verschiedene Schrittmacher). |
| 1960 | In den USA begann Wilson Greatbatch bereits 1956 mit Arbeiten an einem ersten Modell für einen Herzschrittmacher. Ursprünglich war er vom Institut zur Erforschung chronischer Krankheiten in Buffalo beauftragt worden, eine Apparatur zum Aufzeichnen von Herzschlägen zu bauen, doch nachdem der von ihm gewählte Widerstand der elektronischen Schaltung die falsche Größe hatte, produzierte das Gerät ein unregelmäßiges Signal. Dieses Signal stimulierte das Herz und führte zu einem raschen Puls, während der Transistor nur wenig Strom verbrauchte. Außerdem lief der Schrittmacher mit einer Zink-Quecksilber-Batterie, sodass er nicht mehr von außen aufgeladen werden musste. 1958 tat er sich mit dem Chirurgen William Chardack zusammen und entwarf einen Prototyp in der Größe einer Streichholzschachtel. Am 6. Juni 1960 wurde dieser Prototyp erstmals einem 77-Jährigen Mann mit unregelmäßigem Herzschlag implantiert. Doch auch Greatbatchs Schrittmachersystem hatte mit Anlaufschwierigkeiten zu kämpfen: Von den ersten 16 implantierten Schrittmachern war keiner ohne Defekt.
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Der Chardack-Greatbatch-Schrittmacher wurde 1961 von dem Unternehmen Medtronic lizenziert, welches sich dadurch zum weltweiten Marktführer bei der Herstellung von Herzschrittmachern und implantierbaren Defibrillatoren entwickelte. [28] |
| 1961 | Drei Jahre nach der ersten Implantation eines Herzschrittmachers weltweit wurde vom Düsseldorfer Chirurg Heinz-Joachim Sykosch erstmals auch in Deutschland ein Herzschrittmachersystem implantiert. Der erste deutsche Träger einer Schrittmachereinheit war ein damals 19-Jähriger Patient, welcher aufgrund eines Motorradunfalls an kardialen Synkopen (Herzstillständen) litt. [25]
Andere Behandlungsmethoden brachten keinen langfristigen Erfolg. Synkosch hatte jedoch über ein Schrittmachersystem in einer Fachzeitschritt gelesen und bat seinen Vorgesetzten darum, eine solche Operation durchführen zu dürfen. Dieses Vorhaben wurde von diesem jedoch unmissverständlich abgelehnt, da diese Technik zum damaligen Zeitpunkt noch in einem experimentellen Stadium war und das damit verbundene Risiko als sehr hoch eingeschätzt wurde. Entgegen der Anordnungen seines Vorgesetzten entschied sich Synkosch trotzdem dazu, die Operation durchzuführen. Dadurch wurde er direkt entlassen, später aber dank des Erfolges der Operation wieder eingestellt.
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Der Patient starb erst im Alter von 40 Jahren aufgrund von Komplikationen während einer anderen Operation. [25] |
1964 | Von Castellanos wurde 1964 der erste Schrittmacher entwickelt, der nur bei Bedarf einen Impuls an das Herz schickt, um es zum Schlagen zu animieren. [16] [17] [31] |
| 1970er | Um die Laufzeit des Herzschrittmachers zu verlängern, wurde ständig nach neuen effizienteren Energiequellen gesucht. So wurden von 1971-1976 tatsächlich Herzschrittmacher eingesetzt, welche ihre Energie durch den Zerfall von ungefähr 200mg Plutonium gewannen. Dieses giftige, radioaktive Schwermetall verschaffte dem Schrittmacher eine Lebenszeit von ca. 10 Jahren. [16] [31] |
