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Christian Wirtz setzt auf „Navi“ bei Eingriffen im Gehirn

Ein Job, zwei Arbeitsplätze: Seit September 2008 pendelt Christian Rainer Wirtz regelmäßig an der Donau entlang, zwischen Günzburg in Bayern und Ulm in Württemberg. Denn der neue Ärztliche Direktor und Ordinarius für Neurochirurgie des Ulmer Uniklinikums leitet eine Klinik mit zwei Standorten: am Bezirkskrankenhaus Günzburg und am Ulmer Safranberg.

Prof. Christian Wirtz, Ärztlicher Direktor der Neurochirurgie am Ulmer Uniklinikum © Pytlik

Der 47-jährige Neurochirurg, zuvor stellvertretender Direktor der Neurochirurgischen Klinik am Heidelberger Uniklinikum, wechselte nicht von ungefähr vom Neckar an die Donau.

Der gebürtige Stuttgarter ist Spezialist für computergestützte Neuron avigation, kombiniert mit intraoperativer Bildgebung. Er findet am Günzburger Standort einen der weltweit modernsten medizintechnisch ausgestatteten Operationssäle vor.

Die computergestützte Neuron avigation hilft bei Gehirnoperationen, indem sie die Position der Instrumente im Schädelinneren während des Eingriffs zeigt. Neurochirurgen nutzen sie zur Planung von Operationen und um sich während der Operation im Inneren des Schädels besser orientieren zu können.

Erste OP in Günzburger Brain Suite im Oktober

In der Günzburger „Brain Suite“ hat Wirtz bereits Anfang Oktober den ersten Patienten am offenen Gehirn operiert. Der digital integrierte Operationstrakt verfügt über einen Magnetresonanz-Tomografen (MRT) für intraoperative Bildgebung. Der kombinierte Einsatz eines MRT-Scanners mit einem neurochirurgischen Navigationssystem ermöglicht schwierige Eingriffe mit großer Effizienz und Sicherheit.

Schon früh „sein Thema“ gefunden

Der Forscher und angehende Neurochirurg Wirtz fand früh (als Assistenzarzt) „sein Thema“: die Neuron avigation; daraus entwickelte sich die intraoperative Bildgebung als weiterer Schwerpunkt seines Schaffens. 2001 habilitierte er sich in Heidelberg mit dem Thema Neuron avigation und intraoperative Magnetresonanztomographie.

Von Anfang an von Navigation überzeugt

Die technikaffine Neurochirurgie nutzt bildgebende Verfahren, um das sonst schwierig zu lokalisierende Gehirn für den Operateur leichter navigierbar zu machen. © UK Ulm

Wirtz, der sich „wie alle Neurochirurgen“ als technikb egeistert beschreibt, beschäftigte sich anfangs mit neurochirurgischer Schmerztherapie, über die er an der RWTH Aachen promovierte.
In der Heidelberger Uniklinik, wohin Wirtz 1989 wechselte, baute er rasch eine Arbeitsgruppe Neuron avigation auf. Zuvor war es ihm mit einem Kollegen von der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie gelungen, ihre Chefs von der Notwendigkeit computergestützter Navigation zu überzeugen.

1993 stand das erste kommerziell erhältliche „Navi“ am Heidelberger Kopfklinikum, das Wirtz als AG-Leiter in umfangreichen Experimenten auf Gen auigkeit untersuchte und mit anderen Navigationssystemen verglich. So gelang es ihm, das computergestützte Verfahren in der Klinik zu etablieren und umfassend zu bewerten.

Enge interdisziplinäre Zusammenarbeit

Ehe es so weit war, musste viel klinische Forschung betrieben werden. Anfangs wurde das „Navi“ begleitend in solchen OPs eingesetzt, wo es nicht absolut nötig war. Wie weit verlängert es den Eingriff, wie lässt es sich in die Routine einbinden, wie verhält es sich zur Ergonomie des Operateurs oder wie werden die Informationen dargestellt? Um diese Fragen zu beantworten, bedurfte und bedarf es einer engen Zusammenarbeit mit den Ingenieurwissenschaften und anderen Fachdisziplinen, wie beispielsweise dem Karlsruher Institut für Prozessrechentechnik.

