Stereotaktische Biopsie in der Neurochirurgie: Ein umfassender Überblick

Die stereotaktische Biopsie ist ein minimal-invasives neurochirurgisches Verfahren, das zur Entnahme von Gewebeproben aus schwer zugänglichen Bereichen des Gehirns eingesetzt wird. Sie ermöglicht die Diagnose von Hirntumoren und anderen pathologischen Veränderungen, ohne dass eine offene Operation erforderlich ist. Dieser Artikel beleuchtet die verschiedenen Aspekte der stereotaktischen Biopsie, von den Indikationen und der Durchführung bis hin zu den Vorteilen und den verschiedenen Anwendungsbereichen.

Was ist eine stereotaktische Biopsie?

Die Stereotaxie ist zunächst ein technisches Verfahren, um eine bestimmte Stelle im Schädelinneren bzw. Gehirn mit hoher Genauigkeit zu erreichen. Stereotaktische Operationen sind Eingriffe am Gehirn, bei denen über ein kleines Bohrloch im Schädel mit Hilfe eines Zielgerätes Sonden an die vorausberechneten Stellen im Gehirn platziert werden können. Stereotaktisch bedeutet, dass das Verfahren unter Verwendung von 3D-Bildgebung erfolgt, die eine exakte Lokalisierung der Nadel im Gehirn ermöglicht. Dies erfolgt in der Regel mithilfe eines speziellen stereotaktischen Rahmens oder neuronavigierter Systeme. Der Begriff Biopsie bezeichnet die Entnahme von Gewebe zur Analyse.

Die stereotaktische Biopsie ist eine minimal-invasive Technik, bei der mithilfe von Bildgebungstechnologien (wie MRT, CT oder Neuro-Navigation) eine präzise Nadel oder ein Biopsieinstrument an den zu untersuchenden Tumor oder die verdächtige Gehirnregion geführt wird, um eine Gewebeprobe zu entnehmen. Stereotaktisch gestützte Eingriffe ermöglichen auch das exakte Platzieren von Kathetern, Radioisotopen oder elektrischen Sonden zur Stimulation bestimmter Hirnzentren, die damit den Kreis zur funktionellen Stereotaxie wieder schließen. Die Eingriffsplanung erfolgt mittels spezieller Programme auf leistungsfähigen Rechnern.

Ursprünge und Entwicklung der Stereotaxie

Stereotaktische Operationen werden schon seit über 50 Jahren durchgeführt. Ursprüngliches Ziel war dabei das Erreichen bestimmter Zielgebiete im "normalen" Hirn, um dadurch Bewegungsstörungen (z.B. Morbus Parkinson), Schmerzzustände oder Epilepsie zu behandeln. Die Lage der Zielpunkte wird mit Hilfe eines Referenzsystems im dreidimensionalen anatomischen Raum abgeleitet. Mit dem Aufkommen der Computertomografie in den 70er Jahren war erstmals die direkte Darstellung pathologischer Veränderungen im Schädelinneren möglich. Dies bedeutete auch für die Stereotaxie einen großen Schritt nach vorne. Dank Computerunterstützung lassen sich bildgebende Verfahren, wie Computertomografie (CT) und Kernspintomografie (MRT), in die stereotaktische Eingriffsplanung integrieren. Selbst sehr kleine, pathologisch veränderte Hirnareale lassen sich so punktgenau erreichen.

