14.05.2020

Minimal invasive Elektroden in Blutgefäßen

– eine Alternative zu operativ implantierten Oberflächen-Elektroden?

 Wäre es nicht großartig, wenn wir die Gehirnaktivitäten verlässlich messen könnten, ohne den Schädel öffnen zu müssen? Ein australisches Team erkundet eine minimal invasive Möglichkeit, die einer Technologie aus der Kardiologie gleicht: Einen Stent, der durch einen Katheter in ein zerebrales Blutgefäß in das Gehirn eingeführt wird. Das Team modifizierten den Stent so, dass er als elektrische Ableitelektrode mit mehreren unabhängigen Kanälen fungieren konnte.

Aber wie präzise können endovaskulären Ableitungen von neuronaler Aktivität werden? Könnten sie eines Tages konventionellere Aufzeichnungen ersetzen, die heutzutage beispielsweise zur Vorbereitung einer Gehirnoperation oder für Gehirn-Computer-Schnittstellen verwendet werden?

Um diese Frage zu beantworten, führte das Team einen systematischen Vergleich der Signalqualitäten ihrer „StentrodesTM“ mit denen herkömmlicher flacher Elektrodenarrays durch, die entweder epidural oder subdural auf die Oberfläche des Gehirns implantiert wurden. Bei solch einem Vergleich darf man annehmen, dass die räumlichen Eigenschaften der Elektroden eine Rolle spielen. Daher entwickelte CorTec für diesen Zweck maßgeschneiderte flache Elektrodenarrays, die genau die gleichen oder nur geringfügig größere oder kleinere Durchmesser wie die endovaskulären Elektroden aufwiesen.

Der Elektrodentyp, der im Vergleich der Autoren am besten abschnitt (insbesondere in Bezug auf das Signal-Rausch-Verhältnis), war der subdurale Typ. Das überrascht kaum, denn er ist den elektrisch aktiven Neuronen am nächsten und es gibt keine Dura oder Blutgefäßwand, die ihn vom Nervengewebe trennt. Überraschend war jedoch, dass die Unterschiede zwischen allen Elektrodentypen recht gering und statistisch nicht signifikant waren. Die Studie kommt daher zu dem Ergebnis, dass die genaue Platzierung von Elektroden, sei es subdural, epidural oder sogar endovaskulär, für die Signalqualität keine große Rolle spielt.

Die Autoren schließen daraus, dass man für medizinische Zwecke, insbesondere für implantierte neuromodulare  Geräte, auf die am wenigsten invasiven Optionen für die Platzierung von Aufzeichnungselektroden zurückgreifen könne, einschließlich ihren neuartigen endovaskulären Elektroden, die keine Gehirnoperation erfordern.

 

Literatur:

 John SE, Opie NL, Wong YT, Rind GS, Ronayne SM, Gerboni G, Bauquier SH, O’Brien TJ, May CN, Grayden DB, Oxley TJ. (2018): Signal quality of simultaneously recorded endovascular, subdural and epidural signals are comparable. Sci Rep. 2018 May 30;8(1):8427. doi: 10.1038/s41598-018-26457-7. Erratum in: Sci Rep. 2018 Nov 27;8(1):17469.


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