Tiefe Hirnstimulation: Ein umfassender Überblick zu Indikationen, Verfahren und aktuellen Leitlinien

Die Tiefe Hirnstimulation (THS) ist ein neurochirurgisches Verfahren, das seit den 1990er Jahren eingesetzt wird und sich insbesondere in der Behandlung von Bewegungsstörungen und bestimmten neurologischen sowie psychiatrischen Erkrankungen etabliert hat. Umgangssprachlich oft als "Hirnschrittmacher" bezeichnet, umfasst die THS das Einsetzen von Elektroden in spezifische Hirnregionen, um durch elektrische Impulse die Aktivität neuronaler Netzwerke zu modulieren. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über die THS, einschliesslich der zugrunde liegenden Prinzipien, der Indikationen, des Verfahrens, der aktuellen Leitlinien und der neuesten Forschungsergebnisse.

Grundlagen der Tiefen Hirnstimulation

Hirnstimulationstherapien beeinflussen die Funktion von Nervenzellen durch elektrische Ströme oder durch sich ändernde Magnetfelder, die wiederum im Gehirn elektrische Felder induzieren. Die verschiedenen Hirnstimulationstherapien haben sehr unterschiedliche Entwicklungsgeschichten und unterscheiden sich auch hinsichtlich ihrer neurobiologischen Wirkmechanismen und ihrer Anwendungsformen. Bei den konvulsiven Verfahren stellt der generalisierte Anfall eine für die Wirksamkeit notwendige Bedingung dar, der Strom oder das Magnetfeld dient hier nur zu dessen Auslösung. Hingegen handelt es sich bei den nicht-konvulsiven Verfahren um mehr oder weniger fokale Stimulationsformen, die oftmals auf einem durch die multimodale Bildgebung und präklinische Grundlagenforschung entwickelten Verständnis von neuronalen Systemen, Regelkreisen und Netzwerken beruhen.

Die THS unterscheidet sich von anderen Hirnstimulationsverfahren dadurch, dass sie invasiv ist und eine präzise Platzierung von Elektroden im Gehirn erfordert. Im Gegensatz zur Elektrokonvulsionstherapie (EKT), bei der ein generalisierter Anfall ausgelöst wird, zielt die THS auf spezifische Hirnregionen ab, um gezielte therapeutische Effekte zu erzielen.

Indikationen für die Tiefe Hirnstimulation

Die THS wird bei einer Reihe von neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen eingesetzt, bei denen andere Behandlungsmethoden nicht ausreichend wirksam sind. Zu den wichtigsten Indikationen gehören:

Morbus Parkinson

Die Parkinson-Erkrankung ist eine chronisch fortschreitende, neurodegenerative Erkrankung. Bei Morbus Parkinson kommt es durch einen Mangel von Dopamin, einem Botenstoff im Gehirn zu einer gestörten Bewegungskoordination. Es resultieren drei charakteristische Symptome: Zittern (Tremor), Muskelsteifigkeit (Rigor) und motorische Verlangsamung (Bradykinese) bzw. Bewegungsarmut (Hypokinese) bis hin zur Bewegungsstarre (Akinese). In fortgeschrittenen Stadien können invasive Therapieverfahren die motorischen Symptome und die Lebensqualität deutlich verbessern. Dazu gehört die Technik der tiefen Hirnstimulation.

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Die tiefe Hirnstimulation des Nucleus subthalamicus (STN-DBS) wird für fortgeschrittene Stadien mit Fluktuationen, die mit oralen Medikamenten nicht zufriedenstellend kontrolliert werden können, als effektivste, am besten untersuchte, interventionelle Behandlungsmöglichkeit eingeordnet.

Bevor über eine mögliche THS-Operation entschieden wird, muss ärztlicherseits geprüft werden, ob tatsächlich eine typische (idiopathische) Parkinson-Erkrankung vorliegt. Dazu können eine klinisch-neurologische Untersuchung sowie weitere bildgebende Verfahren (z.B. DaT-Scan) erforderlich sein. Zudem sollten alternative Medikamentöse Therapieoptionen überprüft werden.

