Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf die richtige Verbindung kommt es an: Tiefe Hirnstimulation bei Parkinsonpatienten individuell anpassen

22.06.2017

Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin sind in Kooperation mit Kollegen in Würzburg und an der Harvard Medical School der Frage nachgegangen, mit welchen Gehirnarealen bei Parkinsonpatienten eine Elektrode zur Tiefen Hirnstimulation verbunden sein sollte, damit sie ihre Wirkung voll entfalten kann. Die Forscher haben einen Weg gefunden, um anhand von Gehirnkonnektivität, also Verbindungen innerhalb des Gehirns, Vorhersagen für eine bestmögliche Linderung der Parkinsonsymptome zu treffen. Wie eine Elektrode optimal platziert werden kann, berichtet das Team jetzt im Fachmagazin Annals of Neurology*.

Das Verfahren der Tiefen Hirnstimulation (THS) ist für die Behandlung von Morbus Parkinson etabliert und führt größtenteils zu guten Ergebnissen. Symptome wie Bewegungseinschränkungen, Muskelversteifungen oder Zittern lassen sich mittels einer kleinen Elektrode, die neurochirurgisch in tiefe Strukturen des Gehirns implantiert wird, zurückdrängen. Entscheidend für eine optimale Symptomlinderung ist allerdings die exakte Lage der Elektrode.


Die tiefe Hirnstimulation zielt in Bereiche des Gehirns, durch welche zahlreiche Fasertrakte verlaufen.

Grafik: Andreas Horn, Charité


Die Zielregion der Stimulation ist orange gefärbt, die umliegenden Fasertrakte (dunkelgrün, hellgrün, gelb) verbinden die Elektrode mit entscheidenden anderen Hirnregionen.

Grafik: Andreas Horn, Charité

Zwischen der Umgebung des Implantats und anderen Gehirnregionen lassen sich charakteristische Verbindungsmuster beobachten. „Eine optimale Lage des Impulsgebers ist durch ein optimales Verbindungsprofil charakterisiert“, erklärt Dr. Andreas Horn, Wissenschaftler an der Klinik für Neurologie mit Experimenteller Neurologie der Charité.

„Für eine hohe Wirksamkeit der Behandlung sind starke Verbindungen der THS-Elektrode zu spezifischen frontalen Hirnregionen wie dem sogenannten supplementärmotorischen Areal entscheidend“, so Dr. Horn. Ein Zusammenhang, der bislang unbekannt war.

Die Forscher konnten weiterhin zeigen, dass sich auf Basis des Verbindungsprofils einer Elektrode vorhersagen lässt, wie stark sich die Bewegungseinschränkungen eines Patienten lindern lassen. Sie nutzen hierfür ein besonderes Elektrodenlokalisationsverfahren, das über mehrere Jahre hinweg an der Charité in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Andrea Kühn entwickelt wurde.

Grundlage sind weiterhin präzise Gehirnkonnektivitätsatlanten, die in Kooperation mit der Harvard Medical School erstellt worden sind. Auf Basis spezieller Kernspinsequenzen von über 1000 Probanden konnten die Wissenschaftler einen „Durchschnitts-Schaltplan“ des menschlichen Gehirns berechnen. In Kombination beider Methoden lassen sich Konnektivitätsprofile für jede THS-Elektrode erstellen.

Unter Nutzung von Grundprinzipien aus dem Machine-Learning-Bereich war es schließlich möglich, ein optimales Verbindungsprofil zu berechnen und zu validieren. In etwas mehr als 90 Fällen konnten Dr. Andreas Horn und seine internationalen Kollegen dazu beitragen, Elektroden zur Tiefen Hirnstimulation hochpräzise zu platzieren.

In Folgestudien wollen die Forscher nun an einer patientenspezifisch abgestimmten, maßgeschneiderten Hirnstimulation arbeiten. Denn bereits vor Beginn der Operation zum Einsetzen der THS-Elektroden kann auf Basis von Forschungssequenzen in der Kernspintomographie das patientenspezifische Verbindungsprofil analysiert werden.

„Noch bevor der invasive Teil der Behandlung beginnt, könnte der optimale Stimulationsort patientenspezifisch festgelegt werden“, so Dr. Horn. „Wir arbeiten daran, ein Verfahren für konnektivitätsbasierte tiefe Hirnstimulation aufzubauen und in Folgestudien weiter zu validieren.“ So soll in ferner Zukunft möglich sein, die Therapie im Patienten vorab im Computer zu simulieren.

* Andreas Horn, Martin Reich, Johannes Vorwerk, Ningfei Li, Gregor Wenzel, Qianqian Fang, Tanja Schmitz-Hübsch, Robert Nickl, Andreas Kupsch, Jens Volkmann, Andrea A. Kühn, Michael D. Fox. Connectivity predicts deep brain stimulation outcome in Parkinson’s disease. Ann. Neurol. http://dx.doi.org/10.1002/ana.24974 (2017).

Kontakt:
Prof. Dr. Andrea Kühn und Dr. Andreas Horn
Klinik für Neurologie mit Experimenteller Neurologie
Sektion Bewegungsstörungen und Neuromodulation
Campus Charité Mitte
t: +49 30 450 660 203
E-Mail: andrea.kuehn@charite.de

Weitere Informationen:

http://www.charite.de
https://neurologie.charite.de/forschung/arbeitsgruppen/bewegungsstoerungen_andre...

Manuela Zingl | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Immer mehr Patienten profitieren von Innovationen in der Gefäßmedizin
08.06.2018 | Deutsche Gesellschaft für Angiologie - Gesellschaft für Gefäßmedizin e.V.

nachricht Doppelschichtstents in der Halsschlagader schützen vor Schlaganfall
07.06.2018 | Deutsche Gesellschaft für Angiologie - Gesellschaft für Gefäßmedizin e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen

19.06.2018 | Physik Astronomie

Automatisierung und Produktionstechnik – Wandlungsfähig – Präzise – Digital

19.06.2018 | Messenachrichten

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics