Entwicklung einer Methodik zur Unterschuchung der Ausfallrate von aktiven implantierten Medizingeräten auf Reiseflughöhen

Kurzfassung

Einleitung: In unserer immer älter werdenden Gesellschaft wächst die Anzahl der Menschen mit aktiven implantierten Medizingeräten (AIMD) wie Herzschrittmachern und Defibrillatoren. Im Zusammenhang mit der Strahlenexposition durch kosmische Strahlung auf Flugreisen gibt es klinische Berichte über Fehlfunktionen der AIMD. Dazu gehören veränderte Stimulationsparameter, die zu einer Verschlechterung der Symptomatik der Betroffenen bis hin zum Ausfall und Austausch der Geräte führen können. Aus Beobachtungen in der Strahlentherapie ist bekannt, dass dicht-ionisierende Teilchen wie Neutronen den Speicher der Geräte durch Single Event Upsets verändern können. Neutronen sind ein wesentlicher Bestandteil der kosmischen Strahlung auf Reiseflughöhen, deren Rate während starker Weltraumwetterereignissen um einige Größenordnungen ansteigen kann. Daher sind gerade diese Szenarien von besonderem Interesse für die Untersuchung von Fehlfunktionen in AIMD. Fragestellung: Wie kann die Rate bestimmt werden, mit der ein aktives implantiertes Medizingerät während einer Flugreise oder bei einem schweren Weltraumwetterereignis ausfällt? Methodik: Möglich wird dies durch Bestrahlungen der Geräte mit Neutronen und Protonen mit bekannten Energien und Flüssen und der Aufzeichnung und Analyse von Fehlfunktionen. Die Ergebnisse können anschlie- ßend auf verschiedene bekannte Strahlungsumgebungen wie auf Reiseflughöhen oder während schwerer Weltraumwetterereignisse übertragen und eine jeweilige Ausfallrate bestimmt werden. Ergebnis: Bei vorbereitenden Untersuchungen in einfachen Speicherchips konnten Single Event Upsets mit Neutronen und Protonen verschiedener Energien ausgelöst werden. Es konnten Wahrscheinlichkeiten für diese Ereignisse berechnet und eine Rate für Single Event Upsets auf Reiseflughöhen abgeschätzt werden. Schlussfolgerung: Die Untersuchungsmethodik war bereits bei Speicherchips erfolgreich und kann im nächsten Schritt auf aktive implantierte Medizingeräte übertragen werden. Es sollen damit die Ausfallwahrscheinlichkeiten der Geräte bei Neutronen- und Protonenbestrahlung erfasst werden, um anschließend die Ausfallraten in verschiedenen Strahlungsumgebungen abschätzen zu können.