Hirnstammtumoren: Diagnostik, Therapie und innovative Ansätze

Einführung

Die Behandlung von Hirntumoren stellt aufgrund der komplexen Anatomie und der kritischen Funktionen des Gehirns eine besondere Herausforderung dar. Insbesondere Hirnstammtumoren erfordern ein hohes Maß an Expertise und innovative Technologien, um eine effektive Therapie zu gewährleisten und neurologische Ausfälle zu minimieren. Dieser Artikel beleuchtet die diagnostischen Verfahren, therapeutischen Optionen und vielversprechenden Zukunftsperspektiven in der Behandlung von Hirnstammtumoren.

Die besondere Herausforderung Hirnstamm

Das Gehirn, geschützt durch seine knöcherne Kapsel, beherbergt auf engstem Raum essenzielle Funktionen wie Bewegung, Sprache, Sehen, sensorische Wahrnehmung, vegetative Funktionen sowie Kognition und Emotion. Pathologische Prozesse, wie Tumoren, stellen die Frage, wie krankhafte Veränderungen behoben werden können, ohne neue neurologische oder neuropsychologische Defizite zu verursachen. Rasches Handeln ist oft entscheidend, da zunehmende Raumforderungen nur begrenzt kompensiert werden können, bevor irreversible Schäden oder Bewusstlosigkeit eintreten.

Diagnostische Verfahren

Anatomische Kenntnisse und moderne Bildgebung

Exakte anatomische Kenntnisse sind unerlässlich, um pathologische Prozesse im Gehirn und Rückenmark präzise zu lokalisieren. Die Magnetresonanztomographie (MRT) hat unser Verständnis der Morphologie revolutioniert. Pathologische Prozesse können genau zugeordnet und mittels Neuronavigation, die seit den 1990er Jahren verfügbar ist, punktgenau geortet werden.

Funktionelle Bildgebung

Bei Prozessen in der Nähe funktioneller Hirnareale, wie den Sprachregionen (Broca- und Wernicke-Zentrum) oder der Bewegungsregion (Pyramidenbahn), werden zusätzlich Diffusion Tensor Imaging (DTI) oder ein funktionelles Sprach-MRT (fMRT) eingesetzt. DTI misst die Diffusion von Wassermolekülen im Hirngewebe (Anisotropie), um Nervenfaserbündel darzustellen. Das funktionelle MRT nutzt den BOLD-Effekt (Blood Oxygenation-Level Dependent), um durch Aktivierung der Sprache Areale mit vermehrter Sauerstoffausschöpfung und Methämoglobinbildung sichtbar zu machen. Obwohl diese Untersuchungen Annäherungen darstellen, sind sie essenziell für die operative Planung.

Neuromonitoring

Das Neuromonitoring hat in den letzten Jahren deutlich an Bedeutung gewonnen und ist fester Bestandteil neurochirurgischer Operationen in der Nähe motorischer Bahnen, der Hirnnerven und ihrer Kerngebiete im Hirnstamm. In der Gliomchirurgie kann man sich damit den motorischen Bahnen in der weißen Substanz bis auf wenige Millimeter nähern und den Tumor maximal resezieren, ohne neue neurologische Ausfälle befürchten zu müssen. Bei Cavernomen oder Tumoren im Hirnstamm werden die motorischen Kerngebiete der Nn. facialis, abducens und der kaudalen Hirnnerven auf diese Weise lokalisiert, sodass man in der Lage ist, die operative Eintrittszonen in einer stummen Region zu definieren und die Läsion sicher zu exstirpieren.

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Intraoperatives MRT

Das intraoperative MRT bietet die beste bildgebende Kontrolle. Besonders bei niedergradigen Gliomen, die sonst schwer darstellbar sind, ermöglicht es, resezierbare Resttumoren während der Operation zu erkennen. Der neugewonnene Datensatz kann in die Navigation eingespielt werden, wodurch die Ungenauigkeit durch den "Brain Shift" entfällt und das Resektionsergebnis optimiert wird.

