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Schrittmacher und implantierbare Cardioverter-Defibrillator (ICD) werden zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen verwendet; das sind Krankheiten, die mit abnormer elektrischer Tätigkeit des Herzens einhergehen. Herzrhythmusstörungen können gelegentlich bei gesunden Herzen auftreten. In anderen Fällen können sie auf ein ernsthaftes Problem hinweisen, das zu Herzerkrankung, Schlaganfall oder plötzlichem Herzstillstand führen kann.
Schrittmacher haben einen langen Weg hinter sich. Frühe Modelle haben lediglich einen gleichbleibenden elektrischen Impuls erzeugt, um ein schlecht funktionierendes Herz zu unterstützen. Bei den frühen Modellen war es jedoch nicht möglich, die Frequenz auf die physiologischen Bedürfnisse des Patienten einzustellen. Ausserdem waren die Apparate sehr gross und wurden aus ungeeigneten Materialien hergestellt.
1981 wurde der erste Schrittmacher implantiert, dessen Frequenz auf die Frequenz des Patienten eingestellt werden konnte. Dies stellte einen grossen Fortschritt dar, denn das Gerät konnte seine Frequenz auch dann anpassen, wenn der Sinusknoten – der natürliche Schrittmacher des menschlichen Herzens – beschädigt war. Das Gerät verwendete andere Signale als jene aus dem Sinusknoten, um die physiologischen Bedürfnisse des Patienten vorherzusagen.
Heutzutage beinhalten die Schrittmacher nicht nur Elektroden, welche die natürliche Tätigkeit des Herzens messen, sondern auch andere Sensoren zur Messung des Sauerstoffs und der physischen Aktivität (gemessen mit einem Beschleunigungsmesser), um die optimale Schrittmacherfrequenz zu bestimmen. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Entwicklung sind integrierte Schaltungen (Computerchips), mit denen die Vielzahl der gemessenen Parameter mit immer steigender Verfeinerung kombiniert und die optimale Schrittmacherfrequenz bestimmt wird.
Zurzeit in Entwicklung befindliche Schrittmacher haben noch mehr Sensoren und können noch besser berechnen. Das Ziel ist die Nachahmung der Natur durch Ausnutzung verschiedener körperlicher Parameter zur Bestimmung der optimalen Herzfrequenz. Abgesehen von der Messung von Sauerstoff und körperlicher Aktivität sind diese Prototypen mit Sensoren zur Messung von CO2, Körpertemperatur, Adrenalin und ATP (dem wichtigsten Energiemolekül in der Zelle) ausgestattet, um die Schrittmacherfrequenz zu optimieren. In den Computerchips sind raffinierte Algorithmen programmiert. Diese Algorithmen reagieren nicht nur auf die gemessenen Parameter, sondern können auch die kurzfristigen Schrittmacherfrequenzen, die der Patient benötigt, voraussagen. Die modernsten Geräte enthalten bereits eine drahtlose Emissionsquelle, die entscheidende Informationen an den Arzt schicken kann. In der Zukunft werden allerdings noch raffiniertere Informationssysteme erwartet.