Bei der tiefen Hirnstimulation (THS; Synonyme: Deep Brain Stimulation; DBS; "Hirnschrittmacher"; Tiefenhirnstimulation) handelt es sich um ein therapeutisches Verfahren der Neurochirurgie und Neurologie, welches primär zur Behandlung von Bewegungsstörungen, insbesondere eines fortgeschrittenen idiopathischen Parkinsonsyndroms, erfolgreich eingesetzt werden kann. Das Verfahren beruht auf der Implantation von Elektroden, die mit einem Impulsgeber mittels subkutan ("unter der Haut") verlegter Kabel verbunden sind. In Abhängigkeit von der Stromfrequenz kann in der jeweiligen Hirnregion ein Stimulationsreiz oder ein Deaktivierungsreiz erfolgen. Neuere Verfahren, die aktuell jedoch noch Gegenstand der Forschung sind, erlauben eine an die elektrischen Hirnströme angepasste Stimulation der Zielregion im Gehirn.  

Zielsetzung und Wirkungsweise der tiefen Hirnstimulation (THS)

Zielsetzung 

Die primäre Zielsetzung der THS ist die symptomatische Behandlung von Bewegungsstörungen und bestimmten psychiatrischen Zuständen. Durch gezielte elektrische Stimulation bestimmter Hirnareale soll die THS:

• Symptome reduzieren, die durch konventionelle Therapien wie Medikation oder Psychotherapie nicht ausreichend kontrolliert werden können.
• Lebensqualität verbessern durch Verringerung der Krankheitssymptome und Erhöhung der Funktionsfähigkeit im Alltag.
• Neurologische Funktionen modulieren, um eine bessere Kontrolle über Bewegungsstörungen oder Verhaltensanomalien zu erreichen.

Wirkungsweise

Die THS nutzt elektrische Impulse, um neuronale Aktivitäten in spezifischen Gehirnregionen zu regulieren. Die Elektroden werden gezielt in Bereiche implantiert, die mit den jeweiligen Symptomen in Verbindung stehen:

• Bei Parkinson’s Syndrom wird häufig der Nucleus subthalamicus oder der Globus pallidus internus stimuliert, um Symptome wie Tremor, Rigor und Bewegungsverlangsamung zu reduzieren.
• Bei Dystonie zielt die Stimulation auf den Globus pallidus internus, um unwillkürliche Muskelkontraktionen und Fehlhaltungen zu kontrollieren.
• Bei psychiatrischen Störungen wie schwerer Depression oder Zwangsstörungen werden Regionen wie der subgenuale cinguläre Cortex oder der Nucleus accumbens anvisiert, um emotionale und kognitive Funktionen zu beeinflussen.

Indikationen (Anwendungsgebiete)

