Erfolgsaussichten der Tiefen Hirnstimulation: Studien und Anwendungen

Einführung

Die Tiefe Hirnstimulation (THS) ist ein neurochirurgisches Verfahren, das sich als wirksame Behandlungsmethode für verschiedene neurologische und psychiatrische Erkrankungen etabliert hat. Durch die Implantation von Elektroden in spezifische Hirnareale können krankhafte Signalmuster moduliert und Symptome gelindert werden. Dieser Artikel beleuchtet die Erfolgsaussichten der THS bei verschiedenen Erkrankungen, die Risiken, Alternativen und zukünftige Forschungsperspektiven.

Was ist Tiefe Hirnstimulation?

Die Tiefe Hirnstimulation (THS) ist ein minimalinvasiver, neurochirurgischer Eingriff, bei dem hochpräzise feine Elektroden in ein umschriebenes Kerngebiet im Gehirn platziert werden, um dieses elektrisch zu stimulieren. Dabei werden krankhafte Signalveränderungen, die eine normale Hirnfunktion stören, beseitigt und die Beschwerden der Patienten deutlich gebessert. Die moderne Form dieser Operation wird international seit fast 30 Jahren durchgeführt und ist als Behandlungsmethode in der klinischen Routine zugelassen. Die Tiefe Hirnstimulation erfordert eine hohe Kompetenz des medizinischen Personals und ein großes interdisziplinäres Expertenwissen.

Anwendungsgebiete der Tiefen Hirnstimulation

Die THS hat sich als eine effiziente Behandlungsmethode zahlreicher Erkrankungen bewährt. Folgende Erkrankungen werden routinemäßig mittels Tiefenhirnstimulation erfolgreich behandelt:

• Idiopathisches Parkinsonsyndrom (Morbus Parkinson)
• Essentieller Tremor
• Dystonie
• Tourett-Syndrom

Folgende Erkrankungen können nach kritischer Prüfung durch die Tiefe Hirnstimulation therapiert werden:

• Chronische Schmerzsyndrome
• Therapierefraktäre Zwangserkrankungen
• Therapierefraktäre Depressionen
• Therapierefraktäre Angststörungen
• Epilepsie

Tiefe Hirnstimulation bei Morbus Parkinson

Die Tiefe Hirnstimulation ist ein Spezialgebiet von Prof. Martin Reich, leitender Oberarzt in der Würzburger Neurologie. Bei Morbus Parkinson hat sich die THS als besonders wirksam erwiesen. Die Behandlungsergebnisse können allerdings variieren. Die THS lindert bei Parkinson motorische Symptome. Doch bei manchen Patienten kommt es nach der Behandlung zu kognitiven Problemen, etwa Gedächtnis- oder Konzentrationsschwierigkeiten. Forschende des Universitätsklinikums Würzburg haben in Zusammenarbeit mit Kollegen aus den USA die Effekte der Tiefen Hirnstimulation bei Parkinson-Krankheit auf die Kognition untersucht.

Lesen Sie auch: Kostenübernahme Tiefe Hirnstimulation

Insbesondere Zittern, Steifigkeit und Bewegungsverlangsamung sprechen gut auf die Stimulation an. Zudem nehmen Wirkungsschwankungen deutlich ab und die Zeit im guten "On" (gute Einstellung) über den Tag hinweg ist im Vergleich zu einer rein medikamentösen Behandlung aktuellen Studien zufolge etwa doppelt so lange. Gangstörungen mit plötzlichem Verharren (sog. "Freezing"), Stürze und Gleichgewichtsstörungen sind vor allem bei langer Erkrankungsdauer oft schwierig zu behandeln. Technische Weiterentwicklungen ermöglichen jedoch seit ca. 2009 neue Programmiermöglichkeiten. In Einzelfällen konnten dadurch schwere Gang- oder Gleichgewichtsstörungen verbessert werden. Aktuell werden hierzu umfangreiche klinische Studien in der Neurologischen Klinik der Universität Tübingen durchgeführt. Sprech- und Schluckstörungen sprechen hingegen eher schlecht auf die Tiefe Hirnstimulation an (insbesondere bei schlechtem Ansprechen auf Levodopa). Hier werden gerade neue Möglichkeiten der Tiefen Hirnstimulation untersucht, um auch diese Symptome in Zukunft behandeln zu können. Im Durchschnitt kann man sagen, dass es dem Patienten nach Implantation in Bezug auf viele motorische Parkinsonsymptome so geht, wie ca. 6 Jahre vorher und dass die Medikation um ca. 50% reduziert werden kann.

