Verwendung von DTT zur Bestimmung der Position des Gesichtsnervs bei vestibulären Schwannomen

HINTERGRUND UND BEGRÜNDUNG Vestibularisschwannome (VS) sind periphere Nervenscheidentumoren, die vom Nervus vestibulocochlearis ausgehen, der aus dem Hirnstamm an der Basis des Gehirns austritt und über einen kleinen knöchernen Kanal innerhalb des Schädels (innerer Gehörgang) in die Strukturen des Innenohrs eintritt ). VS machen 8 % (Johnson J. et al.) der intrakraniellen Tumoren aus, und obwohl diese Tumoren gutartig sind, können sie wachsen und zu mehreren potenziell schwächenden Symptomen führen, darunter Hörverlust, Schwindel, Tinnitus, Gesichtslähmung und Meningitis. Darüber hinaus können große Tumoren eine Kompression des Hirnstamms verursachen, die in einigen Fällen lebensbedrohliche Folgen haben kann (Johnson J et al.). Daher wird Patienten, bei denen größere Tumore (>1,5 cm extrameatale Komponente) diagnostiziert wurden, häufig eine chirurgische Resektion angeboten (im Gegensatz zu einer konservativen Behandlung oder einer stereotaktischen Radiochirurgie). Mit der Verbesserung der chirurgischen Techniken hat sich das Ziel der Operation erweitert, um nicht nur die Entfernung des Tumors, sondern auch die Erhaltung der Funktion der von VS betroffenen Nerven einzuschließen. Die operative Resektion zielt insbesondere darauf ab, die Funktion des Nervus facialis zu erhalten, der für die Innervation der Mimikmuskulatur zuständig ist, neben dem Nervus vestibulocochlearis verläuft und häufig durch VS verschoben und abgeflacht wird. Aufgrund seiner Nebeneinanderstellung ist der Gesichtsnerv während der Operation einem hohen Verletzungsrisiko ausgesetzt. Eine Verletzung des Gesichtsnervs (und eine daraus resultierende schwächende Gesichtsschwäche oder Lähmung) ist ein ernsthaftes potenzielles Risiko einer Operation des Vestibularisschwannoms (VS). Gegenwärtig besteht die einzige Möglichkeit, Nervenverletzungen zu vermeiden, jedoch in einer Kombination aus sorgfältiger Operationstechnik und der Verwendung eines Gesichtsnervenmonitors (ein Gerät, das die Aktivität in den Gesichtsmuskeln erkennen kann, wenn es durch eine vom Chirurgen gehaltene Sonde stimuliert wird); Trotzdem kann es dennoch zu Gesichtsnervenverletzungen kommen. Bis der Chirurg mit der Operation beginnt, ist der Verlauf des Gesichtsnervs tatsächlich unbekannt. In einer großen Serie (> 1000 chirurgische Fälle) von Sampath et al. wurde die Position der Fazialisposition am häufigsten im vorderen mittleren Teil des Tumors gefunden; In einem kleineren Anteil der Fälle lag der Nerv jedoch an 1 von 7 zusätzlichen Stellen (Sampath et al.). Daraus folgt, dass die präoperative Erkennung und Identifizierung des Verlaufs des Gesichtsnervs äußerst nützlich wäre, um die Operation zu steuern und das potenzielle Risiko einer neuronalen Verletzung zu verringern.

Es gibt jetzt eine Möglichkeit, den Verlauf des Gesichtsnervs nicht-invasiv zu identifizieren, indem fortschrittliche Anwendungen der Magnetresonanztomographie (MRI) verwendet werden. Dies beinhaltet die Verwendung einer als Diffusions-Tensor-Traktographie (DTT) bekannten Technik, die die Fähigkeit hat, die Richtung (Vektor) der Diffusivität in einem bestimmten Gewebevolumen (Voxel) zu erkennen (Mukherjee et al.). Diese Daten können anschließend genutzt werden, um entlang bestimmter Vektoren angeordnete Strukturen wie Nervenfaserbahnen sichtbar zu machen und so vom umgebenden Gewebe zu unterscheiden (Cauley et al.). Dies kann mit Standard-MRT-Sequenzen nicht erreicht werden, in denen der abgeflachte Nerv oft nicht mehr von der angrenzenden VS zu unterscheiden ist. Da die MRT das derzeitige Mittel zur Diagnose und Charakterisierung von VS darstellt, stellt das Hinzufügen einer zusätzlichen DTT-Sequenz zum Scan eines Patienten glücklicherweise keine signifikante Belastung dar (nur etwa 10 zusätzliche Minuten Scanzeit zum Erfassen der DTT-Daten).

