Ein Herzschrittmacher ist ein hochkomplexes medizinisches Gerät, das bei Patienten mit gestörtem Herzrhythmus lebenswichtige Impulse erzeugt und dem Herzen hilft, einen regelmäßigen Takt beizubehalten. Moderne Schrittmacher vereinen mikroelektronische Studie der Elektrophysiologie mit Biokompatibilität und intelligenter Programmierung, um individuell auf den Stoffwechsel und die täglichen Aktivitäten ihres Trägers zu reagieren. Die Grundidee besteht darin, elektrische Signale zu liefern, die das Myokard stimulieren und somit eine adäquate Pumpleistung sicherstellen.
Funktionsprinzip und elektrophysiologische Grundlagen
Das menschliche Herz verfügt über ein eigenes Reizleitungssystem, das Impulse im Sinusknoten generiert und über Vorhöfe und Kammern leitet. Bei Reizleitungsstörung oder Ausfällen im natürlichen Schrittmacher kann ein künstliches System einspringen. Der Herzschrittmacher besteht aus einem Impulsgenerator und mindestens einer Elektrode, der sogenannten Sonde, die mit dem Myokard in Kontakt steht. Der Generator überwacht kontinuierlich die Herzaktion und gibt bei Bedarf Stromstöße ab.
Reizbildung im natürlichen System
- Sinusknoten als Primärschrittmacher
- AV-Knoten mit verzögerter Weiterleitung
- His-Bündel und Purkinje-Fasern für Kammerkontraktion
Störungen im Reizleitungssystem
- Bradykardie: zu langsamer Herzschlag
- Blockierungen: Vorhof-Kammer-Block
- Ausfälle von Schrittmacherzellen
Technischer Aufbau eines Herzschrittmachers
Das Gerät besteht hauptsächlich aus einem Gehäuse, das den Impulsgenerator und die Batterie enthält, und den Elektroden, die in der Regel transvenös ins Herz geführt werden. Der Herzschrittmacher wird in einem kleinen Eingriff unter die Haut, meist im Bereich der Schlüsselbeinregion, eingebracht. Moderne Modelle bieten darüber hinaus Sensoren, die den Aktivitätsgrad des Körpers registrieren, um die Stimulationsfrequenz dynamisch anzupassen.
Impulsgenerator und Batterie
Im Impulsgenerator arbeitet ein Mikrochip, der elektrische Pulse mit genau definierter Spannung und Dauer erzeugt. Die Batterie liefert die Energie und hat eine Laufzeit von etwa 5 bis 15 Jahren, je nach Schrittmachertyp und Patient. Die verbleibende Kapazität wird regelmäßig über eine externe Programmierstation abgefragt.
Sonden und Elektroden
Elektroden werden entweder nur in der Herzkammer (ventrikulär) oder zusätzlich in einem Vorhof (atriell) platziert. Es gibt Einkanal-, Zweikanal- und Dreikanal-Schrittmacher. Jede Sonde registriert die elektrische Aktivität und leitet bei Bedarf Strom an das Myokard. Biokompatible Materialien wie Titan und Silikon minimieren Abstoßungsreaktionen im Gewebe.
Implantation und intraoperative Abläufe
Ein minimalinvasiver Eingriff unter lokaler Betäubung reicht meist aus, um einen Herzschrittmacher zu implantieren. Zunächst wird eine zentrumsnahe Vene punktiert, über die die Sonde(n) bis in die Herzhöhlen vorgeschoben wird/werden. Anschließend testet der Operateur elektrische Schwellenwerte, um eine feste Sondenposition zu gewährleisten. Der Impulsgenerator wird in eine gewebeansgesparte Tasche gelegt und mit der Sonde verbunden.
Vorbereitung und Anamnese
- Medizinische Bildgebung zur Venenerfassung
- Laboruntersuchungen und Gerinnungsstatus
- Patientenschulung zum Eingriff
Intraoperative Parameterkontrolle
- Stimulationsschwelle und Impedanzmessung
- Positionskontrolle per Röntgen
- Akzeptanz des Systems prüfen
Programmierung, Nachsorge und Telemonitoring
Nach der Implantation erfolgt die erste Programmierung des Geräts durch einen Kardiologen oder eine speziell geschulte Pflegekraft. Mit einer externen Programmierstation stellt man individuell die Stimulationsfrequenz, -amplitude und -dauer ein. Die Parameter werden in regelmäßigen Abständen angepasst, um auf physiologische Veränderungen zu reagieren.
Standardparameter und Anpassung
- Grundfrequenz und Maximalfrequenz
- Erholungsphase nach jedem Impuls
- Sensoraktivität bei körperlicher Belastung
Telemonitoring und Fernüberwachung
Viele Systeme verfügen über eine Telemonitoring-Funktion. Daten zum Batteriestatus, den Stimulationsimpulsen und auftretenden Rhythmusstörungen werden per Funk an eine zentrale Station übermittelt. Bei Abweichungen benachrichtigt das Pflegepersonal den Patienten umgehend.
Risiken, Komplikationen und innovative Entwicklungen
Obwohl die Implantation eines Herzschrittmachers heutzutage als Standardverfahren gilt, bestehen dennoch mögliche Risiken wie Infektionen, Sondenverschiebungen oder Gewebereizungen. Langfristig kann es zu Komplikationen wie Batterieerschöpfung oder Sondenbruch kommen. Eine enge Nachsorge ist deshalb unerlässlich.
- Infektionen im Wundbereich
- Thrombosen in den zentralen Venen
- Unzureichende Stimulationsschwellen
In der Forschung stehen kabellose Schrittmacher und subkutan platzierte Systeme im Fokus, die ohne transvenöse Sonden auskommen. Nanostrukturierte Elektroden und biologisch basierte Energiewandler sollen zukünftig die Lebensdauer weiter erhöhen. Reizgeber, die ohne externe Batterie über körpereigene Energiequellen auskommen, könnten in einigen Jahren marktreif sein.
