Invasive Diagnostik bei Epilepsie: Verfahren, Indikationen und Perspektiven

Die Behandlung von Epilepsie durch Stimulation wurde seit den 1970er Jahren experimentell und in kleinen Fallserien durchgeführt. Seit der Einführung der Vagusnervstimulation im Jahr 1997 und intrakranieller Stimulationsverfahren seit 2011 in die klinische Patientenversorgung stellt die invasive Stimulationsbehandlung eine sich rasch entwickelnde, wenngleich zahlenmäßig in Europa noch nicht stark genutzte Behandlungsoption dar.

Einleitung

Die Epilepsiechirurgie hat sich in den letzten 30 Jahren als sicheres und wirksames Verfahren zur Behandlung pharmakoresistenter Epilepsie etabliert. Voraussetzung für eine epilepsiechirurgische Behandlung ist die genaue Lage und Ausdehnung der epileptogenen Zone im Gehirn. Die invasive Diagnostik spielt hierbei eine entscheidende Rolle, insbesondere wenn nicht-invasive Methoden keine eindeutigen Ergebnisse liefern.

Wann kommt eine invasive Diagnostik in Frage?

Eine invasive EEG-Diagnostik wird in der Regel dann in Erwägung gezogen, wenn:

• Die epileptogene Zone und deren Ausdehnung durch nichtinvasive Verfahren nicht genau genug bestimmbar ist.
• Die epileptogene Zone nicht sicher von eloquenten Kortexarealen (funktionell wichtigen Hirnbereichen) abgegrenzt werden kann.
• Eine epilepsiechirurgische Behandlung bei non-läsionellen Epilepsien in Frage kommt, wenn sich mit anderen Methoden die genaue Lage und Ausdehnung der epileptogenen Zone mit hinreichender Genauigkeit bestimmen lässt.
• Eine invasive Diagnostik auch bei nachgewiesener struktureller Läsion erforderlich ist, z.B. um die genaue Ausdehnung der epileptogenen Zone zu bestimmen oder bei Patient*innen, bei denen sich zwei oder mehr Strukturveränderungen finden, von denen aber möglicherweise nur eine tatsächlich für die Anfälle verantwortlich ist.
• Zur prächirurgischen Diagnostik bei Patienten mit persistierenden Anfällen trotz medikamentöser Therapie ohne konkordante Hinweise aus der bildgebenden Diagnostik.

Verfahren der invasiven Epilepsiediagnostik

Invasive EEG-Ableitungen mit subduralen Platten- und Streifenelektroden und mehr noch mit stereotaktisch implantierten Tiefenelektroden werden in den letzten Jahren immer häufiger in der prächirurgischen Epilepsiediagnostik angewendet. Hierbei kommen folgende Techniken zur Anwendung:

• Subdurale Elektroden: Auf das Gehirn gelegte Elektroden (Steifen- oder Gitterelektroden) zur Langzeitableitung.
• Tiefenelektroden: Direkt in das Gehirn eingebrachte Elektroden zur Langzeitableitung.

Ablauf der invasiven Diagnostik

1. Planung: Nur wenn mittels nicht-invasivem EEG-Video-Monitoring eine klare Hypothese zur Platzierung der invasiven Elektroden entwickelt wurde, kommen diese zum Einsatz. Bei der Verwendung von invasiven Elektroden muss man sich allerdings im Vorfeld bereits eine klare Vorstellung darüber gemacht haben, wo sie platziert werden sollen, um das vermutete epileptogene Areal nachweisen zu können.
2. Implantation: Die Elektroden werden operativ in die vermutlich epileptogenen Hirngebiete eingepflanzt. Die Operationen sind für erfahrene Neurochirurgen Routineeingriffe und mit einem geringen Risiko behaftet. In der invasiven Epilepsiediagnostik arbeiten die Ärzte des Universitätsklinikums Erlangen mit einer neuen, weltweit einzigartigen Kombination aus zwei Verfahren: Mit der rahmenlosen Stereotaxie, auch Neuronavigation genannt, können Epilepsieherde im Gehirn exakt anvisiert werden. Zusätzlich kommt die intraoperative Magnetresonanztomografie (MRT) zum Einsatz: Mithilfe der Bildgebung kontrollieren die Epilepsiechirurgen das Operationsfeld während des Eingriffs und reagieren sofort auf Veränderungen.
3. Video-EEG-Monitoring: Nach der Elektrodenimplantation erfolgt ein invasives Video-EEG-Monitoring, bei dem Anfälle aufgezeichnet werden, um den Ursprung der Anfälle genau zu lokalisieren. Dabei werden EEG-Elektroden operativ unter den Schädelknochen auf die Gehirnoberfläche aufgebracht und Anfälle dann direkt von der Gehirnoberfläche bzw.
4. Funktionskartierung: Die implantierten Elektroden bieten die Möglichkeit, durch elektrische Reizung einzelner Kontakte der Elektroden wichtige Funktionsareale von krankhaft veränderten Gebieten abzugrenzen. Die elektrische Stimulation der Hirnrinde (Kortex), die zur gleichen Zeit wie die Ableitung durchgeführt werden kann, dient bei der Planung eines epilepsiechirurgischen Eingriffs der Identifizierung von funktionell wichtigem Hirnrindenanteilen in Abgrenzung vom eigentlichen anfallsauslösendem Areal.
5. Entfernung: Nach der Ableitung, die meist zwischen 8 und 10 Tagen dauert, werden die Elektroden bei einem kleinen Eingriff durch den Neurochirurgen entfernt.

