Bildgestützte laparoskopische Leberchirurgie in der offenen Magnetresonanztomographie

Abstract

Dank moderner Schnittbildverfahren wie der kontrastmittelverstärkten MRT und CT ist es möglich, immer komplexere leberchirurgische Eingriffe zu planen und durchzuführen. Neben der hohen Sensitivität bei der Detektion kleiner Läsionen ist auch eine genaue Lokalisation in Bezug auf relevante anatomische Strukturen möglich. Diese präoperativen Bilder lassen sich darüber hinaus mittels geeigneter Software in virtuelle 3D Datensätze umwandeln und erleichtern dem Chirurgen die unmittelbare Planung der Resektionsgrenzen. Während der Operation steht dem Chirurgen jedoch lediglich der intraoperative Ultraschall als einziges etabliertes bildgebendes Verfahren zur Verfügung. Insbesondere die Unterbrechung des operativen Ablaufs und der teils komplexe mentale Transfer der zweidimensionalen Schnittbilder limitieren den Stellenwert der Sonographie. Als alternative intraoperative Visualisierungsverfahren wurden von verschiedenen Gruppen Navigationstechniken entwickelt und untersucht. Sie ermöglichen es, präoperative 3D Datensätze auf die intraoperative Situation zu übertragen. Aufgrund des Weichteilcharakters des Leberparenchyms und der Atemverschiebung des Organs kommt es mitunter zu teils deutlichen Abweichungen des Navigationsbildes von der intraoperativen Realität. Somit sind diese Techniken aktuell immer noch als experimentell zu werten und haben bisher nicht den Weg in den klinischen Alltag gefunden. Eine interessante Alternative zu den genannten Verfahren stellt die offene MRT Bildgebung dar. Im Bereich der interventionellen Radiologie wurde diese Technik bereits erfolgreich etabliert. Als intraoperatives Bildgebungsverfahren gibt es vor allem Erfahrungen im Bereich der Neurochirurgie. An einzelnen universitären Zentren wurde ein offenes MRT in den Operationssaal integriert. Durch Einführung der offenen Hochfeld MRT konnte der Zugang zum Patienten weiter verbessert werden bei gleichzeitiger Reduktion der Artefaktanfälligkeit und verbesserter Bildgebung mit schnelleren Sequenzen und einer detaillierteren Ortsauflösung. Als wesentliche Limitationen bleiben jedoch die hohen Kosten und der apparative Aufwand bestehen. Bezogen auf Operationen oder Interventionen an der Leber erlaubt die offene MRT den bekannten hohen Gewebekontrast zur Abgrenzung von Tumoren und Gefäßen vom Parenchym als auch eine multiplanare Darstellung zur besseren anatomischen Orientierung. Ziel der hier aufgeführten Studien war es die technische Machbarkeit der MRT-gestützten minimalinvasiven Leberchirurgie zu eruieren. Aufgrund der ferromagnetischen Eigenschaften der üblichen Dissektionsinstrumente waren diese für den Einsatz im MRT ungeeignet. Als ideale Alternative wurde die Laserdissektion gewertet und in zwei Versuchsreihen im Tiermodell etabliert. Hier zeigte sich der Nd:YAG Laser mit 1064 nm bei der Koagulation von Blutgefäßen, dem Blutverlust und der OP Dauer als Vorteilhaft. In einer zweiten Studie wurden unterschiedliche Zugangswege zur Leberteilresektion verglichen. Die Laparoskopie zeigte gegenüber der offenen Resektion einen reduzierten Blutverlust und geringere Adhäsionen bei einer insgesamt verlängerten Operationsdauer. Als drittes Verfahren wurde die handunterstützte Laparoskopie etabliert. Die Entwicklung optimaler Bildsequenzen für die minimalinvasive Leberchirurgie im offenen MRT war Gegenstand der nächsten Studie. Neben einer schnellen Bildfolge waren vor allem die Artefaktanfälligkeit und die Kontrastierung von Lebergefäßen gegenüber dem Parenchym wesentliche Faktoren bei der Auswahl geeigneter Sequenzen. Darüber hinaus wird die Bildqualität durch den Einsatz der Laparoskopiekamera und der dadurch ausgelösten elektromagnetischen Interferenzen reduziert. Insgesamt zeigte die T2 TSE Sequenz die besten Eigenschaften für den Einsatz der laparoskopischen Leberchirurgie im MRT. In der Studie zur experimentellen Leberteilresektion mittels MRT Bildgebung konnten wir die generelle Machbarkeit darlegen. Die zusätzlichen MRT Bilder wurden während der Operation in Echtzeit auf einem separaten Monitor angezeigt. Sie erhöhten durch die Darstellung des Lasers in Relation zu den Blutgefäßen die Orientierung des Chirurgen und führten zu einer Reduktion des Blutverlustes. In einer weiteren Arbeit wurden die Vorteile der offenen MRT im Rahmen der Nadelpositionierung zur Radiofrequenzablation mit der konventionellen Sonographie in einem Phantommodell verglichen. Die MRT- gestützte Technik zeigte vergleichbare Resultate mit dem Ultraschall bei deutlich verbesserter Tumorkontrastierung. Als weiteres Ablationsverfahren wurde die Laser-induzierte Thermotherapie im in-vitro Modell im offenen Hochfeld MRT evaluiert. Als wesentlicher Vorteil der Methode gilt die MR Thermometrie zur unmittelbaren Therapiekontrolle. Die Ergebnisse der aufgeführten Arbeiten zeigen das Potential MRT-gestützter Chirurgie und Interventionen an der Leber. Als wesentliche Limitationen sind die ergonomisch eingeschränkten Verhältnisse und der komplexe und zeitintensive Arbeitsablauf zu nennen. Durch weitere Entwicklungen wie Beispielsweise die Etablierung von zusätzlichen Trackingtechnologien zur automatischen Anpassung der Schnittbildebenen an das Instrumentarium ließe sich der Operationsablauf weiter optimieren. Insgesamt stellt die offene Hochfeld MRT eine zukunftsträchtige Technologie dar, welche im interdisziplinären Austausch zwischen Radiologie und Chirurgie die Möglichkeit zur Entwicklung klinisch relevanter Verfahren bietet.

The increasing quantity and complexity of laparoscopic liver resections addresses the need for improved intraoperative imaging tools. Especially in difficult cases with complex tumor localization intraoperative visualization of liver vessels and tumor margins is essential for an adequate resection and reduction of surgery associated risks. At present the surgeon relies on a mental transfer of preoperative images and intraoperative ultrasound. As an alternative imaging modality open MRIs have been evaluated and clinically implemented for various interventional and surgical procedures. We established an animal model for MR-guided minimal invasive liver resections in an open high field MRI. In order to realize laparoscopic liver surgery under MR- guidance we developed and applied a MR-compatible endoscopy unit. In previous experiments suitable MR sequences have been tested and identified. The Nd:YAG laser was considered as an ideal dissection tool regarding its non- ferromagnetic character resulting in a major reduction of image artifacts compared to conventional devices. Main advantages of MR-guidance encompass high soft tissue contrast, real time imaging during the intervention and multiplanar visualization of vessels and tumors. MR guided liver resection is feasible providing additional image information to the surgeon. We conclude that MR guided laparoscopic liver resection improves the anatomical orientation and may increase the safety of future minimal invasive liver surgery. Furthermore we evaluated MR guided laparoscopic radiofrequency ablation and laser induced thermotherapy.