KARDIOLOGIE
Am Puls der Herzmedizin
Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind die häufigste Todesursache in der Schweiz, entsprechend intensiv wird das Pumporgan erforscht. Sechs innovative Projekte.
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Illustration: Christina Baeriswyl
6 — Energie ohne Batterie
Solar- und Brennstoffzelle, Universität Bern und ETH Zürich
Viele Patienten verfügen dank moderner Herzschrittmacher über eine hohe Lebensqualität. Allerdings gibt es eine Einschränkung: Wenn sich die Batterien erschöpfen, muss der Schrittmacher per Operation ausgewechselt werden.
Deshalb haben Forschende der Universität Bern die Möglichkeit untersucht, einen Herzschrittmacher mit einer kleinen, unter der Haut eingesetzten Solarzelle zu versorgen. Bereits zehn Minuten mittäglicher Sonneneinstrahlung liefern genügend Energie. Da jedoch nicht jeden Tag ausreichend Licht zur Verfügung steht, braucht es einen Akku mit genügend hoher Speicherkapazität als Puffer. Ein Ansatz von Forschenden der ETH Zürich könnte ohne diesen auskommen: Sie haben eine implantierbare Brennstoffzelle entwickelt, die elektrische Energie aus überschüssigem Zucker im Blut erzeugt.
5 — Leistung ständig messen
Miniatursensor, EPFL / Universitätsspitäler Genf / Hochschule Luzern
Bei Patientinnen mit Herzinsuffizienz müssen Therapien jeweils dem aktuellen Zustand des Herzens angepasst werden. Hierzu ist eine möglichst kontinuierliche Überwachung wichtig. Heute braucht es dafür regelmässige Aufenthalte in der Intensivstation, wo Messgeräte mittels Katheter eingeführt werden.
Forschende der EPFL, der Universitätsspitäler Genf und der Hochschule Luzern entwickeln nun ein miniaturisiertes, implantierbares System, das die Messung der Herzleistung im Alltag ermöglicht und die Daten in Echtzeit an medizinische Versorger sendet. Hierfür werden mehrere Sensoren in einem miniaturisierten Gehäuse mit einem einfachen Eingriff dauerhaft in die Lungenarterie implantiert. Eine Ultraschallverbindung versorgt das Gerät mit Strom und überliefert die Messwerte nach aussen. Nach erfolgreichen Laborexperimenten peilt das Team nun die Zulassung des Geräts für klinische Anwendungen an.
4 — Elektrischer Plastik-Muskel
Elektrisch gesteuertes, weiches Material, EPFL
Viele Menschen mit Herzschwäche benötigen eine Pumpe. Diese hauptsächlich aus starren Materialien bestehenden mechanischen Implantate verursachen oft Komplikationen wie Blutgerinnsel. Forschende der EPFL wollen dies dank einem künstlichen Hilfsmuskel aus weichen Materialien vermeiden. Sie haben hierzu einen Ring entwickelt, in dem Elektroden in einem sehr elastischen Kunststoff integriert sind. Wird an diese Spannung angelegt, bildet sich ein elektrisches Feld mit entgegengesetzten Ladungen, die sich anziehen. So lässt sich der Ring durch Variieren der Spannung zusammenziehen und ausdehnen wie ein Muskel.
Nach ersten Versuchen am Schweineherzen optimieren die Forschenden nun die Pumpleistung. «Unser Ziel ist eine Unterstützungsleistung von rund zwanzig Prozent des Menschenherzens», sagt Projektleiter Yves Perriard. «Gleichzeitig entwickeln wir ein chirurgisches Verfahren, mit dem wir den künstlichen Muskel minimalinvasiv um die Hauptschlagader des Herzens legen können.»
REPARIEREN
3 — Herzklappe, die mitwächst
Gewebe synthetisieren, Universität Zürich
Ein Gewebe züchten, das sich selbst regeneriert: So entwickeln Forschende der Universität Zürich eine künstliche Herzklappe. Eine solche Prothese kann vom Körper vollständig integriert werden und hält potenziell ein Leben lang, da sie mit dem eigenen Gewebe verwächst. Das kann vor allem die Lebensqualität von Kindern mit angeborenen Herzfehlern erheblich verbessern. Heute müssen die dafür verfügbaren künstlichen Herzklappen immer wieder mit einer Operation ersetzt werden.
Bei Schafen wurden die mitwachsenden Herzklappen bereits getestet. Nun richten sie die Forschenden auf die Anwendung beim Menschen aus. «Wir kombinieren mehrere Methoden in einem neuartigen Ansatz», sagt Sarah Motta vom Forschungsteam. «Dank Laborexperimenten, Computermodellen und Tierversuchen können wir die langfristige Anpassung der Herzklappen besser vorhersagen und steuern.»
VORBEUGEN
2 — Seltenes Syndrom verstehen
Individuelle Therapie, Kantonsspital Lugano
Das Brugada-Syndrom ist eine seltene Krankheit, die zu einem erhöhten Risiko für Herzrhythmusstörungen und plötzlichen Herztod führt. Sie ist bisher kaum gezielt behandelbar. Nun hat ein Team um Giulio Conte vom Kantonsspital Lugano Daten zahlreicher Betroffener in einem Computermodell vereint. Das sind genetische Informationen, Herzstromaufzeichnungen, 3D-Bilder von elektrischen Signalen sowie von Magnetresonanztomografie.
«Dank dieser Studien hat sich unser Verständnis der pathophysiologischen Mechanismen von Herzrhythmusstörungen bei Menschen mit Brugada-Syndrom verbessert», so Conte. «Das ebnet den Weg für massgeschneiderte Therapien.»
VORBEUGEN
1 — KI für Symptome bei Frauen
Europaweite Analyse, Universität Zürich
Frauen, die einen Herzinfarkt erleiden, sterben häufiger daran als Männer. Dies, weil Ärzte spezifisch weibliche Symptome oft falsch deuten und keine geeignete Behandlung einleiten. Forschende der Universität Zürich haben deshalb die Daten von über 400 000 Patientinnen und Patienten aus ganz Europa analysiert und Algorithmen entwickelt, die das Infarktrisiko einzelner Personen gezielter einschätzen.
«Das neue Tool wird seit Kurzem genutzt», sagt Studienleiter Thomas Lüscher. Dabei verfeinere es die Beurteilung immer mehr, da es diese autonom mit den laufend wachsenden Statistiken zu Herzkrankheiten abgleiche. «Ob sich damit die Behandlung von Frauen tatsächlich verbessert, werden ebendiese Datenbanken bald schon zeigen», so Lüscher.
