Ipsihand

Gedankensteuerung soll Schlaganfallpatienten Beweglichkeit neu antrainieren

| Redakteur: Sebastian Gerstl

Diagramm der so genannten „Ipsihand“ im Einsatz: Das Gerät spürt Impulse im unbeschädigten Bereich des Schlaganfallpatienten (grün dargestellt), was dazu führt, dass sich die Plastikschiene an der Hand entsprechend öffnet und schließt. Durch stetige Wiederholung hilft die Ipsihand die heilen Gehirnbereiche zu trainieren und nach und nach Funktionen zu übernehmen, die zuvor von den durch den Schlaganfall beschädigten Hirnzellen durchgeführt wurden.
Diagramm der so genannten „Ipsihand“ im Einsatz: Das Gerät spürt Impulse im unbeschädigten Bereich des Schlaganfallpatienten (grün dargestellt), was dazu führt, dass sich die Plastikschiene an der Hand entsprechend öffnet und schließt. Durch stetige Wiederholung hilft die Ipsihand die heilen Gehirnbereiche zu trainieren und nach und nach Funktionen zu übernehmen, die zuvor von den durch den Schlaganfall beschädigten Hirnzellen durchgeführt wurden. (Bild: Matthew Holt / Sara Moser / Washington University School of Medicine)

Konditionierung des Gehirns: Forscher der Washington University School of Medicine in St. Louis haben mit der Ipsihand ein Gerät entwickelt, das verspricht, teilgelähmten Schlaganfallpatienten wieder die Kontrolle über ihre Gliedmaßen zurückzugeben.

Mit etwa 270.000 gemeldeten Vorfällen im Jahr zählen Schlaganfälle zu den häufigsten Erkrankungen in Deutschland. Etwa die Hälfte der betroffenen Patienten bleibt etwa ein Jahr nach dem Schlaganfall mit einer dauerhaften Behinderung zurück. Eines der heftigsten und schwerwiegendsten Symptome sind Lähmungserscheinungen in Arm, Bein, Gesicht oder sogar einer ganzen Körperhälfte. Ursache hierfür ist, dass durch einen Hirninfarkt oder Blutgerinnsel die Bereiche im Gehirn absterben, die zuvor für die Kontrolle der entsprechenden Körperbereiche zuständig waren.

In einigen Fällen kann Physiotherapie dabei helfen, die verlorenen motorischen Fähigkeiten wenigstens teilweise wieder zurückzuerlangen. Wiederholtes körperliches Training hilft den Patienten, Gehirn und Körper entsprechend zu trainieren, so dass gesunde Hirnbereiche den Teil der Körperkontrolle übernehmen können, der durch das Absterben der betroffenen Segmente verloren gegangen ist.

Forscher der Washington University School of Medicine in St. Louis haben in Studien ein Gerät erfolgreich getestet, dass diesen Vorgang gezielt unterstützt. Die so genannte Ipsihand besteht aus einer Handschiene und einer mit Elektroden und Sensoren ausgestatteten Haube, welche die Hirnströme ihres Trägers misst.

Das Gerät empfängt Gedankenimpulse in den gesunden Bereichen des Gehirns, die das Öffnen und Schließen an der gelähmten Hand auslösen soll. Diese Impulse werden an die Armschiene übertragen. Diese öffnet und schließt die Hand des Patienten entsprechend. Wie die Studie zeigt, ist es auf diese Weise schneller und effizienter als bisher möglich, die Gehirnbereiche zum Übernehmen der verlorenen Körperfunktionen zu trainieren als mit klassischen Reha-Maßnahmen.

In der Regel befinden sich die Gehirnbereiche, die tatsächlich die Kontrolle ausüben, auf der entgegengesetzten Körperseite als die entsprechenden Gliedmaßen. Die Neurochirurgen Eric Leuthardt und David Bundy, zwei der Autoren der jüngst im Fachmagazin Stroke veröffentlichten Studie, entdeckten aber vor einigen Jahren eine Eigenart in der Art und Weise, in der das Gehirn die Kontrolle über die Gliedmaßen des Körpers ausübt: Um beispielsweise die linke Hand zu bewegen, treten zuerst in der linken Gehirnhälfte elektrische Signale auf, die gewissermaßen den Plan, die Bewegung auszulösen, signalisieren. Millisekunden später wird dann der Bereich in der rechten Gehirnhälfte aktiv, der die eigentliche Handlung auslöst.