Dystonie

Bei den Dystonien handelt es sich um Bewegungsstörungen, die auf Funktionsstörungen im Bereich der Basalganglien im Gehirn zurückzuführen sind. In besonders schweren Fällen, bei Medikamentenunverträglichkeiten oder unzureichendem Ansprechen auf die medikamentöse Therapie, stellt die Tiefe Hirnstimulation (THS) eine vielversprechende Behandlungsmöglichkeit dar. Entsprechend der AWMF-Leitlinie „Dystonie“ kann sie wegen der sehr eingeschränkten medikamentösen Behandlungsalternativen und der guten Wirksamkeit bei moderaten bis schweren primären segmentalen und generalisierten sowie zervikalen Dystonien empfohlen werden. Die operative Therapie soll in diesen Fällen frühzeitig erwogen werden, bevor orthopädische Folgeschäden aufgrund der abnormen Fehlhaltungen die möglichen Behandlungserfolge limitieren.

Essentieller Tremor

Übermäßiges Zittern ist eine der häufigsten neurologischen Störungen und wird im medizinischen Sprachgebrauch als Tremor bezeichnet. Der essentielle Tremor (ET) ist eine der häufigsten Ursachen von Tremor. Bei unzureichender Linderung durch Medikamente stellt die Tiefe Hirnstimulation eine erfolgversprechende Therapieform dar. Über die Behandlung des essentiellen Tremors mit der Tiefen Hirnstimulation liegen Jahrzehnte lange Erfahrungen vor. Der essentielle Tremor der Hand lässt sich mit eingeschalteter Tiefer Hirnstimulation im Durchschnitt um ca. 80% reduzieren. Insgesamt ist die Behandlung des essentiellen Tremors mit der Tiefen Hirnstimulation sehr effektiv.

Weitere Tremor-Erkrankungen

Die Tiefe Hirnstimulation kann auch bei anderen Tremor-Erkrankungen in Betracht gezogen werden, darunter:

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• Dystoner Tremor: Ein Tremor, der im Rahmen einer Dystonie auftritt.
• Tremor bei Multipler Sklerose (MS): Ein Halte-, Bewegungs- und Intentionstremor, der Kopf, Stimme, Arme, Beine und den Rumpf betreffen kann.
• Orthostatischer Tremor: Eine seltene Tremor-Erkrankung, die vor allem durch einen Tremor mit einer Frequenz von 13 bis 18 Hz beim Stehen gekennzeichnet ist.
• Holmes-Tremor: Ein Zittern in Ruhe, beim Halten und bei Zielbewegungen von Armen, Beinen oder dem Kopf mit einem langsamen Rhythmus.

Epilepsie

Bei der Epilepsie handelt es sich um eine Erkrankung, deren charakterisierendes Krankheitssymptom plötzlich auftretende, in der Regel selbstlimitierende und nicht länger als fünf Minuten anhaltende, Gefühls-, Verhaltens- oder Bewegungsveränderungen („epileptische Anfälle“) sind. Alle pharmakoresistenten fokalen Epilepsien sind grundsätzlich mittels der tiefen Hirnstimulation behandelbar. Seit 2010 ist die Tiefe Hirnstimulation mit dem Zielpunkt anteriorer Thalamus (ANT)in Deutschland für fokale Epilepsie zugelassen.

Psychiatrische Erkrankungen

Obwohl die THS in der Psychiatrie noch nicht so weit verbreitet ist wie in der Neurologie, gibt es vielversprechende Anwendungen bei:

• Zwangsstörungen (OCD): Die THS kann bei schweren, therapieresistenten Zwangsstörungen eingesetzt werden, um die Symptome zu reduzieren.
• Depressionen: In einigen Fällen kann die THS bei schweren, therapieresistenten Depressionen eine Option sein.
• Tourette-Syndrom: Die THS kann bei schweren Fällen von Tourette-Syndrom eingesetzt werden, um die Tics zu reduzieren.

Alzheimer

Zur nicht-medikamentösen Therapie ist möglicherweise die tiefe Hirnstimulation geeignet.Die Idee einer aktuellen Studie, die tiefe Hirnstimulation bei Patienten mit Alzheimer in einem bestimmten Gehirnareal einzusetzen, entstand durch das Auftreten von Flashbacks bei einem Patienten in Kanada. Die Ergebnisse der kanadisch-deutschen Studie wurden nun im Fachjournal „Nature Publications“ veröffentlicht [1].

