MER und längere Operationszeit sind keine Risikofaktoren für die Bildung eines Pneumozephalus während der DBS

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 9324 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Obwohl direktionale Elektroden erst vor kurzem ihr Potenzial zum Ausgleich suboptimal platzierter Elektroden bewiesen haben, bleibt die optimale Elektrodenpositionierung der wichtigste Faktor für das Ergebnis der Tiefenhirnstimulation (DBS). Pneumozephalus ist eine anerkannte Fehlerquelle, aber die Faktoren, die zu seiner Entstehung beitragen, sind immer noch umstritten. Unter diesen ist die Operationszeit eine der umstrittensten. Da Fälle von DBS, die mit Mikroelektrodenaufzeichnungen (MER) durchgeführt werden, von einer Verlängerung der chirurgischen Länge betroffen sind, ist es sinnvoll zu analysieren, ob MER bei Patienten das Risiko eines erhöhten intrakraniellen Lufteintritts birgt. Daten von 94 Patienten aus zwei verschiedenen Instituten, die sich wegen unterschiedlicher neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen einer DBS unterzogen hatten, wurden auf das Vorliegen eines postoperativen Pneumozephalus analysiert. Operationszeit und Einsatz von MER sowie andere potenzielle Risikofaktoren für Pneumozephalus (Alter, Wach- vs. Schlafoperation, Anzahl der MER-Passagen, Bohrlochgröße, Ziel und unilaterale vs. bilaterale Implantate) wurden untersucht. Mann-Whitney-U- und Kruskal-Wallis-Tests wurden verwendet, um intrakranielle Luftverteilungen über Gruppen kategorialer Variablen hinweg zu vergleichen. Teilkorrelationen wurden verwendet, um den Zusammenhang zwischen Zeit und Volumen zu beurteilen. Es wurde ein verallgemeinertes lineares Modell erstellt, um die Auswirkungen von Zeit und MER auf das Volumen der intrakraniellen Luft vorherzusagen und dabei andere identifizierte potenzielle Risikofaktoren zu berücksichtigen: Alter, Anzahl der MER-Passagen, wacher vs. schlafender Eingriff, Bohrlochgröße, Ziel, einseitiger vs . bilaterale Operation. Es wurden deutlich unterschiedliche Verteilungen des Luftvolumens zwischen verschiedenen Zielen, einseitigen vs. bilateralen Implantaten und der Anzahl der MER-Trajektorien festgestellt. Patienten, die sich einer DBS mit MER unterzogen, zeigten im Vergleich zu Patienten, die ohne MER operiert wurden, keinen signifikanten Anstieg des Pneumozephalus (p = 0,067). Es wurde keine signifikante Korrelation zwischen Pneumozephalus und Zeit gefunden. Mithilfe einer multivariaten Analyse zeigten einseitige Implantate ein geringeres Pneumozephalusvolumen (p = 0,002). Zwei spezifische Ziele wiesen signifikant unterschiedliche Pneumozephalusvolumina auf: der Bettkern der Stria terminalis mit geringeren Volumina (p < 0,001) und der hintere Hypothalamus mit höheren Volumina (p = 0,011). MER, Zeit und andere analysierte Parameter erreichten keine statistische Signifikanz. Die Operationszeit und die Verwendung von intraoperativem MER sind keine signifikanten Prädiktoren für einen Pneumozephalus während der DBS. Der Lufteintrag ist bei bilateralen Operationen größer und kann auch durch das spezifische stimulierte Ziel beeinflusst werden.

Die tiefe Hirnstimulation (DBS) hat sich zu einem etablierten chirurgischen Verfahren zur symptomatischen Behandlung mehrerer neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen wie Parkinson-Krankheit (PD), essentiellem Tremor, Dystonie, Zwangsstörung, Epilepsie und Tourette-Syndrom entwickelt1,2,3.

Der DBS-Erfolg hängt stark von verschiedenen Faktoren ab, von denen der wichtigste die genaue Lead-Platzierung ist4,5,6. Obwohl die raschen Fortschritte in der Neurotechnik (z. B. das Aufkommen der hochauflösenden Magnetresonanztomographie, das Neuromate-Robotersystem, verbesserte Elektrodenverankerungsgeräte) die Präzision des Verfahrens erhöht haben, bestehen immer noch erhebliche Diskrepanzen zwischen den Patientenkohorten7,8,9. Zwei Metaanalysen deuten auf eine 45-prozentige Rate an Elektrodenfehlplatzierungen mit daraus resultierendem suboptimalen therapeutischen Ansprechen hin10,11.

Eines der relevantesten und umstrittensten Probleme im Zusammenhang mit der Elektrodenverschiebung bei DBS ist die mögliche intraoperative Gehirnverschiebung, die durch das Austreten von Liquor (CSF) nach der Entstehung eines Bohrlochs und durch den daraus resultierenden Lufteintritt in den Schädel verursacht wird12. Dieses Phänomen wird als Pneumozephalus bezeichnet und wiederum führt vermutlich zu einer unerwünschten Transposition der Gehirnstrukturen.

Einige Faktoren wie das Alter des Patienten, Hirnatrophie, Passagen mehrerer Mikroelektrodenaufzeichnungen (MER) und die Verwendung von Fibrinkleber zum Abdecken von Bohrlöchern können den Liquorverlust und die Gehirnverschiebung beeinflussen und wurden von verschiedenen Forschern untersucht13,14. Dennoch ist nicht viel darüber bekannt, ob (und inwieweit) die Operationszeit als wesentlicher Faktor für den Lufteintritt während des DBS angesehen werden muss. Bisher haben nur sehr wenige Studien einen solchen Zusammenhang analysiert und, was wichtig ist, sie berichteten über widersprüchliche Ergebnisse13,15.

Da die Zeit bis zu einem gewissen Grad ein vom Chirurgen kontrollierbarer Aspekt von DBS-Eingriffen ist, könnte eine positive Korrelation einen wichtigen Einfluss auf die intraoperative Entscheidungsfindung haben, zum Beispiel die Verwendung von MER, deren Nutzen immer noch besteht umstritten, verlängert die mittlere Operationszeit erheblich16,17. Auch wenn erst vor kurzem neuartige gerichtete Elektrodendesigns ihr Potenzial bewiesen haben, eine suboptimale Elektrodenpositionierung (zumindest teilweise) zu kompensieren, bleibt die richtige Elektrodenplatzierung die Hauptstütze dieser Behandlung18,19,20.

Wir präsentieren unseren Datensatz von 94 Patienten aus zwei verschiedenen Instituten, bestehend aus 73 bzw. 21 Personen, die sich DBS-Eingriffen unter stereotaktischen Bedingungen unterzogen haben. Unser primäres Ziel war es zu untersuchen, ob eine längere Operationsdauer den Patienten einem Risiko für die Entwicklung eines Pneumozephalus während der DBS aussetzt.

Hierbei handelt es sich um eine retrospektive Beobachtungsstudie, die insgesamt 94 DBS-Eingriffe umfasst, von denen 73 von 2014 bis 2019 am IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta (Institut 1) und die restlichen 21 von 2020 bis 2021 am IRCCS Istituto Ortopedico Galeazzi (Institut 2) durchgeführt wurden Die Daten wurden aus Operationsberichten und Krankenakten extrapoliert und umfassten Informationen wie Operationsdauer, Patientenalter, Geschlecht und Diagnose, Anästhesieprotokoll (Einleitung einer Vollnarkose vs. Wachverfahren mit nur leichter Sedierung und Lokalanästhesie), DBS-Ziel, einseitig vs. bilateraler Chirurgie, Größe des Bohrlochs, Verwendung intraoperativer elektrophysiologischer Aufzeichnungen (die sowohl Mikroelektrodenaufzeichnungen als auch Makrostimulation umfassten) und Anzahl der MER-Trajektorien.

