Maßgeschneiderte Therapie für Epilepsie

„Elektronische Biomarker“ können für jeden Patienten genau zeigen, wo im Gehirn ein epileptischer Anfall ausgelöst wird. Mathematiker und Mediziner entwickelten nun eine genaue Aufzeichnung durch Elektroden im Kopf.

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Epilepsie ist eine sehr geheimnisvolle und gleichzeitig weit verbreitete Krankheit. Schon die Diagnose ist schwierig, weil epileptische Anfälle von den Betroffenen oft nicht bemerkt oder als solche erkannt werden. Allein in Österreich leiden 65.000 Menschen an Epilepsie.

Zwei Drittel der Patienten können mit Medikamenten gut behandelt werden. Zehn Prozent der Übrigen können durch eine Operation geheilt werden. „Damit diese gelingt, muss die Region des Gehirns, in der die Anfälle entstehen, punktgenau bestimmt werden. Neurochirurgen können das betreffende Hirngewebe dann entfernen, wobei sichergestellt werden muss, dass keine wichtige Funktion geschädigt wird, wie die Sprache, das Gedächtnis oder die Motorik des Patienten“, erklärt der Neurologe Christoph Baumgartner.

Er erforscht im Epilepsiezentrum Rosenhügel des Krankenhauses Hietzing und als Leiter des Instituts für Klinische Epilepsieforschung und Kognitive Neurologie der Karl-Landsteiner-Gesellschaft, u. a., wie die Anfallsursprungszone präzise beschrieben werden kann. „Gerade bei Personen mit Epilepsie sind die normalen Funktionsbereiche individuell sehr verschieden. Die als typisch geltenden Regionen des Gehirns haben sich oft verschoben“, sagt Baumgartner.

 

Personalisierung notwendig

Der Neurologe hat im Krankenhaus eine Epilepsie-Monitoring-Einheit aufgebaut, die mit Videokameras und Elektroenzephalografie (EEG) aufzeichnet, wie epileptische Anfälle verlaufen und welche Regionen des Gehirns besonders betroffen sind. Epilepsiepatienten werden eine Woche lang aufgenommen und rund um die Uhr beobachtet. Spannungsschwankungen an der Kopfoberfläche werden aufgezeichnet, Gehirnaktivitäten gemessen und grafisch dargestellt.

Baumgartner ist nicht nur als Mediziner, sondern auch als Mathematiker gut vernetzt. Er hat lange in den USA und am AKH in Wien geforscht. Finanziert vom FWF hat er zusammen mit dem Mathematiker Manfred Deistler von der TU Wien computergestützte Methoden entwickelt, die den Ursprungsort eines epileptischen Anfalls genau bestimmen und nachzeichnen, wie sich der Anfall im Gehirn ausbreitet.

Bei manchen Patienten gelingt mit dem Oberflächen-EEG keine ausreichende Lokalisation der Anfallsursprungszone. „Dann werden den Patienten in einer Gehirnoperation im AKH intrakranielle Tiefenelektroden oder subdurale Elektroden implantiert, die eine direkte und somit wesentlich genauere Messung der EEG-Signale von der Hirnoberfläche bzw. aus dem Gehirngewebe ermöglichen“, erklärt Baumgartner die Version der „elektronischen Biomarker“. „Mit diesen Elektroden können die epileptischen Entladungen während der Anfälle genau registriert werden, und mithilfe kleiner Stromimpulse auch wichtige Hirnfunktionen wie Motorik und Sprache lokalisiert werden. Dadurch kann der chirurgische Eingriff für jeden Patienten maßgeschneidert werden.“

Um eine ausreichende Information zu erhalten, müssen zumeist über 100 intrakranielle Elektrodenkontakte implantiert werden. Die abgeleiteten EEG-Signale sind hoch komplex. Deshalb werden für die Analyse die von Manfred Deistler entwickelten mathematischen Modelle angewendet. Mittels Granger-Kausalität – des angewendeten mathematischen Gesetzes – wird dabei festgestellt, an welchen Elektroden der Anfall beginnt und wohin er sich fortsetzt, also Ursache und Wirkung in zeitlicher Abfolge.

 

Erfolge bei der OP erhöhen

„So können wir wesentlich mehr aus den Signalen herausholen, als man es mit dem menschlichen Auge kann“, erklärt Baumgartner. „Mit dem Programm können wir bessere Hypothesen darüber bilden, wo die Anfälle entstehen, und so den Neurochirurgen bei der Operationsplanung besser unterstützen. Die Erfolgschancen der Operationen werden dadurch erhöht.“

("Die Presse", Print-Ausgabe, 29.10.2016)

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