Genauigkeit eines neuen Magnetresonanztomographie-basierten patientenindividuellen stereotaktischen Gehirnbiopsiesystems für Hunde

Bei einer Erkrankung des Gehirns ist häufig anhand von alleiniger Routinediagnostik, wie Magnetresonanz (MRT)- und Computertomographie (CT) des Kopfes sowie Liquoranalysen, keine eindeutige Diagnosestellung möglich. Für eine gezielte Therapie ist aber eine gesicherte histopathologische Diagnose essentiell. Aufgrund der hohen Komplexität und Verletzlichkeit des Nervensystems ist eine besonders präzise und sichere Biopsiemethode nötig, die jedoch gleichzeitig nicht zu kostenintensiv sein darf. Ziel der experimentellen Kadaverstudie war die Bestimmung der Genauigkeit eines neuen MRT-basierten patientenindividuellen stereotaktischen Gehirnbiopsiesystems durch die Berührung vordefinierter intrakranieller Zielpunkte im Hundegehirn unter Zuhilfenahme einer Gehirnbiopsienadel. Zur Ermittlung der Genauigkeit des Systems wurden an 22 Hundekadavern zweier Körpermassenklassen (Gruppe 1: kleine Hunde < 15 kg, Gruppe 2: große Hunde > 20 kg) drei spezielle Knochenanker und darauf aufsetzende Marker, welche sowohl in CT- als auch in MRT-Untersuchungen sichtbar waren, an vordefinierten Knochenpunkten befestigt. Anschließend wurden sowohl ein MRT- als auch ein CT-Datensatz des Kopfes angefertigt. Je Kadaver wurden zwei Zielpunkte festgelegt. Linksseitig wurde ein Zielpunkt im Gehirnbereich des Nucleus caudatus zur Simulation oberflächlicher Gehirnläsionen angesteuert, rechtsseitig ein Zielpunkt im Bereich des Lobus piriformis als Beispiel einer tiefen Gehirnläsion festgelegt. Des Weiteren wurden die Trajektorien der Biopsienadel im MRT-Datensatz markiert. Die Eintrittspunkte der Biopsienadel mussten jeweils in einem Gyrus liegen und die Biopsienadel durfte auf ihrem Weg durch das Gehirngewebe die Ventrikel nicht penetrieren. Basierend auf den MRT-Bildern wurde ein patientenindividueller Rahmen zum Erreichen der eingezeichneten Zielpunkte konzipiert und anschließend mit einem 3D-Drucker der Firma Stratasys gedruckt. Der patientenindividuelle Rahmen, welcher aus drei Beinen und zwei Biopsieports (Instrumentenführung) bestand, wurde am Hundekopf mit speziellen Schrauben an den bereits vorhandenen Knochenankern befestigt. Mit Hilfe der Instrumentenführung des 3D- Rahmens konnte anschließend ein minimalinvasiver Zugang für die Biopsienadel geschaffen werden. Die Biopsienadel wurde entsprechend der vorgeplanten Trajektorien im Gehirn platziert. Es folgte ein erneuter CT-Scan des Hundekopfes mit der Biopsienadel im Hundeschädel für die Zielpunkte 1 und 2. Die Zielpunktabweichung (in Millimetern) zwischen den Ist- und Soll-Zielpunkten wurde nach der Fusion der MRT- und der zwei CT-Datensätze in einem Koordinatensystem ermittelt. Dabei erfolgt die Fusion der MRT- und CT-Daten basierend auf den am Patienten befestigten Markern, die in beiden Schnittbildverfahren sichtbar waren, und die Fusion der CT-Scans anhand von Knochenpunkten. Die CT-Untersuchungen wurden nur für die Ermittlung der Genauigkeit des Biopsieverfahrens angewendet. Der zukünftige Einsatz am klinischen Patienten dagegen kann ausschließlich auf MRT-Datensätzen basieren. Die mediane Zielpunktabweichung aller 43 Zielpunkte an 22 Kadavern ergab einen Wert von 0,83 mm mit einer Spannweite von 0,09 bis 2,76 mm. Die mediane Zielpunktabweichung aller Hunde im Zielpunkt 1, einem Punkt im