Künstliche Intelligenz kann die Entwicklung der Parkinson-Krankheit vorhersagen, so eine italienische Studie

Den Verlauf der Parkinson-Krankheit vorhersagen, indem man die Gehirnaktivität eines Patienten „liest“ , um frühzeitig und individuell eingreifen zu können. Dieses Szenario ist dank künstlicher Intelligenz im Parkinson-Zentrum des Gaetano Pini-CTO-Krankenhauses in Mailand Wirklichkeit geworden . In einer im Fachjournal „NPJ Parkinson's Disease“ (Nature Group) veröffentlichten Studie berichtet das Unternehmen, dass ein neuer Algorithmus vorgestellt wurde, der den Verlauf der Gehirnsignale bei Patienten vorhersagen kann, die sich einer Tiefen Hirnstimulation (DBS) unterziehen und zu Hause kontinuierlich überwacht werden. So kann die Behandlung schrittweise basierend auf den Angaben der KI angepasst werden.

„Die Zukunft lesen“ dank KI

„Wir können nun die Zukunft der Parkinson-Krankheit vorhersagen, den klinischen Verlauf eine Woche im Voraus abschätzen und rechtzeitig in die Neuromodulationstherapie eingreifen, um deren Wirksamkeit zu steigern“, sagt Ioannis U. Isaias, Direktor des Parkinson- und Parkinsonismus-Zentrums am Asst. Pini-Cto. „Dieses Ergebnis ist sehr wichtig, um neue adaptive Strategien der Tiefenhirnstimulation voll auszuschöpfen, mit denen unser Zentrum zu den ersten weltweit gehört, die damit experimentieren“, betont der Spezialist, der die Studie gemeinsam mit Alberto Mazzoni vom Biorobotics Institute der Sant'Anna School of Advanced Studies in Pisa leitete. „Ich freue mich sehr über dieses Ergebnis“, sagt Mazzoni, „denn es überträgt unsere Forschungsansätze zur Entwicklung neuer technischer Methoden zur Analyse neuronaler Signale in die unmittelbare klinische Anwendung. Besonders freut mich, dass die Hauptautoren dieser Arbeit, Dr. Salvatore Falciglia und Dr. Laura Caffi, junge Forscher sind, die an der Scuola Sant'Anna in Biorobotik promovieren, allerdings in einem internationalen Kontext. Dieses Forschungsprojekt wird nicht nur von Professor Isaias, sondern auch von Dr. Chiara Palmisano von der Universität Würzburg mitbetreut.“

Ein wichtiger Beitrag, so betont die Pini-Cto Association, wurde auch von der Pezzoli Foundation for Parkinson's Disease geleistet, die die Forschung am Parkinson's Center im Royal Botanic Gardens fördert und miteinander kooperiert. „Unser Einsatz für die Patienten spiegelt sich in konkreten Projekten zur Verbesserung der Versorgung wider, die von vorbeugenden Therapien bis hin zu den technologisch fortschrittlichsten Therapien reichen“, sagt der Präsident der Stiftung, Gianni Pezzoli. Die an der Studie beteiligten Patienten erhielten während einer Operation, die vom Team um Marco Locatelli am Policlinico Hospital in Mailand durchgeführt wurde, einen neuen experimentellen Stimulator. Das ist eine der neurochirurgischen Abteilungen, mit denen das Pini-Cto Parkinson's Center ein Netzwerk von Kooperationen in der gesamten Lombardei aufgebaut hat. An diesem Netzwerk sind auch die Santi Paolo e Carlo Association in Mailand und das San Gerardo Institute of Clinical Research in Monza beteiligt, um die hohe Nachfrage nach Verfahren zu decken. Das Pini-Cto Parkinson's Center behandelt jedes Jahr mehr als 7.000 Patienten, und es gibt mehr als 1.500 Neuaufnahmen.

„Die Tiefe Hirnstimulation“, erklärt Salvatore Bonvegna, Leiter der Neuromodulationsambulanz am Parkinson-Zentrum des Ast. Pini-Cto, „ist eine neurochirurgische Technik, bei der Elektroden in genau definierte Hirnregionen wie den Nucleus subthalamicus oder den inneren Globus pallidus implantiert werden. Ein einwandfrei durchgeführter neurochirurgischer Eingriff mit präziser Elektrodenplatzierung ist entscheidend für einen erfolgreichen Behandlungserfolg.“ Die Elektroden werden anschließend an einen subkutanen Herzschrittmacher (Stimulator) angeschlossen, der üblicherweise in der rechten Schlüsselbeinregion implantiert wird. Dieses System reguliert die an das Gehirn gesendeten elektrischen Impulse. Obwohl komplex, zählt das Verfahren zu den führenden Behandlungsoptionen bei fortgeschrittener Parkinson-Krankheit und ermöglicht vielen Patienten eine deutliche Verbesserung ihrer Lebensqualität, so Experten.

Dank der Fähigkeit, die Stimulation in Echtzeit an die Gehirnaktivität des Patienten anzupassen, stellen die verwendeten Geräte einen Durchbruch in der Krankheitsbehandlung dar und machen die Therapie noch gezielter und effektiver. „Im Vergleich zu herkömmlichen Stimulationsmodalitäten mit festen Stimulationsparametern“, erklärt Isaias, „wird bei der adaptiven Tiefenhirnstimulation der Strom in Echtzeit anhand von Gehirnsignalen moduliert, die als Marker für Krankheitssymptome dienen. Dadurch kann die Stimulation automatisch an die tatsächlichen Bedürfnisse des Patienten angepasst werden. Unserer Erfahrung nach wird die adaptive Stimulation, sofern sie toleriert wird, von über 80 % der Patienten aufgrund der höheren Wirksamkeit und der personalisierten Therapie bevorzugt.“ Die neue Studie stelle eine Weiterentwicklung dar und öffne die Tür für „KI-Algorithmen zur automatischen Programmierung und Anpassung, die die Bedürfnisse des Patienten antizipieren“, prognostizieren die Spezialisten. Am Horizont „wird erwartet, dass ‚intelligente Neuroprothesen‘ in Zukunft zu einer vollständigen funktionellen Genesung der Patienten führen werden.“

„Wir hoffen, dass diese technologischen Innovationen und verbesserten Behandlungen das Interesse an dieser neuen Therapiestrategie für Parkinson, die in Italien noch immer zu wenig genutzt wird, steigern werden“, kommentiert Paola Lattuada, Generaldirektorin der Gaetano Pini-Cto Association in Mailand. „Derzeit unterziehen sich jährlich nur etwa 300 der schätzungsweise 2.000 Parkinson-Patienten, die von der Tiefen Hirnstimulation profitieren, diesem Verfahren. Ein Team multidisziplinärer Spezialisten und ein Netzwerk von Kooperationen sind für den Behandlungserfolg entscheidend.“