Tiefe Hirnstimulation: Indikationen, Verfahren und ethische Aspekte

Die tiefe Hirnstimulation (THS), auch bekannt als Deep Brain Stimulation (DBS) oder umgangssprachlich als "Hirnschrittmacher", ist ein neurochirurgisches Verfahren, das sich als eine etablierte Behandlungsmethode für verschiedene neurologische Erkrankungen etabliert hat. Ursprünglich in den späten 1980er Jahren von Prof. A. Benabid in Grenoble (Frankreich) entwickelt, hat sich die THS inzwischen weltweit bei etwa 85.000 Patienten bewährt, wobei die meisten aufgrund von Morbus Parkinson operativ behandelt wurden.

Einführung in die Tiefe Hirnstimulation

Die Tiefe Hirnstimulation (THS) ist ein neurochirurgisches Verfahren, bei dem Elektroden in bestimmte Hirnbereiche implantiert werden, um gezielte elektrische Impulse abzugeben. Diese Impulse modulieren die Aktivität der Hirnregionen und können so verschiedene neurologische und psychiatrische Erkrankungen behandeln. Obwohl die THS bereits seit den 1980er Jahren zur Behandlung von Bewegungsstörungen eingesetzt wird, hat sie sich auch für andere Indikationen als hilfreich erwiesen.

Funktionsweise der Tiefen Hirnstimulation

Die THS arbeitet über eine (meist) kontinuierliche hochfrequente elektrische Stimulation von Kerngebieten des Gehirns. Es wird angenommen, dass über diese hochfrequente Stimulation eine Hemmung des Kerngebietes stattfindet, die sich daraufhin auch auf das gesamte Netzwerk der Basalganglien auswirkt. Wie diese Hemmung genau zustande kommt, ist bislang nicht geklärt. Wichtig ist, dass die THS durch die Modulation von Netzwerken nur eine symptomatische Behandlung ist, d.h. nach heutiger Kenntnis nur die Symptome reduziert, aber keinen Einfluss auf das Vorhandensein oder Voranschreiten der zugrunde liegenden Erkrankung hat. Daher ist der Effekt der THS auch reversibel: nach Ausschalten des Stimulators stellt sich ein Zustand ein, wie er zu diesem Zeitpunkt ohne Stimulation wäre.

Die spezifische Hirnregion, die stimuliert wird, hängt von der jeweiligen Erkrankung ab. Bei Parkinson-Krankheit wird häufig der Nucleus subthalamicus (STN) oder der Globus pallidus internus (GPi) stimuliert. Bei chronischen Schmerzen hingegen können auch andere Bereiche wie der Thalamus oder der Periaquäduktale Graubereich (PAG) stimuliert werden.

Indikationen für die Tiefe Hirnstimulation

Die THS ist zur Behandlung vieler neurologischer Erkrankungen bereits zugelassen. Die Therapiemöglichkeit anderer neurologischer aber auch psychiatrischer Erkrankungen werden derzeit in Studien und kleineren Fallserien untersucht.

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Neurologische Indikationen

• Morbus Parkinson: Hier wird als Zielpunkt meist der sogenannte Nucleus subthalamicus (STN) verwendet, ein Kerngebiet in den Basalganglien, das durch die Erkrankung überaktiv ist. Alternativ kommt zur Behandlung von Überbeweglichkeiten (Dyskinesien) in der Spätphase der Parkinsonerkrankung als Zielpunkt der Globus pallidus internus (GPi) in Frage.
• Essentieller Tremor: Zur Behandlung eines Parkinson-Tremors wie auch des Essentiellen Tremors hat sich als Zielpunkt der sogenannte Nucleus ventralis intermedius (VIM) des Thalamus bewährt.
• Dystonie: Die generalisierte und segmentale Dystonie wird durch eine THS im GPi behandelt. Weitere Studien zu dem gleichen Zielpunkt laufen aktuell für tardive Dyskinesien, einer Spätkomplikation nach Behandlung mit sogenannten Neuroleptika, und zeigen auch nach unseren eigenen Erfahrungen einen guten Effekt. Ebenso werden Untersuchungen zur THS bei Chorea Huntington (Chorea major) durchgeführt.
• Fokale Epilepsie: Zugelassen ist die THS auch zur Behandlung der fokalen Epilepsie. Hierbei wird im sogenannten anterioren Thalamus stimuliert.

Psychiatrische Indikationen

• Zwangserkrankungen: Diese ist zur Behandlung von Zwangserkrankungen bereits zugelassen.
• Chronische Depression: Vielversprechende Ergebnisse zeigen sich auch in kleineren Studien bei Patienten mit chronischer Depression.