Operative Techniken

Neuronavigation

Die Neuronavigation ist fester Bestandteil neurochirurgischer Operationen. Die Zugänge können durch sie Patienten-individuell geplant und minimal gehalten werden. Wertvoll ist die Navigation besonders bei Prozessen, die in der Tiefe des Gehirns liegen. Zugangsbedingte Verletzungen von eloquenten Hirnregionen werden vermieden und Prozesse in der Tiefe des Gehirns zielsicher aufgefunden.

Wachoperationen

Unter bestimmten Bedingungen werden Wachoperationen durchgeführt, vor allem bei Tumoren in der Nähe der Sprachregion. Dabei wird der Patient während der Operation wach gehalten, um durch Brain Mapping (elektrische Stimulation der Hirnoberfläche) die Sprachzentren zu lokalisieren.

Optical Imaging

Mit dem Optical Imaging steht ein neues System zur Verfügung. Die Methode basiert auf dem Prinzip, dass es über einen in der Peripherie gesetzten Stimulus, elektrisch, akustisch oder optisch, zu einer Aktivierung in dem korrespondierenden Hirnareal kommt. Dies äußert sich in einer Zunahme des O2-Bedarfs und einer Zunahme des Blutflusses. Es kommt zu einer Vermehrung der Fraktion des oxygenierten Hämoglobins, das zu einer Veränderung im Absorptionsmuster des perfundierten Hirnareals führt. Über bestimmte Filter, die dem optischen System (der Kamera) vorgesetzt werden, kann nun über unterschiedliche Wellenlängen eine Charakteristik des Hirngewebes vorgenommen werden. Bei 570 nm wird die Veränderung des Blutflusses gemessen, bei 600 nm zeigt sich die Veränderung der Oxygenierung. Man sieht einen Unterschied in der Absorption von Oxy- und Desoxyhämoglobin. Damit ist es möglich, in Echtzeit ein aktiviertes Hirnareal intraoperativ zu identifizieren. So können sensible Areale, die Sprachregion, der visuelle Kortex und der motorische Kortex dargestellt werden.

Interventionelle Verfahren in der vaskulären Neurochirurgie

In der vaskulären Neurochirurgie zeigt sich in den letzten Jahrzehnten ein deutlicher Trend zu interventionellen Eingriffen. Ca. 60 % der Aneurysmen werden heute interventionell mit Coiling versorgt, 40 % werden geclippt. Das Coilen mit Platinelektroden liegt in der Hand der Neuroradiologen. Mit Stents, Flow Divertern und Web Devices entstehen zunehmend Versorgungsmöglichkeiten, die die operativen Verfahren zurückdrängen. Die Aneurysmen des Vertebralis- und Basilarisgebietes sind längst die Domäne der Interventionalisten. Bei den arterio-venösen Malformationen hat sich eine kombinierte Vorgehensweise durchgesetzt. Zunächst wird in der Regel eine Embolisation mit Onyx angestrebt, bei nicht vollständigem Verschluss schließt sich die operative Exstirpation an. Cavernome werden in allen Hirnregionen exstirpiert. Ausgewählte Zugänge ermöglichen selbst die erfolgreiche Exstirpation im Hirnstamm.

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Molekulare Diagnostik und personalisierte Therapie

Die molekulare Diagnostik von Tumorgewebe hat zu entscheidenden Fortschritten in der Tumortherapie und der Prognose der Patienten geführt. Genetische Faktoren, die auf eine Chemosensitivität hinweisen, wie eine MGMT-Promotormethylierung, oder ein LOH von 1p/19q, sind heute bekannt. Das Zytostatikum Temozolomid ist in der Therapie von Gliomen neben einer Strahlentherapie mit 60 Gray als Standardtherapie etabliert (Stupp-Schema). Nach der neuen WHO-Klassifikation von 2016 werden Tumoren nicht mehr vorrangig nach der Histologie, sondern nach ihrer molekularen Signatur beurteilt. Die Gliome werden streng nach Oligodendrogliomen mit LOH von 1p und 19q und Astrozytomen mit einer IDH-Mutation eingeteilt.

Die Behandlung der Patienten geht mehr und mehr in Richtung einer personalisierten Medizin. Die N2M2 Studie schließt eine patienten-zentrierte Genanalyse ein, auf der die individuelle Therapie spezifisch aufbaut.