Mehrere Gruppen (Choi et al., Taoka et al., Gerganov et al., Zhang et al. und Song et al.) haben DTT verwendet, um den Verlauf des Gesichtsnervs bei Patienten mit VS zu beschreiben, und die Mehrheit berichtete von großem Erfolg Raten (>90% Übereinstimmung mit Operationsbefunden). Viele dieser Studien verwendeten jedoch „deterministische“ DTT, die Nachteile hat, die ihre Zuverlässigkeit bei der Einstellung kleiner Faserbahnen mit komplexer Geometrie einschränken. Insbesondere ist es nicht in der Lage, Fasern, die sich kreuzen, teilen oder verschmelzen, genau zu verfolgen, da die Technik davon ausgeht, dass benachbarte Voxel ähnliche Vektoren haben. Um diese Einschränkungen zu überwinden, schlagen wir vor, die neuere „probabilistische“ DTT-Technik zu verwenden, die einen Vektor für jedes analysierte Voxel berechnet. Es ist daher in der Lage, komplexe Geometrien zu berücksichtigen, wie sie beispielsweise im Gesichtsnerv auftreten, insbesondere dort, wo sein Verlauf durch Tumorgewebe stark verzerrt ist. Zolal et al. wendeten diese Technik bei 21 Patienten mit VS an, was zu einer Übereinstimmungsrate von 81 % für die Position des N. facialis und 33 % für den N. cochlearis führte (Zolal et al.). Es besteht jedoch weiterhin Bedarf an weiteren Studien auf diesem Gebiet.

Dieses Projekt versucht, die Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Praktikabilität der probabilistischen DTT bei der präoperativen Lokalisierung des Gesichtsnervs zu klären. Wenn sich die Technik als richtig erweist, hilft sie möglicherweise bei der präoperativen Planung und der Vermeidung von Gesichtsnervenverletzungen während der VS-Operation. Darüber hinaus versucht das Projekt, damit verbundene praktische Fragen zu klären; insbesondere die Inter-Beobachter/Intra-Beobachter-Variabilität (d.h. ob die lesenden Radiologen untereinander und mit sich selbst bei der Analyse von DTT-Bildern übereinstimmen), ob auf konventionellen Sequenzen (im Vergleich mit DTT) teilweise auf die Position des Gesichtsnervs geschlossen werden kann und ob benachbarte Nerven (z kann weiter bei der chirurgischen präoperativen Planung helfen.

HYPOTHESE:

Es wird die Hypothese aufgestellt, dass die präoperative fortgeschrittene probabilistische Diffusions-Tensor-Traktographie (DTT) die Position des Gesichtsnervs relativ zum extrameatalen Teil eines Vestibularisschwannoms genau demonstrieren wird. Es wird vorgeschlagen, dass die Genauigkeit früheren Studien überlegen ist, in denen deterministische DTT verwendet wurde, um die Position des Gesichtsnervs zu demonstrieren. Diese präoperative Kartierung hat das Potenzial, die Verletzungsrate des Gesichtsnervs während der Operation des Vestibularisschwannoms zu verringern und eine verstärkte Resektion des Tumors zu ermöglichen.

STUDIENDESIGN:

Prospektive Kohortenbeobachtungsstudie.

Informationen zur Studienberechtigung und zu Ergebnismessungen finden Sie in den entsprechenden Abschnitten.

BILDANALYSE

MRT Zusätzlich zur standardmäßigen bildgebenden Beurteilung wird eine weitere Bildanalyse offline mit MRTrix 3.0 (www.mrtrix.org) im Tensor-Wahrscheinlichkeitsmodus durchgeführt. Das Vorhandensein einer oder mehrerer Hirnnervenbahnen wird durch ihre konsistente Darstellung nach ihrer systematischen Abfrage mit unterschiedlichen Anisotropieschwellen bestimmt. Eine qualitative Beurteilung der Hirnnervenposition wird durch die Segmentierung des Umfangs des extrameatalen Vestibularisschwannoms erreicht. Die Beurteilung wird von zwei Beobachtern durchgeführt.

Referenzstandard:

Die Position des Gesichtsnervs in Bezug auf den extrameatalen Teil des Vestibularisschwannoms wird bei der Operation beurteilt, indem der Umfang des extrameatalen Vestibularisschwannoms auf die gleiche Weise wie oben in mehrere Segmente unterteilt wird. Diese Bewertung erfolgt unabhängig von den Ergebnissen des präoperativen probabilistischen DTT (der Neurochirurg, der die Daten aufzeichnet, ist gegenüber den DTT-Befunden verblindet).

STATISTISCHE ÜBERLEGUNGEN

Berechnung der Stichprobengröße:

Leistungsberechnung basierend auf einer Stichprobengröße von 32 unter der Annahme eines echten Kappa-Koeffizienten von 0,9; das 95 %-Konfidenzintervall hat eine Breite von 0,26 (0,77 - 1,03). Die Zahl (32) spiegelt auch die Anzahl der Fälle wider, die wir voraussichtlich über einen Zeitraum von 2-3 Jahren rekrutieren werden.