| 1972 | Der erste von außen, mehrfach umprogrammierbare Herzschrittmacher wurde entwickelt. Mit ihm konnten erstmals unkompliziert Veränderungen am Programm und damit am Verhalten (z.B.Anzahl der Impulse) eingestellt und so dem Krankheitsbild des Patienten angepasst werden. [19] [31] |
| 1972/1975 | Es wurde der erste Herzschrittmacher entwickelt, der als Energiequelle eine Lithiumiodid Batterie hatte. Vorteil dieses Batterietyps sind die hohe Spannung bis zu 3,02 Volt bei geringem Volumen und Gewicht. Die Laufzeit des Gerätes erhöhte sich auf ca. 15 Jahre. [19] [31] |
| 1976/1978 | H.D. Funke entwickelte 1978 den ersten optimierten zweikammerigen Schrittmacher, den sogenannten DDD-Herzschrittmacher. Dieser Schrittmacher unterstützt sowohl Vorhof als auch Herzkammer und passt sich allen langsamen Herzrhythmusstörungen selbstständig an. [2] [19] [31] |
| 1983 | Es wurden erste Systeme entwickelt, welche den Herzschlag automatisch der Frequenz der Körperbelastung anpassen können. [19] [31] |
| 1992 | Im Jahre 1992 wurde erstmals ein Herzschrittmacher entwickelt, der komplett in die natürliche Regulierung des Herz-Kreislaufsystems integriert war. [16] [17] |
| 1995 | In diesem Jahr setzte sich endgültig der sogenannte Zweikammerschrittmacher durch, der mittels einer Elektrode Vorhof und Kammer gleichzeitig stimulieren konnte. (AV-sequentielle Einsondensysteme mit Vorhofstimulation [Single-Lead"-DDD-Mode] ) [16] [17] [31] |
Funktionsweise des Herzschrittmachers
Ein Herzschrittmacher hat zwei Aufgaben: Einerseits überwacht er den Herzschlag des Patienten, andererseits regt er durch die Abgabe von elektrischen Impulsen den Herzmuskel an. Er koordiniert also die Abläufe der Pumpfunktion des Herzens (ähnlich wie der natürliche Schrittmacher des Herzens: Der Sinusknoten). Der mechanische Vorgang des Pumpens wird jedoch von den Herzmuskelzellen selbst übernommen.
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Thomas Rauwolf und Hermann D.Funke geben in ihrem Buch „Gut Leben mit dem Herzschrittmacher“ einen sehr anschaulichen Vergleich für das Zusammenspiel zwischen Herzschrittmacher und Herz an:
“Einen guten Vergleich stellt hierfür das Zusammenspiel zwischen einem Dirigenten und seinem Orchester dar. Der Herzschrittmacher übernimmt dabei die wichtige Funktion des Dirigenten, das heißt, er gibt bildlich gesprochen den Takt und das Zusammenspiel vor. Durch die Abgabe von elektrischen Impulsen wird der Herzmuskel im Vorhof und/oder der Herzkammer elektrisch erregt. Aufgrund dieses Reizes wird die eigentliche Pumpfunktion durch das gleichzeitige Kontrahieren (Zusammenziehen) und wieder Entspannen von Herzmuskelzellen hervorgerufen. Die mechanische Kraft wird durch den Herzschrittmacher (HSM) nicht beeinflusst. Bildlich gesprochen müssen die Instrumente des Orchesters von den Musikern selbst gespielt werden, damit ein Klang entsteht: Der Dirigenten gibt nur den Rhythmus vor.“[32]