Innovative Gewebserkennungsverfahren

Optische, berührungsfreie Gewebserkennungsverfahren stellen eine neue Möglichkeit dar, Gewebe entsprechend der histologischen Einteilung zu klassifizieren. Die molekulare Spektroskopie beruht auf der biochemischen Signatur des Gewebes, die über die Infrarotspektroskopie, die Ramanspektroskopie und die CARS-Mikroskopie gewonnen wird. Mit einer speziellen Hochauflösungskamera können diese Spektren wieder zu einem Bild zusammengesetzt werden, das einem histologischen Bild entspricht. Selbst die vom Hirngewebe ausgehenden Gliome werden in ihrer Gradeinteilung unterschieden. Metastasen können den Primärtumoren zugeordnet werden, und eine Analyse von Tumoren bis auf die molekulare Ebene mit Bestimmung von Genveränderungen ist möglich.

Zukünftige Perspektiven

Die Zukunft der Hirnstammchirurgie liegt in der Integration von morphologischer und funktioneller Visualisierung. Erste Versuche, funktionelle Hirnareale über optische Bildgebung zu visualisieren, reichen in die 90er Jahre zurück. Zudem wird an der intraoperativen Nutzung von Endoskopen mit entsprechenden Fasern gearbeitet, um bereits in situ eine molekulare Analyse des Gewebes durchzuführen.

Die Bedeutung des Gehörs und mögliche Beeinträchtigungen

Das Gehör ist einer der fünf grundlegenden menschlichen Sinne. Klang wird normalerweise als hörbare Veränderung des Luftdrucks definiert. Diese Veränderungen vollziehen sich in einer Wellenbewegung. Der Mensch (und die meisten Tierarten) nehmen Schall wahr, wenn eine Schallwelle das Ohr erreicht. Die Vibrationen werden aufgenommen und an das Trommelfell weitergeleitet, das in der Frequenz der Schallwelle schwingt. Die Vibrationen werden dann als Signale an das Gehirn übertragen. Dort werden die Signale interpretiert, so dass Sie verstehen, was Sie hören.

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Anatomie des Ohrs

Das äußere Ohr besteht aus der Ohrmuschel (Pinna) und dem äußeren Gehörgang (Meatus acusticus externa). Das Mittelohr besteht aus dem Trommelfell (membrana tympani) und der dahinter liegenden Paukenhöhle. In der Paukenhöhle befinden sich drei kleine Gehörknöchelchen (ossicula auditus): Hammer (Malleus), Amboss (Incus) und Steigbügel (Stapes). Im Innenohr befindet sich die Hörschnecke (Cochlea). Im Inneren der Cochlea, die mit Flüssigkeit gefüllt ist, befinden sich Tausende von winzigen Flimmerhärchen. Diese stehen wiederum in Kontakt mit Nervenfasern, die den Hörnerv bilden (nervus cochlearis).

Funktion des Ohrs

Die Vibrationen des Trommelfells bringen auch die Gehörknöchelchen in Bewegung, zuerst Hammer und Amboss, dann den Steigbügel. Wenn der Steigbügel gegen das ovale Fenster klopft, beginnt sich die Flüssigkeit in der Cochlea zu bewegen. Die Vibrationen werden dann über den Hörnerv an den Hirnstamm weitergeleitet.

Hörverlust

Hörverlust kann eine Vielzahl von Ursachen haben. Schallempfindungsschwerhörigkeit tritt besonders häufig auf. Bei dieser Form der Schwerhörigkeit sind die Haarzellen in der Cochlea oder der Hörnerv selbst geschädigt. Schallleitungsschwerhörigkeit, auch bekannt als konduktiver Hörverlust, tritt auf, wenn die Schallschwingungen das Innenohr nicht erreichen. Die Ursache liegt im Außen- oder Mittelohr. Bei einem gemischten Hörverlust handelt es sich um eine Kombination aus Schallempfindungs- und Schallleitungsschwerhörigkeit. Wir sprechen von neuraler oder retrocochleärer Schwerhörigkeit, wenn die Ursache hinter der Cochlea liegt - d.h. im Hörnerv, im Hirnstamm oder im Gehirn selbst.

