Intraoperative Bewertung der Position des externen ventrikulären Drainagekatheters mit strukturiertem Licht für Patienten (Bullseye EVD)

Die externe Ventrikeldrainage (EVD) ist ein lebensrettendes Verfahren zur Freisetzung von Liquor cerebrospinalis und zur Linderung eines erhöhten intrakraniellen Drucks aufgrund eines akuten Hydrozephalus, der häufig als Folge einer Subarachnoidalblutung, einer spontanen intrazerebralen Blutung oder einer traumatischen Hirnverletzung (TBI) auftritt. Um Zerebrospinalflüssigkeit (CSF) aus dem Ventrikelsystem abzuleiten und den Druck auf das Gehirn zu verringern, wird ein Katheter in das ipsilaterale Frontalhorn des lateralen Ventrikels (IFHLV) in der Nähe des Foramen of Monro (FoM) eingeführt. Mithilfe einer Spiralbohrer-Trepanation wird am Kocher-Punkt ein frontales Bohrloch erzeugt, etwa 11,5 cm oberhalb des Nasenbeins und 2–3 cm seitlich der Mittellinie. Die Dura wird perforiert und der Katheter mit einem starren Stift eingeführt. Der derzeitige Behandlungsstandard ist eine Freihandtechnik, die häufig von Neurochirurgen am Krankenbett auf der Intensivstation durchgeführt wird. Es stützt sich auf anatomische Orientierungspunkte an der Oberfläche, um die Katheterbahn in Richtung des FoM senkrecht zur Kalvarienneigung am Kocher-Punkt zu leiten. Allerdings ist die Freihandtechnik schwierig in der präzisen Durchführung und erfordert oft mehrere Durchgänge des Katheters durch das Gehirn, wobei eine Abweichung der Flugbahn für eine Fehlpositionierung am ausschlaggebendsten ist. Bis zu 24 % der falsch positionierten EVDs erfordern eine Revision oder Wiedereinsetzung, was die katheterassoziierte Infektion deutlich erhöhen kann. Bis zu 45,5 % der EVD-Eingriffe erfordern mehrere Durchgänge für eine erfolgreiche Kathetereinführung (6). Dies kann zu Blutungen entlang des Kathetertrakts (bis zu 34 %), Katheterfunktionsstörungen (bis zu 38 %) und katheterbedingten Infektionen (bis zu 36 %) führen, was die mit EVD verbundenen Gesundheitskosten (bis zu 20 %) erhöht. Eine EVD-Fehlstellung außerhalb des IFHLV (bis zu 60 %) wurde mit anderen seltenen, aber erheblichen Komplikationen in Verbindung gebracht, darunter Koma und Diabetes insipidus. Große Abweichungen bei der Katheterplatzierung führten dazu, dass der Katheter in wichtige Hirnregionen (Thalamus, Hypothalamus, Basalganglion, innere Kapsel) eingeführt wurde. Der Winkelfehler innerhalb der Koronarebene ist der Hauptfaktor für die erfolgreiche Einführung des Katheters.

Bullseye ist ein neuartiges intraprozedurales System, das die Forscher ursprünglich für die Platzierung von Glenoid-Führungsstiften entwickelt haben. Bullseye EVD verwendet einen Verifizierungsworkflow (Schätzen und Überprüfen), um die Position und Flugbahn des EVD-Katheters anhand des diagnostischen CT-Bilds vor dem Einführen des Katheters mithilfe von Strukturlichtbildgebung zu identifizieren. Aufgrund seiner Geschwindigkeit, Genauigkeit und robusten 3D-Oberflächenrekonstruktion findet das Scannen mit strukturiertem Licht derzeit mehrere medizinische Anwendungen und wurde bei der Planung der Platzierung von subduralen Evakuierungsöffnungssystemen am Krankenbett untersucht. Die In-vitro-Leistung von Bullseye EVD wurde durch Tests an drei Leichenproben nachgewiesen, um die Platzierung von EVD auf beiden Seiten jedes Kopfes zu lokalisieren (insgesamt N=6 Versuche). Der Erfolg dieser In-vitro-Arbeit motivierte die weitere Entwicklung der Technologie einschließlich der klinischen Bewertung für EVD.

Die Reduzierung von EVD-Fehlstellungen und den damit verbundenen Komplikationen hat für Neurochirurgen Priorität. Allerdings haben kostspielige und umständliche Navigationslösungen bei diesem dringenden Eingriff, der oft am Krankenbett durchgeführt wird, nur begrenzte Akzeptanz gefunden. Bullseye EVD stellt eine tragbare, sichere und kostengünstige Technologie dar, mit der die Katheterpositionierung anhand bestehender präprozeduraler CT-Bildgebung ermittelt werden kann. Die vorgeschlagene Arbeit, einschließlich der Integration in den bestehenden klinischen Arbeitsablauf, der Bewertung der In-vivo-Genauigkeit und der Automatisierung, um ein schnelles Feedback während der EVD-Platzierung zu ermöglichen, ist entscheidend für die Übertragung dieser Technologie vom Labortisch auf das Krankenbett.