INTEROPERATIVE MAGNETRESONANZTHERAPIE AM BUNDESWEHRKRANKENHAUS ULM – ERSTE ERFAHRUNGEN
Artikel

INTEROPERATIVE MAGNETRESONANZTHERAPIE AM BUNDESWEHRKRANKENHAUS ULM – ERSTE ERFAHRUNGEN

Intra-operative magnetic resonance imaging at the Bundeswehr Hospital in Ulm – first experiences



Aus der Abteilung Neurochirurgie (Ärztlicher Direktor: Oberstarzt Prof. Dr. U. Kunz) am Bundeswehrkrankenhaus Ulm (Chefarzt: Generalarzt Dr. A. Kalinowski)



René Mathieu, Simon Mayer, Chris Schulz, Uwe Max Mauer und Ulrich Kunz





WMM, 58. Jahrgang (Ausgabe 6/2014, S. 201-205)

Zusammenfassung



Hintergrund: Die Notwendigkeit der stetigen Weiterentwicklung der intraoperativen Bildgebung führte zur intraoperativen Magnetresonanztomografie (ioMRT). Erfahrungen mit der ioMRT der Wirbelsäule sind unseres Wissens bisher noch nicht veröffentlicht.

Methoden: Im Zeitraum vom 26. Juni 2013 bis 28. Februar 2014 wurden bereits 100 Patienten im ioMRT untersucht.
Ergebnisse: Bei 60 Patienten wurde eine ioMRT des Kopfes durchgeführt. Bei 19 Patienten wurde ein Scan der Lendenwirbelsäule in Bauchlage gefahren, bei zehn Patienten erfolgte an der HWS eine ioMRT und bei elf an der BWS. Bei allen kranialen Eingriffen zeigte sich, dass eine intraoperative Bildgebung den Resektionsgrad und eloquente Areale suffizient darstellt. Im Bereich der Wirbelsäule wurde aufgrund der bei der ioMRT erhobenen Befunde die Operation bei fünf Patienten fortgeführt.
Schlussfolgerungen: Die in Ulm installierte Einrichtung ist leistungsstark. Es lassen sich sehr gute ioMRT-Untersuchungen durchführen.
Schlagworte: intraoperative Bildgebung, intraoperatives MRT

Summary

Background: The constant need for further developments in intra-operative imaging led to intra-operative magnetic resonance imaging (ioMRI). To our knowledge “Lessons Learned” about  intra-operative MRI of the spine have not been published by now.
Methods: A total of 100 patients were examined using ioMRI from 26 June 2013 to 28 February 2014
Results: 60 patients underwent ioMRI head scans. 19 patients had scans of their lumbar spine, 11 of thoracic spine and ten patients had ioMRI scans of the cervical spine. All cranial scans showed thata sufficient imaging of the grade of resection of the tumor is possible. As a result of the spine scans in five patients the operations were continued.
Conclusions: The equipment used in Ulm is effective. It makes high-quality ioMRI examinations possible.
Keywords: intra-operative imaging, intra-operative MRI.

Einleitung

Der chirurgische Alltag ist ohne intraoperative Bildgebung nicht mehr vorstellbar. Durchleuchtung und Computertomografie (CT) sind die etablierten intraoperativen Verfahren [1], jedoch in der Darstellung der Weichteile und insbesondere der Strukturen des ZNS nicht brauchbar [2]. Das Problem des sogenannten „brain shift“, der Verschiebung des Gehirns innerhalb des Schädels nach Eröffnung, und der daraus resultierenden Abweichung der Neuronavigation [3, 4], die neuroonkologische Notwendigkeit der kompletten Resektion maligner Tumoren sowie die frühzeitige Identifizierung postoperativer Komplikationen führten zur Weiterentwicklung der intraoperativen Bildgebung [5, 6, 7].
Die intraoperative Magnetresonanztomografie (ioMRT) ist daher der folgerichtige Fortschritt und stellt eine der wichtigsten Entwicklungen der letzten Jahre in der Neurochirurgie dar [8].
Neben der intraoperativen Bildgebung ist für die bildgeführte Chirurgie die Neuronavigation eine etablierte Methode, die erhebliche Verbesserungen in den operativen Maßnahmen erbrachte [9, 10]. Hierzu gehören:

  • detaillierte präoperative Planung wie Zugang, Lagerung des Patienten und Schonung eloquenter Areale,
  • Fusionierung und 3D-Darstellung von Bildgebung (CT, MRT) und funktionellen Daten (funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT), Diffusion Tensor Imaging (DTI) für Fiber Tracking, Elektrophysiologie, Angiographie, Positronen-Emissions-Tomografie (PET) und Single-Photon Emission Computed Tomography (SPECT),
  • präzisere Zugänge, Biopsien, Katheter-/Elektroden-Platzierung oder Schrauben-positionierung,
  • intraoperative Darstellung und Fusionierung mit Bilddaten des OP-Mikroskops,
  • geführte intraoperative 3D-Darstellung.

Die Kombination von Neuronavigation und inraoperativer MRT-Bildgebung zeigte daher den derzeit bestmöglichen Outcome für Gliom Patienten [11].
Seit 1995 wurden ioMRT-Systeme eingeführt. Diese waren Low-Field-Systeme mit 0,5 T Feldstärke [12, 13]. Der Vorteil dieser Systeme lag in der erhöhten Mobilität – diese Systeme waren in der Weiterentwicklung fahrbar – und der geringeren Größe des Magnetfeldes (durch die geringere Feldstärke). Da innerhalb der 5-Gauß-Linie ferromagnetische Instrumente und Geräte nicht benutzt werden können, ist eine geringere Größe des Feldes von Bedeutung [14, 15].
Der Nachteil liegt in der Bildqualität. Die Auflösung ist gegenüber 1,5 T (und höher) deutlich schlechter und nicht geeignet, im Randbereich der Raumforderung eine ebenso ausreichende Aussage über den Grad der Tumorresektion treffen zu können. Diese Systeme zeigen zudem häufig nur einen Teil der dargestellten Körperregion durch ein kleines Field of View (FOV) [16]. Weitergehende Bildverfahren wie Fiber Tracking und damit das Darstellen von Nervenbahnen im Gehirn durch DTI, die Traktografie oder auch Spektroskopien sind ebenso nicht ausreichend möglich [17, 18, 19].
Die Nachteile der Niedrig-Feld-Systeme führten zur Etablierung von Hoch-Feld-Systemen mit meist 1,5 T Feldstärke [3]. Mit diesen Systemen konnte nochmals der Nachweis erbracht werden, dass die intraoperative MRT zu einer Verlängerung der Lebenszeit bei hirneigenen Tumoren [5], zu einer besseren Darstellbarkeit bei Aneurysma-Chirurgie [20] oder zu einem erhöhten Resektionsgrad von intrakraniellen Raumforderungen führte [7].
Die Kombination der Neuronavigation mit der ioMRT ermöglicht eine aktualisierte bildgeführte Chirurgie und damit eine erhöhte Patientensicherheit, verlängerte Überlebenszeit und Reduktion von Komplikationen [3].
Unseres Wissens sind bisher noch keine Erfahrungen mit der intraoperativen MRT der Wirbelsäule veröffentlicht. Hier ermöglicht es die neue Modalität, alternative Zugangswege und Techniken zu initiieren und damit Komplikationen zu reduzieren [21].

Methoden

Etablierung der intraoperativen Magnetresonanztomografie

Seit dem 24. Juni 2013 ist das intraoperative MRT am Bundeswehrkrankenhaus Ulm in den Operations-Betrieb aufgenommen. Es handelt sich hierbei um ein Ultra High Field-System mit 3 T, Modell Skyra, der Firma Siemens. Integriert ist das System in einem Operationssaal mit einem Navigationssystem, Modell VectorVision Sky, der Firma Brainlab. Die Raumsteuerung erfolgt über Touchscreens, Modell Buzz, der Firma Brainlab. Als OP-Mikroskop dient das Modell Pentero 900 (Firma Carl Zeiss, Jena), das ebenfalls in das Navigationssystem integrierbar ist. Für den Patiententransport ist eine Lösung der Firmen Maquet und Siemens vorhanden, die es ermöglicht, den Patienten direkt vom Operationstisch über ein Shell-System auf den Untersuchungstisch des MRT zu schieben, der sogenannte Combi Dockable Table (Abb. 5). Ein Umlagern oder ein dritter Transfertisch sind daher nicht notwendig.
Diese Kombination ist bisher weltweit nur am Universitätsspital Zürich (seit Mai 2013) und am Bundeswehrkrankenhaus Ulm installiert.
Für die Bilderfassung existieren Flexible Body Coils der Firma Siemens in verschiedenen Größen und Spulenanzahlen und eine kraniale Spule (8 Spulensystem) der Firma Noras. Das Noras-Spulensystem wird kombiniert mit einer Matrix der Firma Brainlab, um eine direkte Autoregistrierung der erhobenen Bilddaten mit dem Navigationssystem zu erhalten. Das Einlesen von Fiducials (Markern mit kontrastreichem Inhalt, die auf die Kopfhaut geklebt werden) oder ein Surface Matching (Abscannen an repräsentativen Stellen der Hautoberfläche mit Infrarot oder einem Hauterkennungssensor) sind nicht mehr notwendig. Die kraniale Spule ermöglicht zudem ein scharfes Fixieren des Kopfes, was bei intrakraniellen Eingriffen und für die Neuronavigation essenziell ist.

Patienten

Im Zeitraum vom 26.06.2013 bis 28.02.2014 wurden bereits 100 Patienten mittels ioMRT untersucht. Das Alter der Patienten lag zwischen 16 und 80 Jahren (Mittelwert 48 und Median 53 Lebensjahre). 51 von 100 Patienten waren weiblich. Abhängig von der Indikation wurden hierbei präoperative und intraoperative Scans gefahren (Tab. 1).
Bei achtzig Patienten wurde der Combi Dockable Table genutzt, um einen direkten Transfer auf den Untersuchungstisch zu gestalten.

Ergebnisse

Bei 59 Patienten wurde eine Kopf-MRT durchgeführt und ein präoperativer Scan gefahren, um die Neuronavigation mit den jeweils aktuellen Bilddaten zu matchen und intraoperativ zu nutzen. Bei einem Patienten führten wir keinen kranialen Scan durch, da die Kopfspule einen geringen Bewegungsumfang zulässt. Eine ausreichende Inklination mit Hochlagerung des Kopfes war nicht möglich.
Bei 19 Patienten wurde ein Scan der Lendenwirbelsäule in Bauchlage gefahren und ebenso der direkte Transfer genutzt. Bei fünf Patienten zeigte sich aufgrund eines hohen Body-Mass-Index lagerungsbedingt ein geringerer Abstand zur Röhrenoberfläche. Die Bildqualität war hierdurch reduziert. Bei zehn Patienten erfolgte an der HWS eine ioMRT und bei elf an der BWS.
Der Patiententransfer erwies sich in allen Fällen als sicher und in achtzig Fällen war ein Scan ohne Umlagern des Patienten möglich.
Bei allen kranialen Eingriffen zeigte sich, dass eine intraoperative Bildgebung den Resektionsgrad und die Schonung eloquenter Areale suffizient darstellt.
Im Bereich der Wirbelsäule wurde aufgrund der erhobenen Befunde aus der Bildgebung die Operation  bei fünf Patienten fortgeführt.

Diskussion

Die untersuchten Patienten zeigen, dass durch das vorhandene System intraoperative MRT-Untersuchungen im Bereich der Wirbelsäule und des Kopfes machbar sind [21]. Insbesondere im Bereich des Kopfes zeigen sich hier die bekannten Vorteile. Ein intraoperativer Scan führt aufgrund des „Brain Shifts“ und der Beurteilbarkeit des Resektionsrandes zu mehr Patientensicherheit und in der Gliom-Chirurgie zu einer längeren Überlebenszeit. Die Kombination der in den Saal integrierten Neuronavigation mit der intraoperativen Bildgebung und dem gleichzeitigen Einspiegeln in das OP-Mikroskop gewährleistet mehr Übersicht und eine verbesserte bildgestützte navigationsgeführte Chirurgie. Wir sahen bei den ersten hundert Patienten ähnliche Vorteile, wie sie bereits in der Literatur beschrieben sind [22, 23, 24, 25, 26].
Nachteile zeigen sich bei der Lagerung des Patienten. In einem Fall war eine intraoperative Bildgebung des Kopfes lagerungsbedingt nicht möglich. Zur Lösung des Problems werden derzeit von den Firmen Noras und Pro Med Instruments weitere Kopfspulen entwickelt. Es bleibt jedoch der Durchmesser von 70 cm des ioMRT-Gerätes als wesentliche Einschränkung.
Bei Wirbelsäulenpatienten ist zumeist im Bereich der BWS und LWS eine Bauchlagerung notwendig. Die MRT-Scans wurden daher ebenfalls in Bauchlagerung durchgeführt, um ein weiteres Umlagern des Patienten zu vermeiden. Korpulente Patienten kommen allerdings sehr nah an der Röhrenoberfläche zu liegen, sodass in Bauchlagerung durch atmungsabhängige Bewegungen die Bildqualität eingeschränkt sein kann.
Die spinal untersuchten Patienten zeigten, dass eine intraoperative MRT mit ausreichender Bildqualität möglich ist. Insbesondere bei älteren Patienten kann somit eine Revisions-OP aufgrund nicht ausreichender Dekompression beziehungsweise Tumorexstirpation vermieden werden. Eine Nutzbarkeit für weitere spinale Eingriffe muss in künftigen Untersuchungen nachgewiesen werden. Bisher wurden noch keine Erfahrungen mit der intraoperativen MRT der Wirbelsäule veröffentlicht. Hier eröffnen sich neue Möglichkeiten bezüglich neuer Zugangswege und Techniken sowie der Reduktion von Komplikationen, wie bereits in der kranialen intraoperativen MRT aufgezeigt [8].

Schlussfolgerungen

Insbesondere das Wirbelsäulentrauma, das aus wehrmedizinischer Sicht bedeutsam ist, bedarf weiterer Untersuchungen. Relevant für die intraoperative MRT sind beispielsweise Spätfolgen und Langzeitkomplikationen, aus denen weitere operative Eingriffe resultieren. Die Anzahl der Revisionseingriffe kann möglicherweise hierdurch reduziert und die Erfolgsaussichten können deutlich erhöht werden.

Interessenkonflikt:
Bei allen Autoren besteht kein Interessenkonflikt.

Bildquelle:
Abteilung Neurochirurgie, Bundeswehrkrankenhaus Ulm

Literatur

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Datum: 17.07.2014

Quelle: Wehrmedizinische Monatsschrift 2014/6