21.05.2015
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Sprechstunde bei Pille

Star Trek die High-Tech-Medizin der Originalstaffel und ihre heutigen Entsprechungen

McCoys Wunder der Technik

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Dr. Leonard McCoy, Chefarzt an Bord der Enterprise, ist zu beneiden. Hochsensible Maschinen und Geräte im Westentaschenformat diagnostizieren und therapieren für ihn, und Zeit ist daher (meist) kein Problem für den Schiffsarzt. Dank Datenfernübertragung hat “Pille (so Captain Kirks Spitzname für seinen Chefarzt) alle Informationen immer und überall verfügbar.

Obwohl McCoy der modernen Technik grundsätzlich eher skeptisch gegenübersteht, will er für seine Patienten natürlich nur das Beste da sind Tricorder und Hypospray einfach unentbehrlich. Sein Unbehagen gegenüber der Technik zeigt sich allerdings deutlich in der Ablehnung des Transporters. Auf die häufige Frage von Captain Kirk, ob er “klar zum Beamen sei, antwortet Pille gern lakonisch: “Nein. Ich hab' mich auf dieses Schiff gemeldet, um Medizin zu praktizieren und nicht, um meine Knochen im Weltraum umherbeamen zu lassen. Dabei ist seine Angst nicht völlig unbegründet als seltene Erkrankung gilt die durch das Beamen hervorgerufene unheilbare Transporterpsychose.

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Mit solch exotischen Wehwehchen wird sich auch heute, rund 35 Jahre nach der ersten Tricorder-Diagnose, kein realer Mediziner herumschlagen müssen. Doch etliche andere Diagnose- und Therapieverfahren aus Pilles Space-OP hat die Realität mittlerweile eingeholt. Und so können sich bald auch jene Menschen, denen schon der Gedanke an eine Spritze Schweißbausbrüche bereitet, entspannt zurücklehnen...

Biobett

Das Biobett ist ein orthopädisch gestaltetes Krankenbett, das mit Hilfe zahlreicher Sensoren Puls, Blutdruck, Herzschlag und Atmung des Patienten überwacht. Am Kopfende befinden sich Displays, die den aktuellen Gesundheitszustand des Patienten anzeigen. Es kann auch darauf programmiert werden, das Krankenpersonal zu alarmieren, wenn eine der Anzeigen bestimmte Grenzwerte erreicht.

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Intensivstation eines Kinderkrankenhauses

Intensivstation eines Kinderkrankenhauses

Entwicklung bis heute: Das Biobett selbst gibt es noch nicht aber seine Funktionen. So werden auf Intensivstationen heutzutage sämtliche Vitalzeichen eines Patienten vom Computer aufgezeichnet angefangen von Puls und Herzfrequenz über die Atmung bis hin zum Sauerstoffgehalt des Blutes. Gemessen werden die Daten des “voll verkabelten Patienten über eine Kanüle direkt in der Arterie (Blutdruck) oder über am Körper befestigten Sensoren. Alle Computer der Intensivstation können zentral überwacht werden. Das heißt, sollten kritische Werte gemessen werden, leuchten automatisch Signallampen auf dem Überwachungs-Monitor im Dienstzimmer ganz wie beim fiktiven Vorbild.

Cardiostimulator

Beim Cardiostimulator handelt es sich um einen Defibrillator, der zur Wiederbelebung bei Herzversagen dient und das ganz ohne Hautschäden.

Entwicklung bis heute: Schon 1952 gelang dem US-amerikanischen Kardiologen Paul Maurice Zoll (1912-1999) die erste externe also nicht am offenen Herzen vorgenommene Defibrillation am Menschen. Im Gegensatz zu Doc McCoys Cardiostimulator waren die ganz frühen Defillibratoren mit ihren bis zu 100 Kilo allerdings alles andere als handlich.

Dr. William Edmark und Bernhard Lown optimierten das Verfahren, indem sie Gleichstrom-Defibrillatoren einsetzten. Diese Art der Stromapplikation bewährte sich in den folgenden Jahren und führte zur Weiterentwicklung und ersten industriellen Herstellung von “Defis.

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Immer leichter in der Anwendung (und im Gewicht) haben die lebensrettenden Geräte ihren Weg sogar in die Öffentlichkeit gefunden. Bestes Beispiel ist der Flughafen von Chicago. Hier hängen Defibrillatoren wie Feuerlöscher an der Wand. Die Geräte haben eine sprachgesteuerte Benutzerführung und übernehmen die Auswertung des EKGs. Der Laie muss nur noch das Gerät einschalten und die Sprachanweisungen befolgen. Im Jahr 2000 überlebten dank dieses “elektronischen Erste-Hilfe-Sets zehn von elf Betroffenen ihren Herzanfall. Seit Juli 2001 sorgen Defibrillatoren auch auf einem deutschen Flughafen für mehr Sicherheit der Airport Münster/Osnabrück ist damit Vorreiter in Deutschland. Leichte Hautschäden lassen sich allerdings immer noch nicht vermeiden.