Ablauf einer stereotaktischen Biopsie

1. Vorbereitung: Der Patient wird in der Regel in Vollnarkose oder lokaler Betäubung (je nach Tumorlokalisation und Eingriffsart) versetzt.
2. Positionierung: Es wird ein stereotaktischer Rahmen am Kopf des Patienten befestigt, um eine genaue Ausrichtung und Positionierung zu gewährleisten.
3. Bildgebung: Der Chirurg verwendet präzise Bildgebungstechniken (wie MRT oder CT), um den Tumor oder die abnormale Gehirnregion exakt zu identifizieren und die Biopsienadel direkt an die Zielstruktur zu führen. Die dreidimensionale Zugangsplanung erfolgt CT- oder MR-gestützt mit Hilfe einer Workstation.
4. Probenentnahme: Eine dünne Biopsienadel wird dann über den stereotaktischen Rahmen oder das neuronavigierte System in den Tumorbereich eingeführt. Der Chirurg entnimmt kleine Gewebeproben des Tumors (meist mehrere, um eine repräsentative Probe zu gewährleisten). Die entnommenen, sehr kleinen etwa Stecknadelkopf großen Gewebeproben (ca. 5-10 Proben von je 1 mm³), werden schrittweise, typischerweise in Millimeterschritten, entlang einer Strecke durch die verdächtige Stelle entnommen (Serienbiopsie). Der Eingriff dauert etwa 60 Minuten.
5. Überwachung: Die Nadel wird entfernt, und der Patient wird überwacht, während die Narkose nachlässt. Je nach Verfahren und Zustand des Patienten kann der Eingriff ambulant oder stationär erfolgen. In den meisten Fällen muss der Patient für einige Stunden oder Tage im Krankenhaus bleiben, um sicherzustellen, dass keine Komplikationen auftreten (z. B. Blutungen oder Infektionen).
6. Pathologische Untersuchung: Die entnommenen Proben werden von den Kollegen der Neuropathologie durch Mikroskopie und genetische Verfahren untersucht. Die Patienten können häufig das Krankenhaus am Folgetag zunächst verlassen und sich für die Befundbesprechung (die Untersuchung des Materials dauert im Mittel circa 7 Tage) erneut ambulant vorstellen.

Vorteile der stereotaktischen Biopsie

• Minimal-invasive Methode: Im Vergleich zu einer offenen Gehirnoperation, bei der der Schädel geöffnet werden muss, ist die stereotaktische Biopsie weniger invasiv und hat daher eine kürzere Erholungszeit und ein geringeres Risiko für Komplikationen.
• Präzision: Die Bildgebungstechnik ermöglicht eine exakte Führung der Biopsienadel, was eine sehr präzise Entnahme von Gewebe aus dem Tumor oder der verdächtigen Region ermöglicht.
• Schnelle Diagnose: Durch die Entnahme von Gewebeproben können wichtige Informationen zur Art des Tumors (gutartig oder bösartig), zu genetischen oder molekularen Markern und zu spezifischen Tumormerkmalen schnell gewonnen werden. Dies ist besonders wichtig für die Wahl der weiteren Behandlung (wie Operation, Strahlentherapie oder Chemotherapie).
• Weniger Komplikationen: Da keine große Hirnoperation erforderlich ist, gibt es weniger Risiko für Infektionen, Blutungen oder andere chirurgische Komplikationen. Komplikationen, vorwiegend Blutungen, sind bei diesem Verfahren sehr selten. Die wichtigste Komplikation besteht in einer klinisch relevante Blutung. Durch die genaue präoperative Planung des Zuganges und der Entnahmestelle ist das Risiko einer Blutung gering.

Indikationen für eine stereotaktische Biopsie

Eine stereotaktische Biopsie wird häufig durchgeführt, wenn:

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• Unklare Tumorlokalisation: Der Tumor oder die verdächtige Läsion befindet sich an einem Ort, der für eine herkömmliche chirurgische Entfernung schwer zugänglich ist (z. B. in tiefen oder empfindlichen Bereichen des Gehirns).
• Veränderte oder neu diagnostizierte Läsionen: Es gibt eine neue oder fortschreitende Läsion im Gehirn, deren Art unklar ist (z. B. bei Tumoren, Metastasen oder entzündlichen Erkrankungen). Nach interdisziplinärer Beratung kann die Indikation für eine stereotaktische Gewebeentnahme in folgenden Fällen gestellt werden: bei CT / MRT gesicherten neuen unklaren Veränderungen zur Klärung, ob es sich um therapieinduzierte Veränderungen oder um das Wieder-/Weiterwachsen eines bekannten Tumors handelt wenn vorab ein Aminosäuren-PET (z. B. FET = Fluor-Ethyl-Tyrosin) bei den Kolleginnen und Kollegen in Jülich durchgeführt wurde. Dies kann helfen, das Zielgebiet der stereotaktischen Gewebeentnahme besser einzugrenzen.
• Unklare Bildgebungsergebnisse: Der Tumor oder die Läsion lässt sich auf Standard-Bildgebung (z. B. MRT, CT) nicht eindeutig klassifizieren oder charakterisieren, und eine Gewebeprobe ist notwendig, um eine Diagnose zu stellen. Trotz modernster Bildgebungsverfahren des Gehirns bleiben manche Befunde unklar, das heißt, dass der Radiologe sich nicht sicher festlegen kann, ob ein Prozess z.B. ein Tumor oder eine Entzündung ist oder ob ein Prozess bösartig ist (und damit dringend behandelt werden sollte) oder ob es sich um eine gutartige Veränderung handelt, die keiner weiteren Behandlung bedarf. In diesen Fällen rät man den Patienten häufig zu einer Probenentnahme.
• Vor der Planung einer Therapie: Die Biopsie kann dabei helfen, die Art des Tumors genau zu bestimmen, um eine individuell zugeschnittene Behandlung wie Operation, Chemotherapie, Strahlentherapie oder targeted Therapie zu planen. Mit einer stereotaktisch gewonnenen Gewebeprobe kann in über 95% der Fälle eine sichere neuropathologische Diagnose gestellt werden und der Patient infolge gezielt behandelt werden.

Auswertung der Gewebeprobe

Die entnommene Gewebeprobe wird im Labor analysiert, um:

• Tumortyp: Zu bestimmen, ob es sich um einen gutartigen oder bösartigen Tumor handelt (z. B. Gliom, Meningiom, Metastase).
• Grading und Staging: Informationen über den Grad der Tumorzellen (Differenzierung) und das Stadium des Tumors zu erhalten, was für die Prognose und Behandlungsplanung wichtig ist.
• Molekulare und genetische Analyse: Moderne molekulare Tests können auf genetische Veränderungen (z. B. Mutationen, Amplifikationen) hin untersucht werden, die für die Wahl der besten Behandlungsmethoden von Bedeutung sind (z. B. gezielte Therapie).

Stereotaktische Radiochirurgie

Die stereotaktische Radiochirurgie stellt ein therapeutisches Verfahren dar, das eine hochpräzise, fokussierte und hochdosierte Bestrahlung eines Tumors oder einer Gefäßmissbildung insbesondere im Gehirn in einer Sitzung ermöglicht (Einzeitbestrahlung). Somit können diese Raumforderungen ohne offene Operation effektiv behandelt werden. Das Zielvolumen der Bestrahlung wird durch dreidimensionale Computersimulationen dargestellt und stereotaktisch errechnet. Bei der fraktionierten stereotaktischen Bestrahlung erfolgt die Behandlung in mehreren Sitzungen.

Die stereotaktische Strahlentherapie mit dem hochmodernen Bestrahlungssystem Novalis STx, die im Universitätsklinikum Düsseldorf angeboten wird, ist eine nicht-invasive und schonende Strahlenbehandlung die überwiegend bei Tumoren im Kopfbereich (intrakraniell) aber auch außerhalb des Kopfes (extrakraniell) zum Einsatz kommt. Das System basiert auf einem Hochleistungslinearbeschleuniger der letzten Generation (Varian TrueBeam STX, Palo Alto, USA) und einer automatischen submillimetergenauen Patientenpositionierung (BrainLab ExacTrac, München) basiert. Diese hochinnovative Technologie stellt eine der fortschrittlichsten und sichersten Bestrahlungsmethoden dar. Die hohe Präzision wird durch das adaptierte Planungssystem, spezielle Fixierungshilfen (z.B. Kopfmasken) und feine Lamellenkollimatoren für die exakte Feldformung erreicht. Eine dedizierte Röntgenbildgebung ermöglicht Körperaufnahmen zur Lagerungskontrolle nahezu unabhängig von der Position des Linearbeschleunigers.

