Beschreibung der Studie

Bei der Tiefen Hirnstimulation zur Behandlung von Parkinsonpatienten werden mit Elektroden bestimmte Zielgebiete im Gehirn kontinuierlich stimuliert. Eine wichtige Voraussetzung für diese Therapie ist die optimale Platzierung der Elektroden im Zielgebiet. In der Vergangenheit erfolgte die Planung der Elektroden durch Übertragen von Atlaskoordinaten in Bilder des Patienten, in denen diese Zielgebiete nicht direkt sichtbar gemacht werden konnten. Durch Fortschritte in den bildgebenden Verfahren ist es nun möglich, die Zielstrukturen (z.B. den Nucleus subthalamicus) zu sehen, was eine "direkte Planung" ermöglicht. Die Darstellung dieser Kerngebiete variiert jedoch abhängig von der Technik, mit der die Bilder angefertigt werden und kann in den Schichtaufnahmen oft nur ungenau und abhängig vom Untersucher unterschiedlich definiert werden. Neuerdings stehen Planungsprogramme zur Verfügung, die durch automatische Segmentierung diese Kerngebiete als dreidimensionale Volumina darstellen können. Der Goldstandard zur Definition des Zielgebietes bleibt die elektrophysiologische Ableitung von Testelektroden bei der Operation. Ziel dieser Studie ist es zu untersuchen, ob bei bereits operierten Patienten die im Operationssaal gemessenen Grenzen des Zielgebietes (Nucleus subthalamicus) übereinstimmen mit den Grenzen der automatisch segmentierten, präoperativen Aufnahmen. Hierzu werten wir Bilder und Messungen aus, die uns von 30 bereits operierten Patienten vorliegen, bei denen eine Implantation von Elektroden zur Tiefen Hirnstimulation im Nucleus subthalamicus (STN) erfolgt ist. Wir führen eine automatische anatomische Segmentierung des Zielgebietes in den Planungsbildern durch und vergleichen die Grenzen des Zielgebietes mit den im Operationssaal gemessenen , elektropysiologischen Grenzen.

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Studiendetails

Studienziel Distanz der elektrophysiologisch gemessenen und der automatisch anatomisch segmentierten Eintrittspunkte und Austrittspunkte der durchgeführen Trajektorien in den Nukleus subthalamicus.
Status Teilnahme möglich
Zahl teilnehmender Patienten 30
Stationärer Aufenthalt Keiner
Studientyp Beobachtungsstudie
Finanzierungsquelle Universitätsklinikum Freiburg

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Einschlusskriterien

  • Patienten, bei denen eine intraoperative elektropysiologische Testung mit Mikroelektroden erfolgte und die Kernspin- und Computertomographische Bildgebung komplett vorliegt (Mindestens ein CT mit KM, ein 3D MRT Datensatz in T1 Wichtung mit Kontrastmittel und ein 3D Datensatz in T2 Wichtung).

Ausschlusskriterien

  • keine

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Abteilung für Stereotaktische und Funktionelle Neurochirurgie, Freiburg im Breisgau

