Parkinson ist eine weltweit verbreitete neurologische Erkrankung, deren Prävalenz, Krankheitslast und Sterblichkeit rasant zunehmen. Allein in den USA verursachte Parkinson im Jahr 2017 Kosten von rund 52 Milliarden USD; bis 2030 wird ein Anstieg auf über 79 Milliarden USD erwartet. Eine frühzeitige Diagnose und kontinuierliche Verlaufsbeobachtung sind entscheidend, um Therapieergebnisse zu verbessern und die Belastung des Gesundheitssystems zu reduzieren. Dieser Artikel vergleicht verschiedene App-basierte und KI-gestützte Ansätze zur Früherkennung von Parkinson, wobei sowohl innovative Technologien als auch traditionelle klinische Methoden berücksichtigt werden.
Die Bedeutung der Früherkennung bei Parkinson
Die Parkinson-Krankheit ist die am schnellsten wachsende neurologische Erkrankung weltweit. In Deutschland sind rund 400.000 Menschen betroffen. Die meisten erkranken ab Ende 50 oder in ihren Sechzigern, aber es gibt auch weit jüngere Patient:innen. Parkinson kann bisher noch nicht ursächlich, aber sehr gut symptomatisch behandelt werden.
Eine frühzeitige Diagnose ist entscheidend, da die Entwicklung von Parkinson-Medikamenten, die nicht nur die Symptome lindern, sondern auch deren Ursache bekämpfen, schwierig ist. Wenn die ersten Symptome auftreten, ist das Hirn schon stark geschädigt. Ein neuer Test zur Früherkennung könnte das ändern.
Prof. Dr. Lars Timmermann, Leiter des Marburger Parkinson-Zentrums, zeigte sich überzeugt: »Wir werden in wenigen Jahren krankheitsmodifizierende, also ursächliche Therapieoptionen für Morbus Parkinson zur Verfügung haben.« Er betonte, dass Behandlungserfolge maßgeblich davon abhängen, wie früh im Krankheitsverlauf die Therapie eingesetzt wird. Idealerweise sollte bereits behandelt werden, bevor sich überhaupt erste typische Krankheitssymptome entwickeln.
Sprachanalyse als Früherkennungsmarker
Sprachstörungen treten bei bis zu 89 % der Patienten auf und stellen einen einfach erfassbaren, potenziell diagnostisch relevanten Marker für die Früherkennung dar. Genau hier setzt eine aktuelle Studie der University of Rochester (USA) an.
Lesen Sie auch: Umfassende Informationen zu Parkinson
KI-Modell zur Analyse kurzer Sprachproben
Das Forschungsteam entwickelte und validierte ein KI-basiertes Screeningverfahren, das anhand kurzer Sprachproben Parkinson-spezifische Auffälligkeiten erkennt. Untersucht wurde, ob ein neuartiges Fusionsmodell semi-überwachter Sprach-Embeddings die diagnostische Genauigkeit im Vergleich zu bisherigen Verfahren erhöhen kann.
Für die in der Fachzeitschrift 'npj Parkinson’s Disease' veröffentlichten Studie wurden Sprachaufnahmen von 1.306 Teilnehmenden (davon 392 mit Parkinson) in klinischen und häuslichen Umgebungen erhoben. Die Teilnehmenden sprachen zwei englische Pangramme, die alle Buchstaben des Alphabets enthalten. Die Analyse nutzte Sprachrepräsentationen aus Wav2Vec 2.0, WavLM und ImageBind. Diese wurden im vorgestellten projektionsbasierten Fusionsmodell zu einem gemeinsamen Merkmalsraum kombiniert. Die Auswertung erfolgte in einem stratifizierten, randomisierten Split; externe Validierungen wurden an unabhängigen klinischen Datensätzen durchgeführt.
Hohe Genauigkeit und robuste Leistung des KI-Modells
Das projektionsbasierte Fusionsmodell erreichte in der internen Validierung eine Fläche unter der ROC-Kurve (AUC) von 88,9 % bei einer Genauigkeit von 85,7 %. In externen Tests lagen die AUC-Werte bei 82,1 % bzw. 78,4 % und die Genauigkeiten bei 74,7 % bzw. 70,2 %.
Die statistische Analyse zeigte keine signifikanten Leistungsunterschiede zwischen Geschlechtern, Altersgruppen oder ethnischen Populationen. Auffällig war jedoch, dass Männer im Alter von 51-72 Jahren und Frauen über 72 Jahren häufiger falsch klassifiziert wurden. Dieser Befund stimmt mit bekannten altersabhängigen Veränderungen der Stimmphysiologie überein.