Exoskalpell

Laser-Skalpelle, die dem Chirurgen helfen, unblutig und steril zu operieren.

Entwicklung bis heute: Lasertechnologie ist aus der heutigen Medizin nicht mehr wegzudenken. Dazu gehören auch Laser-Skalpelle, die gegenüber herkömmlichen Operationsmessern den Vorteil haben, dass der Chirurg außerordentlich präzise schneiden kann und so umgebendes Gewebe schont. Verändertes Gewebe wie zum Beispiel Tumoren kann punkt- und millimetergenau abgetragen oder verdampft werden. Schmerzen lassen sich durch das “Verschweißen von Nervenendigungen nach der Operation deutlich vermindern.

Lasereinsatz in der HNO-Medizin.jpeg
Lasereinsatz in der HNO-Medizin

Lasereinsatz in der HNO-Medizin

Eine sensationelle Weiterentwicklung ist das “intelligente Skalpell, an dem US-Wissenschaftler forschen. Dieses Chirurgenmesser saugt Zellen ins Innere des Skalpellgriffs, wo sie von einem winzigen Laserstrahl gescannt und auf krankes Gewebe untersucht werden. Dabei werden Höchstleistungen vollbracht: Der Microlaser kann pro Sekunde 100.000 Zellen durchleuchten. Da Krebszellen eine andere chemische Zusammensetzung als normale Zellen haben, verändern sie den Laserstrahl auf charakteristische Weise. In Zukunft könnte sich damit bei Operationen sicherstellen lassen, dass Krebszellen vollständig entfernt werden.

Hypospray

Das futuristisch anmutende Instrument gehört zur medizinischen Standardausrüstung und dient der nadelfreien Verabreichung von Medikamenten unter die Haut. Unter hohem Druck entsteht ein feiner Luftsuspensionsstrom, der sich beim Aufpressen auf die Haut entlädt und die Arznei durch die Haut presst. Das geschieht völlig schmerzfrei und ist vor allem in Notfallsituationen eine elegante Möglichkeit, infektionsfrei mehrere Personen mit dem gleichen Gerät zu behandeln.

Entwicklung bis heute: Seit Januar 2000 ist für Diabetiker eine neue Zeit angebrochen. Sie müssen sich das benötigte Insulin nicht mehr per Nadel durch die Haut spritzen, sondern haben ihr eigenes “Hypospray. Es ist wesentlich komfortabler als die herkömmliche Injektionsspritze, zudem schmerzarm und reduziert das Infektionsrisiko. Den ersten “Insulin-Pen-Injektor haben Wissenschaftler schon vor 150 Jahren entwickelt. In die klinische Praxis wurden Injektoren vor etwa 50 Jahren eingeführt. Durchsetzen konnten sie sich nicht. Sie waren zu groß, zu schwer, zu teuer und kompliziert zu handhaben bis jetzt.

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© Rösch AG Medizintechnik, Berlin. Injex™ stellt eine schmerzarme und hautschonende Methode dar, Arzneimittel ohne Nadel subkutan zu applizieren.

Injex, so der Name der nadelfreien Injektionshilfe der Firma Rösch Medizintechnik, sieht der in der Star Trek-Serie verwandten Requisite sehr ähnlich und funktioniert nach demselben Prinzip. Durch eine spezielle Injektionsampulle mit einer Mikroöffnung von 0,15 Millimetern wird Insulin unter hohem Druck durch die Haut in das subkutane Fettgewebe “geschossen und gelangt von dort in den Blutkreislauf. Den dazu notwendigen Druck erzeugt eine zuvor komprimierte Feder, die in den wiederverwendbaren Injektor integriert ist. Druck und Geschwindigkeit des Strahls sind so bemessen, dass das Arzneimittel auch im Unterhautfettgewebe ankommt. Die Eindringtiefe beträgt sechs bis neun Millimeter.

Injex wird nicht nur von Diabetikern verwendet, sondern unter anderem auch im Bereich der Lokalanästhesie (zum Beispiel zur Versorgung von Schnittverletzungen).

Kryostasis

Um die biologischen Funktionen schwer verletzter Personen zu verlangsamen, werden diese auf der Enterprise kurzfristig bei extrem tiefen Temperaturen in einen Kälteschlaf versetzt. Somit bleibt dem Schiffsarzt mehr Zeit, die Wunden zu versorgen.

