Künstliche Organe
künstliche Organe
Künstliche Organe stehen derzeit nur stationär und bedingt zur Verfügung. Einzig für die Unterstützung des Herzens stehen derzeit mobile Geräte zur Verfügung, haben jedoch ihre Einschränkungen. Auch haben die verschiedene Organe völlig unterschiedliche Aufgaben. Daher ist es wichtig, die technischen Möglichkeiten und ihre Grenzen für jedes einzelne Organ zu betrachten.
Herz
Das Herz pumpt mit der rechten Herzkammer das Blut in die Lunge (kleiner Blutkreislauf) und mit der linken Herzkammer das Blut in den Körper (großer Blutkreislauf). Die Kunstherzen werden unterschieden zwischen Unterstützungspumpen (VAD = ventricular assist device) und totalen Kunstherzen (TAH = total artificial heart).[1]
- VAD
Meist schwächelt der Herzmuskel der linken Herzkammer. Dann wird ein sogenanntes LVAD (left venticular assit device = Unterstützungsgerät des Linksherzens) in den Körper implantiert.
Schwächelt der Herzmuskel der rechten Herzkammer, wird ein RVAD (right venticular assit device) in den Körper implantiert.
Schwächeln beide Herzkammern, kann ein BVAD (both venticular assit device) eingesetzt werden. - TAH
Reicht selbst ein BVAD nicht mehr aus, steht nur noch ein TAH als technische Lösung zur Verfügung.
Grenzen von VAD und TAH sind gleich:
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Lunge
Die Lunge sorgt für den Gasaustausch. Der für den Stoffwechsel der Körperzellen notwendige Sauerstoff (O2) wird von den Lungenbläschen an das Blut abgegeben und das beim Stoffwechsel anfallende und an das Blut abgegebene Kohlendioxyd (CO2) wird von den Lungenbläschen an die Atemluft abgegeben.
Extra Corporale Membran Oxygenierung (ECMO) auch Extra Corporale Lung Assistance (ECLA) sind große stationäre Geräte der Intensivmedizin, die zur Überbrückung bis zur Lungen-TX eingesetzt werden. Dabei wird eine große Arterie angezapft, das vom Herzen kommende Blut in das Gerät abgesaugt, dort das CO2 ausgefiltert, das Blut mit O2 angereichert und über die Arterie an den Körper zurückgepumpt.
ECMO kam in den 70er Jahren auf, ist aber noch immer ein technisch aufwändiges Großgerät der Intensivmedizin. Ein Kompaktgerät für den Hausgebrauch ist in den nächsten Jahrzehnten nicht in Sicht.
Leber
Die Leber erfüllt 7 Hauptaufgaben: 1. Entgiftung des Blutes 2. Umwandlung von Fett in Zucker 3. Verarbeitung und Speicherung von Fett 4. Bildung von Bluteiweißen 5. Auf- und Abbau von Cholesterin 6. Speicherung von Eisen und Vitaminen 7. Bildung der Gallenflüssigkeit. Damit ist die Leber wahrlich ein Universalorgan, dessen Arbeit mit einer Ölraffinerie verglichen werden kann.
Seit den 90er Jahren wird an einem Dialyseverfahren der Leber gearbeitet. Molecular Adsorbent Recirculation System (MARS) hat sich bei allem Fortschritt für Dauereinsatz - ähnlich der Nierendialyse - bisher nicht bewährt. MARS kann bis heute nicht alle Aufgaben der Leber übernehmen. Bei akutem Leberversagen hilft daher nur eine Leber-TX.
Niere
Für extrem schwache oder ausgefallene Nieren gibt es zur "Blutwäsche" die Dialyse. Anfänge gab es in den 20er Jahren, der Durchbruch erfolgte 1945. Bis heute sind für die Dialyse stationäre Geräte erforderlich, die Zeit und Geld kosten.
Der Zeitfaktor stellt für die Patienten eine große Einschränkung ihres Lebens dar. Dazu nimmt der Gesundheitszustand von Jahr zu Jahr ab. Zwar kann bei einem Nierenversagen mit der Dialyse das Blut "gewaschen" werden, doch bestimmte, von der Niere produzierten Hormone, können damit nicht ersetzt werden.
Auch wenn es immer wieder behauptet wird, so ist die Dialyse kein gleichwertiger Ersatz zur Nieren-TX. Die Gründe sind:
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Bauchspeicheldrüse und Dünndarm
Für Bauchspeicheldrüse und Dünndarm gibt es keinen künstlichen Ersatz.
Forschung
In aller Welt wird an künstlichen Organen geforscht, denn hierfür gibt es einen großen Markt. Der aktuelle Forschungsstand soll hier aufgezeigt werden. Es ist jedoch zu bedenken, dass es von den ersten Klinikversuchen bis zur Marktreife noch 5 bis 10 Jahre vergehen.
Biologische 3D-Drucker
Andere Projekte
Fazit
Der aktuelle Stand (2016) für künstliche Organe ist sehe unterschiedlich weit entwickelt. Diese hängt mit den Aufgaben der Organe zusammen:
- künstliches Herz
Künstliche Herzen (VAD und TAH) sind technisch sehr weit gereift, da das Herz eine reine Pumpfunktion besitzt. Das Problem stellt vor allem die Energieversorgung der VAD und TAH dar. Die Energie muss ständig von außen über ein Kabel zugeführt werden. Entlang dieses Kabels kann es zu lebensgefährlichen Infektionen kommen. Dies ist nicht in den Griff zu bekommen. - künstliche Lunge
O2 in das Blut und CO2 aus dem Blut, so lässt sich die Aufgabe der Lunge kurz beschreiben. Dennoch stehen uns heute hierzu nur Großgeräte für die Intensivstation zur Verfügung. Ein Gerät für den Heimgebrauch ist in den nächsten 10 Jahren nicht in Sicht. Dazu kommt die Infektionsgefahr, ähnlich wie beim künstlichen Herzen. - künstliche Leber
Durch die vielfältigen Aufgaben der Leber ("Chemiefabrik" des Körpers) ist eine gleichwertige technische Lösung in den nächsten Jahrzehnten nicht in Sicht. MARS schafft als Großgerät nur einen Bruchteil der Aufgaben und kann heute kein Überleben bis zur Leber-TX sichern. - künstliche Niere
Die künstliche Niere könnte in den nächsten 10 bis 20 Jahren marktreife erreicht haben, sodass sie selbst die Dialyse überflüssig macht, zumindest eine Alternative dazu darstellt. - künstlicher Dünndarm
Ein künstlicher Dünndarm könnte über die biologischen 3D-Drucker in den nächsten Jahrzehnten eine echte Option gegenüber einer Dünndarm-TX darstellen. - künstliche Pankreas
Eine künstliche Pankreas ist nicht in Sicht.
Anhang
Anmerkungen
- ↑ Duschen besitzt ein hohes Infektionsrisiko. Baden und Schwimmen ist im Grunde verboten. Das Leben ist dadurch eingeschränkt.
Einzelnachweise
- ↑ http://chirurgie.uniklinikumgraz.at/herzchirurgie/Abteilung/Allgemeine%20Information/Implantation%20Kunstherz/Seiten/default.aspx Zugriff am 24.5.2014.
- ↑ http://de.wikipedia.org/wiki/K%C3%BCnstliches_Herz Zugriff am 24.5.2014.