Millionen Menschen leben mit Herzrhythmusst\u00f6rungen. F\u00fcr viele von ihnen ist ein Herzschrittmacher die wichtigste Behandlung. Bislang bedeutet das fast immer einen operativen Eingriff. \u00c4rzte setzen dabei ein Ger\u00e4t unter die Haut ein und verbinden es \u00fcber Elektroden mit dem Herzen. Eine neue Entwicklung k\u00f6nnte diesen Ablauf k\u00fcnftig grundlegend ver\u00e4ndern.<\/p>\n
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT<\/a>) entwickelten ein System, das das Herz per Ultraschall von au\u00dfen steuern soll. Das auf die Brust geklebte Pflaster sendet gezielte Schallwellen durch den K\u00f6rper und brachte in ersten Versuchen gest\u00f6rte Herzrhythmen wieder in einen regelm\u00e4\u00dfigen Takt. Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift Nature Biomedical Engineering<\/a>.<\/p>\n Ein langgehegter Traum der Herzmedizin<\/p>\n Heute tragen allein in den USA rund drei Millionen Erwachsene einen Herzschrittmacher. Die Ger\u00e4te gelten als sicher und bew\u00e4hrt. Dennoch bringt jeder operative Eingriff Risiken mit sich, und die Elektroden m\u00fcssen dauerhaft mit dem Herz verbunden werden.<\/p>\n Der Mitautor Gengxi Lu <\/a>von der Universit\u00e4t von S\u00fcdkalifornien sagt: \u201eHerzschrittmacher geh\u00f6ren zu den wichtigsten und am h\u00e4ufigsten eingesetzten Implantaten beim Menschen. Sie haben Millionen Leben gerettet.\u201c Zugleich verweist er auf den Nachteil der bisherigen Technik: \u201eSie sind invasiv und haben direkten Kontakt mit dem schlagenden Herzen. Der Traum seit vielen Jahren ist eine nichtinvasive Herzstimulation mit Ultraschall.\u201c<\/p>\n Wie das neue Pflaster den Herzrhythmus beeinflusst<\/p>\n Der Prototyp ist etwa so gro\u00df wie eine Briefmarke. Im Inneren sitzen winzige Ultraschallwandler. Sie erzeugen Schallwellen, die den Brustkorb durchdringen und das Herz<\/a> erreichen. Zum System geh\u00f6rt au\u00dferdem ein kleines Steuerger\u00e4t mit Batterie und Elektronik, das in eine Hosentasche passt.<\/p>\n Die Signale des Pflasters l\u00f6sen eine Reaktion in den Herzzellen aus: Schallwellen \u00f6ffnen spezielle Kan\u00e4le in der Zellmembran. Kalzium str\u00f6mt in die Zelle ein. Das Signal sorgt daf\u00fcr, dass sich die Herzmuskelzelle<\/a> zusammenzieht und einen Herzschlag ausf\u00fchrt. Das Besondere daran: Die Stimulation erfolgt ohne Kabel und ohne direkten Kontakt mit dem Herzen.<\/p>\n Manipulierte Herzzellen reagieren gezielt auf Ultraschall<\/p>\n Ultraschall wird seit Jahren in der Medizin eingesetzt. \u00c4rzte nutzen ihn f\u00fcr die Untersuchung von Organen<\/a> oder Blutgef\u00e4\u00dfen. Fr\u00fchere Tierversuche hatten bereits gezeigt, dass Ultraschall auch Herzzellen aktivieren kann. Die Wirkung fiel jedoch noch zu schwach und zu ungenau aus.<\/p>\n Deshalb erh\u00f6hten die Forscher die Empfindlichkeit der Herzzellen. Dazu nutzten sie einen Ansatz aus der sogenannten Sonogenetik. Dabei werden Zellen so ver\u00e4ndert, dass sie st\u00e4rker auf Schall reagieren. Im Labor testete das Team die Methode an menschlichen Herzzellen. Die ver\u00e4nderten Zellen schlugen im Takt der Ultraschallsignale. Unmanipulierte Zellen zeigten diese Reaktion nicht in gleicher St\u00e4rke.<\/p>\n Erstautor Chen Gong<\/a> vom MIT beschreibt die Methode so: \u201eDiese Kan\u00e4le k\u00f6nnen Ultraschall nun besser h\u00f6ren und sich \u00f6ffnen, um Kalzium hereinzulassen. Das aktiviert die Zelle direkt und bringt sie zum Schlagen.\u201c<\/p>\n So lie\u00dfen sich Herzrhythmusst\u00f6rungen bei Ratten korrigieren<\/p>\n Anschlie\u00dfend pr\u00fcfte das Team die Technik in Tierversuchen. Die Forscher befestigten eine Mini-Version des Pflasters auf der Brust von Ratten und aktivierten die Ultraschallstimulation. Die Ergebnisse fielen positiv aus:<\/p>\n Langsame Herzschl\u00e4ge lie\u00dfen sich auf eine normale Frequenz anheben.<\/p>\n Unregelm\u00e4\u00dfige Herzrhythmen wurden stabilisiert.<\/p>\n Das Herz folgte den vorgegebenen Ultraschallimpulsen.