Entwicklung bis heute: Die Technik der Gegenwart zeigt sich in diesem Punkt wesentlich bescheidener. Eingefroren werden bisher nur Ei-, Spermazellen und Embryonen; zu transplantierende Organe werden kurzfristig gekühlt.

Eine Pavian-Leber, die einem Menschen transplantiert werden soll, wird für die O
Eine Pavian-Leber, die einem Menschen transplantiert werden soll, wird für die Operation vorbereitet.

Eine Pavian-Leber, die einem Menschen transplantiert werden soll, wird für die Operation vorbereitet.

Zwar ist es derzeit möglich, menschliche Organe sowie den ganzen Körper in flüssigem Stickstoff bei minus 196 Grad Celsius für etwa 150 Jahre zu konservieren. Allerdings fehlt es noch an einer Methode, die “kryonisch suspendierten Körper wiederzubeleben. Für überzeugte Kryoniker (von griechisch “kryos = Frost) ist dieses Problem jedoch nicht von besonderer Relevanz, da sie ihr Heil in einer zukünftigen Allmacht der Wissenschaft sehen. Diese wird ihrer Meinung nach irgendwann in der Lage sein, den eingelagerten Körper zu reanimieren. Der Ablauf des kryonischen Verfahrens sieht folgendermaßen aus:

  • Nach dem vom Arzt diagnostizierten Hirntod wird dem Körper das Blut entzogen und durch eine glycerinhaltige Antifrost-Lösung ersetzt. Diese soll verhindern, dass das gefrierende Blut Schäden an den Zellmembranen verursachen könnte.
  • Um Zellschädigungen beim Einfrieren gering zu halten, wird der Körper mit Trockeneis zuerst auf minus 80 Grad Celsius abgekühlt. Dennoch sind Zellschädigungen nicht völlig zu vermeiden. Auch hier setzen Probanden auf die Zukunft, in der diese Beeinträchtigungen mittels Nanotechnologie repariert werden könnten.
  • Der letzte Schritt ist das Abkühlen des Körpers auf minus 196 Grad Celsius in einem mit flüssigem Stickstoff gefüllten Tank. Dieser dient gleichzeitig als vorerst “letzte Ruhestätte.

Von dieser eiskalten Zeitreise, die bisher nur in den USA angeboten wird, haben schon rund 300 Menschen Gebrauch gemacht. Da die Ganzkörperaufbewahrung bis zu 150.000 US-Dollar kostet, regeln die Tiefkühlfirmen die Finanzierung häufig über Lebensversicherungen. In der Vergangenheit kam es nämlich immer wieder dazu, dass die jährlichen Zahlungen von Angehörigen eingestellt und die Körper abgetaut und beerdigt wurden. Um diesem Schicksal zu entgehen, lassen besonders Fortschrittsgläubige nur ihren Kopf einfrieren. Die Gentechnik werde den eigenen Körper in der Zukunft sicher klonen können, so die Hoffnung außerdem kostet das Einfrieren von “Kopf pur auch nur vergleichsweise günstige 35.000 US-Dollar.

Medizinischer Tricorder

Pille McCoys wichtigstes Gerät. Der medizinische Tricorder ist ein handliches, multifunktionelles Gerät, das Computer, Scanner und Datenspeicher beinhaltet. Zum Scanner, der sich im oberen Teil befindet, gehört ein abnehmbarer Sensorkopf, der eine genauere Untersuchung ermöglicht. Während Pilles Tricorder in geringem Abstand über die zu untersuchenden Patienten hinweggleitet, werden die Daten im Mikrocomputer analysiert. Dieser stellt die Ergebnisse anschließend auf einem kleinen Display dar. McCoy weiß also sofort, woran sein Patient leidet. Insgesamt wiegt der Allrounder nur 480 Gramm.

Entwicklung bis heute: Bis heute gibt es kein vergleichbares Gerät, das so klein und vielseitig ist wie Pilles medizinische Tricorder. Allerdings werden die Diagnoseverfahren mit Hilfe der Gentechnik immer besser und kommen dem, was Doktor McCoy zur Verfügung stand, schon sehr nahe.