Der Therapiestrahl wird der Tumorform, Lage und Größe exakt angepasst. Aufgrund der hohen Präzision der Applikation ist es möglich das umliegende, gesunde Hirngewebe zu schonen, was eine sehr gute Verträglichkeit dieser Behandlungsmethode gewährleistet. Voraussetzung dafür ist eine klare Abgrenzbarkeit der zu behandelten Raumforderung in den vor der Therapie angefertigten diagnostischen Bildern (MRT, CT und ggf. PET). Die Behandlung kann häufig ambulant erfolgen, ist schmerzfrei und dauert nur wenige Minuten. Sie wird interdisziplinär von Neurochirurgen und Strahlentherapeuten durchgeführt.

Indikationen für stereotaktische Radiochirurgie

Folgende Indikationen sind für eine stereotaktische Radiochirurgie geeignet:

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• Hirnmetastasen: Patienten mit bis zu vier kleinen (max. Durchmesser 3 cm) intrakraniellen Metastasen eines histologisch gesicherten Primärtumors werden radiochirurgisch behandelt. Zudem können auch kleine Tumorreste, bzw. Rezidive im Bereich des Resektionsrandes der operativ versorgten Metastase adjuvant radiochirurgisch bestrahlt werden.
• Hirnhauttumore (Meningeome): Insbesondere Schädelbasis-Meningeome, die häufig operativ nicht zugänglich sind bzw. aufgrund der Nachbarschaft der vitalen Strukturen wie etwa den Gefäßen, Hirnnerven oder des Hirnstammes nur mit hohem Risiko einer postoperativen Funktionsstörung erreicht werden können, stellen eine gute Indikation zur stereotaktischen Radiochirurgie dar. Diese ist durch eine hohe Tumorkontrollrate, d.h. fehlende Größenzunahme, geringes Risikoprofil und kurzer stationärer Behandlungsdauer gekennzeichnet. Die Meningeome können sowohl primär als auch adjuvant, nach einer inkompletten operativen Resektion radiochirurgisch bestrahlt werden. Hierdurch sinken sowohl die Rezidivrate des unvollständig entfernten Tumors als auch die postoperative Morbidität. Zudem profitieren von der radiochirurgischen Einzeitbestrahlung Patienten im höheren Alter und mit internistischen Begleiterkrankungen, die ein besonderes Risiko für einen Eingriff in der Vollnarkose darstellen.
• Akustikusneurinome: Diese Tumoren stellen eine der ältesten Indikationen der Radiochirurgie dar. Das Ziel der radiochirurgischen Behandlung ist eine lokale Tumorkontrolle, die in den Langzeitergebnissen über 90% liegt. In über 70% der Patienten kann auch das Gehör erhalten werden. Die Akustikusneurinome über 2,5 cm Durchmesser sollten, sofern eine Operation nicht möglich ist, stereotaktisch fraktioniert bestrahlt werden.
• Gefäßmissbildungen (Arteriovenöse Malformationen, Kavernome): Der modernen Versorgung der arteriovenösen Malformationen (AVM), mit dem Ziel der Ausschaltung des Gefäßnidus, steht eine multimodale Therapie mit Chirurgie, endovaskulärer Intervention und Radiochirurgie zur Verfügung. Mit der Radiochirurgie können Gefäßmalformationen in eloquenten, funktionswichtigen Hirnregionen versorgt werden. Zudem spielt die stereotaktische Einzeitbestrahlung eine wichtige Rolle in einem interdisziplinären Behandlungskonzept des Restnidus komplexer Angiome, der weder chirurgisch noch endovaskulär komplett verschlossen werden kann. Die Radiochirurgie der umschriebenen kavernösen Gefäßmalformationen, die aufgrund der eloquenten Lage chirurgisch nicht zugänglich sind, vermindert signifikant die symptomatische Blutungsrate.
• Funktionelle Neurochirurgie - Gesichtsschmerzen: Diese Anwendung der stereotaktischen Radiochirurgie wird vor allem in der Behandlung der Gesichtsschmerzen auf dem Boden einer Trigeminusneuralgie aber auch im Rahmen einer Multiplen Sklerose oder bei Schädelbasis-Meningeomen mit Infiltration des Nervus trigeminus (Drillingsnerv) eingesetzt.

