Die Zeitschrift der deutschen Apotheker

 

Pharmazeutische Zeitung

 

PTA-Forum

 

PZ-Akademie

 

DAC/NRF

 

Tiefe Hirnstimulation: Schrittmacher im Schädel

MEDIZIN

 
Tiefe Hirnstimulation

Schrittmacher im Schädel


Von Bettina Sauer, Berlin / Um die 50 000 Menschen auf der Welt bekamen inzwischen Elektroden tief in ihren Kopf implantiert. Meist dienen diese Hirnschrittmacher zur Behandlung von Morbus Parkinson oder anderen Bewegungsstörungen. Doch auch ihr Einsatz in der Psychiatrie wird derzeit erforscht.

ANZEIGE


Es ist eine Zitterpartie: Norman Bertram (Name geändert) sitzt am Tisch und versucht, Wasser von einem Plastikbecher in den anderen umzufüllen. Doch beim Umschließen und Heben des Gefäßes bebt seine rechte Hand in einem sekundenschnellen Rhythmus und mit ihr der gesamte Arm sowie Schulter, Oberkörper und Kopf. Nur knapp die Hälfte des Wassers landet am Ziel, der Rest schießt in kleinen Fontänen darüber hinweg. Bertram leidet an essenziellem Tremor, einem unwillkürlichen Zittern ohne klar erkennbare Ursache. Seit vielen Jahren ist es ihm kaum möglich, Suppe zu löffeln, ein Hemd zuzuknöpfen oder eben Wasser umzufüllen.




Eingriff bei vollem Bewusstsein: Durch motorische Tests wie Händedrücken überprüft der Neurochirurg die Funktion der implantierten Elektrode.

Foto: Superbild


Doch Letzteres gelingt ihm wenige Tage später. Ruhig und gleichmäßig lässt Bertram Wasser von einem Becher in den anderen laufen. Kein Tropfen geht daneben, kein Zittern zeigt sich. Der Grund für Bertrams wiedererlangte Fertigkeit sitzt tief in seinem Kopf: eine wenige Millimeter lange Elektrode, die schwache elektrische Impulse sendet und auf diese Weise gestörte Hirnfunktionen normalisiert.

 

Die Technik nennt sich tiefe Hirnstimulation und kam erstmals Ende der 1980er-Jahre bei Parkinson-Patienten zum Einsatz. »Sie bietet einen enormen medizinischen Fortschritt in der Neurologie, eventuell auch in der Psychiatrie«, sagte Professor Dr. Günther Deuschl, Direktor der Neurologischen Klinik des Universitätsklinikums Schleswig Holstein, Campus Kiel. Er zählt in Deutschland zu den Pionieren auf diesem Gebiet und hielt beim Jahreskongress der Deutschen Gesellschaft für Psychiatrie, Psychotherapie und Nervenheilkunde (DGPPN) in Berlin einen Vortrag zum Thema. Weltweit bekamen seiner Schätzung nach schon um die 50 000 Patienten – die Mehrheit mit Parkinson – therapeutische Elek­troden im Gehirn versenkt, entweder ein-, bei schweren Krankheitsverläufen auch beidseitig.

 

Das geschieht mithilfe einer stereotaktischen Operation, bei der sich die Elektroden minimalinvasiv und mit einer Genauigkeit von Zehntelmillimetern an einem beliebigen Punkt im Gehirn platzieren lassen. Dazu schrauben die Neurochirurgen zunächst ein Skaliergerät, den Stereotaxie-Ring, von außen am kahlrasierten Schädel ihres Patienten fest. Dann fertigen sie hochauflösende magnetresonanz- und computertomografische Aufnahmen des Gehirns an, anhand derer sie den Zielort der Elektroden und die Route dorthin genau berechnen. Jetzt erst legen sie per Skalpell die Schädeldecke des Patienten frei, bohren ein kleines Loch hindurch und öffnen die darunter liegende Hirnhaut. Durch diese Eintrittspforte manövrieren sie die Elektrode behutsam durch Nervengewebe hindurch und an Blutgefäßen vorbei zum berechneten Zielort.

