Andreas Schulze-Bonhage: Die KI, die Hirnschrittmacher bei Epilepsie präziser steuern soll

Professor Dr. Andreas Schulze-Bonhage vom Epilepsiezentrum des Universitätsklinikums Freiburg entwickelt im Projekt CLOUDIA eine KI, die Hirnschrittmacher bei Epilepsie präziser steuern soll. Rund 250.000 Menschen in Deutschland leiden an einer Epilepsie, die Medikamente nicht ausreichend lindern. Gefördert wird das zweijährige Forschungsprojekt durch das Programm Invest BW des Landes Baden-Württemberg.

Bislang müssen Ärzte den Krankheitsverlauf oft anhand von Anfallstagebüchern der Patienten einschätzen. Das ist lückenhaft: Nicht jeder Anfall wird bemerkt oder notiert, und eine Elektroenzephalografie erfasst meist nur begrenzte Zeiträume. Genau an dieser Lücke setzt die neue KI-Analyse an.

Wie funktioniert die KI-Analyse im Hirnschrittmacher?

Schulze-Bonhage und sein Team zeichnen im Rahmen von CLOUDIA für die Entwicklung sowie die klinische Prüfung der KI-gestützten Auswertungen verantwortlich. Dabei soll die Software epileptische Anfälle über längere Zeiträume hinweg verlässlich aufspüren und dabei auch wiederkehrende Muster der Hirnaktivität erfassen.

Die dafür genutzten Hirnschrittmacher sind bereits im klinischen Einsatz und reduzieren Anfälle über elektrische Impulse; ihre Elektroden liegen unter der Kopfhaut auf dem Schädelknochen. Schulze-Bonhage sieht in der KI-gestützten Echtzeitauswertung das Potenzial, dass Patienten bei einem Anfall künftig den für sie optimalen Reiz erhalten. Bereits im Herbst 2022 erhielt dieses innovative, minimalinvasive Stimulationsverfahren für Epilepsiebetroffene seine europäische Marktzulassung. Das Universitätsklinikum Freiburg hatte hierfür die maßgeblichen klinischen Studien in Europa koordiniert und geleitet. Dieses Gerät wird unter der Kopfhaut platziert, ohne dass der Schädelknochen geöffnet werden muss, und misst die Hirnaktivität über ein eingebautes Elektroenzephalogramm fortlaufend in einem sogenannten Closed-Loop-System.

Wem hilft der Hirnschrittmacher schon heute?

Für eine Behandlung kommen Patienten infrage, denen mindestens zwei passende Medikamente nicht geholfen haben und bei denen sich das anfallsauslösende Hirngewebe operativ nicht oder nur mit geringer Erfolgsaussicht entfernen lässt. Schulze-Bonhage zufolge kann das Gerät Häufigkeit und Schwere der Anfälle deutlich verringern.

• Schon in den Zulassungsdaten der Hardware zeigte sich bei vielen Behandelten ein klarer therapeutischer Vorteil: Ein dokumentierter Patient konnte seine Anfälle dadurch akut beenden und motorische Anfälle um rund 75 % reduzieren.
• Seine Wirkung entfaltet das System, indem es ein bestimmtes Hirnareal täglich für 30 Minuten mit sanften elektrischen Impulsen stimuliert.

Was kommt als Nächstes?

Das Epilepsiezentrum in Freiburg hat schon zuvor an der KI-gestützten Erkennung beginnender Anfälle geforscht und baut diese Arbeit nun im CLOUDIA-Projekt weiter aus. Künftig soll die KI typische Signale zu Beginn eines Anfalls identifizieren und automatisch eine passende Stimulation auslösen.

Nach Einschätzung der Entwickler könnte ein solches System später auch bei anderen neurologischen Erkrankungen zum Einsatz kommen, etwa in der Schlaganfall-Rehabilitation, bei schweren Depressionen oder chronischen Schmerzen.