Forschungsschwerpunkt intraoperative Technologien - Inselspital Bern - Neurochirurgie

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Forschungsschwerpunkt intraoperative Technologien

Präzision und Sicherheit: intraoperative Technologien prägen die moderne Neurochirurgie

Kein anderes operatives Fachgebiet arbeitet mit dem Anspruch einer mikrochirurgischen Genauigkeit von 0,1 mm unmittelbar in der Nähe lebenswichtiger Zentren. Mit der 20-fachen Vergrösserung des Operationsmikroskopes können Neurochirurgen während eines Eingriffes Strukturen bis 0,005 mm erkennen. Diese Auflösung ist notwendig, um Hirngewebe, perforierende Mikroarterien oder Hirnnerven zu schonen, während der angrenzende Tumor oder die Gefässmissbildung entfernt wird. Problematisch war bisher die Unsichtbarkeit neurologischer Funktion. Nur Hirnnerven sind als eigene Strukturen zu erkennen, kortikale funktionelle Areale oder Faserbahnen dagegen nicht.

Unsichtbares sichtbar machen

In der klassischen Neurochirurgie musste sich der Operateur auf sein anatomisches Wissen und seine Erfahrungen verlassen, ohne dass er damit die Rate postoperativer neurologischer Defizite über die Jahre wesentlich senken konnte. Gefährliche Operationen blieben gefährlich, auch bei grösster Erfahrung. Tumore waren intraoperativ schwer zu erkennen und schlecht abgrenzbar vom normalen Hirngewebe. Funktionell wichtige Gebiete blieben unsichtbar und die Durchblutung nicht beurteilbar. Das hat sich durch neue technologische Entwicklungen geändert. Operationen an Gehirn und Rückenmark können heute unter direkter Bildführung und Funktionsmonitoring durchgeführt werden. Damit wird eine Kontrolle des chirurgischen Ergebnisses sowie eine sofortige Reaktion auf Warnzeichen aus dem intraoperativem Monitoring möglich.

Schlüsseltechnologien im neurochirurgischen Operationssaal

Wenn wir jetzt Strukturen lokalisieren, Funktionen enttarnen und den Blutfluss sehen können, beeinflusst das den gesamten Ablauf der Operation. Die Planung beginnt mit der präoperativen Anfertigung von Navigationsdaten. Sie beinhalten spezielle verzerrungsreduzierte MRI-Sequenzen, spektroskopische Karten oder funktionelle Bilder kortikaler Areale und subkortikale Bahnen (z.B. Motorkortex, motorische oder sensorische Sprachfelder, Fornix, Cingulum, Sehstrahlung, Pyramidenbahn oder die Sprachleitung im Faszikulus arcuatus).

Die präoperative Planung des Eingriffes erfolgt anhand dieser Daten zunächst virtuell mit der Bestimmung des optimalen Eintrittspunktes und eines sicheren mikrochirurgischen Zugangskanals. Alle diese Informationen werden in die Navigationsdaten integriert und stehen dann während der Operation zur Verfügung.

Die drei intraoperativen technologischen Säulen der modernen Operationstechnik sind:

1. Bildführung und funktionelle Neuronavigation

Computerassistierte navigierte Operationen sind heute Routine. Die Integration funktioneller Informationen in die «normalen» anatomischen Bilder erfordert dagegen spezielle Bildgebung, Technik und eine zeitaufwendige indiviuduelle Planung. Moderne funktionelle Neuronavigation sollte nicht mit einem Pointer sondern als integrierte Mikroskop-Navigation durchgeführt werden, bei der die Zielrichtung, die Tumorumrisse und die Lage der funktionellen Areale in das Okular eingeblendet werden. Der Vorteil: das Operationsmikroskop muss zur Navigation nicht aus dem Operationsfeld entfernt werden. Der Chirurg kann weiterarbeiten und das Mikroskop über einen Mundschalter bewegen und Einstellungen wie Focus oder Zoom per Fussschalter ändern.

2. Intraoperatives Monitoring und Mapping

Eine kontinuierliche Überwachung funktionell wichtiger Systeme ist nicht durch Bildgebung oder Navigation zu erreichen. Während der Operation verschieben sich die räumlichen Verhältnisse durch Abfluss von Liquor, Eröffnung der Dura mater und Operation am Tumor. Die präoperativen Bilder der Navigation veralten also während der Operation. Auch eine intraoperative Bildgebung mittels MRI oder CT kann jeweils nur eine Momentaufnahme abbilden, die für den Operationserfolg am Tumor entscheidend sein kann, aber eben keine kontinuierliche Überwachung und Sicherheit bietet. Das ist nur durch intraoperatives elektrophysiologisches Monitoring oder Mapping möglich. Durch kortikale Stimulation und periphere Ableitung (motorisch evozierte Potenziale, MEPs) oder durch periphere Stimulation und kortikale Ableitung (somatsensorisch evozierte Potenziale, SEPs) kann die jeweilige Bahn überwacht werden, egal auf welcher Höhe – Kortex, Marklager, Hirnstamm, Rückenmark, Wirbelsäule – operiert wird. Das wertvollere Verfahren sowohl in der Tumor- als auch in der Aneurysmachirurgie sind die MEPs. Goldstandard ist hier die kontinuierliche Stimulation über eine vorgeschobene Streifenelektrode. Das Mapping ist dagegen das Absuchen der kortikalen Oberfläche nach Funktion. Wir verwenden es zur Lokalisation des primär motorischen Kortex und subkortikal zur Identifikation der Pyramidenbahn. Ausserdem ist es bei Wachoperationen das Verfahren der Wahl zur Lokalisation der motorischen und sensorischen Sprachfelder. Monitoring und Mapping tragen heute wesentlich zu einer erhöhten Patientensicherheit bei. Neue Techniken werden zur Zeit in unserer Klinik erforscht.

3. Intraoperative Bildgebung und Ergebniskontrolle

Kontrollen des Ergebnisses nach einer Operation wird es in der Chirurgie der Zukunft nur noch selten geben. Sie werden stattdessen während der Operation durchgeführt werden. Diese Umstellung hat eine Bedeutung für den Patienten: ein suboptimales Ergebnis kann dann noch während der Operation korrigiert werden. Das chirurgische Vorgehen wird damit vorsichtiger und häufiger kontrolliert. In der Neurochirurgie werden unterschiedliche Modalitäten benötigt (Hochfeld-MRI, CT, Angiographie, Ultraschall, Fluoreszenzdiagnostik), die mit der Navigation in einem integrierten Operationssaal umgesetzt werden sollten. Weltweite Fortschritte in der intraoperativen Bildgebung und Ergebniskontrolle, die in prospektiven, multizentrischen Studien bestätigt wurden, waren u.a. die mikroskopintegrierte Blau-400 (5-ALA) und die Infrarot-800 Technologie oder ICG-Angiographie.

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