Abteilung Prächirurgische Epilepsiediagnostik – EpilepsiezentrumKlinik für Neurochirurgie

IMAGINE-STIM

• Projektbeschreibung:

Epilepsie ist eine Störung neuronaler Netzwerke, die das Auftreten von epileptischen Anfällen auslöst, sowie zu kognitiven und psychischen Auffälligkeiten führen kann. Als Behandlungsmöglichkeit für Patienten mit schwertherapierbaren Epilepsien gibt es als neue innovative Option die Fokale Cortexstimulation mittels Elektroden, die unter der Kopfhaut auf dem Schädelknochen implantiert werden. Die Wirksamkeit der Therapie konnte in ersten Studien gezeigt werden, wobei die Mechanismen der Wirkung der Therapie mit diesem Neurostimulations-Ansatz im Hinblick auf die zerebrale Konnektivität noch nicht untersucht ist.

Dieses Projekt strebt an, ein besseres Verständnis für die Grundlagen der o.g. Therapie bezüglich Netzwerkveränderung im Gehirn zu erhalten. Dazu wird multimodal mit komplementären Methoden die Änderung zerebraler Konnektivität vor und nach der Behandlung durch die Elektrostimulation bestimmt. Im Einzelnen werden mittels hochauflösendem EEG (HD-EEG) und funktionellen EEG-fMRT, sowie mittels räumlich hoch-aufgelöster Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) vor dem Stimulationsbeginn und 6 Monaten nach dem Stimulationsbeginn die Änderung von Netzwerkstrukturen im Gehirn untersucht.

Das Projekt ist Teil einer gemeinsamen Kooperation zwischen dem Epilepsiezentrum Freiburg, der Medizinphysik in Freiburg, dem Epilepsiezentrum Kork und ICube Labor der Universität Straßburg mit dem Ziel der Verbesserung der Behandlung von Patienten mit Epilepsie.

• Arbeitsgruppe:

Das Epilepsiezentrum Freiburg am Universitätsklinikum Freiburg bietet als Zentrum der Maximalversorgung sämtliche etablierten Untersuchungs- und Behandlungsverfahren für Epilepsiepatienten jeden Alters an. Als anerkanntes Referenzzentrum in Baden-Württemberg und als Europäisches Referenzzentrum des EpiCare-Netzwerkes steht das Zentrum im Austausch mit führenden internationalen Zentren bei der Diagnostik und Behandlung komplexer und seltener Epilepsien.

Es bietet für Epilepsien eine umfassende multimodale Diagnostik zu differentialdiagnostischen Zwecken sowie spezifische Diagnostikprogramme zur Planung spezieller Therapien. Dies ermöglich die genaue Identifizierung des Anfallsursprungs. Therapeutisch werden neben medikamentösen Behandlungsverfahren spezifische Therapieverfahren einschließlich Neurostimulation und operativen Verfahren angeboten.

Im Rahmen des EU-geförderten EPILEPSIAE-Projektes hat das Epilepsiezentrum die bisher weltweit umfangreichste EEG-Datenbank mit Langzeitaufzeichnungen von Epilepsiepatienten erstellt. Das Zentrum war erfolgreich an den Basisentwicklungen des Neurostimulationssystems bei Precisis beteiligt. Beispiele der zahlreichen Kooperationen im Bereich der Neurotechnologie sind die Zusammenarbeit in Projekten mit Precisis und Teilprojekte im Exzellenzcluster BrainLinks-BrainTools zur Entwicklung von Modulen für intelligente Hirnimplantate. Das Epilepsiezentrum war im Bereich des mobilen Anfalls-Monitorings in drei internationalen Forschungskooperationen (RADAR-CNS, SeizeIT2, My Seizure Gauge) zur Anfallsüberwachung mit multimodalen Biosignalerfassungssystemen (Akzelerometrie, Photoplethysmographie, Hautleitfähigkeit etc.) involviert.

