Ziel ist ein durchgängiger, multimodaler Bildgebungs-Workflow: von der Patientenevaluation über OP-Planung und Implantation bis zur langfristigen Erfolgskontrolle
Das Neurotechnologieunternehmen Paradromics Inc. hat heute eine Zusammenarbeit mit Siemens Healthineers bekannt gegeben. Gemeinsam wollen die Unternehmen eine multimodale Bildgebungsplattform für implantierbare Gehirn-Computer-Schnittstellen (Brain-Computer Interfaces, BCIs) entwickeln, die zunehmend klinisch eingesetzt werden. Paradromics arbeitet an BCIs mit hoher Datenrate, die menschliche Fähigkeiten wiederherstellen und erweitern sollen.
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Moderne 3-Tesla-MRT-Systeme von Siemens Healthineers wie das MAGNETOM Cima.X können den zunehmenden klinischen Einsatz implantierbarer Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCIs) unterstützen. Bild: Siemens Healthineers
Die Kooperation verbindet die jahrzehntelange Bildgebungserfahrung von Siemens Healthineers mit der klinischen und technischen BCI-Expertise von Paradromics. Geplant ist ein integrierter Bildgebungsansatz für die gesamte BCI-Versorgung. Er reicht von der Patientenauswahl und der Bestimmung des neuronalen Zielareals über OP-Planung, intraoperative Navigation und die Lokalisierung des Implantats bis hin zur neuronalen Validierung funktioneller Bildgebungsbefunde. Auch die Bewertung der Behandlungsergebnisse gehört dazu.
Das Gehirn besteht aus hochspezialisierten, eng vernetzten Regionen, die Funktionen wie Sprechen, Sprache, Bewegung, Sehen, Hören und Kognition steuern. Wo genau diese Areale liegen und wie sie organisiert sind, ist von Mensch zu Mensch verschieden. Eine präzise Kartierung vor der Implantation ist deshalb entscheidend, um für jede Patientin und jeden Patienten das optimale Zielareal zu finden.
Gehirn-Computer-Schnittstellen sind auf dem Weg von akademischen Machbarkeitsstudien zu klinischen Systemen, die verlorene Fähigkeiten wie Kommunikation oder Computersteuerung wiederherstellen können. Je ausgereifter die Systeme werden, desto wichtiger ist es, die für Sprechen, Bewegung und andere Funktionen zuständigen Hirnareale genau zu identifizieren. Davon hängt ab, wie gut die Geräte funktionieren und welche Behandlungsergebnisse sich erzielen lassen.
"Die beste Hardware zu entwickeln, ist nur ein Teil der Aufgabe. Die Leistungsfähigkeit eines BCI entscheidet sich, lange bevor das Implantat überhaupt ins Gehirn gelangt", sagt Dr. Matt Angle, Gründer und CEO von Paradromics. "Wenn wir die individuelle Anatomie und funktionelle Organisation jedes Patienten verstehen, finden wir das richtige Zielareal und können unsere Technologie gezielter platzieren. Mit Siemens Healthineers wollen wir diesen Prozess vor der Operation optimieren, damit Patientinnen und Patienten das bestmögliche Ergebnis erzielen."
Ausgangspunkt sind Standard-Bildgebungsprotokolle, die Paradromics bereits auf Scannern von Siemens Healthineers nutzt. Auf dieser Basis wollen die Unternehmen ein optimiertes
End-to-End-Bildgebungspaket schnüren. Es umfasst Bildakquisition, Koregistrierung und Datenverarbeitung, direkt für die OP-Navigation nutzbare Ergebnisse sowie eine zunehmend automatisierte Auswertung. Langfristig soll sich der Ansatz effizient in medizinischen Zentren mit Bildgebungssystemen von Siemens Healthineers einsetzen lassen.
Der geplante Workflow führt mehrere Bildgebungsmodalitäten zusammen, darunter strukturelle und funktionelle MRT, vaskuläre Bildgebung und CT. Klinische Teams können damit die Anatomie des Gehirns beurteilen, funktionell relevante Regionen identifizieren und die Trajektorien für den Eingriff planen. Auch kritische Gefäßstrukturen lassen sich so umgehen und die endgültige Position der implantierten BCI-Komponenten bestimmen.
End-to-End-Bildgebungs-Workflows entstehen außerdem gemeinsam mit klinischen Prüfärztinnen und Prüfärzten von Paradromics, darunter Dr. Daniel B. Rubin vom Center for Neurotechnology and Neurorecovery des Mass General Brigham Neuroscience Institute. Die Beteiligung führender klinischer Forschungszentren soll sicherstellen, dass Erfahrungen aus der realen BCI-Forschung und der klinischen Praxis in den Workflow einfließen, während er für den breiteren Einsatz weiterentwickelt wird.
