Hintergrund:

Die krankhafte Aussackung eines Blutgefäßes im Gehirn wird als Aneurysma bezeichnet und lässt sich mittels bildgebender Verfahren bei ca. 2-3% der Normalbevölkerung nachweisen [1]. Die Gefahr dieser Erkrankung liegt in der potentiellen Ruptur des Aneurysmas, welche das akut lebensbedrohliche Krankheitsbild der Subarachnoidalblutung zur Folge hat. Die Wahrscheinlichkeit einer Aneurysmaruptur kann grob gemittelt über alle Aneurysmatypen mit ca. 5% in 5 Jahren angegeben werden [1, 2]. Die Inzidenz der Subarachnoidalblutung beträgt ca. 9/100.000 Personen/Jahr. Kommt es zu einer Ruptur, ist die Ausschaltung des Aneurysmas aus der Durchblutung ein vorrangiges Behandlungsziel, da nur so die Gefahr einer weiteren und dann häufiger tödlichen Blutung gestoppt werden kann. In der Mehrzahl der Fälle erfolgt die Behandlung von Hirngefäßaneurysmen heutzutage aus dem Gefäßinneren mittels der sogenannten Coil-Embolisation [3]. Hierbei wird das Aneurysma über einen in die Leistenschlagader eingeführten Katheter unter Röntgenkontrolle aufgesucht und mittels des Einbringens weicher Platinspiralen („Coils“) sukzessiv verschlossen, sodass kein Blut mehr aus dem Aneurysma austreten kann. Derartige Eingriffe werden derzeit in über 60 spezialisierten Zentren in Deutschland durchgeführt, sowohl bei Patienten mit akuter Subarachnoidalblutung als auch bei Patienten, bei denen zufällig im Rahmen anderer Untersuchungen ein Aneurysma diagnostiziert wurde.

Ziel:

Unser Ziel ist die Entwicklung eines neurointerventionellen Trainingsmodells, anhand dessen katheterbasierte Operationen zur Behandlung von Hirngefäßaneurysmen trainiert werden können. Dieses Modell soll die derzeit zu Aus- und Weiterbildungszwecken stattfindenden Tierversuche an Kaninchen oder Schweinen reduzieren. Die Besonderheit des NTM ist die Möglichkeit, tatsächliche bei Patienten beobachtete Aneurysmen zu generieren und solche
realen Fälle in beliebiger Häufigkeit modellbasiert nachzustellen und zu trainieren. Zudem kann das NTM gezielt mit individuellen Blutgefäßgeometrien ausgestattet werden, um unterschiedliche Schwierigkeitsgrade des Zugangsweges für den Katheter durch das Gefäßsystem im Körper zu simulieren. Diese Möglichkeit geht weit über die Tierversuche hinaus, bei der nur zufällig entstehende Geometrien induziert werden. Durch austauschbare Aneurysmen ist zudem das Einbringen mehrerer Coils möglich. Durch die AngiographieAnlage im Katheterlabor wird ein operationsnahes Training mit Röntgenstrahlen ermöglicht. Ergänzend zu diesem Einsatz wird eine röntgenstrahlfreie Behandlungssimulation ermöglicht, um das erste Erlernen des Prozesses und häufige Üben auch ohne den Einsatz von angiographischen, röntgenstrahlbasierten Messungen durchführen zu können. Durch eine weitere Konfiguration des NTM wird das Üben einer behandlungsinduzierten Ruptur des Aneurysmas und den Umgang mit einer solchen Komplikation realisiert.

Modelle:

Die Entwicklung patientenspezifischer Aneurysmamodelle ist der Fokus unserer Arbeitsgruppe. Durch additive Fertigungsverfahren („3D-Druck“) ist es möglich, Kunststoffmodelle von Hirngefäßaneurysmen zu entwickeln, die sich individuell aus patientenspezifischen Bilddaten erstellen lassen und die für beim Menschen angewandten Kathetermaterialien zugänglich sind [3].

Fragestellungen:

1. Reproduzierbarkeit der Aneurysmasondierung im Labor – Einfluss von Katheterform und -größe?
2. Kann Modell-basiertes Training angiographisch-interventionelle Fähigkeiten verbessern?
3. Neue Methoden, neue Devices – was funktioniert, was macht Probleme?

Kurse

Das Hermann Zeumer Labor für experimentelle Neuroangiographie bietet die Möglichkeit, Trainingskurse für Ärzte an anatomisch detaillierten Gefäßmodellen in einer realistischen Umgebung durchzuführen. Die Kursinhalte lassen sich auf das individuelle Lernbedürfnis der Teilnehmer abstimmen. Prinzipiell können nahezu alle in der Neuroradiologe verwendeten endovaskulären Therapieverfahren (Aneurysmacoiling, Stenting, Flow Diversion, Flow Disruption) an Modellen erlernt und trainiert werden. Ein Schwerpunkt der Kurse liegt im Erlernen der Anwendung und Haptik der verwendeten, originalen Behandlungsmaterialien und im Verständnis des Verhaltens der Implantate in einer anatomisch realistischen Umgebung. Auch ausgewählte Behandlungskomplikationen (wie z.B. die Aneurysmaruptur) können im Modell nachgestellt werden.

Quellen:

1. Fiehler, J., [Unruptured brain aneurysms: when to screen and when to treat?]. Rofo, 2012. 184(2): p. 97-104.

2. Investigators, U.J., et al., The natural course of unruptured cerebral aneurysms in a Japanese cohort. N Engl J Med, 2012. 366(26): p. 2474-82.

3. Frolich, A.M., et al., 3D Printing of Intracranial Aneurysms Using Fused Deposition Modeling Offers Highly Accurate Replications. AJNR Am J Neuroradiol, 2016. 37(1): p. 120-4.