• Depression − Die Depression stellt eine wichtige Nebenwirkung der Stimulation bei Morbus Parkinson dar. In der Therapie der Depression selbst kann das Verfahren jedoch auch erfolgreich sein. Zielregionen sind unter anderem der subgenuale cinguläre Cortex und der Nucleus accumbens.
• Dystonie − Dystonien (Störungen der Haltungs- und Bewegungskontrolle) können sowohl medikamentös als auch durch die Injektion vom Botulinumtoxin behandelt werden. Die tiefe Hirnstimulation mit den Zielregionen des Thalamus oder des Globus pallidus internum ist eine weitere Therapieoption. In klinischen Studien zeigte sich jedoch, dass die Stimulation des Globus pallidus mit einem besseren Therapieergebnis verbunden ist, weshalb sich diese Zielregion bei der Behandlung der Dystonie durchgesetzt hat.
• Epilepsie und Clusterkopfschmerz − Die Behandlung der Epilepsie und des Clusterkopfschmerzes mittels tiefer Hirnstimulation sind aktuell Bestandteil der Forschung und erfolgt aktuell nur im Rahmen klinischer Studien.
• Essentieller Tremor (Form des Tremors (Zittern), die ohne erkennbare neurologische Grunderkrankung auftritt) − Nur bei der Hälfte aller Patienten mit einem vererbten essentiellen Tremor sind, die Symptome der Krankheit in ausreichendem Maße mit Medikamenten zu behandeln. Eine Alternative hierzu ist die tiefe Hirnstimulation, bei der zwei Elektroden in den Nucleus ventralis intermedius des Thalamus implantiert werden.
• Idiopathisches Parkinson Syndrom − Unter Beachtung der Indikationen und Kontraindikationen stellt die tiefe Hirnstimulation eine Behandlungsmethode für Patienten mit medikamentös refraktären on-off Fluktuationen (durch Medikamente nicht mehr zu behandelnde Über- und Unterbeweglichkeit im Wechsel) und Dyskinesien (pathologische Bewegungen) infolge eines fortgeschrittenen idiopathischen Morbus Parkinson dar. Zur Behandlung erfolgt die Stimulation des Nucleus subthalamicus, aber auch des Nucleus ventralis intermedius thalami als Teil des Thalamus und des Nucleus pedunculopontinus.  
  Parkinsonkranke profitieren davon bereits in einem mittleren Krankheitsstadium, d. h. am Ende der „Honeymoon-Phase“, wenn erste motorische Fluktuationen (Schwankungen) auftreten. Dieses ist in der Regel erst nach einer Krankheitsdauer von mindestens vier Jahren der Fall. In einem sehr frühen Stadium scheint dagegen die tiefe Hirnstimulation mehr Risiken als Nutzen zu bringen.
• Multiples Sklerose (MS) − Bei der Multiplen Sklerose sind die Erfolge der tiefen Hirnstimulation mäßig bis schlecht. Die Stimulation kann zur Behandlung eines Tremors und der Ataxie (Koordinationsstörung) im Rahmen der Erkrankung eingesetzt werden.
• Neuropathischer Schmerz (Schmerzen, die durch eine Läsion oder eine Dysfunktion des Nervensystems verursacht werden) − Neuropathische Schmerzen, die zum Beispiel nach einer Blutung des Thalamus als sogenanntes Thalamus-Schmerzsyndrom auftreten können, lassen sich teilweise effektiv mit der tiefen Hirnstimulation behandeln. Dies ist von großer Bedeutung, da Patienten häufig unter starker Depression mit teilweise suizidalen Gedanken (Selbstmordgedanken) leiden. 
• Tourette Syndrom (Synonym: Gilles-de-la-Tourette-Syndrom, GTS; eine neurologisch-psychiatrische Erkrankung, die durch das Auftreten von Tics („nervöses Zucken“) charakterisiert ist) − Im Rahmen klinischer Studien werden Patienten, die an einem Tourette Syndrom leiden, mit tiefer Hirnstimulation behandelt. Zielregionen stellen beispielsweise der Thalamus, der Globus pallidus internus, die Capsula interna sowie der Nucleus accumbens dar. Eindeutige Ergebnisse des Therapieerfolges liegen zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht vor.
• Zwangsstörungen − Auch bei Zwangsstörungen, die häufig die Sexualität, Reinlichkeit und Kontrolle betreffen, kann die Stimulation bestimmter Regionen des zentralen Nervensystems von Erfolg sein. Zielregionen sind die Capsula interna, der Nucleus accumbens und der Nucleus subthalamicus.

Kontraindikationen (Gegenanzeigen)

• Verwirrtheit
• Demenz
• Ausgeprägte Stand- und Gangunsicherheit
• Gravierende Begleiterkrankungen
• Andere Kontraindikationen müssen individuell bestimmt werden.

Vor der Therapie

Vor Durchführung der Therapie muss präzise evaluiert (beurteilt) werden, ob und inwieweit ein Patient von einer tiefen Hirnstimulation profitieren kann. Weiterhin muss eine Abwägung aller Risikofaktoren und dem möglichen Nutzen der Therapie erfolgen. Mögliche Kontraindikationen für die Operation müssen beurteilt werden. Außerdem muss dem Patienten mitgeteilt werden, dass bei Nebenwirkungen oder einem nicht ausreichenden Therapieerfolg die Stimulation gestoppt und die Applikation entfernt werden kann.

