Epilepsie

Minisensor erkennt Anfälle und ruft Hilfe

Eine Studie, die das System unter kontrollierten Bedingungen im Krankenhaus erprobt, läuft bereits. In vier Jahren könnte das System auf dem Markt sein.

Quelle: Universitätsklinikum Bonn

Das  EPItect-Projekt entwickelt einen im Ohr getragen Sensor, der epileptische Anfälle zuverlässig identifiziert und so die Diagnose und Therapie der Erkrankung erleichtert. Zum System gehört auch eine Alarmfunktion, die bei einer Attacke automatisch einen Helfer alarmiert – für die Patienten ein Gewinn an Bewegungsfreiheit und Lebensqualität. von Ulrich Kraft

Im antiken Griechenland galten Menschen mit Epilepsie als Heilige. Ihre charakteristischen Krampfanfälle mit unkontrollierten Muskelzuckungen und Bewusstseinstrübungen interpretierte man als Anzeichen dafür, von der „göttlichen Macht“ ergriffen zu sein. Im Mittelalter wurden die Betroffenen dann als von Dämonen besessen angesehen und mussten schlimmste Konsequenzen befürchten – von Bohrungen in die Schädeldecke, durch die die bösen Geister entweichen sollten, bis hin zum Exorzismus. Und auch nach diesen ganz finsteren Zeiten wurden Epileptiker noch lange als „Geisteskranke“ stigmatisiert und in „Irrenanstalten“ abgeschoben. Heute wird die Epilepsie glücklicherweise wesentlich sachlicher betrachtet – als eine der häufigsten chronischen Erkrankungen des zentralen Nervensystems.

Gewitter im Gehirn

Zwischen 500.000 und 800.000 Epilepsie-Patienten gibt es in Deutschland, darunter viele Kinder und Jugendliche. In ihrem Gehirn kommt es plötzlich zu abnormen, gleichzeitigen Entladungen vieler Nervenzellen, die nach kurzer Zeit wieder abebben. Wie sich das äußert, hängt davon ab, welche Hirnareale von dem neuronalen Gewittersturm betroffen sind. Insgesamt werden über 30 verschiedene Epilepsieformen unterschieden. Allen gemein ist, dass die Betroffenen Häufigkeit und Schwere der Anfälle oft nicht richtig erfassen. Ein jetzt angelaufenes Projekt namens „EPItect“ will das ändern.

Rainer Surges ist Projektkoordinator von EPItect und leitender Oberarzt an der Klinik für Epileptologie der Universität Bonn.

Quelle: Uniklinikum Bonn

In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit rund zwei Millionen Euro geförderten Verbundvorhaben wird ein tragbares Sensor-System entwickelt und im Alltagseinsatz getestet. Es soll einen epileptischen Anfall erkennen und den Träger warnen.  „Wir gehen davon aus, dass Epilepsie-Patienten nur etwa die Hälfte ihrer Anfälle bewusst wahrnehmen“, sagt Rainer Surges, Projektkoordinator und leitender Oberarzt an der Klinik für Epileptologie der Universität Bonn. Wie oft die Attacken auftreten und in welcher Stärke sind jedoch die Kriterien, nach denen die Therapie festgelegt und deren Wirksamkeit beurteilt wird. „Die Behandlung hängt davon ab, welche Symptome die Patienten uns schildern“, sagt Surges. „Wenn sie einen Teil der Anfälle aber gar nicht mitbekommen, ist auch die Grundlage für diese Entscheidungsfindung nicht korrekt.“ Der Neurologe spricht von einer diagnostischen Lücke.

Vielfalt der Symptome erschwert Einordnung

Missempfindungen, schmatzen, Nesteln an der Kleidung, Muskelzuckungen in Arm oder Bein, eine veränderte Wahrnehmung, Bewusstseinsstörungen  –  da epileptische Anfälle ganz unterschiedlich ablaufen können, ist es nicht leicht, die Symptome richtig einzuordnen. Zudem gehen die generalisierten und die komplex-fokalen Anfälle, die die gesamte Hirnrinde beziehungsweise größere Teile davon betreffen, typischerweise mit einem kurzfristigen Gedächtnisverlust einher. Um Form und Ausprägung der Erkrankung festzustellen und die Wirksamkeit der Therapie zu beurteilen, werden Epilepsie-Patienten deshalb nach der Diagnose einige Wochen in die Klinik aufgenommen. Dort sind sie dann rund um die Uhr an ein Elektroenzephalografie-Gerät angeschlossen, das Anfälle anhand der Hirnströme erfasst.

Der Haken daran: Ein Krankenhausaufenthalt entspricht nicht dem normalen Leben. Denn er schützt vor manchen Umständen, die das Auftreten epileptische Anfälle befördern können - wie starke körperliche Anstrengung, Stress, Schlafmangel oder übermäßiger Alkoholkonsum. „Deshalb wäre ein mobiles Messgerät, das die Betroffenen in ihrem Alltag tragen, ein echter Fortschritt“, erläutert Rainer Surges. Der Prototyp eines solchen Minisensors liegt bereits in Surges Schublade, entwickelt von der Cosinuss GmbH in München. Das von der TU München ausgegründete Start-up ist auf Wearables zur kontinuierlichen Erfassung von Körperdaten spezialisiert und rüstet mit seiner Technologie auch Spitzensportler wie den Gewinner des Ironman Hawaii Triathlons Jan Frodeno aus.

