Künstliche Intelligenz soll beginnende epileptische Anfälle erkennen und unterbrechen

Ende September ist der erste minimalinvasive Hirnschrittmacher für Epilepsiepatienten zugelassen worden, der die Anfallshäufigkeit und Stärke deutlich reduzieren kann. In einer Folgestudie untersuchen Forscher des Universitätsklinikums Freiburg nun, wie mittels Künstlicher Intelligenz bereits erste Anfallssignale erkannt und durch gezielte Stimulation unterbrochen werden können.

„Der Hirnschrittmacher kann das Leben von vielen Epilepsiepatientinnen und -patienten fundamental verändern. Wir können damit Menschen, die teils Jahrzehnte unter einer nichtbehandelbaren Epilepsie gelitten haben, sehr erfolgreich therapieren“, sagt Studienleiter Prof. Andreas Schulze-Bonhage. Die dünne Membran des Stimulators wird unter der Kopfhaut platziert und verringert das Anfallsgeschehen durch leichte elektrische Impulse, die der Schrittmacher an das Gehirn abgibt.

Die wirksame Therapie weiter personalisieren

„Wir konnten bereits zeigen, dass der Hirnschrittmacher sehr wirksam ist, wenn damit ein festgelegtes Hirnareal täglich 30 Minuten lang leichte elektrische Stimulationen erfährt. Mit der neuen Studie möchten wir einen Schritt weitergehen. Dann soll die Stimulation sehr schnell dann erfolgen, wenn der Anfall beginnt“, so Schulze-Bonhage. Dabei soll über ein Closed-loop-System die Hirnaktivität anhand eines eingebauten Elektroenzephalogramms (EEG) dauerhaft gemessen werden. Mittels Künstlicher Intelligenz sollen dann typische Signale zu Beginn eines Anfalls identifiziert werden und eine geeignete Stimulation auslösen. „Außerdem möchten wir noch genauer verstehen, für wen die Behandlung besonders vielversprechend ist. So könnten wir die Stimulation gezielt diesen Epilepsie-Patienten anbieten“, erklärt Schulze-Bonhage. Die Studie wird anhand bestehender und neu in der Studie gewonnener Patientendaten durchgeführt.

Kleiner Eingriff, große Wirkung

Der Hirnschrittmacher wurde in bisherigen Studien bei Menschen eingesetzt, bei denen jahrelange medikamentöse Therapieversuche nicht ausreichend wirkten und bei denen ein epilepsiechirurgischer Eingriff ins Gehirn nicht in Frage kam. Das System wird unter der Kopfhaut platziert. Ein Öffnen des Schädelknochens ist nicht notwendig, was das Risiko eines solchen Eingriffs im Vergleich zu einer offenen Gehirnoperation weiter reduziert. In den Zulassungsdaten ließ sich für viele der behandelten Patienten ein deutlicher Vorteil nachweisen, was Häufigkeit und Stärke der Anfälle anging. Ein Patient konnte mit dem System sogar auftretende Anfälle akut beenden und damit motorische Anfälle um rund 75 Prozent reduzieren.

Was zunächst für Epilepsie-Patienten entwickelt wird, könnte den Forschern zufolge künftig auch bei weiteren neurologischen Erkrankungen eingesetzt werden, bei denen es heute nur unzureichende Behandlungen gibt, etwa für die Rehabilitationsunterstützung nach einem Schlaganfall, die Behandlung von schweren Depressionen oder von abgegrenzten, chronischen Schmerzen.

Geleitet wird das Gesamtprojekt BRAIN-MEP durch das Medizintechnik-Unternehmen Precisis GmbH, auch die technische Fakultät der Universität Freiburg ist mit Projekten an der Weiterentwicklung des Hirnschrittmachers beteiligt.