Biostator

Die wesentliche Funktionsstörung der körpereigenen Stoffwechselvorgänge beim Diabetes mellitus ist eine Störung des Regelkreises zwischen Blutzuckerkonzentration und der Insulinabgabe durch die Bauchspeicheldrüse. Beim Typ 1-Diabetiker ist die Insulinabgabe der Bauchspeicheldrüse nur noch gering vorhanden oder vollständig erloschen.
Beim Typ 2-Diabetiker kann das Insulin nicht mehr bedarfsgerecht abgegeben werden und die Insulinwirkung ist gestört. So lag schon lange der Gedanke nahe, die zusätzliche externe Insulinabgabe mit einem Gerät zu steuern, das den Blutzucker misst.

Automatische Steuerung des Blutzuckers

1963 wurde bereits eine Arbeit durch den kalifornischen Ingenieur A.H. Kadish veröffentlicht. Er entwickelte ein Gerät, das bei hohen Werten Insulin und bei niedrigen Werten Glukagon abgab. Ein Arbeitsteam in Toronto, Kanada, unter A.M. Albisser und eine Arbeitsgruppe in Ulm unter E.F. Pfeiffer griffen etwa zeitgleich Anfang der 70er Jahre diese Idee auf. Sie entwickelten unabhängig voneinander Systeme zur automatischen Blutzuckersteuerung.

Kommerzielle Verfügbarkeit des Biostators

Das in Ulm in Zusammenarbeit mit einem amerikanischen Unternehmen aus Elkhard, Indiana, entwickelte Künstliche Pankreas wurde 1976 als Biostator kommerziell verfügbar. Bei diesem Gerät misst ein Glukosesensor im venösen Blut, das kontinuierlich mit einem so genannten Doppellumenkatheter abgenommen wird, den Blutzucker.

Schon damals basierte das Messprinzip auf einer Enzymelektrode, wie sie heute in vielen handelsüblichen Blutzuckermessgeräten verwendet wird. Ein Mikrocomputer berechnet minütlich aus dem gemessenen Blutzucker die erforderliche Insulinmenge, die zur Aufrechterhaltung eines normnahen Blutzuckerspiegels benötigt wird.

Rechenregeln - Herzstück des Biostators

Grundlage der Berechnung sind einprogrammierte Rechenregeln, auch Algorithmen genannt. Diese berücksichtigen nicht nur den aktuellen Blutzuckerwert, sondern beziehen außerdem den Verlauf während der vergangenen Minuten in die Berechnung mit ein. So wird bei einem Anstieg des Blutzuckers mehr Insulin verabreicht und bei einem Abfall die Insulinmenge gekürzt. Über eine vom Mikrocomputer gesteuerte Pumpe wird die erforderliche Insulinmenge in ein venöses Blutgefäß infundiert. Bei Bedarf wird automatisch eine Glukoseinfusion ebenfalls in ein venöses Blutgefäß gegeben.

Der Biostator ist also nahezu in der Lage, die Rolle zu übernehmen, die die Bauchspeicheldrüse beim Gesunden einnimmt. Er kann die Insulindosis entsprechend des gemessenen Blutzuckerspiegels automatisch berechnen, die erforderlichen Insulindosen automatisch verabreichen und bei Bedarf Glucose infundieren.

Grenzen des Einsatzes im Alltag

Der Einsatz des Biostators ist auf wenige Tage in stationären Einrichtungen beschränkt. Denn Blutzuckermessung, Insulin- und Glukosegabe erfolgen über Zugänge in den venösen Blutgefäßen und der Biostator ist ein recht großes, aufwändig zu bedienendes Gerät. Selbst auf Intensivstationen wurde das Gerät aufgrund seiner komplexen Bedienung nur gelegentlich eingesetzt.

Biostator: Basis zahlreicher Studien

Was hat der Biostator dann für den Alltag des Diabetikers gebracht? Mit dem Biostator wurden und werden viele wichtige Studien zur Überprüfung diabetischer Fragestellungen durchgeführt. Hierzu zählen die Erforschung der Wirkungsprofile von Insulinen oder grundlegende Untersuchungen zum Beispiel über die tageszeitliche Rhythmik des Insulinbedarfs. Durch solche und weitere Untersuchungen haben Experten mit Hilfe des Biostators die Grundlagen für die intensivierte Insulintherapie und die Insulinpumpentherapie erforscht. Der Biostator hat uns gezeigt, dass man den Blutzucker messen und dann mit einer sorgfältig kalkulierten Dosierung des Insulins einen normnahen Blutzuckerspiegel einstellen kann.

Die Zukunft des Biostators

Der Biostator wird heute noch in einzelnen Kliniken und Forschungszentren vor allem für Stoffwechselstudien eingesetzt. Das Gerät wird nicht mehr produziert, aber die vorhandenen Geräte werden liebevoll gepflegt und repariert. Ein ähnliches, ebenfalls für den stationären Einsatz gedachtes Nachfolgesystem ist bei einer Firma in der Nähe von Ulm in Entwicklung.

Zahlreiche Forschergruppen arbeiten daran, vor allem die Blutzuckermessung und die Algorithmen zu verbessern und weiterzuentwickeln. Ziel ist die Entwicklung einer tragbaren Version der Künstlichen Bauchspeicheldrüse, die dann hoffentlich auch unter Alltagsbedingungen eingesetzt werden kann.


Kontakt:
Dr. med. Guido Freckmann
Facharzt für Allgemeinmedizin
Leiter Klinische Studien
Institut für Diabetes-Technologie
Helmholtzstraße 20
89081 Ulm
Telefon 0731/509900