/Science

Ein Roboter legt sich um das Herz und hilft beim Schlagen

Matt Simon 23.11.2017

Bisherige Herzpumpen sind oft sperrig und haben Nachteile. Ein Roboter aus weichem Material soll nun die natürliche Funktion des Herzens sanft und schonend imitieren.

Echte Cyborgs haben nicht viel mit denen gemein, die die Science-Fiction erdacht hat. Ärzte ersetzen die langweiligen, alten Beine nicht durch superstarke Robo-Beine und sie setzen auch keine Kameras ins Auge ein, um deren Schwäche zu kompensieren. Aber: Sie retten Leben, indem sie einen Roboter ans Herz lassen.

In der Fachzeitschrift Science Robotics haben Wissenschaftler ein neuartiges Gerät vorgestellt, das ein Herz schlagen lässt: Es legt sich um das Organ und sitzt mit einer Sonde an der Wand, die die beiden unteren Herzkammern voneinander trennt. Der Roboter kann so jede Kammer auch einzeln ansteuern. Dadurch könnten Herzen wieder funktionieren, ohne durch ein Transplantat ausgetauscht werden zu müssen. Es gibt noch ein anderes neues robotisches Herz, das sich ebenfalls um das Organ wie eine Manschette legt, dieses kann aber die Kammern nicht individuell antreiben.

Aktuell müssen sich Patienten noch auf ein Gerät verlassen, das sich ventrikuläres Unterstützungssystem nennt und Blut durch den Körper pumpt. Das Gerät sitzt teilweise außerhalb des Körpers und übernimmt die Funktion der linken oder rechten Herzkammer. Das Problem dabei ist, dass Patienten Blutverdünner nehmen müssen, damit es die Leitungen des Geräts nicht verstopft. Und Ärzte verschreiben nicht gerne Blutverdünner, wenn sie es verhindern können.

Schonende Druckluft

Der neue Roboter sitzt dagegen direkt am Herzen und aktiviert nur dessen ursprüngliche Funktion. Er besteht aus weichen Polymeren, damit es sich besser um das Organ legt und das Gewebe nicht irritiert. Sanft ist er aber auch in der Ausführung: Statt mit herkömmlichen Motoren, die kompliziert und sperrig sind, arbeitet er pneumatisch, also mit Druckluft, was eine viel schonendere Art und Weise ist, das Herz zu animieren.

Der zweite Bestandteil ist ein Stab, der direkt im Herzen sitzt. Genauer in der Kammerscheidewand, dem interventrikulären Septum. Eine Nadel durchsticht das Septum und öffnet einen Schaft, durch den ein Anker auf die andere Seite geführt wird – in etwa wie ein geschlossener Regenschirm. Dann wird eine Scheibe ans Ende geschraubt, die den Anker komplettiert.

An der Außenseite sitzt also die aufpumpbare Hülle, welche gegen die Herzwand drückt. Der Schaft zieht wiederum das Septum in Richtung Wand und setzt so den Pumpmechanismus der Kammer in Gang. Würde der Roboter nicht das Septum mitbewegen, könnte er den Herzschlag nicht wirklich imitieren. „Das Septum ist aktiv in die Kontraktion der Herzkammern involviert,“ sagt Nikolay Vasilyev, Wissenschaftler an der herzchirurgischen Abteilung am Boston Children's Hospital. „Wenn sich das Herz zusammenzieht, bewegen sich dabei nicht nur die äußeren Wände. Das Septum dehnt sich währenddessen aus und bewegt sich nach Innen in Richtung der jeweiligen Kammer.“

Indem die Wissenschaftler die äußeren Bestandteile mithilfe von Soft-Robotics zusammendrücken und am Septum mit dem Stab ziehen, kann das Gerät das Blut viel genauer pumpen als andere Implantate. Das System reagiert entweder auf die elektrischen Signale vom Herzen oder Druckänderungen innerhalb der Kammern, um die Kontraktionen mit der natürlichen Funktion des Herzens abzustimmen.

Die Forscher haben das Implantat schon an einem lebenden Schwein erprobt. Der nächste Schritt könnte es sein, den Roboter in ein lebendes Tier zu implantieren und es über Monate zu beobachten.

„Was die technische Entwicklung anbelangt, sind wir fast an dem Punkt, an dem ein großes Unternehmen oder mehrere Investoren die Technik auf das nächste Level heben und ein fertiges Produkt entwickeln,“ sagt Roboteringenieur Pietro Valdastri von der Universität Leeds, der an der Studie beteiligt ist. „Ich hoffe, dass es dazu kommt. Die Technik ist meiner Meinung nach bereit für den nächsten Sprung.“ Roboter haben unsere Herzen erobert. Jetzt sorgen sie auch dafür, dass sie weiterschlagen.

Dieser Artikel erschein zuerst bei WIRED.com.