Die moderne Neurochirurgie nutzt eine Vielzahl innovativer Technologien, um die Sicherheit und Effektivität von Eingriffen am Gehirn und Rückenmark zu verbessern. Zu diesen Technologien gehört der intraoperative Ultraschall (IOUS), der eine Echtzeit-Bildgebung des Rückenmarks während der Operation ermöglicht. Dieser Artikel beleuchtet die Bedeutung des intraoperativen Ultraschalls in der Rückenmarkschirurgie, seine Anwendung, Vorteile und Grenzen.
Einführung in den intraoperativen Ultraschall
Der intraoperative Ultraschall (IOUS) ist eine bildgebende Technik, die hochfrequente Schallwellen verwendet, um Echtzeitbilder von Geweben und Strukturen während einer Operation zu erzeugen. In der Neurochirurgie, insbesondere bei Operationen am Rückenmark, hat sich der IOUS als wertvolles Hilfsmittel erwiesen, um die Tumorgrenzen darzustellen, den operativen Zugangsweg zu optimieren und die Resektion von Tumoren zu überwachen. Die Ausstattung moderner Kliniken umfasst modernste Behandlungseinrichtungen, die den Einsatz solcher Technologien ermöglichen.
Grundlagen des intraoperativen Ultraschalls
Der IOUS basiert auf dem Prinzip der Echographie. Ein steriler Ultraschallkopf wird direkt auf das Operationsgebiet aufgelegt, und Schallwellen werden in das Gewebe gesendet. Diese Schallwellen werden an den Grenzflächen zwischen verschiedenen Geweben reflektiert, und die reflektierten Wellen (Echos) werden vom Ultraschallkopf empfangen und in ein Bild umgewandelt. Die resultierenden Bilder ermöglichen es dem Chirurgen, die Anatomie des Rückenmarks, einschließlich Tumoren, Zysten und anderer Anomalien, in Echtzeit zu visualisieren.
Anwendung des intraoperativen Ultraschalls in der Rückenmarkschirurgie
Der IOUS findet breite Anwendung in der operativen Therapie von Wirbelsäulentumoren. Hier sind einige spezifische Anwendungen:
- Tumorlokalisation und -abgrenzung: Der IOUS ermöglicht die präzise Lokalisation von Tumoren innerhalb des Rückenmarks und hilft bei der Abgrenzung der Tumorgrenzen. Dies ist besonders wichtig, da die Tumorgrenzen oft nur schlecht erkennbar sind. Mit einem steril eingepackten kleinen Ultraschallkopf kann z.B. bei einer Gehirntumoroperation die Ausmasse des Tumorgewebes in Echtzeit dargestellt werden.
- Planung des operativen Zugangsweges: Der IOUS kann verwendet werden, um den optimalen Zugangsweg zum Tumor zu planen und zu minimieren.
- Überwachung der Tumorresektion: Während der Operation kann der IOUS verwendet werden, um den Fortschritt der Tumorresektion zu überwachen und sicherzustellen, dass der Tumor vollständig entfernt wird, während gleichzeitig das umliegende gesunde Gewebe geschont wird.
- Identifizierung von Zysten und anderen Anomalien: Der IOUS kann helfen, Zysten, Hämatome und andere Anomalien innerhalb des Rückenmarks zu identifizieren, die möglicherweise nicht auf präoperativen Bildgebungsstudien sichtbar sind.
Vorteile des intraoperativen Ultraschalls
Der Einsatz des IOUS in der Rückenmarkschirurgie bietet eine Reihe von Vorteilen:
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- Echtzeit-Bildgebung: Der IOUS liefert Echtzeitbilder des Rückenmarks, die es dem Chirurgen ermöglichen, Entscheidungen während der Operation zu treffen.
- Hohe Auflösung: Moderne Ultraschallgeräte bieten eine hohe Auflösung, die es ermöglicht, feine Details der Rückenmarkanatomie zu erkennen.
- Nicht-invasiv: Der IOUS ist eine nicht-invasive Technik, die keine ionisierende Strahlung verwendet.
