Wenn es funktioniert, wäre es ein große Entlastung für Herzschrittmacher-Patienten, denn das batterielose Gerät beziehe seine Energie allein aus dem Herzschlag.
“Es könnte ein Implantat fürs Leben sein”, sagte der Hauptautor der Studie, Zhou Li von der chinesischen Wissenschaftsakademie. Das sei das Ziel aller Wissenschaftler, die auf diesem Gebiet forschen. Weltweit sind Millionen Menschen in Folge einer chronischen oder akuten Erkrankung auf Herzschrittmacher angewiesen. Trotz des technologischen Fortschritts sind deren Batterien oftmals steif und unförmig und müssen unter Umständen mehrmals erneuert werden.
Der implantierbare Generator, den ein Team von Forschern aus China und den USA entwickelt hat, sitzt auf der Herzoberfläche und krümmt sich bei jedem Herzschlag. Durch die Bewegung wird kinetische Energie erzeugt, die den Schrittmacher antreibt.
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Der schwedische Ingenieur Arne Larsson war der erste Patient, der vor 60 Jahren einen Herzschrittmacher bekam
Gerät muss für den Menschen noch weiter entwickelt werden
Die Forscher betonten jedoch, dass die langfristige Sicherheit und Lebensdauer der Geräte noch genauer erforscht werden müsse, bevor eine Variante für den Menschen entwickelt werden kann. .
Da die Physiologie von Schweinen der des Menschen sehr ähnlich ist, könnten eines Tages auch Patienten mit Herzfehlern davon profitieren, heißt es in der Studie, die in der Fachzeitschrift “Nature Communications” veröffentlicht wurde.
Versuche mit sogenannten “Energy Harvester” – Geräten, die ihre Energie aus Impulsen des Körpers gewinnen – gab es in den vergangenen Jahren bereits, allerdings nur bei kleinen Tieren wie Ratten. Nun ist es den Forschern gelungen, ausgewachsenen Schweinen ein solches Gerät einzusetzen.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkWunderwerk der Natur
Das Herz ist ein Wunderwerk der Natur: Der faustförmige Hohlmuskel zieht sich etwa siebzigmal in der Minute zusammen und pumpt so am Tag bis zu 10.000 Liter durch den Körper. Und das ein Leben lang. Wenn nötig – beim Joggen etwa – transportiert das Herz sogar fünfmal so viel Blut durch den Körper.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkDoppelte Arbeit
Eigentlich besteht unser Herz aus zwei Pumpen. Denn es gibt nicht nur einen Blutkreislauf, sondern gleich zwei. Die rechte Herzkammer pumpt Blut in die Lunge, wo es sich mit Sauerstoff auftankt. Gleichzeitig befördert die linke Herzkammer die gleiche Menge Blut in den Körperkreislauf. Gar nicht so einfach. Denn im Körperkreislauf herrscht viel höherer Druck als im Lungenkreislauf.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkBumm, Bumm
Jede Herzhälfte besteht aus einem Vorhof und einer Herzkammer. Das Blut kann nur in eine Richtung fließen, da sich zwischen den Vorhöfen und den Kammern sowie zwischen den Kammern und den sich anschließenden Gefäßen Herzklappen (grün) befinden, die wie Rückschlagventile arbeiten.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkEchte Muskelarbeit
Das Herz ist nur ein Muskel – aber ein ganz besonderer. Er ähnelt denen an Arm und Bein, denn er kann sich genauso schnell und kraftvoll zusammenziehen. Aber er ist besonders ausdauernd und ermüdet nicht. Außerdem sind alle Herzmuskelzellen miteinander gekoppelt, damit immer der gesamte Herzmuskel gleichzeitig kontrahiert.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkNatürlicher Schrittmacher
Versuchen Sie mal, Ihr Herz durch Willenskraft am Schlagen zu hindern! Das klappt nicht, da das Herz nicht von Nerven gesteuert wird, sondern seinen eigenen Taktgeber hat: Spezielle Muskelzellen im Sinusknoten erzeugen regelmäßig einen kleinen Stromstroß, der sich blitzschnell über das ganze Herz ausbreitet und es kontrahieren lässt. Ist der Sinusknoten defekt, übernimmt der AV-Knoten.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkAus dem Takt