Das Pneumozephalusvolumen wurde auf der Grundlage einer frühen postoperativen Computertomographie (CT)-Untersuchung (die Teil der Routinepraxis war) am IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta geschätzt, während es anhand einer intraoperativen CT-Untersuchung am IRCCS Istituto Ortopedico Galeazzi berechnet wurde, die unmittelbar nach der Platzierung durchgeführt wurde erste (bei einseitigen Eingriffen) oder zweiten (bei bilateralen Eingriffen) Elektroden (dh vor der Sicherung der endgültigen Elektroden).

Ebenso ist es wichtig, drei wichtige Unterschiede zwischen den an den beiden Instituten durchgeführten Eingriffen hervorzuheben (die im Folgenden ausführlicher beschrieben werden): (1) Die in den Operationsberichten der beiden angegebenen Operationsdauern unterschieden sich hinsichtlich der Startzeit: Während Institut 1 auch die Zeit zwischen Narkoseeinleitung und Beginn der Operation berücksichtigte, berichtete Institut 2 ausschließlich über die Operationsdauer vom Moment des ersten Hautschnitts bis zur endgültigen Hautnaht; (2) Die Größe der Bohrlöcher zur Platzierung der Elektroden war am Institut 2 größer (14 mm gegenüber 5 mm); (3) Während in Institut 1 fast 70 % der Operationen eine einzige MER-Trajektorie erforderten, nutzte das andere Zentrum für jeden Fall drei Aufzeichnungsspuren.

Es wurden Operationen wegen unterschiedlicher neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen durchgeführt; genauer gesagt: Parkinson-Krankheit, Dystonie, essentieller Tremor, Zwangsstörung, schwere Depression und Clusterkopfschmerz. In die vorliegende Studie einbezogene DBS-Ziele waren der Nucleus subthalamicus (STN), der Globus pallidus internus (GPI), der ventrale Zwischenkern (VIM) des Thalamus, der hintere Hypothalamus, der Nucleus stria terminalis (BNST) und das Brodmann-Gebiet 24 (d. h. der Gyrus cinguli subgenualis). Die Einverständniserklärung aller in die Studie einbezogenen Einzelteilnehmer wurde eingeholt. Die lokalen Ethikkommissionen (IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta, Mailand, Lombardei, Italien und IRCCS Istituto Ortopedico Galeazzi, Mailand, Lombardei, Italien) genehmigten die Studie.

Das Pneumozephalusvolumen (Abb. 1) wurde mithilfe der folgenden Schritte berechnet: (i) Konvertierung von DICOM-CT-Dateien in das NiFTI-Format mit der dcm2nii-Software (https://people.cas.sc.edu/rorden/mricron/dcm2nii.html) . Die nächsten Schritte wurden in Matlab2017a (www.mathworks.com) implementiert: (ii) der Schwellenwert der CT-NiFTI-Dateien wurde festgelegt, um eine binäre Gehirn- und Schädelmaske zu erstellen. Der Schwellenwert ist ein Hounsfield-Wert, oberhalb dessen nur die Voxel des Gehirns und des Schädels überleben und auf 1 gesetzt werden. Alle Werte darunter werden auf Null gesetzt. Der Schwellenwert wurde für jeden Einzelfall empirisch gewählt. (iii) An diesem Punkt wird die Maske invertiert (jedes Voxel der Binärmaske wird auf 1 subtrahiert, dh 1-Voxel-Wert), um Schädel und Gehirn zu entfernen. Auf diese Weise werden die Voxel des Luftraums auf 1 gesetzt. Ziel dieser Maske ist es, unnötige Voxel aus der Luftvolumenberechnung auszuschließen; (iv) Im letzten Schritt müssen die Voxel des Luftvolumens isoliert werden, da andere Punkte innerhalb des CT-Volumens möglicherweise aufgrund von Artefakten, Rauschen oder anderem bis zum Schwellenwert überlebt haben. Dies wurde mit einer am Institut 1 entwickelten grafischen Matlab-Benutzeroberfläche (GUI) durchgeführt. Kurz gesagt ermöglicht die GUI, mit der Maus ein Voxel des zuvor geschätzten binären Luftvolumens auszuwählen und es von den anderen verbleibenden künstlichen Binärvolumina zu isolieren. Abbildung 1 stellt in Rot das isolierte Volumen dar; (v) Die Volumenschätzung wurde als Anzahl der extrahierten Voxel multipliziert mit dem Voxelvolumen erhalten.

Bild zur Veranschaulichung des Pneumozephalusvolumens, berechnet mit der GUY Matlab-Methode, die am IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta entwickelt wurde, auf den postoperativen axialen CT-Bildern. Der rot gefärbte Bereich in den Frontalpolen stellt die intrakranielle Luft dar.

Wir verwendeten Median, Interquartilbereich (IQR) und Bereich, um kontinuierliche Variablen zu beschreiben, die nicht normalverteilt waren, und Mittelwert und Standardabweichung (SD) für diejenigen, die umgekehrt der Gaußschen Verteilung folgten, während Häufigkeiten und Prozentsätze für kategoriale Variablen übernommen wurden. Wir haben kontinuierliche Variablen mit dem Shapiro-Wilk-Test auf Normalität getestet und statistisch signifikante Werte für Luftvolumen, Alter und Operationslänge erhalten. Der Pearson-Chi-Quadrat-Test wurde zum Vergleich der Häufigkeiten zwischen zwei kategorialen Parametern verwendet, während der Mann-Whitney-U- und der Kruskal-Wallis-Test zur vergleichenden Analyse kontinuierlicher Variablen zwischen zwei oder mehr Gruppen eingesetzt wurden. Teilkorrelationen wurden verwendet, um Assoziationen zwischen zwei kontinuierlichen Variablen zu erkennen und gleichzeitig andere potenzielle Störfaktoren zu kontrollieren.

Da die Werte des Bandes nicht normalverteilt, stark rechtsschief (1,14 ± 0,25) und viele Werte gleich oder nahe Null waren und nicht durch mathematische Transformationen korrigierbar waren, wurde ein verallgemeinertes lineares Modell mit einer Gamma-Regression ( unter Verwendung einer Log-Link-Funktion nach einer +1-Transformation) wurde verwendet, um die Volumina aus 4 dichotomen Prädiktorvariablen vorherzusagen (Verwendung von MER, unilateraler vs. bilateraler Eingriff, Einleitung einer Vollnarkose vs. Wachchirurgie und Bohrlochdurchmesser von 5 mm vs. 14). mm), zwei kontinuierliche (Alter und Zeit) und zwei nicht-dichotome kategoriale Variablen (die „Ziel“-Variable, die 6 verschiedene Gehirnkerne/-bereiche umfasste, und die „Trajektorien“-Variable, dargestellt durch die Verwendung von entweder eins, zwei oder drei oder mehr MER-Trajektorien). Von den im Modell enthaltenen Parametern wurden nur „Ziel“ und „Trajektorie“ als Faktoren behandelt, der Rest wurde als Kovariaten angepasst. Der Wald-Test wurde für die Chi-Quadrat-Statistik verwendet. Eine Gamma-Regression wurde einer linearen Verteilung, einer Poisson-Verteilung oder einer negativen Binomialverteilung mit Log-Link-Funktion vorgezogen, basierend auf den günstigeren Anpassungsmesswerten (Abweichung und Pearson-Chi-Quadrat). Darüber hinaus wurde das angepasste Modell mit einem reinen Intercept-Modell verglichen, was zu einer signifikanten Verbesserung führte [Likelihood Ratio Chi-Quadrat (13) = 31,077, p = 0,003, Omnibus-Test].

