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Während der funktionalen stereotaktischen Operation treten Abweichungen zwischen den im Voraus berechneten Zielkoordinaten und der tatsächlichen Position der Elektroden auf. Für diese Abweichungen gibt es unterschiedliche Gründe:

• Begrenzte räumliche Auflösung der bildgebenden Verfahren (CT, MRT)
• Geometrische Verzerrung der verwendeten Bilder
• Begrenzte Genauigkeit des stereotaktischen Rings
• Brain-Shift: Leichte Bewegung des Gehirns
• Im Verhältnis zu diesen Fehlern relativ kleines Zielobjekt

Zum Ausgleich dieser Abweichungen werden zunächst bis zu 5 Testelektroden verwendet und die neuronale Aktivität an der Elektrodenspitze gemessen. Während der Operation liefern diese Ableitungsdaten das genaueste Bild, da sie die tatsächliche Lage der Spitze angeben. Der Arzt muss aus verschiedenen fehlerbehafteten Informationsquellen – Ableitungsdaten, Bildgebung, Trajektorie – während der Operation ein gedankliches Bild formen, um sich die Lage der Testelektroden innerhalb der Zielstruktur vorzustellen und eine richtige Entscheidung zur Platzierung der endgültigen Elektrode zu treffen.

Um den Chirurgen in diesem Punkt zu unterstützen, wurde ein Verfahren entwickelt, welches die den MER entnommenen Informationen und ein Modell der Zielstruktur (z.B. STN) zusammenführt. Als Ergebnis wird dem Arzt eine Lage der Elektroden innerhalb der Zielstruktur, in der die gemessenen Abschnitte entlang der Elektroden möglichst gut zu den berechneten passen, präsentiert.

Poster zu diesem Thema: PDF-Dokument, 345kByte

Der entwickelte Algorithmus bearbeitet alle in einem frei wählbaren Eintrittsareal befindlichen Trajektorien. Schrittweise werden diejenigen entfernt, die in einem Sulcus beginnen. Das Gehirn wird in definitiv kritische und möglicherweise harmlose Regionen aufgeteilt. Trajektorien, die in einer beliebigen Schicht ein definitiv kritisches Areal penetrieren, werden ebenfalls verworfen. Die Verbleibenden werden bewertet, wobei der Abstand zu kritischen Strukturen mithilfe einer Kostenfunktion berücksichtigt wird. Dem Arzt wird eine Auswahl der besten Trajektorien präsentiert, die er manuell überprüfen muss.

• Bildung von Modellen von Elektroden und Zielstruktur
• Effiziente Berechnung der Schnittpunkte zwischen dem Modell des Zielgebiets und dem Elektrodenmodell - Der Abschnitt zwischen diesen Punkten sollte MER-Signale aus dem Zielgebiet aufweisen
• Die geometrischen Abweichungen zwischen den erwarteten Abschnitten und denen die tatsächlich entsprechende MER-Signale aufweisen werden mit einem Qualitäts-Kriterium minimiert
• Das Ergebnis ist eine wahrscheinliche Lage der Elektroden im Zielgebiet

• Das Verfahren wurde mit Daten von 5 verschiedenen Parkinson-Patienten, bei denen die tiefe Hirnstimulation mit Zielgebiet STN angewendet wurde getestet
• Stabile Ergebnisse bei Verwendung von 4 oder mehr Elektroden
• Die Verifikation der geometrisch korrekten Zuordnung von Elektrodenabschnitten zu der Zielregion ist abhängig von der post-operativen Lokalisation der Stimulationselektroden

• Unterstützung der intraoperativen Navigation
• Erhöhung der Genauigkeit
• Dokumentationsgrundlage für postoperative Nachsorge