Erholung für kranke Herzen

Ist das Herz durch einen Infarkt oder eine Erkrankung geschwächt, kann es den Körper oft nicht mehr ausreichend mit sauerstoffreichem Blut versorgen. Ärzte können das geschwächte Organ mit einer Art mechanischen Pumpe unterstützen.

Der Grad dieser Hilfe ist unterschiedlich: Teilweise reicht es, wenn die Pumpe das Herz ein wenig unterstützt, bei anderen Krankheitsverläufen übernimmt die Pumpe die komplette Herzfunktion. Da das Leben des Patienten von der Pumpe abhängt, wäre ihr Versagen fatal. Die Zuverlässigkeit der Steuerungssoftware spielt daher eine entscheidende Rolle.

Herzunterstützungssysteme werden bereits seit 20 Jahren eingesetzt, jedoch sind heutige und zukünftige Antriebstechniken viel stärker softwaregesteuert als früher. »Die Entwicklung ist ähnlich wie bei einem Auto: Heute werden sehr viele Funktionen von Software übernommen, etwa bei Fahrerassistenzsystemen. Zudem haben sich die Zulassungsbedingungen verschärft: Automodelle, die vor 15 Jahren auf dem Markt waren, würden heute nicht mehr zugelassen – genauso ist es bei den Herzunterstützungssystemen«, sagt Prof. Dr. Holger Schlingloff vom Fraunhofer-Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik FIRST in Berlin.

Sein Team entwickelt mit der Firma Berlin Heart GmbH ein modellbasiertes Testsystem: Es dient dazu, die Sicherheit der Systemfunktionen zu garantieren. »Durch Tests kann man nicht nachweisen, dass das System fehlerfrei ist – es könnte sein, dass man die Fehler übersehen hat«, sagt Rolf Hänisch, Projektleiter bei Fraunhofer FIRST. »Diese Lücke schließen wir, indem wir systematisierte Tests auf Modellbasis erstellen: Wir erfassen und simulieren also alle relevanten Testfälle.«

Für die Modellierung entsprechender Systeme gibt es zwei Ansätze: Der erste geht vom vorgesehenen Einsatzszenario aus. Wie etwa kann der Arzt das Gerät bedienen? Wie setzt die Software seine Angaben um? Der zweite Ansatz startet beim Quellcode der Software. Wo verbirgt sich beispielsweise welche Funktion? Da auch die Experten eine Zeile im Quellcode überlesen könnten, haben sie ein Computerprogramm entwickelt: Es hilft ihnen, sicherheitskritische Stellen automatisch zu finden. Auf der Messe embedded world vom 26. bis 28. Februar in Nürnberg wird die neue Technologie vorgestellt (Halle 12, Stand 12-138), ebenso auf der Cebit vom 4. bis 9. März in Hannover (Halle 9, Stand B36).