Die tiefe Hirnstimulation (THS) ist eine etablierte Behandlungsmethode für fortgeschrittene Parkinson-Erkrankungen. Dabei werden Elektroden in bestimmte Hirnbereiche implantiert, um die Symptome der Krankheit zu lindern. Zwei Hauptzielpunkte für die THS sind der Nucleus subthalamicus (STN) und der Globus pallidus internus (GPi). Eine wichtige Frage war bisher, ob einer dieser Zielpunkte besser geeignet ist als der andere.
Einführung in die Tiefe Hirnstimulation
Die Tiefe Hirnstimulation (THS), im anglo-amerikanischen Raum als Deep Brain Stimulation (DBS) bekannt, ist eine interdisziplinäre Behandlung von Bewegungsstörungen. Seit ihrer Erstanwendung in den späten 1980er Jahren hat sich die THS weltweit bei etwa 85.000 Patienten etabliert, wobei die meisten aufgrund einer Parkinson-Erkrankung operativ behandelt wurden.
Trotz der breiten Anwendung der THS zur Behandlung neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen ist die Wirkweise bisher nicht vollständig geklärt. Die THS arbeitet über eine kontinuierliche hochfrequente elektrische Stimulation von Kerngebieten des Gehirns. Es wird angenommen, dass diese Stimulation eine Hemmung des Kerngebietes bewirkt, die sich auf das gesamte Netzwerk der Basalganglien auswirkt. Es ist wichtig zu betonen, dass die THS lediglich eine symptomatische Behandlung darstellt, die die Symptome reduziert, aber keinen Einfluss auf das Vorhandensein oder Voranschreiten der zugrunde liegenden Erkrankung hat. Der Effekt der THS ist reversibel; nach Ausschalten des Stimulators kehrt der Zustand zurück, der ohne Stimulation bestehen würde.
Zielgebiete im Gehirn: STN und GPi
Prinzipiell kommen drei Kerngebiete des Gehirns für die elektrische Stimulation in Frage, wenn nach vielen Jahren medikamentöser Behandlung die Symptome der Parkinson-Krankheit durch Medikamente nicht mehr ausreichend zu kontrollieren sind. Mittels einer stereotaktischen Operation platzieren Neurochirurgen dann feine Elektroden millimetergenau entweder in den Nucleus subthalamicus (STN), manchmal auch in den inneren Bereich des Globus pallidus (GPi) und in seltenen Ausnahmefällen in den Nucleus ventralis intermedius thalami (VIM). Das Steuergerät für die Elektroden hat etwa die Größe eines Feuerzeuges und wird meist unterhalb des Schlüsselbeines implantiert. Es kann von außen programmiert werden und muss - je nach Modell - alle paar Jahre ausgetauscht werden.
Nucleus Subthalamicus (STN)
Der Nucleus subthalamicus (STN) ist ein Kerngebiet in den Basalganglien, das bei Parkinson-Patienten oft überaktiv ist. Die Stimulation des STN zielt darauf ab, diese Überaktivität zu reduzieren und somit die motorischen Symptome der Krankheit zu lindern.
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Globus Pallidus Internus (GPi)
Der Globus pallidus internus (GPi) ist ein weiteres Zielgebiet für die THS bei Parkinson. Die Stimulation des GPi kann besonders bei Patienten mit Dyskinesien, also unwillkürlichen Überbewegungen, in der Spätphase der Erkrankung hilfreich sein.
Vergleich von STN- und GPi-Stimulation
Eine doppelblinde Studie an 13 US-Kliniken verglich die Ergebnisse der STN- und GPi-Stimulation bei Parkinson-Patienten. Dabei wurden 152 Patienten, denen beidseitig der innere Bereich des Globus pallidus (GPi) stimuliert wurde, mit 147 Patienten verglichen, bei denen der „Hirnschrittmacher“ auf den subthalamischen Kern (STN) zielte. Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Bewegungsstörungen in beiden Gruppen innerhalb des zweijährigen Beobachtungszeitraumes gleich gut besserten. Dies war sowohl an der Bewertungsskala UPDRS-III abzulesen, als auch an der Eigenbewertung durch die Patienten. So erlebten die Patienten vor der THS eine „gute motorische Funktion“ durchschnittlich nur 6,5 bis 7 Stunden täglich, am Ende der Studie aber 11,0 bis 11,4 Stunden am Tag. Behindernde Dyskinesien verringerten sich im Mittel von 4,0 bis 4,4 Stunden am Tag auf 1,2 bis 1,4 Stunden. Die Nebenwirkungen waren bei beiden Verfahren vergleichbar.
