Mehr Lebensqualität mit dem Herzschrittmacher

Mit neuartigen Sensoren wollen Forscher vom Lehrstuhl für Biomedizinische Technik der Ruhr-Universität Herzpatienten mehr Lebensqualität ermöglichen. Ausgeklügelte Messsysteme erfassen Daten zur aktuellen Beanspruchung des Herz-Kreislaufsystems, so dass Schrittmacher je nach Bedarf in das Körpergeschehen eingreifen können.

Das Herz schlägt nicht immer gleich

Beim Dauerlauf oder beim Treppensteigen leistet das Herz Schwerarbeit: Die Schlagfrequenz und die Kontraktionskraft erhöhen sich gegenüber dem normalen Rhythmus bei gesunden Menschen von selbst, da das vegetative Nervensystem in den vom Herzen selbsterzeugten Ablauf eingreift. Das Zusammenziehen des Herzmuskels ist Folge elektrischer Impulse, die im so genannten Sinusknoten entstehen und verzögert auf die Herzkammern übergeleitet werden (AV-Überleitungszeit). Ist dieser Mechanismus an irgendeinem Punkt gestört, braucht der Körper Hilfe. Verschiedene Arten von Herzschrittmachern können diese Funktion übernehmen: Arbeitet der Sinusknoten gar nicht, passt sich die Frequenz nicht an oder ist die Erregungsüberleitung blockiert, kann ein klassischer Herzschrittmacher helfen. Ein Zweikammer-Bedarfs-Schrittmacher mit zwei Sonden stimuliert nur dann das Herz, wenn er keine herzeigene Erregung feststellt. Bei Kammerflattern oder -flimmern hilft ein Implantierbarer Cardioverter/Defibrillator (ICD), der mit einem Schock dem Herzen einen Neustart ermöglicht.

Treppauf ist nicht gleich treppab

Um Patienten nicht allein das Leben zu erhalten, sondern auch mehr Lebensqualität zu bieten, versuchen Forscher, die Aktivitäten der Schrittmacher gut an die körperliche Belastung anzupassen. Herkömmliche Techniken messen mittels Beschleunigungssensoren nur die Körperbewegung: „Treppauf ist so gleich treppab, eine Fahrt über Kopfsteinpflaster wird als erhöhte körperliche Anstrengung gewertet“, erläutert Prof. Werner. Intelligenter sind die Sensorsysteme, die sich die Wissenschaftler der RUB haben patentieren lassen. Ein Ersatzpfad überbrückt dabei die Blockierung des Informationsflusses im Herzen. Zumeist ist nur ein Steuerungsfaktor defekt: die Steuerung durch das vegetative Nervensystem. Einer der beiden anderen Faktoren – Kontraktionskraft und Überleitungszeit – ist aber intakt. Durch die Überwachung dieser beiden Systeme lässt sich die Herzfrequenz bedarfsgerecht anpassen.

Sensoren ermitteln den Stimulationsbedarf

Das Schrittmachersystem wird derzeit klinisch getestet. Ein direkt im Herzen abgeleitetes EKG gibt Aufschluss über die AV-Überleitungszeit und ermittelt die optimale Stimulationsfrequenz aus den Abhängigkeiten zwischen Überleitungszeit und Stimulationsfrequenz und zwischen Überleitungszeit und Belastungsstatus. Ein anderes Sensorsystem basiert auf den Eigenschaften von Glasfaserkabeln: Je mehr sie gebogen sind, desto weniger Licht gelangt bis an ihr Ende, da es in die Ummantelung gestreut wird. Schiebt man ein solches Kabel ins Herz hinein und versieht es mit Lichtsender und -empfänger, dann lässt sich anhand der angekommenen Lichtmenge auf die Kontraktion des Herzens schließen, die das Kabel biegt. Das System eignet sich sowohl zur allgemeinen Überwachung der Herztätigkeit als auch zur Steuerung von Stimulatoren, Pumpen und ICDs.

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Weitere Informationen

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Werner, Lehrstuhl für Biomedizinische Technik der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-28444, Fax: 0234/32-14117