Klein, aber oho: Sensoren und Pumpen sorgen für Patientensicherheit

01/08/2016

Sie sind aus der Medizintechnik nicht mehr wegzudenken: Pumpen und Sensoren. In großen Geräten wie Dialysemaschinen oder bei Computertomographen sorgen sie für einen funktionierenden Arbeitsablauf. Aber auch kleinste miniaturisierte Varianten, wie zum Beispiel in Implantaten oder in Blutzuckermessgeräten, können so einiges.

Bild: Insulinpumpe an Hüfte von Frau; Copyright: panthermedia.net/photographee.eu

Insulinpumpen geben automatisch eine Dosis in den Körper frei. Diese wird vorab von Arzt und Patient festgelegt; © panthermedia.net/photographee.eu

Ihr Einsatz trägt auch immer mehr zur Patientensicherheit bei. So hat das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung in Würzburg einen Strumpf entwickelt, welcher mit integrierter 3D-Sensorik den Träger bei zu hoher Druckbelastung warnen soll, damit keine Wunden und Schädigungen am Gewebe entstehen. Diabetiker nehmen diesen Druck nicht wie gesunde Menschen wahr. 40 sehr schmale dielektrische Elastomer-Sensoren übernehmen die Funktion der Nerven von Diabetes-Patienten, indem sie die Druckbelastung testen. Per Funk erhält der Patient dann auf einem Smartphone oder einem Tablet eine Information, ob er an seiner Fußhaltung etwas ändern muss.

Speziell für Senioren wurde das Vivago Wrist Care System entwickelt. Die Armbanduhr sendet automatisch ein Signal an eine Bezugsperson, wenn der Träger beispielweise stürzt oder ohnmächtig wird. Integrierte Temperatur- und Bewegungssensoren überwachen kontinuierlich Muskelbewegungen und die Hauttemperatur. Wichtig ist dabei vor allem, dass der Träger die Sensoren nicht bemerkt, die in Kleidung beziehungsweise in Wearables eingearbeitet sind, damit er sich ungestört im Alltag bewegen kann.

Ein Sensor, entwickelt von der RWTH Aachen, soll den Grad der Dehydrierung anzeigen. Vier an den Körper geklebte Elektroden zeigen den Wassergehalt der Muskeln an und warnen vor einem zu geringen Flüssigkeitshaushalt.

Patienten können die Medikamentenabgabe selbst steuern

In der Regel lassen sich diese Technologien auch von Patienten steuern. Die PCA-Pumpe (patient-controlled analgesia), oftmals auch als Schmerzpumpe bezeichnet, wird vom Patienten bedient. Eine Überdosierung ist jedoch nicht möglich, da nach eingenommener Dosis automatisch eine Sperre eine weitere Abgabe verhindert. Die elektronisch gesteuerte Pumpe injiziert per Knopfdruck das Mittel.

Insulinpumpen gibt es bereits seit über 25 Jahren für die Behandlung von Typ-1-Diabetikern. Am Körper getragen, pumpt das Gerät das Medikament durch einen Katheter aus Kunststoff in das Unterhautfettgewebe. Vorab wird durch Arzt und Patient die erforderliche Dosis festgelegt, muss aber trotzdem kontrolliert werden, da sich der Blutzuckerwert ständig verändern kann. Ebenfalls kann der Patient selber steuern, wieviel Insulin die Pumpe abgeben soll.

Bild: HeartMate III; Copyright: Thoratec

Das HeartMate III ist nur drei bis fünf Zentimeter groß und lässt sich minimal invasiv implantieren; © Thoratec

Miniaturisiertes Herzunterstützungssystem lässt sich patientenschonend implantieren

Auch im Bereich der Versorgung lebenswichtiger Organe werden miniaturisierte Pumpen verwendet, so auch bei der HeartMate III. Tübinger Herzchirurgen haben deutschlandweit als eine der ersten das moderne Herzunterstützungssystem implantiert, welches mittels einer kleinen Zentrifugalpumpe die Pumpfunktion des Herzens unterstützt. "So kann das Blut aus der linken Herzkammer durch die Pumpe in die Aorta fließen", erklärt Prof. Christian Schlensak vom Universitätsklinikum Tübingen. Implantiert wird es Patienten, die an einer fortgeschrittenen Herzinsuffizienz leiden, die auf eine Transplantation warten oder dafür nicht geeignet sind, sowie Patienten, die sich von einem Herzinfarkt erholen. 85 Prozent aller Patienten, denen das Gerät implantiert wurde, konnten auch noch nach dem ersten kritischen Jahr weiterleben.

Ein elektrischer Antrieb außerhalb des Körpers, welcher mit Batterien verbunden ist, wird mithilfe eines Kabels mit dem Unterstützungssystem im Körper verbunden. Durch die minimale Größe von etwa drei mal fünf Zentimetern lässt sich das HeartMate III minimal invasiv, und damit viel schonender, implantieren als herkömmliche Systeme. "Kleinere Geräte benötigen keinen extra Hohlraum, um die Pumpe im Körper zu platzieren", erklärt Schlensak. Eingesetzt wird das System durch die Brustwand, weniger Einschnitte sind notwendig. Bei anderen Geräten musste bisher immer der Brustkorb geöffnet werden, wobei Patienten öfter unter starken Schmerzen litten. Des Weiteren wird das Blut weniger traumatisiert, das heißt, einzelne Blutbestandteile werden durch die minimale Größe des Geräts weniger beansprucht. „Moderne Pumpen, wie das HeartMate III, können das Pumpverhalten des Herzens imitieren und sind seiner Physiologie angepasst." Dies war bei den herkömmlichen Pumpen vorher nicht möglich.

Gesteuert wird das Unterstützungssystem völlig automatisch. "Der Patient hat aber die Aufgabe, den Blutfluss zu beobachten und nach etwa 15 bis 20 Stunden die Akkus zu wechseln", so Schlensak. Allerdings bestehen auch einige Risiken nach dem Einsetzen des Gerätes. So kann das Blut verklumpen und zu einer Embolie führen. Es kann auch zu Blutungen kommen, da die Träger des Geräts in allen Fällen Blutverdünnungsmittel einnehmen. An der Körpereintrittsstelle wiederum drohen Infektionen. Weniger Komplikationen treten laut Schlensak bei einer Transplantation auf, da es aber zu wenig verfügbare Spenderorange gibt, wird eine Implantation mittlerweile zuerst in Betracht gezogen. "Es wird derzeit daran gearbeitet, dass wir das System komplett in den Körper einsetzen können, ohne eine äußere Steuereinheit", betont Schlensak.

Geräte sind genauer und zuverlässiger als Menschen

Es gibt eine große Zahl von miniaturisierten Sensoren und Pumpen, die im Bereich der Medizintechnik vielseitig eingesetzt werden. Sie sind eine große Stütze für Ärzte und Patienten und können zur Patientensicherheit beitragen, indem sie vor Gefahren warnen oder Medikamente automatisch verabreichen. Eine 100-prozentige Sicherheit können integrierte Sensoren und Pumpen allerdings nicht gewährleisten. Regelmäßige Kontrollen durch den Arzt und den Patienten sind unabdingbar. Das setzt auch voraus, dass Patienten in der Nutzung solcher Medizingeräte geschult werden. Trotzdem leisten diese kleinsten Komponenten aber auch einen großen Beitrag zur Entlastung ihrer Träger, denn beim Ausführern ihrer programmierten Aufgaben sind sie genauer und zuverlässiger als wir Menschen.

Bild: Lorraine Dindas; Copyright: B. Frommann

© B. Frommann

Der Artikel wurde verfasst von Lorraine Dindas.
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