 

Oft unterstützen die Patienten die behandelnden Neurochirurgen und Neurologen, indem sie Rechen- oder andere Aufgaben lösen und sofort Bescheid sagen, wenn sie ein Kribbeln oder sonstigen Warnhinweis auf eine Hirnschädigung durch die Elektrode verspüren. Diese Behandelten erleben also das Eindringen von Bohrern, Skalpellen und Sonden in ihren Kopf bei vollem Bewusstsein. Das geht aufgrund einer örtlichen Betäubung und der Schmerzunempfindlichkeit des Gehirns.




Tiefe Hirnstimulation: Der eigentliche Schrittmacher ist unter der Haut am Oberkörper implantiert und gibt seine Signale an die Elektrode im Gehirn weiter.

Foto: dpa


Funktionsweise ungeklärt

 

Den zweiten Teil der Operation, der entweder direkt im Anschluss oder in den nächsten Tagen stattfindet, verbringen die Patienten dagegen in Vollnarkose. Dabei bekommen sie den eigentlichen Hirnschrittmacher, ein etwa zigarettenschachtelgroßes Gerät, unter die Brusthaut implantiert und von dort aus unter der Haut ein Verbindungskabel zu den Elektroden gelegt. Nun nehmen Neurologen patientenindividuell die Grundeinstellungen des Geräts vor, wobei die Impulsfrequenz in der Regel zwischen 100 und 200 Hertz liegt.

 

»Was sie im Gehirn genau bewirkt, ist immer noch nicht richtig verstanden«, sagte der Neurologe Professor Dr. Jens Volkmann, der zu Deuschls Team gehört, bei seinem Vortrag auf dem DGPPN-Kongress. »Nach dem jetzigen Forschungsstand unterdrückt die Hochfrequenzstimulation die Fähigkeit von Nervenzellen, selbst noch Signale zu senden, und hemmt so das Hirngewebe in der unmittelbaren Umgebung der Elektrode.« In größerer Entfernung, also wohl bei den nachgeschalteten Nerven, scheine dagegen ein anregender Effekt zu entstehen. Als Folge dieser komplexen Mechanismen normalisierten sich gestörte Hirnfunktionen. »Dabei hängt die genaue Wirkung von der Platzierung der Elektrode ab.«

 

Als besonders geeigneten Zielort bei Parkinson-Patienten haben Forscher den Nu­cleus subthalamicus ausgemacht. Dieser Nervengewebskern befindet sich im Zwischenhirn und zählt zu den Basalganglien, die Bewegungsabläufe koordinieren. Im Zuge einer Parkinson-Erkrankung empfängt er zu wenig Signale durch den Botenstoff Dopamin. Darauf reagiert er mit einer abnormen Übererregtheit und bremst seinerseits nachgeschaltete Hirnregionen aus. Letztlich entstehen die typischen Symp­tome der Parkinson-Krankheit. Dazu zählen Bewegungsarmut (Akinese), Muskelsteifheit (Rigor) und ein Zittern in Ruhe (Ruhetremor). Diese Krankheitszeichen bessern sich oft deutlich, sobald der Hirnschrittmacher dem Nucleus subthalamicus den Takt vorgibt. »Sie verschwinden dann meist schlagartig mit dem Einschalten des Stroms, kehren allerdings beim Abstellen sofort zurück«, sagte Volkmann. »Die tiefe Hirnstimulation ist bei Parkinson-Patienten am besten etabliert und untersucht«, betonte Deuschl. Dazu hat er selbst mit beigetragen. 2006 veröffentlichten er und seine Kollegen im »New England Journal of Medicine« eine klinische Vergleichsstudie, wonach die Stimulation des Nuclues subthalamicus bei schwerem, fortgeschrittenen Parkinson deutlich mehr Wirkung zeigt als Medikamente gegen die Erkrankung. An der Untersuchung nahmen 156 Patienten teil, die Hälfte von ihnen bekam einen Hirnschrittmacher eingesetzt. Sechs Monate später lag die Lebensqualität der Operierten rund 20 Prozent über der der Vergleichsgruppe, ihre motorische Beweglichkeit sogar etwa 40 Prozent.