Herzfrequenz und Kopfbewegungen als Indizien des Anfalls

Das System für Epilespie-Patienten, das wie ein Hörgerät im Ohr befestigt ist, beherbergt Beschleunigungssensoren, die Bewegungen des Kopfes detektieren. Zudem wird Pulsfrequenz mittels Photoplethysmografie gemessen, einem auf Lichtabsorption beruhenden Prinzip, das auch die Apple Watch verwendet. „Aus Vorstudien wissen wir, dass sich epileptische Anfälle gut über einen beschleunigten Herzschlag und bestimmte Körperbewegungen feststellen lassen“, sagt Rainer Surges. „Beides sind Signale, die schon ganz am Anfang des Anfalls auftreten können.“

Alles dreht sich im EPItect-Projekt um diesen Prototypen.

Quelle: Cosinuss GmbH

Das EPITect-Projekt, an dem neben der Bonner Klinik für Epileptologie und der Cosinuss GmbH das Fraunhofer-Institut für Software- und Systemtechnik (ISST) Dortmund, der DRK-Landesverband Schleswig-Holstein und die Klinik für Neuropädiatrie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel beteiligt sind, will nicht nur die Epilepsie-Diagnostik verbessern, sondern auch die Entwicklung neuer Therapien. So lässt sich mit Hilfe des Mini-Sensors in klinischen Studien objektiv prüfen, ob beispielsweise ein bestimmter Wirkstoff die Zahl der Anfälle effektiv reduziert.

Im Ohr ist das Gerät einerseits komfortabel zu tragen und fällt nur wenig auf, andererseits kann es gut fixiert werden und verrutscht nicht so leicht wie etwa ein Armband. Das soll die Messungen genauer und zuverlässiger machen, erwarten die Forscher. Die Sensordaten werden erst aufs Smartphone und von da an einen Zentralcomputer weitergeleitet. Auf einer vom Fraunhofer ISST entwickelten Plattform kann der behandelnde Arzt die Anfallshäufigkeit seines Patienten dann einsehen.

Automatischer Hilferuf für mehr Autonomie

Darüber hinaus werden die eingehenden Informationen dort kontinuierlich auf Auffälligkeiten überprüft. Denn zum EPItect-System gehört auch eine Alarmfunktion, die den Nutzer bei einem beginnenden Anfall warnt und automatisch Hilfe holt, wenn er das selbst nicht mehr kann. Für Angehörige, Pflegende und vor allem für die Erkrankten selbst wäre das eine enorme Erleichterung und ein großer Gewinn an Lebensqualität, meint Rainer Surges. „Menschen mit Epilepsie haben oft Angst, nach einem Anfall hilflos dazuliegen“, berichtet der Neurologe. Deshalb würden sie es zum Beispiel nicht wagen, alleine im Wald spazieren zu gehen. Ein Sensor-System mit GPS-Funktion, die heute in jedem Smartphone integriert ist, ermöglicht es in solchen Notfällen, den Betroffenen schnell zu finden. Und verleiht ihm damit die nötige Sicherheit, um sich auch in eine Umgebung zu begeben, in der man nicht ständig auf andere Personen trifft. „Weiß ein Patient, dass automatisch Unterstützung herbeigerufen wird, traut er sich, Dinge zu tun, die er sonst eher nicht machen würde“, sagt Surges. „Der Sensor gibt den Betroffenen Autonomie und erhöht ihre Bewegungsfreiheit.“ Auch Angehörige müssten sich nicht mehr ängstigen, dass ein epilepsiekrankes Familienmitglied bei einem Anfall unversorgt bleibt.

Um Fehlalarme zu verhindern, ist EPItect interaktiv gestaltet. Überschreiten die Messwerte eine festgelegte Grenze, alarmiert das Smartphone den Träger zuerst per Vibration und Ton. Auf dem Display erscheinen dann kurze Testfragen, wie: Ist das, was Sie da sehen ein Apfel oder nicht. Lautet die Antwort nein, obwohl es sich um einen Apfel handelt, spricht das für eine Bewusstseinsstörung und damit für eine Epilepsie-Attacke. „Durch die Interaktion des Patienten lässt sich herausfinden, ob er tatsächlich einen epileptischen Anfall hat oder ob seine Herzfrequenz nur erhöht ist, weil gerade Sport treibt“, sagt Surges.

Marktfähiges Produkt als Ziel

Eine Studie, die das System unter kontrollierten Bedingungen im Krankenhaus erprobt, läuft bereits. Hier wollen die Forscher klären, wie die aufgezeichneten Daten bei einem epileptischen Anfall genau aussehen. Am Ende des auf drei Jahre angelegten Projekts steht ein Test der Technologie über drei bis sechs Monate im alltäglichen Leben zu Hause. Bis dahin soll der Sensor auch weiter verkleinert und optimiert werden. In vier Jahren könnte das System auf dem Markt sein, meint Surges. „Gerade bei der Epilepsie könnten mobile Gesundheitstechnologien das Leben enorm erleichtern und die Behandlung wesentlich verbessern“, sagt er. „Noch stehen wir am Anfang, doch in einigen Jahren wird sich der Alltag der Patienten dadurch grundlegend verändern.“

Mehr dazu im Internet:

Projektbeschreibung des BMBF

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