Neuroteknik hjälper Parkinsonpatienter

En pacemaker vid nyckelbenet och en elektrod genom hjärnan har hjälpt tiotusentals Parkinsonpatienter och testas nu även mot psykiatriska sjukdomar. Men metoden kräver en kirurgi med millimeterprecision. Karin Wårdell och hennes team använder neuroteknik för att uppnå bästa möjliga effekt av ingreppet. (2011-10-14)

Djup hjärnstimulering, DBS, har anor från 1950-talet men föll i glömska när läkemedlet L-dopa började användas med stor framgång. Det visade sig dock att symtomen hos många patienter kom tillbaka med tiden och biverkningar dök upp. Det bäddade för DBS-metodens comeback.

-På senare år har utvecklingen tagit fart något enormt. Fler och fler kliniker anammar tekniken, säger Karin Wårdell som är professor i medicinsk teknik vid LiU.

Hittills har Parkinsons och de likartade sjukdomarna tremor och dystoni behandlats med DBS. Nu riktas intresset också mot epilepsi, Hortons huvudvärk och psykiatriska tillstånd som schizofreni, depression och Tourettes syndrom.

Folksjukdomen Parkinsons drabbar patienternas rörelseförmåga med stelhet, okontrollerade skakningar och andra svåra symtom som följd. Orsaken är att nervceller i en kärna djupt nere i hjärnan bryts ner och inte längre kan producera dopamin, en substans som sätter igång signaleringen till hjärnans motoriska centrum. Med DBS ersätter man dopaminets funktion med svaga elektriska pulser, 1-4 volt.

Målet för elektroden inopererad är området kring den subthalamiska kärnan, en kvarts kubikcentimeter stor struktur på sex centimeters djup under skalltaket. Via en kabel under huvudsvålen ansluts elektroden till en hjärnpacemaker vid nyckelbenet. När den slås på skapas ett elektriskt fält som stimulerar vävnaderna. Exakt vad som händer är ännu inte klarlagt.

-Men resultatet blir oftast mycket bra. Jag har många gånger stått vid sidan av operationsbordet och sett hur patientens skakningar upphör. Då blir man ju glad, säger Karin Wårdell.

Ännu är allt inte perfekt. Det händer att elektroden missar målet och ibland uppstår komplikationer, till exempel talrubbningar. Karin Wårdells forskargrupp i Linköping och kolleger i Umeå, Basel och London arbetar med att vässa navigationstekniken och simulera och visualisera de elektriska fält som alstras.

LiU-forskarna har utvecklat ett simuleringsprogram som hjälper till att visualisera det elektriska fältet runt elektroden i relation till patientens individuella anatomi. Metoden utgår från bilder som tagits av hjärnan i magnetkamera. Den beskrivs i en doktorsavhandling av Mattias Åström, som lades fram i september 2011.

-Tillsammans med neurokirurger har vi testat detta på tio Parkinsonpatienter som fått problem med talet på grund av att spänningen varit för hög. Tack vare simuleringen kunde kirurgerna ändra protokollet så att symtombilden förbättrats, säger Karin Wårdell.

En DBS-operation inleds med att patientens hjärna avbildas i magnetkamera så att kirurgen kan identifiera målområdet i just den hjärnan. På operationsdagens morgon (ingreppet tar oftast en hel dag) fixeras patientens huvud i en stereotaktisk ram, som justeras i förhållande till ett antal referenspunkter på MR-bilden. Med hjälp av ett datoriserat planeringssystem räknas koordinaterna fram för den bana elektroden ska följa ner till målet.

I samarbete med forskarkollegan Simone Hemm i Basel, Schweiz och neurokirurgerna Johan Richter och Peter Zsigmond vid Universitetssjukhuset i Linköping utvecklar Karin Wårdell en optisk metod som kan guida kirurgen i det kritiska skedet. Elektroden förses med en optisk fiber som sänder ut ljus i hjärnvävnaden. Beroende på hur mycket som reflekteras tillbaka får man en uppskattning av vilka strukturer man passerar, samt ett mått på blodgenomströmningen i vävnaden.

Styrkan i forskningen ligger i positionen mitt emellan teknik och medicin, anser Karin Wårdell:

-Vi är ingenjörer som förstår oss på anatomin och de medicinska frågeställningarna. Men vi måste hela tiden jobba tajt med kliniker, och det fungerar tack vare att institutionen ligger inne på sjukhusområdet. Vi har direkt tillgång till den kliniska kompetens vi behöver.

Bilden: Neurokirurgerna Peter Zsigmond (tv) och Johan Richter utför en DBS-implantation vid Universitetssjukhuset.

Text: Åke Hjelm
Foto: Karin Wårdell, IMT

(LiU Magasin 3-2011)