 

»Inzwischen bestätigt eine zweite klinische Studie mit einem ganz ähnlichen Design dieses Ergebnis«, berichtete Deuschl. Sie stammt von Dr. Frances M. Weaver und Kollegen vom US-amerikanischen Hines VA Hospital, umfasste 255 Teilnehmer, die entweder Medikamente oder eine tiefe Hirnstimulation bekamen, und erschien Anfang 2009 im Fachjournal »JAMA«. »Schon vor diesen Studienerfolgen hatte die praktische klinische Erfahrung gezeigt, dass viele als austherapiert geltende Patienten von der tiefen Hirnstimulation profitieren«, sagte Deuschl. Seiner Einschätzung entsprechend, erstatten die Krankenkassen die Kosten für die einschneidende Parkinson-Therapie. Dasselbe gilt bezüglich des essenziellen Tremors. Hier dient in der Regel eine andere Hirnregion, der im Thalamus befindliche Nucleus ventralis intermedius, als Zielort der Elektrode.

 

Bei der Behandlung der Bewegungsstörungen bemerkten die Mediziner einen verblüffenden Nebeneffekt: Nicht nur die Motorik der Patienten ändert sich infolge der Depression, sondern mitunter auch ihre Stimmung. »So beobachten wir oft ein übermäßig euphorisches Verhalten und Impulskontrollstörungen, etwa ein gesteigertes sexuelles Verlangen«, sagte Deuschl. Manche Patienten reagierten regelrecht manisch auf den Chip im Kopf, insbesondere bei hohen Stimulationsfrequenzen, ergänzte Volkmann und veranschaulichte diese Beobachtung mit einem kurzen Film. Dieser zeigt einen frisch operierten Patienten, der auf einem Stuhl im Untersuchungsraum sitzt und beim Eintritt seines Arztes in schallendes Gelächter ausbricht, mit dem Finger auf den Weißkittel zeigend. »Das geht oft minutenlang so«, kommentierte Volkmann und setzte trocken hinterher: »Meistens hilft Strom-Abschalten, oft reicht auch Impulsfrequenz-Senken.«

 

Die seelische Beeinflussung liegt wohl daran, dass die stimulierten Nervengebiete in Verbindung mit Hirnregionen stehen, die Gefühle bilden und verarbeiten. Das vermuten inzwischen viele Forscher, und sie versuchen, diesen Effekt für die Therapie psychischer Erkrankungen zu nutzen. Einer von ihnen, Thomas Schläpfer von der psychiatrischen Klinik am Universitätsklinikum Bonn, hielt ebenfalls einen Vortrag beim DGPPN-Kongress. Er erforscht die Wirkung der tiefen Hirnstimulation bei schweren Depressionen. Dabei kooperiert er mit dem Neurochirurgen Professor Dr. Volker Sturm, dem Leiter des Zentrums für Neurochirurgie am Universitätsklinikum Köln. Als Zielort für die Stimulation wählten die Forscher den Nucleus accumbens. Diese Struktur im unteren Teil des Vorderhirns gilt als Sitz des Belohnungssystems, das Freude und Vorfreude steuert. Tatsächlich scheint die Stimulation als Stimmungsaufheller zu wirken. Das besagen zumindest Studienergebnisse, die Schläpfers und Sturms Team kürzlich im Fachjournal »Biological Psychiatry« veröffentlichten. Die Untersuchung umfasste zehn depressive Patienten, die weder auf Psychopharmaka noch auf Psycho- oder Elektrokrampftherapien angesprochen hatten. Immerhin fünf von ihnen reagierten auf die Stimulation mit einer deutlichen Symptomlinderung gemäß einer entsprechenden Messskala, der Hamilton Depression Rating Scale. »Auch klinische Studien einer kanadischen und einer US-amerikanischen Forschergruppe zeigen ähnlich gute Ergebnisse, allerdings unter Nutzung abweichender Zielorte für die Elektroden«, sagte Schläpfer. »Offenbar befinden sie sich alle drei an verschiedenen Stellen im selben Regelkreis.«