Bildgebende Verfahren

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Zu den hoch entwickelten Diagnoseverfahren, die den Menschen heutzutage “scannen, gehören die Computer- und Kernspin-Tomographie. Im Vergleich zum herkömmlichen Röntgengerät, welches das Bild aus nur einer Perspektive aufnimmt, erzeugt der Computer-Tomograph (von griechisch “tome = Schnitt) mit Hilfe einer drehbaren Röntgenröhre einen fächerförmigen Röntgenstrahl. Dieser durchleuchtet den Körper in verschiedenen Ebenen. Die so gewonnen Daten werden dann mit Hilfe eines Rechners zu einzelnen Schnittbildern zusammengefügt. Der Vorteil: bessere Kontraste zwischen den verschiedenen Gewebearten wie Knochen, Muskeln oder Fett. Das Verfahren wurde 1972 von dem US-Physiker A.M. Cormack und dem britischen Ingenieur G.N. Hounsfield entwickelt, die dafür 1979 den Nobelpreis für Medizin erhielten.

Um Veränderungen an Weichteilen zu diagnostizieren, hat sich die Kernspin-Tomographie (abgekürzt MRT von Magnetic Resonance Tomography) bewährt, die besonders für den Nachweis tumoröser, entzündlicher und traumatischer Erkrankungen geeignet ist. Die MRT arbeitet mit einem Magnetfeld anstelle von Röntgenstrahlen und ist damit eine der schonendsten Untersuchungsmethoden. Die Kernspin-Tomographie erfand der US-Physiker Paul Lauterbur 1973 auf Basis der Arbeiten von Bloch und Purcell zur Kernspin-Resonanz.

Im Vergleich zu Pilles handlichem Trikorder wirken allerdings beide Geräte nahezu monströs: Es handelt sich um mehrere Meter lange, massive Röhren, in die der Patient hineingeschoben wird. Und natürlich stellt der Computer nicht selbstständig die Diagnose da ist immer noch die Erfahrung des Arztes gefordert.

Per DNA-Chip mögliche Erkrankungen erkennen

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Der eSensor von Motorola im Oktober 2000 auf den Markt gebracht kommt Pilles Tricorder schon recht nahe. Via DNA-Analyse lassen sich 300 verschiedene genetisch bedingte Krankheiten und Veranlagungen erkennen.

Und so funktioniert das Gerät, das nicht größer als eine Zigarettenschachtel ist: Im Inneren des DNA-Chips befinden sich zahlreiche, winzige Testfelder, auf denen DNA-Abschnitte mit bekannten genetischen Veränderungen gespeichert sind. Für die Untersuchung wird der eSensor mit der aus dem Blut des Patienten isolierten genetischen Substanz “gefüttert. Da genetische Substanz die Eigenart hat, sich nur an identische Gen-Substanzen anzuheften, können auf diese Weise Mutationen erkannt werden.

Hätte eine Frau beispielsweise die Veranlagung, an einer bestimmten Brustkrebsart zu erkranken, so würde bei der Untersuchung das betreffende Gen aus der Blutprobe mit seinem passenden Gegenüber in den Testfeldern des eSensors verschmelzen. Diese Veranlagung könnte der Arzt dann am Gerät ablesen. Ungeachtet aller Begeisterung über den technischen Fortschritt bleibt für den Patienten natürlich die schwierige Entscheidung, ob er eine solche Diagnose überhaupt erfahren möchte.

Operation am offenen Herzen

In der Folge “Reise nach Babel operiert Dr. McCoy eine beschädigte Herzklappe des vulkanischen Botschafters Sarek.

Entwicklung bis heute: Die erste erfolgreiche Operation am offenen Herzen mit Hilfe einer Herz-Lungen-Maschine führte der New Yorker Arzt John Gibbon bereits 1953 durch; die erste Herzklappe wurde 1961 ersetzt. Somit stellt sich die Frage, weshalb sich die sonst so fantasiebegabten Serienschreiber außer dieser “mickrigen OP keine für diese Zeit unvorstellbaren Operationen ausgedacht haben.

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Nahaufnahme einer Herzklappe aus dem Jahr 1963.

Nahaufnahme einer Herzklappe aus dem Jahr 1963.

Wie auch immer: Manchmal überflügelt die Wirklichkeit sogar die Vorstellungskraft der Enterprise-Erfinder. So geschehen am 3. Dezember 1967, als der Chirurg Dr. Christiaan Barnard eine der spektakulärsten Operationen der Weltgeschichte durchführte: die erste Herztransplantation. An diesem Tag erhielt der 55 Jahre alte Patient Louis Washkansky im Groote-Schuur-Krankenhaus in Kapstadt (Südafrika) in einer fünfstündigen Operation das Herz eines anderen Menschen verpflanzt. Während Washkansky den Eingriff nur um 18 Tage überlebte, ist heute der operative Ersatz eines geschädigten Herzens durch das Herz eines verstorbenen Spenders ein etabliertes Therapieverfahren.

Corinna Heyer