Medizinische Motivation

Gegenwärtige ICD-Systeme (Implantierbarer Cardioverter/Defibrillator) verwenden eine herkömmliche Trockenbatterie als Energiequelle, die die Lebensdauer des Systems auf etwa 3-5 Jahre begrenzt. Sobald die Batterie erschöpft ist, muss das gesamte Gerät explaniert werden.

Die Anzahl der ICD-Austausch-Operationen ist daher in den vergangenen Jahren stark angestiegen. Aufgrund des begrenzten Budgets müssen Neu-Implantationen zu Gunsten der ICD-Wechsel reduziert werden (Abb. 1).

Ein ICD-Wechsel bringt auf Grund des erforderlichen operativen Eingriffs immer eine Reihe von physischen (OP-Risiko) und psychischen Problemen mit sich, die die Lebensqualität erheblich einschränken können.

Der ICD ist direkt unter der Haut in einer Gewebe-Tasche über dem linken Brust-Muskel implantiert. Die Messung der Herz-Aktivitäten (Sensing) und Abgabe von hochenergetischen elektrischen Schocks (Therapie) erfolgt über eine Elektrode, die durch die Vene ins innere des Herzens gelegt und dort verankert wird (Abb. 2). Als Gegen-Elektrode dient jeweils das Titan-Gehäuse des ICDs.

Es soll nun ein ICD entwickelt werden, der kabellos durch die Haut wiederaufladbar ist.

Als Prototyp dient der ICD "Ventak Prizm II" der Firma Guidant, der um eine Empfänger-Spule für die Energie-Übertragung und eine Lade-Elektronik für den Akku erweitert wird.

Technische Aspekte

Die kabellose Energie-Übertragung basiert auf der Kopplung zweier Spulen über das magnetische Feld. Es entsteht ein sog. "Luft-Transformator" (Abb. 3).

Da der ICD während der Energie-Übertragung einem starken Magnetfeld ausgesetzt ist, muss sicher gestellt werden, dass dieser keinen Schaden nimmt und auch weiterhin korrekt funktioniert (EMV-Aspekte). Das Gehäuse bietet zwar eine hohe Schirm-Dämpfung, jedoch gibt es noch andere Einkopplungs-Wege: Über die Elektrode im Herzen oder über die Anschluss-Buchsen des ICDs. Daher wurde in Akut-Versuchen fest-gestellt, in wie weit das Gerät während der Energie-Übertragung funktioniert.

Die Energie wurde dabei in einem Last-Widerstand umgesetzt, welcher der Gesamt-Impedanz der Lade-Elektronik und des Lithium-Polymer-Akkus entspricht. Neben Funktionalitäts-Messungen wurden ebenfalls thermische Messungen mittels fiberoptischer Sensoren gemacht (Abb. 4). Die Gewebe-Temperatur wurde dabei in vier Hautschichten gemessen. Dabei konnte keine Erwärmung der Haut aufgrund des magnetischen Feldes nachgewiesen werden. Lediglich direkt unter der Haut kommt es durch die Wärme-Strahlung der externen Lade-Spule zu Temperatur-Veränderungen von unter 0,5°C.

Abbildung 5 zeigt, dass das Gerät auch unter Einwirkung des Lade-Feldes weiterhin korrekt funktioniert.