Mithilfe einer multiplen linearen Regressionsanalyse wurden die Operationslängen vorhergesagt, basierend auf unilateraler vs. bilateraler Operation, Ziel, Alter, Verwendung von MER, Wachoperation vs. Schlafverfahren und dem Institut, in dem DBS durchgeführt wurde. Obwohl die Variable „Zeit“ eine geringfügige Abweichung von einer Gaußschen Verteilung aufwies [W(94) = 0,972, p = 0,040, Shapiro-Wilk-Test], waren die Residuen der multiplen linearen Regression umgekehrt normalverteilt [W(94) = 0,977, p = 0,103, Shapiro-Wilk-Test]; Daher wurden die Annahmen der multiplen linearen Regressionsanalyse nicht als verletzt angesehen. Das Gesamtmodell wurde nur mittels F-Test mit einem Intercept-Only-Modell verglichen und ergab darüber hinaus eine signifikante Verbesserung [F(6) = 19,262, p < 0,001]. Durch die Berechnung der Varianzinflationsfaktoren (VIF) zwischen allen einzelnen unabhängigen Variablen in den Regressionen der Studie haben wir mögliche Multikollinearitätsprobleme in den entwickelten Regressionsmodellen ausgeschlossen.

Alle gemeldeten p-Werte sind zweiseitig und ap < 0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen. Berechnungen und Histogramme wurden mit SPSS (IBM Corp. 2020 Release, IBM SPSS Statistics für MacOs, Version 26.0) und Python (Python Software Foundation 2021 Release, Version 3.8.10 für MacOS) durchgeführt.

Der chirurgische Eingriff wird an anderer Stelle ausführlich beschrieben21. Abhängig vom Ziel und dem Grad der Mitarbeit des Patienten wird der DBS-Eingriff entweder im Wachzustand oder unter Vollnarkose durchgeführt. Am Tag der Operation wird ein stereotaktischer CT-Scan durchgeführt, dessen Bilder mit denen einer präoperativen Magnetresonanztomographie (MRT) zusammengeführt werden. Die endgültigen Koordinaten werden auf dem Neuronavigationssystem (Stealth Station Treon Sofamor Danek, Medtronic Inc. Minneapolis, MN, USA) berechnet, indem die individuelle Patientenanatomie an einen probabilistischen stereotaktischen digitalisierten Atlas angepasst wird. Es wird ein kleines Bohrloch von 5 mm Durchmesser gebohrt und anschließend nach Eröffnung der Dura mater und der Arachnoidea eine starre Kanüle eingeführt. Die Kanüle wird zunächst 15 mm über dem geschätzten Ziel platziert. Um das Austreten von Liquor zu begrenzen, wird an diesem Punkt des Eingriffs ein Fibrinkleber in das Bohrloch eingesetzt.

Wenn MER erforderlich sind, werden sie mithilfe einer Mikroelektrode mit hoher Impedanz in Schritten von 0,5 mm bis 1 mm über dem Ziel entlang der einzelnen gewünschten Flugbahn erhalten. Basierend auf den Lokalisierungskriterien der Mikroaufzeichnungen wird die endgültige Elektrode (Medtronic Inc. Minneapolis, MN, USA; St. Jude Inc., St. Paul MN, USA) dann mit derselben starren Kanüle am Ziel positioniert, nachdem die Mikroelektrode herausgezogen wurde.

Als nächstes wird kurz eine bipolare Makrostimulation durchgeführt, um die klinische Reaktion des wachen Patienten zu testen. Je nachdem, ob MER und Makrostimulation eine optimale Platzierung zeigen, wird die endgültige Elektrode mit biologischem Kleber und einer Titan-Mikroplatte befestigt.

Wenn MER und/oder klinische Tests auf eine ungenaue Elektrodenplatzierung schließen lassen, wird eine zweite Trajektorie verwendet (unter Verwendung desselben Bohrlochs) und der Vorgang erneut wiederholt. Bei 70 % der DBS-Eingriffe war eine einzelne Trajektorie erforderlich, bei 20 % zwei Trajektorien und bei 10 % der Operationen drei oder mehr.

Unmittelbar nach Abschluss des chirurgischen Eingriffs und vor der Rückkehr auf die neurochirurgische Station wird der Patient in die Abteilung für Neuroradiologie gebracht, um eine CT-Untersuchung durchzuführen, um postoperative Komplikationen auszuschließen. Nach Abschluss des letzteren werden keine chirurgischen Entscheidungen (z. B. Neupositionierung der Elektrode) auf der Grundlage der im postoperativen CT-Scan beobachteten intrakraniellen Luftmenge getroffen, abgesehen von konservativen Maßnahmen bei symptomatischem Pneumozephalus (Neigung des Kopfes des Bettes um 30°, Sauerstoff). Therapie mit High-Flow-Nasenbrille und Analgetikatherapie).

Alle 21 Eingriffe wurden bei wachem Patienten und nur leichter Sedierung durchgeführt. Am Tag vor der Operation wird eine Gehirn-MRT durchgeführt, die aus einer volumetrischen Gadolinium-verstärkten T1-Sequenz und axialen T2- oder DPI-Bildern besteht. Am Tag der Operation wird der Patient nach der Positionierung des stereotaktischen CRW-Rahmens einem stereotaktischen CT-Scan unterzogen. MRT- und stereotaktische CT-Scanbilder werden an das Brainlab Neuronavigationssystem übertragen und anschließend zusammengeführt. An diesem Punkt wird eine direkte Targeting-Strategie basierend auf MRT-Bildern durchgeführt. Der Patient wird daher in dem mit dem AIRO-System integrierten Operationstisch positioniert, wobei der Kopf an den CRW-Rahmenkomponenten fixiert ist. Der OP-Tisch wird innerhalb des AIRO durch Tischbewegungen verschoben, um den Patienten in die bequemste Position zu bringen. Anschließend wird ein transparentes Tuch positioniert und mit medizinischen Klebebändern am AIRO befestigt. Der Rahmenring wird fixiert und der chirurgische Eingriff beginnt.

Ein linearer Hautschnitt und ein 14-mm-Bohrloch, das mit einem Hochgeschwindigkeitsbohrer erzeugt wird, werden zentriert auf der gewünschten Flugbahn durchgeführt. Mit einem 4-mm-Diamant-Hochgeschwindigkeitsbohrer wird der äußere Schädelknochen aufgebohrt und eine optimale Zuordnung für die Bohrlochkappe geschaffen.

