Geschichte des Herzschrittmachers aus einer Schuhcreme Dose

Menschen streben seit jeher danach, ihr Leben zu verlängern und zu verbessern. Im Fokus liegen hier daher meist Innovationen aus den Bereichen Kosmetik und Medizin. Vor allem im Bereich Medizin sind alleine in den letzten 100 Jahren zahlreiche Geräte und Medikamente entwickelt wie entdeckt worden, dass es zu einer massiven Steigerung der Lebensqualität von zahlreichen Personen beigetragen hat. Eine davon ist die geniale Erfindung des Herzschrittmachers welcher heutzutage zu den unverzichtbaren Produkten des modernen Gesundheitswesens gehört. Herzrhythmusstörungen, Herzinfarkte und andere Erkrankungen des Herzen angeboren oder nicht waren vor dieser Erfindung nur schwer bis überhaupt nicht behandelbar und führten zu einem ständigen Leiden der Betroffenen.

Wer hat´s erfunden? Wer war der erste Patient?

Der Ursprung des Herzschrittmachers liegt in Schweden und geht auf den Kardiologen Dr. Ake Senning zurück. Der in der Nähe von Stockholm im Karolinska-Krankenhaus arbeitete und dort bereits 1958 fieberhaft an der Entwicklung eines Herzschrittmachers forschte. Der erste Patient, dieses noch sehr rudimentären Medizinprodukts, war ein Mann Namens, Arne Larsson. Larsson hatte aufgrund einer Lebensmittelvergiftung einen Herzschaden erlitten, welcher ihn am Ausüben seiner beruflichen Tätigkeit hinderte und von sämtlichen Alltagsaufgaben ausschloss. Der Patient litt unter Kurzatmigkeit, generellem Luftmangel und Ohnmachtsanfällen, hervorgerufen durch die Herzmuskel Schädigung. Seine Familie wusste sich vor der Behandlung von Dr. Ake Senning nicht anders zu helfen als Larsson bei auftretenden Schwindel- und Ohnmachtsanfällen traditionelle Mittel zur Kreislauf Anregung zu verabreichten. Was sie nicht wussten war das Larsson durch den Verzehr von Giftpilzen seinem Herzen unbeabsichtigt eine bis dato unheilbare Infektion zugefügt hatte. Aufgrund dieser Vergiftung kam sein Herz der Pumptätigkeit nicht mehr ausreichend nach und sein Pulsschlag sank teilweise bis auf wenige 30 Mal pro Minute. Dies war fast die Hälfte bis Zweidrittel weniger als der Ruhepuls gesunder Personen der Herzschlag pro Minute zwischen 50 und 100 liegt. Arne Larsson wurde auf Grund des niedrigen Pulsschlags 20 und 30 Mal am Tag ohnmächtig und konnte Bewegungen, die gesunde Personen mühelos ausführen, nicht mehr ausüben. Die Mediziner bezeichnen dieses Krankheitsbild als Adams-Stokes-Syndrom bzw. Morgagni-Adams-Stokes-Anfall oder kurz MAS-Anfall. Die Ohnmachtsanfälle gehen auf eine Sauerstoff Unterversorgung des menschlichen Gehirns zurück, in der Regel tritt diese Krankheit aber erst im Alter auf. Die altersbedingte, abnehmende Herztätigkeit kann ganz natürlich zu diesem Krankheitsbild führen. Die erwähnten Symptome das MAS-Anfall sind zurückzuführen auf fehlende oder zu geringe elektrischen Impulse am Herzmuskel. Diese Impulse sorgen bei einem gesunden Herzen für einen einwandfreien Rhythmusschlags der das Blut und den darin befindlichen Sauerstoff bzw. Stickstoff, von den Herzvorhöfen in die Kammern und von dort in den gesamten Körper transportiert. Somit ist der Gasaustausch im menschlichen Körper garantiert und die Muskeln und vor allem das Gehirn erhalten ausreichenden Sauerstoff ihre Tätigkeit auszuführen. Ein zu schwacher Herzschlag bzw. Rhythmus führt zwangsweise zur irreversiblen Schädigung der Organe und schließlich zum Tot.

