Herzschrittmacher sind batteriebetriebene Geräte, und wie alle Batterien nutzen sich Herzschrittmacherbatterien irgendwann ab. In diesem Fall muss der gesamte Herzschrittmacher und nicht nur die Batterie ausgetauscht werden. Eine natürliche Frage, die Kardiologen häufig von ihren Patienten mit Herzschrittmacher hören, lautet: Warum? Warum nicht einfach die Batterie tauschen, anstatt den ganzen, sehr teuren Herzschrittmacher? Oder alternativ, warum die Batterien des Herzschrittmachers nicht wiederaufladbar sind?
Das sind beides gute Fragen. Werfen wir einen Blick darauf, warum Entwickler von Herzschrittmachern Geräte gebaut haben, die komplett entsorgt und ersetzt werden müssen, wenn die Batterie erschöpft ist.
Was Herzschrittmacher tun
Typischerweise besteht der Zweck eines Herzschrittmachers darin, Symptome eines Sick-Sinus-Syndroms oder eines Herzblocks zu verhindern, Zustände, die Ihre Herzfrequenz so weit verlangsamen können, dass Symptome (wie Benommenheit, Herzklopfen oder Synkope) auftreten.
Ein Herzschrittmacher besteht aus einem winzigen, aber hoch entwickelten Computer, Softwareanweisungen für diesen Computer, verschiedenen empfindlichen elektronischen Komponenten und einer Batterie, die alle in einem kleinen Metallbehälter eingeschlossen sind. (Ein typischer Herzschrittmacher ist heute etwa so groß wie ein 50-Cent-Stück und etwa dreimal so dick.) Herzschrittmacher werden normalerweise direkt unter dem Schlüsselbein unter die Haut implantiert und über Elektroden oder isolierte Drähte mit Ihrem Herzmuskel verbunden
Der Herzschrittmacher überwacht Ihren Herzrhythmus Schlag für Schlag und trifft von Moment zu Moment Entscheidungen darüber, ob er Ihr Herz stimulieren soll oder nicht. Wenn Ihre Herzfrequenz unter einen vorbestimmten Wert fällt, "tritt" sie, indem sie einen winzigen elektrischen Impuls durch die Elektrode an Ihr Herz sendet, wodurch Ihr Herz stimuliert wird
Die Entwickler von Herzschrittmachern mussten mehrere schwierige Probleme lösen, eines der schwierigsten war es, den Herzschrittmacher über mehrere Jahre hinweg im menschlichen Körper perfekt funktionieren zu lassen.
Der menschliche Körper ist ein feindlicher Ort für einen Herzschrittmacher
Jeder, der Kaffee auf seinem Laptop verschüttet hat, weiß, dass Flüssigkeiten und elektronische Geräte sich nicht vertragen. 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 verschlossen 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.
Ingenieure sind sehr gut darin geworden, diese Geräte so zu bauen, dass sie viele Jahre halten, und die Ausfallrate von Herzschrittmachern liegt im Allgemeinen bei deutlich unter 1% nach fünfjähriger Nutzung.
Es ist von entscheidender Bedeutung, dass Herzschrittmacher hermetisch abgedichtet sind, um diese Geräte vor der feindlichen Umgebung zu schützen, in der sie funktionieren müssen. Wenn Herzschrittmacher geöffnet werden könnten, um die Batterie auszutauschen, wäre eine ausreichende hermetische Abdichtung so gut wie unmöglich.
Anstatt herausnehmbar zu sein, muss der Akku zusammen mit allen anderen empfindlichen elektronischen Komponenten dauerhaft im Gerät versiegelt werden. Dies erklärt, warum die Entwickler von Herzschrittmachern es für undurchführbar hielten, Herzschrittmacher mit austauschbaren Batterien zu bauen.
Warum sind Herzschrittmacherbatterien nicht wiederaufladbar?
Die Technologie zum kabellosen Aufladen von Batterien (ein Verfahren, das auch als induktives Laden bekannt ist) gibt es schon seit mehreren Jahrzehnten, und Sie können heute kabellose Ladegeräte für Ihre Mobiltelefone kaufen. Warum bauen Herzschrittmacherfirmen also keine wiederaufladbaren Herzschrittmacher?
Sie werden überrascht sein zu erfahren, dass die ursprünglichen implantierbaren Herzschrittmacher von 1958 wiederaufladbare Nickel-Cadmium-Batterien (NiCad) hatten, und die meisten Leute glaubten, dass die Verwendung von wiederaufladbaren Batterien für implantierbare elektronische Geräte immer erforderlich sein würde. Diese Herzschrittmacher wurden aufgeladen, indem eine Induktionsspule mehrere Stunden lang in der Nähe des Herzschrittmachers gegen die Haut gehalten wurde. Dieser Vorgang musste alle paar Tage wiederholt werden.
Wiederaufladbare Herzschrittmacher versagten letztendlich aus zwei Gründen. Erstens haben NiCad-Batterien, obwohl sie wiederaufladbar sind, eine relativ kurze Lebensdauer, sodass diese Herzschrittmacher immer noch ziemlich oft ausgetauscht werden mussten.
Aber wahrscheinlich noch wichtiger ist, dass Menschen mit Herzschrittmachern aufgrund der menschlichen Natur gelegentlich ihre Geräte nicht gemäß dem strengen Zeitplan, der ihnen auferlegt wurde, aufladen konnten. Rechtsanwälte informierten die Herzschrittmacherfirmen darüber, dass, wenn ein Patient Schaden erleidet, weil sein Herzschrittmacher nicht mehr funktioniert, ob der Fehler auf das Unternehmen zurückzuführen ist oder weil der Patient es versäumt hat, das Gerät wieder aufzuladen, nachfolgende Klagen wahrscheinlich zu Insolvenz führen würden.
