Hirnschrittmacher: Die Tiefe Hirnstimulation (THS)

Mit einem Hirnschrittmacher ist das Therapieverfahren der Tiefen Hirnstimulation (THS) gemeint. Dabei wird dem Patienten ein Neurostimulator als Schrittmacher in den Brustkorb sowie Elektroden an das Gehirn implantiert. Über die Stimulation des Gehirns kann die Lebensqualität bei schweren neurologischen Erkrankungen verbessert werden, insbesondere bei Parkinson oder dem essentiellen Tremor. Lesen Sie in diesem Artikel alles Wissenswerte zum Hirnschrittmacher.

Schrittmacher zur Hirnstimulation bei neurologischen Erkrankungen

Hirnschrittmacher: Funktionsprinzip der Tiefen Hirnstimulation

Bei einem Hirnschrittmacher handelt es sich um einen Neurostimulator und Elektroden, die bei einer Tiefen Hirnstimulation (THS) eingesetzt werden. Der Begriff "Hirnschrittmacher" ist umgangssprachlich.

Gemeint ist damit ein medizinisches Gerät, das von Neurochirurgen in den Organismus eingebracht wird. Mithilfe von Elektroden, die im Gehirn zum Einsatz gelangen, lassen sich spezielle Hirnareale stimulieren.

Von einem Impulsgenerator, der unterhalb der Haut im Brustkorb angesiedelt ist, bekommen die Elektroden im Gehirn hochfrequente elektrische Impulse. Die Verbindung zwischen den Elektroden und dem Generator erfolgt durch ein Kabel.

Innerhalb der Europäischen Union bestehen Zulassungen des Hirnschrittmachers für Erkrankungen wie

Durch den Neurostimulator kann die Lebensqualität der Patienten erheblich verbessert werden. Die Methode der Tiefen Hirnstimulation hat in den letzten Jahren selbst solche Krankheiten heilen oder doch lindern können, die zuvor als chronisch galten.

Parkinson etwa, bei dem die Glieder des Betroffenen nicht selten unkontrolliert zu zittern begangen, begleitet von einem starken körperlichen Verfall. Aber auch bei jenen Beeinträchtigungen, die das Bewusstsein stören, kommt diese Maßnahme zur Anwendung. So ist der Einsatz bei Depressionen zwar noch nicht gänzlich ausgereift, befindet sich allerdings auf dem Vormarsch.

Die Möglichkeit mittels künstlicher Impulse das Gehirn anzuregen, wird dabei genutzt. Oftmals lassen sich damit langfristige Erfolge verzeichnen – ein Gewinn an Vitalität und Wohlbefinden ist zu verspüren.

Wie wirkt der Hirnschrittmacher?

Zwar lehnen Mediziner die Bezeichnung des Hirnschrittmachers ab. Doch lässt sich das Prinzip mit jenem Gerät vergleichen, das den Takt des Herzens vorgibt.

In einer Operation werden dem Patienten zwei sehr feine und filigrane Kabel in das Gehirn implantiert. Die Lokalisation erfolgt anhand der Leiden, die es zu beheben gilt.

In einem weiteren Eingriff erhält der Betroffene den eigentlichen Schrittmacher, der in der Region des Brustkorbes oder des Oberbauches verankert wird. Beide Komponenten kommunizieren miteinander. Der Schrittmacher gibt dabei geringe Signale an die im Gehirn befindlichen Elektroden ab, die dort zu einem gesteigerten Stromfluss führen und die Aktivitäten in dem gewünschten Zentrum stimulieren.

Operation bei vollem Bewusstsein

Die Operation selbst hat sich im Laufe der letzten Jahre deutlich verbessert. Waren es zunächst vier kleine Kabel, die dem Hirn eingesetzt wurden, so konnte die Zahl mittlerweile halbiert werden.

Auch der Einsatz des eigentlichen Schrittmachers erfolgt ohne größere Schwierigkeiten. Nicht selten werden beide Maßnahmen an zwei aufeinanderfolgenden Tagen durchgeführt – Komplikationen sind also nicht zu erwarten.

Für den Patienten ergibt sich dennoch ein unangenehmes Gefühl. Die Bohrungen der Löcher an der Schädeldecke erträgt er bei vollem Bewusstsein.

Das ist wichtig, um die Elektroden punktgenau positionieren zu können. Wäre der Betroffene narkotisiert, könnte das Gehirn nicht wie gewünscht arbeiten, eine Ortung der richtigen Stellen würde also schwerfallen oder sogar unmöglich sein.