Wie wurden Herzrhythmusstörungen früher behandelt?

Auf Grund fehlender Medizingeräte und entsprechender Medikamente die heutzutage üblicherweise Herzpatienten verabreicht werden, wurde früher mit hohen Alkoholdosen versucht den Kreislauf der Betroffenen wieder in Schwung und sie damit wieder zu Bewusstsein zu bringen. Auf Dauer war diese Methode nicht empfehlenswert, da der Alkohol nicht nur zu einer schnellen Abhängigkeit führt, sondern neben Leberschäden auch zu weiteren Organversagen führen kann. Auch Arne Larsson wurde von seinen Angehörigen mit Whiskey behandelt und bei Bewusstsein gehalten, dies schwächte sein Herz aber um so mehr.

1958 trafen sich der Kardiologe Dr. Ake Senning, der gerade gemeinsam mit dem Ingenieur Rune Elmqvist an einer implantierbaren Version eines Herzschrittmachers arbeitete und Arne Larsson zum ersten Mal. Larssen und seine Familie waren bereit den riskanten Eingriff zu versuchen, da sich der Zustand des Mannes zusehends verschlechterte. Schließlich überzeugte Dr. Senning seine Vorgesetzten eine Operation an Larssen durchzuführen. Der Ingenieur Rune Elmqvist entwickelte zwei Prototypen für den anstehenden Eingriff und überzog diese mit Kunstharz. Als Gussform für das Kunstharz dienten ehemalige Schuhcremedose, die von Größe und Form den Einzelteile der Apparatur perfekt Platz boten.

Die Herzoperation ging in die Geschichte der Medizintechnik ein

Am Abend des 8. Oktober 1958 führte Dr. Senning die Operation unter strenger Geheimhaltung an Herrn Larsson durch. Der Kardiologe öffnete den Brustkorb von Larssen unter Vollnarkose und den Mechanismus ein. Das Gerät wog damals ca. 240 Gramm, fast zehnmal so viel wie heutige Modelle. Die Operation dauerte fast die gesamte Nacht und Dr. Senning war der festen Überzeugung als er früh morgens den Brustkorb des Patienten schloss, dessen Leiden ein Ende gesetzt zu haben. Leider arbeitete der erste verpflanzte Herzschrittmacher der Welt lediglich fünf Stunden und schaltete sich anschließend ab. Erst das Modell der Folgeoperation lief ganze sieben Tage. Danach entschieden sich Dr. Senning und Herr Larsson zum erneuten Abschalten des Medizinprodukts. Das Leiden des Patienten im alltäglichen Leben hatte sich nicht merklich verbessert. Grund war auch, wie man heute weiß, die zu schwachen elektrischen Impulse die an das Herz von Herrn Larssen abgegeben wurden. Die Nickel-Cadmium-Batterie des ersten Schrittmachers überhaupt, konnte die elektrische Ladung nicht lange genug speichern und entlud sich zu unregelmäßig um den gewünschten Effekt zu haben. Ausserdem wurde durch das wöchentliche aufladen mit Hilfe einer Induktionsspule immer unterschiedliche Ladestadien erreicht, was die verbaute Batterie zusätzlich belastete. Die technischen Gegebenheiten der damaligen Zeit und das wenige Interesse der breiten Öffentlichkeit nach der Operation führten dazu das diese Operation und Verpflanzung für lange Jahre die einzige blieb. Heutzutage werden allein in der Bundesrepublik Deutschland jährlich mehr als 80.000 Routineeingriffe dieser Art durchgeführt.

