Elektromagnetische Navigation bei kraniellen neurochirurgischen Eingriffen

Abstract

Ziel dieser Arbeit war die klinische Testung und Erprobung eines neuartigen DC-gepulsten Neuronavigationssystems bei kraniellen neurochirurgischen Eingriffen.

Das System basiert auf einem elektromagnetischen Positionsmesssystem bei dem ein Transmitter ein gepulstes elektromagnetisches Gleichstromfeld aussendet. Das ausgesendete Magnetfeld definiert das Koordinatensystem in welchen die Position verschiedener mit Sensoren ausgestatteter Instrumente ermittelt werden kann. Um ferromagnetische Einflusse zu minimieren wird ein gepulstes Gleichstromfeld verwendet. Die Positionsmessung erfolgt zum Ende eines Impulses, da hier die durch metallische Objekte induzierten Störfelder bereits abgeklungen sind.

Zur Erstellung eines Bilddatensatzes werden CT oder MRT-Datensätze durchgeführt. Hierzu werden künstliche Landmarken in Form von Klebemarkern am Patientenkopf befestigt.

Nach Aufbau des Systems und Lagerung des Patienten im Operationssaal erfolgt eine Punkt zu Punkt Bilddatenregistrierung. Zur Kontrolle der Applikationsgenauigkeit werden vom System nach erfolgreicher Registrierung der FRE(rms) sowie der TRE angezeigt. Nach Kontrolle der Bilddatenregistrierung durch den Anwender, kann die Navigation gestartet werden.

Das System wurde von Juli 2001 bis Mai 2005 bei 128 Operationen eingesetzt. Die zur Operation führenden Pathologien waren in 37,5% der Fälle hirneigene Tumore (Gliome WHO II-IV°), in 32% cerebrale Metastasen, gefolgt von Meningeomen, Kavernomen und weiteren intra- und extrakraniellen Prozessen.

In 124 der 128 Fälle konnte eine erfolgreiche Bilddatenregistrierung erfolgen und die Navigation gestartet werden. Der Mittelwert des FRE(rms) lag bei 1,73 mm, der Mittelwert des TRE bei den 124 Fällen lag bei 1,49 mm. In drei Fällen konnte keine Einmessgenauigkeit unter 4 mm erreicht werden und die Navigation nicht gestartet werden. In einem weiteren Fall konnte aufgrund eines Systemfehlers nach Wechsel der Systemsoftware keine Navigation erfolgen.

Mit dem Einsatz des E.N.S. assoziierte Komplikationen wie Blutungen, Fehlleitungen des Operateurs oder erhöhte Infektionsraten konnten nicht beobachtet werden.

The aim of this study was the clinical evaluation of a sensor-based electromagnetic Neuronavigationsystem for cranial neurosurgery.

The system utilises a pulsed DC electromagnetical field for determining the location in space of surgical instruments equipped with miniaturised sensors. The system was evaluated in respect to its usefulness, accuracy and reliability in standard neurosurgical procedures.

For data preparation skin fiducials and preoperative CT- or MR images with 1mm slices thickness were used. After immobilisation of head in the mayfield clamp and registration (point-to-point matching) the registration accuracy (FRE and TRE) is displayed by the system and the navigation process is started.

From July 2001 till May 2005 the system was used in 128 cranial procedures (48 Glioma, 41 Metastatic tumor, 12 Meningeoma, 8 Cavernoma, 19 others). The system was used successfully in 124 of the 128 cases. In three cases because of registration accuracy over 4 mm the navigation could not be started. In one case the navigation could not be started because of a software error after a system update.

The mean registration error (FRE(rms)) of the 128 cases was 1.73 mm, the mean target registration error (TRE(rms)) was 1.49 mm.

No system associated complications such as bleedings, misdirection of the surgeon or increased infection rate could be observed.