Indikationen - Wann ist das Einsetzen eines Hirnschrittmachers sinnvoll?

Ob ein Hirnschrittmacher den richtigen Therapieschritt darstellt, hängt von individuellen Faktoren ab. Die Entscheidung kann nur durch Fachärzte mit entsprechender Erfahrung getroffen werden. In der Regel erfolgt die Implantation eines Hirnschrittmachers erst im fortgeschrittenen Stadium einer Erkrankung, wenn eine medikamentöse Behandlung nicht zur Besserung führt oder intensive Nebenwirkungen hervorruft.

Hirnschrittmacher bei Parkinson

Zu den häufigsten Anwendungsgebieten des Hirnschrittmachers zählt die Parkinson-Krankheit. Mithilfe der Tiefen Hirnstimulation ist eine Verbesserung des typischen Zitterns möglich. Gleiches gilt für die Dyskinesie (Überbeweglichkeit).

Im Rahmen von Morbus Parkinson kommt es zum Untergang von bestimmten Gehirnnervenzellen wie den dopaminergen Neuronen innerhalb der Substantia nigra. Durch diese Nervenzellen lassen sich im Normalfall die Bewegungen koordinieren. Bei der Parkinson-Krankheit bleiben ihre hemmenden Effekte auf bedeutende Areale des Gehirns jedoch weg, wodurch wiederum die typischen Parkinson-Symptome wie Zittern, Bewegungsarmut und Muskelsteifheit einsetzen.

Weil Medikamente gegen Morbus Parkinson nur zeitweise wirken und Nebenwirkungen wie Bewegungsstörungen aufweisen, greift die Medizin in zunehmendem Maße auf die Tiefe Hirnstimulation zurück.

Durch das Anregen der Basalganglien wird der Bewegungsablauf sozusagen neu eingestellt, was bei den meisten Patienten zu einer eindeutigen Linderung der Beschwerden führt. Darüber hinaus kann die Medikamentendosis zurückgefahren werden, wodurch auch die Gefahr von Nebenwirkungen abnimmt.

Hirnschrittmacher bei Depressionen

Die tiefe Hirnstimulation lässt sich manchmal auch bei Depressionen nutzen. Dabei wird ein bedeutender Teil des Belohnungssystem mithilfe des Hirnschrittmachers stimuliert.

Als Folge merkt man sich gute Erfahrungen und verspürt Vorfreude. Bereits nach wenigen Tagen können teils erste Effekte zeigen; die Patienten werde beispielsweise aktiver und empfinden größere Lebensfreude.

Durch den Hirnschrittmacher verändern sich die Stoffwechselaktivitäten unterschiedlicher Zentren im Hirn, auch dort, wo Emotionen verarbeitet werden. Nicht jedem hilft jedoch diese Art der Behandlung.

Hirnschrittmacher bei Epilepsie

Auch im Fall von Epilepsie kann ein Hirnschrittmacher zum Einsatz kommen. Sofern Patienten nicht auf Medikamente ansprechen, ist es in einigen Fällen einen Versuch wert.

In Studien konnte man bereits herausfinden, dass dadurch seltener epileptische Anfälle auftreten. Kommt es zu Hirnkrämpfen, fallen diese nicht so schwer aus.

Weitere Einsatzgebiete des Hirnschrittmachers

  • Ein essentieller Tremor, der Bewegungsstörungen, die oft an den Händen auftreten, auslöst
  • Chorea Huntington
  • Eine Dystonie, bei der sich die Skelettmuskeln zusammenziehen
  • Psychiatrische Zwangsstörungen
  • Eine fokale Epilepsie

Implantation eines Hirnschrittmachers

Voruntersuchungen vor dem Einsetzen eines Hirnschrittmachers

Bevor ein Hirnschrittmacher eingesetzt werden kann, müssen einige Voruntersuchungen stattfinden. Dazu zählen neurologische, neurophysiologische, neuropsychologische, radiologische und psychiatrische Untersuchungen. So ist es erforderlich, dass die Mediziner das Hirnareal, in dem die Stimulation der Elektroden stattfinden soll, genauestens bestimmen.

Zusätzliche Untersuchungen sind ein Gedächtnistest sowie eine Magnetresonanztomographie (MRT). Die Voruntersuchung hilft dabei, die individuellen Gefahren durch Nebenwirkungen mit den Behandlungsvorteilen zu vergleichen und miteinander abzuwägen.

Der operative Eingriff für einen Hirnschrittmacher

Die Tiefe Hirnstimulation setzt sich aus zwei Abschnitten zusammen.