Weitere Indikationen

Fallberichte zu Behandlungsversuchen mit der THS gibt es nach den Worten des Wissenschaftlers zudem bei der Alkohol- und Heroinabhängigkeit, bei Adipositas, Demenz und Schizophrenie.

Wirkung der Tiefen Hirnstimulation auf klinische Symptome

Die zu erwartende Wirkung auf die klinische Symptomatik ist zum einen von dem Zielpunkt, zum anderen von der zugrunde liegenden Erkrankung abhängig.

• Morbus Parkinson (STN): Sowohl die Muskelsteifigkeit (Rigor) als auch die Bewegungsarmut (Hypokinese / Bradykinese) sowie das Zittern (Tremor) beim Morbus Parkinson werden bei einer THS im Nucleus subthalamicus (STN) effektiv behandelt; weniger gut sprechen die axialen Symptome des M. Parkinson (Gangunsicherheit, Haltefunktionen, Schlucken, Sprechen …) an.
• Tremorformen (VIM): Die THS im Nucleus ventralis intermedius (VIM) des Thalamus zur Behandlung vieler Tremorformen wirkt nur auf den Tremor allein und führt daher nicht zu einer Reduktion der Begleitsymptome (wie Ataxie, Rigor, Bradykinese, Dystonie …).
• Dystone Bewegungsstörungen (GPi): Durch eine Stimulation des Globus pallidus internus (GPi) können dystone Bewegungsstörungen, der dystone Tremor, tardive Dyskinesien und Dyskinesien beim Morbus Parkinson effektiv reduziert werden.
• Fokale Epilepsie (anteriorer Thalamus): Eine Stimulation des anterioren Thalamus reduziert die Anfallshäufigkeit bei Patienten mit fokaler Epilepsie.

Notwendige Abklärung vor dem operativen Eingriff

Aufgrund von möglichen Nebenwirkungen ist in Abhängigkeit von Zielpunkt und Erkrankung eine ambulante oder stationäre Abklärung zur Selektion der geeigneten Patienten notwendig. Stationär werden in der Regel Patienten mit Morbus Parkinson oder einer Dystonie abgeklärt. Neben der Dokumentation der klinischen Symptomatik im tageszeitlichen Verlauf über den stationären Beobachtungszeitraum wird eine Bildgebung des Gehirns (Kernspintomographie), neuropsychologische Testungen (Gedächtnistests), eine Vorstellung bei einem Psychiater zum Ausschluss einer schwerwiegenden psychiatrischen Erkrankung, apparative Zusatzuntersuchungen sowie das Ansprechen der Symptome auf verschiedene Medikamente durchgeführt, um Argumente für und wider eine Operation zu sammeln. Die Patienten werden gegen Ende des stationären Aufenthalts in einer interdisziplinären Konferenz (MoDis-Konferenz) gemeinsam mit den Kollegen der Sektion für Stereotaktische Neurochirurgie ausführlich besprochen und das individuelle Operationsrisiko gegen den möglichen Gewinn durch diesen Eingriff abgewägt. Die Entscheidung, ob eine THS-Operation stattfinden kann oder nicht, ist daher immer ein interdisziplinärer Konsens.

Ablauf einer stereotaktischen Operation zur Tiefen Hirnstimulation

Die THS-Operation wird durch die Ärzte der stereotaktischen Neurochirurgie durchgeführt, sie 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.

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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 am Neurozentrum in Freiburg.

Komplikationen und Nebenwirkungen

Man unterscheidet Komplikationen durch den chirurgischen Eingriff (prozedural) von technischen Komplikationen des elektronischen Systems.

Chirurgische Komplikationen

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. 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.

Technische Komplikationen

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.

Stimulationsbedingte Nebenwirkungen

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.

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Psychosoziale Veränderungen

Beim DGKN-Kongress wurden erste Ergebnisse des deutsch-kanadischen Projekts ELSA-DBS (Ethical, Legal and Social Aspects of Deep Brain Stimulation) zu dieser Thematik präsentiert. Im Rahmen der Studie wurden nach Angaben von Projektleiterin Prof. Dr. med. Christiane Woopen, Forschungsstelle Ethik am Institut für Geschichte und Ethik der Medizin an der Uniklinik Köln, 30 Parkinsonpatienten und ihre Angehörigen drei und zwölf Monate nach der THS hinsichtlich einer Persönlichkeitsveränderung des Patienten befragt. Das Ergebnis belegt, dass etwa jeder dritte Patient Charakterveränderungen durch den Eingriff an sich feststellt und dass sogar jeder zweite Angehörige entsprechende Veränderungen der Emotionalität registriert. Diese werden teils als positiv, teils aber auch als negativ beurteilt, wobei es durchaus Diskrepanzen zwischen den Betroffenen und ihren Mitmenschen geben kann.