Invasive EEG-Diagnostik und Stimulation der Hirnrinde (intra- und extraoperativ mittels „invasiver“ Elektroden)

Ein weitere Anwendung finden invasive EEG-Elektroden in der Ableitung von Hirnaktivität an den Rändern der bereits entfernten Hirnregion während der Operation. Dem Operateur kann das Fehlen von EEG-Veränderungen unter Umständen einen zusätzlichen Anhalt dafür geben, dass kein potentiell anfallsauslösendes Hirngewebe in den Randzonen des Resektionsgebietes verblieben ist.

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Risiken und Komplikationen

Wie bei jedem invasiven Eingriff sind auch bei der invasiven Epilepsiediagnostik Risiken vorhanden. Komplikationen umfassen intrakranielle Blutungen, Infektionen oder auch erhöhter Hirndruck. Allerdings sind überdauernde Defizite oder schwerere Komplikationen selten (≤2 %).

Ergebnisse und Outcome

Da invasive Ableitungen bei komplexeren Fällen zum Einsatz kommen, bleibt das postoperative Anfallsoutcome hinter dem Outcome derjenigen Fälle zurück, deren noninvasive Diagnostik bereits eine klare Resektionsstrategie erkennen lässt. Dennoch kann durch die invasive Diagnostik bei vielen Patienten eine genaue Lokalisation des epileptogenen Areals erreicht und somit eine erfolgreiche epilepsiechirurgische Behandlung ermöglicht werden.

Alternative und ergänzende diagnostische Verfahren

Im Rahmen der prächirurgischen Epilepsiediagnostik werden verschiedene nicht-invasive Verfahren eingesetzt, um die epileptogene Zone zu lokalisieren und die Eignung für einen operativen Eingriff zu beurteilen. Zu diesen Verfahren gehören:

• Anamnese und klinisch neurologischer Untersuchungsbefund: Am Anfang einer jeden epileptologischen Diagnostik steht eine ausführliche Anamnese, eine möglichst genaue Anfallsschilderung durch den Patienten bzw. Angehörige und die neurologische Untersuchung.
• Konventionelle Standard Elektroenzephalographie (EEG): Im Routine-EEG (20 Minuten Untersuchungsdauer) wird nach herdförmigen oder globalen Hirnfunktionsstörungen gesucht. Bei Epilepsiepatienten kann hierüber die Erkrankung gesichert und die Art der Epilepsie ermittelt, bei Herdepilepsien auch die Lage des Anfallsherdes verortet werden.
• Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT): Das wichtigste sog. „bildgebende“ Verfahren in der prächirurgischen Epilepsiediagnostik ist die Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT). Sie dient zum Nachweis umschriebener Hirngewebsstörungen z.B. einer Hippocampussklerose, gutartigen Tumoren, Gefäßmißbildungen oder lokalen Hirnreifungsstörungen und ist der Röntgen-Computer-Tomographie deutlich überlegen.
• EEG-Video-Monitoring (mit „nicht-invasiven“ Elektroden): „Herzstück“ der prächirurgischen Epilepsie-Diagnostik bildet das nicht invasive EEG-Video-Monitoring. Unter Reduktion oder Absetzen der bestehenden antiepileptischen Medikation zur Auslösung von typischen Anfällen, werden die Patienten mehrere Tage über 24 Stunden mittels EEG und unter kontinuierlicher Video-Aufzeichnung „beobachtet“, um sowohl Anfälle als auch EEG-Veränderungen im Anfallsintervall zu analysieren.
• Positronen-Emissions-Tomographie (PET): Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) mit 18-F-Fluorodesoxy-Glukose (FDG), d.h. radioaktiv markierter Zucker, ist ein bildgebendes Verfahren, bei dem der Hirnstoffwechsel z.B. für Glukose mittels einer flüchtig radioaktiv markierten Substanz untersucht wird.
• Single-Photonen-Emissions-Computer-Tomographie (SPECT): Die Single-Photonen-Emissions-Computer-Tomographie (SPECT) mißt mit Hilfe einer ebenfalls leicht radioaktiv markierten Untersuchungssubstanz („Tracer“) den regionalen Blutfluß des Gehirns, der im epileptogenen Areal interiktal vermindert ist.
• Neuropsychologische Testung: Durch neuropsychologische Untersuchungen können Hinweise auf funktionelle Defizite liefern, die hirnlokalisatorisch bedeutungsvoll sind. Zum Beispiel kann eine testpsychologisch nachgewiesene Störung der verbalen Gedächtnisleistung Information liefern und auf eine epileptogene Störung in der Sprach-Hemisphäre hinweisen. Die neuropsychologische Testung liefert Hinweise auf den Entstehungsort der Epilepsie und assoziierte kognitive und psychische Funktionsstörungen und dient in der prächirurgischen Diagnostik dazu, mögliche Funktionseinbußen durch einen epilepsiechirurgischen Eingriff abzuschätzen.
• Wada-Test (intrakarotidaler Amobarbital-Test): Die heutige Bedeutung des Amobarbital-Tests besteht darin, die Gedächtnisfunktion für jede Hemisphäre getrennt zu untersuchen. Stellt sich hierbei heraus, daß die Gedächtnisleistung auf der Gegenseite zur geplanten Resektionseite schwach ist, so stellt dies ein Operationsrisiko dar.

