Kleine Hightech-Helfer im Körper

Intelligente Implantate, smarte Sonden

Wenn der Herzpatient fernüberwacht wird, der Radsportler ein Thermometer schluckt und die Diabetikerin ohne Blutvergiessen ihren Blutzuckerwert misst, dann sind intelligente Implantate und smarte Sonden im Einsatz.

Felix Raymann (Text), 28. September 2017

Zehntausende Herzpatienten in der Schweiz tragen einen Herzschrittmacher. Einer von ihnen ist Andrian N. Kürzlich kommt ein Anruf von seinem Arzt: «Herr N., Ihr Herz schlägt etwas unregelmässig, bitte nehmen Sie das für diesen Fall vereinbarte Medikament.» N.s Arzt ist kein Hellseher, doch sein Patient trägt neben dem Herzschrittmacher auch gleich noch ein Alarmsystem am Herzen: Die Sonden im rechten Vorhof und in der linken Herzkammer messen ständig die elektrische Aktivität des Herzens. Um Adrian N. permanent zu überwachen, schickt das Implantat die Messwerte zuerst an ein Übermittlungsgerät, das sich bei ihm zuhause befindet. Von dort werden die Daten via Internet ins Herzzentrum des Universitätsspitals Zürich geschickt.

 

 

Archivnummer: BIO26089

Das Biotronik-Implantat besteht aus dem Defibrilator (rechts oberhalb des Herzens) und zwei Sonden, die Messwerte direkt aus dem Herzen liefern (Bild: Biotronik).

 

Technologie, die unter die Haut geht

 

Anders als herkömmliche medizinische Implantate wie etwa Metallschrauben zur Knochenwiederherstellung, Zahnimplantate, künstliche Gelenke oder Herzschrittmacher liefern intelligente Kleingeräte und Sonden wertvolle Informationen direkt aus dem Körperinnern nach aussen. Oft sind damit vorgenommene Messungen und Untersuchungen deutlich weniger invasiv als andere herkömmliche Methoden.

Die schluckbare Video-Kapsel filmt alles, was ihr entgegenkommt und sendet die Bilder nach aussen.

Reise ins ich

 

Die Überwachung des Herzens ist aber nur ein Anwendungsbereich für intelligente medizinische Geräte, die im Körper selbstständig arbeiten. Ausgerüstet mit kleinen Kameras und Scheinwerfern bewegt sich die PillCam wie ein Mini-U-Boot durch die Därme der Patienten. Dabei filmt die schluckbare Video-Kapsel alles, was ihr entgegenkommt und sendet die Bilder mittels Sensoren, die dem Patienten auf den Bauch geklebt werden, an ein Empfangsgerät, das der Patient bei sich trägt.

 

 

Animation: Die Video-Kapsel PillCam wird geschluckt und liefert dem Arzt Bilder aus dem Verdauungstrakt. Video: Youtube/GivenImaging

 

 

Mit den gespeicherten Daten geht er nach etwa 8 Stunden zum Arzt, der die Videoaufnahmen auswertet und damit die Diagnose erstellt. Angewendet werden solche Kapsel-Endoskopien etwa bei Darmentzündungen oder zur Früherkennung von Tumoren. Die Sonde wird auf natürlichem Weg wieder ausgeschieden.

 

 

Bilder aus dem Darm, aufgenommen von der Video-Kapsel: Youtube/GivenImaging.

 

«Die Sonden senden die Messwerte an einen Funkverstärker am Velo, von wo sie zum Begleitfahrzeug des Trainers weitergeleitet werden.»Dr. Andreas Gösele, Sportarzt und Leiter des Swiss Olympic Medical Center.

Temperaturmessung bei Spitzensportler

 

Live-Informationen aus Magen und Darm liefern auch Sensor-Kapseln, die beispielsweise von Profi-Radfahrern geschluckt werden, um im Training bei Hitzetagen die Kerntemperatur des Körpers zu überwachen. «Die kleinen Sonden senden die Messwerte an einen Funkverstärker am Velo, von wo sie zum Trainer weitergeleitet werden, der sich in einem Begleitfahrzeug befindet», sagt der Sportarzt Dr. Andreas Gösele, Leiter des Swiss Olympic Medical Center.

