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Die Geschichte von Herzschrittmacher & Co. – so klein wie heute waren die Geräte anfangs nicht. © implantate-schweiz.ch

Die Geschichte von Herzschrittmacher & Co. – so klein wie heute waren die Geräte anfangs nicht. © implantate-schweiz.ch

Geschichte der implantierbaren Therapiesysteme

Implantierte Therapiesysteme für das Herz, wie beispielsweise Herzschrittmacher, implantierbare Defibrillatoren (ICD) oder Systeme für die Cardiale Resynchronisations-Therapie (CRT), sind kleine, computergesteuerte Geräte und von außen kaum sichtbar. Sie können von außen per Telemetrie abgefragt und an die Bedürfnisse des Patienten angepasst werden. Bis dieser Stand der Technik erreicht war, war es jedoch ein langer Weg.

  • Die Geschichte des Herzschrittmachers

    Herzschrittmacher geben elektrische Impulse ans Herz ab, wenn dieses zu langsam schlägt, und lösen damit Herzschläge aus.

    Riesige Schrittmachersysteme

    In den 30er Jahren wurde der erste Herzschrittmacher entwickelt, der durch periodische Stromimpulse das Herz elektrisch reizte. Das System wog über sieben Kilogramm und war mit dem rechten Vorhof des Patienten über eine Nadelelektrode verbunden. Das Gerät musste alle sechs Minuten neu aufgeladen werden.

    Batterie statt äußerlicher Stromquelle

    1957 wurde der erste äußerliche Herzschrittmacher erfunden, der mit einer Batterie betrieben wurde. Die früheren Exemplare waren wegen ihrer Größe auf eine Stromversorgung von außen angewiesen. Bevor Anfang der 70er Jahre Lithiumjodid-Batterien für eine längere Funktionsdauer sorgten, wurde zeitweilig Kernenergie zum Betrieb der implantierbaren Schrittmachersysteme verwendet.

    Von einem einfachen Kunststoffbecher zum Implantat

    1958 wurde der erste Schrittmacher komplett in den Körper eingesetzt. Entwickelt hatte ihn Ake Senning zusammen mit dem Elektroingenieur Rune Elmquist. Er bestand aus elektronischen Bauelementen, die in einem einfachen Kunststoffbecher in Epoxydharz gegossen waren. Um das Gerät einzusetzen, musste der Brustkorb geöffnet werden und die Elektroden mussten auf den Herzmuskel aufgenäht werden. Das Aggregat wurde von außen aufgeladen, die Laufzeit dieser ersten Schrittmacher betrug aber nur 15 bis 20 Minuten. Der erste Schrittmacher-Patient erhielt noch insgesamt 22 verschiedene Schrittmacher und lebte damit noch 44 Jahre.

    Kontinuierliche Verbesserungen

    Die Entwicklung der implantierbaren Therapiesysteme ging weiter: Seit den 70er Jahren gibt es programmierbare Aggregate. Seit den 80er Jahren ermöglichen Bewegungssensoren bedarfsgerechtere Schrittmacheraktionen. Auch die Funktionsdauer wurde verbessert. Die Abfrage per Telemetrie ermöglicht es seit 1979, den Batteriezustand und die Elektrodenfunktion ohne weiteren chirurgischen Eingriff zu überprüfen. Seit 1996 sind Zwei-Kammer-Schrittmacher auf dem Markt, die sowohl im Vorhof als auch in der Kammer stimulieren. Die Geräte wurden im Lauf der Zeit immer kleiner.

  • Die Geschichte des Defibrillators

    Defibrillatoren sind Geräte, die bei einer gefährlichen Herzrhythmusstörung einen Stromimpuls abgeben, der den normalen Herzrhythmus wiederherstellen kann.

    Wirkung von Stromstößen schon lange bekannt

    Die Entwicklung der Defibrillatoren hat eine lange Vorgeschichte. Bereits im 18. Jahrhundert wurde über ein 3-jähriges Kind berichtet, das mit Stromstößen von außen auf die Brust wiederbelebt wurde. Ende des 19. Jahrhunderts gelang es Forschern erstmals, mit elektrischem Strom Kammerflimmern am Tierherzen zu beenden und in einen gesunden Rhythmus überzuleiten.

