Neuronavigation. Lennart Stieglitz. Universitätsklinik für Neurochirurgie, Inselspital Bern

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1 Neuronavigation Lennart Stieglitz Universitätsklinik für Neurochirurgie, Inselspital Bern

2 Was ist Neuronavigation und wozu der Aufwand? Neuronavigation / Lennart Stieglitz 2

3 Geschichte der Stereotaxie Jahr Entwicklung 1919 Walter Dandy: Erste Pneumencephalographie 1927 Egaz Moniz: Entwicklung der Angiographie 1933 Martin Kirschner: Erste rahmengestützte stereotaktische Operation am Menschen 1949 Lars Leksell entwickelt bogenzentrierten Stereoaxierahmen 1971 Hounsfield entwickelt Computertomographie (und erhält Nobelpreis 1979) 1973 Paul Lauterbur und Peter Mansfield entwickeln Kernspintomographie (Nobelpreis 2003) Neuronavigation / Lennart Stieglitz 3

4 Geschichte der Stereotaxie Jahr Entwicklung 1987 Charles L. Dumoulin: Entwicklung MR- Angiographie 1988 Schering vertreibt Magnevist MR-Kontrastmittel 1991 Entwicklung der funktionellen Kernspintomographie 1991 Kato: Vorstellen eines ersten rahmenlosen Stereotaxiesystems 1997 Tronnier stellt das erste 0.2T intraoperative MRT vor 1998 Entwicklung PET-CT 1990er Entwicklung Diffusionsgewichtete Bildgebung und Traktographie Neuronavigation / Lennart Stieglitz 4

5 Geschichte der Stereotaxie Jahr Entwicklung 1999 Christopher Nimsky beschreibt Funktionelle Neuronavigation: Einblendung von fmri und Traktographiedaten in OP-Mikroskop Neuronavigation / Lennart Stieglitz 5

6 Intraoperatives Setting 2. Navigationssystem bestehend aus: - Stereo-Kamera - Computer - Sicht- und Steuereinheit (Touch-Screen) 3. OP-Mikroskop 1. Referenzrahmen am Kopf fixiert (z.b. an Mayfield Kopfhalterung) Neuronavigation / Lennart Stieglitz 6

7 Workflow Nr Zeitpunkt Schritt 1 Monat bis Tag präoperativ 2 Monat bis Stunden präoperativ Strukturelle und funktionelle Bildgebung (MRT, MR-A, CCT, fmrt, DTI) Navigations-Planung und Transfer der Planung an das Navigationssystem 3 OP Einleitung Lagerung und Fixierung Referenzrahmen an Kopf oder Mayfield-Kopfhalterung 4 Direkt präoperativ Co-Registrierung 5 Intraoperativ Anschluss und Kalibrierung OP-Mikroskop, Kalibrierung anderer Instrumente für Navigation 6 Intraoperativ Navigation der Kraniotomiegrenzen 7 Intraoperativ Funktionelle Navigation Neuronavigation / Lennart Stieglitz 7

8 Nr Zeitpunkt Schritt 1 Monat bis Tag präoperativ Strukturelle und funktionelle Bildgebung (MRT, MR-A, CCT, fmrt, DTI) Es können nahezu alle Bildformate im DICOM Format verwendet werden. Eine kleine Übersicht über die Wichtigsten: - MPRAGE Magnetization prepared rapid acquisition gradient echo Strukturelles T1-MRT mit guter Darstellung der Hirnanatomie - TRUFI True FISP oder True Fast Imaging with Steady State Precession Beispiel für T2 MRT, stellt zum Beispiel Ödem und Tumorinfiltrationszonen gut dar. - fmrt Funktionelles MRT MRT, welches üblicherweise in BOLD (Brain Oxygen Level Dependency) Technik angefertigt wird. Der Patient führt nach einem festgelegten Paradigma eine Aktivität aus und wechselt diese mit Pausen ab. Die Durchblutung des Gehirns in den aktivierten Arealen führt zu einem Bildartefakt, welches ausgewertet wird. - DTI Diffusion Tensor Imaging Diffusionsgewichtete Bildgebung. Es wird ein zusätzliches Magnetfeld in verschiedenen Ausrichtungen aktiviert. Dadurch kann die Diffusionsrichtung von Wasserstoffatomen bestimmt werden. Innerhalb von Faserbahnen ist diese stärker gerichtet, als beispielsweise im Cortex oder in Ventrikeln. Computer können diese Informationen für die sog. Traktographie oder Fiber tracking verwenden und die Verläufe von Faserbündeln nachzeichnen. - CT Computertomographie Soll nicht vergessen werden. Stellt im Unterschied zum MRT den Knochen dar und ist extrem hoch aufgelöst. Neuronavigation / Lennart Stieglitz 8

9 Nr Zeitpunkt Schritt 2 Monat bis Stunden präoperativ Navigations-Planung und Transfer der Planung an das Navigationssystem Neuronavigation / Lennart Stieglitz 9

10 Nr Zeitpunkt Schritt 3 OP Einleitung Lagerung und Fixierung Referenzrahmen an Kopf oder Mayfield-Kopfhalterung Kerscher et al., Anaesthesist Sep;58(9): Neuronavigation / Lennart Stieglitz 10

11 Nr Zeitpunkt Schritt 3 OP Einleitung Lagerung und Fixierung Referenzrahmen an Kopf oder Mayfield-Kopfhalterung Kerscher et al., Anaesthesist Sep;58(9): Neuronavigation / Lennart Stieglitz 11

12 Nr Zeitpunkt Schritt 3 OP Einleitung Lagerung und Fixierung Referenzrahmen an Kopf oder Mayfield-Kopfhalterung Neuronavigation / Lennart Stieglitz 12

13 Nr Zeitpunkt Schritt 4 Direkt präoperativ Co-Registrierung Neuronavigation / Lennart Stieglitz 13

14 Nr Zeitpunkt Schritt 5 Intraoperativ Anschluss und Kalibrierung OP-Mikroskop, Kalibrierung anderer Instrumente für Navigation 6 Intraoperativ Navigation der Kraniotomiegrenzen 7 Intraoperativ Funktionelle Navigation Neuronavigation / Lennart Stieglitz 14

15 Pyramidenbahn Neuronavigation / Lennart Stieglitz 15

16 Sehstrahlung Neuronavigation / Lennart Stieglitz 16

17 Und wozu das alles? 1. Unterstützte Orientierung während der Operation. Dadurch ggf. Schonung relevanter Strukturen möglich. 2. Visualisierung funktioneller Informationen während der Operation möglich 3. Verbesserung Operationsradikalität 4. Verbesserung Patientensicherheit 5. Wissenschaftliche Zwecke Neuronavigation / Lennart Stieglitz 17

18 Und wozu das alles? Neuronavigation / Lennart Stieglitz 18

19 Und wie weiter? Neuronavigation / Lennart Stieglitz 19

20 Vielen Dank! Neuronavigation / Lennart Stieglitz 20

1 http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/ gut strukturiertes e-book mit mathematischen und physikalischen Hintergrund http://en.wikipedia.org/wiki/magnetic_reson ance_imaging Überblick über und Einführung

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