Vergleich mit ärztlicher Diagnostik
Laut Literatur liegt die Genauigkeit nicht-spezialisierter Kliniker bei der Parkinson-Erkennung bei 73,8 %, während Bewegungsspezialisten 79,6 % erreichen. Das KI-Modell erreichte mit 85,7 % deutlich höhere Werte, wenngleich direkte Vergleiche aufgrund unterschiedlicher Studienpopulationen nur eingeschränkt möglich sind.
Lesen Sie auch: Parkinson: Frühe Diagnose
Computergestützte Messung der Prosodie
Die Gruppe um Timmermann in Kooperation mit tschechischen Wissenschaftlern unterzog in einer Studie 30 Personen mit RBD und Riechstörungen, 17 mit RBD ohne Riechstörungen und 50 gesunde Probanden gezielten Sprechtests. Es habe sich gezeigt, dass lautliche Eigenschaften der Sprache wie Akzent, Intonation, Sprechgeschwindigkeit, Rhythmus und Sprechpausen (Prosodie) in der Hochrisikogruppe der Patienten mit RBD und Riechstörungen im Vergleich zu den anderen beiden Gruppen signifikant eingeschränkt waren. Hat sich in dieser Gruppe die Dysprosodie im weiteren Verlauf verstärkt, so hätten die Patienten dann auch auffällige dopaminerge Neuronenverluste bei der Dopamin-Transporter-Szintigraphie (DaT-SPECT) gezeigt.
»Die Prosodie lässt sich heutzutage computergestützt einfach und schnell messen. Überspitzt gesagt: Theoretisch könnten dann Systeme wie Alexa oder Sprach-Apps auf dem Smartphone bei hohen Risikokonstellationen vorhersagen, ob die Betroffenen in den folgenden fünf bis sieben Jahren an Parkinson erkranken werden oder nicht«, so der Neurologe.
App-basierte Früherkennung: Das i-PROGNOSIS-Projekt
Zur Verbesserung der Früherkennung von Parkinson gibt es jetzt die App „i-PROGNOSIS“ für Android-Smartphones. Sie ermittelt Bewegungsmuster und Sprachqualitäten der Nutzer, informiert diese bei Auffälligkeiten und bietet eine Kontaktvermittlung zu einem Parkinson-Spezialisten an. Entscheidend für die frühe Diagnose sind hauptsächlich nicht-motorische Symptome wie Stimmungsschwankungen, Schlafstörungen, Magen-Darm-Probleme oder eine Reduktion des Geruchssinns. Die App soll helfen, die Betroffenen bei bestimmten Anzeichen zu einem früheren Arztbesuch zu motivieren und ihnen so die Chance auf eine neuroprotektive Therapie geben. Diese Form der Behandlung schützt die Nervenzellen vor dem Abbau und lindert oder verhindert Nervenschädigungen. Stellen sich Betroffene später bei einem Arzt vor - also wenn Symptome wie zittrige Hände, steife Muskeln im Bereich der Schultern und Arme, langsamere Bewegungen und ein veränderter Gang auftreten - sind meist schon 60 bis 80 Prozent der bei Parkinson betroffenen Nervenzellen in der „Schwarzen Substanz“ abgebaut.
Die App mit dem Namen „iPrognosis“ kann kostenlos ab dem Welt-Parkinson-Tag am 11. April heruntergeladen werden. „Die i-PROGNOSIS-App richtet sich grundsätzlich an alle gesunden Personen ab 40 Jahren“, erläutern Dr. Lisa Klingelhöfer und Prof. Heinz Reichmann von der Klinik für Neurologie des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus an der TU Dresden. Die Dresdner Neurologen bilden mit ihrer Parkinson-Expertise eines der drei medizinischen Zentren im i-PROGNOSIS-Projekt. „Zusätzlich möchten wir damit aber auch Patienten mit Parkinson in einer frühen Erkrankungsphase erreichen“, ergänzt Prof.
Sollten die mit ausdrücklicher Zustimmung der App-Nutzer ermittelten Werte zu Bewegungsmustern und Sprachqualitäten Auffälligkeiten zeigen, informiert die App den Nutzer darüber und bietet eine Kontaktaufnahme mit Parkinson-Spezialisten an. „Wir verbinden damit die Hoffnung, dass Betroffene sich wesentlich früher als bisher bei einem Arzt vorstellen“, erklärt Dr. Klingelhöfer. Denn nur dann können neuroprotektive Therapien, also solche, die Nervenzellen vor dem Abbau schützen, entwickelt und wirkungsvoll angewendet werden. „Die vorangehenden, hauptsächlich nicht-motorischen Symptome wie Stimmungsschwankungen, Schlafstörungen, Magen-Darm-Probleme wie Verstopfung oder eine Reduktion des Geruchssinns sind für die frühe Diagnose entscheidend“, unterstreicht Prof. Reichmann.