    Erste Erfolge am Hundeherzen

    Prof. Mirowski und Dr. Mower entwickelten die ersten Defibrillatoren, die in den Körper eingepflanzt werden konnten. Ein solches Gerät besteht aus einer Batterie und einem elektronischen Schaltkreis, der den Herzschlag ständig überwacht und im Bedarfsfall einen „Schock“ abgibt.

    Der erste „Patient“, dem ein Defibrillator eingesetzt wurde, war ein Hund – das war 1974. Es wurde Kammerflimmern ausgelöst. Nach einem automatischen Schock erholte sich das Tier schnell.

    Sechs Jahre später fand die erste erfolgreiche Implantation eines automatischen Defibrillators bei einem Menschen statt.

    Die Stärke des Impulses kann mittlerweile auf die aktuelle Situation und die Bedürfnisse des Patienten abgestimmt werden, so dass den Patienten unnötige Schocks erspart bleiben.

  • Die Geschichte der kardialen Resynchronisationstherapie

    Der sogenannte Dreikammerschrittmacher kommt seit 1999 zum Einsatz, und zwar bei der kardialen Resynchronisationstherapie (CRT). Das kleine, Mikrocomputer-gesteuerte Gerät wird wie ein Herzschrittmacher unter der Haut implantiert und ist mit feinen Elektroden verbunden. Diese sind jeweils in einer Herzkammer verankert und senden winzige elektrische Impulse, die die koordinierte Zusammenarbeit der Kammern wiederherstellen. Auf diese Weise wird die Herzleistung verbessert. Da beide Herzkammern einbezogen sind, spricht man auch von einem biventrikulären Schrittmacher.

    Dank der weit entwickelten heutigen Technik kann in den kleinen Geräten ein Defibrillator mit der kardialen Resynchronisation (CRT) kombiniert werden, was besonders wichtig ist, da viele Patienten, die für solch ein CRT-System in Frage kommen, auch vom plötzlichen Herztod durch Kammerflimmern bedroht sind. 

    Ständige Verbesserungen aller implantierbaren Therapiesysteme

    Die implantierbaren Therapiesysteme werden laufend verbessert, was ihre Elektronik, die Batterietypen, die Stimulationselektroden und die Programmierung betrifft.

    Zukünftige Entwicklungen gehen dahin, dass Geräte mit verlängerter Funktionsdauer hergestellt werden. Für den Patienten bedeutet dies, dass für ihn die Zeit bis zum nächsten Aggregatwechsel deutlich verlängert wird.

    Ein weiterer Trend ist die Telemedizin, die auch langsam bei Herzschrittmachern und Defibrillatoren Einzug hält. Diese ermöglicht eine Diagnostik mittels Telekommunikation trotz räumlicher Distanz zwischen Arzt und Patient.

Heute: Vielfältige Systeme

Der plötzliche Herztod als Folge einer Durchblutungsstörung des Herzens ist noch immer die häufigste Todesursache in Deutschland und anderen Industrieländern. Durch die permanente Weiterentwicklung implantierbarer Therapiesysteme kann jedoch das Leben vieler Patienten mit einer lebensbedrohlichen Herzrhythmusstörung oder einer schweren Herzinsuffizienz gerettet werden.

Den Rhythmus wiederfinden mit ICD

Patienten, bei denen Rhythmusstörungen auftreten, sind gefährdet, einen plötzlichen Herztod zu erleiden. Bei diesen Patienten kann ein implantierbarer Kardioverter-Defibrillator (ICD) eine lebensrettende Maßnahme sein.

Ein ICD überwacht den Herzrhythmus und gibt bei Herzrasen oder Kammerflimmern Impulse oder Elektroschocks ab, die den normalen Herzrhythmus wiederherstellen.

Der erste „persönliche Rettungsassistent“ – der implantierbare Miniatur-Defibrillator – wurde vor 35 Jahren in den USA in Anlehnung an den Herzschrittmacher entwickelt.

Je nach Modell des ICDs ist eine Elektrode in der rechten Herzkammer (Ein-Kammer ICD), eine zweite Elektrode im rechten Vorhof (Zwei-Kammer ICD) und eine dritte Elektrode in der linken Herzkammer befestigt (biventrikulärer ICD).