Die linke Gehirnhälfte zur Nutzung des linken Arms trainieren

Das an der Washington University Schoof of Medicine in St. Louis (USA) entwickelte Gerät misst Hirnströme und wertet diese aus. In Reaktion auf die Signale öffnet und schließt eine daran gekoppelte Schiene die Hand des Trägers.
Das an der Washington University Schoof of Medicine in St. Louis (USA) entwickelte Gerät misst Hirnströme und wertet diese aus. In Reaktion auf die Signale öffnet und schließt eine daran gekoppelte Schiene die Hand des Trägers. (Bild: Leuthard Lab / Washington University School of Medicine)

Bei einem durch einen Schlaganfall im linken Arm gelähmten Patienten wurden meist die entsprechenden Bereiche zur Körperkontrolle in der rechten Hirnhälfte beschädigt. Die entsprechenden Segmente auf der linken Gehirnseite, die die Intention der Bewegung signalisieren, sind davon aber meist nicht betroffen. Der entsprechende elektrische Impuls, der die Intention signalisiert, kann weiterhin gemessen werden; nur der für die entsprechende Körperkontrolle zuständige Bereich kann dieses Signal weder empfangen noch ausführen.

Hier setzt die von den Forschern entwickelte Ipsihand an. „Der Grundgedanke ist Folgender: Wenn man diese Signale, die mit der Bewegung der entsprechenden Gliedmaße auf der selben Seite des Körpers assoziiert werden, direkt mit der tatsächlichen Bewegung koppeln kann, wird das Gehirn mit der Zeit neue Verbindungen herstellen die es den unbeschädigten Hirnbereichen erlauben, selbst wieder die Kontrolle über die gelähmte Hand zu übernehmen“, erklärt Leuthard.

Werden also die entsprechenden Gehirnimpulse gemessen, die die Planung zum Öffnen und Schließen der Hand signalisieren, reagiert die Ipsihand-Schiene. Das Gerät nimmt die Intention zur Bewegung war und öffnet und schließt Zeige- und Mittelfinger sowie Daumen der entsprechenden Hand. Das mag bislang nicht als viel erscheinen, räumt Thy Huskey, Lehrbeauftragter der Neurochirurgie an der Washington School of Medicine und einer der Co-Autoren der Studie, ein. Für einen zuvor Gelähmten sei diese Art der Bewegung allerdings bereits sehr wertvoll, erlaube es dem betroffenen Schlaganfallpatienten doch, mit der Zeit wieder selbsttätig Dinge zu greifen und nach und nach wenigstens eine Teilkontrolle über die Hand zurückzuerlangen.

Um die Effizienz des Geräts zu testen führten die Forscher eine Studie an zehn Schlaganfallpatienten innerhalb von drei Monaten nach Eintreten der Erkrankung durch. Die Probanden sollten versuchen, eine Reihe von feinmotorischen Tätigkeiten wie auch größeren Armbewegungen durchzuführen: z.B. das Bauen eines Turms aus Bauklötzen, das Stülpen einer Röhre über eine kleinere Röhre, oder die Berührung der eigenen Lippen mit der gelähmten Hand. die Beweglichkeit wurde in einer für die Studie ermittelten 57 Punkte umfassenden Skala festgehalten. Am Ende der 12-wöchigen Probezeit konnte im Durchschnitt über alle Patienten hinweg eine Verbesserung von 6,2 Punkten festgestellt werden.

Wie sehr sich die Beweglichkeit der Patienten verbesserte war unterschiedlich. Die Forscher räumen auch ein, dass die Zeit, die der Träger mit der Ipsihand verbrachte, nicht zwangsläufig ein maßgeblicher Faktor für die Verbesserung war. Vielmehr korrelierte der Umstand, wie gut das Gerät die Hirnströme des Trägers erfassen und in die Bewegung der Schiene umsetzen konnte. Die Forscher zeigen sich dadurch in ihrem Vorgehen bestätigt. „Wenn sich die Technologie, mit der wir die Hirnsignale erfassen können, verbessert, bin ich mir sicher, dass auch das Gerät effizienter darin werden wird, Schlaganfallpatienten beim Zurückerlangen ihrer Körperfunktionen zu helfen“, sagt Huskey.

Dieser Beitrag erschien zuerst in unserem Partnerportal Elektronikpraxis.

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