Integration von Motor- und Sprachmapping mittels navigierter transkranieller Magnetstimulation (nTMS) in die präoperative Funktionsdiagnostik sowie in die radiochirurgische Behandlungsplanung bei Patienten mit Raumforderungen in eloquenten Hirnarealen

Abstract

Einleitung: Die neuro- bzw. radiochirurgische Behandlung von Tumoren in vermuteten eloquenten Arealen setzt eine gründliche Planung voraus. Um die optimale Balance zwischen maximaler Tumorvolumenreduktion und gleichzeitig minimaler Morbidität zu erreichen, ist es wichtig, bereits in der präoperativen Phase, resektables von nicht resektablem, eloquentem Gewebe abgrenzen zu können. Ziel dieser Arbeit war es Motor- und Sprachmapping mittels (repetitiver) navigierter transkranieller Magnetstimulation ((r)nTMS) in die präoperative neuro- und radiochirurgische Planung zu integrieren, deren Einfluss auf das Behandlungsergebnis zu evaluieren und mögliche funktionelle Reorganisation bei Tumoren in eloquenten Regionen zu untersuchen. Methoden: Die Behandlungsergebnisse von 250 Patienten mit Tumoren in vermuteter motorisch eloquenter Lokalisation, bei denen präoperativ ein nTMS Motormapping durchgeführt wurde, wurden mit denen einer historischen Kontrollgruppe ohne präoperative TMS Diagnostik verglichen. Die Sprachmappingergebnisse von 45 Patienten mit Tumoren in vermuteter sprach eloquenter Lokalisation und 15 Gesunden, wurden bzgl. der unter rnTMS ausgelösten Fehlerraten und der topographischen Fehlerverteilung miteinander verglichen. Bei 11 radiochirurgischen Patienten mit vermuteten eloquent gelegenen Hirnläsionen, wurde die TMS Daten Integration und der Einfluss von TMS Motor- bzw. Sprachmapping auf den Planungsprozess evaluiert. Ergebnisse: Die präoperative nTMS Analyse führte zu 16,8% mehr Totalresektionen, Indikationsänderungen in 17,2% der Fälle und bei niedriggradigen Gliompatienten zu signifikant längerem Rezidiv freiem Überleben von 7 Monaten (p < 0,05) bei Patienten mit Tumoren in motorisch eloquenter Lokalisation. Die, durch rnTMS induzierte Fehlerrate war in der Tumorgruppe insgesamt signifikant höher als in der Kontrollgruppe (p < 0,0005), insbesondere über der rechten Hemisphäre mit 9.5% mehr Fehlern (p < 0,005) (links 7% mehr, p < 0,05). Die (r)nTMS Daten ließen sich problemlos in den radiochirurgischen Planungsprozess integrieren und beeinflussten die Risiko- Nutzen-Abwägung sowie die Patientenberatung in allen Fällen positiv. Die TMS Daten führten in 81,9% der Fälle zu einer Änderung der Dosisverteilung und in 72,7 % der Fälle zu einer Reduzierung der Bestrahlungsdosis. Schlussfolgerungen: Die nTMS Daten ermöglichen mehr Patienten mit motorisch eloquenten Tumoren eine ausgedehntere chirurgische Behandlung und können somit potentiell Outcome und Überlebenszeit verbessern. nTMS Motormapping ist somit eine empfehlenswerte neue Modalität für die präoperative Diagnostik. Zur Validierung des präoperativen rnTMS Sprachmappings sind noch weitere Studien notwendig. Die signifikant höhere rnTMS Sensibilität der rechten Hemisphäre bei Patienten mit linkshemisphärischen Tumoren weist auf eine Reorganisation der Sprachfunktion hin. Die Studienergebnisse erlauben jedoch keinen Rückschluss darauf, ob es sich bei den rechtshemisphärischen Arealen um funktionswichtige Areale oder Epiphänomene handelt. Die Integration von (r)nTMS Daten in die radiochirurgische Planung ist durchführbar und hat Potenzial die Sicherheit des radiochirurgischen Planungsprozesses bei vermuteten eloquent gelegenen Läsionen zu verbessern.

Introduction: Neuro- and radiosurgical treatment of brain tumors in presumed eloquent areas requires careful planing to achieve optimum balance between maximal effective treatment and minimal morbidity. Hence it is crucial to already distinguish resectable from nonresectable, eloquent tissue in the preoperative phase. The aim of this paper was to integrate (repetitive) navigated transcranial magnetic stimulation ((r)nTMS) speech- and motormapping into preoperative neuro- and radiosurgical planing to evaluate the impact on outcome and to study potential functional plasticity in patients with tumors in presumed speech eloquent areas. Methods: Postoperative results of 250 patients with presumed motor eloquent lesions who underwent preoperative nTMS motormapping were compared to the results of 115 patients of a historical pre- nTMS control group. Speechmapping results of 45 patients with presumed speech eloquent lesions and 15 healthy individuals were compared regarding rnTMS induced speech error rates and error distribution. The impact of (r)nTMS data on the radiosurgical planing procedure was examined in 11 radiosurgical patients with presumed eloquently located brain lesions. Results: nTMS Data lead to 16,8% more gross total resections, a change of indication in 17,2% of cases and to a significant longer progress free survival (p < 0,05) in the subgroup of low grade glioma patients of 7 months. The rnTMS induced error rate was overall significantly higher in patients (p < 0,0005), especially over the right hemisphere with 9,5% more errors (p < 0,005). (r)nTMS Data integration into the radiosurgical workflow was flawless and improved risk- benefit balancing in all cases. TMS Data led to dose plan modification in 81,9% of cases and reduction of radiation dosage in 72,7% of cases. Conclusions: nTMS data can potentially lead to more patients being offered more extensive surgery without compromising function and thus improving progression free survival. nTMS can therefore be recommended for preoperative diagnostics in patients with presumed motor eloquent tumors. To validate rnTMS speechmapping further studies have to be conducted. The significant higher rnTMS sensitivity of the right hemisphere indicates speech reorganization in tumor patients. At this point it is not possible to conclude whether these areas are functionally essential or epiphenomenal. (r)nTMS Data integration into radiosurgical planing is feasible and has the potential to improve radiosurgical safety for eloquently located lesions.