Funktionelle Bildgebung

• Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT): Diese bildgebende Methode wird zur Erkennung von Gehirnfunktionen angewendet, wie z.B. die Sprache oder die Bewegung. Ähnlich wie die fTCD Untersuchung dient auch das funktionelle MRT (fMRT) dazu, die Lokalisation von wichtigen Hirnfunktionen darzustellen. Bei der funktionellen MRT werden verschiedene Hirnregionen mit spezifischen Funktionen lokalisiert (Sprachareale, motorische und sensorische Hirnregionen…).
• Funktionelle transkranielle Dopplersonographie (fTCD): Die funktionelle transkranielle Dopplersonographie (fTCD) ist eine gut verträgliche, nicht schmerzhafte Ultraschallmethode mit Hilfe derer der Blutfluss in Blutgefäßen dargestellt werden kann, die das Gehirn und speziell für die Sprache wichtige Hirnareale mit Blut versorgen.
• Magnetoenzephalographie (MEG): Bei der Magnetoenzephalographie werden im abgeschirmten Raum die winzigen Magnetfelder gemessen, die durch die "Hirnströme" entstehen.

Therapieoptionen nach invasiver Diagnostik

Die Ergebnisse der invasiven Diagnostik sind entscheidend für die Wahl der weiteren Therapie. Je nach Befund kommen folgende Optionen in Betracht:

Resektive Verfahren

• Entfernung des Ursprungsortes der Anfälle (Resektionsverfahren): Ziel der epilepsiechirurgischen Operation ist die Entfernung des epilepsie-auslösenden Hirngewebes unter bestmöglicher Schonung aller wichtigen Hirnfunktionen. Um dieses Ziel zu erreichen, kommen unterschiedliche - zum Teil hier entwickelte- operative Techniken und Strategien zum Einsatz.
• Gezielte Entfernung tiefer liegender Gehirnstrukturen (Seepferdchen und Mandelkern) im Schläfenlappen (selektive Amygdala-Hippokampektomie): Bei den häufigen mesialen Temporallappenepilepsien erfolgt eine selektive Amygdala-Hippokampektomie, das heißt, es wird über einen transtemporalen, transsylvischen oder subtemporalen Zugang der mesiale Temporallappen dargestellt, und der Ncl. amygdalae sowie der Hippokampuskopf und -körper und der zugeordnete Anteil des Gyrus parahippocampalis werden reseziert.
• Entfernung des vorderen 2/3-Anteils des Schläfenlappens (2/3-Temporallappenresektion): Bei Temporallappenepilepsien ohne klare Zuordnung des epileptogenen Areals zum mesialen beziehungsweise extramesialen Kortex, aber auch ohne Hinweis auf eine speziell temporoposteriore Anfallsentstehung, wird eine anteriore Zweidrittelresektion des Temporallappens durchgeführt, das heißt, der Temporallappen wird über eine anteroposteriore Strecke von etwa 5 cm vom Temporalpol gemessen abgesetzt, inklusive Resektion der entsprechenden mesiotemporalen Strukturen.
• Entfernung einer Läsion (z.B. eines Tumors) einschließlich des direkt benachbarten Hirngewebes, aus dem Anfälle entspringen können (erweiterte Läsionektomie): Bei sämtlichen monofokalen, läsionellen, neokortikalen Epilepsien wird eine erweiterte Läsionektomie durchgeführt, das heißt, man entfernt die epileptogene Läsion plus einen mutmaßlich epileptogenen Randsaum makrostrukturell unauffällig erscheinenden Gewebes.
• Maßgeschneiderte Entfernung einer bestimmten erkrankten Hirnregion, in der durch die EEG-Ableitung der Anfallsursprung nachgewiesen wurde (Topektomie oder tailored Läsionektomie): Bei monofokalen, nicht läsionellen Epilepsien erfolgt eine gezielte, umschriebene, individuell zugeschnittene Resektion des mutmaßlich epileptogenen Areals (Topektomie), welches dann vorwiegend nach elektrophysiologischen Kriterien (ictal onset area) invasiv einzugrenzen ist.
• Funktionelle Abtrennung der anfallserzeugenden Hirnhälfte ("funktionelle Hemisphärektomie“ oder "Hemisphärotomie"): Seltener angewendete, aber bei gezieltem Einsatz sehr erfolgreiche Operationsverfahren sind die funktionelle Hemisphärektomie oder Hemisphärotomie (komplette Diskonnektion einer Großhirnhemisphäre mit selektiver, vor allem zum Zweck des besseren Zugangs vorgesehener temporaler Resektion bei streng monohemisphärischen Epilepsien mit Funktionsverlust der betroffenen Hemisphäre (z. Bsp. bei der Rasmussen-Enzephalitis).
• Entfernung eines Gehirnlappens bzw. eines Teils davon ("Lobektomie“): Ebenfalls selten, wenn auch nicht ausgeschlossen, ist die Entfernung eines ganzen Hirnlappens, wenn dieser mit dem epileptogenen Areal weitgehend zur Deckung kommt.

