Funktionelle Neuronavigation - Inselspital Bern - Neurochirurgie

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Funktionelle Neuronavigation

Bilder einer transnasalen Operation eines Tumors am Keilbeinflügel. Intraoperativ können wichtige Strukturen in das Sichtfeld des Operateurs eingeblendet werden. Dabei ist auch das Mikroskop referenziert und navigiert. Referenzierte und navigierte Operationsinstrumente (in den Abbildungen grün dargestellt) weisen dabei Zielgenau auf anatomische Strukturen.

Als Bestandteil der intraoperativen Diagnostik in der Neurochirurgie hat die Neuronavigation das Ziel, die Operation durch zusätzliche Informationen für den Operateur sicherer zu machen. Eine verbesserte räumliche Orientierung, Steigerung der Sicherheit und minimalinvasives Arbeiten unter Beibehaltung der Radikalität sind das Ziel der Neuronavigation. Die Neuronavigation wird in unserer Klinik standardmäßig bei Eingriffen am Schädel und der Wirbelsäule eingesetzt.

Definition

Der Begriff der Neuronavigation beschreibt die computerassistierte Übertragung von Bilddaten eines Patienten auf das aktuelle oder zukünftige Operationsfeld. Man kann es im Prinzip mit einem GPS-System vergleichen.

Entwicklung

Neben der klassischen rahmenbasierten Stereotaxie wurden gegen Ende des letzten Jahrhunderts rahmenlose Verfahren entwickelt, die gemeinhin unter dem Begriff «Neuronavigation» zusammengefasst werden. Dabei wird statt eines Rahmens ein Referenzsystem am Kopf oder Operationstisch befestigt. Dieses wird meist optisch, bei manchen Systemen auch magnetisch, im Raum lokalisiert. Durch die feste Beziehung zwischen diesem Referenzsystem und dem Kopf kann ein Computer indirekt den Kopf «sehen» und mit Instrumenten oder dem Operationsmikroskop in Beziehung setzen. Es ist auf diese Weise möglich, während einer Operation am Computerbildschirm durch intaktes Gewebe, sowie durch Haut und Knochen «hindurchzusehen» und Dinge erkennbar zu machen, die sonst für das Auge unsichtbar sind.

Erste Beschreibungen der Neuronavigation wurden Ende der 80er Jahre veröffentlicht. Sie gehen auf den amerikanischen Neurochirurgien David Roberts (1986) zurück. Fast zeitgleich veröffentlichten verschiedene Arbeitsgruppen in Japan (Watanabe et al. 1987), der Schweiz (Reinhardt et al. 1988) und Deutschland (Mösges u. Schlöndorf 1988) eigene Systeme.

An Bedeutung gewonnen hat die Neuronavigation durch relativ junge Fortschritte in der neuroradiologischen Bildgebung, die nicht nur die Anatomie, sondern auch Funktion und Konnektivität des Gehirnes darstellen. Wesentlich sind dabei die funktionelle Kernspintomographie (fMRT), die diffusionsgewichtete Bildgebung (DTI), sowie MR-spektroskopische Verfahren. All diese Informationen können durch Navigationssysteme während der Operation nutzbar gemacht werden. Die Visualisierung von besonders bedeutenden Gehirnstrukturen ermöglicht es, präziser und gleichzeitig schonender zu operieren.

Klinische Bedeutung

In unserer Klinik ist die Neuronavigation standardisierter Bestandteil sowohl bei Eingriffen am Schädel als auch der Wirbelsäule. Vor der Operation gewonnene Bilddaten werden als Bestandteil der Operationsplanung bearbeitet und stehen während der Operation zur Verfügung. Ist der Patient für die Operation gelagert, erfolgt eine Registrierung von Patient und Datensatz. Beim sogenannten «Laser surface scanning» wird die Oberfläche des Kopfes mit einem Laser abgefahren. Eine Kamerasystem detektiert dabei die Reflexionen an der Hautoberfläche des Patienten. Die Software des Navigationssystems generiert daraus eine virtuelle drei-dimensionale Matrix der Oberflächenanatomie des Patienten. Surface-Matching Algorithmen fusionieren diese drei-dimensionale Matrix mit den präoperativ gewonnenen MRI oder auch CT Datensätzen. Die Genauigkeit liegt dabei im Bereich von 2mm (Raabe et al. 2001). Als universitäre Neurochirurgie ist die Verwendung modernster Technologien und aktueller Forschungsergebnisse Bestandteil der Behandlung aller Patienten um die Genauigkeit noch weiter zu verbessern und stets auf dem aktuellsten Stand der Technologie zu sein (Stieglitz, Fichtner et al. 2013).

Im folgenden finden sie einige Anwendungsbeispiele der computerassistierten Neuronavigation bei Raumforderungen im Bereich des Schädels.

Übersicht der verwendeten Fachliteratur

  1. Lasersurface scanning for patient registration in intracranial image-guided surgery. Raabe A, Krishnan R, Wolff R, Hermann E, Zimmermann M, Seifert V. Neurosurgery. 2002;50(4):797-801; discussion 802-803
  2. The Silent Loss of Neuronavigation Accuracy: A Systematic Retrospective Analysis of Factors Influencing the Mismatch of Frameless Stereotactic Systems in Cranial Neurosurgery. Stieglitz LH, Fichtner J, Andres R, Schucht P, Krähenbühl AK, Raabe A, Beck J. Neurosurgery 2013 May;72(5):796-807. doi:10.1227/NEU.0b013e318287072d.

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