Tiefe Hirnstimulation bei essentiellem Tremor

Bei Tremorpatienten (Essentieller Tremor) wird als Ziel eine 80-90%ige Reduktion des Zitterns insbesondere der Arme sowohl in der Amplitude als auch in der Häufigkeit über den Tag hinweg als realistisches Ziel angesehen.

Tiefe Hirnstimulation bei Dystonie

Die Ergebnisse der Tiefen Hirnstimulation sind in Abhängigkeit von der Art der Dystonie etwas unterschiedlich. Der vollständige Erfolg der Schrittmacherbehandlung zeigt sich insbesondere bei älteren Dystonie-Patienten manchmal erst nach einigen Wochen. Deshalb benötigen Dystonie-Patienten manchmal mehr Geduld um eine gute Einstellung zu erreichen. Eine individuelle Beratung und gute Begleitung der Patienten ist also besonders wichtig. Die besten Aussichten bestehen bei der schweren generalisierten Dystonie bei jüngeren Patienten aber auch Gesichtsdystonien (Blepharospasmus oder Meige-Syndrom) und Dystonien, die nach der Einnahme von bestimmten Medikamenten (Neuroleptika) auftreten können (sog.

Tiefe Hirnstimulation bei therapieresistenter Depression

„Die Studie ist in Patientenzahl und erzielter Wirkung weltweit einmalig. Wir konnten erstmals in einer großen Studie zeigen, dass die Tiefe Hirnstimulation eine ernsthafte Option für Patienten mit schwerster Depression ist“, sagt Studienleiter Prof. Dr. Thomas Schläpfer, Leiter der Abteilung für Interventionelle Biologische Psychiatrie an der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie des Universitätsklinikums Freiburg. Schätzungen gehen davon aus, dass zehn bis 30 Prozent aller Menschen mit wiederkehrender Depression nicht auf zugelassene Therapien ansprechen. Für einige dieser Menschen könnte die Tiefe Hirnstimulation eine Therapieoption sein.

Wie wird die Tiefe Hirnstimulation durchgeführt?

Bevor die Operation durchgeführt wird, erhalten Patienten in unserem interdisziplinären Zentrum eine Indikationsprüfung, bei der geprüft wird, in wieweit eine Tiefe Hirnstimulation individuell Beschwerden lindern kann und welche Risikofaktoren bestehen. Dabei werden die Erfolgsaussichten kritisch durch unterschiedliche Fachexperten verschiedener Disziplinen sorgfältig geprüft. Anschließend werden die betroffenen Patienten in einer gemeinsamen Sprechstunde einbestellt und vorgestellt. Hier haben die Patienten die Möglichkeit nochmals Fragen zu stellen und das operative Vorgehen zu besprechen.

Lesen Sie auch: DBS bei Parkinson verstehen

Unmittelbar vor der Operation erfolgt (unter Umständen in einer kurzen Narkose) eine hochauflösende Magnetresonanztomographie (MRT) des Gehirns mit speziellen Sequenzen, die nicht nur die notwendigen Kerngebiete hochpräzise aufzeigen, sondern auch spezifische Bahnverbindungen zwischen verschiedenen Hirnbereichen darstellen können. Diese MRT wird zur konkreten Planung des Eingriffs herangezogen.

Die Operation selbst kann unter örtlicher Betäubung oder in Vollnarkose durchgeführt werden. Beide Verfahren sind gleichwertig, beinhalten aber spezifische Vor- und Nachteile. Die Entscheidung, wie eine Operation durchgeführt wird, wird immer kritisch gemeinsam mit dem Patienten gefällt. Bei der Operation wird stets ein festes Operationsteam eingesetzt, um bei diesem hochkomplexen Eingriff die höchstmögliche Patientensicherheit zu gewährleisten.

