Dieser Frage gehen Forschende des LMU Klinikums unter der Projektleitung der Zimmer MedizinSysteme GmbH mit Kooperationspartnern in dem dreijährigen Projekt MABEL nach. Sie entwickeln ein Therapieverfahren, das die repetitive neuromuskuläre Magnetstimulation (rNMS) und KI-gestützte 3D-Ultraschallbildgebung kombiniert. Damit lassen sich gelähmte Muskeln erstmals direkt stimulieren, sodass Patienten die Bewegung wieder spüren und nach erfolgreicher Therapie besser oder ganz alleine ausführen können. Das BMBF finanziert das Projekt mit 1,5 Millionen Euro.

In Deutschland leidet knapp ein Prozent der Bevölkerung an sogenannten zentral bedingten Paresen (Muskellähmungen). Die häufigsten Ursachen sind bei Kindern die Cerebralparese, häufig nach einer Frühgeburt, und bei Erwachsenen der Schlaganfall. Bislang setzt die Behandlung bei diesen Krankheitsbildern vor allem auf Physio- und Ergotherapie, auf Hilfsmittel wie Schienen oder Walker und invasive oder operative Verfahren. Teilweise sind die Therapieeffekte jedoch begrenzt: Muskeln, die die Patientin oder der Patient nicht willentlich ansteuern kann, können auch mit Physio- oder Ergotherapie nicht aktiviert und gekräftigt werden.

Hier setzt das dreijährige Forschungsprojekt MABEL (Magnetstimulation für die Behandlung von Erkrankungsbildern mit zentralen Lähmungen) des LMU Klinikums, des Klinikums rechts der Isar der TU München, der Medizintechnik-Firma Zimmer MedizinSysteme GmbH und des Softwareentwicklers ImFusion an. Das Ziel: „Wir kombinieren die repetitive neuromuskuläre Magnetstimulation (rNMS) erstmals mit einer ultraschallgestützten 3D-Navigation und Visualisierung der Behandlung, sodass gelähmte Muskeln noch zielgenauer aktiviert werden können – und der Patient diese auf Dauer wieder besser oder ganz kontrollieren kann“, erläutert Dr. Michaela Bonfert, klinische Leiterin des Projektes und Oberärztin am Dr. von Haunerschen Kinderspital des LMU Klinikums. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert das Verbundprojekt mit 1,5 Millionen Euro im Aktionsfeld „Gesundheitswirtschaft im Rahmenprogramm Gesundheitsforschung“ innerhalb der Fördermaßnahme „KMU-innovativ: Medizintechnik“, die Spitzenforschung im deutschen Mittelstand fördert (Förderkennzeichen 13GW0607 A-D).

Neue Therapie ist besonders kindgerecht

In der Abteilung für Pädiatrische Neurologie wird die rNMS schon seit längerem bei Kindern mit Lähmungen eingesetzt: Mit Hilfe eines elektromagnetischen Impulses lösen die Ärzt:innen Kontraktionen in vollständig oder teilweise gelähmten Muskelgruppen aus und kombinieren diese Therapieform mit physiotherapeutischen Übungen. Hierdurch werden im Muskel selbst direkte Trainingseffekte erzielt. Gleichzeitig findet im Gehirn eine sogenannte Neuromodulation statt: Bereiche und Netzwerke, die die Bewegung wahrnehmen, steuern und ausführen, werden (wieder) aktiviert.

Die repetitive neuromuskuläre Magnetstimulation ist besonders schonend und kindgerecht. Denn sie ist nicht invasiv, nicht schmerzhaft, es braucht keine Elektroden auf der Haut und man muss sich auch nicht ausziehen. „So können wir selbst sehr junge Kinder ohne nennenswerte Belastungen wirkungsvoll behandeln“, sagt Dr. Bonfert.

KI-gestützte Navigation für zielgenaueren Einsatz der rNMS

Doch noch ist die Anwendung nicht gänzlich erforscht und die Effekte auf den Muskel und das Gehirn sind nicht komplett verstanden. Deshalb untersucht das Team um Dr. Bonfert in Kooperation mit der Abteilung für Neuroradiologie des TUM Klinikums rechts der Isar und der Firma ImFusion bis Jahresende als Teil des MABEL-Projekts in der Studie „Navigierte Therapiezieladaptierte Neuromodulation“ (NaTaNeMo) die genauen Wirkmechanismen und die Dosis-Wirkungsbeziehung von verschiedenen Parametern der Magnetstimulation. Per MRT und diagnostischer neuronavigierter transkranieller Magnetstimulation analysieren sie die Abläufe im Gehirn und in den Muskeln während und nach der Therapie im Detail, um evidenzbasierte Simulationsprotokolle zu entwickeln. In dieser Studie wird das von Zimmer MedizinSysteme GmbH entwickelte Gerät zum Einsatz kommen, das bisher in der klinischen Behandlung genutzt wird.

Gleichzeitig wollen die Projektpartner eine ultraschallgesteuerte 3D-Navigation entwickeln, mittels der der effektivste Punkt für die Stimulation des Muskels möglichst automatisch erkannt wird und dann direkt mittels der Magnetspule angesteuert werden kann. Im Rahmen der Studie trainieren die Wissenschaftler*innen das Programm hierfür gezielt mit MRT- und Ultraschall-Datensätzen. Langfristig soll das System durch diese KI-Unterstützung die Behandlungsparameter halb- oder vollautomatisiert setzen können. Für diese Aufgaben werden die kommerziell verfügbaren Softwarelösungen ImFusion Suite und ImFusion Labels verwendet und individuell auf die Anforderungen des Projektes angepasst.

„Unser Ziel ist es, eine maßgeschneiderte Behandlung mit rNMS zu entwickeln, die sich an den individuellen Bedürfnissen von Patient*innen orientiert und dabei einfach anwendbar, standardisierbar und kontrollierbar ist“, erklärt Dr. Bonfert. Geplant ist, dass die ressourcenschonende Therapieform künftig für viel mehr Betroffene zugänglich ist, unter anderem bei Muskellähmungen in Zusammenhang mit Schlaganfällen, Schädel-Hirn-Traumata oder bei Kindern mit angeborener Hirnschädigung.

Deshalb erforscht die Firma Zimmer MedizinSysteme GmbH auf Basis der Studie ein innovatives Gerätesystem. Es könnte sich als günstig erweisen, bisher starre Magnetspulen flexibel an die zu behandelnde Muskelgruppe anzupassen oder auch mehrere Muskelgruppen gleichzeitig zu behandeln. Nach Abschluss des Forschungsprojekts soll der Demonstrator eines ultraschall-navigierten Magnetstimulationssystems zur Marktreife weiterentwickelt und international vermarktet werden.