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Die tiefe Hirnstimulation – „Hirnschrittmacher“

Bei der „Tiefen Hirnstimulation“ (THS) werden dem Patienten zwei Elektroden in das Gehirn eingesetzt. Überaktive Zellen im Gehirn werden durch die dauerhafte Einleitung eines schwachen elektrischen Stroms über die Elektroden gehemmt, aber nicht zerstört. Die Elektroden sind mit einem Kabel verbunden, das zu einem batteriebetriebenen „Hirnschrittmacher” führt, der unter der Haut unterhalb des Schlüsselbeins oder in der Bauchdecke eingesetzt wird. Aber unter welchen Voraussetzungen wird die Operation durchgführt und wie läuft sie genau ab? Was kann die tiefe Hirnstimulation leisten? Und was nicht?

Warum wird der Hirnschrittmacher eingesetzt?

Beim fortgeschrittenen Morbus Parkinson unterliegt die Beweglichkeit zunehmend starken Schwankungen, da bei vielen Patienten die Wirkung der Medikamente nicht mehr den ganzen Tag gleichmäßig anhält. Stattdessen kommt es zu sogenannten Wirkungsschwankungen, sodass sich die Parkinson-Symptome jeweils verstärken, sobald die letzte Einnahme der Parkinson-Medikamente eine bestimmte Zeitdauer zurückliegt. Durch eine dauerhafte elektrische Stimulation – die Tiefe Hirnstimulation – lässt sich die unkoordinierte Kommunikation im Gehirn direkter und gleichmäßiger beeinflussen als mit einzelnen Tabletteneinnahmen. So kann das Bewegungsprofil auch im fortgeschrittenen Stadium der Krankheit wieder geglättet werden. Auch über die Jahre immer stärker gewordenes Zittern lässt sich durch die Tiefe Hirnstimulation wieder lindern, wenn Medikamente nicht mehr ausreichen.

Seit wann gibt es die Tiefe Hirnstimulation?

Die Tiefe Hirnstimulation existiert bereits seit Ende der 1980er Jahre und ist seit 1998 für Morbus Parkinson zugelassen. Weltweit gibt es über 140.000 behandelte Patienten.1 Neben dem Morbus Parkinson ist das Verfahren auch für andere Bewegungsstörungen wie den „essentiellen Tremor“ (bestimmte Form von Zittern) und die „Dystonie“ zugelassen und wird bei einer Reihe anderer Erkrankungen erprobt.

Voraussetzungen für den “Hirnschrittmacher” – für wen und zu welchem Zeitpunkt?

Wenn es im Krankheitsverlauf nach zumeist langjähriger guter medikamentöser Therapierbarkeit zu vermehrten Bewegungsschwankungen im Laufe des Tages kommt oder wenn ein medikamentös nicht ausreichend behandelbarer Tremor im Vordergrund steht, kann die Tiefe Hirnstimulation zum Einsatz kommen. Dabei sollten zunächst die medikamentösen Behandlungsoptionen möglichst ausgeschöpft sein und im Alltag sollte eine relevante Einschränkung der Lebensqualität bestehen. Die Behandlung findet also in der fortgeschrittenen Phase der Erkrankung statt. Andererseits ist es wichtig die Operation früh genug durchzuführen, um sozialer Isolation und Verlust der Selbständigkeit vorzubeugen und einen möglichst großen Wiedergewinn der Lebensqualität zu erzielen. Die Wahl des richtigen Zeitpunktes ist also von besonderer Bedeutung. Dies und die genauen Erwartungen an eine Operation sollten mit dem Arzt besprochen werden. Ihr Arzt wird Sie auch über mögliche medizinische Aspekte, die gegen eine Operation sprechen könnten (Gegenanzeigen) aufklären und daraufhin untersuchen.

Voraussetzungen für die Tiefe Hirnstimulation im Überblick:

  • Die Symptome müssen grundsätzlich auch auf die Behandlung mit L-Dopa angesprochen haben
  • Es darf keine Demenz, schwere Allgemeinerkrankung oder schwerwiegende psychische Störung wie eine ausgeprägte Depression bestehen
  • Das Alter spielt eine Rolle, doch diese Voraussetung kann variieren. Oftmals wird die THS ab ca. 70 Jahren nicht mehr empfohlen
  • Mögliche neurochirurgische Gegenanzeigen (Kontraindikationen): Hirnatrophie oder Blutungsneigung bzw. Blutgerinnungsstörungen
  • Es sollte eine relevante und objektive Einschränkung im Alltag bzw. in der Lebensqualität bestehen, die durch die THS gelindert werden kann

Wie funktioniert die Tiefe Hirnstimulation?