Weitere Indikationen für den Einsatz der hochpräzisen intrakraniellen stereotaktischen Bestrahlung sind Glioblastome, Hypophysenadenome, kindliche Hirntumore, Kraniopharyngeome und Spinaltumore. Ferner sind im extrakraniellen Bereich Leber-, Lungen- und Prostatatumore behandelbar.

Funktionelle Stereotaxie

Die funktionelle Stereotaxie befasst sich mit der Behandlung von Erkrankungen des Gehirns bei denen Funktionsstörungen vorliegen. Bei der Tiefen Hirnstimulation (THS, engl. deep brain stimulation oder DBS) werden Elektroden zur Dauerstimulation in Hirnbereiche implantiert, die meist einige Zentimeter unter der Hirnoberfläche liegen. Der hier abgegebene schwache Stromimpuls soll die in ihrer Funktion gestörten Nervenzellkreisläufe wieder in einen normaleren Zustand versetzen. Die Kontrolle der Lage der Hirnelektroden erfolgt in Heidelberg immer durch eine intraoperative Bildgebung, damit die Grundlage für eine möglichst optimale Therapie gelegt werden kann. Die Hirnelektroden werden dann an implantierbare Neurostimulatoren als Energiequelle angeschlossen.

Die Tiefe Hirnstimulation wird am häufigsten bei Patient*innen mit Bewegungsstörungen angewandt. Hierzu gehören der essentielle Tremor, die Parkinson-Krankheit und die Dystonie. Durch dieses neuromodulative Verfahren lassen sich nicht nur die Bewegungssymptome der Grunderkrankung deutlich verbessern, sondern auch die oft nebenwirkungsträchtigen Medikamenteneinnahmen reduzieren und die Lebensqualität der Betroffenen steigern. In der Neurochirurgischen Universitätsklinik Heidelberg kann die Tiefe Hirnstimulation durch langjährige Erfahrung und Spezialisierung in den meisten Fällen komplett in Vollnarkose durchgeführt werden, sodass auf einen Wachzustand während der Operation verzichtet werden kann.

Weitere Anwendungsbereiche der Stereotaxie

• Stereotaktische Zystenpunktion: Bei zystischen Veränderungen kann eine stereotaktische Zystenpunktion oder eine Fensterung der Zyste in das Ventrikelsystem stereotaktisch durchgeführt werden.
• Interstitielle Bestrahlung: Ziel ist eine Kontaktbestrahlung durch Einbringen einer Strahlenquelle in einen Hirntumor. Die Bestrahlung wirkt kontinuierlich über mehrere Wochen bis Monate. Dabei werden durch eine fortwährende Dosissteigerung innerhalb des Tumors extrem hohe Strahlendosen erreicht. Gleichzeitig nimmt die Strahlendosis außerhalb des Tumors auf kürzester Strecke stark ab, so dass das gesunde, den Tumor umgebende Hirngeweben, optimal geschont bleibt.
• Stereotaktische Laserablation (LITT): Bei der stereotaktischen Laserablation (LITT, laser interstitial thermal therapy) können kleinere, offen chirurgisch nicht gut oder nicht sicher erreichbare Tumorherde behandelt werden. Hierbei wird ein Laserkatheter zielgenau über eine 3mm Öffnung im Schädel in das zu behandelnde Areal eingebracht und für die Dauer der Behandlung am Knochen befestigt. Hiernach erfolgt die Laserbehandlung im intraoperativen Kernspintomographen (MRT). Unter kontinuierlichen Überwachung der Bildgebung und der Temperaturentwicklung um den Laserkatheter ist es möglich das gewünschte Areal so stark zu erhitzen, dass Tumorzellen zerstört und das umliegende Gehirn geschützt werden kann, um das Risiko für das Auftreten neuer Symptome durch die Behandlung zu reduzieren. Am Ende der Behandlung wird der Katheter entfernt und die kaum sichtbare Wunde verschlossen. Die stereotaktische Laserablation kann auch zur Behandlung spezieller Epilepsieformen oder bei therapieresistenten Entzündungen nach Bestrahlung (sog. Radionekrosen) verwendet werden.
• Einlage von Kathetern und Drainagen: Des weiteren erlaubt die stereotaktische Neurochirurgie die millimetergenaue Einlage von Kathetern und Drainagen in Hirnkammer, Zysten oder Raumforderungen. Dies kann zur Drainage von Hirnwasser (sog. Shunt-Operation), zur Gabe von Medikamenten in die Hirnwasserräume (sog.

