Unabhängiges Magazin für Wirtschaft und Bildung

05. Juli 2020

Search form

Search form

Strom im Ohr lindert Schmerz

Strom im Ohr lindert Schmerz© Pexels.com/Andrea Piacquadio

TU-Wien und MedUni-Wien entwickeln neue Untersuchungsmethode zur Stimulation des Vagusnervs im Ohr. Der Nerv spielt eine wichtige Rolle bei der menschlichen Schmerzempfindung.

(red/mich/cc) Der Vagusnerv hat für unseren Körper eine wichtige Bedeutung. Einige seiner Fasern reichen zu den inneren Organen und er ist auch im menschlichen Hörorgan zu finden. Der Nerv spielt eine relevante Rolle für diverse Körperfunktionen, beispielsweise bei der Schmerzempfindung. Seit vielen Jahren wird daran geforscht, wie der Vagusnerv mit speziellen Elektroden effektiv und gleichzeitig schonend stimuliert werden kann.

Der Technischen Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien ist nun in einem kooperativem Forschungsprojekt eine wichtige Entwicklung gelungen: In einer mikroanatomischen Studie wurde untersucht, wie der Vagusnerv im Ohr in Relation zu verschiedenen Blutgefäßen verläuft. In weiterer Folge wurde am Computer ein 3D-Modell erstellt, um die optimale Stimulation mit Nadelelektroden zu berechnen. Und im nächsten Schritt passierten Tests an PatientInnen. Mit dieser Methode konnte dann ein Signalmuster ermittelt werden, das den Vagusnerv im Ohr besonders gut stimuliert.

Winzige Elektroden direkt am Ohr
Eugenijus Kaniusas, Elektrotechniker am Institut für Microwave and Circuit Engineering der TU Wien und sein Team führten in Kooperation mit der Med-Uni Wien bereits mehrere Studien durch, in denen chronische Schmerzen oder auch Durchblutungsstörungen mit einer elektrischen Stimulation des Vagusnervs im Ohr behandelt wurden. Dabei werden kleine Elektroden direkt ins Ohr gestochen, die dann – kontrolliert von einem kleinen tragbaren Gerät am Hals – bestimmte Stromimpulse aussenden.

Eine große Herausforderung ist dabei die Elektroden genau an der richtigen Stelle anzubringen. „Man sollte keine Blutgefäße treffen und die Elektrode genau im richtigen Abstand zum Nerv platzieren“, erklärt Eugenijus Kaniusas. „Ist die Elektrode zu weit entfernt, wird der Nerv nicht ausreichend stimuliert. Ist sie zu nah, dann ist das Signal zu stark. Der Nerv kann blockiert werden, mit der Zeit ,ermüden‘ und irgendwann keine Signale mehr ans Hirn weiterleiten“, so Kaniusas.

Computerbasiertes 3D-Modell
Bisher musste man sich bei der Positionierung der Elektroden auf Erfahrungswerte verlassen. Nun wurde erstmals in einer mikroanatomischen Studie im Detail untersucht, wie die Nervenfasern und Blutgefäße im Ohr räumlich verlaufen. Dazu wurden Schnittbilder von Gewebeproben hochauflösend fotografiert und dann von Babak Dabiri Razlighi, einem Forscher im Team von Eugenijus Kaniusas, am Computer zu einem dreidimensionalen Modell zusammengefügt. 

„Die Blutgefäße kann man in Patienten gut sichtbar machen, indem man das Ohr durchleuchtet“, ergänzt Wolfgang J. Weninger von der beteiligten MedUni Wien. „Die Nerven allerdings sieht man nicht. Unsere mikroanatomischen Messungen sagen uns nun, wie die Nerven im Verhältnis zu Blutgefäßen verlaufen und wie groß im Durchschnitt der Abstand zwischen Blutgefäßen und Nerven an definierten Positionen ist. Das hilft uns dabei, die richtige Stelle für die Platzierung der Stimulationselektroden zu finden“, erläutert Weninger.

Dreiphasen-Signal für optimale Stimulation
Mit dem Computermodell lässt sich auch berechnen, welche elektrischen Signale verwendet werden sollten und dabei ist nicht nur die Stärke des Signals wichtig, sondern auch sein zeitlicher Verlauf. „In der Computersimulation zeigte sich erstmals, dass ein dreiphasiges Signalmuster aus der Sicht der Biophysik hilfreich sein sollte, ähnlich wie man es aus der Starkstromtechnik kennt – nur mit viel geringerer Stromstärke“, berichtet Kaniusas. „Drei verschiedene Elektroden liefern jeweils auf- und abschwellende Strompulse, aber nicht synchron, sondern auf ganz bestimmte Weise zeitversetzt.“ 

Diese Art der Stimulation wurde dann an Personen getestet, die an chronischen Schmerzen leiden und das dreiphasige Stimulationsmuster erwies sich sogar als besonders wirkungsvoll. „Die Vagusnerv-Stimulation ist eine vielversprechende Technik, deren Wirkung mit unseren neuen Erkenntnissen objektiviert und nun noch weiter verbessert wird“, sagt Eugenijus Kaniusas. „Vor allem bei Menschen mit chronischen Schmerzen, die bereits als austherapiert gelten und bei denen Medikamente keinen Nutzen mehr bringen, ist die Vagusnerv-Stimulation eine oft rettende Möglichkeit“, so Kaniusas.

Links

red/mich/cc, Economy Ausgabe Webartikel, 29.05.2020