 

Einsatz in der Psychiatrie

 

Weltweit liefen und laufen auch schon klinische Studien zur tiefen Hirnstimulation bei anderen psychischen oder neurologischen Erkrankungen, nämlich Zwangsstörungen, Tourette-Syndrom, chronischen Schmerzen und Epilepsie. Einen Überblick geben Dr. Clement Hamani und Kollegen von der Abteilung für Neurochirurgie der Universität Toronto in einem aktuellen Übersichtsartikel, den sie 2009 im Fachjournal »Neurosurgery Focus« veröffentlichten. Bei der Lektüre fallen zum einen die niedrigen Patientenzahlen in den einzelnen Studien auf, zum anderen ein breites Spektrum an Stimulationsorten – offenbar ergründen die Forscher noch, wo die idealen Zielpunkte der Elektroden bei den einzelnen Erkrankungen liegen.

 

Ferner geht aus dem Artikel hervor, dass das Feld sich in Aufbruchsstimmung befindet. Zumindest nennen Hamani und Kollegen noch einen ganzen Strauß an körperlichen und seelischen Problemen, die zumindest zum Teil im Gehirn wurzeln, bei denen die Schrittmacher also einen Nutzen bringen könnten: Angst- und Suchterkrankungen, Übergewicht und Bluthochdruck, Aggressivität, Wachkoma und Demenz. »Manche Forscher vermuten sogar, dass die Technik die Gedächtnisfunktion bei Gesunden aufbessern könnte«, sagte Deuschl.

 

Hierin sehen Kritiker eine Art Hirndoping. Andere fürchten, dass die Maschine im Kopf womöglich das Kommando über Gedanken, Gefühle und Charakter übernimmt. »Die tiefe Hirnstimulation eignet sich nicht für Gesunde«, betonte Deuschl, »sondern nur für Patienten mit schweren belastenden Symptomen, bei denen sämtliche anderen Therapien versagt haben.« Denn die Technik berge durchaus Risiken. Trotz aller Berechnungen könnten die Elektroden Blutgefäße verletzen. Entsprechend erleide im internationalen Schnitt etwa 1 Prozent der Behandelten eine Hirnblutung. Zudem bringt die Einführung von Fremdkörpern in den Organismus ein erhöhtes Infektionsrisiko mit sich, und die Stimulation verursacht mitunter neurologische oder psychische Nebenwirkungen. In diesem Zusammenhang berichtete Deuschl von einer Studie, die Dr. Valerie Voon und Kollegen von den National Institutes of Health im US-amerikanischen Bethesda Ende 2009 im Fachjournal »Brain« veröffentlichten. Demnach liegt die Selbstmordrate von Parkinson-Patienten im ersten Jahr nach der Elektroden-Implantation etwa 16-mal so hoch wie die der Allgemeinbevölkerung. »Wir sollten also sicherheitshalber vor der Operation und bei den Kontrolluntersuchungen danach immer ein Risikoprofil bezüglich Selbstmordtendenzen erstellen«, so Deuschl. Grundsätzlich sei genau zu prüfen, ob ein Patient von seiner körperlichen und seelischen Verfassung her für den Eingriff infrage komme – und ob er sich tatsächlich schon am Ende der therapeutischen Leiter befinde. Als beruhigendes Argument gilt, dass die tiefe Hirnstimulation nach dem jetzigen Forschungsstand anscheinend keine bleibenden Veränderungen im Gehirn verursacht. Wenn die Behandlung einem Patienten nicht recht nützt oder gar schadet, schaltet der Arzt den Strom ab und entfernt gegebenenfalls die Elektroden. Dann folgt das Gehirn wieder seinen eigenen Impulsen. /


Weitere Themen im Ressort Medizin...

Beitrag erschienen in Ausgabe 01/2010

 

Das könnte Sie auch interessieren

 

 











DIREKT ZU