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Enersys Dauerhafte Leistung: Wann sich Akkus für medizinische Implantate eignen

| Autor / Redakteur: Kevin Schrantz* / Alexander Stark

Das Risiko eines Ausfalls ist der Grund, dass nicht wiederaufladbare Primärbatterien die häufigste Wahl für implantierte Geräte sind. Doch bei verantwortungsbewusstem Umgang punkten dagegen wiederaufladbare Akkus mit ihren kleineren Dimensionen und ihrer längeren Lebensdauer.

Für implantierbare Geräte, z.B. schmerzlindernde Geräte, die das Rückenmark stimulieren, sind medizintechnische Akkus eine zunehmend attraktive Option.
Für implantierbare Geräte, z.B. schmerzlindernde Geräte, die das Rückenmark stimulieren, sind medizintechnische Akkus eine zunehmend attraktive Option.
(Bild: Enersys)
  • Vorteil für Medizintechnik und Gesundheitswesen durch wiederaufladbare Batterien
  • Kein Kapazitätsverlust der Zero-Volt-Lithium-Ionen-Batterien bei entladenem Zustand
  • Wechsel zu wiederaufladbaren Akkus aufgrund geringerer Austauschprozeduren

Wenn der Akku des Mobiltelefons leer ist, ist das unangenehm. Aber wenn ein medizinisches Implantat ohne Strom ist, kann es lebensgefährlich werden. Gerade wenn Patienten die Ladeanforderungen nicht einhalten, besteht das Risiko eines Ausfalls. Deshalb machen Lithium-Ionen-Akkus derzeit nur 15 Prozent des Marktes aus. Erreicht eine nicht wiederaufladbare Batterie das Ende ihrer Lebensdauer, muss sie durch eine invasive/chirurgische Operation am Patienten ersetzt werden. Zudem können die langfristigen Kosten nicht wiederaufladbarer Batterien selbst bei einem niedrigeren Einkaufspreis höher sein.

Heute sollten wiederaufladbare Batterien für alle medizinisch implantierbaren Geräte in Betracht gezogen werden – sowohl aus technologischen Gründen als auch aufgrund der Umstellung auf ein „verantwortungsbewusstes Gesundheitswesen“.

Akkus haben einige Nachteile: Sie kosten zunächst mehr, da sie komplexer sind und mit einem Ladegerät verkauft werden müssen. Dies gleicht sich durch eine längere Lebensdauer und niedrigere Kosten während der Lebensdauer aus, wobei weniger Batteriewechsel erforderlich sind.

Der Patient muss alle paar Tage mit einem Ladegerät verbunden werden, und die Ladeschaltung beschränkt die Tiefe des Implantats unter der Haut auf etwa 6 mm. Die Ladezeiten werden jedoch immer kürzer und sinken von zwei Stunden auf eine Stunde oder sogar noch weniger.

Wiederaufladbare Batterien sind kleiner als Primärbatterien und werden daher durch den heutigen Trend hin zur Miniaturisierung bevorzugt. Ein weiterer Trend ist, dass neue Geräte möglicherweise eine viel höhere Leistung benötigen, sodass die Lebensdauer einer Primärbatterie kurz ist.

Wiederaufladbare Batterien sind nicht für lebenserhaltende Anwendungen zugelassen, da Patienten ihr Ladegerät verlieren oder beschädigen können oder einfach vergessen, den Akku aufzuladen. Für andere implantierbare Geräte, z.B. schmerzlindernde Geräte, die das Rückenmark stimulieren, sind Akkus eine zunehmend attraktive Option, aber das Nichteinhalten der Ladeanforderungen durch den Patienten ist dann immer noch ein Problem.

Bei den meisten Akkus kann eine vollständige Entladung zu Schäden führen und deren Ladefähigkeit beeinträchtigen. Der Branchenstandard schreibt daher vor, dass Geräte mit wiederaufladbaren Batterien nach zwei Überentladungen ausgetauscht werden müssen. Dieses Problem wurde durch Zero-Volt-Lithium-Ionen-Batterien von Quallion gelöst, die wiederholt auftretende Verstöße des Patienten gegen die Ladeanforderungen aushalten, ohne dass ihre Kapazität dauerhaft abnimmt.

Zero-Volt bedeutet, dass Batterien über einen längeren Zeitraum in einem tiefentladenen Zustand ohne permanenten Kapazitätsverlust gelagert werden können. Mit dieser Technik kann die Ladung beim Anschluss von Batterien an flüchtige Systeme oder beim Implantieren von Batteriezellen im Körper vollständig entfernt werden.

Etwa 50 Prozent des Umsatzes mit implantierbaren Geräten entfallen auf Ersatzprodukte, was häufig darauf zurückzuführen ist, dass die Batterien das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben. Daher gibt es wenig Anreize für die Hersteller oder andere Personen im Gesundheitswesen, auf Akkus umzusteigen, die weniger häufig ausgetauscht werden müssen.

Verantwortungsbewusstsein beeinflusst die Batteriewahl

Dies ändert sich gerade – u.a. aufgrund des US Affordable Care Act (ACA) von 2010, der darauf abzielt, die Gesundheitskosten zu kontrollieren. ACA bietet Ärzten, Krankenhäusern und anderen Gesundheitsdienstleistern Anreize, die Gesundheitsversorgung zu koordinieren, die Effizienz zu verbessern und die Kosten zu senken. In diesem Modell der „verantwortungsbewussten Gesundheitsfürsorge“ übernehmen vertikal integrierte Gesundheitseinrichtungen die Verantwortung für die Langzeitpflege einer definierten Gruppe von Patienten und lenken sie von kurzfristigem Denken ab.

Es gibt auch eine Abkehr von der reinen finanziellen Bewertung hin zu einer ganzheitlichen Sichtweise unter Berücksichtigung der Sozialfürsorge und Produktivität. Im Modell des verantwortungsbewussten Gesundheitswesens kann die Option, die die langfristigen Ausgaben minimiert, anfangs teurer sein, liegt jedoch eher im Interesse des Patienten. Dieser Wechsel von kurz- auf langfristig bedeutet, dass ein wiederaufladbarer Akku möglicherweise einer nicht wiederaufladbaren Batterie vorgezogen wird, da weniger Austauschprozeduren erforderlich sind. Dadurch sind die Lebensdauerkosten geringer und der Patient muss weniger Operationen ertragen.

Heutzutage sollte ein verantwortungsbewusster Ansatz in der Gesundheitsfürsorge der Hauptfaktor bei der Entwicklung eines medizintechnischen Geräts und der Wahl seiner Energiequelle sein. Gleichzeitig haben technologische Verbesserungen bei wiederaufladbaren Batterien viele frühere Einwände beseitigt – z.B. mit der Zero-Volt-Technik, die Ladefehlern widersteht. Bei jedem neuen implantierbaren Produkt sollten Entwickler deshalb Akkus als bevorzugte Energiequelle in Betracht ziehen.

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* Der Autor Kevin Schrantz ist Director Global Medical bei Quallion, dem Geschäftsbereich für medizintechnische Batterien von Enersys. Er leitet dort die Geschäftsentwicklung.

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