Durch einen spezialisierten Neurochirurgen werden Elektroden dauerhaft in das Gehirn implantiert. Heute wird bei Morbus Parkinson meist der sogenannte „Nucleus subthalamicus“ als Zielpunkt gewählt (siehe Abbildung).

Der Nucleus subthalamicus als Zielpunkt der Tiefen Hirnstimulation

Das Gehirn wird millimetergenau mit einer Kernspintomographie (Schichtdarstellung des Gehirns) vermessen. Der Neurochirurg führt die Elektrode exakt an den Zielpunkt. Der Neurologe prüft bereits während der Operation die Verbesserung der Beweglichkeit des Patienten. Von einem unter der Haut gelegenen Generator, ähnlich einem Herzschrittmacher, werden schnelle elektrische Impulse in das Gehirn geleitet (siehe Abbildung).

Schematische Übersicht zur Lage der einzelnen Komponenten bei der Tiefen Hirnstimulation

Diese elektrischen Impulse sollen die Teile des Gehirns, die aus dem Takt geraten sind, wieder in Einklang bringen.

Der Neurologe kümmert sich auch im weiteren Verlauf um die Anpassung des Stimulators und der Medikamente sowie um die regelmäßige Nachsorge. Er kann von außen mit einem Programmiergerät Änderungen vornehmen. Nach einigen Jahren ist die Batterie des Generators erschöpft. Dann wird der Generator durch eine kurze Operation gewechselt. Bis dahin kann der Patient den Batteriestand selbst kontrollieren. Es gibt zudem Generatoren, die sich von außen wieder aufladen lassen.

Kurzzusammenfassung zu Ablauf & Dauer der THS-Operation:

  • Dauer: ca. 6 bis 8 Stunden (ca. zwei bis drei Stunden davon sind Patient*innen bei Bewusstsein)
  • Narkose: Während der Operation lokale Betäubung oder leichte Narkose, wahlweise auch Vollnarkose, die jedoch nach der Befestigung des Schädels am stereotaktischen Ring und der Öffnung der Schädels beendet werden muss, bevor die Elektroden ins Gehirn eingeführt werden. Beim schmerzfreien Einführen der Elektroden (das Gehirn selbst empfindet keine Schmerzen) sollten die Patienten bei Bewusstsein sein, da sie so zum Wirkungs- und Nebenwirkungsspektrum der Testimpulse befragt werden können. Zumindest bietet diese Vorgehensweise viele Vorteile, zum Beispiel den direkten Einfluss auf die optimale Platzierung. Dennoch gehen immer mehr Zentren auch dazu über, Parkinson-Patienten schlafend in Vollnarkose zu operieren, was aufgrund der modernen Bildgebung via CT und MRT auch immer besser und präziser funktioniert. Vorteil dieser Vorgehensweise ist nicht nur eine kürzere Operationszeit, sondern auch eine angenehmere und stressfreiere Operation für die Patienten.2,3 Außerdem können nicht alle Patienten im Wachzustand unter lokaler Betäubung operiert werden, zum Beispiel bei Patienten mit starker Dystonie.
  • Klinikaufenthalt: Nach der Operation bis zu 10 Tage, anschließend Reha-Klinik
  • Nachuntersuchung: Alle drei bis sechs Monate
  • Anschluss-Operationen: Nach ca. drei bis fünf Jahren muss eventuell die Batterie gewechselt werden (kleiner Einschnitt am Hals, örtliche Betäubung). Einige moderne Hirnschrittmacher kommen aber ohne Batterie aus.

Ablauf der Operation:

  1. Unter örtlicher Betäubung (teilweise auch unter Intubationsnarkose oder Vollnarkose) wird ein stereotaktischer Ring am Schädelknochen befestigt. Dieser Metallrahmen ist fest mit dem Operationstisch verbunden, damit der Kopf die ganze Zeit exakt an derselben Position bleibt. Denn um Risiken zu reduzieren und die Elektroden für den Hirnschrittmacher exakt zu platzieren, muss so präzise wie möglich gearbeitet werden (stereotaktische Gehirnoperation).
  2. Nun wird eine CT (Computertomographie) vom befestigten Kopf gemacht (Stereotaxie-CT). Die Ergebnisse werden mit Bilddaten eines vor dem Operationstag durchgeführten MRTs (Kernspintomographie / Magnetresonanztomographie) am Planungsrechner in Übereinstimmung gebracht. Dies ermöglicht die Darstellung der Gefäße in Kombination mit dem stereotaktischen Ring in bestmöglicher Auflösung, um so die Planung des Zugangswegs zu der jeweiligen Hirnregion unter Berücksichtigung der Gefäßverläufe und der Koordinate des Zielpunktes im Verhältnis zum stereotaktischen Ring vorzunehmen.
  3. Die Zielposition der Elektroden im Gehirn hängt stark von den individuellen Beschwerden des Patienten oder der Patientin ab. In der Regel liegt die Position in den Basalkernen, die großen Einfluss auf die Motorik haben. Dieses winzige Areal im Gehirn wird auch Nucleus subthalamicus (NST) genannt. Mithilfe der bildgebenden Verfahren und eines Computers werden nun der genaue Winkel und die Tiefe für die Platzierung der Elektroden berechnet.
  4. Nun wird ein zusätzlicher Bügel (der sog. Zielbügel) am stereotaktischen Ring befestigt, um während der Operation präzise navigieren zu können. Auf diesem werden der vorher berechnete Winkel, Koordinaten und die Nadeltiefe eingestellt.
  5. Anschließend wird die Kopfhaut ganz oder teilweise rasiert, je nach geplanter Zielposition und es werden zwei kleine Hautschnitte vorgenommen, um die Schädeldecke freizulegen.
  6. Dann wird je einzusetzender Elektrode ein kleines Loch (ca. 8 mm Durchmesser) in die Schädeldecke gebohrt (i.d.R. ein bis zwei), um die harte Hirnhaut zu öffnen.
  7. Erfolgte für die Befestigung des Schädels am stereotaktischen Ring, den Hautschnitt und das Bohren der Löcher eine optionale Intubationsnarkose, wird diese nun beendet, damit der Patient während der testweisen Platzierung der Elektroden im Gehirn befragt werden kann. So soll einerseits die bestmögliche Position der Elektroden gefunden werden, andererseits können Betroffene so während der Operation über Nebenwirkungen wie Taubheitsgefühle oder Sprechstörungen berichten.
  8. Nun werden eine oder mehrere (i.d.R. zwei bis fünf) sehr dünne Testelektrode (Mikroelektrode) eingeführt und zwar bis etwa 3 mm vor dem berechneten Zielpunkt. Die Mikroelektroden ermöglichen elektrische Ableitungen aus dem Kerngebiet, um für die Neurochirurgen als Orientierungshilfe zu fungieren. Keine Angst: Das Einführen der Elektroden ist schmerzfrei, denn das Gehirn selbst verfügt über keinerlei Schmerzrezeptoren.
  9. Nun werden Testimpulse über die Elektroden gesendet, während in Kommunikation mit den Patient*innen die Effekte der testweisen tiefen Hirnstimulation genau notiert werden. Hierbei werden Betroffene zu den Effekten auf die zu lindernden Parkinson-Symptome und mögliche Nebenwirkungen befragt. So werden in Zusammenarbeit mit den Patient*innen die optimale Position und Stimulationsstärke ermittelt, bevor die richtigen THS-Elektroden platziert werden. Abschließend wird deren finale Lage mit Röntgen kontrolliert.
  10. Im Anschluss werden Schrittmacher und Kabel unter Vollnarkose implantiert. In der Regel wird er unterhalb des Schlüsselbeins platziert, der Impulsgeber kann aber auch im Bereich des Bauches positioniert werden. Dann werden die Verbindungskabel unter der Haut bis zu den Elektroden im Gehirn vorgeschoben und verbunden.
  11. Meistens erfolgt die Implantation des Schrittmachers am selben Tag wie die Einführung der Elektroden. In einigen Kliniken können zwischen dem Platzieren der Elektroden und dem Einsetzen des Schrittmachers aber auch maximal zwei Tage vergehen.

WICHTIGER HINWEIS: Für Angaben bzgl. der praktischen Durchführung und des Erfolges der Tiefen Hirnstimulation kann von den Autoren und der Firma DESITIN ARZNEIMITTEL GMBH keine Haftung übernommen werden. Jede Leserin und jeder Leser ist angehalten, durch Rücksprache mit einem Arzt festzustellen, ob die gegebenen Angaben bzw. Empfehlungen gegenüber denen auf dieser Website abweichen.

