Epileptische Anfälle vorhersehen

Schweizweit leiden rund 70 000 Menschen unter Epilepsie, darunter ungefähr 15 000 Kinder. Weltweit gibt es rund 38 Millionen Patienten. Ihnen allen will das in Freiburg beheimatete Swiss Integrative Center for Human Health (SICHH) helfen: mit der Entwicklung eines durch künstliche Intelligenz unterstützten Systems, das mittels tragbarer Sensoren epileptische Anfälle erkennen und vorhersagen soll. Für dieses Projekt wurde das SICHH beim Programm «Freenova­tion 2018» von Novartis mit einem Förderbeitrag von 180 000 Franken für die kommenden 18  Monate ausgezeichnet (die FN berichteten).

Bald erste konkrete Tests

«Das SICHH arbeitet für dieses Projekt mit mehreren Forschern in verschiedenen Forschungseinrichtungen zusammen», sagt Isabelle Dupanloup, Head of Digital Health Facility beim SICHH. Das Ganze befinde sich momentan noch in der Testphase. Bis zur Markteinführung könne noch eine beträchtliche Zeit vergehen, was in diesem Sektor allerdings üblich sei. «Wir sammeln im Moment vielversprechende wissenschaftliche Resultate», so Dupanloup. «Nun wollen wir diese Resultate bald zusammen mit unseren Partnern im Kanton Zürich analysieren, um danach erste konkrete Tests in Spitälern einleiten zu können.»

Im Alltag einsetzbar

Das System von Sensoren soll erlauben, physiologische Charakteristiken von Epileptikern zu messen: die Körpertemperatur, den Herzrhythmus, die Hirnaktivität und die Muskelaktivität. «Denn für 30  Prozent aller Epileptiker gibt es keinerlei mögliche medikamentöse Therapie», so Dupanloup. «Die einzige Möglichkeit für diese Patienten, ein normales Leben zu führen, ist ein System, welches imstande ist, ihre Anfälle vorherzusagen.» Denn mehrheitlich sei es für die Betroffenen extrem schwierig, mit solchen Anfällen zu leben, da diese mit sehr intensiven Krämpfen, einer nicht mehr kontrollierbaren Hirnaktivität, Stürzen und sogar Herzstillständen und Todesfällen einhergehen würden. «Das Ziel war, eine integrative Idee zu entwickeln», ergänzt der SICHH-CEO Jean-Marc Brunner. «Das entspricht unserer grundsätzlichen Zielsetzung: Wir wollen der Motor sein, der die Dinge in Bewegung hält.»

«Zur Epilepsie ist zwar bereits viel geforscht worden, aber bislang immer nur in Spitälern», fährt Dupanloup weiter. «Dort stattet man die Patienten mit Elektroden im Gehirn aus und misst die Hirnaktivität direkt.» Das Problem sei, dass solche Systeme nur im Kontext eines Spitals anwendbar seien. «Wir aber wollten ein System, das nicht nur in einem Spital funktioniert, sondern auch im täglichen Leben.» Da­rauf­hin hatte Dupanloup die Idee, Sensoren einzusetzen, die am Arm oder mit einem Gürtel um den Bauch getragen werden können. Auch Elektroenzephalogramme (EEG) werden hier nicht durch Elektroden im Gehirn, sondern durch eine Art leichten, kleinen Helm mit Sensoren erstellt, der ebenfalls problemlos im Alltag getragen werden kann. «Das Ganze ähnelt einer Brille, die umgekehrt getragen wird», so Dupanloup. «Das ist in keiner Weise invasiv.»

Neuronale Entladungen

Im Weiteren gehe es darum, die Messungen dieser verschiedenen Sensoren zu kombinieren und in einer entsprechenden Software so zu verarbeiten, dass eine möglichst genaue Vorhersage von epileptischen Anfällen möglich wird. «Die Informationen werden durch unser System viel feiner und präziser, als dies bisher möglich war», ergänzt Brunner. Das funk­tioniert folgendermassen: Das EEG misst im Prinzip, wie die Neuronen im Gehirn miteinander interagieren, und stellt dies grafisch dar. Bei normaler Hirnaktivität gibt es nur kleinere Schwankungen in der Kurve. Vor dem epileptischen Anfall nimmt das Ausmass dieser Schwankungen zu und erreicht während der Krise seinen Höhepunkt. Denn da kommt es zu einer regelrechten neuronalen Entladung. «In einem normalen Gehirn gibt es Systeme, welche diese Freisetzung blockieren», bemerkt Brunner dazu. «Bei einem epileptischen Anfall fällt diese Kontrolle aus, und das System ist gewissermassen überlastet.»

Das neue System könne laut Dupanloup zwar nicht verhindern, dass es zu solchen Anfällen kommt. Aber es könne dafür sorgen, dass die Notfalldienste, Ärzte oder Familienangehörige, aber auch die Patientinnen und Patienten selbst gewarnt werden, damit interveniert werden könne.