Kommt das Herz aus dem Rhythmus, beispielsweise beim Kammerflimmern, entspannt es nicht mehr, sondern bleibt ständig verkrampft. Dann kann das Organ kein Blut mehr pumpen. Ein Schockgeber, der Defibrillator, unterbricht die lebensbedrohliche ständige Erregung im Herzen, damit der natürliche Taktgeber wieder übernehmen kann. Auch ein Laie kann das Gerät bedienen.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkLebensretter
Schlägt das Herz eines Patienten zu langsam, hilft ein künstlicher Herzschrittmacher nach. Das Gerät erzeugt elektrische Impulse und leitet sie an den Herzmuskel weiter. Erstmals implantierten Ärzte einen Schrittmacher im Jahr 1958. Ein moderner Herzschrittmacher hat eine Funktionsdauer zwischen fünf und zwölf Jahren, durchschnittlich sind es acht Jahre.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkAm offenen Herzen
Um am Herzen operieren zu können, müssen die Ärzte es kurzzeitig stoppen und den Kreislauf stilllegen – eigentlich ein Todesurteil. Aber in den 50er Jahren lösten Wissenschaftler das Dilemma: Sie entwickelten die Herz-Lungen-Maschine. Das Gerät übernimmt für kurze Zeit die Funktion von Herz und Lunge, reichert das Blut mit Sauerstoff an und pumpt es durch den Körper.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkDurch die Leiste ins Herz
Die moderne Medizin ermöglicht es, das Herz zu untersuchen oder es zu operieren, ohne den Brustkorb des Patienten aufzuschneiden. Dazu führt der Arzt einen Herzkatheter – quasi einen dünnen Kunststoffschlauch – durch Leiste, Ellenbeuge oder Handgelenk ein und schiebt den Schlauch über Venen oder Arterien bis zum Herzen. Der Patient wird vorher nur örtlich betäubt.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkFaltbare Herzklappe
Ist eine der Herzklappen kaputt oder ausgeleiert, muss eine neue her. Ärzte greifen entweder zu biologischem Ersatz vom Schwein oder zu mechanischen Herzklappen aus Metall. Inzwischen gibt es auch künstliche Herzklappen, die zusammenfaltbar sind (siehe Foto) und sich daher minimal-invasiv über einen Katheter einsetzen lassen. Eine Operation am offenen Herzen ist dann nicht mehr nötig.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkVerstopfte Gefäße
Die Herzkranzgefäße versorgen den Herzmuskel mit Blut, sprich Nährstoffen und Sauerstoff. Verstopft eines dieser Gefäße, stirbt das nicht mehr durchblutete Gewebe ab – Herzinfarkt! Mit einem Bypass überbrückt der Herzchirurg die verengte Stelle (im Bild grün). Dafür nimmt er eine Vene des Patienten, die nicht mehr gebraucht wird, oder eine Gefäßprothese aus Kunststoff.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkLebensretter aus Metall
Ist ein Herzkranzgefäß verengt, kann der Arzt einen Katheter in das Blutgefäß einführen und die Engstelle mit einem Ballon aufdehnen. Damit sich das Gefäß hinterher nicht wieder zusammenzieht, hält man es mit einem Stent offen: Das sind feine Hülsen aus Metall, welche die Blutgefäßwand von innen stützen. Die Röhrchen können zusätzlich auch mit Medikamenten beschichtet sein.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkWenn das eigene Herz nicht mehr will
Die erste Herztransplantation führten Herzchirurgen im Jahr 1967 durch. Damals eine Sensation. Inzwischen ist die OP keine Seltenheit mehr: Pro Jahr transplantieren Ärzte weltweit einige Tausend Spenderherzen von verstorbenen Menschen. Die Empfänger müssen allerdings ein Leben lang Medikamente nehmen, die verhindern, dass der eigene Körper das fremde Organ abstößt.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkLeben auf Pump
Spenderherzen sind rar. Wenn das eigene Herz nicht mehr richtig funktioniert, etwa bei einer Insuffizienz, lässt es sich mit einem Kunstherz unterstützen. Das eigene, kranke Herz bleibt im Körper, unterstützt wird es von einer implantierten Pumpe. Antrieb und Energieversorgung der Pumpe liegen außerhalb des Körpers.
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Das Herz – ein schlagendes WunderwerkEin künstliches Herz
Traum der Forscher ist ein Kunstherz, welches das kranke Herz des Patienten vollständig ersetzt. Es soll ohne Verbindungsschläuche zur Außenwelt in den Körper eingesetzt werden können und wartungsfrei viele Jahre schlagen. Prototypen gibt es bereits.