Motorische Funktion und Lebensqualität
Die Studie ergab, dass beide Stimulationsverfahren die motorische Funktion der Patienten deutlich verbesserten. Die Patienten erlebten mehr Stunden mit guter motorischer Funktion und eine Reduktion der Dyskinesien. Auch die Lebensqualität verbesserte sich in beiden Gruppen signifikant.
Unterschiede in der Medikamenteneinnahme und psychischen Gesundheit
Obwohl die motorischen Ergebnisse vergleichbar waren, zeigten sich einige Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. Die Stimulation des STN führte zu einem geringeren Verbrauch an dopaminergen Arzneien, während sich in der GPi-Gruppe depressive Symptome verringerten. Insgesamt wurden jedoch bei der Stimmung wie auch den kognitiven Fähigkeiten nur geringe Differenzen zwischen beiden Gruppen festgestellt.
Nebenwirkungen und Risiken
Auch die Häufigkeit ernsthafter Nebenwirkungen war bei beiden Stimulationsverfahren mit etwas über 50 Prozent annähernd gleich groß. 99 Prozent dieser Ereignisse waren am Ende des Studienzeitraumes überwunden. Es ist wichtig zu beachten, dass die THS auch Risiken und Komplikationen birgt. In einer großen deutschen Erhebung lag das Risiko für letale Komplikationen in Kliniken mit einer großen Zahl von Operationen unter 0,5 Prozent, permanente neurologische Defizite wurden bei 2 - 3 Prozent der Eingriffe beobachtet. Auch in der aktuellen US-Studie hatte es einen Todesfall infolge der Operation gegeben; ein weiterer Patient hatte Selbstmord begangen.
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Auswahl des geeigneten Zielpunktes
Die Wahl zwischen STN- und GPi-Stimulation hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der spezifischen Symptome des Patienten, der Notwendigkeit zur Reduktion der Medikamenteneinnahme und des Vorliegens psychischer Begleiterkrankungen. Eine sorgfältige Patientenauswahl ist entscheidend, um sicherzustellen, dass der erwartete Nutzen des Eingriffs größer ist als die Risiken.
Ablauf einer stereotaktischen Operation zur Tiefen Hirnstimulation
Die THS-Operation wird durch die Ärzte der stereotaktischen Neurochirurgie durchgeführt und dauert insgesamt ca. 6 Stunden. Am Operationstag wird zunächst ein stereotaktischer Ring am Schädelknochen nach vorangegangener örtlicher Betäubung befestigt. Dieser Ring dient der Planung und Navigation des Neurochirurgen. Anschließend wird eine Computertomographie des Schädels veranlasst. Diese Bilddaten werden mit Daten aus einem vor dem Operationstag angefertigten Kernspintomogramm in Übereinstimmung gebracht. So erhält man die gute Auflösung des Kernspintomogramms mit Darstellung der Gefäße in Kombination mit dem stereotaktischen Ring. Hierdurch kann eine Planung des Zugangswegs zu dem jeweiligen Kerngebiet des Gehirnes unter Berücksichtigung der Gefäßverläufe erfolgen. Diese Prozedur ist wichtig, um die Komplikationsrate des Eingriffs minimal zu halten.
Nach Planung wird ein zusätzlicher Bügel am stereotaktischen Ring befestigt, der die Navigation ermöglicht. Nach örtlicher Betäubung erfolgt zunächst ein Hautschnitt, danach wird ein Loch mit ca. 8 mm Durchmesser in die Schädeldecke gebohrt. Anschließend werden 2 bis 5 Mikroelektroden in das Gehirn eingeführt (das Gehirn selbst kann keinen Schmerz empfinden), die elektrische Ableitungen aus dem Kerngebiet ermöglichen und so eine Orientierungshilfe für den Neurochirurgen bieten. Über diese Mikroelektroden erfolgt auch eine Teststimulation, um den Effekt der THS auf die jeweiligen Symptome zu untersuchen. Gemeinsam mit dem Patienten wird so der optimale Stimulationsort detektiert und die endgültige Stimulationselektrode dort platziert. Ebenso wird mit der anderen Gehirnseite verfahren, da in der Regel eine beidseitige Operation durchgeführt wird.