Nach dem Einführen der starren Kanüle werden resorbierbares Hämostatikum, Knochenstaub und Fibrinkleber verwendet, um das Bohrloch zu verschließen. Drei Mikroelektroden werden für MER verwendet und alle 30 Sekunden um 0,5 mm vorgeschoben, beginnend 10 mm über dem Ziel und dringen 1–3 mm darunter ein. Nach Abschluss der Mikroaufzeichnungen wird eine Makrostimulation durchgeführt, um mögliche unerwünschte Ereignisse oder Anzeichen einer klinischen Besserung festzustellen. Nach Auswahl des optimalen Ziels wird die Mine positioniert und mit einer Bohrlochkappe fixiert. Sobald die Elektroden positioniert sind, wird mit Hilfe von AIRO ein intraoperativer CT-Scan mit horizontaler Position des Patienten und einem Gangeintritt von 0° durchgeführt. Mithilfe der AIRO-Laser wird die kranio-kaudale und mediolaterale Ausdehnung des CT beurteilt und die erste und letzte Aufnahmeposition registriert. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Scout-Bild erstellt, um die korrekte Erweiterung der intraoperativen CT-Scanbilder zu bestätigen. Befindet sich das Scout-Bild in einer suboptimalen Position, werden die Anfangs- und Endpositionen erneut erfasst, bis der Scout den interessierenden Bereich umfasst. Zu diesem Zeitpunkt ist der intraoperative CT-Scan abgeschlossen. Die Bilder werden an die Neuronavigation Brainlab-Software übertragen und dort mit präoperativen Bildern fusioniert. Wenn ein Fehler von mehr als 2 mm festgestellt wird, werden die Elektroden neu positioniert. Ähnlich wie in Institut 1 wurden keine chirurgischen Entscheidungen auf der Grundlage der intrakraniellen Luftmenge getroffen, die im intraoperativen CT-Scan beobachtet wurde. Darüber hinaus erforderte keines der 21 DBS-Verfahren des Instituts 2 eine Neupositionierung der Elektrode.

Alle in Studien mit menschlichen Teilnehmern durchgeführten Verfahren entsprachen den ethischen Standards des institutionellen und/oder nationalen Forschungsausschusses sowie der Helsinki-Erklärung von 1964 und ihren späteren Änderungen oder vergleichbaren ethischen Standards.

Die Einverständniserklärung aller in die Studie einbezogenen Einzelteilnehmer wurde eingeholt.

Die deskriptiven Gesamtstatistiken des gesamten Datensatzes werden in Tabelle 1 aufgeführt und im Folgenden erörtert, während die separat für die Institute 1 und 2 berechneten Statistiken in den Tabellen 2 bzw. 3 ausführlicher dargestellt werden.

Der Datensatz der gesamten Studie umfasste 42 Frauen und 52 Männer. Das mittlere Alter des Patienten betrug 54,50 Jahre (IQR = 21, Bereich 8–73), während das intrakranielle Luftvolumen 13,40 cm3 betrug (IQR = 32,10, Bereich 0–93,03). 74 Probanden (78,7 %) hatten bilaterale Elektrodenimplantationen, während 20 (21,3 %) einseitige Elektrodenimplantationen hatten. Bemerkenswert ist, dass bilaterale Implantate im Vergleich zu einseitigen Implantaten ein signifikant höheres mittleres Volumen (18,24 vs. 1,43 cm3) aufwiesen (U = 497, p = 0,02, Mann-Whitney-U-Test, Abb. 2). Es gab einen signifikanten Unterschied zwischen den Volumenverteilungen in den beiden Zentren (U = 1056, p = 0,009, Mann-Whitney-U-Test) und zwischen den verschiedenen chirurgischen Zielen [H(5) = 13,93, p = 0,016, Kruskal-Wallis Test, Abb. 3] und zwischen der Verwendung von 1 vs. 2 vs. 3 oder mehr MER-Trajektorien [H(2) = 13,039, p = 0,001, Kruskal-Wallis-Test].

Streudiagramm, das die Operationsdauer (in Minuten) im Vergleich zum intrakraniellen Luftvolumen (in cm3) darstellt, mit Beschriftungen zur Identifizierung einseitiger vs. bilateraler Operationen und der eventuellen Verwendung intraoperativer Mikroelektrodenaufzeichnungen.

Boxplot, der die Verteilung der Luftmengen auf die verschiedenen DBS-Ziele beschreibt. STN subthalamischer Kern, GPI Globus pallidus internus, VIM ventraler Zwischenkern, HPT Hypothalamus, BNST ben Nucleus stria terminalis, SCG24 subgenualer Gyrus cinguli 24.

Die mittlere Operationszeit betrug 144,50 Minuten (IQR = 66, Bereich 30–266) und war erwartungsgemäß in den Fällen, in denen Aufzeichnungen durchgeführt wurden, deutlich höher (U = 187, p < 0,001, Mann-Whitney-U-Test, Abb. 4). für bilaterale Implantate vs. unilaterale (U = 64,50, p < 0,001, Mann-Whitney U-Test) und für Eingriffe, die bei wachem Patienten durchgeführt wurden, im Vergleich zu denen, die unter Vollnarkose durchgeführt wurden (U = 652, p = 0,05, Mann -Whitney-U-Test). Dennoch ergab sich nach Durchführung einer multiplen linearen Regression zur Beurteilung der Auswirkungen von einseitiger vs. bilateraler Operation, MER, wach vs. schlafend und pünktlichem Ziel nur die Lateralität der Operation (B = − 54,05; 95 %-KI − 74,95, − 33,15; p < 0,001) und MER (B = − 38,66; 95 %-KI − 61,38, − 15,94, p = 0,001) wurden als signifikante Prädiktoren für die Operationsdauer bestätigt.

Boxplot zur Veranschaulichung der unterschiedlichen Verteilung des Pneumozephalus zwischen Patienten, die mit intraoperativen Mikroelektrodenaufzeichnungen operiert wurden, und solchen, die ohne operierte Patienten operiert wurden. MER-Mikroelektrodenaufzeichnungen.

Obwohl Probanden, die sich einer MER unterzogen, im postoperativen CT ein etwas höheres intrakranielles Luftvolumen aufwiesen als diejenigen, die ohne MER operiert wurden (17,58 vs. 1,43 cm3), erreichte ein solcher Vergleich keine statistische Signifikanz (U = 542,00, p = 0,067, Mann-Whitney). U-Test).

Darüber hinaus ist es wichtig zu beachten, dass bei bilateraler DBS 87,8 % (65/74) der Patienten eine intraoperative MER hatten, während nur 45 % (9/20) bei einseitigen Operationen mit Aufzeichnungen getestet wurden [Χ2(1) = 17,25, p < 0,001, Chi-Quadrat-Test].

Darüber hinaus hatten Zeit und Luftvolumen bei der Kontrolle anderer Parameter (einseitige vs. bilaterale Operation, Ziel, Alter, Verwendung von MER, Vollnarkose vs. Wachoperation, Bohrlochgröße) eine teilweise Korrelation von ρ = 0,033 und einem solchen Wert war nicht signifikant (p = 0,758). In ähnlicher Weise wurde anhand partieller Korrelationen kein Zusammenhang zwischen Alter und Pneumozephalus (ρ = 0,093, p = 0,389) gefunden, wobei einseitiger vs. bilateraler Eingriff, Ziel, Zeit, Einsatz von MER, Vollnarkose vs. Wachoperation, Bohrloch berücksichtigt wurden Größe).

