Weniger Risiko

Wie ein Magnet Hirn-OPs sicherer macht

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Navigationshelfer im Gehirn: Dr. Sheila Jedlicka, Prof. Christianto Lumenta und Stephanie Ott (v. li.) demonstrieren an einer Kollegin, wie die transkranielle Magnetstimulation bei der OP-Planung hilft.

Ein Eingriff im Gehirn ist nie ohne Risiko. Das steigt noch, wenn in dem Bereich operiert wird, der Sprache oder Bewegung steuert – etwa weil dort ein Tumor wächst.

Sicherer machen das Tests mit einem Magneten. Er hilft, vor der OP eine genaue Landkarte des Gehirns zu erstellen.

Im Hightech-OP ist alles bereit: Die Haare sind rasiert, der Kopf der Patientin ist fest in ein Gestell geschraubt. Er darf keinen Millimeter mehr verrutschen. Sind Kopfhaut, Schädel und Hirnhaut erst einmal geöffnet, liegt das Gehirn frei und ungeschützt vor den Neurochirurgen: Vorsichtig tastet sich Professor Christianto Lumenta mit seinen filigranen Instrumenten voran, dringt langsam immer tiefer ins weiche Gewebe. Dabei hilft ihm ein OP-Mikroskop und ein modernes Navigationssystem: Auf dem Bildschirm – wenn gewünscht auch direkt im Mikroskopbild – sieht er nicht nur Schädel, Gefäße und wichtige Hirnregionen der Patientin im 3-D-Modell. Auch sein Skalpell erscheint darin – und jede seiner Bewegungen.

Karte im Kopf: Der Tumor (rot und pink) liegt bei diesem Patienten nah an für die Sprache wichtigen Bahnen (gelb).

In modernen Zentren ist die Neuronavigation Standard, so auch in der von Lumenta geleiteten Neurochirurgie des Städtischen Klinikums München Bogenhausen. Das Schädelmodell auf dem Bildschirm entsteht aus den verschiedenen Aufnahmen, die schon vor der Operation mit bildgebenden Verfahren erzeugt worden sind, etwa mit dem Magnetresonanz- und Positronenemissionstomografen. Eine spezielle Software verschmilzt die Daten aller Aufnahmen dann zu einer dreidimensionalen Landkarte des Gehirns. Der Operateur kann so auch die Lage wichtiger Zentren, etwa für Sprache oder Bewegung, abschätzen – und nötigen Abstand halten.

Doch nicht immer ist das möglich: Liegt ein Tumor gefährlich nahe, reicht das Computermodell nicht mehr. Darf man ein Stück Gewebe noch entfernen? Oder wird der Patient danach womöglich nicht mehr sprechen können? Um das vorab zu klären, hatten Neurochirurgen bislang nur eine Möglichkeit: Die Patienten mussten während des Eingriffs wach bleiben, um für Tests bereit zu stehen. Sie müssen dann zum Beispiel während der OP Fragen beantworten. So kann man Gehirnbereiche orten, die für die Sprache wichtig sind. Für die Patienten bedeutet das eine enorme psychische und körperliche Belastung, der nicht jeder gewachsen ist – auch wenn sie keine Schmerzen spüren: Das Gehirn selbst ist schmerzunempfindlich.

3D-Modell des Schädels: Erzeugt wird es aus den Daten von Magnetstimulation, MRT- und PET-Aufnahmen.

Am Klinikum Bogenhausen setzt man seit fast zwei Jahren auf eine andere Strategie. Bereiche mit wichtigen Funktionen werden hier bereits vor der Operation geortet: mittels navigierter transkranieller Magnetstimulation (nTMS). Wie das geht, zeigen Dr. Sheila Jedlicka und Stephanie Ott an einer Mitarbeiterin, die im Untersuchungsstuhl Platz nimmt: Ott legt ihr eine Art Stirnband um den Kopf und setzt ihr die Magnetspule auf. Ihre Kollegin schaltet derweil eine Kamera an. Diese soll nicht nur jede Bewegung des Patienten aufzeichnen. Sie registriert auch die Lage mehrerer grauer Kugeln, die vorne am Stirnband, aber auch an einer Magnetspule befestigt sind. Sie dienen als Referenzpunkte und erlauben es, die Position der Spule im Verhältnis zum Kopf genau zu erfassen. Zusammen mit weiteren Punkten wie Ohren und Nase lassen sich die gewonnenen Daten so exakt in das zuvor aus MRT-Aufnahmen erstellte 3-D-Modell des Schädels einfügen.

Die Untersuchung selbst ersparen die beiden Ärztinnen ihrer Kollegin auf dem Stuhl. Sitzt darauf ein echter Patient, kleben sie vor der Untersuchung noch mehrere Elektroden an Armen und Beinen auf. Sie sind über Kabel mit der Computereinheit verbunden und dienen dazu, die elektrische Aktivität der Muskeln zu messen (Elektromyografie, EMG). Diese erscheint als Spannungskurve auf einem Bildschirm: Ist der Muskel entspannt, zeigt der eine fast gerade Linie. Werden die Nervenbahnen aktiv, schnellt sie zackenförmig nach oben.

