Bildbasierte prä- und intraoperative Risikoanalyse für die Neurochirurgie

(Deutsche Forschungsgemeinschaft, 2009-2011, Prof. Nimsky, Prof. Peitgen (Frauhofer MEVIS))
 

Moderne bildgebende Verfahren in Kombination mit Methoden der Neuronavigation haben dazu geführt, dass die Sicherheit und Zuverlässigkeit neurochirurgischer Eingriffe zugenommen hat. Neben den relevanten kortikalen Arealen müssen auch die zugehörigen Faserbahnen zur Vermeidung neurologischer Defizite geschont werden. Allerdings liefern die derzeit verfügbaren Methoden keine zuverlässige und exakte Abbildung der tatsächlichen Faserbahngrenzen. Messfehler und Ungenauigkeiten, vor allem durch physikalische Phänomene wie limitierte Auflösung, Rauschen oder Verzerrungen verursacht, führen zu fehlerhaften Darstellungen mit fehlenden, verschobenen und ausgedünnten Faserbahnen. Das grundlegende Ziel ist es, wichtige Faserbahnen als zentrale Risikostrukturen zuverlässig abzubilden, so dass das Operationsrisiko weiter verringert und letztendlich die Patientensicherheit erhöht wird. Dazu werden Algorithmen, Softwarephantome und entsprechende Softwareassistenten entwickelt, welche die Qualität der zu Grunde liegenden DTI-Daten und des sog. Fiber-Trackings quantifizieren und sicherstellen können. Ermittelte Restunsicherheiten, die nicht vermieden werden können, werden dem Operateur mittels individuell, lokal adaptierter Konfidenzhüllen zugänglich gemacht. Im Gegensatz zu bestehenden Verfahren werden hier die Unsicherheiten erstmals über die gesamte Messstrecke von der Bildgebung beginnend bis hin zur OP-Integration abgedeckt. Schließlich werden alle Arbeitsschritte in einer kohärenten Bildgebungs- und Analysepipeline vereint.

Ein Vergleich der Faserbahndarstellung der motorischen Bahnen nahe eines Tumors mit einem Standardverfahren (links) und der von uns entwickelten Faserbahnrekonstruktion und Visualisierung von Unsicherheiten (rechts), die die Risikostruktur deutlich erweitert darstellt.