Die Operation beginnt damit, dass unter örtlicher Betäubung (oder in Vollnarkose) ein stereotaktischer Rahmen am Kopf angebracht wird und anschließend eine Computertomographie (CT) durchgeführt wird. Auf diese Weise lässt sich zusammen mit der MRT ein dreidimensionales Koordinatensystem erstellen, das eine exakte Festlegung des Eintritts- und Zielpunktes der Elektroden erlaubt. Dabei liegt die Genauigkeit in einem Bereich von unter einem Millimeter.

Im Operationssaal wird zunächst der Kopf an entsprechenden Stellen rasiert, desinfiziert und steril abgedeckt. Nach der minimalen Eröffnung des knöchernen Schädels werden feine Mikroelektroden in das Zielgebiet des Hirns eingeführt und dabei die Hirnströme registriert und ausgewertet. Mit Hilfe der Neurologen erfolgt anschließend bei wachen Patienten eine Teststimulation, um eine optimale Lage der Elektroden zu sichern. Dabei wird auf gewünschte Wirkungen sowie auf Nebenwirkungen getestet. Sobald die optimale Lage der Elektroden bestimmt wurde, werden die Mikroelektroden entfernt und die endgültigen Elektroden vorsichtig, millimetergenau implantiert und am Schädelknochen befestigt.

Abschließend erfolgen eine CT-Untersuchung und die Implantation der Verlängerungskabel sowie des Stimulators (in Vollnarkose). In unserer Klinik werden alle derzeit erhältlichen Implantate der drei etablierten Firmen (Medtronic, Boston Scientific und Abbott) angeboten. Dieses beinhaltet u.a. verschiedene ladbare und nicht-ladbare Systeme und verschiedenste Stimulationssonden einschließlich direktionaler Sonden, die eine gezielte Ausrichtung des elektrischen Feldes ermöglichen. Dabei darf der Patient nach ausgiebiger Beratung selbst über das Implantat, die genaue Implantationsstelle und das operative Vorgehen in lokaler Betäubung oder in Vollnarkose entscheiden.

Lesen Sie auch: Spezialkliniken für Parkinson-Behandlung

Der Patient wird anschließend einige Tage auf der Normalstation überwacht und nach insgesamt 10 Tagen in die Häuslichkeit entlassen. Dabei bleibt der Stimulator zunächst ausgeschaltet, um das ungestörte Einheilen der Sonden zu gewährleisten. Nach ca. 6-8 Wochen wird dann in der Klinik für Neurologie in der Regel im Rahmen eines stationären Aufenthaltes der Stimulator über einige Tage schrittweise und behutsam programmiert. Dabei werden die Stimulationsparameter bis zur optimalen Behandlung der Beschwerden angepasst und die Medikamente reduziert.

Im ambulanten Verlauf werden unsere Patienten regelmäßig durch Spezialisten untersucht und die Stimulationsparameter ggf. angepasst.

Operationseffekt und Stimulatoreinstellung

Unmittelbar nach der OP liegt durch das Einbringen der Elektroden in das Gehirn häufig ein sog. 'Operationseffekt' oder 'Setzeffekt' vor. Bei dem 'Operationseffekt' handelt es sich um eine winzige Gewebereizung um die eingebrachten Elektroden. Diese Reizung hat meist einen kurzfristigen positiven Effekt (da sie krankhaft überaktive Zellen hemmt) - ähnlich wie die Stimulation selbst. Aus diesem Grund sind die Symptome nach der Operation in den ersten Tagen häufig deutlich gebessert, selbst wenn der Stimulator noch nicht eingeschaltet ist. Im Laufe der Wochen nach der Operation bildet sich diese Reizung wieder zurück und die positive Auswirkung auf die Symptome kann sich im Verlauf der ersten drei Monate nach der Operation wieder leicht zurückbilden. Im diesem Zeitraum müssen daher entsprechend die Stimulationsparameter angepasst und erhöht werden. Das heißt, in den Wochen nach der Operation, muss die Stimulatoreinstellung öfter angepasst werden, um den positiven Effekt, der durch die Reizung bei der Operation entstand, zu ersetzen. Da der 'Operationseffekt' bis zu drei Monaten andauern kann, führen wir in Tübingen eine stationäre Kontrolle nach 2-3 Monaten durch, um die optimale Einstellung der Stimulationsparameter zu gewährleisten, die dann langfristig beibehalten werden kann.