Dreidimensionale Darstellung des Operationsfeldes

Dreidimensionale Darstellung des menschlichen Gehirns © Wirtz

Dank der Neuron avigation, erklärt Prof. Wirtz, lässt sich der Ort, an dem gerade operiert wird, auf den Bildern des einzelnen Patienten dreidimensional darstellen, was Fortschritte in Informations- und Computertechnik ermöglichten, aus denen sich bildgebende Verfahren wie CT, MRT oder SPECT entwickelten.

Die OP-Instrumente werden während des Eingriffs mit einer Infrarotkamera verfolgt und in Schnittbilder oder dreidimensionale Darstellungen eingeblendet, die vor der OP mit Röntgentechnik (CT, MRT) aufgenommen worden sind.

Problem des Brain Shift gelöst

Während des Eingriffs sieht sich der Operateur aber vor ein Problem gestellt, das Christian Rainer Wirtz behob. Fachleute nennen es „brain shift“ und meinen damit die Tatsache, dass sich im Verlauf eines Eingriffs im Gehirn dessen Anatomie verändert, wenn Gewebe entfernt wird.
Je mehr Tumor gewebe entfernt wird, desto weniger kann sich der Operateur auf sein „Navi“ verlassen. Die „Karte“ des Operationsfeldes wird zunehmend ungenau, gerade zum Ende einer OP hin, wenn der Hirntumor entfernt wurde und es auf dessen kleine Reste ankommt, die sich nur schwer von normalem Gewebe unterscheiden lassen.

Aktualisiertes Navi für Neurochirurgen entwickelt

Zusammen mit der Firma Siemens startete Wirtz ein Vorhaben, das einen Kernspintomographen in den OP-Saal integrierte, um vor Ort eine so genannte intraoperative Bildgebung durchzuführen. Vor einem möglichen Ende einer Gehirn-OP wird nochmals ein Bild vom operierten Patienten angefertigt, so dass der Operateur eine neue, aktuelle Karte verwenden kann.

Diese Technik entwickelte der neue Ulmer Klinikchef maßgeblich weiter in einem interdisziplinären Team. Im Grunde, sagt Wirtz, werde diese Technik für den klinischen Einsatz fortlaufend optimiert. Eine der ersten intraoperativen MRT-Aufnahmen während eines neurochirurgischen Eingriffs an einem Gehirntumor wurde in Heidelberg gemacht.

Der Nutzen ist nicht umfassend, aber beträchtlich

Grobes Ablaufschema einer neuronavigierten Gehirn-OP © Wirtz

In einer neuronavigierten OP gelingt es zwar mehr Tumoren zu entfernen, längst aber nicht alle, schränkt Wirtz ein. Gehirneigene Tumoren lassen sich mit chirurgischen Mitteln nicht heilen. Denn deren Zellen streuen in umliegendes Gewebe aus und bilden dann einen neuen Tumor, auch wenn der Operateur den Tumor entfernt hat, soweit er auf den Bildern sichtbar war.

Ein erfolgreicher chirurgischer Eingriff verbessert nach Wirtz’ Worten die Ausgangslage für die Behandlung am Patienten. Vollständig entfernen lässt sich der Gehirntumor (Gliom) bei vielen Patienten nicht, weil er oft nahe an sensiblen Regionen wie dem Bewegungs- und Sprachzentrum liegt und sich daher ein Eingriff verbietet.

Mit Neuronavigation und intraoperativer Bildgebung entfernen Chirurgen 60 bis 70 Prozent der Gliome vollständig. Setzt der Neurochirurg nur auf die Neuronavigation, halbiert sich die Erfolgsrate. Gliome werden in Zentren ohne intraoperative Bildgebung auch mit Ultraschall oder zunehmend mit Anfärbung entfernt, fügt Wirtz hinzu.

Brain Suite eignet sich für Gliome und Hypophysen-Tumoren

Die aufwendige Technik einer Günzburger Brain Suite eignet sich nur für ein bestimmtes Spektrum der Neurochirurgie, in der Hauptsache für Gliome und größere Hypohysen-Tumoren. Möglich hält Wirtz auch Anwendungen in der funktionellen Neurochirurgie (Epilepsie-Chirurgie), Gefäß-OPs mittels Kernspin-Angiographie.