Unter anderem wird laut Woopen angegeben, dass Patienten im Alltag mehr Selbstsicherheit, Humor und Motivation zeigen sowie eine größere Authentizität und eine höhere Kommunikationsoffenheit. Bei den negativen Veränderungen werden vor allem eine höhere Impulsivität, Unkontrolliertheit und Aggressivität sowie Depressivität und Ungerechtigkeit genannt. Ein häufiges Phänomen scheint zudem eine Veränderung der Emotionalität zu sein: „Acht von zehn Patienten erklären, sie seien ausgeglichener oder auch apathischer, euphorischer oder impulsiver“, sagte Woopen.

Die veränderte Emotionalität kann nicht unerhebliche Konsequenzen auf das weitere Leben haben. So berichtet etwa die Hälfte der Befragten, nach der tiefen Hirnstimulation habe sich die Beziehung zueinander deutlich verändert, wobei dies Woopen zufolge in den meisten Fällen als negativ erlebt wird und Konsequenzen bis hin zu einer Trennung haben kann. Ursache hierfür dürfte aus Sicht der Medizinethikerin das durch die gebesserte Motorik und die damit einhergehende höhere Selbstständigkeit des Patienten geänderte Rollenmuster in der Partnerschaft sein.

Auf solche Reaktionen müssen die Patienten, so die Forderungen beim Kongress, unbedingt vor dem Eingriff vorbereitet werden, zumal sich die Verbesserung der Motorik nicht langsam peu à peu, sondern zum Teil regelrecht schlagartig vollzieht. Patienten, die sich einer THS unterziehen, brauchen, wie Woopen abschließend erklärte, ebenso wie ihre Angehörigen außerdem eine längerfristige psychosoziale Begleitung.

Ethische Aspekte

Die tiefe Hirnstimulation ist ethisch nicht unumstritten, weil sie ersten Studien zufolge zum Teil relevante Wesensveränderungen bei den Patienten hervorrufen kann. Als mögliche Folge der Behandlung ist Allert zufolge das Auftreten von Extroversion, Logorrhö, Hypomanie und Manie beschrieben, aber auch eine reduzierte Kritikfähigkeit, Reizbarkeit und Aggressivität. Manche Patienten entwickelten nach der Stimulation des Nucleus subthalamicus eine Spielsucht oder eine Hypersexualität, und es kann zum Auftreten von Apathie, Ängsten und Depressionen kommen. „Bei etwa zehn Prozent der Patienten ist mit relevanten psychischen Veränderungen zu rechnen“, erklärte Allert in Köln.

Vorteile der Tiefen Hirnstimulation

• Verbesserung der Lebensqualität: Bei Patienten mit Bewegungsstörungen wie Parkinson oder Dystonien kann die DBS zu einer deutlichen Verbesserung der Symptome führen, indem sie die Beweglichkeit und Kontrolle über die Muskeln verbessert.
• Langfristige Schmerzlinderung: Bei bestimmten chronischen Schmerzsyndromen kann DBS eine langfristige Schmerzreduktion bieten, die zu einer besseren Lebensqualität und einer reduzierten Notwendigkeit für Schmerzmedikamente führt.
• Weniger Nebenwirkungen im Vergleich zu Medikamenten: Im Vergleich zu herkömmlichen Medikamenten wie Antidepressiva, Antipsychotika oder Schmerzmitteln hat DBS in der Regel weniger systemische Nebenwirkungen, da es gezielt das Gehirn stimuliert.
• Reversibilität: Ein großer Vorteil der DBS ist, dass die Behandlung reversibel ist. Das bedeutet, dass die Stimulation jederzeit abgeschaltet oder die Position der Elektroden angepasst werden kann, wenn es zu unerwünschten Nebenwirkungen oder Problemen kommt.

Langfristige Perspektiven

Die tiefe Hirnstimulation hat sich als eine wirksame und langfristige Behandlung für viele neurologische Störungen etabliert. Viele Patienten berichten von einer signifikanten Verbesserung ihrer Symptome, insbesondere bei Parkinson, Dystonien und chronischen Schmerzen. Langfristige Studien zeigen, dass Patienten mit DBS oft über Jahre hinweg eine anhaltende Linderung der Symptome erfahren.

Die DBS-Technologie entwickelt sich weiterhin weiter, und es wird erwartet, dass zukünftige Entwicklungen in der Neurochirurgie und -technologie die Wirksamkeit und Sicherheit dieser Methode weiter verbessern werden.

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