Navigierte Sondenplatzierung in den Hirnstamm: Präzisionsanalyse anhand eines Modells und anatomischer Präparate

Abstract

Die Indikation für stereotaktische Biopsien und Implantation von Kathetern für die lokale Chemotherapie bei diffusen Hirnstammgliomen stellt in jüngster Zeit ein häufig diskutiertes Thema dar. Die Qualität der Durchführung dieser Operationen hängt dabei primär von der Genauigkeit der Platzierung der jeweiligen Instrumente bzw. Katheter ab. Ermöglicht wird dies durch die Verwendung eines Stereotaxiesystems, welches dem präzisen Erreichen zuvor definierter Punkte im Operationsgebiet dient. Insbesondere die rahmenlose Stereotaxie, auch Neuronavigation genannt, nimmt dabei eine besondere Stellung ein, da das relativ junge Verfahren dem Operateur eine ganz neue Flexibilität während der Operation ermöglicht. In der vorliegenden Studie wurde nun erstmals ein solches rahmenloses System auf seine Genauigkeit bei der Platzierung von Kathetern in den Hirnstamm überprüft. Mittels des rahmenlosen Stereotaxiesystems VarioGuide™ (BrainLab) wurden in zwei Ver-suchsreihen 65 Katheter platziert. Die erste Versuchsreihe erfolgte anhand eines speziellen, mit Agarose gefüllten Modells (n= 33). In einer zweiten Reihe wurden bei acht anatomischen Präpa-raten 32 Katheter über einen präkoronaren und einen subokzipitalen Zugang direkt in den pontinen Hirnstamm platziert. Vor jeder Intervention wurde für beide Versuchsreihen zur Eingriffsplanung sowohl ein Dünnschicht CT-Datensatz als auch ein T1-gewichteter MRT-Bild-datensatz erstellt. Nach erfolgreicher Platzierung der Katheter erfolgte eine erneute CT- und MRT-Bildgebung. Anhand der Bilddaten wurde die Lage der Katheter mit den jeweiligen geplanten Trajektorien verglichen. Die Abweichung zwischen geplanter und aktueller Lokalisation wurde gemessen und die Genauigkeit der navigierten Intervention evaluiert. Unter Verwendung des VarioGuide Stereotaxiesystems ergab sich für die Versuchsreihe anhand des Agarose Modells eine absolute mittlere Abweichung der Katheter vom geplanten Zielpunkt von 2,8 ± 1,2 mm im CT-Datensatz und 3,1 ± 1,2 mm im MRT-Datensatz, bei einer mittleren Implantationstiefe von 151 ± 6,1 mm. Die Katheterplatzierung anhand der anatomischen Präpa-rate erzielte eine absolute mittlere Zielpunktabweichung von 1,95 ± 0,6 mm im CT und 1,8 ± 0,7 mm im MRT für den subokzipitalen Zugang bei einer durchschnittlichen Implantationstiefe von 59,5 ± 4,1 mm. Bei präkoronarem Zugang ergab sich eine absolute mittlere Zielpunktabweichung von 2,2 ± 1,2 mm im CT und 2,1 ± 1,1 mm im MRT bei einer mittleren Implantationstiefe von 85,9 ± 4,7 mm. Für das rahmenlose VarioGuide Stereotaxiesystem zeigte sich eine gute Applikationsgenauigkeit bei der Platzierung von Kathetern in tiefer gelegene Hirnareale, wie etwa dem Hirnstamm. Es können sicher Läsionen mit einem Durchmesser von bis zu 14 mm in einer Tiefe von 150 mm erreicht werden. Daher ist das System für präzise Eingriffe wie Biopsien und Katheter-implantationen bei Patienten mit Hirnstammläsionen geeignet und könnte unter Berücksichtigung aller möglichen Fehlerquellen zukünftig in der Klinik Anwendung finden.

The indications for stereotactic biopsies or implantation of probes for local chemotherapy in diffuse brainstem tumors have recently come under debate. The quality of performing these procedures significantly depends on the accuracy of the placement of the respective instruments or catheters. This is achieved by using a stereotactic system for precise achievement of pre-defined points in the area of operations. Especially the frameless stereotaxy, also called neuronavigation, occupies a special position. Since it is a relatively new procedure, the surgeon experiences a whole new flexibility during the operation. In the present study, this frameless system has now been tested for its accuracy in the placement of catheters into the brain stem for the first time. Using the VarioGuide stereotactic system, 65 probes were placed in two series of experiments. The first series was carried out using a special-filled agarose model (n = 33). In a second experimental series, 8 anatomical specimens were implanted with a total of 32 catheters into the pontine brainstem using either a suboccipital or a precoronal entry point. Before intervention in both experimental settings, a thin-sliced CT scan for planning was obtained and fused to volumetric T1-weighted MR imaging data. After the probe positioning procedures, another CT scan and an MR image were obtained. Based on the image data, the position of the catheter with its respectively planned trajectories were compared. The deviation between the planned and the actual locations was measured in order to evaluate the precision of the navigated intervention. Using the VarioGuide system, mean total target deviations of 2.8 ± 1.2 mm on CT scanning and 3.1 ± 1.2 mm on MR imaging were detected with a mean catheter length of 151 ± 6.1 mm in the agarose model. The catheter placement in the anatomical specimens revealed mean total deviations of 1.95 ± 0.6 mm on CT scanning and 1.8 ± 0.7 mm on MR imaging for the suboccipital approach and a mean catheter length of 59.5 ± 4.1 mm. For the precoronal approach, deviations of 2.2 ± 1.2 mm on CT scanning and 2.1 ± 1.1 mm on MR imaging have been found (mean catheter length 85.9 ± 4.7 mm). The system-based deviation of frameless stereotaxy using the VarioGuide system reveals good probe placement in deep-seated locations such as the brainstem. Lesions with a diameter of up to 14 mm, at a depth of 150 mm can be safely achieved. Therefore, the system can be accurately used to conduct biopsies and place probes in patients with brainstem lesions and could be used considering all possible sources of error in the future of clinical practice.