TP-Herzschrittmacher sind batteriebetriebene Geräte, und wie alle Batterien nutzen sich Herzschrittmacherbatterien irgendwann ab. Wenn dies geschieht, muss der gesamte Herzschrittmacher – und nicht nur die Batterie – ausgetauscht werden. Eine natürliche Frage, die Kardiologen viel von ihren Patienten mit Herzschrittmachern hören, ist Warum? Warum ersetzt man nicht einfach die Batterie und nicht den gesamten, sehr teuren Herzschrittmacher? Oder, alternativ, warum nicht die Batterien des Herzschrittmachers wiederaufladbar machen?
Das sind beides gute Fragen. Schauen wir uns einmal an, warum die Entwickler von Herzschrittmachern Geräte gebaut haben, die entsorgt und vollständig ersetzt werden müssen, wenn die Batterie erschöpft ist.
Was Herzschrittmacher tun
Typischerweise dient ein Herzschrittmacher dazu, Symptome des Sick-Sinus-Syndroms oder einer Herzblockade zu verhindern, d.h. Erkrankungen, die Ihre Herzfrequenz so stark verlangsamen können, dass sie Symptome (wie z.B. Schwindel, Herzklopfen oder Synkopen) hervorrufen.
Ein Herzschrittmacher besteht aus einem winzigen, aber hochentwickelten Computer, Software-Anweisungen für diesen Computer, verschiedenen empfindlichen elektronischen Komponenten und einer Batterie – alles in einem kleinen Metallbehälter eingeschlossen. (Ein typischer Herzschrittmacher hat heute etwa die Größe eines 50-Cent-Stücks und ist etwa dreimal so dick). Herzschrittmacher werden in der Regel unter die Haut direkt unterhalb des Schlüsselbeins implantiert und sind über Leitungen – oder isolierte Drähte – mit Ihren Herzkammern verbunden.
Der Herzschrittmacher überwacht Ihren Herzrhythmus Takt für Takt und entscheidet von Moment zu Moment, ob er Ihren Herzschrittmacher einsetzen soll oder nicht. Wenn Ihre Herzfrequenz unter einen vorgegebenen Wert fällt, „schreitet“ er, indem er einen winzigen elektrischen Impuls über die Leitung an Ihr Herz sendet und so Ihr Herz zum Schlagen anregt.
Die Ingenieure, die Herzschrittmacher entwerfen, mussten mehrere schwierige Probleme lösen, wobei eines der schwierigsten Probleme darin bestand, den Herzschrittmacher im menschlichen Körper über mehrere Jahre hinweg perfekt funktionieren zu lassen.
Der menschliche Körper ist ein feindlicher Ort für einen Herzschrittmacher
Jeder, der Kaffee auf seinem Laptop verschüttet hat, weiß, dass sich Flüssigkeiten und elektronische Geräte nicht vermischen. Herzschrittmacher sind elektronische Geräte, die ihre gesamte Existenz in einer flüssigen Umgebung verbringen müssen.
Tatsächlich ist das Innere des menschlichen Körpers ein warmer, nasser und salziger Ort – eine sehr feindliche Umgebung für jedes elektronische Gerät. So muss ein Herzschrittmacher unter anderem hermetisch abgeschlossen sein (um Feuchtigkeit und Körperflüssigkeiten fernzuhalten), und seine empfindlichen elektronischen Komponenten müssen so konstruiert sein, dass sie in dieser feindlichen Umgebung lange überleben und funktionieren können.
Es ist von entscheidender Bedeutung, dass Herzschrittmacher hermetisch abgedichtet sind, um diese Geräte vor der feindlichen Umgebung, in der sie funktionieren müssen, zu schützen. Wenn Herzschrittmacher geöffnet werden könnten, damit die Batterie ausgetauscht werden kann, wäre eine ausreichende hermetische Abdichtung nahezu unmöglich.
Statt herausnehmbar zu sein, muss die Batterie zusammen mit allen anderen empfindlichen elektronischen Komponenten dauerhaft im Gerät versiegelt sein. Dies erklärt, warum die Entwickler von Herzschrittmachern es für undurchführbar hielten, zu versuchen, Herzschrittmacher mit austauschbaren Batterien zu bauen.