- Kosteneffektivität: Im Vergleich zu anderen intraoperativen Bildgebungstechniken wie der intraoperativen MRT ist der IOUS kosteneffektiv.
- Verbesserte Sicherheit: Durch die präzise Darstellung der Tumorgrenzen und die Überwachung der Resektion kann der IOUS dazu beitragen, das Risiko von Verletzungen des Rückenmarks und der Nervenwurzeln zu verringern.
Grenzen des intraoperativen Ultraschalls
Trotz seiner Vorteile hat der IOUS auch einige Einschränkungen:
- Abhängigkeit vom Bediener: Die Qualität der IOUS-Bilder hängt stark von der Erfahrung und dem Können des Bedieners ab.
- Eingeschränkte Eindringtiefe: Die Eindringtiefe von Ultraschallwellen ist begrenzt, was die Visualisierung tiefer liegender Strukturen erschweren kann.
- Beeinträchtigung durch Knochen: Knochenstrukturen können die Ausbreitung von Ultraschallwellen behindern und die Bildqualität beeinträchtigen.
- Schwierigkeiten bei der Unterscheidung bestimmter Gewebearten: In einigen Fällen kann es schwierig sein, zwischen verschiedenen Gewebearten zu unterscheiden, insbesondere wenn diese ähnliche Echogenitäten aufweisen.
Intraoperative Bildgebungstechnologien im Vergleich
Der IOUS ist nur eine von mehreren intraoperativen Bildgebungstechnologien, die in der Neurochirurgie eingesetzt werden. Andere Technologien umfassen:
- Intraoperative MRT (iMRT): Die iMRT bietet eine hohe Auflösung und eine ausgezeichnete Gewebekontrastierung, ist jedoch teuer und erfordert spezielle OP-Räume.
- Intraoperative Computertomographie (iCT): Die iCT bietet eine gute Darstellung von Knochenstrukturen und kann zur Überprüfung der Platzierung von Implantaten verwendet werden, setzt den Patienten jedoch ionisierender Strahlung aus.
Jede dieser Technologien hat ihre Vor- und Nachteile, und die Wahl der geeigneten Technologie hängt von den spezifischen Bedürfnissen des Patienten und den Zielen der Operation ab.
Intraoperatives Neuromonitoring
Das intraoperative Neuromonitoring (IONM) ist ein weiteres wichtiges Hilfsmittel bei Operationen am Rückenmark. Das IONM dient bei Eingriffen am zentralen Nervensystem - also von Gehirn und Rückenmark - zur Kontrolle und Überwachung der Nervenbahnen, z.B. zu den Gesichtsmuskeln, des Hörnerven oder den Armen und Beinen.Nach Einbringen von feinen Nadeln unter die Haut beim schlafenden Patienten im Operationssaal können elektrische Nervenströme abgeleitet und gemessen werden. Mittels einer speziellen Software werden diese aufgezeichnet und vom Neuromonitoring-Team ausgewertet. Wenn es während des operativen Eingriffes zu Änderungen dieser Nervensignale kommt, kann der Operateuer dementsprechend darauf reagieren. Es umfasst verschiedene elektrophysiologische Techniken, die verwendet werden, um die Funktion des Nervensystems während der Operation zu überwachen. Durch die kontinuierliche Überwachung der Nervenfunktion können frühzeitig Anzeichen einer Schädigung erkannt werden, so dass der Chirurg Maßnahmen ergreifen kann, um weitere Schäden zu vermeiden.
Für das Monitoring verwenden wir als Grundlage die Methode der sogenannten Evozierten Potentiale. Mit ihrer Ableitung überwachen wir unterschiedliche Nervensysteme:
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- motorische Nervenbahnen - motorisch evozierte Potentiale (MEP)
- sensible Nervenbahnen - somatosensorisch evozierte Potentiale (SSEP)
- Hörbahn - akustisch evozierte Potentiale (AEP)
- Sehbahn - visuell evozierte Potentiale (VEP)
Findet die Operation direkt am Rückenmark statt, gibt es neben den oben genannten Verfahren eine weitere Möglichkeit, sehr wichtige Nervenfunktionen des Rückenmarks zu überwachen:
Über eine kontinuierliche Messung des Blasendruckes erhalten wir während der Operation Auskunft über die Funktion der Blasen- und Darmkontrolle. In Zusammenarbeit mit der Klinik für Urologie führen wir diese sogenannte Urographie bei wichtigen Rückenmarksoperationen durch.