Der Herzschrittmacher sollte im optimalen Fall eine Herzrhythmusstörung so behandeln, dass das Herz in möglichst normaler zeitlicher Abfolge schlägt. Das Herz besteht aus zwei hintereinander gekoppelten Pumpbereichen, dem Vorhof und der Herzkammer, welche in einer bestimmten Abfolge nacheinander erregt werden, sodass ein natürlicher Herzrhythmus entstehen kann. Idealerweise muss ein Schrittmacher demnach ein Zweikammerschrittmacher sein, der auf beide Pumpbereiche Einfluss nimmt. In vielen Fällen ist die Einflussnahme auf den Vorhof jedoch nicht medizinisch notwendig, weswegen oft nur ein Einkammerschrittmacher verwendet wird, der lediglich die Schlagfolge der Hauptherzkammer beeinflusst. In seltenen Fällen kann aber auch die alleinige Stimulation des Vorhofes sinnvoll sein. (Vorhofschrittmacher). [2]
Ein modernes Herzschrittmachersystem besteht aus zwei Komponenten: Dem eigentlichen Schrittmacher und einer oder mehreren Elektrode/n (Einkammer/Zweikammer). Das Gehäuse des Schrittmachers besteht aus einem gewebefreundlichen Titan und es beinhaltet einen elektronischen Schaltkreis sowie eine Lithiumiodid-Batterie. Das Herz wird über elektrische Impulse, die vom Schaltkreis über die Elektrode an das Herzmuskelzellen geleitet werden, dazu angeregt, sich zusammenzuziehen. Umgekehrt liefert die Elektrode dem Schrittmacher Informationen über die Herzaktivität, durch die der Schrittmacher die Impulsabgabe den Bedürfnissen des Herzens anpassen kann. Moderne Herzschrittmacher können zusätzlich von außen mit einem speziellen Gerät umprogrammiert werden. Dadurch können Programm und Verhalten des Schrittmachers an die Bedürfnisse des Trägers angepasst werden. [2] [5]
Steckbrief Herzschrittmacher [2]
Aufgabe: Herzmuskel durch Abgabe von Impulsen zum Schlagen bringen, sollte das herzeigene Schrittmachersystem (Sinus- und AV-Knoten) nicht mehr zuverlässig funktionieren. Außerdem nimmt er die Aktivität des Herzens wahr und wird nur aktiv, wenn dies medizinisch sinnvoll ist.
Durch den Herzschrittmacher wird die Schlagfolge des Herzens wieder harmonisiert, was sich positiv auf die Pumpleistung des Herzens auswirkt.
ABER: Geschädigtes Herzmuskelgewebe kann der Herzschrittmacher nicht ersetzten. Er gibt lediglich Signale an die Herzmuskelzellen. Den mechanischen Pumpvorgang bewerkstelligt alleine der Herzmuskel.
Außerdem kann der Herzschrittmacher einen zu schnellen Herzschlag nicht korrigieren. Dies ist nur mit Medikamenten oder einem ICD möglich.
Die Lebensdauer eines modernen Herzschrittmachers beträgt im Durchschnitt 7-10 Jahre. Sie hängt vor allem von der Batterie ab. Sollte ein Gerät ausgetauscht werden müssen, ist dies ohne weiteres durch eine kleine Operation mit örtlicher Betäubung möglich. Diese Operation ist auch noch im hohen Alter (über 90) möglich.
Die regelmäßigen Schrittmacherkontrollen sind absolut schmerzfrei durchführbar. Sie werden mit einem Programmiergerät durchgeführt, welches Batteriezustand und aufgezeichnete Herzdaten, wie Taktfrequenz oder ähnliches, abrufen kann. So können mögliche Gefahren schon lange vor dem Eintreten erkannt werden und nötige Maßnahmen eingeleitet werden.
Moderne Schrittmachersysteme sind sehr sicher. Sie werden nicht durch im Alltag übliche Elektrogeräte (Handys, Fernbedienungen usw.) gestört. Nur bei der Verwendung spezieller Geräte gibt es einige Sicherheitsmaßnahmen zu beachten.
Körperliche Belastungen und ein aktiver Lebensstil haben keinen Einfluss auf die Lebensdauer und Funktion des Schrittmachers. Es ist also ohne Weiteres möglich, mit einem solchen Implantat ein völlig normales Leben zu führen.