Nachsorge:

  • Nach der Operation verbleiben Betroffene zunächst ein bis zwei Tage auf der neurochirurgischen Station. Hier werden weitere Kontrollen via Röntgen und CT durchgeführt, um die Positionierung der Elektroden zu überprüfen und Komplikationen auszuschließen.
  • Ein paar Tage nach der Operation wird der Hirnschrittmacher erstmals aktiviert. In der Neurologie werden Impulsstärke und weitere Parameter des Hirnschrittmachers solange angepasst, bis die Parkinson Symptome möglichst effektiv gelindert werden und das bei möglichst geringen Nebenwirkungen. Wie lange der Aufenthalt dauert, hängt also stark von der individuellen Situation der jeweiligen Patient*innen ab. Es kann einige Tage, aber teilweise auch Wochen dauern, bis alle Parameter stimmen.
  • Nach dem stationären Aufenthalt erfolgt eine Reha. Hier lernen Patient*innen außerdem den Umgang mit einer Art Fernbedienung, mit welcher vor allem die Impulsstärke und weitere Stimulationsparameter des Schrittmachers von außen eingestellt werden können.
  • Alle drei bis sechs Monate erfolgt zudem eine routinemäßige Nachuntersuchung.
  • Nach etwa drei bis fünf Jahren muss die Batterie gewechselt werden. Dies erfolgt über einen kleinen Schnitt am Hals, unter örtlicher Betäubung. Ein erneutes Anpassen der Elektroden im Gehirn ist nicht erforderlich. Moderne Geräte kommen zudem ohne Batterie aus und werden über ein Ladegerät aufgeladen.

Was sind die Risiken und Nebenwirkungen der Tiefen Hirnstimulation?

Die Tiefe Hirnstimulation ist grundsätzlich ein etabliertes Verfahren. Bei der minimalinvasiven Operation (kleinerer Eingriff) kann es in seltenen Fällen (ca. 1%) zu Verletzungen von Gehirngefäßen und hiermit einhergehenden Blutungen kommen, welche sowohl ohne wahrnehmbare Beschwerden als auch mit Beschwerden, wie zum Beispiel dem Auftreten von Lähmungen, verlaufen können. Zudem kann es ebenfalls in seltenen Fällen zu einer Entzündung des Implantats kommen, welches dann eine antibiotische Behandlung bis hin zu einer Entfernung des Implantats erforderlich machen kann. Durch die elektrische Stimulation selbst kann es zur Verschlechterung des Sprechens oder auch zu Kribbelempfindungen oder Verkrampfungen in Armen und Beinen kommen. Diese Nebenwirkungen sind jedoch meist nicht von Dauer, sondern von der genauen Anpassung der Stimulationseinstellung abhängig, die in den ersten Monaten immer wieder angepasst werden muss. Es ist daher wichtig, genügend Zeit für eine längere Rehabilitationsphase nach der Operation einzuplanen.

Führt die Tiefe Hirnstimulation zu seelischen Veränderungen oder zu Veränderungen der Persönlichkeit?

Die Tiefe Hirnstimulation ist aufgrund von klinischen Studien gut erforscht. Sie wirkt sich nicht wesentlich auf geistige Funktionen aus. Es stimmt allerdings, dass bei einigen Patienten, insbesondere in der Frühphase, nach der Operation Stimmungsschwankungen, suizidale Gedanken oder Verwirrtheitszustände auftreten können. Diese Nebenwirkungen sind durch Medikamentenanpassung und enge ärztliche Betreuung behandelbar und meist nicht dauerhaft. Man weiß heute, dass das Risiko hierfür insbesondere bei den Patienten besteht, die bereits vorher unter psychischen Veränderungen wie Depression, Halluzinationen oder Demenz litten. Es ist wichtig, dass solche Symptome vorher mit dem behandelnden Arzt offen besprochen werden, um gemeinsam zu entscheiden, ob eine Tiefe Hirnstimulation überhaupt sinnvoll ist. Die Langzeiterfahrungen der Tiefen Hirnstimulation sind gut. Vereinzelt werden jedoch im Verlauf der Jahre auch kognitive Veränderungen oder Unzufriedenheit berichtet. Wichtig für die Langzeitzufriedenheit ist eine realistische Erwartungshaltung der Betroffenen unter Einbeziehung der Familie.

Was verbessert die Tiefe Hirnstimulation?