Einsetzen der Elektrode am Gehirn

Im ersten Schritt wird die Elektrode vom Chirurgen am offenen Gehirn eingesetzt. Der Patient erhält eine lokale Betäubung, bleibt jedoch zumeist bei vollem Bewusstsein. Auf diese Weise kann er dem Operateur mitteilen, wenn ein Kribbeln oder andere Missempfindungen auftreten.

Um den Kopf des Patienten stillzuhalten, wird ein stereotaktischer Ring befestigt. Damit er das passende Hirnareal aufspüren kann, fertigt der Arzt per Magnetresonanztomographie eine weitere Aufnahme an. Durch dieses Vorgehen kann er auch den richtigen Zugangsweg bestimmen.

Mit einem geringfügigen Hautschnitt am Kopf erhält der Operateur Ausblick auf die knöcherne Schädeldecke. In den Knochen wird ein kleines Loch gebohrt, über das einige Mikroelektroden in das Gehirn gelangen. Da sich im Gehirn keine Schmerzrezeptoren befinden, verspürt der Patient auch keine schmerzhaften Beschwerden.

Über die Mikroelektroden werden schwache Testimpulse abgegeben, die stimulierend wirken. Mithilfe der Rückmeldungen des Patienten bestimmt der Neurochirurg die Hirnregion, die es zu behandeln gilt. An dieser Stelle wird die richtige Stimulationselektrode des Hirnschrittmachers eingesetzt.

Einsetzen des Impulsgebers

Für den zweiten Abschnitt der Implantation erhält der Patient eine Vollnarkose. Danach wird der Hirnschrittmacher-Impulsgeber in der Brustregion oder unter dem Schlüsselbein implantiert. Über ein Kabel unter der Haut stellt der Operateur eine Verbindung zu den Elektroden im Hirn her. Schon während der Operation werden die Grundeinstellungen des Hirnschrittmachers programmiert.

Insgesamt nimmt die Implantation des Neurostimulators etwa fünf Stunden in Anspruch.

Nach der Implantation eines Herzschrittmachers

Das Aktivieren des Hirnschrittmachers wird einige Tage nach der Implantation des Geräts durchgeführt, damit sich der Patient in Ruhe von der Operation erholen kann. Bis zur individuell passenden Einstellung des Neurostimulators vergehen manchmal einige Wochen, sodass also Geduld erforderlich ist.

Da der Hirnschrittmacher nur die Symptome und nicht die auslösende Ursache behandelt, kann er die Erkrankung nicht heilen. Wird das Gerät deaktiviert, hat dies die Rückkehr der Symptome zur Folge.

Dennoch bewerten die Ärzte die Tiefe Hirnstimulation als effiziente Behandlung, weil sie nur selten zu Nebenwirkungen führt. Vor der Implantation des Neurostimulators ist es überaus wichtig, die Risiken der Therapie mit den Einschränkungen bei der Lebensqualität aufgrund der Krankheiten gegeneinander abzuwägen und dann eine Entscheidung zu treffen. So wurde bei zahlreichen Patienten eine bessere Lebensqualität durch den Hirnschrittmacher erreicht.

Kontraindikationen: Wann sollte ein Hirnschrittmacher nicht eingesetzt werden?

Als nicht sinnvoll gilt eine Tiefe Hirnstimulation im Falle von schweren psychiatrischen Krankheiten oder bei einer Demenz. Weitere Kontraindikationen sind schwere allgemeine Erkrankungen sowie verschiedene Veränderungen des Gehirns, weil durch sie das Risiko der Operation deutlich höher ausfällt.

Risiken einer Hirnschrittmacher-Implantation

Die Implantation eines Hirnschrittmachers ist mit verschiedenen Risiken verbunden. Dabei gilt es zwischen Problemen durch den operativen Eingriff und die elektrische Stimulation zu unterscheiden.

Mögliche Komplikationen im Rahmen der Operation

  • Blutungen
  • Gefäßverletzungen
  • Neurologische Beschwerden wie Sprachstörungen oder Lähmungen, die jedoch normalerweise nur vorübergehend andauern
  • Infektionen wie eine Meningitis (Hirnhautentzündung) oder Enzephalitis (Gehirnentzündung)
  • Technische Probleme
  • Das Verrutschen der Elektroden, sodass eine weitere Operation stattfinden muss

Nebenwirkungen durch die elektrische Stimulation

Auch durch die Elektroden zeigen sich mitunter unerwünschte Nebenwirkungen, die von ihrer Position abhängen.