Der Computer im ICD-Gerät überwacht den Herzrhythmus des Patienten, erkennt Veränderungen und leitet, falls erforderlich, eine geeignete Therapie ein.

Klinische Studien haben gezeigt, dass der Einsatz eines ICD als Schutz bei lebensbedrohlichen Störungen des Herzrhythmus die Rate eines plötzlichen Herztodes stark vermindert.

Den Herzschlag synchronisieren mit CRT

Seit etlichen Jahren gibt es die biventrikuläre Schrittmachertherapie, auch kardiale Resynchronisationstherapie (CRT) genannt. Sie unterstützt das Zusammenziehen des Herzmuskels und verbessert die Zusammenarbeit der beiden Herzkammern.

Two in one – CRT-D

Seit 1999 ist der erste kardiale Resynchronisationstherapie Defibrillator (CRT+D) in Europa auf dem Markt.

Das Gerät ist eine Kombination aus CRT-Schrittmacher und Elektroschockgerät und verbindet die Vorteile eines Schrittmachers, der die Herzarbeit der beiden Hauptkammern wieder synchronisiert, und eines Defibrillators, der den Herzrhythmus kontrolliert.

  • Implantierbare Therapiesysteme im Überblick

    1980: Erster implantierter Defibrillator
    Prof. Mirowski und Dr. Mower entwickeln die ersten Defibrillatoren, die in den Körper eingepflanzt werden können.

    1985: Weltweit erster kommerziell erhältlicher ICD
    Boston Scientific bringt den weltweit ersten implantierbaren Kardioverter-Defibrillator (ICD) auf den Markt

    1993: Erste FDA-zugelassene transvenöse Defibrillator-Elektrode
    Die ENDOTAK-Elektrode ersetzt die Implantation von Elektroden am offenen Brustkorb und ermöglicht das Einbringen der Elektroden über die Venen.

    1996: MADIT-Studie – 54 % Reduktion der Mortalität mit ICD
    Der Einsatz von ICDs führt zu einer Reduktion der Mortalität um 54 % in der Defibrillatorgruppe im Vergleich zu konventioneller Therapie.
    Patienten erhalten jetzt auch ohne diagnostizierte lebensbedrohliche Arrhythmie einen ICD.

    1999: Erster FDA-zugelassener CRT-D
    Der CONTAK CD ist in Europa als erster kardialer Resynchronisationstherapie-Defibrillator erhältlich.

    2002: MADIT-II-Studie – 31 % Reduktion der Mortalität nach überlebtem Herztod
    Die Implantation von ICDs reduziert das Mortalitätsrisiko nach überlebtem Herzinfarkt um 31 %.
    Patienten müssen sich nicht mehr invasiven elektrophysiologischen Tests unterziehen, um eine ICD-Therapie zu erhalten.

    2004: COMPANION-Studie – 36 % Reduktion der Mortalität mit CRT-D
    Der Einsatz von CRT-D-Systemen führt zu einer Reduktion der Gesamtmortalität um 36 % bei Patienten mit symptomatischer Herzinsuffizienz der NYHA-Klasse III-IV mit Überleitungsstörungen und eingeschränkter Pumpfunktion im Vergleich zu einer rein medikamentösen Therapie.
    Der große Nutzen der CRT-D-Therapie wurde mit dieser Studie deutlich untermauert.

    2009: MADIT-CRT – Nutzen des CRT+D gegenüber Standard-ICDs
    Der Einsatz von CRT-D-Systemen führt, in Verbindung mit optimaler medikamentöser Therapie, zu einer Reduktion der Gesamtmortalität oder eines Herzinsuffizienz-Ereignisses um 34 % bei Patienten mit asymptomatischer oder geringgradiger Herzinsuffizienz (NYHA-Klasse I-II), im Vergleich zu Standard-ICD-Therapie.
    MADIT-CRT liefert den klinischen Beweis, dass schon bei geringer Symptomatik eine frühzeitige CRT-Intervention bei Patienten mit eingeschränkter Pumpfunktion das Fortschreiten einer Herzinsuffizienz deutlich verlangsamt.