• Projektkoordinatorin:

Dr Vera Dinkelacker, MD, PhD
IMIS-LAB, ICUBE
Universität Straßburg

• Studienleiter/in:

Prof. Dr. Andreas Schulze-Bonhage
Epilepsiezentrum
Universitätsklinikum Freiburg

• beteiligte Wissenschaftler/innen:

PD Dr. Matthias Dümpelmann (Abteilung für Epileptologie, Uniklinikum Freiburg), Dr. Eva Martinez Lizana (Abteilung für Epileptologie, Uniklinikum Freiburg), Dr. Niels Schwaderlapp (Abteilung für Medizinphysik, Uniklinikum Freiburg), Prof. Dr. Maxim Zaitsev (Abteilung für Medizinphysik, Uniklinikum Freiburg), PD Dr. Thomas Lange (Abteilung für Medizinphysik, Uniklinikum Freiburg), Prof. Dr. Josef Unterrainer (Institut für Medizinische Psychologie und Medizinische Soziologie, Universität Freiburg), Dr. Christoph Kaller (Freiburg Optical NeuroImaging, Uniklinikum Freiburg), Dr. Konrad Schumacher (Freiburg Optical NeuroImaging, Uniklinikum Freiburg).

• Finanzierung: 

Interreg Oberrhein 2021-2027 (Wissenschaftsoffensive der Europäische Union)

• Project description:

Epilepsy is a disorder of neuronal networks that results in the occurrence of epileptic seizures and can lead to cognitive and mental abnormalities. A new innovative treatment option for patients with difficult-to-treat epilepsy is focal cortex stimulation using electrodes implanted under the scalp. The effectiveness of the therapy has been demonstrated in initial studies, although the mechanisms of action of the therapy with this neurostimulation approach with regard to cerebral connectivity have not yet been studied in detail.

This project aims at gaining a better understanding of the principles of the above-mentioned therapy with regard to network changes in the brain. To this end, the change in cerebral connectivity before and after treatment by electrical stimulation will be determined multimodally using complementary methods. Specifically, the changes in network structures in the brain will be investigated using high-resolution EEG (HD-EEG) and functional EEG-fMRI, as well as using spatially high-resolution near-infrared spectroscopy (NIRS) before the start of stimulation and 6 months after the start of stimulation.

The project is part of a joint cooperation between the Epilepsy Center Freiburg, the Medical Physics Department in Freiburg, the Epilepsy Center Kork and ICube Laboratory at the University of Strasbourg with the aim of improving the treatment of patients with epilepsy.

• Working group:

As a maximum care center, the Epilepsy Center Freiburg at the University Medical Center Freiburg offers all established diagnostic and treatment procedures for epilepsy patients of all ages. As a recognized reference center in Baden-Württemberg and as a European reference center of the EpiCare network, the center is in contact with leading international centers for the diagnosis and treatment of complex and rare epilepsies.

It offers comprehensive multimodal diagnostics for epilepsies for differential diagnostic purposes as well as specific diagnostic programs for planning special therapies. This allows to precisely identify the origin of seizures. Therapeutically, specific treatment methods including neurostimulation and surgical procedures are offered in addition to medication.

As part of the EU-funded EPILEPSIAE project, the Epilepsy Center has created the world's most comprehensive EEG database to date with long-term recordings of epilepsy patients. The center was successfully involved in the basic development of the neurostimulation system in collaboration with the company Precisis. Examples of the numerous collaborations in the field of neurotechnology are the cooperation in projects with Precisis and sub-projects in the BrainLinks-BrainTools Cluster of Excellence for the development of modules for intelligent brain implants. In the field of mobile seizure monitoring, the Epilepsy Center was involved in three international research collaborations (RADAR-CNS, SeizeIT2, My Seizure Gauge) for seizure monitoring with multimodal biosignal recording systems (accelerometry, photoplethysmography, skin conductivity, etc.).

• Project coordinator:

Dr Vera Dinkelacker, MD, PhD
IMIS-LAB, ICUBE
University of Strasbourg

• Study director:

Prof. Dr. Andreas Schulze-Bonhage
Epilepsy Center
University Hospital Freiburg

• Scientists involved:

PD Dr. Matthias Dümpelmann (Epilepsy Center, University Hospital Freiburg), Dr. Eva Martinez Lizana (Epilepsy Center, University Hospital Freiburg), Dr. Niels Schwaderlapp (Department of Medical Physics, University Hospital Freiburg), Prof. Dr. Maxim Zaitsev (Department of Medical Physics, University Hospital Freiburg), PD Dr. Thomas Lange (Department of Medical Physics, University Hospital Freiburg), Prof. Dr. Josef Unterrainer (Institute of Medical Psychology and Medical Sociology, University of Freiburg), Dr. Christoph Kaller (Freiburg Optical NeuroImaging, University Hospital Freiburg), Dr. Konrad Schumacher (Freiburg Optical NeuroImaging, University Hospital Freiburg).

• Financing: 

Interreg Oberrhein 2021-2027 (European Union Science Initiative)