Chirurgie: "Im kleinen Becken ist Neuromonitoring noch Neuland"

Interview mit Prof. Klaus-Peter Hoffmann, Abteilungsleiter Medizintechnik & Neuroprothetik, Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT in St. Ingbert

Rund um den Darm liegt ein dichtes Nervengeflecht, das Chirurgen Probleme bereitet: Einerseits ist es schwer vom umgebenden Gewebe zu unterscheiden, andererseits müssen manchmal Teile davon zusammen mit einem Teil des Darms entfernt werden. Eine Beschädigung dieser Nerven kann aber bleibende Schäden zur Folge haben, denn sie kontrollieren Blasenfunktion, Schließmuskulatur und Sexualfunktionen.

08.05.2015

Foto: Klaus-Peter Hoffmann

Prof. Klaus-Peter Hoffmann; ©Fraunhofer IBMT

Intraoperatives Neuromonitoring könnte dies verhindern, indem es Operateure warnt, bevor sie Nerven beschädigen. Im Interview mit MEDICA.de erklärt Prof. Klaus-Peter Hoffmann, wie das im kleinen Becken funktioniert und welche Probleme dabei das Kreuzbein bereitet.

Herr Prof. Hoffmann, auf welche Schwierigkeiten stoßen Operateure bei Eingriffen im kleinen Becken?

Klaus-Peter Hoffmann: Einer unserer Projektpartner, Prof. Werner Kneist von der Mainzer Universitätsklinik für Allgemein-, Viszeral- und Transplantationschirurgie, sagt immer, das Nervengewebe dort "kleidet die Beckenwand von innen wie eine Tapete aus und liegt zugleich direkt an den Beckenorganen, wie zum Beispiel dem Enddarm." Für Mediziner ist es bei solchen Operationen wichtig, etwaige Schäden am autonomen Nervensystem frühzeitig festzustellen. Außerdem wollen sie insgesamt natürlich nervenschonend operieren, brauchen ein Qualitätssicherungstool und wünschen sich, rechtzeitig gewarnt zu werden, bevor Schäden entstehen.

Intraoperatives Neuromonitoring kann diese Warnung geben. Was versteht man überhaupt darunter?

Hoffmann: Neuromonitoring bezeichnet die kontinuierliche Überwachung der Funktionalität von Nerven. Bei Bandscheibenoperationen werden beispielsweise die sensorischen und motorischen Bahnen des Spinalkanales, das heißt die Afferenzen nach peripherer und die Efferenzen nach zentraler Stimulation, hinsichtlich ihrer Erregungsleitung geprüft. Diese Idee wollen wir auf Operationen im kleinen Becken übertragen. Wir stimulieren dort die sakralen Nervenwurzeln und ihre Ausläufer. Unsere Vision ist ein Assistenzsystem, das den Operateur mit einem Signal warnen soll, bevor er nervales Gewebe beschädigt.

Das Besondere an den sakralen Nervenwurzeln ist, dass durch Neuromodulation ein autonomes Nervengeflecht erregt werden kann. Das Komplexe daran ist, dass Operateure Teile des Geflechtes beschädigen können, wobei die Funktion erhalten bleibt. Sie können aber auch etwas nur minimal schädigen und die Funktion wird gestört. Das ist nur schwer erkennbar und im kleinen Becken ist Neuromonitoring deshalb auch noch Neuland.
Foto: Operation, eine Elektrode liegt am Gewebe an

Intraoperative kontinuierliche Stimulation der N. pelvici splanchnici während mesorektaler Dissektion bei Patienten mit Mastdarmkrebs unter Verwendung der im IKONA-Projekt neuentwickelten tripolaren Elektrode; © Universitätsklinikum Mainz/Prof. Werner Kneist

Unser erstes Projekt, IKONA (Kontinuierliches intraoperatives Nervenmonitoring als mikrotechnologisches Navigationsinstrument), sollte zeigen, dass intraoperatives Neuromonitoring an dieser Stelle machbar ist. Die Weiterentwicklung zu einem minimalinvasiven Verfahren im Projekt autoPIN (Assistenzsystem zur Stimulation autonomer pelviner Nerven zum Intraoperativen Neuromonitoring in der Laparoskopie) ist der nächste, faszinierende Schritt in dieser Entwicklung.

Wie kann man sich denn den Einsatz des Systems während einer Operation vorstellen?

Hoffmann: Zu Beginn der Operation werden die Elektroden zur Stimulation positioniert. In die Blase wird ein Katheter eingeführt und die Blase mit Flüssigkeit gefüllt. Im M. sphincter ani internus, dem inneren analen Schließmuskel, wird eine Nadelelektrode platziert. Diese soll später von einer speziell für dies Applikation entwickelten Elektrode ersetzt werden. Dann können die Signale erfasst werden: Bei einer Stimulation der sakralen Nervenwurzeln erhöht sich der Blaseninnendruck und der Schließmuskel wird zunehmend aktiviert.