Medikamente nach der Operation

Medikamente müssen nach einer OP neu angepasst werden - Ziel ist dabei eine Verringerung der Medikamente nach einer Stimulations-OP. Im Durchschnitt können bei Parkinsonpatienten die Medikamente um ca. 50% reduziert werden. Dieses schrittweise Reduzieren der Medikamente erfolgt langsam und über einen längeren Zeitraum, so dass sich Körper und Psyche an die neue Situation gewöhnen können. Bei Patienten mit essentiellem Tremor können die Medikamente oft ganz abgesetzt werden.

Nachsorge

Auch nach Implantation des Hirnstimulators werden die Patienten in der Regel weiter von ihrem niedergelassenen Neurologen betreut. Im weiteren Verlauf werden gelegentlich Anpassungen der Stimulatoreinstellung nötig. Die Einstellung des Stimulators erfolgt in unserer Spezialambulanz für Tiefe Hirnstimulation in enger Zusammenarbeit mit Ihrem Neurologen. Prinzipiell können durch einen Hirnstimulator auch unerwünschte Wirkungen ausgelöst werden - allerdings kann jede Einstellung rückgängig gemacht und angepasst werden. Es kann also gezielt reagiert werden, falls es zu Nebenwirkungen durch die Stimulation kommen sollte.

Als häufige Nebenwirkung tritt bei einem Teil der Patienten (bis zu 20%) im Verlauf der Stimulatorbehandlung ein undeutliches Sprechen auf - sollte dies eintreten, wird die Einstellung angepasst, um die Auswirkung auf das Sprechen zu verringern bzw. rückgängig zu machen.

Gelegentlich kann es zu Gangverschlechterung mit Nachziehen eines Beines oder Muskelverspannungen an Armen oder im Gesicht kommen - auch diese Nebenwirkung ist durch eine gezielte Anpassung der Stimulatoreinstellung gut rückgängig zu machen.

Beachtet werden muss jedoch ausdrücklich, dass Sprech- und Gangverschlechterungen auch im natürlichen Verlauf der Erkrankung auftreten können und häufig bereits vor der Operation bestehen. Ziel und Aufgabe ihres Arztes ist dabei, genau zu erkennen, ob es sich bei solchen Beschwerden um Krankheitssymptome oder um Nebenwirkungen der Stimulation handelt. Die Nachsorge in Tübingen wird sehr intensiv betrieben, um das bestmögliche Ergebnis der Tiefen Hirnstimulation zu erzielen.

Stationäre Austestung und Neueinstellung

Die stationären Aufenthalte werden typischerweise jährlich nach einer Tiefen Hirnstimulation durchgeführt und dienen dazu, die Einstellung des Stimulators und der Medikamente an das Fortschreiten der Erkrankung nach standardisierten klinischen Kriterien zu erfassen und anzupassen.

Stimulatorambulanz

Die Stimulatorambulanz hat reguläre Sprechzeiten an 2 Terminen in der Woche und kann bei Fragen, kurzfristigen Veränderungen oder Verschlechterung der Symptome nach telefonischer Terminvereinbarung besucht werden.