 

Ursprünglich wurden solche Methoden zur Messung der Kerntemperatur für Feuerwehrleute entwickelt. In der Sportmedizin wird durch die Mess-Kapseln etwa die Wirkung von Kühlwesten und -socken, die Einnahme von kühlenden Flüssigkeiten oder der Einsatz spezieller Kleidung untersucht.»

 

 

Gechipte Nerds  

 

Nicht immer steckt ein medizinischer Grund dahinter, wenn sich jemand ein Implantat in den Körper einpflanzen lässt. Mitglieder der Body-Hacking-Szene oder einfach experimentierfreudige Zeitgenossen implantieren sich auch zum Spass Chips und Sensoren unter die Haut. Einfachste Chip-Implantate gibt es etwa von iamrobot.de bereits für 60 Euro. Wer einen solchen NFC-Chip (Near Field Communication) in die Hand zwischen Daumen und Zeigefinger einsetzen lässt, kann damit per Handauflegen die Haustür aufschliessen (sofern man das passende Türschloss für 190 Euro dazukauft und zuhause montiert), seine Kontaktdaten an ein Android-Smartphone senden oder den Computer entsperren.

 

 

 

Dem Arzt entgeht nichts

 

Die permanente Überwachung durch ein medizinisches Implantat benötigt Energie. Das weiss auch Herzpatient Adrian N.: «Die Batterie im Implantat hielt letztes Mal etwa sieben Jahre», erklärt Patient Adrian N. Das ist zwar für Smartphone-Besitzer eine unendlich lange Zeit, doch gestaltet sich hier das Aufladen etwas komplizierter als beim Handy: «Die Batterie zu ersetzen, bedeutet etwa drei Tage Spitalaufenthalt» sagt er.

 

Trägt man ein solches Gerät in sich, sollte man sich über die ständige Beobachtung bewusst sein. «Neulich hat mich früh morgens ein Arzt angerufen und fragte, was denn los sei, er fragte, ob es mir gut gehe. Zwischen zehn Uhr abends und drei Uhr nachts seien Unregelmässigkeiten und ein deutlich höherer Puls registriert worden», erzählt N. «Der Grund dafür war diesmal aber nicht der Herzfehler, sondern der etwas ausschweifende Alkoholkonsum an einem Fest zu der fraglichen Zeit.»

 

 

 

3 Beispiele von Implantaten, die das Leben von Patienten erleichtern oder gar ihr Leben retten:

 

1. BLUTDRUCKMESSUNG OHNE PIEKS

Diabetes-Patienten müssen regelmässig ihren Glukosewert im Blut messen, damit lebensbedrohliche Über- oder Unterzuckerungen verhindert werden können. Zwar sind «Stich-Proben» am Finger nicht schmerzhaft, doch gibt es angenehmere Methoden: Mit einem im Oberarm implantierten Sensor, der regelmässig die Blutzuckerwerte misst und speichert. Um sie abzulesen, braucht der Patient lediglich das entsprechende Lesegerät ein paar Zentimeter über dem implantierten Chip zu halten.

 

2. HIRNDRUCKMESSUNG

Damit bei Patienten, die mit einer Hirnblutung auf der Intensivstation liegen, keine Sekundärschäden entstehen, misst die Sonde «NeMo Probe» den Hirndruck, die Hirntemperatur und den cerebralen Blutfluss bzw. die Sauerstoffsättigung im Hirngewebe. «Die implantierte Sonde liefert während acht Tagen Messwerte direkt aus dem Gehirn ans Monitoring-System auf dem PC», sagt Dirk Baumann vom Zürcher Start-up NeMoDevices, das dieses Implantat entwickelt hat.

 

3. OHR-IMPLANTAT FÜR HÖRGESCHÄDIGTE

Ebenfalls im Kopf steckt ein sogenanntes Cholea-Implantat, das Gehörlose hörend machen kann. Dabei wird eine Elektrode direkt in der Hörschnecke (Cholea) implantiert, während ein Mikrofon mit Sprachprozessor aussen am Hinterkopf befestigt wird. Die Kombination aus Hörgerät und Implantat erzeugt eine elektrisch-akustische Simulation. In der Schweiz tragen laut Pro Audito Schweiz rund 2600 Personen ein solches Implantat.  

 

 

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