An der Universität Stuttgart lässt sich ein Stück Medizingeschichte neu durchrechnen. Das Team von Prof. Giorgio Cattaneo, der das Institut für Biomedizinische Technik (BMT) leitet, hat untersucht, ob das historische Modell von Robert Mayer tatsächlich realistische arterielle Drücke erzeugen konnte.

Die Forschenden arbeiten sonst an minimalinvasiven Verfahren zur Behandlung von Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems. Dafür entwickeln sie anatomische Gefäßmodelle selbst. In ihnen prüfen sie unter anderem, wie sich der Druck des Blutstroms in verschiedenen Gefäßen verhält. Jetzt diente diese Erfahrung dazu, Mayers Konstruktion mit mathematischen Modellierungen unter die Lupe zu nehmen.

Zwischen 80 und 120 mmHg

Gemessen wird der Druck in Millimeter Quecksilbersäule, kurz mmHg – der Einheit, die auch beim Blutdruck verwendet wird. Laut Dr. Christoph Schmidt, dem Leiter des Projekts, konnte Robert Mayer mit seinem Modell Werte zwischen 80 und 120 mmHg erzeugen. Das liegt in einem Bereich, wie er für arterielle Drücke realistisch ist. Ein ziemlich kräftiger Nachweis für eine Konstruktion aus der Mitte des 19. Jahrhunderts.

Julius Robert von Mayer hatte um 1850 ein hämodynamisches Modell des menschlichen Blutkreislaufs gebaut. Es gilt als eines der ersten brauchbaren medizinischen Modelle, mit denen sich die Kreislauffunktion exakt darstellen ließ. Ganz ohne moderne Sensorik, versteht sich: Zum Aufbau gehörten eine handbetriebene Kolbenpumpe, ein Rohrsystem, Ventilklappen und Manometer.

Ein Herzschlag aus Pumpe, Rohren und Klappen

Das Modell macht Druck- und Strömungsschwankungen in der linken Herzkammer und in der Hauptschlagader während eines Herzschlags sichtbar. Auch eine Aortenklappeninsuffizienz lässt sich damit demonstrieren. Die Windkesselfunktion der Hauptschlagader soll auf diese Weise erstmals modellhaft dargestellt worden sein – also jener Effekt, durch den die elastische Hauptschlagader den stoßweisen Auswurf des Herzens abfedert.

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Es gibt allerdings noch eine andere Auffassung: Danach könnte Mayers Modell das mechanische Wärmeäquivalent veranschaulichen. Seine medizinischen Erkenntnisse wurden zu seinen Lebzeiten nicht anerkannt. Auch seine physikalischen Leistungen fanden erst in seinen späteren Lebensjahren Würdigung. Das originale Modell steht heute im Haus der Stadtgeschichte in Heilbronn.

Die aktuellen Berechnungen aus Stuttgart schlagen damit eine Brücke von selbst entwickelten Gefäßmodellen zu einem handbetriebenen Apparat, der längst hinter Glas stehen könnte. Ein paar Rohre, Ventile und Manometer – und mittendrin die alte, erstaunlich konkrete Frage, wie das Herz den Kreislauf eigentlich antreibt.