Stereotaktische Biopsie in Homburg: Ein Beispiel

Stereotaktische Eingriffe stellen in der Neurochirurgie des UKS Homburg/Saar keine neue Methode dar, sondern werden bereits seit über 50 Jahren durchgeführt. Die ersten Eingriffe mit klassischer Berechnung über eine Kontrastmittelfüllung der Hirnkammern wurden unter der neurochirurgischen Klinikleitung des Prof. Loew von Prof Dickmann in Homburg etabliert. Sein Nachfolger Prof. Ostertag führte in den 80er Jahren die CT-basierte stereotaktische Berechnung in Homburg ein und weitete das Einsatzgebiet der Stereotaxie auch auf die Tumorchirurgie aus.

Anfang der 90 Jahre hat Herr Prof. Jean RIchard Moringlane an der UKS die erste Tiefe Hirnstimulation in Deutschland für die Tremorbehandlung, mit der Unterstützung des neurochirurg. Prof. François Alesch aus Österreich durchgeführt. Diese Implantation von Elektroden ist im Volksmund als „Hirnschrittmacher“ bekannt und hat sich zwischenzeitlich als die Methode der Wahl zur Behandlung von Patienten mit medikamentös nicht einstellbarem Morbus Parkinson oder anderen Formen von Zittern durchgesetzt. Unter der Leitung von Prof. Oertel wurde 2010 die Homburger Tradition der stereotaktischen Operationen mit Umstellung der Berechnung auf gegenwärtig modernste Planungsrechner und intraoperative Mikroableitungen fortgesetzt. Seit dieser Zeit werden diese Patienten von einem Team aus Neurochirurgen und Neurologen behandelt.

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Ablauf der stereotaktischen Biopsie in Homburg

In der Neurochirurgie Homburg wird bei der stereotaktischen Biopsie zuerst in Narkose der stereotaktische Grundring am Patientenschädel befestigt und CT Bilder unter stereotaktischen Bedingungen angefertigt. Diese werden auf den Planungsrechner überspielt. In den Schnittbildern wird die Entnahmestelle festgelegt und ihre genau Lage in Bezug zum aufgesetzten Grundring aus den CT/MR Bildern exakt ermittelt. Der Rechner gibt automatisch auch die Winkel an, die am Zielbügel eingestellt werden müssen, um die geplante Entnahmestelle zu erreichen.

Im Operationssaal wird der aufgesetzte stereotaktische Ring mit dem Patienten am Operationstisch befestigt. Am Phantom wird die Lage und das Erreichen der geplanten Entnahmestelle kontrolliert. Danach wird der Zielbügel auf den Patientenring übertragen. Nach Eröffnung des Schädels über ein kleines Bohrloch wird die Biopsiekanüle eingeführt. Die Kanüle ist gewölbt und nicht spitz, sodass sie beim Vorschieben das Gehirngewebe und Gefäße verdrängt aber nicht verletzt. Anschließend werden mehrere Proben aus unterschiedlicher Tiefe entlang des Kanülenweges durch den Tumor entnommen, um sich ein repräsentatives Bild über den feingeweblichen Aufbau des pathologischen Prozesses zu machen.

Nachsorge

Nach der Operation kommt der Patient für 1-2 Tage auf eine neurochirurgische Station. Vor der Verlegung in die Neurologie wird eine CT- Kontrolle durchgeführt um Komplikationen auszuschließen und die Lage der Elektroden zu kontrollieren. Die Übereinstimmung der geplanten mit der aktuellen Elektrodenlage kann an der Planungsstation vorgenommen werden.

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