Bedarfsgesteuerte Tiefenhirnstimulation zur Behandlung der Parkinson-Krankheit

Bedarfsgesteuerte Disposition in der SelectLine Warenwirtschaft | Neu in Version 17.3 (Juni 2019).

Anonim

Forscher des Zentrums für Biomedizinische Technologie (CTB) der Universidad Politécnica de Madrid (UPM) haben an einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit der Universidad Carlos III de Madrid und der Universität von Reading (Vereinigtes Königreich) teilgenommen, das mögliche Subtypen von Parkinson-Patienten aufgedeckt hat. Mithilfe dieses Befundes haben die Forscher Techniken der künstlichen Intelligenz zur Erkennung von Tremor bei Patienten der entdeckten Gruppen eingesetzt. Ziel ist eine bedarfsgerechte Tiefenhirnstimulation, die die Krankheitssymptome intelligent lindert und die Lebensqualität der Patienten verbessert.

Die Parkinson-Krankheit ist eine degenerative Erkrankung des zentralen Nervensystems, deren Hauptsymptomatik Temblor, Starrheit und Bradykinesie umfasst. Die motorische Funktion ist eine Balance, die sorgfältig durch eine Reihe von Neurotransmittern in den Schaltkreisen der Basalganglien reguliert wird. Wenn ein Neurotransmitter nicht korrekt freigesetzt wird, ist die Information unter den Kernen ineffizient und führt zu Erkrankungen des Motorsystems. Dies ist bei der Parkinson-Krankheit der Fall, hauptsächlich verursacht durch den Tod von Dopamin-sekretierenden Neuronen. Die Forschungsarbeit der Gruppe Cognitive and Computational Neuroscience von CTB-UPM konzentriert sich auf das Studium der bekanntesten Symptome der Parkinson-Krankheit, Zittern.

Es gibt verschiedene Arten von Zittern bei Parkinson-Krankheit, abhängig von den Umständen, in denen es auftritt. Der Ruhetremor (RT) ist das häufigste Symptom. RT ist eine rhythmische Bewegung, die auftritt, wenn der Patient in Ruhe ist und normalerweise verschwindet, wenn der Patient eine Bewegung beginnt. Dieses Symptom verhindert, dass Patienten alltägliche Aufgaben ausführen.

Diverse Studien legen nahe, dass die Parkinson-Krankheit tatsächlich unterschiedliche Subtypen aufweist, da nicht alle Patienten die gleiche Symptomatik aufweisen oder auf die Behandlung in gleicher Weise reagieren.

Die Behandlung der Parkinson-Krankheit ist heute eine komplexe Aufgabe. Die erste Wahl ist eine orale Medikation, die aus Levodopa (einem Hauptvorläufer von Dopamin) besteht. Seine Verwendung stammt aus der Mitte der 1960er Jahre und es ist immer noch die am häufigsten verschriebene Behandlung. Die Levodopa-Therapie lindert die Hauptsymptomatik der Parkinson-Krankheit, passt sich jedoch nicht richtig an die Krankheit an. Nach einigen Jahren dieser Behandlung, normalerweise etwa fünf Jahre, beginnen die Patienten, motorische Fluktuationen zu erfahren.

Dieser Effekt ist bekannt als das AN-AUS-Phänomen, abwechselnde Perioden, in denen Medikamente wirken (EIN) und aufhören zu arbeiten (AUS). Mit fortschreitender Behandlung nehmen die Auszeiten zu. Daher ist eine orale Medikation zunehmend ungeeignet.

Aufgrund dieser Komplikationen müssen einige Patienten operiert werden, um mit einer Tiefenhirnstimulation behandelt zu werden. Diese Therapie besteht aus der Implantation von Elektroden, die eine elektrische Stimulation gezielt auf die betroffene Gehirnstruktur, die in der Regel der Nucleus subthalamicus bei der Parkinson-Krankheit ist, anwenden. Diese Stimulation hemmt eine abnormale Aktivität der Neuronen, die zu einer übermäßigen Synchronisation neigen und eine geeignete Leistung auferlegen.

Obwohl Neurostimulatoren als "Hirnschrittmacher" bekannt sind, funktionieren sie nicht auf die gleiche Weise. Schrittmacher sind in der Lage, atypische Episoden von Herzsignalen zu erkennen und die Stimulation in jedem Moment an die Bedürfnisse des Patienten anzupassen, während die implantierten Neurostimulatoren das Gehirn kontinuierlich stimulieren. Dies bedeutet, dass die Gerätebatterie alle drei bis vier Jahre ausgetauscht werden muss, was zusätzliche Operationen erfordert.

Die Forschungsergebnisse zeigen, dass mit hoher Genauigkeit zwei Subtypen von Patienten, oder genauer gesagt, Typbluter vom Typ 1, gemäß der Konsensuserklärung der Movement Disorder Society on Tremor belegt werden.

Diese Ergebnisse können zur Entwicklung verschiedener Behandlungen für die verschiedenen Arten von Patienten führen.

Basierend auf diesen Ergebnissen schlägt die Studie ein Echtzeit-Tremor-Detektionssystem basierend auf künstlichen neuronalen Netzwerken vor. Forscher schlagen ein Werkzeug vor, das verschiedene Eigenschaften der Signalgebung des Gehirns erfahren kann, wenn der Patient einen Tremor erleidet. Durch Training könnte das Gerät eine Entscheidung bezüglich Erschütterungen treffen. Wenn ein bedarfsgesteuertes Stimulationssystem als 100 Prozent zuverlässig beurteilt wird, wird es in den Neurostimulator eingebettet.

Ein bedarfsgesteuertes Stimulationsgerät wäre in der Lage, zu erkennen, wenn der Patient zittert, und erst dann eine Hirnstimulation zu liefern. All dies hat einen doppelten Vorteil: Erstens können Gehirnstrukturen richtig funktionieren, wenn die Patienten keine Symptome zeigen, statt ständig stimuliert zu werden. Zweitens wären Batterien effizienter, verlängern die Nutzungsdauer der Vorrichtung und verlängern folglich den Zeitraum vor der Operation zum Batteriewechsel.

Forscher hoffen, implantierbare medizinische Geräte mit raffinierter künstlicher Intelligenz auszustatten. Diese Geräte könnten die Pathologie des Patienten lernen und die Fähigkeit haben, Entscheidungen zu treffen, um die Behandlung und das tägliche Leben der Patienten zu verbessern.