Thema "Navigation und Medizin" - Universität zu Lübeck

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Universitätsklinik für Neurochirurgie Lübeck (Direktor: Prof. Dr. med. V. M. Tronnier) Neuronavigation in der Neurochirurgie – Sinnvoll? M. M. Bonsanto, V.M. Tronnier Seit F. Durante 1884 die erste Tumorexstirpation eines Olfaktorius - Meningeoms, geleitet durch die klinischen Symptome, über eine frontale Trepanation erfolgreich durchführte (1887 in Lancet veröffentlicht), haben sich die Arbeitsbedingungen der Neurochirurgen durch die Verfügbarkeit moderner Bildgebung deutlich verbessert. Nach der Entdeckung der Röntgenstrahlung 1895 war es H.Cushing möglich, Tumoren in Bezug zur Sella turcica „navigiert“ aufzufinden. Dandy führte später die cerebrale Pneumoencephalographie als weitere Navigationsmethode in die Neurochirurgie ein. Mit der Etablierung der cerebralen Angiographie durch Moniz 1927 und besonders durch die Kombination mit der Pneumoencephalographie (später durch den Einsatz von intraventikulär verabreichtem Kontrastmittel), war es den Neurochirurgen erstmals möglich, eine präoperative bildgestützte Tumorlokalisation am Gehirn durchzuführen und unter Reduzierung des Operationstraumas „gezielt“ auf einen intrakraniellen Tumor zuzugehen. Der Erfolg, einen Tumor in der Tiefe des Gehirns zu finden, war trotzdem häufig gekoppelt an eine großflächige Trepanation und die Fähigkeit des Operateurs, die indirekte Bildinformation dreidimensional auf den Patienten zu übertragen, was nicht selten zu Misserfolgen führte. Fast zeitgleich zu Dandy setzten sich der Ingenieur Clarke und der Neurochirurg Horsley der zielgenauen Elektrodenplatzierung in Tiergehirnen auseinander und entwickelten das Konzept der Stereotaxie. Die Stereotaxie stellte damit eine frühe Form der Navigation dar, basierend auf wieder erkennbaren anatomischen Landmarken (z.B. dem III. Ventrikel) und dem kartesianischen Koordinatensystem. Dieses System ermöglichte anhand der Planung, bezogen auf die x, y & z Achse, jeden beliebigen Punkt im Raum (Gehirn) zu erreichen. Eine übertragung dieses Verfahrens auf die Anwendung bei Patienten erfolgte aber erst 1947 durch Spiegel und Wycis. Die Stereotaxie wurde im Verlauf technisch weiterentwickelt und etablierte sich zum Goldstandard für das zielgenaue Auffinden von kleinen Prozessen im Schädelinneren. Eingesetzt wurden diese Verfahren vornehmlich für Biopsien und im Rahmen der funktionellen Neurochirurgie, z. B. bei Bewegungsstörungen (M. Parkinson). Dr. med. Matteo Mario Bonsanto, Aufnahme des Medizinstudiums an der Universität von Florenz, spätere Weiterführung bis zur Approbation an der Universität Heidelberg. Wechsel von der Universität Heidelberg als Facharzt für Neurochirurgie an das UKSH am 1.8.2006. Seit 1.2.2006 als Oberarzt der Klinik tätig. Nach Beendigung des Studiums Durchführung der Facharztausbildung in Heidelberg. Arbeitsschwerpunkt u.a. Neuronavigation, intraoperatives MRT & intraoperativer navigierter3-D Ultraschall. Mit Einführung der Computertomographie in den achtziger Jahren und später mit der Etablierung der Kernspintomographie wurden den Neurochirurgen weitere Methoden geboten, die eine präoperative Prozesslokalisation ermöglichten. Das Einfließen von CT/MRT Information in die Stereotaxie führte in den achtziger Jahren zur Entwicklung der Rahmen-basierten stereotaktischen Tumorresektion. Mit fortschreitender Entwicklung der Computertechnologie war es Ende der 80er Jahre möglich, die großen anfallenden Datenmengen von CT- u./o. MRT-Untersuchungen digital in angemessener Geschwindigkeit zu verarbeiten und dreidimensional darzustellen. Damit waren die technischen Voraussetzungen für die Entwicklung von Navigationssystemen zur intraoperativen Anwendung gegeben. Nahezu gleichzeitig wurden in Deutschland, Japan und den USA unterschiedliche Abb. 1: Von der Pneumoencephalographie zur Neuronavigation, ein Zeitsprung von 60 Jahren. Das Bild rechts zeigt präoperative Navigationsbilder der Viewing Wand® von 1993 mit eingezeichneten motorischen (occagelb) & sensorischen (violett) Kortex als funktionell wichtiges Hirngebiet. Zusätzlich markiert der Tumor (rot) und venöse Gefäße (blau). 210 FOCUS MUL 23, Heft 4 (2006)
Abb. 2: Das erste kommerziell erhältliche, armbasierte Neuronavigationssystem für die Neurochirurgie. 1993 von der damaligen kanadischen Firma ISG als Viewing Wand® auf den Markt gebracht. armbasierte Navigationssysteme konzipiert. Freiwerdende Industrieressourcen durch die Beendigung des kalten Krieges, sowie zunehmende Prozessorenleistung und Speicherkapazitäten führten dazu, dass Firmen, die sich zuvor mit der Entwicklung von Navigationssystemen für Militärflugzeuge auseinandersetzten, nun für die Navigation am Gehirn interessierten. Somit erreichte 1993 eine erste armbasierte computergestützte Navigation die Neurochirurgie und ging in die, anfänglich nur wenigen Zentren vorbehaltene, klinische Anwendung (Bild 1 u. Bild 2). Funktionsweise Moderne Neuronavigationssysteme bestehen zumeist aus 4 Einzelkomponenten, die im direkten Zusammenspiel die Navigation am Patienten ermöglichen. Diese Komponenten bestehen aus einem Digitalisierungsin- Abb. 3: Bilddaten der Neuronavigation vorbereitet für die Operation. Links axiale & coronare Schnittbilder mit Darstellung der Ventrikel (rot), der Stammganglien (rosa) und dem Tumor im MRT Schnittbild (nativ mit Kontrastmittel). Rechts oben weitere Optionen der Bilddarstellung, die Navigationssysteme abhängig von der Einstellung dem Operateur bieten können. strument, dem Kopfverfolgungssystem, einer Kameraeinheit zumeist LED basiert, und einem Navigationscomputer. Vor Einsatz der Neuronavigation bedarf es der Erstellung eines Navigationsdatensatzes, der MRT u./o. CT basiert sein kann. Dieser Patientendatensatz sollte das gesamte Gehirn in allen 3 Ebenen darstellen können und aus Schnittbildern mit geringer Schichtdicke (
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