Diskonnektionsverfahren

• Unterbrechung des Ausbreitungsweges der Anfälle (Diskonnektionsverfahren): In Fällen, bei denen die anfallserzeugenden Gehirnregionen für wichtige Funktionen (Sprache, Bewegung) zuständig sind und nicht entfernt werden können, kommen auch folgende Diskonnektionsverfahren in Betracht. Hierdurch wird nur selten Anfallsfreiheit erzielt, jedoch kann eine Besserung der Anfallssituation bewirkt werden.
• Kallosotomie und subpiale Transektionen: Als palliative epilepsiechirurgische Eingriffe sind vor allem die Kallosotomie (nicht resektive, selektive Durchtrennung des Corpus callosum bei nicht lokalisierbarer bzw. nicht lateralisierbarer Epilepsie mit dominierenden Sturzanfällen) sowie die multiplen subpialen Transektionen (MST, nicht resektive flächenhafte, vertikale Kortexdurchtrennungen in Abständen von wenigen Millimetern) zu nennen.

Stimulationsverfahren

• Stimulationsverfahren: Bei den verschiedenen Stimulationsverfahren soll durch die elektrische Reizung spezieller Hirnstrukturen die Erregbarkeit des Gehirns reduziert oder die Ausbreitung von Anfällen verhindert werden. Dieses Verfahren eignet sich für Patienten, denen sonst kein Operationsverfahren zur Verfügung steht.
• Vagusnerv-Stimulation (VNS): in batteriebetriebener Taktgeber wird - wie ein Herzschrittmacher - unterhalb des linken Schlüsselbeins unter die Haut operiert. Ein ebenfalls unter der Haut liegendes Kabel wird dann zum linken Vagus-Nerv am Hals geführt und über Kontakte mit diesem verbunden.
• Tiefe Hirnstimulation (THS): Bei der THS werden in der Regel zwei (beidseitige Stimulation) Elektroden symmetrisch stereotaktisch in tiefe Bereiche des Gehirns platziert. Diese Bereiche werden elektrisch stimuliert und dadurch kann eine Verminderung der Anfallsaktivität erzielt werden.

Bedeutung der interdisziplinären Zusammenarbeit

Die enge Zusammenarbeit von Epileptologen, Neurochirurgen, Neuroradiologen und Neuropsychologen ist für eine erfolgreiche prächirurgische Diagnostik und Therapieplanung unerlässlich. Die Befunde werden in interdisziplinären Fallkonferenzen besprochen und gemeinsam eine Therapieempfehlung erarbeitet. Die enge Kooperation der beteiligten Kliniken und Ärzte ist wesentliche Grundlage der im Hinblick auf die Epilepsiebehandlung erfolgreichen Ergebnisse unseres Zentrums. Der klinische Schwerpunkt wird durch ein engagiertes und hochkarätiges grundlagen-wissenschaftliches Umfeld in der Epilepsieforschung ergänzt.

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