Das Verfahren

Zur Stimulation einer Hirnregion sind verschiedene Komponenten notwendig. Für die Funktion der Stimulation ist der Impulsgeber entscheidend, da über diesen die jeweiligen Impulse kontinuierlich abgegeben werden. Vom Impulsgeber ausgehend werden die Impulse über Elektrodenverlängerungen zu den Elektroden in der Zielregion des Gehirns übermittelt. Der Impulsgeber selbst befindet sich nicht intrakraniell (im Schädel), sondern wird subkutan (unter der Haut) im Bereich des Thorax (Brustkorb) installiert.

Zur Anpassung der Stimulationsparameter kann der Impulsgeber über Telemetrie (per Funk) korrekt und patientenspezifisch eingestellt werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass das Gerät zum Teil vom Patienten selbst beeinflusst werden kann.
Zur Implantation des Hirnstimulators werden dem Patienten in einer stereotaktischen Operation kleine Löcher in die Kalotte (Schädeldecke) gebohrt, über die die Elektroden in die jeweilige Region des Gehirns eingeführt werden können. Typischerweise erfolgt dies bei vollem Bewusstsein, sodass Lage und Funktion der Elektroden sofort überprüft werden können. Der Impulsgeber selbst kann im Rahmen der Implantation der Elektroden oder am Folgetag installiert werden. Die Zahl der Elektroden ist variabel.

Aktuell wird im Rahmen einer Studie ein rückgekoppelter Hirnstimulator implantiert, der eine adaptierte und somit bedarfsgerechte Stimulation des jeweiligen Hirnareals ermöglicht.

Der neurochirurgische Eingriff ist reversibel.

Nach der Therapie

• Nachsorgeuntersuchungen − Überprüfung des Stimulationserfolges und gegebenenfalls Anpassung der Therapie. Zur ausreichenden Funktion muss eine sinnvolle Kombination mit Medikamenten erfolgen, sofern diese notwendig sind. Bei einem idiopathischen Parkinsonsyndrom können ca. 70 % der Gesamtsymptome mittels tiefer Hirnstimulation erfolgreich unterdrückt werden. Des Weiteren muss die optimale Stimulationsstärke individuell ermittelt werden, was teilweise einige Monate in Anspruch nehmen kann.
• Psychologische Beratung − Bei unerwünschten Wirkungen der Stimulation, beispielsweise Depressionen, kann eine psychologische oder psychiatrische Therapie sinnvoll sein.
• Physiotherapie − Da unter anderem beim Parkinsonsyndrom viele Bewegungsmuster vor der Therapie nicht korrekt ausgeführt werden können, muss nach Implantation die Physiotherapie zur Wiedererlernung komplexer Bewegungsmuster genutzt werden.
• Ergotherapie − Im Rahmen der Ergotherapie kann vornehmlich die Feinmotorik der Patienten verbessert werden. Weiterhin müssen zum Beispiel eingenommene Fehlhaltungen korrigiert werden.

Mögliche Komplikationen 

Auch bei einer erfolgreichen Implantation der Elektroden und des Impulsgebers können eine temporäre (kurz anhaltende) oder persistierende (länger andauernde) Dysarthrie (motorische Sprechstörung) oder ein meist vorübergehendes manisches Verhalten mit inadäquat gehobener Stimmung, abnormer Antriebssteigerung, materiellem Verschwendungsverhalten und starker Einschränkung der persönlichen Leistungsfähigkeit folgen. Des Weiteren findet sich insbesondere bei Patienten, die unter einem idiopathischen Parkinsonsyndrom leiden, trotz Besserung der motorischen Störungen eine leichte bis höhergradige Depression bzw. depressive Episode.

Literatur

1. Deuschl G et al.: A Randomized Trial of Deep-Brain Stimulation for Parkinson's Disease. N Engl J Med. 2006. 355:896-908
   
2. Müller S, Christen M: Mögliche Persönlichkeitsveränderungen durch Tiefe Hirnstimulation bei Parkinson-Patienten. Nervenheilkunde. 2010. 29(11):779-783
3. Alesch F: Tiefe Hirnstimulation. Springer Verlag 2010
4. Mehrkens JH, Bötzel K: Tiefe Hirnstimulation mit Rückkoppelung bei Bewegungsstörungen.Klinikum der Universität München2013