Implantation eines Herzschrittmachers
Die Implantation eines modernen Herzschrittmachers bedarf heutzutage keiner großen Operation mehr. Bei der Operation wird bei örtlicher Betäubung unterhalb des Schlüsselbeines vom Chirurg eine Vene geöffnet, über welche die Elektroden bis zum Herzen vorgeschoben und verankert werden. Abschließend werden die Elektroden mit dem Schrittmachergehäuse verbunden, das direkt unter die Haut im oberen Brustbereich eingepflanzt wird. [5]
Der implantierbare Cardioverter Defibrillator (ICD)
Liegen tachykarde (zu schnelle Herzfrequenz) und lebensbedrohliche Herzrhythmusstörungen vor, ist es die Aufgabe eines Defibrillators, diese zu erkennen und durch verschiedene Eingriffsmöglichkeiten Einfluss zu nehmen. Im Extremfall sind diese Probleme sogar durch einen hochenergetischen elektrischen Schock zu beenden. Zusätzlich enthält ein solches modernes Gerät auch alle Funktionen eines normalen Herzschrittmachers. Somit bildet das ICD ein komplexes Schrittmachersystem, welches jederzeit die Aktivitäten des Herzens überwacht, aufzeichnet und im Notfall in einem technisch vorgegebenen Rahmen „notärztlich“ eingreifen kann. [2]
Geschichte des ICD
Die Entwicklung des implantierbaren Defibrillators begann erst etwa 10 Jahre später als die des Herzschrittmachers 1966. Erst 1975 wurde das erste Modell einem Tier zu Versuchszwecken implantiert. Das Gerät wurde schließlich erst 1985 als Produkt zur Behandlung von Rhythmusstörungen am Menschen zugelassen. Seitdem verbesserten sich Implantationstechnik, Größe und Funktionsumfang derartiger Geräte enorm. [2]
Geschichte de ICD im Überblick
- 1966 - Konzeption[2]
- 1969 - erstes experimentelles Modell[2]
- 1969 - erste transvenöse Defibrillation[2]
- 1975 - erste Implantation beim Tier[2]
- 1980 - erste Implantation beim Menschen, USA[2]
- 1984 - erste Implantation in Deutschland[2]
- 1985 - Zulassung in den USA[2]
- 1988 - erstes programmierbares Aggregat/ erste dauerhafte Implantation eines transvenösen ICD-Systems beim Menschen[2]
- 1996 - erstes Zwei-Kammer-Aggregat[2]
Ein ICD System besteht ebenfalls aus zwei Hauptkomponenten: Dem Aggregat und der Elektrode. Um sowohl bradykarde als auch tachykarde Rhythmusstörungen behandeln zu können, ist der Funktionsumfang und der Aufbau der beiden Komponenten im Vergleich zum herkömmlichen Herzschrittmacher wesentlich komplexer: Die technischen Grundlagen für den Schrittmacher-Teil sind identisch zu denen in einem reinen Ein- und Zeikammerschrittmacher. Zusätzlich dazu wird das System noch durch einen speziellen ICD-Teil ergänzt, der auch rachykardische Rhythmusstörungen therapieren kann. [2]
Forschungsstand und Zukunft des Herzschrittmachers
Der Herzschrittmacher erleichtert und rettet schon heute viele Menschenleben. Dennoch gibt es im Bereich der Forschung immer wieder bahnbrechende Erfindungen, welche das Leben mit dem Herzschrittmacher bereichern. Trotz Wirtschaftskrise gehört die Medizintechnik zu einer der stabilsten und wachstumsorientierten Branche der Bundesrepublik. In den Industrieländern zählen nicht nur Diagnose und Therapie zum Standard der medizinischen Versorgung. Prävention und Früherkennung von Krankheiten, durch Computertechnik unterstützt, greifen schon vor der Diagnose.