  • Sehstörungen
  • Sensibilitätsstörungen wie Kribbeln
  • Störungen beim Sprechen
  • Psychische Beeinträchtigungen wie euphorisches Verhalten oder depressive Verstimmungen

Die meisten Nebenwirkungen lassen sich durch medizinische Behandlungen jedoch wieder beheben. Zu diesem Zweck erfolgt eine Korrektur der stimulierenden Impulse, die vom Hirnschrittmacher abgegeben werden. Falls es erforderlich ist, kann der Hirnschrittmacher auch deaktiviert werden.

Nebenwirkungen im Rahmen der Genesung

Konnten der Schrittmacher und die beiden Empfänger eingesetzt werden, so beginnt der Prozess der Genesung. Dieser ist gerade in den ersten Tagen aber mit häufigen Stimmungsschwankungen des Operierten verbunden. So kann es zu einem manischen Verhalten kommen, das zuweilen an störrische Kinder erinnert. In der Regel sind diese Erscheinungen indes temporär, kommt es nach wenigen Wochen – die medikamentös unterstützt werden – doch zu einer deutlichen Besserung des Gesamtbildes.

  • Das Gehirn arbeitet wie beabsichtigt,
  • Depressionen sinken ab und lassen sich von selbst bewältigen,
  • chronische Krankheiten werden behoben.

Der Mensch kann wieder seine volle Leistungsstärke nutzen, das Gehirn als Zentrum des Bewusstseins wieder sein ganzes Spektrum an Fähigkeiten und Eigenschaften ausspielen.

Kosten der OP und Haltbarkeit der Batterie eines Hirnschrittmachers

Bei der Operation zur Implantation eines Hirnschrittmachers muss man mit Kosten um die 30.000 Euro rechnen. Diese werden von den Krankenkassen übernommen.

Der Antrieb des Hirnschrittmachers erfolgt durch Batterien. Ihre Haltbarkeit schwankt zwischen zwei und sieben Jahren. Danach ist ihr Austausch notwendig. Dieser Eingriff lässt sich ohne eine Vollnarkose vornehmen.

Der Hirnschrittmacher aus ethischer Sicht

Wie der Neurostimulator im Gehirn genau wirkt, ließ sich noch nicht klären. Aufgrund des Umstandes, dass der Hirnschrittmacher das Verhalten und die Stimmung des Patienten beeinflussen kann, wird die Behandlung auch aus ethischer Sicht diskutiert. So lassen sich theoretisch durch eine Tiefe Hirnstimulation Leistungssteigerungen des Gehirns erzielen, wodurch Vorteile beim Lernen oder im Wettbewerb erreicht werden könnten.

Der Nationale Ethikrat sieht es als Vorteil der Neuroimplantate an, dass sich die Tiefe Hirnstimulation rückgängig machen lässt. So ist es jederzeit möglich, den Hirnschrittmacher zu deaktivieren.

Quellen:

  • Fortschritte der Neurologie - Psychiatrie: Morbus Parkinson - Neuartiger Hirnschrittmacher, Georg Thieme Verlag KG, 2015, Seite: 369
  • De Gruyter, Schiele und Schön: Biomedizinische Technik: Neuer Hirnschrittmacher für Parkinson-Patienten, Volume 50, Issue 11, 2005, Seite: 380
  • Giatros - Neurologie, Psychiatrie und Psychotherapie, Universimed, Hoffmann & Hoffmann, Volume 18, Issue 6, 2002
  • François Alesch, Iris Kaiser: Tiefe Hirnstimulation: Ein Ratgeber für Betroffene bei Morbus Parkinson, Springer-Verlag, 2011
  • Jose M. R. Delgado: Gehirnschrittmacher - Direktinformation durch Elektroden, Ullstein, 1971
  • Pharmazeutische Zeitung: Tiefe Hirnstimulation Schrittmacher im Schädel, Pharmazeutische Zeitung, Volume 155, Issue 1, 2010, Seite: 32
  • Ludwig, Evelyn: Der große TRIAS-Ratgeber Parkinson-Krankheit, TRIAS, 2., überarb. Aufl., 2007, ISBN 3830433867
  • Helmut Dubiel: Tief im Hirn, Kunstmann Verlag, 2006, ISBN 3888974518
  • Isabelle Vonberg: Differentielle Effekte der tiefen Hirnstimulation von STN und VIM auf kognitive Komponenten der Wortproduktion, Medizinische Fakultät Charité - Universitätsmedizin Berlin, 2019
  • aerzteblatt.de: Hirnschrittmacher lindert Typ-2-Diabetes, 2018, www.aerzteblatt.de, abgerufen am 05.12.2019

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