In dieser Arbeit wurde zunächst die Parkinsonbehandlung durch Tiefenhirnstimulation und das Vorgehen der Implantierung, sowie der damit verbundenen Symptomschwerebestimmung beschrieben. Hierauf aufbauend wurde die Notwendigkeit eines intraoperativen Parkinsonsymptommesssystems abgeleitet und ein Konzept für ein solches System vorgestellt. Dieses Konzept sieht eine quantitative Messung der Kräfte und Bewegungen vor, die zurzeit bei der etablierten Symptombewertung vom Arzt subjektiv beurteilt werden. Das System verarbeitet diese zu Kennwerten. Diese Kennwerte wurden teilweise aus der Literatur übernommen und in ambulanten Vorversuchen ermittelt. Das vorgestellte System besteht aus einer Manschette, die vom Patienten am Handgelenk getragen wird. Diese Manschette enthält zwei Kraftsensoren, die parallel zueinander an der Innen- und der Außenseite des Handgelenks angebracht sind, und einen Inertialsensor, der Winkelgeschwindigkeiten und Beschleunigungen messen kann. Mit diesen Sensoren können die Beschleunigungen des Tremors, die Öffnungswinkel und Frequenzen von Supinations-/Pronationsbewegungen des Unterarms, sowie der Widerstand des Ellenbogens gegen eine Beugung gemessen werden. Aus diesen Sensordaten wurden Kennwerte abgeleitet, die eine Aussage über die Schwere der Parkinsonsymptome erlauben. Bereits aus der Literatur bekannte Algorithmen wurden auf das Messsystem übertragen, eine Korrelation der Symptomschwere zu den Kennwerten konnte jedoch mit diesem System nicht nachgewiesen werden. Daher mussten neue Algorithmen entwickelt werden, die auf der Unterteilung der Messdaten in Wiederholungen, die Ableitung von Kennwerten aus diesen Wiederholungen und einer Untersuchung dieser Kennwerte und manuell ermittelter Parkinson-Schwere-Daten mit multivariater Analysemethoden basieren. Für die Symptome Akinese und Rigor konnten neue Algorithmen gefunden werden, für die Ableitung von Tremor-Analysealgorithmen lagen nicht genügend Messungen vor. Im Rahmen dieser Arbeit wurde unter Berücksichtigung der Vorgaben für Medizinprodukte ein System zur Messung von Parkinsonsymptomen entwickelt und dokumentiert, sodass es möglich war, die Prototypen als technisch unbedenklich zu erklären. Mit dieser Erklärung war es möglich, das System intraoperativ einzusetzen und somit eine reale Aussage über die Vor- und Nachteile treffen zu können. Zum Abschluss dieser Arbeit wurde das System bereits einmal von den klinischen Partnern in einer Operation eingesetzt. Diese Ergebnisse bestätigten die Ergonomie des Systems. Die Operation konnte ohne Einschränkungen durchgeführt werden. Die aufgezeichneten Werte und deren Analyse erlauben ebenfalls ein positives Fazit. Die eine von zwei implantierten Positionen konnte postoperativ anhand der Messdaten erneut ausgewählt werden. Wäre die Information schon intraoperativ dargestellt worden, worauf aus Sicherheitsgründen vor einer endgültigen Validierung des Systems abgesehen wurde, hätte sie den Arzt korrekt unterstützt. Die quantitative Messung von Parkinsonsymptomen während der Implantation von Tiefenhirnstimulationselektroden ist vielversprechend. Das vorgestellte System ist hierzu in der Lage und eine sichere Anwendung ist ebenfalls gegeben. Die Auswertung mit Kennwerten ist derzeit nur ausreichend, da der Arzt aufgrund einer bisher unzureichenden Datenlage nur eine ungesicherte Aussage basierend auf den Kennwerten alleine treffen kann.      «

In dieser Arbeit wurde zunächst die Parkinsonbehandlung durch Tiefenhirnstimulation und das Vorgehen der Implantierung, sowie der damit verbundenen Symptomschwerebestimmung beschrieben. Hierauf aufbauend wurde die Notwendigkeit eines intraoperativen Parkinsonsymptommesssystems abgeleitet und ein Konzept für ein solches System vorgestellt. Dieses Konzept sieht eine quantitative Messung der Kräfte und Bewegungen vor, die zurzeit bei der etablierten Symptombewertung vom Arzt subjektiv beurteilt wer...     »

In this publication the possibility of intraoperative quantification of Parkinson's symptoms during the implantation of deep brain stimulation electrodes is beeing discussed. One established treatment of advanced Parkinson's disease is the implantation of deep brain stimulation electrodes. Stimulating the nucleus subthalamicus (a nerve centre in the basal ganglia) lessens the symptoms, especially the motor symptoms such as tremor (involuntary movement), rigidity (involuntary muscle resistance) and akinesia (inability to introduce movement). One challenge during the implantation is finding the exact position of the electrodes tip. Nowadays the physician inserts up to five test electrodes parallel into the brain, records the cell activity and test stimulates the patient in various depth. During the test stimulation the patient, who is awake during the procedure, is asked to perform tests such as turning his palm or relaxing his elbow while the physician is bending it. The physician evaluates the remaining symptoms and decides which electrode at which depth shows the best symptom reduction. All the test results are manually recorded and evaluated. The goal of this thesis is to determine whether a technical measurement, automated analysis and digital presentation of these tasks can help the physician in deciding on the perfect electrode point. In order to test the hypothesis a prototype with an inertial sensor (acceleration and angular velocity) and a force sensor to measure the force needed to bend the elbow, was developed and tested. The whole development was according to the required standards to meet the laws of medical devices in the European Union. A fully tested prototype was used by a clinical partner to record ambulant data and to test the feasibility of the concept. In order to support the physician the measured data need to be analysed and compressed. Based on the recorded ambulant data algorithms were derived and verified. The system was tested during one implantation. After the surgery the data were analysed and the physician choose the same implantation site as during the surgery. This can be seen as a proof of concept. Further clinical testing is necessary in order to evaluate the expected advantage and in order to gain a approval as a medical device. Those further tests can be done with this prototype.      «

In this publication the possibility of intraoperative quantification of Parkinson's symptoms during the implantation of deep brain stimulation electrodes is beeing discussed. One established treatment of advanced Parkinson's disease is the implantation of deep brain stimulation electrodes. Stimulating the nucleus subthalamicus (a nerve centre in the basal ganglia) lessens the symptoms, especially the motor symptoms such as tremor (involuntary movement), rigidity (involuntary muscle resistance) a...     »