Warum sind Herzschrittmacher-Batterien nicht wiederaufladbar?
Die Technologie für das drahtlose Aufladen von Batterien (ein Verfahren, das auch als induktives Laden bekannt ist) gibt es schon seit mehreren Jahrzehnten, und Sie können heute drahtlose Ladegeräte für Ihre Mobiltelefone kaufen. Warum bauen Herzschrittmacherhersteller also keine wiederaufladbaren Herzschrittmacher?
Sie werden vielleicht überrascht sein zu erfahren, dass die ursprünglichen implantierbaren Herzschrittmacher von 1958 wiederaufladbare Nickel-Cadmium-Batterien (NiCad) hatten, und die meisten Menschen glaubten, dass die Verwendung von wiederaufladbaren Batterien für implantierbare elektronische Geräte immer notwendig sein würde. Diese Herzschrittmacher wurden aufgeladen, indem eine Induktionsspule mehrere Stunden lang in der Nähe des Herzschrittmachers an die Haut gehalten wurde. Dieser Vorgang musste alle paar Tage wiederholt werden.
Wiederaufladbare Herzschrittmacher versagten letztlich aus zwei Gründen. Erstens haben NiCad-Batterien, obwohl sie wiederaufladbar sind, eine relativ kurze Lebensdauer, so dass diese Herzschrittmacher trotzdem ziemlich oft ersetzt werden mussten.
Aber was wahrscheinlich noch wichtiger ist, da es in der menschlichen Natur liegt, dass Menschen mit Herzschrittmachern gelegentlich nicht in der Lage waren, ihre Geräte gemäß dem ihnen auferlegten strengen Zeitplan aufzuladen. Rechtsanwälte informierten die Hersteller von Herzschrittmachern darüber, dass, wenn ein Patient einen Schaden erleide, weil sein Herzschrittmacher nicht mehr funktioniere – unabhängig davon, ob das Versagen auf ein Verschulden des Unternehmens zurückzuführen sei oder weil der Patient es versäumt habe, das Gerät aufzuladen -, spätere Klagen wahrscheinlich zum Bankrott führen würden.
Innerhalb weniger Jahre wurden Quecksilber-Zink-Batterien entwickelt, die einen Herzschrittmacher bis zu zwei Jahre in Betrieb halten konnten. Bald darauf wurden Lithium-Iodid-Batterien entwickelt, die einen Herzschrittmacher wesentlich länger betreiben konnten: fünf bis zehn Jahre lang. Der dringende Bedarf an wiederaufladbaren Herzschrittmachern nahm also ab, während die unmittelbare Gefahr von Klagen nicht abnahm.
Dank des technischen Fortschritts und der Juristen wurde die Idee der wiederaufladbaren Herzschrittmacher schnell aufgegeben. Es ist eine Idee, die von den Herzschrittmacherentwicklern immer wieder neu überdacht wird, aber bisher überwogen die potenziellen Risiken (zumindest für die Unternehmen) die potenziellen Vorteile.
Warum halten Herzschrittmacherbatterien nicht viel länger als heute?
Tatsache ist, dass sie Herzschrittmacherbatterien herstellen könnten
, die wesentlich länger halten, als sie es jetzt tun. Tatsächlich stellten in den 1960er und 1970er Jahren einige Herzschrittmacherhersteller nuklearbetriebene Herzschrittmacher her, die mit Plutonium-238 – das eine Halbwertszeit von 87 Jahren hat – betrieben wurden, so dass diesen Herzschrittmachern während der Lebenszeit des Patienten praktisch garantiert nicht der „Saft“ ausgeht. Tatsächlich könnten einige dieser Herzschrittmacher heute noch in Betrieb sein.