Der Wandel der Medizintechnik in den letzten 50 Jahren

Erst 1788 wurde der Fokus zwischen Elektrizität und dem Herzrhytmus wieder in den Fokus gerückt, als der Brite Charles Kite behauptete er habe unter Zuhilfenahme einen riesigen metallischen Käfig und der Verwendung elektrischer Impulse, ertrunkene Seeleute reanimiert. Diese Geschichte wurde später zwar widerlegt, aber das Interesse an dem Zusammenhang zwischen elektrischen Strömen und dem menschlichen Herzen ließ die Mediziner nie wieder los. Auch der Arzt Alexander Humboldt schrieb neun Jahre später, dass starke elektrische Stimulationen einen Menschen vor einem verfrühten Ableben bewahren könnten. Humboldts Experimente an Kanarienvögel bestätigten seine Behauptung. In Frankreich experimentierten Ärzte an Leichen, die aufgrund der Guillotine ihr Leben verloren hatten, das Herz mit gezielten Stromstößen wieder zum Schlagen zu bringen. Auch diese Versuche waren teilweise, so morbide sie erscheinen mögen, von Erfolg gekrönt und untermauerten die mittlerweile weitverbreitete Theorie der elektrischen Herzstimulation. Auf Grund dieser und anderer Experimente wusste man gegen Ende des 18. Jahrhunderts, dass der Schrittmacher von Dr. Senning, das Leben von Herzkranken verlängern könnte und es lediglich an der entsprechenden technischen Umsetzung lag diese Theorie zu Realität werden zu lassen.

Ein echt schweres Medizinprodukt und ein Wunder der Technik.

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts hatte die Medizinindustrie ein Produkt entwickelt, das mit den heutigen Schrittmachern lediglich in punkto Funktionalität etwas gemein hat. Dieser, in den USA von Dr. Albert Hyman entwickelte Herzschrittmacher wog ganze sieben Kilogramm. Dieses Gerät konnte nicht operativ in die Brust des Patienten eingesetzt werden, die Herzmuskelstimulation erfolgte äußerst schmerzhaft für die Patienten über direkt in den Herzmuskel gestoßene Elektroden. Der eigentliche Herzschrittmacher ähnelte mehr einem heutigen Generator als einem echten Medizinprodukt. Abgesehen von den ständigen Schwerzen, waren die Patienten auch zu lokal bedingten Einschränkungen im eigenen Bewegungsradius verdammt. Sie konnten sich lediglich soweit bewegen wie es die Kabel mit denen sie verbunden waren zu ließen. Außerdem verursachten die Elektroden, Entzündungen im Körper welche Folgekrankheiten auslösten. Erst in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts waren die Forscher in der Lage, die Größe der Schrittmacher um ein Vielfaches zu reduzieren. Es hatte mittlerweile die Größe eines damaligen Transistors und war dadurch auch wieder in den Körper einsetzbar geworden.

Ein Medizinprodukt wie ein Kernkraftwerk.

Dr. Arne Larsson verfolgte die Entwicklung der Technik mit Feuereifer und führte die Experiemente sogar am eigenen Leib aus. Er wollte erfahren was die Patienten empfanden und welche Veränderungen zum Beispiel verbesserte Akkus mit sich brachten. Die stetige Leistungssteigerung der Batterien war deutlich, und führte ihn sogar zu einem Experiment mit langlebigen Plutonium. Patienten mit diesem Batterietyp erlitten nicht nur auf Dauer unwiderrufliche körperliche Schäden durch die austretende Strahlung, sondern mussten sich auch behördlich registrieren lassen. Ferner gab es bei Bestattungsinstituten das Problem das Verstorbene mit einem solchen Gerät in der Brust nicht zusammen mit diesem beerdigt werden durften, da eine Verseuchung der Böden und des Trinkwassers befürchtet wurde. Fachärzte mussten vor einer Beerdigung eine entsprechende Operation durchführen und das verpflanzte Gerät wieder entnehmen. Allerdings führte das bald auch zu dem Skandal der Schrittmacher 1979 in Deutschland. Hierbei wurden Machenschaften aufgedeckt bei dem Ärzte teilweise mit dem Wissen der Kliniken, aus verstorbenen gewonnene Geräte unrechtmäßig behielten und als Neuware an die nächsten Patienten verkauften. Diese Vorkommnisse in Verbindung mit den Problemen des Plutoniums führten zu einer Einstellung dieses Batterietyps in Herzschrittmachern.