Die Wirkung der tiefen Hirnstimulation im Bereich des Fornix (Fornix Deep Brain Stimulation, fx-DBS) bei Alzheimer-Patienten wurde bereits in anderen Studien untersucht [3, 4]. Eine Studie, an der auch mehrere deutsche Kliniken beteiligt sind, läuft gerade noch (Advance II, registriert bei ClinicalTrials.gov unter der Nummer NCT03622905). Die bisherigen Beobachtungen zeigen eine unterschiedliche Wirksamkeit der tiefen Hirnstimulation bei Alzheimer. Worin diese Unterschiede begründet sind, ist nicht abschließend geklärt. Die Adressierung der geeigneten Hirnregion und die präzise Platzierung der Elektroden spielt in jedem Fall eine wichtige Rolle. Genau hier setzte die Studie des kanadisch-deutschen Forscherteams an.

Das Verfahren der Tiefen Hirnstimulation

Die THS ist ein komplexer neurochirurgischer Eingriff, der mehrere Schritte umfasst:

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1. Evaluation und Indikationsstellung

Vor der THS erfolgt eine umfassende Evaluation, um die Eignung des Patienten für das Verfahren zu prüfen. Dies umfasst neurologische und psychiatrische Untersuchungen, bildgebende Verfahren (MRT, CT) und neuropsychologische Tests. Es ist wichtig, realistische Erwartungen an die THS zu haben und die potenziellen Risiken und Nutzen sorgfältig abzuwägen.

2. Operationsplanung

Mithilfe von Bildgebungsverfahren wird der Zielort im Gehirn präzise lokalisiert. Die Operationsplanung umfasst die Auswahl der geeigneten Elektroden und die Festlegung des optimalen Zugangswegs zum Zielgebiet.

3. Implantation der Elektroden

Die Implantation der Elektroden erfolgt in der Regel in zwei Schritten. Zunächst wird unter örtlicher Betäubung und leichter Narkose oder unter Vollnarkose ein kleiner Schnitt in die Kopfhaut gemacht und ein kleines Loch in den Schädel gebohrt. Durch dieses Loch werden die Elektroden mithilfe eines stereotaktischen Systems präzise in das Zielgebiet im Gehirn eingeführt.

Kurz bevor die Elektrode den Zielort erreicht, wird die Narkose beendet, sodass man aufwacht und mit den Ärztinnen und Ärzten sprechen kann. Dies ist wichtig, weil die Wirkung der Elektroden getestet werden muss. Dazu werden Testimpulse gegeben und die Ärztin oder der Arzt überprüft, ob sich die Beschwerden dadurch bessern. Testimpulse können auch Nebenwirkungen auslösen wie Sprechstörungen, Muskelkrämpfe oder Kribbeln an den Händen.

4. Implantation des Schrittmachers

In einem zweiten Eingriff, der meist unter Vollnarkose erfolgt, wird der Schrittmacher (Impulsgenerator) unter die Haut implantiert, meist unterhalb des Schlüsselbeins. Die Elektroden werden über feine, unter der Haut liegende Kabel mit dem Schrittmacher verbunden.

5. Programmierung und Anpassung

Nach der Operation wird der Schrittmacher über ein Programmiergerät individuell eingestellt. Die elektrischen Impulse können verstärkt oder verringert werden, um die bestmögliche Wirkung zu erzielen und Nebenwirkungen zu minimieren. Die Programmierung und Anpassung des Schrittmachers kann mehrere Wochen oder Monate dauern, bis die optimale Einstellung gefunden ist.

6. Nachsorge

Zur Nachsorge gehören auch regelmäßige Untersuchungen: Alle 3 bis 6 Monate wird geprüft, wie sich die Parkinson-Beschwerden entwickeln und ob das Gerät einwandfrei funktioniert. Nach 3 bis 5 Jahren kann die Batterie des Schrittmachers nachlassen und muss gewechselt werden. Dies ist über einen kleinen Hautschnitt in örtlicher Betäubung möglich, die Elektroden im Gehirn müssen hierfür nicht neu gesetzt werden. Es gibt auch Geräte, die beispielsweise wöchentlich über ein Ladegerät aufgeladen werden.