<\/p>\n Dabei arbeitete das System mit einer r\u00e4umlichen Pr\u00e4zision von weniger als einem Millimeter. Au\u00dferdem konnten die Wissenschaftler verschiedene Bereiche des Herzens gezielt ansteuern. \u201eWir k\u00f6nnen jetzt Ultraschall mit geringer Intensit\u00e4t nutzen, um Ionenkan\u00e4le in Zellen zu \u00f6ffnen und eine sehr wirksame Herzstimulation zu erreichen\u201c, sagt Gong. Die Steuerung erreichte Frequenzen von bis zu neun Herzimpulsen pro Sekunde. Zum Vergleich: Ein Herzschrittmacher arbeitet im Normalfall mit einem Impuls pro Sekunde.<\/p>\n Das Pflaster gegen Herzrhythmusst\u00f6rungen \u00fcberzeugt im Langzeittest<\/p>\n Die Ratten trugen das System w\u00e4hrend normaler t\u00e4glicher Aktivit\u00e4t. Der Beobachtungszeitraum erstreckte sich \u00fcber acht Monate. In dieser Zeit \u00fcberpr\u00fcfte das Team auch m\u00f6gliche Nebenwirkungen und unerw\u00fcnschte Ver\u00e4nderungen.<\/p>\n Zus\u00e4tzlich untersuchten die Wissenschaftler die genetische Sicherheit des Verfahrens. F\u00fcr die Einsch\u00e4tzung einer m\u00f6glichen Anwendung beim Menschen testeten sie das Konzept au\u00dferdem an Schweineherzen au\u00dferhalb des K\u00f6rpers. Schweineherzen \u00e4hneln dem menschlichen Herzen in Gr\u00f6\u00dfe und Aufbau deutlich st\u00e4rker als die Herzen kleiner Nagetiere.<\/p>\n Einsatz des Pflasters ben\u00f6tigt eine Gentherapie<\/p>\n Trotz der vielversprechenden Ergebnisse bleibt ein wichtiger Punkt bestehen. Nach dem aktuellen Konzept gen\u00fcgt das Pflaster allein nicht. Vor einer m\u00f6glichen Behandlung m\u00fcssten Patienten wahrscheinlich eine Gentherapie erhalten. Sie w\u00fcrde die Herzzellen empfindlicher f\u00fcr Ultraschall machen. Die Forscher vergleichen die Behandlung mit einer einmaligen Injektion. \u00c4hnliche Gentherapien kommen bereits bei einigen seltenen Erbkrankheiten zum Einsatz. Gong h\u00e4lt diesen Weg f\u00fcr realistisch. Er sagt: \u201eWir glauben, dass dieser Schritt klinisch als Form der Gentherapie \u00fcbertragbar w\u00e4re, um nichtinvasive Herzschrittmacher zu erm\u00f6glichen.\u201c<\/p>\n Die neue Technologie ersetzt derzeit aber noch keinen herk\u00f6mmlichen Herzschrittmacher. Sie zeigt vielmehr einen m\u00f6glichen Weg f\u00fcr zuk\u00fcnftige Behandlungen.<\/p>\n Forscher arbeiten bereits an der n\u00e4chsten Generation<\/p>\n Das Team verfolgt noch gr\u00f6\u00dfere Pl\u00e4ne. Die Arbeitsgruppe entwickelte zuvor Ultraschall-Pflaster, die tief im K\u00f6rper liegende Organe sichtbar machen k\u00f6nnen. K\u00fcnftig soll die \u00dcberwachung der Herzaktivit\u00e4t in Echtzeit und die Behandlung, also die automatische Anpassung der Stimulation bei Bedarf, in einem einzigen System zusammenarbeiten.<\/p>\n Der Wissenschaftler Xuanhe Zhao<\/a> vom MIT beschreibt die Idee so: \u201eWir glauben, dass man eines Tages Pflaster am K\u00f6rper haben k\u00f6nnte, die tief im K\u00f6rper langfristig Bildgebung leisten und zugleich therapeutisch stimulieren, nichtinvasiv und in einem geschlossenen Regelkreis.\u201c<\/p>\n Kurz zusammengefasst:<\/p>\n Forscher haben ein Ultraschall-Pflaster entwickelt, das Herzrhythmusst\u00f6rungen ohne Operation behandeln k\u00f6nnte und das Herz von au\u00dfen in einen regelm\u00e4\u00dfigen Takt bringt.<\/p>\n In Versuchen mit menschlichen Herzzellen und Ratten funktionierte das System pr\u00e4zise und stabilisierte unregelm\u00e4\u00dfige Herzschl\u00e4ge.<\/p>\n F\u00fcr eine Anwendung beim Menschen w\u00e4re nach aktuellem Stand eine Gentherapie n\u00f6tig, damit Herzzellen empfindlich genug auf die Ultraschallsignale reagieren.<\/p>\n \u00dcbrigens: Ultraschall k\u00f6nnte k\u00fcnftig nicht nur Herzrhythmusst\u00f6rungen beheben, sondern das Herz auch im Alltag \u00fcberwachen. Forscher entwickeln ein tragbares System, das Belastungen und fr\u00fche Warnzeichen zwischen Arztterminen sichtbar machen soll. Mehr dazu in unserem Artikel<\/a>.<\/p>\n Bild: \u00a9 Magnific<\/a><\/p>\n Tags: Gentherapie<\/a>,Herz<\/a>,Herzmedizin<\/a>,Herzrhythmusst\u00f6rungen<\/a>,Herzschrittmacher<\/a>,Kardiologie<\/a>,Medizintechnik<\/a>,MIT<\/a>,Nature Biomedical Engineering<\/a>,Pflaster<\/a>,Smart Up News<\/a>,Ultraschall<\/a> <\/p>\n 0% 0% 0% 0% 0% \t\tBeitragsnavigation<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Millionen Menschen leben mit Herzrhythmusst\u00f6rungen. F\u00fcr viele von ihnen ist ein Herzschrittmacher die wichtigste Behandlung. 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