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Tutorial MenueDie Welt der PlatinmetalleLerneinheit 5 von 5

Platin in der Medizintechnik

Platin in der Herzstimulation

Herzversagen ist eine der häufigsten Todesursachen in der westlichen Welt. Circa 21 % der Menschen sterben hier infolge eines Herzversagens, Männer sind häufiger betroffen als Frauen.

Abb.1
Implantierter Herzschrittmacher
© Heraeus

Darstellung eines implantierten Herzschrittmachers und der Elektroden, die in der rechten Herzkammer (Ventrikel) und dem rechten Vorhof (Atrium) implantiert sind.

Seit vielen Jahren können Patienten mit Herzrhythmusstörungen durch implantierbare Medizingeräte therapiert werden. Dabei kommen implantierbare Herzschrittmacher und implantierbare Defibrillatoren zum Einsatz. Während Herzschrittmacher das Herz unterstützend stimulieren, wenn es zu langsam schlägt (Bradykardie), kommen Defibrillatoren zum Einsatz, wenn ein Kammerflimmern vorliegt, d.h. das Herz so schnell stimuliert wird (Tachykardie), dass der Herzmuskel den elektrischen Impulsen mechanisch nicht folgen kann und somit der Blutfluss zum Erliegen kommt. In der Folge würde der plötzliche Herztod eintreten. Durch Defibrillation kann der plötzliche Herztod durch Kammerflimmern jedoch abgewendet werden.

Der erste Patient, dem ein Herzschrittmacher implantiert wurde, war Arne Larsson. Die Implantation wurde am 8. Oktober 1958 von dem Arzt Åke Senning und Rune Elmquist, einem Ingenieur der Firma Siemens, durchgeführt. Derzeit werden jährlich weltweit ca. 1 Million Herzschrittmacher implantiert, davon ca. 70.000 in Deutschland.

Der erste Defibrillator wurde Anfang der 1980er Jahre implantiert, weltweit werden heute (2012) ca. 400.000 Defibrillatoren jährlich in Patienten eingesetzt. Neben Herzschrittmachern und Defibrillatoren kommen heute außerdem auch Geräte zur kardialen Re-Synchronisierung zum Einsatz. Hierbei werden Elektroden sowohl in das rechte Ventrikel und das rechte Atrium eingebracht sowie eine weitere an der Außenseite des linken Ventrikels. Diese Geräte werden bei Patienten eingesetzt, deren kardiale Pumpfunktion aufgrund eines asynchronen, kardialen Kontraktionsverlaufs stark vermindert ist.

Ein Herzschrittmacher, wie auch ein implantierbarer Defibrillator, besteht aus dem Pulsgenerator und den sogenannten Elektroden, die im Herz verankert sind und die vom Pulsgenerator generierten Stimulations-Impulse elektrisch ins Gewebe abgeben. Am distalen1, Ende dieser Elektroden befindet sich der elektrisch aktive Teil der Elektrode, von dem der elektrische Impuls an den Herzmuskel abgegeben wird. Die dort befindlichen Komponenten können verschiedene Formen haben (Abb. 2) , die dann auf jeweils andere Art und Weise im Herzgewebe befestigt werden.

Hier kommen Platin-Legierungen zum Einsatz. Die Eigenschaften, die Platin für diese Anwendung prädestiniert, sind wiederum die hervorragende Biokompatibilität, die Korrosionsbeständigkeit und die elektrische Leitfähigkeit. Da über diese Komponenten elektrische Ströme fließen, ist die Korrosionsbeständigkeit im Körper unter Berücksichtigung der anliegenden elektrischen Potentiale besonders wichtig.

Abb.2
Platin-Komponenten von Elektroden
© Heraeus

Verschiedene Formen der Platin-Komponenten der Elektroden zur kardialen Stimulation

Abb.3
Beschichtung
© Heraeus

Platin-Beschichtung auf Herzschrittmacher-Elektrode

Da Platin selbst die mechanischen Eigenschaften für diese Anwendung nicht erfüllt, werden in der Regel Platin-Iridium-Legierungen (mit 10, 20 oder 30 Gew.-% Iridium) eingesetzt. Die Komponenten selbst werden dann entweder drehtechnisch hergestellt oder aus einem gewickelten Draht. Sie weisen typischerweise einen Außendurchmesser von 1 mm bis 2 mm auf.

Während der kardialen Stimulation ist es weiterhin wichtig, die elektrischen Eigenschaften an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Herzmuskel zu optimieren. Hierfür kommen Beschichtungen zum Einsatz, die die elektrochemische Grenzflächenimpedanz verringern. Unter anderem wird auch hier Platin eingesetzt, welches durch PVD oder galvanische Verfahren mit einer Morphologie abgeschieden werden kann, die eine besonders große physikalische Oberfläche aufweist (Abb. 3) und dadurch eine besonders geringe Grenzflächenimpedanz erzeugen kann.

Übungsaufgaben

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