Bei der Verwendung verallgemeinerter linearer Modelle (Tabelle 4) waren unilaterale vs. bilaterale chirurgische Eingriffe und zwei spezifische Ziele (BNST und Hypothalamus) signifikante Prädiktoren für den Lufteintritt. Der erste zeigte einen B-Koeffizienten von − 1,462 (95 %-KI − 2,382, − 0,541; p = 0,002), während BNST und Hypothalamus − 3,356 (95 %-KI − 5,030, − 1,682; p < 0,001) und 2,312 (95) aufwiesen % CI 0,522, 4,102; p = 0,011). Die Verwendung von MER, die Zeit, die Anzahl der Trajektorien, das Wach- vs. Schlafverfahren und die Größe des Bohrlochs erreichten alle keine statistische Signifikanz.

Brain Shift ist ein bekanntes Phänomen, und es ist jetzt klar, dass die Menge an subduraler Luft, die während des Eingriffs in den Schädel gelangt, einen negativen Einfluss auf die Präzision sowohl der Navigation als auch der stereotaktischen Systeme auf der Grundlage präoperativer Bilddaten hat22,23,24. Hill et al. berechneten eine mittlere Verschiebung der Gehirnoberfläche nach dem Einschneiden der Dura im Bereich von 0,3 bis 7,4 mm. Andere Forscher berichteten über eine Abweichung von bis zu 4 mm Verschiebung subkortikaler Strukturen13,25,26.

Dennoch ist die Auswirkung dieses Genauigkeitsverlusts auf das klinische Ergebnis umstritten und wird wahrscheinlich durch die Position des Ziels bestimmt14,15,23,25,27. Da die Verschiebung des Gehirns dazu neigt, Ziele hauptsächlich in die hintere Richtung zu verschieben, was zu einer vom präoperativen vorhergesagten Plan abweichenden Signalwegaktivierung führt, sind weiter hinten und tiefer gelegene Kerne von einer geringeren Verschiebung betroffen als vordere und oberflächliche Strukturen25,27. Daher verändert die Position des spezifischen Ziels im Gehirn den Einfluss, den der Pneumozephalus auf das Wirksamkeitsprofil von DBS ausübt. Während beispielsweise verschiedene Autoren keine negativen Auswirkungen aufgrund von durch Pneumozephalus verursachten Zielfehlern bei Patienten mit IPS berichteten, zeigte eine Studie, in der die Signalwegaktivierung zwischen Remittern und Nicht-Remittern von subcallosal cingulärem DBS bei Patienten mit behandlungsresistenter Depression verglichen wurde, wie die Remitter Die Gruppe zeigte eine geringere Varianz bei der Aktivierung axonaler Pfade zur Stimulation27,28,29. Darüber hinaus fanden dieselben Autoren bei einem bescheidenen mittleren Volumen des Pneumozephalus von 1,77 ± 1,18 cm3 eine durchschnittliche Verschiebung der Frontalpole von 2,2 ± 1,56 mm27. Neben dem subcallosalen Cingulum leiden wahrscheinlich auch andere weiter anterior gelegene Ziele, wie der Nucleus accumbens, das vordere Glied der inneren Kapsel (ALIC) und die ventrale Kapsel/das ventrale Striatum (VC/VS), unter einem höheren Grad an Verschiebung im Vergleich zum Nucleus subthalamicus, der beim DBS der Parkinson-Krankheit verwendet wird25,30. Daher kann in solchen Fällen die langfristige Wirksamkeit von DBS auch durch geringere Mengen an Pneumozephalus negativ beeinflusst werden14,15,23,25,27. In jedem Fall hat sich gezeigt, dass hohe intrakranielle Luftmengen (> 20 cm3) die vordere Kommissur ausnahmslos um 2 mm verschieben; Daher ist es wichtig, dass funktionelle Neurochirurgen dieses Phänomen verhindern, unabhängig davon, welches spezifische Ziel stimuliert wird15.

Obwohl das Konzept des Pneumozephalus scheinbar einfach ist, handelt es sich wahrscheinlich um ein multifaktorielles Phänomen, bei dem verschiedene Variablen eine Rolle spielen31. Unter Chirurgen ist man allgemein davon überzeugt, dass das Einströmen von Luft kein schneller Prozess ist, sondern im Laufe der Zeit erfolgt. Man geht davon aus, dass längere Operationszeiten daher mit größeren Mengen an Pneumozephalus einhergehen13,14,32,33,34. Um einer weiteren Luftansammlung im Laufe der Zeit entgegenzuwirken, haben viele Zentren unterschiedliche Strategien übernommen, wie die Verwendung von Bohrlochversiegelungen (wie Fibrinkleber oder Knochenwachs), kleinere Bohrlochdurchmesser, Kochsalzlösung und direkte Durapunktion, um den Liquoraustritt zu reduzieren31,35,36. Doch obwohl einige Studien über eine Verringerung des Lufteinstroms berichteten, konnten solche Ansätze die Bildung eines Pneumozephalus nicht verhindern22,31. Dies kann durch die Tatsache erklärt werden, dass der größte Teil des Liquorverlusts (der anschließend durch subdurales Gas ersetzt wird) wahrscheinlich unmittelbar nach dem Einschneiden der Hirnhäute auftritt, zunächst angetrieben durch den positiven intrakraniellen Druck (ICP) und den hydrostatischen Druck danach ausschließlich durch letztere22,25,37. Wenn der Patient also auf dem Rücken liegt und eine neutrale Kopfposition einnimmt, wird nach der Trepanation des Bohrlochs und der Öffnung der Hirnhäute das Liquorvolumen, das abfließt, durch das Volumen repräsentiert, das den Subarachnoidalraum ausfüllt, der sich von den Stellen der Bohrlöcher bis zu den Frontalpolen erstreckt22.

Daher haben wir im Einklang mit dem Konzept, dass der Liquorausfluss kein zeitabhängiges Phänomen ist, keine Hinweise auf einen Zusammenhang mit der Operationszeit gefunden, indem wir Gruppen von Patienten, die sich einer DBS mit intraoperativer MER (einem chirurgischen Zusatz, der die Operationszeit erheblich verlängert) unterzogen, mit Einzelpersonen verglichen betrieben durch direktes Image-Targeting. Allerdings wurde in einigen Veröffentlichungen, in denen Pneumozephalus und/oder Hirnverlagerung während DBS untersucht wurde, kein Zusammenhang mit der Operationsdauer festgestellt (obwohl es auch Berichte gibt, die die gegenteilige Theorie vertreten)13,15,22,23,25,33,35,38. Dennoch vernachlässigen alle diese Studien die Notwendigkeit, gleichzeitig andere potenzielle Faktoren zu kontrollieren, die ebenfalls bei der Entstehung eines Pneumozephalus eine Rolle spielen können. Zu den Faktoren, über die in der Literatur am häufigsten berichtet wird, gehören unilaterale vs. bilaterale Operationen, Alter, Größe des Bohrlochs, Anzahl der MER-Passagen, Wach- vs. Schlafverfahren und die spezifischen Kerne, auf die abgezielt wird22,31,35,38.