Spätfolgen einer Krebstherapie auf das Gehör

Die Behandlung einer Krebserkrankung im Kindes- und Jugendalter kann, je nach Art der Erkrankung und der eingesetzten Therapie, kurz- oder langfristig zu Hörbeeinträchtigungen oder gar Hörverlust führen. Sowohl eine Chemotherapie mit bestimmten Medikamenten als auch eine Strahlentherapie im Kopfbereich können das Gehör schädigen sowie Tinnitus und/oder Gleichgewichtsstörungen verursachen. Ein besonders hohes Risiko haben Patienten nach Behandlung mit platinhaltigen Substanzen und/oder Strahlendosen ab 30 Gray. Medikamente, die Platin enthalten, können bei manchen Patienten dazu führen, dass Sinneszellen im Innenohr nachhaltig geschädigt werden. Die Betroffenen leiden dann an einer Schwerhörigkeit.

Früherkennung und Behandlung von Hörstörungen

Hörstörungen müssen so früh wie möglich erkannt werden, um betroffenen Kindern und Jugendlichen wirksam zu helfen und sie gegebenenfalls mit Hörgeräten zu versorgen. Aus diesem Grund sollte ein Hörtest vor Beginn einer Behandlung und, bei einem therapiebedingten und/oder individuellen Risiko, zusätzlich während und bei Abschluss der Behandlung erfolgen.