Aber, wie Sie sich vorstellen können, gab es einige offensichtliche Probleme mit nuklearen Herzschrittmachern: Erstens ist Plutonium eine hochgiftige Substanz, und selbst wenn nur eine winzige Menge in den Blutkreislauf gelangt, führt dies rasch zum Tod. Und da Plutonium offensichtlich eine Substanz ist, die für die Aufsichtsbehörden (und sogar für die dunkleren Elemente innerhalb unserer Zivilisation) von großem Interesse ist, sahen sich Menschen mit diesen Herzschrittmachern zum Beispiel mit Problemen konfrontiert, als sie versuchten, nach Übersee zu reisen.
Ärzte, die diese Geräte implantierten, mussten nach einer von der Atomaufsichtsbehörde durchgesetzten Vorschrift die Herzschrittmacher nach dem Tod des Patienten wiederherstellen, was sich (da die Patienten wegziehen und die Ärzte in Rente gehen) als völlig unpraktisch erwies.
Es gibt auch ein weniger offensichtliches Problem mit Herzschrittmachern, deren Batterien „ewig“ halten. Tatsache ist, dass alle elektronischen Geräte irgendwann ausfallen. Früher oder später gehen alle elektronischen Komponenten kaputt oder nutzen sich einfach ab. Wenn ein Herzschrittmacher ausfällt, weil die Batterie verschleißt, dann ist das zumindest ein allmähliches und vorhersehbares Ereignis. Durch regelmäßige Kontrolluntersuchungen haben Ärzte mehrere Monate lang die Möglichkeit, darauf hinzuweisen, dass eine Batterie sich abnutzt und wahrscheinlich ersetzt werden muss. So kann ein wahlweiser Herzschrittmacheraustausch zu einem günstigen Zeitpunkt geplant werden.
Sollte Ihr Herzschrittmacher jedoch ausfallen, weil eines der anderen seiner Hunderte von elektronischen Bauteilen plötzlich nicht mehr funktioniert … nun, das könnte katastrophal sein. Der Herzschrittmacher könnte plötzlich und ohne Vorwarnung aufhören zu laufen – und sein Besitzer könnte möglicherweise großen Schaden erleiden.
Wenn Unternehmen damit beginnen würden, Herzschrittmacher zu bauen, deren Batterien wesentlich länger als fünf bis zehn Jahre halten, mit der Art von elektronischen Komponenten, wie es sie heute gibt, würden zu viele Herzschrittmacher plötzlich einen katastrophalen Ausfall erleiden. Herzschrittmacher sind vielmehr so konstruiert, dass die erste Komponente, die wahrscheinlich „ausfallen“ wird, die Batterie ist, und da dieses „Versagen“ im Voraus vorhergesagt werden kann, kann das Gerät ausgetauscht werden, bevor es ganz ausfällt.
Es ist natürlich möglich – und sogar wahrscheinlich -, dass in Zukunft andere elektronische Komponenten, die für den Bau von Herzschrittmachern benötigt werden, hergestellt werden, die wesentlich robuster sind, ohne kostenaufwändig zu sein. Wenn dieser Tag kommt, können Ingenieure Batterien entwerfen, die wesentlich länger halten werden als heute.
Mit der heutigen Technologie erweist sich ein Herzschrittmacher, der fünf bis zehn Jahre hält, als der „Sweet Spot“ der Technik – fürs Erste.
Herzschrittmacher sind ein Wunderwerk der Technik, und ihre Wirksamkeit und Zuverlässigkeit haben sich seit der Erfindung dieser Geräte enorm verbessert. Aber es gibt immer noch Raum für Verbesserungen. Die Hersteller von Herzschrittmachern betreiben viel Forschung und Entwicklung, um Geräte zu entwickeln, die einfacher implantierbar und noch sicherer sind und viel länger halten als heute – möglicherweise für das Leben der Person, die einen Herzschrittmacher erhält.
Artikel-Quellen (einige auf Englisch)
- Brignole M, Auricchio A, Baron-Esquivias G, et al. 2013 ESC Guidelines on cardiac pacacing and cardiac resynchronization therapy: the Task Force on cardiac pacacing and resynchronization therapy of the European Society of Cardiology (ESC). Entwickelt in Zusammenarbeit mit der European Heart Rhythm Association (EHRA). Eur Herz J 2013; 34:2281. DOI:10.1093/eurheartj/eht150