Lesen Sie auch: Parkinson-Medikamente: Was Sie beachten müssen
Das Projekt i-PROGNOSIS wird von der Europäischen Union über vier Jahre mit etwa vier Millionen Euro gefördert und bezieht elf Organisationen aus sechs verschiedenen EU-Ländern mit ein.
Weitere Ansätze zur Früherkennung
Neben der Sprachanalyse und App-basierten Lösungen gibt es weitere vielversprechende Ansätze zur Früherkennung von Parkinson.
Biomarker-basierte Tests
Ziel des Tests ist der Nachweis bestimmter Eiweißmoleküle, die sich bei Menschen mit Parkinson fehlerhaft falten und daher verklumpen. Das wiederum verursacht den Untergang bestimmter Nervenzellen im Gehirn. Diese sogenannten Alpha-Synuclein-Proteine lassen sich mit einem neu entwickelten Test im Gehirnwasser nachweisen - und zwar schon bevor die ersten Parkinson-Symptome auftreten. Bisher konnte das verklumpte Eiweiß erst nach dem Tod der Patienten im Gehirn nachgewiesen werden.
Der neuartige Test ermöglicht nun eine Diagnose zu einem sehr frühen Zeitpunkt, fand ein internationales Forschungsteam aus den USA, Israel und Deutschland heraus - ein Meilenstein. Denn die Untersuchung ermöglicht es nun, neuartige Parkinson-Medikamente zu einem Zeitpunkt zu testen, an dem das Hirn von Betroffenen noch vergleichsweise wenig geschädigt ist.
Für die Studie untersuchten die Forschenden insgesamt 1123 Menschen: solche mit diagnostizierter Parkinson-Erkrankung sowie Personen mit Vorstadien der Erkrankung und verglichen die Ergebnisse mit gesunden Personen. Abhängig von der genetischen Variante, die der Parkinson-Erkrankung zugrunde lag, konnte der neuartige Test mit 93- bzw. 72-prozentiger Sicherheit Patienten anhand ihrer Alpha-Synuclein-Profile erkennen.
Mit den neuartigen Tests könnte man neue Medikamente schon zu einem sehr viel früheren und damit günstigeren Zeitpunkt einsetzen. Am besten funktioniert der Test mit Hirnwasser, das aus dem Rückenmarkskanal gewonnen werden kann. Die Forschenden prüfen aber auch weniger invasive Möglichkeiten, indem sie versuchen, Alpha-Synuclein in Blut, Haut und Schleimhaut nachzuweisen.
Ein Test der Uni Göttingen analysierte Proteine in Blutproben von Parkinsonpatienten und gesunden Studienteilnehmern mittels moderner Massenspektrometrie. In einem zweiten Schritt wurden diese 23 Proteine in den Blutproben von Personen mit einer isolierten Rapid Eye Movement (REM)-Schlafverhaltensstörung untersucht, die ein hohes Risiko für eine Parkinson-Erkrankung darstellt. Mit Hilfe der KI waren acht der 23 Proteine in der Lage, die Parkinson-Erkrankung für 79 Prozent der untersuchten Patienten bis zu sieben Jahre vor Auftreten der ersten Symptome vorherzusagen.
Künstliche Intelligenz und Bewegungssensoren
Daten einer Studie aus Großbritannien haben beispielsweise gezeigt, dass am Handgelenk getragene Bewegungssensoren bis zu sieben Jahre vor der klinischen Diagnosestellung auf eine beginnende Parkinson-Erkrankung hinweisen können. In einer Studie konnte ein Modell für maschinelles Lernen den Schweregrad von Parkinson-Symptomen anhand von Fingertipp-Aufgaben der Teilnehmenden, die mit einer Webcam aufgezeichnet wurden, mit brauchbarer Genauigkeit bewerten.