"Bei Siemens Healthineers wollen wir als Pioniere Durchbrüche im Gesundheitswesen ermöglichen, indem wir Bildgebung in immer genauere, unmittelbar nutzbare Informationen für Ärztinnen und Ärzte übersetzen", sagt Dr. Donald Hardie, Leiter des Geschäftsbereichs Magnetresonanztomographie bei Siemens Healthineers. "Mit Gehirn-Computer-Schnittstellen betreten die Neurowissenschaften wichtiges Neuland. Die Kooperation mit Paradromics gibt uns die Möglichkeit zu untersuchen, wie moderne multimodale Bildgebung, Automatisierung und klinische Entscheidungsunterstützung diese Eingriffe präziser und reproduzierbarer gestalten und letztlich mehr führenden medizinischen Zentren zugänglich machen können."
Eine Besonderheit des Projekts wird die Möglichkeit sein, die Vorhersagen der funktionellen Bildgebung mit neuronaler Aktivität abzugleichen, die direkt über implantierte Paradromics-Systeme aufgezeichnet wird. Intrakortikale Ableitungen liefern hochaufgelöste Informationen über die Aktivität einzelner Neuronen und darüber, wie gut sich diese zur Dekodierung von Sprech- oder Bewegungsabsichten eignen. Der Vergleich dieser Signale mit der präoperativen Bildgebung könnte Forschenden zeigen, wie genau die Bildgebung funktionell wichtige Hirnregionen tatsächlich identifiziert. So ließen sich Methoden der Bildgebung und Zielbestimmung für künftige Patientinnen und Patienten kontinuierlich verbessern.
"Unser Ansatz war schon immer, die Connexus-BCI-Plattform in das bestehende Gesundheitssystem einzubinden. Dafür arbeiten wir mit führenden Akteuren entlang des gesamten Versorgungspfads zusammen und setzen, wo immer es sinnvoll ist, auf etablierte Technologien und klinische Abläufe", sagt Dr. William J. Marks, Jr., Chief Clinical Officer von Paradromics. "Wir wollen es den Kliniken leicht machen, statt von ihnen zu verlangen, in maßgeschneiderte Spezialgeräte zu investieren und ihr Personal darauf zu schulen. Siemens Healthineers ist führend in der medizinischen Bildgebung, und die meisten Krankenhäuser in den USA arbeiten mit ihren Systemen. Eine Zusammenarbeit liegt also auf der Hand."
Im ersten Schritt konzentrieren sich die Partner auf die Sprechmotorik und knüpfen damit an die klinische Arbeit von Paradromics zur Wiederherstellung der Kommunikationsfähigkeit an. Perspektivisch wollen die Unternehmen den Ansatz auf weitere BCI-Anwendungen ausweiten, etwa auf die Steuerung der Handmotorik und die Wiederherstellung der Sprachfähigkeit nach einem Schlaganfall. Die für Sprechen, Motorik und Sprache entwickelten Bildgebungs- und Zielbestimmungsverfahren könnten darüber hinaus für die Kartierung visueller, auditiver und kognitiver Funktionen sowie für die neurochirurgische Planung insgesamt von Bedeutung sein.
"Es gibt unzählige Gründe, warum Menschen ihre Fähigkeit zu kommunizieren verlieren. Mit BCIs sehe ich aber, dass es ebenso viele Wege gibt, sie zurückzugewinnen", so Angle. "Die Zusammenarbeit mit Siemens Healthineers kann uns helfen, jedes einzelne Gehirn besser zu verstehen und Connexus genau dort zu platzieren, wo es die größte Wirkung entfalten kann. Damit kommen wir einer Zukunft näher, die von mehr Selbstständigkeit und neuen Möglichkeiten geprägt ist."
Über Paradromics
Paradromics entwickelt Technologien für Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCIs), die Mensch und Technik nahtlos miteinander verbinden und menschliche Fähigkeiten wiederherstellen und erweitern sollen. Das Gerät der ersten Generation, das ConnexusBCI, ist darauf ausgelegt, neuronale Aktivität mit der Auflösung einzelner Neuronen zu erfassen und neuronale Absichten in Sprache, Computersteuerung, Bewegung und andere grundlegende menschliche Funktionen zu übersetzen. Die erste klinische Anwendung soll Menschen, die infolge einer Lähmung oder anderer schwerer motorischer Beeinträchtigungen nicht mehr sprechen können, die Fähigkeit zur Kommunikation zurückgeben. Künftig soll die Plattform auch die direkte Interaktion mit KI, fortschrittliche Prothetik, sensorisches Feedback sowie neuartige Therapien für psychische und andere neurologische Erkrankungen unterstützen. Mit jeder neuen Anwendung will Paradromics neue Wege zur Wiederherstellung verlorener Funktionen eröffnen und die menschliche Handlungs- und Gestaltungsfähigkeit erweitern. Weitere Informationen unter paradromics.com.
Vorsicht: Das Connexus BCI ist ein Prüfprodukt, das nach US-amerikanischem Recht ausschließlich zu Prüfzwecken verwendet werden darf. Connexus und Paradromics sind Marken oder eingetragene Marken der Paradromics Inc. Alle anderen Marken sind Eigentum ihrer jeweiligen Inhaber.
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