Nachrichten 06.01.2021

Das können Biosensoren in der Herzmedizin leisten

Miniaturisierung und technischer Fortschritt machen es möglich: den Schritt weg von der Momentaufnahme hin zu einem kontinuierlichen Monitoring. Die dauerhafte Erfassung und Analyse physiologischer Parameter hat das Potenzial, die Gesundheitsversorgung zu verbessern.

Implantierbare Biosensoren realisieren die Vision einer kontinuierlichen Erfassung und Analyse physiologischer Signale mit dem Ziel, einen Patienten ultimativ überwachen und hierdurch besser behandeln zu können. 

Sie realisieren damit den Schritt von einer gegenwärtigen „Schnappschussmedizin“, in welcher nur zu diskreten Zeitpunkten eine Beurteilung stattfinden und eine Konsequenz erfolgen kann, hin zu einer kontinuierlichen Medizin, die stetige Feinanpassungen und rechtzeitige Interventionen bereits bei subklinischen Abweichungen vom Normalzustand vornehmen kann.

Der technische Fortschritt hat in den letzten Jahrzehnten – angefangen von der Miniaturisierung elektronischer Devices bis hin zur Algorithmen-Entwicklung – einen rasanten Verlauf genommen. Obwohl derzeit noch viele Fragen offen sind, existieren bereits heute äußerst vielversprechende Entwicklungen in den unterschiedlichen Bereichen der Herzmedizin. 

Überwachung der Herzaktivität

Ein zentraler Ansatz besteht in der telemetrischen Überwachung der elektrischen Herzaktivität – sei es in Form von intrakardialen Elektromyogrammen (EMGs) durch implantierte Sonden von Herzschrittmachern und Defibrillatoren oder in Form von EKGs durch intrakardiale Monitore (implantable cardiac monitor – ICM). 

Die INTIME-Studie konnte zum Beispiel bei Patienten mit Herzinsuffizienz und mit implantiertem Zweikammer-ICD oder CRT-Systemen (NYHA II–III, LVEF ≤ 35%) eindrucksvoll nachweisen, dass sich mithilfe eines automatischen, multiparametrischen Telemonitorings, welches neben der Detektion von Arrhythmien auch die Erkennung von Gerätedysfunktionen (Sondenprobleme, biventrikulärer Stimulationsanteil) leisten kann, ein signifikant verbessertes Outcome erreichen lässt.

Überwachung von Herzinfarkt-Patienten

Auch Postinfarktpatienten könnten zukünftig von einer frühzeitigen telemetrischen Erkennung asymptomatischer Arrhythmien als Vorboten schwerer Komplikationen profitieren. 

Das Konzept einer durch ICM gesteuerten präemptiven Intervention wird gegenwärtig in der randomisierten SMART-MI-DZHK9-Studie an 400 Hochrisikopatienten nach Myokardinfarkt mit LVEF 36–50 % und kardialer
autonomer Dysfunktion getestet.

Überwachung der Hämodynamik 

Neben der Erfassung elektrischer Signale besteht ein vielversprechender Ansatz in der telemetrischen Überwachung hämodynamischer Parameter. So erlaubt ein
minimalinvasiv implantierter Mikrosensor in der Pulmonalarterie (Cardio-MEMS) die kontinuierliche Erfassung des Pulmonalarteriendrucks, um beginnende Dekompensationen bei Herzinsuffizienz bereits vor dem Eintreten klinischer Symptome zu erkennen.

In der CHAMPION-Studie konnte hierdurch die Rate an Hospitalisierungen signifikant gesenkt werden.

Überwachung von Laborparametern

Eine Revolution in der Behandlung des Typ-I-Diabetes versprechen sogenannte
„Closed-Loop-Systeme („künstlicher Pankreas“). Ein minimalinvasiver Sensor
misst an der Haut kontinuierlich den Glukosespiegel. Ein Algorithmus berechnet hieraus die optimale Insulinsekretion, die wiederum durch eine verbundene Insulinpumpe gesteuert wird. 

In der randomisierten iDCL-Studie konnte durch ein derartiges System (Control-IQ, Tandem Diabetes Care) die prozentuale Zeit einer guten Blutzuckereinstellung signifikant erhöht werden.

Effektivität erfordert geschlossenen Regelkreis

Diese und andere faszinierende Technologien haben das Potenzial, die Gesundheitsversorgung grundlegend zu verbessern. Über den langfristigen Erfolg entscheiden jedoch eine Reihe von Faktoren, die es zu berücksichtigen gilt. So kann das Prinzip einer telemetrischen Überwachung nur dann effektiv sein, wenn auch gewährleistet ist, dass auf eine
Messung eine Reaktion erfolgt, also ein geschlossener Regelkreis besteht. Einige klinische Experimente der Vergangenheit sind an diesem Punkt gescheitert.

Entscheidend wird zudem sein, den richtigen Patienten für die richtige Technologie zu definieren und aus der Flut der gemessenen Daten die entscheidende Information zu identifizieren. All dies kann nur auf Basis sorgfältiger klinischer Studien geschehen. 

Literatur

CardioNews Ausgabe 11-12 2020

Hindricks G et al. Lancet. 2014;384(9943):583–90
Hamm W. et al. Am Heart J. 2017;190:34–9
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Brown SA et al. N Engl J Med. 2019;381:1707–17

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Bildnachweise
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EKG Training/© fotolia / Sergey Nivens
Webinar Prof. Christian Meyer/© Springer Medizin Verlag GmbH
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Kardio-MRT (CMR, Late Gadolinium Enhancement PSIR)/© Mohamed Marwan, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen