Hirnbiopsien mit einem gleichstromgepulsten Neuronavigationssystem - eine Alternative zum Goldstandard?: eine Alternative zum Goldstandard?

Abstract

Ziel dieser Arbeit war im Rahmen der Auswertung von 36 Hirnbiopsien aus dem Zeitraum von Juli 2001 bis Juli 2009 mit einem gleichstromgepulsten Navigationssystem die Beurteilung der Einsetzbarkeit und intraoperativen Handhabung dieses Systems. Weiterhin sollten Verfahrensunterschiede zur herkömmlichen rahmenbasierten Biopsie beleuchtet wie auch Unterschiede in der Indikationsstellung gefunden werden. Außerdem galt es, technische Probleme eines elektromagnetischen gleichstromgepulsten Navigationsverfahrens aufzudecken und potentielle Vor- und Nachteile hieraus abzuleiten. Zudem erfolgte eine Gegenüberstellung der Diagnosesicherheit von navigationsgestützten Hirnbiopsien mit einem gleichstromgepulsten Navigationssystems und der Diagnosesicherheit von rahmenbasierten stereotaktischen Hirnbiopsien auf der Grundlage der publizierten Literatur der Jahre 1999 bis 2009. Das verwendete Neuronavigationsgerät basiert auf einem elektromagnetischen Positionsmesssystem, welches durch einen Transmitter ein gepulstes elektromagnetisches Gleichstromfeld generiert. Durch dieses Magnetfeld wird ein Messbereich geschaffen, in welchen durch den Navigationscomputer ein Koordinatensystem projiziert wird. Innerhalb dieses Koordinatensystems wird die Position des mit Sensoren ausgestatteten Pointers und des Pointers mit aufgesetztem Biopsieadapter bestimmt. Das gleichstromgepulste Magnetfeld erwies sich hierbei und in vorangegangenen Untersuchungen als besonders unempfindlich gegenüber Störeinflüssen ferromagnetischer Materialien. Der jeweilige Messzeitpunkt für die Positionsbestimmung befindet sich jeweils am Ende eines jeden Impulses, da hierbei das Rauschen der Störimpulse ferromagnetischer Materialien abgeklungen ist. Präoperativ werden Bilddatensätze für das Neuronavigationssystem anhand von CT- oder MRT-Untersuchungen angefertigt. Dazu werden vor der Bilddatenerstellung künstliche Landmarken, sogenannte Fiducials, an klar definierten Punkten am Patientenkopf mit Klebepads angebracht. Die gewonnenen Bilddaten werden auf das Neuronavigationssystem übertragen und die entsprechende Planung von Ziel- und Eintrittspunkt sowie Trajektorie vorgenommen. Intraoperativ erfolgt nach dem Aufbau des Systems sowie der Patientenlagerung eine „Punkt-zu-Punkt“ Bilddatenregistrierung. Nach erfolgreicher Registrierung zeigt das System zur Kontrolle der Applikationsgenauigkeit den Fiducial Registration Error (FRE) sowie den Target Registration Error (TRE) an. Der Anwender hat hier nochmals die Möglichkeit, vor Beginn der navigierten Biopsie, die Bilddatenregistrierung zu kontrollieren und zu korrigieren. Von Juli 2001 bis Juli 2009 wurden bei 36 Patienten navigationsgeführte Biopsien mit dem gleichstromgepulsten Navigationssystem durchgeführt. Hierbei erfolgten die Eingriffe an supratentoriellen Läsionen und Läsionen der Schädelbasis mit einer Größe von ≥ 10 mm. Die Läsionen waren in 18 Fällen (50,00 %) Glioblastome, 9 Fälle (25,00 %) wiesen Gliome (WHO II-III) auf gefolgt von 3 Fällen mit Lymphomen (8,30 %) sowie weiteren Pathologien, darunter ein Fall mit einem Sarkom und ein Abszess (jeweils 2,80 %). In 4 Fällen (11,10 %) konnte keine Diagnose gestellt werden. Es ergab sich ein Diagnoseerfolg von 88,90 %. In allen 36 Fällen konnte eine erfolgreiche Bilddatenregistrierung durchgeführt werden, wobei der Mittelwert des FRE bei 1,93 mm und der Mittelwert des TRE bei 1,34 mm lag. In einem Fall entstand postoperativ eine transiente Hemiparese links mit residualfreier Rückbildung innerhalb von 14 Tagen. Eine Patientin verstarb dreizehn Tage nach dem Eingriff, was sich jedoch mit dem gravierenden Verlauf eines bihemisphärischen Glioblastoms erklären ließ. Andere mit dem Einsatz des gleichstromgepulsten Navigationssystem assoziierte Komplikationen wie Blutungen, intra- oder postoperative Krampfanfälle, erhöhte Infektionsraten oder Fehlleitung des Operateurs durch das Navigationssystem konnten nicht beobachtet werden. Folgende Schlussfolgerungen lassen sich daraus ziehen: • Die navigationsgestützten Hirnbiopsien mit dem gleichstromgepulsten Navigationssystem stellen ein zuverlässiges Verfahren dar, welches bezüglich Genauigkeit, intraoperativer Handhabung, Diagnoseerfolg und mit seiner geringen Komplikationsrate vergleichbar den gängigen optischen, mechanischen und ultraschallbasierten Systemen ist. • Im Rahmen der Indikationsstellung zur Biopsie von supratentoriellen Läsionen mit einer Ausdehnung von ≥ 10 mm ist die navigationsgestützte Hirnbiopsie mit dem gleichstromgepulsten Navigationssystem dem Goldstandard, der rahmenbasierten Stereotaxie, ebenbürtig. • Vorteile des gleichstromgepulsten Navigationsverfahrens bestehen in der Flexibilität der Anwendung mit der Möglichkeit der interaktiven Variation der Trajektorien, dem geringeren prä- und intraoperativen Aufwand sowie dem Patientenkomfort. • Deutliche Nachteile fanden sich beispielsweise seitens der Komplikationsrate oder im Hinblick auf die Systemgenauigkeit nicht. • Noch zu prüfen ist, inwieweit das gleichstromgepulste Navigationssystem bei infratentoriellen Läsionen sowie bei Prozessen im Bereich des Hirnstammes mit der rahmenbasierten stereotaktischen Hirnbiopsie konkurrieren kann, da aufklebbare Fiducials insbesondere im Bereich der verschieblicheren Nackenhaut eine im Rahmen der Bilddatenerstellung und intraoperativen Registrierung eine erhöhte Ungenauigkeit hervorrufen könnten. • Zudem sind weitere Untersuchungen erforderlich, inwieweit auch die Indikation gestellt werden kann, Läsionen von einer Ausdehnung ≤ 10 mm mit dem gleichstromgepulsten Navigationssystem mit entsprechendem Diagnoseerfolg bei geringer Komplikationsrate zu biopsieren, da in diesem Falle weiterhin die rahmenbasierte Stereotaxie das Verfahren der Wahl darstellt. • Vereinzelte Veröffentlichungen mit anderen Navigationssystemen lassen sich zwar dazu finden, doch wird ihr Einsatz in diesem Bereich noch kontrovers diskutiert.

Background: In the last nearly 30 years frameless navigation techniques were developed, improved and had been reported and attested in their safety and efficacy in brain-biopsies. Objectives: To analyze the applicability and efficacy of frameless, electromagnetic guided biopsies for brain lesions using a DC-pulsed neuronavigation system and for comparison to published results of frame-based brain-biopsies. Methods: From July 2001 to July 2009 we performed 36 frameless brain-biopsies in supratentorial lesions with ≥10mm size with a DC-pulsed neuronavigation system. Clinical applicability, intraoperative handling, safety and histological yield were analyzed. To compare to the gold standard, the stereotactic brain-biopsy, in a literature review from the year 1999 to 2009 diagnostic rate and safety of 66 publications on stereotactic brain-biopsy were evaluated and compared to the results of this study. Results: In all 36 cases biopsies were performed (17 females / 19 males; age range 26 to 90 years). In four cases (11.10%) a diagnosis could not be given. One patient suffered a transitory left-sided hemiparesis (2.7%), one patient died on the 13th postoperative day due to a fateful case of Glioblastoma (2.7%). There were no instances of intracranial haemorrhage, intra- or postoperative seizures, no increased rate of infections or complete misdirection of the surgeon by the system. It has to be determined how this system can be applied in infratentorial lesions with regard to accuracy in registration and performance and in addition to lesions with lower dimension.