Wenn das Herz regelmäßig schlägt, ist bei manchem ein elektronisches Helferlein im Spiel – ein Herzschrittmacher. Er stimuliert den Herzmuskel mit elektrischen Impulsen und braucht dafür natürlich Strom, sagt Leon Radziemski, Chef der US-Firma "Piezo Energy Technologies".
"Implantate wie Herzschrittmacher oder auch Neurostimulatoren für die Schmerz- oder die Parkinsontherapie laufen bislang mit Batterien. In einem Herzschrittmacher hält die Batterie fünf bis sieben Jahre, bei Neurostimulatoren sogar nur ein Jahr. Dann muss sie ausgetauscht werden."
Zwar ist dieser Batterietausch nur ein kleiner Eingriff. Aber dennoch belastet er den Patienten und birgt das Risiko einer Infektion. Besser wäre es, die Einmalbatterie im Implantat zu ersetzen durch einen Akku. Der allerdings muss sich im Körperinneren aufladen lassen. Und dazu braucht es eine spezielle Technik.
"Eine Technik, die gelegentlich schon verwendet wird, basiert auf der elektromagnetischen Induktion: Eine Spule außerhalb des Körpers erzeugt ein elektromagnetisches Feld. Ein kleiner, direkt unter der Haut implantierter Empfänger nimmt dieses Feld auf und wandelt es in Strom um. Doch diese Methode hat ihre Nachteile. Und deswegen entwickeln wir eine Alternative."
Der Nachteil des Spulenverfahrens: Der Empfänger sitzt direkt unter der Haut. Um seinen Strom zum Implantat zu bringen, braucht es ein Kabel, das in den Körper eingepflanzt werden muss. Dieses Manko soll das neue Verfahren nicht haben, denn es basiert auf Ultraschall. Und der kann – man kennt es von den Ultraschalluntersuchungen beim Arzt – tief in den Körper eindringen, sagt Radziemskis Kollege Inder Makin.
"Wir nutzen einen Sender und einen Empfänger. Der Sender wird direkt auf der Haut befestigt, möglichst nahe am Implantat. Der Empfänger ist direkt ins Implantat eingebaut. Er besteht aus einem sogenannten Piezokristall, der die Ultraschallwellen des Senders auffängt und in Strom umwandelt. Mit diesem Strom lässt sich dann der Akku des Implantats aufladen."
Getestet haben die Forscher das Ganze bislang mit Gewebeproben und an Schweinen. Das Prinzip, so sagen sie, funktioniere und sei sicher.
"Die Ergebnisse zeigen, dass wir einen implantierten Akku innerhalb von ein bis anderthalb Stunden laden können."
"Bringt man Energie in den Körper ein, wird ein Teil davon natürlich vom Gewebe absorbiert. Bei unserer Technik war diese Absorption aber sehr niedrig, zumindest bei den bisherigen Experimenten. Also eine sehr vielversprechende Sache."
Die wichtigste Probe allerdings – klinische Studien an menschlichen Patienten – fehlt noch. Radziemski und Makin hoffen, solche Studien in zwei bis drei Jahren angehen zu können. Sollte sich die Ultraschallmethode dann bewähren – wie oft müsste ein Patient sein Implantat dann aufladen?
"Das hängt ganz von der Art des Implantats ab. Ein Neurostimulator müsste fast kontinuierlich aufgeladen werden. Die Patienten würden das Gerät ständig an einem Gürtel mit sich tragen. Bei einem Herzschrittmacher würde es reichen, wenn die Patienten vielleicht einmal im Jahr in die Klinik gehen, um dort den Akku ein paar Stunden lang aufladen zu lassen."
Dann täte der Herzschrittmacher für ein weiteres Jahr seinen Dienst – bis der Akku neu geladen werden muss.