Nach der Vorbereitung wird die Operation ganz normal ausgeführt. Dabei kann der Operateur eine Auswertung der Signale auf dem Monitor sehen. Das System bewertet die Signale auch, damit er nicht die ganze Zeit auf den Monitor schauen muss, sondern sich auf seine Arbeit konzentrieren kann. Ziel ist es, dass er gegebenenfalls akustisch und optisch gewarnt wird, wenn er das neurale Gewebe so weit mechanisch oder thermisch beeinflusst, dass Verletzungsgefahr besteht. Denn das kann die Werte verändern, die in der Blase und am Schließmuskel gemessen werden.
Foto: Aufnahme des Körperinneren mittels Endoskop

Laparoskopische Entfernung des Enddarms wegen Karzinoms. Feinste Nerven sind an der Beckenwand vergrößert zu sehen. Die Neurostimulation zum Monitoring der Beckennerven ist bei diesen schonenden minimal-invasiven Eingriffen optimal möglich; ©Universitäts Klinikum Main/ Prof. Werner Kneist

Sie haben zur Stimulation eigens Elektroden entwickelt. Können Sie darauf näher eingehen?

Hoffmann: Zu Beginn der Projektkette wurde während der Operation am offenem Bauch mit Elektroden stimuliert, die der Chirurg halten musste. Deshalb war noch kein kontinuierliches Monitoring möglich. In dem von uns koordinierten Projekt IKONA wurden Elektroden entwickelt, die man für die Dauer der Operation an den autonomen Beckennerven platzieren kann. Sie ermöglichen eine kontinuierliche Stimulation. Unsere Vision ist die Entwicklung eines Arrays mit vielen Silikonelektroden zur Stimulation durch die intakte Haut für laparoskopische Operationen.

Dabei würden wir von außen, vom Rücken aus, stimulieren und das ist eine große Herausforderung. Der Strom muss nicht nur Haut- und Gewebeschichten, sondern auch das Kreuzbein durchdringen. Dieses hat einige Foramen, also Löcher. Wir wollen das elektrische Feld so modulieren, dass es die Foramen durchdringt. Zur Vorbereitung haben wir schon an Modellen und in Tierexperimenten verschiedene Feldgeometrien und Elektrodenanordnungen getestet.
Grafik: Kreuzbein des Menschen

Das Kreuzbein des Menschen enthält mehrere Foramen, durch die das elektrische Feld zum Neuromonitoring gelenkt werden soll; ©panthermedia.net/krishna creations

Warum verwenden Sie Silikonelektroden?

Hoffmann: Wenn der Patient liegt, müssen die Elektroden sich gut der Form des Körpers anpassen. Ist die Kontaktfläche zu klein, wird die Stromdichte zu groß, was wiederum Verletzungen verursachen kann. Silikonelektroden liegen im Gegensatz zu Metallelektroden voll an, auch ohne leitfähiges Gel, das während einer langen Operation austrocknen könnte. Das von uns genutzte Silikon wird mit leitfähigen Partikeln gefüllt und hat dann die gleichen elektrochemischen Eigenschaften wie eine Silber-Silberchlorid-Elektrode. Innerhalb des Arrays werden dann die jeweils optimalen Elektroden ermittelt und angesteuert, mit denen wir das Feld durch die Foramen leiten können.

Wie sieht denn der weitere Zeitplan für die Entwicklung aus?

Hoffmann: In den nächsten zwei Jahren wollen wir in Tierstudien nachweisen, dass unser Konzept funktioniert. Da geht es auch um die Bewertung der Usability im OP. Schließlich wollen wir zeigen, dass das Konzept auf den Menschen übertragbar ist.

Wir arbeiten mit mehreren Partnern zusammen, insbesondere Herrn Prof. Kneist von der Klinik für Allgemein-, Viszeral- und Transplantationschirurgie der Universitätsmedizin in Mainz, sowie Herrn Dr. Thilo Krüger von der inomed Medizintechnik GmbH, die das Gesamtprojekt koordiniert. Diese Firma hat viele Jahre Erfahrung im Neuromonitoring. Wir kooperieren bei autoPIN sehr eng und arbeiten gemeinsam viele methodische und gerätetechnische Details aus. inomed möchte als Hersteller schließlich auch die Ergebnisse in einem Gerät umsetzen.
Foto: Timo Roth; Copyright: B. Frommann

© B. Frommann

Das Interview führte Timo Roth.
MEDICA.de