Intraoperative Visualisierung von feinen Strukturen im Gehirn
Für die bestmögliche neurochirurgische Behandlung müssen Neurochirurg:innen alle Informationen zur Erkrankung zur Verfügung stehen. Medizinische Bildgebung, wie zum Beispiel die Magnetresonanz-Tomografie, leistet dazu einen unverzichtbaren Beitrag, indem morphologische, funktionelle und metabolische Informationen über Pathologien non-invasiv bestimmt werden können. Die intensive Zusammenarbeit mit der Universitätsklinik für Radiologie und Nuklearmedizin stellt sicher, dass auch neue Methoden der Kontrastbildung integriert werden.
Um die Bildgebung nicht nur vor, sondern auch während einer Operation zu verbessern, verfügen wir über ein MR-Gerät mit intraoperativer Verwendbarkeit, das erste in Österreich mit einer Feldstärke von 3 Tesla. Dies stellt eine hohe Bildqualität sicher. Zusammen mit modernen Neuronavigations-Systemen können so alle verfügbaren klinischen Bilder des Gehirns im Operationssaal zur Verfügung gestellt werden.
Molekulare Bildgebung: Ultrastarke Magnetfelder für die Erforschung der Hirntumorbiologie
Seit vielen Jahren kooperieren Neurochirurgie und Radiologie sowohl im Rahmen der Behandlungsplanung von Patient:innen als auch im Rahmen von Forschungsprojekten. Ein Meilenstein ist die gemeinsame Erforschung von Pathologien am 7-Tesla-Scanner des Hochfeld-MR-Zentrums.
Eine hier in Wien entwickelte neue Methode der 7T spektroskopischen Bildgebung erlaubt die Differenzierung von Metaboliten wie Glycin und Glutamin mit hohen Auflösungen, was bei niedrigen Feldstärken nicht möglich ist. Im Vergleich zur neuroradiologischen Tumor-Segmentierung sehen wir eine gute Übereinstimmung und unterschiedliche metabolische Profile zwischen Nekrose, Contrast Enhancement und Ödem.
Eine detaillierte Beschreibung unseres Forschungsstandes wird in folgender Broschüre erfasst: "Meilensteine und Anwendungen der 7 Tesla Magnetresonanz-tomographischen spektroskopischen Bildgebung in Wien"
Seit 2014 wird modernste metabolische Bildgebung auf der Basis von hochaufgelöster MRSI (Magnetresonanz-Spektroskopiebildgebung) in Gliomen zusammen mit Prof. Georg Widhalm getestet.
In der Vergangenheit wurde diese Forschungseinrichtung im Rahmen eines vom FWF geförderten Projektes, „3D 2HG mapping as biomarker for IDH-mutation in glioma“, wissenschaftlich und praktisch konkretisiert.
Gliome, Lymphome und Meningeome werden seitdem mit einer weltweit führenden 3D-MRSI Sequenz mit einer Auflösung von 3,4 mm isotrop gemessen. Erste Ergebnisse in High Grade Gliomen wurden im September 2020 erfolgreich in „NeuroImage: Clinical“ publiziert: „High-resolution metabolic imaging of high-grade gliomas using 7T-CRT-FID-MRSI“.
Seither arbeiten wir an verbesserten Methoden und klinisch relevanten Ableitungen dieser Technologie, zum Beispiel im Rahmen des 2023 begonnen FWF-Projektes „Quantitative metabolic 7T imaging of tumour microenvironments“. Die Ziele des Projektes sind eine bessere quantitative Darstellung von Metaboliten, die Probenahme während der Operation basierend auf diesen Daten und die Bestätigung der metabolischen Bildgebung durch analytische Chemie und Molekularpathologie. Darüber hinaus werden wir die potentiellen Vorteile für die Therapie-Planung und Beobachtung evaluieren und die Korrespondenz zu dem aktuellen Stand der Technik, wie z.B. 5ALA-Fluoreszenz untersuchen.
2020 haben wir mit Studien zum Thema Epilepsie begonnen.
Ein relevanter Prozentsatz von Personen mit fokaler Epilepsie kann nicht erfolgreich medikamentös behandelt werden, und benötigt daher chirurgische Maßnahmen. Der Ursprung der Anfälle im Gehirn ist aber nicht immer klar nachzuvollziehen, weshalb wir erforschen wollen, ob zusätzliche Informationen durch 7T spektroskopische Bildgebung zu verbesserter Behandlung führen können.
Präliminäre Ergebnisse scheinen vielversprechend, um metabolische Veränderungen in Epilepsie-assoziierten Erkrankungen besser als jemals zuvor auflösen zu können.
Mehr dazu erklären Prof. Karl Rössler und Gilbert Hangel in diesem Video: “7T MRSI for Epilepsy: Developing a new neurochemical imaging paradigm”
Intraoperative MR-Systeme sind zwar klinisch weit verbreitet, verwenden aber für den OP standardmäßig nur strukturelle MRT-Methoden. Basierend auf dem Expertenwissen unserer Kliniken, wollen wir weitere fortgeschrittene Methoden zur Darstellung von Funktion und Metabolismus erschließen.
Mit der MR-Spektroskopie wollen wir erforschen, wie sich Gewebe nach minimalinvasiver laserbasierter Erhitzung verhalten.
Auch funktionelle Bildgebung kann intraoperativ durchgeführt werden um den Motorkortex und Ruhenetzwerke im Gehirn direkt vor und nach einem chirurgischen Eingriff abzubilden.
Das Team der Arbeitsgruppe für Molekulare und Intraoperative Bildgebung
Leitung
Priv.-Doz. Dipl.-Ing. Gilbert Hangel, PhD
E-Mail: gilbert.hangel@meduniwien.ac.at
Klinischer Supervisor
Univ.-Prof. Dr.med.univ. Karl Rössler
E-Mail: karl.roessler@meduniwien.ac.at
Wissenschaftliches Personal:
Sagar Acharya - PhD Student
Ahmet Azgin - PhD Student
Cornelius Cadrien - PhD Student
Stefanie Chambers - Studentische Assistentin
Ralph Flandorfer - Studentischer Assistent
Sara Huskic - PhD Studentin
Philipp Lazen - PhD Student
Lorenz Pfleger - PostDoc
Nicolas Weilguny- Studentischer Assistent
Klinische Mitarbeiter:innen:
Dr.in med.univ.et. scient.med. Barbara Kiesel
Dr.med.univ. et scient.med. Mario Mischkulnig
Dr.in med.univ. Julia Shawarba
Dr. med.univ. Matthias Tomschick
Dr. med.univ. Fabian Winter
Dr. med.univ. Jonathan Wais
Dr. med.univ. Vitalij Zeiser