Glossar wichtiger Begriffe rund um das Gehirn

• Acetylcholin: Ein wichtiger Neurotransmitter, der im zentralen Nervensystem an Aufmerksamkeit, Lernen und Gedächtnis beteiligt ist.
• Adaptation: Anpassung der Sinnesorgane oder des Organismus an Reize oder Umweltbedingungen.
• Adenohypophyse: Drüse, die Hormone wie Prolaktin bildet und ins Blut abgibt.
• Adrenalin: Stresshormon, das im Nebennierenmark produziert wird und die Herzfrequenz steigert.
• Afferenz: Zuführende Nervenfasern, die sensorische Informationen zum zentralen Nervensystem übermitteln.
• Agnosie: Störung des Erkennens aufgrund von Schädigungen des Gehirns.
• Agonist: Substanz, die an Rezeptoren bindet und eine identische Antwort wie der eigentliche Transmitter auslöst.
• Akkommodation: Veränderung der Dicke der Linse des Auges durch die Zilliarmuskeln.
• Aktionspotential: Schnelle Änderung des elektrischen Potenzials über der Zellmembran von erregbaren Zellen.
• Allocortex: Stammesgeschichtlich alte Region des Cortex mit weniger als sechs Zellschichten.
• Alphawellen: Hirnwellen im mittleren Frequenzbereich (8-12 Hertz), die im entspannten Wachzustand auftreten.
• Amakrinzellen: Interneurone der Netzhaut.
• Amnesie: Gedächtnisstörung, die das Gedächtnis für Fakten und Ereignisse betrifft.
• Amphetamine: Wirkstoffe, die zu den „Neuroenhancern“ gehören und kognitive Leistungen verbessern können.
• Amygdala: Kerngebiet im Temporallappen, das mit Emotionen in Verbindung gebracht wird.
• Anosognosie: „Nicht-​Erkennen“ der eigenen neurologischen Krankheit.
• Antagonist: Substanz, die an Rezeptoren bindet und verhindert, dass der eigentliche Transmitter wirksam wird.
• Anteriorer cingulärer Cortex (ACC): Hirnbereich, der bei autonomen Funktionen, Entscheidungsfindung und emotionalen Prozessen eine Rolle spielt.
• Anterograde Amnesie: Gedächtnisstörung, bei der die Bildung eines Neugedächtnisses nicht mehr möglich ist.
• Apraxie: Schwierigkeit, eine zielgerichtete Bewegung auszuführen.
• Arbeitsgedächtnis: Form des Gedächtnisses, das Informationen zeitweise aufrecht erhält und mit neuen Informationen verbindet.
• Area 6: Teil des ventralen prämotorischen Cortex, der an Planung und Organisation von Bewegungen beteiligt ist.
• Area praepiriformis: Teil des piriformen Cortex im ventralen Temporallappen und gehört zum primären olfaktorischen Cortex.
• Asomatognosie: Verlust der Wahrnehmung oder des Gefühls der Zugehörigkeit eigener Körperteile.
• Assoziationscortices: Teile des Großhirns, die nicht den primären und sekundären Arealen für sensorische Verarbeitung und Motorik zugeordnet werden.
• Astrozyten: Gliazellen, die Aufgaben wie die Aufrechterhaltung des chemischen Gleichgewichts im Gehirn übernehmen.
• Ataxie: Störung oder Verlust der Bewegungskoordination.
• Auditorischer Cortex: Teil des Temporallappens, der akustische Signale verarbeitet.
• Aufmerksamkeit: Werkzeug, innere und äußere Reize bewusst wahrzunehmen.
• Auge: Sinnesorgan zur Wahrnehmung von Lichtreizen.
• Augenhäute: Bilden die Wand des Augapfels.
• Äußere und innere Haarzellen: Sinneszellen für akustische Signale im Corti-​Organ.
• Autismus: Gravierende Entwicklungsstörung, die sich oft in reduzierten sozialen Fähigkeiten, verminderter Kommunikation und stereotypem Verhalten ausdrückt.
• Autonomes Nervensystem: Teil des Nervensystems, der überwiegend unbewusste Vitalfunktionen steuert.
• Axon: Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zuständig ist.
• Basalganglien: Gruppe subcorticaler Kerne im Telencephalon.
• Basilarmembran: Durchzieht die Cochlea und versetzt sie in Schwingung.
• Basisemotionen: Einige wenige Emotionen, aus denen sich alle anderen zusammensetzen (Furcht, Wut, Freude, Trauer, Ekel und Überraschung).
• Belastungsstörung: Pathologische Reaktion auf dauerhaften oder kurzfristig sehr hohen Stress.
• Beta-Amyloid: Peptid, das als Hauptbestandteil seniler Plaques für die Entstehung von Alzheimer verantwortlich gemacht wird.
• Beta-​Wellen: Elektrische Aktivität des Gehirns im Frequenzbereich zwischen 13 und 30 Hz.
• Betz’sche Riesenzellen: Besonders große Pyramidenzellen im primären motorischen Cortex.
• Biomarker: Substanz, die Hinweise auf den physiologischen Zustand eines Organismus gibt.
• Bipolarzelle: Bipolares Neuron in der mittleren Schicht der Netzhaut.
• Bitterrezeptoren: Sensoren, die darauf spezialisiert sind, eine bestimmte Geschmacksqualität wahrzunehmen.
• Blinder Fleck: Blinde Stelle der visuellen Wahrnehmung, bedingt durch die Anatomie des Auges.
• Blut-Hirn-Schranke: Selektiv durchlässige Membran, die von den Zellen in den Wänden der kapillaren Blutgefäße im Gehirn gebildet wird.
• Bogengänge: Untereinander verbundene, flüssigkeitsgefüllte Schläuche, die zum Gleichgewichtsorgan im Innenohr gehören.
• Brain-Computer-Interface: Direkte Schnittstelle zwischen Gehirn und Computer.
• Broca-Areal: Areal des präfrontalen Cortex, das an der motorischen Erzeugung von Sprache beteiligt ist.
• Brodmann-Felder: Einteilung der Großhirnrinde nach histologischen Kriterien.
• Caenorhabditis elegans: Fadenwurm, ein beliebter Modellorganismus der Genetik.
• cAMP: Zyklisches Adenosinmonophosphat, ein second messenger in der intrazellulären Signalweiterleitung.
• Cannon-Bard-Theorie: Emotionstheorie, die davon ausgeht, dass Emotionen unabhängig vom Emotionsausdruck sind.
• Capgras-Syndrom: Wahrnehmungsstörung, in der geliebte Personen als „nicht echt“ erlebt werden.
• Cerebellum (Kleinhirn): Wichtiger Teil des Gehirns, der u.a. eine wichtige Rolle bei motorischen Prozessen spielt.

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