Um die Auswirkungen der Operationszeit auf den Pneumozephalus zu bewerten, ist es daher wichtig, eine multivariate Analyse durchzuführen, um diese zusätzlichen Parameter zu kontrollieren, die als Störfaktoren wirken könnten. In unserer Studie zeigten beispielsweise bilaterale Implantate eine höhere Menge an intrakranieller Luft, was im Vergleich zu einseitigen Implantaten statistisch signifikant ist, aber gleichzeitig wurden MER häufiger bei bilateralen Eingriffen eingesetzt (bei denen es sich, was nicht überraschend war, im Vergleich zu den einseitigen Eingriffen auch um längere Operationen handelte). . Nach der Durchführung verallgemeinerter linearer Modelle erwiesen sich zwei Variablen als signifikante Prädiktoren für einen Pneumozephalus: die Seite der Operation und die Art des Ziels. Die anderen in die Regression einbezogenen Parameter (Dauer der Operation, MER, Alter, 14-mm- vs. 5-mm-Bohrlöcher, Wach- vs. Schlafoperation, Anzahl der MER-Passagen) erreichten keine statistische Signifikanz.

Einseitige Implantate wiesen ein viel geringeres mittleres intrakranielles Luftvolumen auf als bilaterale (1,43 vs. 18,24 cm3). Darüber hinaus war eine solche Luftansammlung fast immer entlang der ipsilateralen Hemisphäre lokalisiert (Abb. 5). Aus physikalischer Sicht ist dies wahrscheinlich auf die Falx cerebri zurückzuführen, die als physische Barriere fungiert und einen Teil der Liquorflüssigkeit aus der Kontrollseite verhindert14. Ein solches Muster der Luftansammlung ist wichtig, weil es zwei spezifische Profile der Gehirnverschiebung während der THS bestimmt, basierend auf der zuerst operierten Seite: Aufgrund der Bildung des ipsilateralen Pneumozephalus erzeugt der erste einseitige Eingriff eine Kraft, die die ipsilaterale Hemisphäre nach hinten drückt; Aufgrund der anteroposterioren Unterstützung durch die kontralaterale Hemisphäre wird die resultierende Kraft jedoch sowohl nach hinten als auch nach medial gerichtet sein, was zu einer kontralateralen Gehirnverschiebung führt. Wenn auf der anderen Seite eine zweite Elektrode eingeführt wird, wird der Druckgradient zwischen den beiden Hemisphären neutralisiert und die vorherige kontralaterale Verschiebung wird zurückgesetzt14. In diesem Fall findet eine symmetrische bilaterale Luftinvasion statt, die eine deutliche Verschiebung des zweiten Ziels nach hinten begünstigt14,28. Diese unterschiedlichen Muster der Gehirnverschiebung implizieren, dass das erste Ziel nach medial und posterior verschoben wird, während das zweite Ziel eine stärkere Verschiebung nach posterior aufweist, jedoch keine Änderung in der mediolateralen Richtung14,28.

CT-Scan nach einem einseitigen DBS-Eingriff, der den Eintritt intrakranieller Luft (angezeigt durch die roten Pfeile) ipsilateral zur implantierten Elektrode zeigt. CT-Computertomographie, DBS-Tiefenhirnstimulation.

In unserer Serie wurden keine Unterschiede hinsichtlich der intrakraniellen Luftmenge zwischen Patienten, die sich wachen Eingriffen unterzogen, und solchen unter Vollnarkose festgestellt. Nur wenige Autoren haben dieses Problem analysiert und darüber hinaus widersprüchliche Ergebnisse gemeldet29,33. Die Einleitung einer Vollnarkose kann potenziell das Luftvolumen auf zwei Arten beeinflussen: (1) durch die Verkürzung chirurgischer Eingriffe und (2) durch die Ermöglichung einer verbesserten Kontrolle über Valsalva und Husten, Manöver, die den ICP erhöhen und somit plötzliche Liquorlecks verursachen können33. Unsere Arbeit hat gezeigt, dass die Operationszeit kein signifikanter Prädiktor für einen Pneumozephalus ist. Was den letztgenannten Mechanismus des Lufteintritts betrifft, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass eine signifikante Analyse erforderlich ist, um fundiertere Schlussfolgerungen zu diesem Problem zu ziehen.

In der Literatur gibt es Kontroversen darüber, ob die Größe des kranialen Fensters während der DBS (und durch den Liquor aus dem Schädel austritt) als einflussreicher Faktor angesehen werden muss oder nicht. Dieses Fenster ermöglicht die Aufnahme mehrerer MER-Spuren und wird durch das Bohren eines Bohrlochs durch den Knochen und das Öffnen zweier Hirnhautschichten (der Dura mater und der Arachnoidea)22 erreicht. Unter der Annahme, dass dieser Parameter tatsächlich ein wichtiger Prädiktor für einen Pneumozephalus ist, da die Oberfläche der geöffneten Arachnoidea im Vergleich zu der des Knochens und der Dura mater (die normalerweise vollständig koaguliert und durchtrennt ist) begrenzt ist, entsteht der vom Chirurgen geschaffene Spalt Diese Schicht wäre diejenige, die den CSF-Austritt begrenzt.

Wichtig ist, dass in unserer Studie die intrakraniellen Luftmengen bei Patienten, die in Institut 2 operiert wurden, im Vergleich zu Institut 1 deutlich höher waren. Da in Institut 1 die verwendeten Bohrlöcher kleiner waren (5 mm gegenüber 14 mm), könnte man argumentieren, dass die Eine breitere Knochenbohrung könnte möglicherweise für den höheren Liquoraustritt verantwortlich sein. Dennoch zeigte dieser Parameter bei der multivariaten Analyse keinen signifikanten Einfluss auf das Volumen der intrakraniellen Luft, ein Befund, der mit zwei anderen Studien in der Literatur übereinstimmt35,38.

Der Grund dafür, dass die Größe des Bohrlochs keinen wesentlichen Einfluss auf das verlorene Liquorvolumen hat, liegt in der Anwendung der Prinzipien der Fluiddynamik, insbesondere des Torricelli-Gesetzes39, das besagt, dass die Ausflussgeschwindigkeit (v) einer Flüssigkeit durch eine Öffnung eines bis zur Tiefe h gefüllten Behälters (der im Fall einer DBS-Operation mit auf dem Rücken liegendem Patienten durch den Abstand zwischen dem Bohrloch und dem Frontpol dargestellt wird) wird durch die Gleichung \(v = \sqrt{ 2gh}\) (wobei g die Erdbeschleunigung ist). Dieses Gesetz impliziert, dass die Geschwindigkeit des Liquorabflusses nicht konstant ist und im Verhältnis zur Menge an Liquor abnimmt, die aus dem Schädel verloren geht. Obwohl theoretisch die volumetrische Rate des Liquorverlusts sowohl von der Geschwindigkeit der Flüssigkeit als auch von der Querschnittsfläche des Lochs abhängt, ist die Ausflussgeschwindigkeit so, dass der Großteil des Liquorausflusses in den ersten Sekunden nach dem Öffnen der Hirnhäute stattfindet , trotz der unterschiedlichen Bohrlochdurchmesser22,25. Mit anderen Worten: Die durch das Anbringen eines kleineren Bohrlochs gewonnene zusätzliche Zeit für den Liquoraustritt ist im Verhältnis zur Gesamtdauer des chirurgischen Eingriffs zu kurz, um einen signifikanten Effekt auf das Volumen der intrakraniellen Lufteinleitung zu erzielen. Umgekehrt kann bei noch kleineren Fenstern, die für den CSF-Ausfluss zur Verfügung stehen (wie dem, der durch die Oberfläche der durchbohrten Arachnoidea dargestellt wird), eine weitere komplexere physikalische Eigenschaft ins Spiel kommen (d. h. die Oberflächenspannung der Flüssigkeit)40, die möglicherweise den volumetrischen Austritt von CSF begrenzt . Da die Oberfläche der geöffneten Arachnoidea bei beiden Instituten ähnlich war, könnte dies erklären, warum der Unterschied zwischen den in der univariaten Analyse gefundenen Luftvolumina in der multivariaten Analyse nicht bestätigt wurde. Der bei der univariaten Analyse ermittelte Unterschied ist eher auf andere Gründe zurückzuführen (z. B. Störeffekte anderer Variablen), wie weiter unten ausführlicher erläutert wird.