Neuronavigation
Eine weitere Verbesserung bringt die Nutzung eines Navigationssystems (so genannte Neuronavigation), wodurch sich während der Operation die oftmals nur schlecht erkennbaren Tumorgrenzen darstellen lassen. Dabei werden unmittelbar vor der Operation die Tumorgrenzen anhand der Bilddaten der Magnetresonanztomographie (MRT) am Computer eingezeichnet sowie ein schonender Zugangsweg geplant. Diese Daten werden während der Operation ständig über das Okular des Mikroskop in das Blickfeld des Operateurs eingeblendet (ähnlich dem HeadUp-Display eines Kampfjets), so dass sich die geplanten (virtuellen) Daten mit dem realen Bild des Operateurs durch das Mikroskop überlagern. Dazu verfolgt eine Deckenkamera über Infrarotstrahler ständig die Position des Kopfes des Patienten, des Mikroskops sowie der mikrochirurgischen Spezialinstrumente und korrigiert die virtuellen Daten in Echtzeit bei jeder Bewegung.
Stereotaxie
Das Wort Stereotaxie setzt sich aus den griechischen Wörtern stereós (hart, starr) und táxis (Anordnung, Einrichtung) zusammen. In der Neurochirurgie geht es bei der Stereotaxie um das Erreichen von exakten Zielpunkten im Gehirn, z.B. um von dort eine kleine Gewebeprobe zu entnehmen, oder um einen Katheter oder eine Elektrode zu platzieren. Dafür stehen prinzipiell 2 Verfahren zur Verfügung: Bei der rahmenlosen Neuronavigation wird der Kopf in einer Klemme fixiert. Vorher definierte Oberflächenpunkte am Kopf werden mit einer Spezialsoftware mit dem MRT des Patienten koregistriert. Dies ermöglicht das navigierte Führen von Instrumenten wie z.B. einer Armhalterung mit integrierter Biopsienadel. Das Prinzip der Neuronavigation wird auch bei der Planung bei operativen Zugängen am Kopf und zur Orientierung bei der Entfernung von Hirntumoren verwendet. Bei der rahmengestützten Stereotaxie (der Stereotaxie im ursprünglichen Sinne) wird ein Metallrahmen entweder in Lokal- oder Allgemeinanästhesie am Kopf des Patienten befestigt. Dieser wird dann gemeinsam mit dem Patienten im CT oder MRT gescannt. Dadurch erhält man ein kartesisches Koordinatensystem, welches die Definition eines beliebigen Zielpunktes im Gehirn (X, Y und Z-Koordinate) ermöglicht. Wieder im Operationssaal angelangt wird auf den Metallrahmen ein Bogen aus Metall aufgesetzt. An diesem ist ein beweglicher Instrumentenhalter befestigt, über welchen die für den Eingriff benötigten Instrumente mit einer im Submillimeter-Bereich liegenden Genauigkeit zum Zielpunkt geführt werden können.
Ultraschallaspiration
Ihren Ursprung hat die Technologie der Ultraschallaspiration interessanterweise in der Leberchirurgie. Sie wird aber schon seit Langem auch in der Neurochirurgie zur Entfernung von z.B. Hirntumoren angewendet. Es handelt sich bei dem Ultraschallaspirator um ein kleines Handgerät mit einem Metallstab, welcher Ultraschall vor der Spitze fokussiert. In dieser Form zerstört Ultraschall das Weichteilgewebe, ist aber schonender gegenüber Blutgefässen, welches dann wiederum ein Blutungs-vermeidendes Operieren ermöglicht. Mit dem CUSA kann der Neurochirurg Tumorgewebe mikroskopisch exakt unter Schonung gesunder Gewebe und Blutgefäße entfernen. Der CUSA kommt vorwiegend bei der Operation von Hirntumoren aber auch Tumoren des Rückenmarks und peripherer Nerven zum Einsatz.
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