Bei der Untersuchung soll das nur passieren, wenn Stephanie Ott die Magnetspule aktiviert. Der Patient muss daher möglichst entspannt sitzen, darf sich nicht bewegen. Per Fußpedal erzeugt Stephanie Ott einen Reiz. Dann entsteht für einen Moment ein Magnetfeld, das durch den Schädel ins Hirn des Patienten dringt und dort einen elektrischen Strom erzeugt. Wo genau, das sieht Ott auf einem zweiten Bildschirm. Darauf ist ein dreidimensionales Modell des Schädels zu sehen, das der Computer aus MRT- und PET-Aufnahmen erstellt hat. Die Neurochirurgin kann die Magnetspule so gezielt platzieren – und die Reaktion auf jeden Reiz testen.

Im virtuellen 3-D-Modell sind an manchen Stellen bereits viele gelbe Punkte zu sehen, die dicht beieinander liegen. Überall dort, wo bereits ein Reiz zu einer „positiven“ Reaktion geführt hat, der Gehirnbereich also zum Beispiel für die Bewegung wichtig ist. Dies zeigt ein Zacken in der Spannungskurve auf dem ersten Bildschirm.

Doch lassen sich mit dieser Methode nicht nur Bewegungszentren, sondern auch für das Sprechen wichtige Bereiche ausmachen. Der Patient muss dazu mitarbeiten: Er sieht zum Beispiel eine Folge von Bildern und muss die Objekte darauf nennen. Kommt die Antwort verzögert oder gar nicht, ist das ein Hinweis, dass der Magnetimpuls einen wichtigen Bereich getroffen hat.

Für den Patienten dauert die Untersuchung etwa eine halbe Stunde. Zuvor wird er genau informiert, was dabei passiert. Denn ohne Vorwarnung kann es ziemlich erschreckend sein, wenn plötzlich die Hand zuckt oder die Sprache für einen Moment wegbleibt. Etwa 60 Patienten haben Stephanie Ott und Sheila Jedlicka bereits mit der nTMS untersucht. Die meisten hätten die Untersuchung als „gut machbar“ beschrieben, nur ganz wenige als unangenehm und keiner als richtig schmerzhaft.

Der Gewinn für die Patienten ist hoch: Die Technik macht die Operation nicht nur sicherer. „Man kann sich sehr genau orientieren, die OP-Ergebnisse sind damit insgesamt deutlich besser“, sagt Lumenta. Zudem konnte mancher Hirntumor, der zuvor als inoperabel galt, weil er gefährlich nahe an einem wichtigen Zentrum lag, doch noch operiert werden.

Einen großen Vorteil bietet die Methode zudem schon bei der Planung der Operation. Weiß der Neurochirurg bereits, welche Zonen er unbedingt umgehen muss, kann er zum Beispiel einen anderen Zugang wählen – etwa von vorne operieren statt von oben. Denn nicht immer liegen funktionelle Bereiche genau da, wo der Arzt sie erwartet. Zum einen ist die Anatomie jedes Patienten anders. Zum anderen braucht ein Tumor Platz – und verschiebt beim Wachsen oft Gewebe. Auch kann es zu einer Gehirnschwellung kommen. Beides erschwert es, wichtige Areale bei der Operation nur mit anatomischem Wissen exakt genug zu bestimmen.

Von Andrea Eppner

Transkranielle Magnetstimulation

Wenn er die Hand bewegt, tut ein Mensch das normalerweise willentlich. Dann werden motorische Areale im Gehirn aktiv, die den Befehl über Nervenbahnen an Muskeln weiterleiten. Für die Motorik wichtige Hirnbereiche lassen sich aber auch unter Umgehung des Willens von außen aktivieren – durch einen elektrischen Reiz mit einer Elektrode im Gehirn oder per transkranieller Magnetstimulation (TMS).

Der Impuls im Gehirn wird dabei per elektromagnetischer Induktion erzeugt. Dazu legt der Arzt eine Magnetspule außen auf den Kopf auf. Für den zwanzigtausendstel Bruchteil einer Sekunde fließt ein Strom von etwa 15.000 Ampere durch die Spule und erzeugt so ein starkes Magnetfeld. Durch den Schädel, also transkraniell, dringt es ins Gehirn, wo es einen elektrischen Impuls erzeugt. Werden dabei für die Bewegung wichtige Hirnbereiche stimuliert, bringt das Muskeln zum Zucken. Eingesetzt wird die Methode zum Beispiel in der neurologischen Diagnostik, etwa beim Verdacht auf Multiple Sklerose. Bei der navigierten TMS hilft sie, eine funktionelle Landkarte des Gehirns zu erstellen. Als repetitive TMS mit wiederholten Reizen, die die Hirnfunktion länger anhaltend verändern, wird sie bei Depressionen eingesetzt.

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