Ähnlich wie die Bohrlochabmessungen war auch die Anzahl der MER-Trajektorien Gegenstand von Debatten unter Forschern13,23,25,41. Theoretisch würde eine höhere Anzahl von MER-Passagen eine größere Oberfläche der geöffneten Hirnhäute und damit ein größeres Volumen des Liquorlecks erfordern. Tatsächlich schien ein einfacher Vergleich mit dem Kruskal-Wallis-Test diese Hypothese zu bestätigen; Dennoch erreichte dieser Parameter in der multivariaten Analyse keine statistische Signifikanz. Im Gegensatz zu unseren Ergebnissen berichteten einige Autoren über einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der verwendeten Spuren und einem größeren Ausmaß an Pneumozephalus (oder Gehirnverschiebung)13,41. Dennoch wurden in ihren Studien zusätzliche Spuren bei Operationen positioniert, bei denen MER als suboptimal galt. Daher ist es schwierig, den Kausalzusammenhang nachzuweisen, da die zusätzlich platzierten Spuren möglicherweise die Auswirkung des zuvor gebildeten Pneumozephalus waren, der die Qualität der Aufnahmen beeinflusste. Darüber hinaus fanden andere Forscher keine Zusammenhänge zwischen den beiden Variablen23,25. In unserer Studie war die Anzahl der von den beiden Instituten verwendeten MER-Spuren unterschiedlich: Während Institut 1 die Verfahren mit einer einzigen Mikroelektrode begann (weitere Spuren wurden schließlich hinzugefügt, um die Lokalisierung des Ziels nach Bedarf zu verbessern), verwendete Institut 2 immer drei. Dennoch war, wie bereits erwähnt, die Menge der an beiden Instituten geöffneten Arachnoidea ähnlich und auf potenziell mehrere MER-Spuren zugeschnitten. Dementsprechend wäre es schwierig gewesen, einen Zusammenhang zwischen der Anzahl der Flugbahnen und dem Pneumozephalus festzustellen.

Wir sind die ersten, die über einen signifikanten Unterschied im Volumen der intrakraniellen Luft zwischen Zielen berichten. Genauer gesagt zeigten zwei Ziele einen signifikanten Unterschied im Vergleich zum STN (der in der multivariaten Analyse als Referenzkategorie verwendet wurde): der Bettkern der Stria terminalis und der hintere Hypothalamus. Ersteres wies im Vergleich zu letzterem ein deutlich geringeres Pneumozephalusvolumen auf. Während wir keine direkte Erklärung für die geringeren Luftvolumina des DBS des BNST fanden, ist es wichtig zu beachten, dass in beiden Fällen der hypothalamischen Stimulation die Ventrikel berührt wurden. Daher ist es möglich, dass die Penetration des Ventrikelsystems zu einer Umverteilung des Liquor durch den Subarachnoidalraum und anschließend zu seinem weiteren Verlust aus den Bohrlöchern geführt hat25. Eine solche Interpretation wurde in der Literatur auch von Khan et al.25 berichtet, obwohl in anderen drei Arbeiten keine Zusammenhänge zwischen Pneumozephalus und Ventrikelpenetration festgestellt wurden13,15,41. Aufgrund seiner spezifischen anatomischen Lage ist der Hypothalamus im Vergleich zu STN, GPI und VIM wahrscheinlich ein Ziel mit einem erhöhten Risiko einer Ventrikelpenetration. Eine sorgfältige Flugbahnplanung kann in solchen Fällen von größter Bedeutung sein, um einen Pneumozephalus zu vermeiden. Obwohl dieses Ergebnis ein interessantes Ergebnis darstellt, ist aufgrund der geringen Anzahl analysierter Fälle Vorsicht geboten.

Wenn die Bohrlochabmessungen und die Anzahl der Flugbahnen in der multivariaten Analyse keine signifikanten Prädiktoren waren, warum unterschieden sich dann die Luftvolumina zwischen den beiden Zentren? Eine vorläufige Erklärung kann durch die Analyse der Verteilungen der beiden signifikanten Prädiktoren (Ziel- und einseitige vs. bilaterale Operation) gegeben werden: Während Institut 2 nur STN- und GPI-DBS umfasste, führte Institut 2 auch 16 Fälle von VIM-Stimulation (21,9 %) durch, was stellen nach BNST das Ziel mit dem niedrigsten mittleren Luftvolumen dar (Abb. 3). Ebenso waren 90,5 % der Implantate am Institut 2 bilateral, verglichen mit 75,3 % am anderen Zentrum. Trotz dieser Unterschiede können wir nicht ausschließen, dass nicht identifizierte Unterschiede zwischen den Operationstechniken der beiden Zentren die Ergebnisse beeinflusst haben könnten.

Ein weiteres wichtiges Problem ist die Hirnatrophie. Da Patienten mit einem höheren Grad an Hirnatrophie vergrößerte Subarachnoidalräume haben (und daher einen höheren Anteil an Liquor/Hirnparenchym als ihre normotrophen Kollegen), besteht bei ihnen möglicherweise ein erhöhtes Risiko, einen Pneumozephalus zu entwickeln41. Um in unserer Arbeit einen Indikator zu finden, der die Hirnatrophie erklären könnte, identifizierten wir das Alter als ersten Indikator dafür; Dennoch fanden wir durch die Einbeziehung dieses Parameters in die multivariate Analyse keine signifikanten Zusammenhänge mit Pneumozephalus42. Auch andere Studien, die andere indirekte Schätzungen der Hirnatrophie (dh des Ventrikelvolumens) verwendeten, konnten keine Korrelationen feststellen14,15. Nur Azmi et al. Durch die Beurteilung des Verhältnisses von extraaxialem Liquor zum gesamten intrakraniellen Volumen wurde umgekehrt ein signifikanter Zusammenhang mit der Menge des Lufteintritts festgestellt. Es könnte sich lohnen, diesen Parameter in Zukunft zu verwenden, um die Gehirnverlagerung während der THS zu analysieren41.

Da der Liquoraustritt, wie bereits erwähnt, ein schwerkraftabhängiges Phänomen ist, wird die Menge an Flüssigkeit, die während der Operation verloren geht, von der Stelle der kranialen Trepanation beeinflusst, die viele Zentren etwas vor der Koronarnaht platzieren43,44. Die Neigung des Kopfes relativ zur lokalen Vertikalen (weitgehend durch die Schwerkraft bestimmt) hängt eng mit der Stelle des Bohrlochs zusammen und ist auch wichtig für die Beurteilung der ausfließenden Liquormenge und darüber hinaus für die Richtung der daraus resultierenden Gehirnverschiebung13,22,24 . Betrachtet man einen Patienten in Rückenlage, sammelt sich nach dem Ersetzen des Liquor cerebrospinalis Luft an den Frontpolen an, was zu einer Verschiebung der Nervenstrukturen entlang einer anterior-posterioren Achse nach posterior führt13,24. Somit wird neben der Stelle der kranialen Trepanation auch die Neigung des Kopfes zu einem wichtigen Faktor, um die Menge der abfließenden Flüssigkeit und die Kraft, die die Gehirnverlagerung verursacht, zu beurteilen.