Batterie für die Tiefe Hirnstimulation

Die Batterie für die Tiefe Hirnstimulation wird in Tübingen in der Regel unterhalb des Schlüsselbeins auf der linken Seite unter die Haut eingesetzt. Die Lebenszeit des Batterieaggregats beträgt in der Regel 3-5 Jahre. Die Dauer der Lebenszeit ist abhängig von dem Energieverbrauch. Eine stärkere Stimulatoreinstellung geht dabei in der Regel mit höherem Energieverbrauch einher. Seit dem Jahr 2009 sind wiederaufladbare Aggregate (Akkus) auf dem Markt, die typischerweise bei Krankheitsbildern, welche mit besonders hohem Energieverbrauch einhergehen (z.B. Dystonie), eingesetzt werden. Wichtig ist dabei, dass der Patient den Akku zuverlässig selbstständig und regelmäßig über ein Ladegerät wieder auflädt. Dies geschieht durch Auflegen des Ladegeräts auf die Haut über dem Aggregat (Induktionsverfahren).

Der Batteriestatus wird von Ärzten der Neurologischen Universitätsklinik in der Regel halbjährlich kontrolliert, so dass ungefähr abgeschätzt werden kann, wann die Batterie zu Ende gehen wird (die Genauigkeit einer Prognose liegt dabei im Wochen- bis Monatszeitraum). In der Regel wird das Batterieaggregat rechtzeitig ausgetauscht, wenn über 90% der ursprünglichen Leistung verbraucht sind, so dass es nicht zur völligen Erschöpfung des Aggregats kommen kann. In dem Fall, dass ein niedriger Batteriestatus nicht rechtzeitig erkannt wird, kommt es in der Regel schon vor einer endgültigen Erschöpfung des Aggregats zu einem langsamen und kontinuierlichen Spannungsabfall der Batterie, so dass die Stimulation langsam an Stärke und damit Wirkung verliert. Der Patient bemerkt eine langsam zunehmende Verschlechterung der Krankheitssymptome in einem Zeitraum von einigen Tagen bis Wochen. In seltenen Ausnahmefällen kann es zu einem plötzlichen Wirkungsverlust kommen. Sollten Sie einen Wirkungsverlust der Stimulation bemerken, kann die Ursache in der Erschöpfung der Batterie liegen. Bei diesem Verdacht sollten Sie umgehend mit der Stimulatorambulanz Kontakt aufnehmen, um den Batteriestatus zu überprüfen. Wird ein niedriger Batteriestatus festgestellt, werden wir Ihnen kurzfristig einen stationären Aufenthalt organisieren, um einen Austausch des Batterieaggregats durchzuführen.

Erfolgsaussichten und Risiken der Tiefen Hirnstimulation

Die Tiefe Hirnstimulation ist ein modernes und weltweit etabliertes Operationsverfahren und gilt als sehr risikoarm (Komplikationsrate von 1-3 %) mit sehr hohen Erfolgsaussichten (80-90 %). Zahlreiche internationale Studien haben die Wirksamkeit und Sicherheit dieser Behandlungsmethode belegt. Dabei werden zwar die zugrundeliegenden Erkrankungen nicht geheilt, jedoch die daraus resultierenden Beschwerden deutlich und anhaltend gelindert, sodass sich die Lebensqualität der betroffenen Patienten deutlich verbessert.

Psychische Auswirkungen

Alle Patienten werden vor einer Operation ausführlich psychiatrisch untersucht, um die Auswirkung der Tiefen Hirnstimulation auf das psychische Wohlbefinden des Patienten einschätzen zu können. Das ist wichtig, denn einzelne psychiatrische Symptome können durch die Operation besonders innerhalb des ersten Jahres nach OP zunehmen. Depressive Symptome scheinen durch die Hirnstimulation eher verbessert zu werden (Funkiewitz et al. 2004). Kurzfristig kann es bei wenigen Patienten zu Stimmungsauslenkungen mit vermehrter Traurigkeit oder übertriebenem Glücksgefühl kommen, welche sich in der Regel nach einigen Wochen verlieren (Daniels et al.2011). Langfristige Änderungen der Stimmungslage sind im Regelfall nicht zu erwarten. Neuropsychologische Untersuchungen haben keinen sicheren Einfluss der Tiefen Hirnstimulation auf die Gedächtnisleistungen gezeigt. Nach aktuellem Wissen übt die Tiefe Hirnstimulation allenfalls leichte und geringe positive Effekte auf die sexuelle Zufriedenheit aus. Sie besitzt keine nachhaltigen Effekte auf Erektionsstörungen oder auf die Libido. Leider existieren wenige gesicherte Daten, aber die klinischen Erfahrungswerte zeigen keine besondere Wirkung der Hirnstimulation auf die Sexualität.