Anschließend erfolgt in Vollnarkose die Implantation der Kabel und des Stimulators (Impulsgebers) unter der Haut. Der Impulsgeber ist durch die Haut programmierbar und wird einige Tage nach der Operation erstmals eingeschaltet. Die Anpassung der Stimulationsparameter erfolgt langsam und über viele Tage, hier ist gerade in den ersten Tagen und Wochen viel Geduld von Seiten des Patienten notwendig. Die Weiterbehandlung nach dem stationären Aufenthalt erfolgt in der Regel in einer Rehabilitationseinrichtung. Anschließend sind die Patienten regelmäßig in ambulanter Kontrolle.
Komplikationen und Nebenwirkungen
Man unterscheidet Komplikationen durch den chirurgischen Eingriff (prozedural) von technischen Komplikationen des elektronischen Systems. Trotz sorgfältiger Planung des Zugangsweges und akkurater Durchführung der chirurgischen Handgriffe lassen sich Komplikationen durch den stereotaktischen Eingriff nicht ganz verhindern. Bei etwa 2% der operierten Patienten kommt es durch Verletzung eines Gefäßes zu einer Gehirnblutung, die in der Regel sehr klein und umschrieben ausfällt. Aufgrund des Zugangswegs und der Lage dieser Blutungen verursachen etwa die Hälfte dieser Blutungen (d.h. bei etwa 1% aller Patienten) auch neurologische Symptome wie Halbseitenlähmungen, Gefühlsstörungen, Sprach- oder Sprechstörungen. In der Regel bilden sich diese Symptome vollständig oder zumindest teilweise wieder zurück. Sehr, sehr selten kommt es zu einer Dislokation (Fehlplatzierung) der Elektrode mit Wirkverlust oder Auftreten von Nebenwirkungen. Häufig tritt eine solche Dislokation im Verlauf auf. Zunächst wird die entsprechende Elektrode nicht mehr stimuliert.
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Ein weiteres Risiko, das über den chirurgischen Eingriff hinaus auch noch im langfristigen Verlauf zu Problemen führen kann, stellt das Infektionsrisiko dar. Bakterien haften sich sehr gerne an Implantaten an und sind einer Antibiotikatherapie nur schwer zugänglich. Dies bedeutet, dass eine Infektion nur selten durch Antibiose effektiv zu behandeln ist, häufig wird daher eine Explantation der Implantate notwendig. Meist ist es ausreichend, nur den Impulsgeber und einen Teil des Kabels zu entfernen; selten jedoch kann die Explantation des gesamten Systems notwendig werden, um die Entwicklung einer Hirn- und Hirnhautentzündung zu vermeiden.
Selbstverständlich sind die verwendeten technischen Bauteile sorgfältig geprüft und für den Gebrauch am Menschen zugelassen. Dennoch kann es im Verlauf - wie bei anderen elektrischen Apparaturen auch - zu einem Ausfall des Impulsgebers kommen, die zu einem Funktionsverlust der THS führen können. In diesem Fall kann ein Austausch des entsprechenden Kabels oder Stimulators durchgeführt werden. Notwendig wird der Austausch des Impulsgebers bei Erschöpfung der Batterie, die in Abhängigkeit von den Stimulationsparametern etwa 2 bis 7 Jahre lang hält. Dieser Eingriff wird durch die Ärzte der stereotaktischen Neurochirurgie in örtlicher Betäubung durchgeführt und dauert ca. Je nach Stimulationsort und Elektrodenlage bzw. der verwendeten Spannung können durch die hochfrequente Stimulation neben den erwünschten Wirkungen auch Nebenwirkungen auftreten. Diese können vorübergehender Natur sein oder dauerhaft vorliegen. Zu nennen sind Sprechstörungen, Gefühlsstörungen, Verkrampfungen oder Doppelbilder. Im Falle des Nucleus subthalamicus bei M. Parkinson können auch mal psychiatrische Nebenwirkungen wie Apathie, depressive Verstimmung oder submanische Zustände provoziert werden, auf die natürlich besondere Aufmerksamkeit bei der Einstellung der Stimulationsparameter gerichtet wird.