Sanfte Hilfe bei Herzrhythmusstörungen: Gezielte Stimulation mit blauen Leuchtdioden

Ein neuartiger implantierbarer Defibrillator kommt ohne Batterie aus, sodass Operationen zum Auswechseln entfallen, und er verursacht keine Schmerzen wie heutige Geräte, die mit Elektroschocks arbeiten, um das Herz wieder in Takt zu bringen. Das Gerät der Ingenieure der University of Arizona in Tucson besteht aus vier Segmenten, die das Herz wie Blütenblätter umschließen. Sie enthalten winzige blaue Leuchtdioden, die das Herz im Bedarfsfall stimulieren. Eingesetzt wird eine Technik namens Optogenetik. Diese zielt nur auf Kardiomyozyten ab, die Zellen des Muskels, die die Kontraktion auslösen, also den Herzschlag. Schmerzempfindliche Bereiche werden ausgespart.

Elektroschocks sind passé

Das flächige Gerät geht Störungen des Herzens differenzierter an als die heutigen Geräte, die in allen Fällen gleich reagieren. Die LEDs in den Blütenblättern regen dagegen nur die Zellen an, die bei der aktuellen Herzstörung Unterstützung benötigen, um wieder zum normalen Rhythmus überzugehen. Zum Beispiel schlagen während des Vorhofflimmerns die oberen und unteren Kammern des Herzens asynchron. Die Rolle eines Defibrillators besteht darin, die beiden Teile wieder in Einklang zu bringen.

Patienten das Leben erleichtern

„Während wir im Moment das ganze Herz schocken müssen, damit das gelingt, können diese neuen Geräte viel präziser zielen, was die Defibrillation sowohl effektiver als auch weniger schmerzhaft macht“, sagt Igor Efimov, Professor für Biomedizintechnik und Medizin an der Northwestern University in Evanston im US-Bundesstaat Illinois, der die Geräte im Labor testete. „Diese Technologie könnte Patienten auf der ganzen Welt das Leben erleichtern und gleichzeitig Wissenschaftlern und Ärzten helfen, mehr über die Überwachung und Behandlung der Krankheit zu erfahren.“

Algorithmen für zielgenaues Eingreifen

Leuchtdioden und Sensoren, die das Herz überwachen, beziehen ihren Strom aus einem thermoelektrischen Generator, der die Körperwärme nutzt. Die Blütenblätter bestehen aus dünner, flexibler Folie, in die Sensoren und LEDs integriert sind.

„Aktuelle Defibrillatoren lösen einen elektrischen Puls aus, wenn das Herz arhythmisch zu schlagen beginnt, sagt Philipp Gutruf, Assistenzprofessor für Biomedizintechnik, der das Gerät mit seinem Team entwickelt hat. „Unser Gerät verfügt dagegen über einen Computer, der mit verschiedenen Algorithmen gefüttert ist, die je nach Art der Störung unterschiedliche Zellen mit Licht gezielt aktivieren.“

via University of Arizona