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So gibt es Herzschrittmacher (ICD Systeme), welche bei Herzstillstand den Patienten reanimieren und gleichzeitig auch einen Notarzt verständigen. [38] Ein weiterer Forschungsansatz beschäftigt sich mit der Energiequelle für den Schrittmacher. Es wurde bereits ein Prototyp für einen komplett batterielosen Herzschrittmacher an der University of Michigan entwickelt. Dieser Prototyp bezieht seine benötigte Elektrizität auf piezoelektrischem Weg direkt aus dem Herzschlag, wodurch Batteriewechsel überflüssig würden. Das sogenannte Piezo-Element ermöglicht es aus auch nur kleinen Vibrationen geringe Mengen Strom zu gewinnen. Über die Bewegungen des Brustkorbes beim Herzschlag würde zum Betreiben des Herzschrittmachers genügend Strom produziert werden. Um diese Idee zu testen, haben Forscher die Bewegungen im menschlichen Brustkorb gemessen und im Forschungslabor reproduziert. Die Ergebnisse waren zufriedenstellend. Es werden jedoch noch viele Studien nötig sein, damit es offiziell zugelassen und damit erstmals implantiert werden kann. Sowohl die Zulassungsstellen in den USA, als auch die in Europa sind bezüglich der Humanmedizin sehr streng. [39]
Ein anderer Ansatz bezüglich der Verlängerung der Lebensdauer des Schrittmachers verfolgt das Institut für Mikrosystemtechnik (Imtek) der Universität Freiburg. Sie wollen Strom, ohne komplexe Mechanik, allein durch chemische Kraft direkt aus dem Körper erzeugen und damit den Herzschrittmacher langfristig betreiben. Dafür benötigen sie lediglich zwei Elektroden, Glukose und Sauerstoff. [40]Der chemische Vorgang der Energiegewinnung wird wie folgt beschrieben:
„Durch eine chemische Reaktion wandern energiereiche Elektronen von der Glukose der Lösung über die Platinelektrode zum Herzschrittmacher und treiben ihn mit ihrer Energie an. Anschließend verbinden sich die Ladungsträger an der zweiten Elektrode mit Sauerstoff und Protonen aus der Lösung zu Wasser [...].“ (Philipp Hummel;ingenieur.de;25.11.2011) [40]
Nach Expertenmeinung wird es jedoch noch gute zehn Jahre dauern, bis die Glukose-Brennstoffzelle auf den Markt kommen kann. Im Vergleich zum herkömmlichen Herzschrittmacher, so die Meinung der Forscher, würde sich dieses Modell allein schon wegen der geringen Herzstellungskosten von ca. 200Euro und der langen Laufzeit langfristig auf dem Markt durchsetzen (im Vergleich kostet ein herkömmlicher Schrittmacher mehrere Tausend Euro). [40]
Ein ebenfalls sehr preiswertes und sehr viel kleineres Gerät wird derzeit vom Marktführer Medtronics in einem Labor in der Schweiz entwickelt. Der Unterschied zu seinen Vorgängermodellen sei dabei enorm: Das neue Modell ist viel kleiner, effizienter und einfacher zu implantieren. Die Batterie sei nicht nur um einiges leistungsfähiger, sondern auch zehn mal kleiner. Dadurch wird das gesamte Gerät um einiges kleiner, wodurch die Herstellungskosten erheblich sinken. Dies würde sich zudem positiv auf den operativen Eingriff auswirken. Zusätzlich experimentieren die Forscher mit einem drahtlosen Modell, welches ohne Sonde direkt in das Herz implantiert werden kann. Bei Lebensgefahr soll auch dieses Gerät in der Lage sein, einen Notruf per SMS oder E-Mail an den behandelnden Arzt zu verschicken.
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Ein komplett anderer Ansatz ist die Forschung an einem sogenannten optischen, nicht-invasiven Herzschrittmacher. Dieser wird nicht mehr implantiert, sondern überwacht den Herzrhythmus von außen und soll ihn durch Licht steuern. [43] Ein internationales Forschungsteam erprobte diese Methode bereits, bei welcher transgene Proteine in die Herzzellen eingeschleust werden. Bei Lichteinfall verändern diese schließlich die Erregung des Herzens und bringt es zum Schlagen. So gelang des den Wissenschaftlern bereits in einem Tierversuch an Zebrafischen, durch Lichtimpulse das Herz der Fische langsamer oder schneller schlagen zu lassen. Diese Technik ist jedoch noch Zukunftsmusik und wird noch viele Jahre Forschung benötigen, bis ein erster Prototyp produziert werden kann. [44]
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass der Herzschrittmacher auch zukünftig das Leben vieler Menschen verbessern und verlängern wird. Modernere Schrittmacher werden sich in allen Bereichen verbessern, wodurch die Lebensqualität der Träger noch einmal deutlich steigt. Auch mit Herzschrittmacher ist und wird es möglich sein ein normales Leben zu führen.