Parkinson ist unheilbar. Und Parkinson kann jeden treffen. Etwa jeder oder jede 200ste Deutsche erkrankt an dieser Krankheit. Sie führt zu einem Absterben von Nervenzellen im Mittelhirn, die für die Produktion von Dopamin zuständig sind. Weil dieser Neurotransmitter für die Impulsübertragung zwischen den Nervenzellen verantwortlich ist, kommt es bei den betroffenen Personen unter anderem zu Zittern (Tremor), Verlangsamung der Körperbewegung (Akinese) und Muskelstarre (Rigor). Für ein Hinauszögern und Abmildern der Symptome ist es wichtig, die Krankheit früh zu erkennen. Mit individuell auf die Patientinnen und Patienten abgestimmten Therapiemaßnahmen können die Ärzte den Krankheitsverlauf inzwischen deutlich verbessern. Dank rechtzeitiger Maßnahmen wie einer Diät, Änderungen der Lebensweise sowie durch eine physiotherapeutische Behandlung und Medikamente lässt sich das merkliche Auftreten der Auswirkungen über Jahre hinweg teilweise gänzlich unterbinden. Die Therapiemaßnahmen ermöglichen zudem in vielen Fällen auch eine deutliche Verlangsamung des Zerstörungswerks der Krankheit im Gehirn.

App hilft Parkinson frühzeitig zu erkennen

Die Symptome, die für die Frühphase einer Parkinsonerkrankung typisch sind, entwickeln sich schleichend über einen längeren Zeitraum hinweg. Sie lassen sich deshalb nur schwer eindeutig der Krankheit zuordnen. Dies gilt insbesondere für die Betroffenen selbst, aber auch für die Menschen in ihrem persönlichen Umfeld und ihre Ärzte. Ein leichtes Zittern zum Beispiel. Oder eine etwas monotonere Sprechweise. Beides kann »nur« Ausdruck der gesundheitlichen Tagesform oder einer vorübergehenden Beeinträchtigung der allgemeinen körperlichen Verfassung sein. Beide Anzeichen können aber eben auch auf eine Parkinsonerkrankung hinweisen. Zumindest, wenn sie immer wieder und in Kombination auftreten oder zusammen mit weiteren krankheitstypischen Auswirkungen. Beim Praxistermin erhalten Ärztinnen und Ärzte jedoch lediglich eine Momentaufnahme ihrer Patientin oder ihres Patienten. Es ist also oft Zufall, ob einzelne Symptome genau zur Sprechstundenzeit auftreten oder nicht. Kurz: Es fehlt ein zuverlässiges Instrument, um im Alltag auftretende Auswirkungen aufzuzeichnen.

Parkinson-Monitor für die Hosentasche

Ein europäisches Forscherkonsortium hat nun im Rahmen des Horizon 2020 EU-Projekts i-PROGNOSIS eine spezielle App entwickelt: »iPrognosis«. Die Anwendung, die es im Moment nur für Android-Betriebssysteme gibt, nutzt das Smartphone, um bei seinem Nutzer frühzeitig erste Anzeichen auf eine Parkinsonerkrankung zu erkennen. Er muss dazu nicht aktiv mit der App interagieren. Die Analysedienste laufen im Hintergrund und gewinnen die nötigen Informationen durch den tagtäglichen Umgang des potenziellen Patienten mit dem Smartphone. »Die Algorithmen analysieren beispielsweise bei Telefonaten die Stimme des Nutzers und prüfen sie auf regelmäßige Anregung der Stimmbänder, Monotonie der Sprechweise oder ein Abfallen der Lautstärke«, erklärt Dr. Michael Stadtschnitzer vom Fraunhofer- Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS. Er und sein Team verantworteten bei der App-Entwicklung unter anderem die Komponenten der Sprachanalyse. Die Sorge nach einer möglichen Verletzung der Privatsphäre hält der Experte deshalb für unbegründet: »Unsere Software kann und darf Inhalte gar nicht erfassen. Lediglich das ‚Wie‘ des Gesprochenen wird untersucht.« Auch die anderen Komponenten der App achten auf Persönlichkeitsschutz: Beispielsweise das Tool, das die Tippgeschwindigkeit und den Rhythmus bei der Tastatureingabe analysiert oder das Tool, das ein Auftreten von Zittern bei der Handhabung des Gerätes erfasst. Ähnliches gilt für das Registrieren der Bewegungsaktivität oder von Auffälligkeiten in der Gesichtsmimik bei Selfies. Jede Nutzerin und jeder Nutzer kann zudem individuell auswählen, welche der Indikatoren die Anwendung auf dem persönlichen Handy beobachten darf. 

