Imagixx Ausgabe Nr. 02-2009

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18 Innovation Mit Schallwellen gegen Schmerzen Krankes Gehirngewebe veröden, ohne den Schädel zu öffnen — genau das ist einem Spezialistenteam an der Züricher Universitäts-Kinderklinik gelungen. Zehn Patienten „operierten“ sie erfolgreich mit Hochenergie-Ultraschall (HIFU). Eine Operation am Ge- E hirn löst bei den meisten Menschen keine angenehmen Vorstellungen aus. Eine Meldung im Juni dieses Jahres sorgte daher für Aufsehen: Erstmals erfolgreiche Hirnoperation mit Ultraschall durchgeführt! Am Magnetresonanz-Zentrum der Universitäts-Kinderklinik Zürich wurden zehn Patienten mit transkraniellem Hochenergie-Ultraschall (HIFU) erfolgreich operiert – also ohne die Schädeldecke zu öffnen. Schall statt Sonde Alle zehn Patienten, die im September 2008 mit diesem Verfah- Thalamus — das Tor zum Bewusstsein ren behandelt worden waren, litten an chronischen Schmerzen, deren Ursache in einer Fehlfunktion im Thalamus lag. Bislang wurden solche Störungen mit einer Sonde behoben, die durch eine kleine Öffnung im Schädel in das Zielgebiet geschoben wurde und dort das Gewebe mit Hitze verödete. Auch Daniel Jeanmonod, Neurochirurg am Universitätshospital Zürich, praktizierte diese minimalinvasive chirurgische Methode. Doch birgt dieser Eingriff auch Risiken wie Blutungen oder Infektionen. Außerdem kann gesundes Hirngewebe zerstört werden an einem Die Väter des HIFU-Projekts am Kinderspital Zürich: Prof. Martin-Fiori (links) und Prof. Jeanmonod während einer HIFU-Operation. Da der Eingriff nicht invasiv ist, müssen keine sterilen Bedingungen herrschen. Die Computermaus ersetzt das Skalpell. Das Gehirn, die zentrale Verwaltungsstation des Körpers, besteht aus Großhirn, Kleinhirn, Mittelhirn und Zwischenhirn. Zu Letzterem gehört auch der Thalamus. Seine Aufgabe ist es, Informationen aus dem Körper und den Sinnesorganen zur Großhirnrinde weiterzuleiten. Dabei fungiert der Thalamus als Filter, der entscheidet, welche Informationen für den Organismus im Moment wichtig sind, sodass sie weitergeleitet werden und ins Bewusstsein gelangen. Der Thalamus wird deshalb oft als „Tor zum Bewusstsein“ bezeichnet. Ort, wo jeder Millimeter wichtig ist. Mit dem Hochenergie-Ultraschall-Verfahren hingegen arbeitet das Züricher Team unter ständiger Bildkontrolle, was die Risiken minimiert. Eiweiß erhitzen Das Ultraschallsystem, der Transducer, ist eine Art Helm, der über den Kopf des Patienten gestülpt wird. Aus diesem Zylinder werden 1.<strong>02</strong>4 Ultraschallbündel ins Innere des Gehirns gesendet. Jedes einzelne Ultraschallbündel ist zu schwach, um Gewebe zu schädigen, doch im Schnittpunkt aller 1.<strong>02</strong>4 Bündel konzentriert sich ihre Energie derart, dass dort Gewebe gezielt erhitzt werden kann. Temperaturen ab 53 Grad Celsius reichen aus, um die Nervenzellen, die im Wesentlichen aus Eiweiß bestehen, zu veröden. Da der Schädelknochen jedoch etwa 80 Prozent der Schallenergie absorbiert, was ihn erheblich erhitzen würde, enthält der Transducer ein Kühlsystem. Das Wasser, Erfolgskontrolle mit Magnetresonanztomographie: Das Hirngewebe wird in verschiedenen Graustufen dargestellt, die Liquorräume sind schwarz. Die beiden weißen Punkte im Zentrum des Gehirns entsprechen dem während der Operation zerstörten Gewebe.
Fotos: Kinderspital Zürich das den Kopf des Patienten umspült, erfüllt einen weiteren Zweck: Es ist ein ideales Medium, um die Schallwellen zu transportieren. Geplant, durchgeführt und kontrolliert wird der Eingriff mit Hilfe von Magnetresonanz-Bildgebung (MRT). Diese Technik arbeitet mit Magnetfeldern, die es ermöglichen, die anatomischen Strukturen des Gehirns auf einem Monitor exakt darzustellen. Mit MRT ist es außerdem möglich, die Temperatur im Zielgebiet darzustellen, so dass der Chirurg weiß, wann die kritische Grenze erreicht ist. Bald für Tumore geeignet? Bislang behandelten die Züricher Spezialisten lediglich Patienten mit funktionellen Hirnstörungen. Das Züricher Team hat jedoch weitreichende Pläne. Als Nächstes wollen sie die Methode bei Parkinson-Patienten einsetzen und mit zunehmender Erfahrung auch bei Menschen mit bestimmten Epilepsieerkrankungen. Auch bei Tumoren könnte der Hochenergie-Ultraschall bald einsetzbar sein. Vor allem bei kleinen Tumoren, die zentral und damit für den Chirurgen schlecht er- Wie funktioniert Ultraschall? Der Kopf des Patienten ist fixiert, damit er absolut ruhig liegt. So kann das Zielgebiet im Thalamus exakt angesteuert werden. Im Hintergrund sieht man die Öffnung des Magnetresonanz-Scanners. reichbar im Gehirn sitzen, ist das Verfahren vorteilhaft, weil es das gesunde Gehirngewebe nicht beeinträchtigt. Da Ultraschall nicht invasiv ist, kann der Tumor in vielen kleinen Schritten beseitigt werden. Läuft alles gut, sollen in einem Jahr die ersten klinischen Studien mit Patienten durchgeführt werden. „Normale“ Ultraschallgeräte arbeiten mit Schallwellen, die mit mehr als 1 bis 30 Millionen Schwingungen pro Sekunde weit oberhalb der menschlichen Hörgrenze liegen. Der Schallkopf sendet kurze Schallwellen, die vom Körper reflektiert werden („Echos“). Aufgrund dieses Echos berechnet das Ultraschallgerät ein Schnittbild der inneren Organe. Beim interventionellen Hochenergie-Ultraschall (HIFU) werden Schwallwellen gebündelt, sodass im Brennpunkt Gewebe erhitzt und zerstört werden kann. Innovation 19
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