Innerhalb weniger Jahre wurden Quecksilber-Zink-Batterien entwickelt, die einen Herzschrittmacher bis zu zwei Jahre am Laufen halten konnten. Bald darauf wurden Lithium-Iodid-Batterien entwickelt, die einen Herzschrittmacher viel länger mit Strom versorgen könnten: fünf bis zehn Jahre lang. So ging der dringende Bedarf an wiederaufladbaren Herzschrittmachern zurück, die drohende Klage jedoch nicht.
Dank des technologischen Fortschritts und der Anwaltschaft wurde die Idee des wiederaufladbaren Herzschrittmachers schnell aufgegeben. Es ist eine Idee, die von Schrittmacher-Entwicklern hin und wieder überdacht wird, aber bisher haben die potenziellen Risiken (zumindest für die Unternehmen) die potenziellen Vorteile überwogen.
Warum halten sie die Batterien von Herzschrittmachern nicht viel länger als jetzt?
Tatsache ist, dass sie Schrittmacherbatterien herstellen könnten, die wesentlich länger halten als jetzt. Tatsächlich stellten in den 1960er und 1970er Jahren einige Schrittmacherhersteller nuklearbetriebene Herzschrittmacher her, die mit Plutonium-238 betrieben wurden, das eine Halbwertszeit von 87 Jahren hat, so dass diesen Herzschrittmachern praktisch garantiert nicht der "Saft" während der Lebenszeit des Patienten. Einige dieser Herzschrittmacher sind möglicherweise noch heute in Betrieb.
Aber wie Sie sich vorstellen können, gab es bei nuklearen Herzschrittmachern einige offensichtliche Probleme: Erstens ist Plutonium eine hochgiftige Substanz, und selbst wenn eine winzige Menge in den Blutkreislauf gelangt, würde der Tod schnell eintreten. Und weil Plutonium offensichtlich eine Substanz von großem Interesse für Regulatoren (und sogar für die dunkleren Elemente unserer Zivilisation) ist, hatten Menschen mit diesen Herzschrittmachern beispielsweise Probleme, wenn sie versuchten, ins Ausland zu reisen.
Ärzte, die diese Geräte implantierten, waren gemäß einer von der Nuclear Regulatory Commission erzwungenen Verordnung verpflichtet, die Herzschrittmacher nach dem Tod des Patienten wieder herzustellen, eine Anforderung, die sich (da Patienten wegziehen und Ärzte in Rente gehen) als völlig unpraktisch erwies.
Ein weniger offensichtliches Problem gibt es auch bei Herzschrittmachern, deren Batterien „ewig“ halten. Tatsache ist, dass alle elektronischen Geräte irgendwann ausfallen. Früher oder später gehen alle elektronischen Komponenten kaputt oder verschleißen einfach ein schleichendes und vorhersehbares Ereignis. Durch regelmäßige Kontrolluntersuchungen haben Ärzte mehrere Monate Zeit, um zu warnen, dass eine Batterie verbraucht ist und wahrscheinlich ersetzt werden muss. So kann ein elektiver Schrittmacherwechsel zu einem geeigneten Zeitpunkt geplant werden.
Aber wenn Ihr Herzschrittmacher ausfallen sollte, weil eines der anderen seiner Hunderte von elektronischen Komponenten plötzlich nicht mehr funktionierte ... nun, das könnte katastrophal sein. Der Herzschrittmacher könnte ohne Vorwarnung plötzlich aufhören zu stimulieren und sein Besitzer könnte möglicherweise großen Schaden erleiden.
Wenn Unternehmen beginnen würden, Herzschrittmacher zu bauen, deren Batterien wesentlich länger als fünf bis zehn Jahre halten, würden mit den heute existierenden elektronischen Komponenten zu viele Herzschrittmacher plötzlich und katastrophal ausfallen. Vielmehr sind Herzschrittmacher so konzipiert, dass die erste Komponente, die wahrscheinlich "ausfällt", die Batterie ist, und da dieser "Ausfall" im Voraus vorhergesagt werden kann, kann das Gerät ausgetauscht werden, bevor es vollständig aufhört zu funktionieren.
Es ist natürlich möglich und sogar wahrscheinlich, dass in Zukunft andere für den Bau von Herzschrittmachern benötigte elektronische Komponenten wesentlich robuster hergestellt werden, ohne dabei die Kosten zu verbieten. Wenn dieser Tag kommt, können Ingenieure Batterien entwickeln, die wesentlich länger halten als heute.
Ein Herzschrittmacher, der fünf bis zehn Jahre hält, entpuppt sich mit heutiger Technik als der „sweet spot“ der Ingenieurskunst.
Ein Wort von Health-huh.com
Herzschrittmacher sind ein Wunderwerk der Technik, und ihre Wirksamkeit und Zuverlässigkeit haben sich seit der Erfindung dieser Geräte enorm verbessert. Aber es gibt noch Raum für Verbesserungen. Die Hersteller von Herzschrittmachern betreiben viel Forschung und Entwicklung, um Geräte zu entwickeln, die einfacher zu implantieren sind, noch sicherer sind und möglicherweise viel länger halten als heute, möglicherweise ein Leben lang.