Biofeedback-basierte Aurikuläre Vagus Nerve Stimulation

Die aurikuläre Vagusnervstimulation (aVNS) ist eine neuartige neuromodulatorische Therapie, die zur Behandlung verschiedener chronischer systemischer Erkrankungen wie chronischer Rückenschmerzen eingesetzt wird. Derzeit ist aVNS nicht individualisiert, wobei es den physiologischen Zustand des Patienten außer Acht lässt und es daher schwierig macht, optimale therapeutische Ergebnisse zu erzielen.

Ein geschlossenes aVNS-System ist erforderlich, um eine Über- und Unterstimulation von Patienten zu vermeiden, was zu einer personalisierten, nebenwirkungsfreien und damit verbesserten Therapie führt. Dies kann durch kontinuierliche Überwachung individueller physiologischer Parameter erreicht werden, die als Grundlage für die Auswahl optimaler aVNS-Einstellungen dienen.

In dieser Arbeit haben wir eine neuartige aVNS-Hardware für Closed-Loop-Anwendungen entwickelt, die kardiorespiratorische Parameter mit eingebetteten Sensoren (und/oder externen Sensoren) erfasst, die erfassten Daten in Echtzeit verarbeitet und analysiert und die Einstellungen von aVNS direkt steuert. Wir zeigen im Labor, dass die aVNS-Stimulation willkürlich mit Atmungs- und Herzphasen synchronisiert werden kann (wie aus Atmungsgürtel, Elektrokardiographie und/oder Photoplethysmographie abgeleitet), während sie den barorezeptorbezogenen afferenten Input entlang des in das Gehirn projizierten Vagusnervs nachahmt. Unser entwickeltes System identifizierte >90 % aller Atem- und Herzzyklen und aktivierte die Stimulation am Zielpunkt mit einer Genauigkeit von ± 100 ms trotz der intrinsischen Atem- und Herzfrequenzvariabilität, wodurch die Vorhersagbarkeit verringert wird.

Das entwickelte System bietet eine solide Grundlage für die zukünftige klinische Erforschung von Closed-Loop-AVNS zugunsten einer personalisierten Therapie (https://doi.org/10.1007/s10470-022-02037-8, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster).

Perkutane aurikuläre Vagusnervstimulation reduziert Entzündung in kritischen Covid-19 Patienten

Covid-19 ist eine Infektionskrankheit, die mit Zytokinstürmen und einem gestörten sympatho-vagalen Gleichgewicht einhergeht, was zu Atemnot, Hypoxämie und kardiovaskulären Schäden führt.

Wir wenden die aurikuläre Vagusnervstimulation (aVNS) an, um das parasympathische Nervensystem zu modulieren, die damit verbundenen entzündungshemmenden Bahnen zu aktivieren und das abnormale sympatho-vagale Gleichgewicht wiederherzustellen. aVNS wird perkutan unter Verwendung von Miniatur-Nadelelektroden in Ohrregionen durchgeführt, die vom Vagusnerv der Ohrmuschel innerviert sind.

Im Sinne einer randomisierten prospektiven Studie wird bei kritischen, aber noch nicht beatmeten Covid-19-Patienten auf der Intensivstation mit chronischem aVNS begonnen. Die Ergebnisse zeigen verringerte entzündungsfördernde, z. eine Reduktion des CRP-Spiegels um 32 % nach einem Tag VNS und 80 % über 7 Tage oder ähnlich eine Reduktion des TNFalpha-Spiegels um 58,1 % über 7 Tage und Gerinnungsparameter, und erhöhte entzündungshemmende Parameter, z.B. eine Abnahme des IL-10-Spiegels um 66 % über 7 Tage über die aVNS-Dauer ohne Nebenwirkungen.

aVNS erwies sich als sicheres klinisches Verfahren und könnte die Behandlung kritischer Covid-19-Patienten wirksam ergänzen und gleichzeitig eine verheerende Überentzündung verhindern (https://doi.org/10.3389/fphys.2022.897257, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster).

Veranstaltung: Blickpunkt Forschung "Assistive Technologien für Arbeit und Alltag" @ TU Wien, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Veranstaltunsort: TUtheSKY, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster, Getreidemarkt 9, 1060 Wien

Wann: 12. Oktober 2022