Therapieansätze und KNAPPSCHAFT-Programm
Parkinson erfordert eine komplexe medikamentöse und aktivierende Behandlung, die motorische und nicht-motorische Symptome einschließt. Die KNAPPSCHAFT bietet ihren Versicherten die Möglichkeit einer alternativen Parkinsonbehandlung und -therapie im virtuellen Raum, die auf diese besondere Situation abgestimmt ist und individuell im gewohnten häuslichen Umfeld stattfindet. Innerhalb dieses Angebots bündeln wir fachübergreifende Disziplinen, wie zum Beispiel Ergotherapie und Neuropsychologie. Voraussetzung für die Teilnahme ist, dass entsprechende Kriterien erfüllt werden.
Innerhalb dieses Angebots bündeln wir fachübergreifende Disziplinen, wie zum Beispiel Ergotherapie und Neuropsychologie. Wichtig für Sie: Voraussetzung für die Teilnahme ist, dass Sie entsprechende Kriterien erfüllen. Sie können eine stationäre Komplexbehandlung vermeiden, indem Sie Ihr Parkinson auf diese Weise alternativ behandeln. Die Einschreibung erfolgt, nachdem ein Arzt oder eine Ärztin im Rahmen dieses Termins vor Ort beurteilt hat, ob Sie die Teilnahmevoraussetzungen erfüllen. Diese erläutern wir Ihnen im Folgenden. Darüber hinaus muss eines der folgenden Kriterien bei Ihnen zutreffen. Sie werden in einem Zeitraum von vier Wochen behandelt.
Sie haben während der Teilnahme regelmäßig Kontakt zu Ihrer Parkinson-Nurse. Dabei handelt es sich um eine Krankenpflegekraft, die speziell im Bereich Parkinson ausgebildet wurde. Diese koordiniert Ihre Termine für Sie und beantwortet Ihnen selbstverständlich Ihre Fragen zum Thema Parkinson. Zögern Sie also nicht die Fragen zu stellen, die Sie interessieren oder die Ihnen und den Menschen in Ihrem Umfeld auf dem Herzen liegen. Darüber hinaus berät diese ebenfalls Ihre Angehörigen und bietet Ihnen Sprechstunden an, wenn diese notwendig sind. Dieses nehmen Sie regelmäßig gemeinsam mit anderen Patienten und Patientinnen oder alleine wahr. Hier erhalten Sie in regelmäßigen Abständen Live-Vorträge rund um das Thema Parkinson. Sie erhalten Instruktionen, um auch nach der Teilnahme Ihre eigenen Symptome besser selbstständig erfassen zu können und erlernen Mindfulness-Übungen. Als Teil Ihres Therapieplans werden einige Trainings über die App Caspar Health durchgeführt. In dieser finden Sie spezielle Übungsvideos, die für Personen mit einer Parkinsonerkrankung erstellt wurden. Diese werden Ihnen dann zugewiesen.
Aktuelle Forschungsergebnisse und Medikamentenentwicklung
Prof. Claßen betonte, dass aktuelle Parkinson-Therapie-Studien darauf abzielen, den Krankheitsverlauf und das Absterben von Dopamin-Neuronen frühzeitig zu stoppen, noch vor dem Auftreten erster Symptome.
Daten aus einer Arbeitsgruppe in Frankreich zeigen Hinweise, dass sich mit dem Diabetes-Mittel Lixisenatid, das zur Substanzgruppe der GLP1-Agonisten gehört, möglicherweise der Verlauf der Erkrankung verlangsamen lässt. Untersucht wurden 156 Personen in einem frühen Stadium der Erkrankung, die alle bereits Parkinson-Medikamente (Levodopa oder andere Arzneimittel) in stabiler Dosis einnahmen. Die Hälfte von ihnen erhielt ein Jahr lang den Wirkstoff Lixisenatid, die anderen ein Placebo. Nach 12 Monaten zeigten die Teilnehmenden der Placebo-Kontrollgruppe wie erwartet eine Verschlechterung ihrer Symptome. Auf einer Skala zur Bewertung des Schweregrads der Parkinson-Krankheit, mit der gemessen wird, wie gut die Betroffenen Aufgaben wie Sprechen, Essen und Gehen ausführen können, hatte sich ihr Befund um drei Punkte verschlechtert. „Sollte sich dieser Befund in länger angelegten Studien bestätigen, läge damit erstmals ein Medikament vor, mit dem sich in den Verlauf der Parkinson-Krankheit eingreifen ließe“, betonte Prof. Claßen.
Geforscht wird derzeit beispielsweise an Wirkstoffen, die wie eine Impfung gegen Alpha-Synuclein wirken. Das Immunsystem richtet sich daraufhin gegen die problematischen Strukturen und baut sie gezielt ab, sodass sie sich gar nicht erst im Hirn ablagern.
tags: #parkinson #fruherkennung #app