Alternativen zur Tiefen Hirnstimulation

Prinzipiell wird vor einer operativen Behandlung die medikamentöse Therapie versucht. Bei zunehmendem Versagen und/oder relevanten Nebenwirkungen kann die Tiefe Hirnstimulation in Betracht gezogen werden. Ein anderes Beispiel von der Nischentherapie hin zu einer echten Option für viele Patienten sei die tiefe Hirnstimulation bei Morbus Parkinson und anderen Erkrankungen mit Bewegungsstörungen. Entwickelt wurde dieser Ansatz bereits in den 1990er-Jahren.

Forschungsperspektiven

Das Universitätsklinikum Würzburg (UKW) ist im Bereich der Tiefen Hirnstimulation (THS) in mehrere Forschungskooperationen eingebunden. Unter der Leitung von Prof. Jens Volkmann untersuchen beispielsweise Forschende der Neurologischen Klinik am Universiätsklinikum Würzburg die Mechanismen und Funktionen dynamischer neuronaler Netzwerke, um diese durch Hirnstimulation gezielt beeinflussen zu können.

Maschinelles Lernen zur Vorhersage des Therapieerfolgs

Maschinelles Lernen kann dabei helfen, die Erfolgsaussichten der Tiefen Hirnstimulation bei Parkinson vorherzusagen. Anhand der Daten von operierten Patientinnen und Patienten und mithilfe maschinellen Lernens konnten wichtige Faktoren ermittelt werden, die den Therapieerfolg bestimmen. Diese Erkenntnisse könnten nicht nur die Erfolgsquote der Tiefen Hirnstimulation erhöhen, sondern auch die Beratung von Menschen mit Parkinson verbessern. Zukünftig kann präziser prognostiziert werden, wie die Behandlung ihre Lebensqualität beeinflusst - ein wichtiger Fortschritt für die personalisierte Medizin bei Parkinson.

Die Bewertung der Lebensqualität vor der Therapie beeinflusst am stärksten, ob Patientinnen und Patienten von der THS profitieren. Je größer die Beeinträchtigung der Lebensqualität vor der Operation ist, desto mehr Verbesserung gibt es durch die THS. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Hirnaktivität an der Stelle der Elektrodenimplantation. In diesem Bereich des Gehirns werden Aufmerksamkeit, motorische Kontrolle sowie das mentale und emotionale Gleichgewicht mitgesteuert. Bei Parkinson ist bekannt, dass eine übermäßige Aktivität in bestimmten Frequenzbändern zu den charakteristischen Symptomen führt. Je höher die gemessene Aktivität während der Operation dort ist, desto mehr profitieren Patientinnen und Patienten von der THS.

Nicht-invasive Hirnstimulation

Neben der invasiven THS gibt es auch nicht-invasive Methoden der Hirnstimulation, die neue Therapieansätze bei neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen bieten. Bisher am besten untersucht mit einer stark wachsenden Datenlage aus Humanstudien ist die fokussierte Transkranielle Ultraschallstimulation (fTUS) mit niedriger Intensität. Mit speziellen Schallköpfen und Ultraschallfrequenzen im Bereich von 0,5 MHz können sowohl oberflächliche als auch tiefe, fokale Hirnregionen moduliert werden. Die Technik wurde bei PatientInnen mit chronischen Schmerzen, Demenz, Epilepsie, Schädel-Hirn-Trauma und Depressionen untersucht.

Eine weitere Form der Neurostimulation, die derzeit erforscht wird, ist die Temporale Interferenzstimulation (TIS). Sie nutzt zwei transkranielle Wechselstromstimulatoren (engl. transcranial alternating current stimulation, tACS), die in tiefen Hirnregionen eine temporale Interferenz auslösen können.

tags: #erfolgsaussichten #tiefe #hirnstimulation