Motorisches kortikales Mapping mittels navigierter transkranieller Magnetstimulation (nTMS) in der prächirurgischen Diagnostik bei Hirntumorpatienten: Validität, Einfluss auf die Operationsstrategie und prognostische Aussagekraft

Abstract

1.1 EINLEITUNG Die Resektion eines Hirntumors, der sich innerhalb oder in der Nähe von funktionell wichtigen Strukturen befindet, ist eine hochsensible Prozedur. Bei der Operationsplanung muss eine Balance zwischen dem Erhalt funktioneller Strukturen und möglichst kompletter Tumorresektion gefunden werden. Die präoperative Kenntnis der exakten funktionellen Topographie ist Voraussetzung für die Beratung des Patienten über Nutzen und Risiken der Operation. Ziel der vorliegenden Arbeiten ist es, die navigierte transkranielle Magnetstimulation hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit, ihres Einflusses auf die Behandlungsstrategie bei Patienten mit Tumoren im Bereich motorischer Areale und der Korrelation neurophysiologischer Messwerte zum prä- und postoperativen Status der Patienten zu untersuchen. 1.2 METHODEN Bei der nTMS werden über eine elektromagnetische Spule räumlich sehr präzise fokussierte Stimulationsimpulse transkraniell auf den Kortex übertragen. Seit Oktober 2007 führten wir das nTMS Mapping jeweils auf der Tumor tragenden und der gesunden Hemisphäre durch. Die Patientendaten, klinische Daten, nTMS Messergebnisse sowie der Einfluss der nTMS Daten auf die Behandlungsstrategie wurden unmittelbar nach jeder Messung in die laboreigene Datenbank eingegeben. Wir führten eine Konsistenzstudie, eine Analyse der neurophysiologischen Messwerte sowie Studien zum Einfluss der nTMS auf Operationsplanung und Behandlungsergebnis durch. 1.3 ERGEBNISSE Wir konnten zeigen, dass nTMS in über 25% der Fälle einen signifikanten Einfluss auf die Behandlungsstrategie bei Hirntumoroperationen hat. Zudem beschrieben die Operateure in weiteren 50% der Fälle einen subjektiven Nutzen für die Operationsplanung. Es wurde erstmalig dokumentiert, dass sich die Resting Motor Threshold (RMT) Werte und die Motorisch evozierten Potentiale (MEP) bei Tumorpatienten im Gegensatz zu gesunden Probanden signifikant zwischen beiden Hemisphären unterscheiden. Die durchschnittliche Distanz der Center of Gravity (CoG) bei der nTMS Messung zu verschiedenen Zeitpunkten und bei unterschiedlichen Untersuchern war sehr gering. Bei den hirneigenen Tumoren führte die exakte Abgrenzung von motorischer Funktion tragendem Gewebe zu Tumor durch nTMS in 6 von 11 Fällen zu einer früheren und vollständigeren Tumorresektionen. 1.4 SCHLUSSFOLGERUNGEN Die vorliegende Arbeit zeigt, dass das nTMS Motormapping für diagnostische Zwecke eine hohe Reliabilität aufweist. Weiterhin erscheint Aufgrund der beobachteten Korrelationen zwischen den neurophysiologischen Messwerten und klinischen Parametern die Etablierung eines auf diesen Messwerten basierenden prognostischen Modells in der Zukunft möglich. Im klinischen Alltag führen die nTMS Ergebnisse in über der Hälfte der Fälle zu einer Modifikation des allein auf den anatomischen MRTs basierend festgelegten Behandlungsplans. Dieser deutliche Einfluss der nTMS auf die Therapie bestätigte sich insbesondere bei Patienten mit langsam-invasiv wachsenden Tumoren – hier zeigen unsere Ergebnisse, dass die präoperative nTMS Untersuchung das Behandlungsergebnis signifikant verbessert.

1.1 INTRODUCTION The resection of a brain tumor, located near or within functional structures is a very delicate procedure. It is necessary to find a balance between the preservation of functional tissue and complete tumor resection. The exact knowledge of the functional cortical topography preoperatively is a prerequisite to give the patient good counsel about the risks and chances of the surgery. It is the aim of this dissertation to evaluate the reliability, influence on the treatment strategy and correlation of neurophysiological parameters with pre- and postsurgical motor status of the patients, of navigated transcranial Brain stimulation (NBS). 1.2 METHODS With NBS spatially very precise stimulation impulses are transmitted transcranially by an electromagnetic coil onto the cortex. Since October 2007 the tumor hemisphere and healthy hemisphere were mapped of all patients with brain tumors in or near the motor cortex. Patient characteristics, clinical data, NBS results and the influence of NBS on the treatment strategy were collected prospectively in a database. A consistency study, an analysis of neurophysiological data and studies about the influence of NBS on surgical planning and treatment outcome were based on this data. 1.3 RESULTS The study showed in over 25% of the cases a significant influence of NBS on the treatment strategy of brain tumor operations. Additionally, surgeons described in 50% of the cases a subjective benefit for the surgical planning. For the first time a significant difference of RMT and MEP data between both hemispheres of tumor patients in contrast to healthy subjects could be documented. There was no significant distance of CoGs of the NBS examination at different times or by different examiners. The exact distinction between functional brain tissue and tumor by NBS facilitated in the treatment of lowgrade gliomas in 6 of 11 cases the early and complete tumor resection. 1.4 CONCLUSIONS This dissertation shows that the NBS Motormapping is highly reliable for preoperative diagnostics. The correlations between neuropysiological data and clinical outcome which were found make a prognostic Model based on this Data feasible. In clinical practice in half of the cases NBS results lead to a change of the treatment plan which was solely based on MRTs before. The influence of NBS on the therapy was especially confirmed for patients with lowgrade gliomas – here the results showed a significantly better treatment outcome if NBS was used preoperatively.