Mit der iPrognosis App lassen sich aus der eigenen Nutzinteraktion mit dem Smartphone per Big-Data Analysen mögliche Anzeichen einer Parkinsonerkrankung frühzeitig erkennen. Bild: i-PROGNOSIS Project

Big-Data-Analyse ermittelt individuelle Parkinsonwahrscheinlichkeit

Aus dem Monitoring der Interaktion der Nutzerinnen und Nutzer mit dem eigenen Smartphone extrahiert die App die aktuellen, persönlichen Indikator-Werte. Ob und in wieweit diese - vor allem auch in ihrer Entwicklung über die Zeit – auf einen Parkinsonverdacht hinweisen, ermittelt das System durch einen multimodalen Abgleich mit der iPrognosis-Datenbank. In dieser Datenbank haben Projektpartner wie die TU Dresden, das Karolinska Institute in Schweden, das Londoner King’s College sowie die Aristoteles Universität Thessaloniki in Griechenland rund eine halbe Million Datensätze mit Symptomen von Parkinson-Betroffenen anonymisiert gespeichert, um daraus Vergleichsmuster zu erstellen. Ein automatisierter Test ermittelt dann Parallelen dieser Muster zu den ermittelten Werten des Smartphone-Nutzers. Bei signifikanten Übereinstimmungen überprüft zusätzlich ein Ärzteteam die Ergebnisse. Erst nach deren fachlicher Bestätigung erhält die App-Nutzerin oder der App-Nutzer eine persönliche Nachricht mit der Empfehlung, den Verdacht von einem Arzt überprüfen zu lassen. Natürlich erfüllt das iPrognosis-System umfänglich alle Anforderungen des Datenschutzes. Dies bedeutet zum Beispiel auch, dass jeder App-Nutzer jederzeit sämtliche Daten seines Profils einsehen, exportieren sowie komplett löschen kann.

Unterstützung für Parkinson-Kranke

iPrognosis unterstützt Menschen nicht nur dabei, eine mögliche Parkinsonerkrankung frühzeitig zu erkennen. Die Projektpartner entwickelten zudem eine weitere App, die Betroffenen auch nach der Diagnose von Parkinson hilft. »Mein Team hat zum Beispiel maßgeblich an einem Feature zur Aufnahme von Sprachnachrichten mitgewirkt. Dabei verbessern spezielle Algorithmen unter anderem die Frequenzspektren der gesprochenen Nachricht und erhöhen so die Sprachverständlichkeit«, betont Stadtschnitzer. Außerdem wurde eine personalisierte Spiele-Suite zur Unterstützung von Therapiemaßnahmen entwickelt. Patientinnen und Patienten können mit ihrem Smartphone oder Tablet zum Beispiel Sprech- und Mimikübungen durchführen oder ihre Handschrift und Bewegungsabläufe trainieren. Die Angebote umfassen zudem Bewertungstests, mit denen Patienten, Ärzte und Therapeuten den Gesundheitszustand und den Erfolg von Therapiemaßnahmen messen können.

Aktuell hat iPrognosis bereits mehrere Tausend aktive Nutzerinnen und Nutzer. Die kostenfreie App ist außer in Deutschland auch in Portugal, UK, Spanien, Österreich, Griechenland, Chile und Australien verfügbar. Die aus Mitteln des EU-Programms Horizon 2020 finanzierte Forschungskooperation wurde von der Aristoteles Universität Thessaloniki unter Leitung von Prof. Leontios Hadjileontiadis koordiniert.

(mab)