oberflächlicher gelegenen Nucleus caudatus, betrug 0,57 mm (Spannweite 0,09 – 1,25 mm) und im Zielpunkt 2, einem Punkt im tiefer gelegenen Lobus piriformis, ergab einen Wert von 0,85 mm (Spannweite 0,14 – 2,76 mm). Es konnte kein signifikanter Unterschied der Zielpunktabweichungen zwischen dem Zielpunkt 1 und 2 in allen Hunden festgestellt werden. In der Gruppe 1 (kleine Hunde < 15 kg) wurde eine mediane Zielpunktabweichung im Zielpunkt 1 von 0,50 mm und im Zielpunkt 2 von 0,84 mm ermittelt. In der Gruppe 2 (große Hunde > 20 kg) ergab sich eine mediane Zielpunktabweichung im Zielpunkt 1 von 0,96 mm und im Zielpunkt 2 von 0,93 mm. Es konnte ein signifikanter Unterschied der Zielpunktabweichung im Zielpunkt 1 (Nucleus caudatus, oberflächlich) nachgewiesen werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass in kleineren Hunden (im Vergleich zu in großen Hunden) oberflächlichere Zielpunkte mit einer erhöhten Genauigkeit beprobt werden können. Im Zielpunkt 2 (Lobus piriformis, tief) konnte kein Unterschied der Genauigkeit zwischen den unterschiedlichen Patientenmassengruppen ermittelt werden. In den bisherigen Studien zu den derzeit in der Veterinärmedizin eingesetzten Gehirnbiopsiesystemen wurden mittlere Zielpunktabweichungen von 0,9 bis 4,3 mm oder mediane Zielpunkabweichungen von 1,5 und 1,55 mm berichtet. Somit erreichte das MRT-basierte patientenindividuelle stereotaktische Gehirnbiopsiesystem eine höhere Genauigkeit als die meisten bisher eingesetzten Systeme und lässt sich zusätzlich bei jeder Hundekopfgröße und –form anwenden. Damit qualifiziert sich das Gehirnbiopsiesystem für den Einsatz an klinischen Patienten.:INHALTSVERZEICHNIS 1. EINLEITUNG UND FRAGESTELLUNG 2. LITERATURÜBERSICHT 2.1. Gehirnbiopsien in der Veterinärmedizin 2.1.1. Minimalinvasive nicht-stereotaktische Gehirnbiopsieverfahren 2.1.2. Minimalinvasive stereotaktische Gehirnbiopsieverfahren 2.1.2.1. Klinisch eingesetzte rahmenbasierte stereotaktische Gehirnbiopsieysteme 2.1.2.2. Klinisch eingesetzte rahmenlose stereotaktische Gehirnbiopsiesysteme 2.1.3. Anwendungsgebiete moderner Neuronavigationssysteme 2.2. Genauigkeiten der in der Kleintierneurochirurgie eingesetzten Gehirnbiopsiesysteme 3. MATERIAL UND METHODEN 3.1. Allgemeiner Aufbau der Studie 3.2. Präparation der Hundekadaver 3.3. Bildgebung zur Erfassung der Planungsdaten 3.4. Konstruktion der Gehirnbiopsievorrichtung 3.5. Platzierung und Kontrolle der Gehirnbiopsienadel am Kadaver 3.6. Auswertung der Zielpunktgenauigkeit 3.7. Statistische Auswertung 4. ERGEBNISSE 4.1. Rasse und Körpermasse der Hundekadaver 4.2. Zielpunktgenauigkeit des MRT-basierten patientenindividuellen stereotaktischen Gehirnbiopsiesystems 5. DISKUSSION 5.1. Genauigkeit des MRT-basierten patientenindividuellen stereotaktischen Gehirnbiopsiesystems im Vergleich zu der Genauigkeit anderer Gehirnbiopsiesysteme 5.2. Ablauf einer Gehirnbiopsieentnahme am klinischen Patienten 5.3. Vorteile des MRT-basierten patientenindividuellen stereotaktischen Gehirnbiopsiesystems 5.4. Nachteile und Limitationen des MRT-basierten patientenindividuellen stereotaktischen Gehirnbiopsiesystems 5.5. Bedeutung und Ausblick 6. ZUSAMMENFASSUNG 7. SUMMARY 8. LITERATURVERZEICHNIS 9. ANHANG 9.1. Ausreißer: Fall Nr. 21, Labrador Retriever (Gruppe 2), Zielpunkt 1 9.2. Abbildungsverzeichnis 9.3. Tabellenverzeichnis 10. DANKSAGUNG

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