Wissenschaftliche Ergebnisse zeigen, dass die Tiefe Hirnstimulation beim fortgeschrittenen Morbus Parkinson im Vergleich zur rein medikamentösen Therapie die Lebensqualität verbessern kann und eine aktivere Alltagsgestaltung ermöglicht.4 Zittern, Bewegungsarmut und unwillkürliche Körperbewegungen, ausgelöst durch Schwankungen der Medikamentenwirkung, können durch die Tiefe Hirnstimulation verbessert werden, wenn Medikamente allein nicht mehr helfen. Große klinische Studien zeigen eine durchschnittliche Verringerung der Medikation nach Tiefer Hirnstimulation um 50 % sowie eine Verbesserung von motorischen Symptomen, wie z. B. Unterbeweglichkeit oder Tremor, in folgendem Umfang (s. Tabelle):

Durchschnittliche Beweglichkeit pro Tag, nach Tiefer Hirnstimulation

Durchschnittliche Zeit/TagVorher6 Monate nach Stimulation
Beweglich3 Stunden8 Stunden
Überbeweglich2 Stunden1 Stunde
Unbeweglich6 Stunden2 Stunden
Veränderungen der Parkinson-Symptome nach THS5

Was kann die Tiefe Hirnstimulation nicht leisten?

Die Tiefe Hirnstimulation ermöglicht keine Heilung der Erkrankung. Sie erhöht die Lebensqualität durch Verbesserung der Beweglichkeit. Zum Morbus Parkinson können auch Symptome wie Störungen beim Wasserlassen, Gedächtnisstörungen oder Depressivität gehören, die von der Stimulation wenig oder gar nicht verbessert werden. Daher ist eine genaue Beratung vor der Operation durch den Neurologen wichtig. Eine realistische und nicht überhöhte Erwartungshaltung sowie ausreichend Informationen zu den Möglichkeiten und Grenzen der Tiefen Hirnstimulation sind entscheidend für den späteren, subjektiv wahrgenommenen Erfolg der Behandlung.

Checkliste für Tiefe Hirnstimulation:

  • Leiden Sie an der Parkinson´schen Erkrankung und bessert sich Ihre Beweglichkeit grundsätzlich durch Parkinsonmedikamente?
  • Haben Sie starkes Zittern oder über den Tag eine sehr wechselnde Beweglichkeit mit Unter- und Überbewegungen?
  • Ist Ihre Lebensqualität deutlich beeinträchtigt, weil Sie an Alltagstätigkeiten nicht mehr teilnehmen?
  • Ist Ihr Gedächtnis und Ihre Konzentration weitestgehend in Ordnung?
  • Haben Sie zunehmende Nebenwirkungen durch Medikamente?
  • Würden Ihre Familie und Ihr soziales Umfeld eine Tiefe Hirnstimulation unterstützen?

Dann ist die Tiefe Hirnstimulation möglicherweise für Sie eine Therapieoption.

Innerhalb der Arbeitsgemeinschaft Tiefe Hirnstimulation e.V. haben sich Ärzte und Experten aus Neurologie und Neurochirurgie zusammengeschlossen.

Hier erhalten Sie fachliche Informationen zum Thema Tiefe Hirnstimulation:

Arbeitsgemeinschaft Tiefe Hirnstimulation e.V.
Klinik für Neurologie
UK-SH, Campus Kiel
Haus 41, Arnold-Heller-Str. 3
24105 Kiel
Telefon: 0431-597-8544
www.tiefehirnstimulation.de


1 Tiefe Hirnstimulation, Medtronic. https://www.medtronic.com/de-de/fachkreise/therapien-prozeduren/neurologie-schmerztherapie/tiefe-hirnstimulation.html. Abgerufen am 12.10.2021.
2 Gross, R. E., Krack, P., Rodriguez-Oroz, M. C., Rezai, A. R., Benabid, A. L., Electrophysiological mapping for the implantation of deep brain stimulators for Parkinson’s disease and tremor. Mov Disord. 2006;21 Suppl 14:S259-83.
3 Kocabicak, E., Alptekin, O., Ackermans, L. et al. Is there still need for microelectrode recording now the subthalamic nucleus can be well visualized with high field and ultrahigh MR imaging? Front Integr Neurosci. 2015;9:46.
4 Mauras N, Rogol AD, Veldhuis JD. Increased hGH production rate after low-dose estrogen therapy in prepubertal girls with Turner’s syndrome. Pediatr Res. 1990 Dec;28(6):626-30. doi: 10.1203/00006450-199012000-00018. PMID: 2284161.
5 Dr. med. Lars Wojtecki, Prof. Dr. med. Alfons Schnitzler, Tiefe Hirnstimulation bei Morbus Parkinson, 2010. https://www.desitin.de/wp-content/uploads/2020/07/Parkinson_Hirnstimulation.pdf?bereich=patientenbereich.

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