Aktuelle Leitlinien zur Tiefen Hirnstimulation

Die Tiefe Hirnstimulation ist ein etabliertes Verfahren, für das es eine Reihe von Leitlinien gibt, die die Indikationsstellung, das Verfahren und die Nachsorge regeln. Zu den wichtigsten Leitlinien gehören:

• S2k-Leitlinie "Parkinson-Krankheit" der Deutschen Gesellschaft für Neurologie (DGN): Diese Leitlinie enthält detaillierte Empfehlungen zur Therapie der Parkinson-Krankheit, einschliesslich der Tiefen Hirnstimulation.
• AWMF-Leitlinie "Dystonie": Diese Leitlinie gibt Empfehlungen zur Behandlung von Dystonien, einschliesslich der Tiefen Hirnstimulation.
• Europäische Leitlinie zur Behandlung der Parkinson-Erkrankung der European Academy of Neurology (EAN) und der Movement Disorder Society - European Section (MDS-ES): Diese Leitlinie bietet evidenzbasierte Empfehlungen zu invasiven Therapien des Morbus Parkinson, einschliesslich der Tiefen Hirnstimulation.

Diese Leitlinien werden regelmässig aktualisiert, um neue wissenschaftliche Erkenntnisse und technologische Fortschritte zu berücksichtigen.

Risiken und Nebenwirkungen der Tiefen Hirnstimulation

Wie bei jedem chirurgischen Eingriff birgt auch die THS Risiken und potenzielle Nebenwirkungen. Zu den häufigsten Risiken gehören:

• Hirnblutung: Bei etwa 2 von 100 Operationen kommt es zu einer Hirnblutung, die leicht bis schwer ausfallen kann.
• Infektionen: Infektionen an den Elektroden oder am Schrittmacher können auftreten und weitere Behandlungen erforderlich machen.
• Fehlplatzierung der Elektroden: Eine Fehlplatzierung der Elektroden kann zu unerwünschten Nebenwirkungen führen.
• Technische Probleme: Probleme mit den Elektroden oder dem Schrittmacher können auftreten und eine Reparatur oder einen Austausch erforderlich machen.

Neben den chirurgischen Risiken kann die THS auch neurologische und psychiatrische Nebenwirkungen verursachen, darunter:

• Sprachstörungen: Eine verwaschene Sprache oder Schwierigkeiten beim Sprechen können auftreten.
• Bewegungsstörungen: Eine Verschlechterung des Ganges, Gleichgewichtsstörungen oder unkontrollierte Bewegungen können auftreten.
• Kognitive Beeinträchtigungen: Gedächtnisprobleme oder Konzentrationsschwierigkeiten können auftreten.
• Psychiatrische Symptome: Stimmungsschwankungen, Depressionen, Angstzustände oder Verhaltensänderungen können auftreten.

Die meisten Nebenwirkungen sind vorübergehend und können durch Anpassung der Stimulationseinstellungen oder durch Medikamente behandelt werden. In seltenen Fällen können jedoch auch dauerhafte Schäden auftreten.

Forschung und zukünftige Entwicklungen

Die Forschung im Bereich der Tiefen Hirnstimulation ist sehr aktiv und konzentriert sich auf die Verbesserung der Wirksamkeit, die Reduzierung von Nebenwirkungen und die Erweiterung der Indikationen. Zu den vielversprechendsten Forschungsansätzen gehören:

• Adaptive THS: Die Entwicklung von Systemen, die die Stimulationseinstellungen automatisch an die individuellen Bedürfnisse des Patienten anpassen.
• Netzwerkbasierte THS: Die gezielte Stimulation spezifischer neuronaler Netzwerke, um die therapeutische Wirkung zu verbessern.
• Gentherapie: Die Kombination der THS mit der Gentherapie, um die zugrunde liegenden Ursachen der Erkrankungen zu behandeln.
• Neue Zielgebiete: Die Erforschung neuer Zielgebiete im Gehirn, um die THS bei weiteren Erkrankungen einzusetzen.

Fazit

Die Tiefe Hirnstimulation ist ein etabliertes und wirksames Verfahren zur Behandlung einer Reihe von neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen. Die THS kann die Symptome lindern, die Lebensqualität verbessern und die Selbstständigkeit der Patienten erhöhen. Wie bei jedem chirurgischen Eingriff birgt auch die THS Risiken und potenzielle Nebenwirkungen. Eine sorgfältige Evaluation, Operationsplanung und Nachsorge sind entscheidend für den Erfolg der THS. Die Forschung im Bereich der THS ist sehr aktiv und verspricht in Zukunft weitere Verbesserungen und neue Anwendungsmöglichkeiten.

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