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1. Wissenschaftlicher Hintergrund Bei der Tiefen Hirnstimulation (THS) zur Behandlung von Parkinsonpatienten werden mit Elektroden bestimmte Zielgebiete im Gehirn kontinuierlich stimuliert. Eine wichtige Voraussetzung für diese Therapie ist die optimale Platzierung der Elektroden im Zielgebiet (1,2). In der Vergangenheit erfolgte die Planung der Elektroden durch Übertragen von Atlaskoordinaten in Bilder des Patienten, in denen diese Zielgebiete nicht direkt sichtbar gemacht werden konnten (indirekte Planung) 3. Durch Fortschritte in den bildgebenden Verfahren ist es nun möglich, die Zielstrukturen (z.B. den Nucleus subthalamicus) zu sehen, was eine "direkte Planung" ermöglicht (4–6). Die Darstellung dieser Kerngebiete variiert jedoch abhängig von der Technik, mit der die Bilder angefertigt werden und kann in den Schichtaufnahmen oft nur ungenau und abhängig vom Untersucher unterschiedlich definiert werden. Neuerdings stehen Planungsprogramme zur Verfügung, die durch automatische Segmentierung diese Kerngebiete als dreidimensionale Volumina darstellen können. Der Goldstandard zur Definition des Zielgebietes bleibt die elektrophysiologische Ableitung von Testelektroden bei der Operation7. 2. Ziel Ziel dieser Studie ist es zu untersuchen, ob bei bereits operierten Patienten die im Operationssaal gemessenen Grenzen des Nucleus subthalamicus übereinstimmen mit den Grenzen der automatisch segmentierten, präoperativen MRT Aufnahmen. 3. PatientInnen Die Bilddaten und die intraoperativen elektrophysiologischen Messungen sollen retrospektiv ausgewertet werden von 30 Patienten, bei denen eine intraoperative elektropysiologische Testung mit Mikroelektroden erfolgte und die Kernspin- und Computertomographische Bildgebung komplett vorliegt (Mindestens ein CT mit KM, ein 3D MRT Datensatz in T1 Wichtung mit Kontrastmittel und ein 3D Datensatz in T2 Wichtung). 4. Zielgrößen (Endpunkte) 4.1 Hauptzielgrößen Distanz der elektrophysiologisch gemessenen und der automatisch anatomisch segmentierten Eintrittspunkte und Austrittspunkte der durchgeführen Trajektorien in den Nukleus subthalamicus. 4.2 Nebenzielparameter Ermittlung der mittleren Richtung und mittleren Abweichung zwischen automatischer, anatomischer Segmentierung in der Bildgebung und gemessener intraoperativer Elektrophysiologie. 5. Methodik Die Planungskernspin- und Computertomographien von 30 Patienten, bei denen eine Implantation von Elektroden zur Tiefen Hirnstimulation im Nucleus subthalamicus (STN) erfolgte, werden in ein Planungssystem (Elements, Brainlab, München) geladen und es erfogt auf diesem System eine automatische anatomische Segmentieung des STN. Die bei der Operation durchgeführten Trajektorien werden eingegeben. Auf diesen Trajektorien werden der im Operationssaal gemessene, elektropysiologische Eintrittspunkt und Austrittspunkt in diesen Kern markiert und die Distanz zum Eintritts- und Austrittspunkt in den vom Planungssystem segmentieten Kern ermittelt. 6. Statistik
 6.1 Geplante Auswertung Es erfolgt eine deskriptive Statistik der ermittelten Distanzen. 7. Datenschutz Die patientenbezogenen Daten (einschliesslich das Ergebnis der intraoperativen elektrophysiologischen Testung) werden auf einem PC mit Zugriffsbeschränkung in der Abteilung für Stereotaktische und Funktionelle Neurochirurgie gespeichert und anschließend ausgewertet. Nur autorisierte Personen haben Zugriff auf die Originaldaten. 8. Nutzen-Risiko Evaluierung Die eingeschlossenen Patienten haben keinen direkten Nutzen von der Studie. Da es sich allerdings um die rein retrospektive Auswertung ihrer Daten handelt ist auch kein Risiko zu erwarten. Das einzig mögliche Risiko, das Bekanntwerden der sensiblen Patientendaten, wird durch die Zugriffsbeschränkung minimiert. Die Ergebnisse dieser Studie haben möglicherweise einen Nutzen für die Behandlung von Parkinson Patienten mit tiefer Hirnstimulation in der Zukunft. 9. Referenzen 1. Starr, P. A. et al. Implantation of deep brain stimulators into subthalmic nucleus: technical approach and magnetic imaging—verified electrode locations. J. Neurosurg. 97, 370–387 (2002). 2. Voges, J. et al. Bilateral high-frequency stimulation in the subthalamic nucleus for the treatment of Parkinson disease: correlation of therapeutic effect with anatomical electrode position. J. Neurosurg. 96, 269–279 (2002). 3. Schuurman, P. R., Bie, R. M. A. de, Majoie, C. B. L., Speelman, J. D. & Bosch, D. A. A prospective comparison between three-dimensional magnetic resonance imaging and ventriculography for target-coordinate determination in frame-based functional stereotactic neurosurgery. J. Neurosurg. 91, 911–914 (1999). 4. Caire, F. et al. Subthalamic nucleus location: relationships between stereotactic AC-PC-based diagrams and MRI anatomy-based contours. Stereotact. Funct. Neurosurg. 87, 337–347 (2009). 5. Verhagen, R. et al. Comparative study of microelectrode recording-based STN location and MRI-based STN location in low to ultra-high field (7.0 T) T2-weighted MRI images. J. Neural Eng. 13, 066009 (2016). 6. Polanski, W. H. et al. Accuracy of subthalamic nucleus targeting by T2, FLAIR and SWI-3-Tesla MRI confirmed by microelectrode recordings. Acta Neurochir. (Wien) 157, 479–486 (2015). 7. Sterio, D. et al. Neurophysiological refinement of subthalamic nucleus targeting. Neurosurgery 50, 58-67; discussion 67-69 (2002).

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