Neuronavigation
Mitarbeiter
Arbeitsgruppe:
- Dr. med. Jan-Oliver Neumann
- B. Beigel
Einführung
- Abbildung 1: In den 3D-Bilddaten von MRT oder CT lassen sich präooerativ interessierende Strukturen hervorheben, um ein möglichst schonendes Vorgehen zu planen.
Auf dem Gebiet der Neuoradiologie sind mit der Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT) erhebliche Fortschritte in der hochauflösenden Darstellung der zentralnervösen Strukturen erzielt worden. Dies hat zu Veränderungen in der neurochirurgischen Praxis und in der Operationstechnik geführt. Insbesondere durch die zunehmend breitere Verfügbarkeit der (MRT) werden neurochirurgisch operable Prozesse wie Gehirntumoren immer früher erkannt.
Früher haben in der Regel erst neurologische Ausfälle eine Operation erzwungen. Im Gegensatz dazu sieht sich der Neurochirurg heute vor die Aufgabe gestellt, auch kleine Tumoren bei klinisch unauffälligen Patienten operieren zu müssen. Dies hat einerseits den Vorteil, dass die Chancen einer radikalen Entfernung von Geschwulsten und damit einer Heilung steigen. Andererseits sind für den Patienten postoperative neurologische Ausfälle und Schäden nur sehr schwer akzeptabel und die Entscheidung zur Operation ist für den Kranken ohne subjektive Beschwerden äusserst problematisch.
Durch die Weiterentwicklung der Computertechnologie mit immer leistungsfähigeren Rechnern ist es möglich geworden, die grossen in der digitalen Bildverarbeitung anfallenden Datenmengen schnell zu verarbeiten und darzustellen. Darüber hinaus wurden durch die Entwicklungen in der Informationsverarbeitung die Voraussetzungen für eine computerassistierte Operationsplanung und Simulation mit dreidimensionaler Darstellung geschaffen. In der Folge wurden nicht nur Systeme zur Planung sondern auch zur intraoperativen Navigation entwickelt, die es dem Operateur ermöglichen, seine Position im Operationssitus auf dem dreidimensional rekonstruierten Bilddatensatz des jeweils operierten Patienten darzustellen.
Das wachsende Interesse an dieser Technik führte zur Entwicklung verschiedener Navigationssysteme. Prinzipiell bestehen diese Systeme immer aus einem 3-D Digitalisierinstrument (oft in Form einer Art Zeiger), das einer Workstation mit Bildverarbeitungs- und Darstellungssoftware die Raumkoordinaten mitteilt. Dies geschieht typischerweise über im Infrarotbereich blinkende LEDs oder reflektierende Kugeln, die an den Navigationsinstrumenten befestigt sind. Anschliessend können die Raumkoordinaten in dem Datensatz auf dem Bildschirm dargestellt werden. So können vom Operateur interaktiv während der Operation fortlaufend Informationen über seine Position abgerufen und Entscheidungen über das weitere Vorgehen unterstützt werden. Es gibt mechanische positionsfühlende Gelenkarme, Roboterarme, elektromagnetische, Video- und Infrarotoptische Systeme, sowie solche, die Ultraschall verwenden.
- Abbildung 2: die Klebemarker am Kopf des Patienten ermöglichen die Definition eines Koordinatensystems in Bezug auf die interessierenden Strukturen (hier gelb eingezeichnet: ein Meningeom).
Einsatz im klinischen Alltag
Der Patient erhält vor der MRT- oder CT-Untersuchung mit Anfertigung eines dreidimensionalen Bilddatensatzes Klebemarker am Kopf, die nach dem Einlesen mit der Navigationssoftware ein Koordinatensystem innerhalb der Bilddaten beschreiben (ringförmige Gebilde in obenstehender Abbildung 2). Nach der Lagerung des Patienten auf dem OP-Tisch werden mit Hilfe des Navigationsinstrumentes diese Marker eingelesen und so die Koordinatensysteme von Bilddaten und Patientenkopf abgeglichen (Abbildung 3).
Danach kann man die Position des Navigationsinstrumentes in den verschiedenen Schnittebenen und Ansichten der MRT- oder CT-Aufnahmen in Echtzeit verfolgen.Dies gilt auch für den Fokuspunkt des Operationsmikroskopes, das gleichermassen als Navigationsinstrument verwendet werden kann. Zuvor in den Bilddaten eingezeichnete Strukturen lassen sich hierbei als Konturlinie in das Sichtfeld des Operateurs einblenden (vgl. Abbildung 4).
- Abbildung 3: vorbereitende Schritte im OP: nach Lagerung des Patienten werden die Klebemarker am Kopf mit einem Navigationsinstrument eingelesen. Danach wird auf dem Bildschirm des Navigationsrechners die aktuelle Position des Instrumentes angezeigt, was eine schonende Planung des Eingriffes unterstützt.
- Abbildung 4: intraoperative Navigation mit dem OP-Mikroskop. Hierbei können interessierende Strukturen als Konturlinie in das Sichtfeld eingeblendet werden (im Bild unten rechts grüne Linie). Hier handelt es sich um eine tieferliegende Gefäßmissbildung (Kavernom).
Insgesamt besteht an der Neurochirurgischen universitätsklinik in Heidelberg eine lange Erfahrung mit Eingriffen unter Neuronavigation. Diese wurde bereits 1993 eingeführt und nach einem systematischen Vergleich verschiedener Systeme 1995 in den klinischen Routinebetrieb integriert. Abbildung 5 veranschaulicht die zahlenmäßige Entwicklung und den Einsatz v.a. im Bereich der Hirntumor-Chirurgie. Ca. zur Jahreswende 2004/2005 werden in der Neurochirurgie Heidelberg 2000 Operationen mit Neuronavigation durchgeführt worden sein.
- Abbildung 5: Entwicklung der Neuronavigation innerhalb der letzten 11 Jahre. Rechts: Aufteilung der navigierten Operationen nach Diagnosen für das Jahr 2001. Es überwiegen Hirntumor-OPs.