Da die Eingriffe in beiden Zentren in Quasi-Rückenlage des Patienten durchgeführt wurden (normalerweise mit nur leichter Beugung der Halswirbelsäule, um den Gesamtkomfort zu verbessern) und das Bohrloch leicht vor der Koronarnaht platziert war, war es nicht möglich, dies zu beurteilen Auswirkungen der Lage des Bohrlochs und der Neigung des Kopfes auf das Volumen der intrakraniellen Luft. Dennoch glauben wir, dass die Planung des chirurgischen Eingriffs, bei dem das Bohrloch am höchsten Punkt des Schädels platziert wird, eine nützliche Lösung sein kann, um die Luftmenge, die den Subduralraum füllt, zu minimieren12. Obwohl die Position des Bohrlochs nur bis zu einem bestimmten Punkt variieren kann, ist es möglich, die Neigung des Kopfes durch Veränderung der Position des Patienten zu regulieren. Unter diesem Gesichtspunkt kann die Verwendung einer halbsitzenden Position von Vorteil sein, da dadurch das Bohrloch an der Oberseite des Schädels verlagert wird. Die halbsitzende Position minimiert nicht nur die Menge an Liquor über dem Bohrloch, sondern verändert auch die Ausrichtung des Gehirns in Bezug auf die lokale Vertikale. Folglich würde sich Luft oben auf der Schädelkonkavität ansammeln, was zu einer stärkeren als geringeren Kraft führen würde.

Einige wichtige Einschränkungen unserer Studie müssen anerkannt werden. Erstens war die von den beiden Instituten angegebene Operationsdauer nicht einheitlich: Während die von Institut 2 der vom Hautschnitt bis zur Hautnaht verstrichenen Zeit entspricht, umfasste die zweite auch die anästhesiologische Zeit. Da die Zeit für anästhesiologische Eingriffe bei Wachoperationen am Institut 1 als marginal angesehen werden kann (sie umfasste lediglich die Zeitspanne für die Lagerung des Patienten und die Injektion von Lokalanästhetika), kann sie als vernachlässigbar angesehen werden. Wenn hingegen eine Vollnarkose erforderlich war, war die Wahrscheinlichkeit größer, dass die Operationslänge beeinträchtigt wurde. Daher gehen wir davon aus, dass diese Verzerrung unter den in unserer Studie analysierten unabhängigen Variablen vor allem bei Schlaf- und Wachverfahren ein Problem darstellte. Obwohl bei der multivariaten Analyse eine Kontroll-Tiefschlaf- vs. Wach-Tiefschlafanalyse hinzugefügt wurde, ist es möglich, dass eine solche Verzerrung die Ergebnisse teilweise beeinflusst hat. Zweitens haben wir in unserer Analyse den arteriellen Druck nicht untersucht, den einige Autoren aufgrund der mit dem Herzzyklus verbundenen Veränderungen des ICP als potenziellen Risikofaktor für einen Pneumozephalus betrachten38. Obwohl sich BNST und Hypothalamus als wichtige Prädiktoren für die intrakranielle Luft herausstellten, ist bei der Interpretation dieser Ergebnisse aufgrund der geringen Anzahl entsprechender Fälle, die in unserem Datensatz analysiert wurden, Vorsicht geboten.

Die Operationszeit und die Verwendung intraoperativer Mikroelektrodenaufzeichnungen haben keinen wesentlichen Einfluss auf die Bildung eines Pneumozephalus während Tiefenhirnstimulationsverfahren. In ähnlicher Weise sind andere potenzielle Risikofaktoren (z. B. Größe der Bohrlöcher, Anzahl der MER-Trajektorien, Alter des Patienten und Wach- vs. Schlafoperation) keine signifikanten Prädiktoren für das intrakranielle Luftvolumen. Im Gegensatz zu einseitigen Implantaten besteht bei bilateralen Implantaten ein deutlich erhöhtes Risiko für die Entwicklung eines Pneumozephalus. Der Standort des Ziels kann das Volumen der subduralen Luft beeinflussen (im Bettkern der Stria terminalis und im hinteren Hypothalamus besteht möglicherweise ein geringeres bzw. höheres Risiko für einen Pneumozephalus). Die Minimierung des Lufteintritts in den Schädel während DBS-Eingriffen ist entscheidend, um eine genaue Elektrodenplatzierung zu gewährleisten. Das Anbringen von Bohrlöchern an den höchsten Punkten des Schädels im Verhältnis zur intraoperativen Position des Patienten kann ein effektiver Weg sein, dieses Ziel zu erreichen.

Die Daten sind auf begründete Anfrage beim korrespondierenden Autor (GI) erhältlich.

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Referenzen herunterladen

Die Autoren danken der Universität Mailand für ihre Unterstützung durch die APC-Initiative und Prof. Luciano Iess für die Erklärungen, die sie den Autoren zu den physikalischen Prinzipien des CSF-Austritts gegeben haben.

Diese Forschung erhielt keine spezifische Förderung von einer Förderagentur im öffentlichen, kommerziellen oder gemeinnützigen Sektor.

Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen: Guglielmo Iess und Giulio Bonomo.

Abteilung für Neurochirurgie, IRCCS-Stiftung Carlo Besta Neurological Institute, Mailand, Italien

Guglielmo Iess, Giulio Bonomo und Vincenzo Levi

Universität Mailand, Mailand, Italien

Guglielmo Iess & Giulio Bonomo

Abteilung für Neuroradiologie, IRCCS-Stiftung Carlo Besta Neurological Institute, Mailand, Italien

Domenico Aquino

Abteilung für Neurochirurgie, IRCCS Galeazzi Orthopädisches Institut, Mailand, Italien

Guglielmo Iess, Edvin Zekaj und Domenico Servello

Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, University of California, Los Angeles, USA

Federica Half

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Die Materialvorbereitung und die Datenerfassung wurden von GI, GB und EZ durchgeführt. Konzeption und Design wurden von GI, DA und VL durchgeführt, während der erste Entwurf des Manuskripts von GI verfasst wurde und alle Autoren frühere Versionen des Manuskripts kommentierten. FM und GI führten statistische Analysen durch. DS überprüfte und validierte das endgültige Manuskript. Die Autoren bestätigen, dass der menschliche Forschungsteilnehmer eine informierte Einwilligung zur Veröffentlichung des Bildes in den Abbildungen gegeben hat. 1 und 5.

Korrespondenz mit Guglielmo Iess.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Iess, G., Bonomo, G., Levi, V. et al. MER und längere Operationszeit sind keine Risikofaktoren für die Bildung eines Pneumozephalus während der THS. Sci Rep 13, 9324 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-30289-5

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Eingegangen: 20. Oktober 2022

Angenommen: 21. Februar 2023

Veröffentlicht: 08. Juni 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-30289-5

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