Die modernen Schrittmacher

Mittlerweile existieren Ein-, Zwei- und sogar Drei-Kammer-Schrittmacher, abhängig von der Zahl der Elektroden. Beim Ein-Kammer Modell befindet sich eine einzelne Elektrode in der rechten Vor- oder Hauptkammer des Herzens und gibt dort ihre Impulse ab. Das Zwei-Kammer Produkt enthält hingegen zwei Elektroden von denen eine in die Vorkammer und die andere in die Hauptkammer führt. Beim Drei-Kammer Gerät existieren drei Elektroden, sie sind in die Vor-, Haupt- und Linkenherzkammer integriert. Die Kardiologen wählen das Gerät aus, welches die Herzrhythmusstörungen des jeweiligen Patienten am Besten reguliert. Sind sowohl die linke wie die rechte Herzkammer von Rhythmusstörungen betroffen kann das Zwei-Kammer System den gewünschten Einklang beider Kammern bringen.

Wann werden Herzschrittmacher heutzutage angewendet.

Ärzte setzen mittlerweile nicht, wie im Jahre 1958, einen Schrittmacher nur bei MAS-Anfallen ein. Die Geräte werden zum Beispiel auch bei Patienten eingesetzt, deren Ruhepuls bei körperlichen oder psychischen Belastung nicht ansteigt und welche andernfalls ist ihre volle körperliche Leistungsfähigkeit nicht erreichen könnten. Allerdings ist eine umfassende Krankheitsanalyse im Vorfeld Voraussetzung für jeden eventuellen Eingriff. Es wird unter anderem auch ein umfangreiches EKG durchgeführt was den Herzrythmus darstellt. Danach haben die Ärzte zu Entscheiden, ob die Ergebnisse eine Verpflanzung rechtfertigen oder es sich eventuell um eine heilbare, temporäre Erkrankung des Herzmuskels handelt. Wird die Entscheidung für eine OP getroffen, kann diese aber mittlerweile sogar in lokaler Betäubung, als während der Patient bei vollem Bewusstsein ist, durchgeführt werden. Die Registrierpflicht ist von damals aber geblieben und jeder Patient erhält nach der Operation einen Herzschrittmacherausweis. Dieser ist in unserer modernen Welt allerdings lebensnotwendig, da er den Patienten zum Beispiel am Flughafen eine sonder Abfertigung an der Sicherheitsschleuse ermöglicht. Andernfalls würde der Metal Detektor womöglich grundlos ausschlagen und die magnetische Strahlung der Hand-Scan-Geräte könnte die Apparatur in der Brust beschädigen und den Patienten gefährden. Ausserdem müssen die Patienten alle sechs Monaten zur regelmäßigen Kontrolle zurück in die Klinik. Dabei prüfen die Kardiologen den Zustand der Leistung des Akkus und deren Lebensdauer, welche zwischen fünf und zehn Jahren liegt. Auch plötzliche Batterieausfälle die früher häufiger auftraten, sind heute nicht mehr zu befürchten. Ein Restrisiko bleibt allerdings, welche sich durch unerwünschtes, zu starkes Erwärmen des Geräts in der Brust äußert, bei Auftreten aber auch durch einen eins-zu-eins Austausch behoben wird.

Fazit:

Betrachtet man den Weg den die Entwicklung des Herzschrittmachers zurück gelegt hat, ist man doch sehr erstaunt, dass dieses Produkt sich so rasant nur innerhalb von nicht mal einhundert Jahren entwickelt hat. Es bleibt zu hoffen das wir durch den Fortschritt der Technik auch auf anderen Gebieten, wie zum Beispiel der Querschnittslähmung oder der Implantate für Kinder, die Ihre eigenen Herausforderungen an die Technik mit sich bringen, Menschen körperliche Erleichterung verschaffen können. Zumindest ist diese Geschichte ein gutes Beispiel wie aus einer fiktiven Idee, eine äußerst reale Umsetzung gelingen kann.