Forschung erstrebt „erweiterte Realität“

Bei Gehirn-OPs greift der Operateur nicht nur auf das OP-Mikroskopv (li oben) zurück, sondern erhält auch Planungsdaten ins Auge eingeblendet. © Wirtz

Dank neuester Medizintechnik gelingt es Hirnchirurgen immer besser, das viele Jahrhunderte schwer zu fassende und lokalisierbare Areal bildlich darzustellen. Wirtz vergleicht das mit „einer Art Augenverstärker“ und verweist auf die neueste Richtung der Forschung, die sich „erweiterte Realität“ nennt und zu visualisieren versucht, was das menschliche Auge nicht sieht: beispielsweise, wenn der Operateur über das OP-Mikroskop nicht nur das Operationsfeld sieht, sondern zusätzlich Planungsdaten direkt in das Auge eingeblendet erhält.

Der Neurochirurg sieht also den Tumor, bevor er geschnitten hat, erklärt Wirtz. Diese Methode wird bereits angewandt, wenn die Kontur des Tumors angezeigt wird.

Eng mit Ingenieuren und medizintechnischen Firmen zusammenarbeiten will der neue Ärztliche Direktor auch in Günzburg und Ulm. Wirtz möchte Navigationssysteme so weiterentwickeln, dass sie sich zur OP-Planung und zum Training von Operateuren (im Umgang mit dem System, aber auch als virtuelles Training am virtuellen Patienten) einsetzen lassen, bevor schwierige OPs unter Anleitung durchgeführt werden.

Auch die Darstellung und Ergonomie der Systeme will er weiter verbessern und zusammen mit den daran beteiligten Firmen die Technologie der Brain Suite optimieren. Als ein möglicher neuer Schwerpunkt schwebt Wirtz die Grundlagenforschung in der Tumorbiologie und -genetik vor mit der Hoffnung auf weiterführende Therapien.

Pendeln zwischen UL und GZ

Prof. Christian Rainer Wirtz wird jetzt, nach seiner Antrittsvorlesung und der offiziellen Einweihung der Brain Suite, daran gehen können, aus dem Sonde rstatus der zwei Arbeitsplätze das Optimum herauszuholen. Den theoretischen Nachteil zweier Standorte hat Wirtz schon umgedeutet in einen Gewinn an Gestaltungsmöglichkeit. Damit will er das Einzugsgebiet beider Kliniken zusammen erweitern und an beiden Standorten unterschiedliche Schwerpunkte bilden - in Günzburg die Operation von Hirntumoren bei Kindern wie Erwachsenen. In Ulm sei wegen der prominententen Universitätspädiatrie ein Schwerpunkt Kinderneurochirurgie denkb ar.

Glossar

  • Ein Gen ist ein Teil der Erbinformation, der für die Ausprägung eines Merkmals verantwortlich ist. Es handelt sich hierbei um einen Abschnitt auf der DNA, der die genetische Information zur Synthese eines Proteins oder einer funktionellen RNA (z. B. tRNA) enthält.
  • Eine Sonde im molecularbiologischen Sinn ist ein Stück markierte RNA oder DNA, die mit einer gesuchten Sequenz binden (hybridisieren) kann.
  • Neuron ist der Fachausdruck für Nervenzelle. Diese besteht aus einem Zellkörper, einem Axon und Dendriten.
  • Ein Tumor ist eine Gewebsschwellung durch abnormales Zellwachstum, die gutartig oder bösartig sein kann. Gutartige (benigne) Tumore sind örtlich begrenzt, während Zellen bösartiger (maligner) Tumore abgesiedelt werden können und in andere Gewebe eindringen können, wo sie Tochtergeschwulste (Metastasen) verursachen.
  • kb ist die Abkürzung für Kilobase. Diese Einheit für die Länge von DNA- oder RNA-Molekülen entspricht 1.000 Basen bzw. Basenpaaren der Nukleinsäure.
  • Epilepsien sind Funktionsstörungen des Gehirns, bei denen es zu spontanen, unkontrollierten Entladungen der Nervenzellen kommt. Kontrollieren diese Nervenzellen Muskelkontraktionen, kommt es zu Krämpfe und damit zu unkoordinierten, schnellen Bewegungen, die der Epilepsiekranke nicht steuern kann. Sind Nervenzellen betroffen, die für das Denken und Bewusstsein eine Rolle spielen, verliert ein Betroffener bei einem Anfall das Bewusstein.
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