Dass Gewebe sich dank Stoßwellen schneller regeneriert, ist seit einer Weile bekannt. Wie der Mechanismus funktioniert, konnte Herzchirurg Johannes Holfeld an der Universitätsklinik Innsbruck nachweisen – und hat daraus eine Technologie entwickelt, die Herzen besser heilen lässt.

Stoßwellen sind spezielle Schallwellen mit hohem Druck, die entstehen, wenn sich hohe Energie schnell entlädt. „Zum Beispiel beim Donner“, erklärt Johannes Holfeld, Herzchirurg an der Universitätsklinik Innsbruck. „Oder auch das ‚Plopp‘ eines Champagner-Korkens.“ In der Medizin kommen solche Schallwellen seit mehr als drei Jahrzehnten zum Einsatz. Doch ihr ganzes Potenzial erschließt sich erst jetzt – und damit auch ihre Anwendungsbereiche in der Herzmedizin.

Ursprünglich dienten hochenergetische Schallwellen dazu, wie ein „akustischer Hammer“ Nierensteine im Körper zu zertrümmern, um sie ohne operativen Eingriff zu beseitigen. Diese Technik gehört auch heute noch zur Standard-Therapie. Doch im Laufe der Jahre hat sich gezeigt, dass Schall mehr kann: „Wir konnten beobachten, dass die Behandlung auch positive Effekte auf die Heilung von Gewebe hat“, meint Holfeld. „Und zwar sowohl bei Wunden als auch bei Knochenbrüchen und mehr.“

Belegbarer Effekt

Dass es sich dabei nicht um subjektive Wahrnehmung handelt, ließ sich in Studien klar belegen. Und auch das Warum war bald identifiziert: Die Stoßwellen regen die sogenannte Angiogenese an – die Bildung neuer Verästelungen von Blutgefäßen. „So erreicht mehr sauerstoffreiches Blut das geschädigte Gewebe und hilft ihm dabei, sich zu regenerieren“, beschreibt Holfeld. Und auch bei der Steuerung von Entzündungsreaktionen, die zusätzlich zur verbesserten Durchblutung beitragen, zeigen Stoßwellen deutlich Wirkung. „Damit stimulieren wir die Fähigkeit des Körpers, sich selbst zu heilen, ganz ohne externe Intervention – und damit ohne Nebenwirkungen. Nur was diese Effekte auf zellulärer oder molekularer Ebene genau auslöst, das konnte lange niemand erklären.“

Hürden

Geweberegeneration ist ein fundamentaler Vorgang, dem überall im Körper dieselben Mechanismen zugrunde liegen. So kamen Holfeld und sein Team auf die Idee, Stoßwellen nach Bypass-Operationen einzusetzen. Erste Versuche bestätigten, dass sich so die Durchblutung des geschädigten Herzmuskels und die Wundheilung deutlich verbessern lassen. „Dabei haben wir herausgefunden, dass wir die besten Resultate erzielen, wenn wir die Energie der Schallwellen auf ein Zehntel reduzieren“, beschreibt der Chirurg. „Zudem mussten wir den Schallkopf, der die Wellen erzeugt, komplett neu entwickeln.“ Bislang waren die Therapie-Geräte so groß wie ein Haarföhn. Das von Holfeld und seinem Team entwickelte Modell hat etwa die Größe einer Computer-Maus. Das ist auch nötig. Denn anders als die meisten Organe wird das Herz zu einem großen Teil von der Lunge verdeckt. „Und weil diese mit Luft gefüllt ist, absorbiert sie Stoßwellen. Daher können wir den Schallkopf nur im Rahmen von Bypass-Operationen einsetzen, bei denen der Brustkorb so oder so schon geöffnet ist.“

Besseres Verständnis

Doch selbst nachdem sie die technischen und anatomischen Hürden genommen hatten, sahen sich die Mediziner einem Problem gegenüber: Die Wissenslücke rund um den Wirkmechanismus machte es schwierig, die Technologie zu etablieren. Deswegen begab sich Holfeld auf die Suche nach dem zugrundeliegenden Mechanismus – und wurde fündig: „Jede Zelle besitzt eine Membran – gewissermaßen die Haut, die sie umgibt“, beschreibt der Chirurg. In dieser äußersten Schicht sind verschiedene Substanzen eingelagert, die als „Erste-Hilfe-Set“ der Zelle agieren: Wird die Membran verletzt, werden sie freigesetzt und lösen die Verzweigung der Blutgefäße, die Entzündung, die im Fall einer Verletzung durchaus etwas Positives ist, und weitere physiologische Reaktionen aus. „Wir konnten nachweisen, dass Stoßwellen kleine Bläschen von den Zellmembranen ‚abscheren‘“, erklärt er. „Damit werden genau diese heilungs-fördernden Proteine, Wachstumsfaktoren und Enzyme freigesetzt – aber deutlich großflächiger, und ohne dass die Zellen geschädigt werden.“

Einsatzbereit

Aktuell wurde eine mehrjährige Studie an der Universitätsklinik Innsbruck abgeschlossen. Dabei wurden die Herzen von Patienten nach einer Bypass-Operation und vor dem Verschluss des Brustkorbs für etwa zehn Minuten mit Stoßwellen behandelt. Und die Ergebnisse sprechen für sich: „Die Patienten und Patientinnen erholen sich nach der Operation nicht nur merklich schneller, sondern sind auch leistungsfähiger. Das trägt nicht nur zu ihrer Lebensqualität bei, sondern auch zu ihrer längerfristigen Gesundheit.“ Der eigens entwickelte Schallkopf steht ebenfalls kurz vor der Zulassung und soll bereits 2024 auf den Markt kommen.

„Darauf sind wir besonders stolz“, fasst Holfeld zusammen. „Mit dem Projekt ist es dem Team der Herzchirurgie in Innsbruck gelungen, Wissenschaft von der Grundlagenforschung bis zur technischen Umsetzung direkt zu den Patienten und Patientinnen zu bringen und damit aktiv ihr Leben zu verbessern. Genau so, wie es das Ziel aller medizinischen Forschung sein sollte.“