Beim Fibertracking handelt es sich um ein bildgebendes Verfahren, in welchem mittels MRT die Faserverbindungen des Gehirns und Rückenmarks dargestellt werden können. Dies hat insbesondere in der Tumorchirurgie eine hohe Relevanz zur Operationsplanung.

Hintergrund

Das Verfahren nutzt einen Effekt aus, den fließendes Wasser auf die kernspintomographische Bildgebung ausübt. In einem Wasserglas beispielsweise kann Wasser in alle Richtungen gleichmäßig fließen. Eine Bevorzugung einer bestimmten Richtung besteht dabei nicht. Man könnte so bei einer Kernspintomographie des Wasserglases an jedem Punkt eine sogenannte «Isotropie» messen. Im Gehirn befindet sich Wasser zum einen in Blutgefäßen. Zum anderen findet es sich auch im Gewebe innerhalb der Nervenzellen und den darum liegenden Bindegewebszellen. In größeren Faserbündeln kann Wasser also bevorzugt in Richtung der Fasern fließen. Man spricht von einer «fokalen Anisotropie». Diese lässt sich durch spezielle kernspintomographische Messungen für jeden Punkt im Gehirn bestimmen und wird durch einen «Eigenvektor» beschrieben.

Historisch

Erste Veröffentlichungen der Diffusions-Tensoren erfolgten in den 80er-Jahren. Eine Weiterentwicklung stellte die 1999 erstmals von Pajevic und Pierpaoli gezeigte Farbcodierung dar, bei der Fasern in Kopf-Fuß-Richtung blau dargestellt, Fasern in links-rechts-Richtung rot dargestellt und Fasern in vorn-hinten-Richtung grün dargestellt sind. Dadurch war es möglich, beispielsweise die Pyramidenbahn als starke tief blaue Struktur darzustellen. Diese verbindet die Nervenzellen im Hirnmantel, welche zum Beispiel für die Bewegung von Armen und Beinen essenziell sind, mit dem Rückenmark.

Es gab trotz dieser Weiterentwicklungen weiterhin Einschränkungen in der bildgebenden Auflösung und es kam im Jahr 2012 zu einer Weiterentwicklung basierend auf der bisherigen Technologie, das sogenannte High Definition Fiber Tracking (HDFT). Mit diesem Verfahren können nun auch sich überkreuzende Faserverbindungen bis auf wenige Ausnahmen korrekt darstellen lassen sowie der Ursprung und die Zieltermination der Faserverbindung mit deutlich weniger Artefakte darstellen lassen. Für die neurochirurgische Anwendung bringt dieses neue Verfahren neue grundlegende Aspekte in der Operationsplanung, da mit dem High Definition Fiber Tracking nun auch akkurat der exakte Verlauf der Hirnnerven dargestellt werden kann, was bislang nur eingeschränkt möglich war. Ebenso können mit dieser neuen Methodik wichtige Faserbündel wie beispielsweise die Sehbahn genauer dargestellt werden, was zu einer erhöhten Patientensicherheit führt.

Limitationen

Verfahren wie Fibertracking haben jedoch auch Einschränkungen, da diese nicht die anatomischen Strukturen wiederspiegeln. Insbesondere können ausgeprägte Ödeme im Bereich des Tumors die Verlässlichkeit dieses Verfahrens deutlich beeinträchtigen.

Abbildung

Fibertracking des Fasciulus arcuatus — Darstellung des Fasciulus arcuatus mittels Fibertracking basierend auf MRI Bildern mit Hilfe der BrainLab Software.

Fibertracking Tractus corticospinalis — Darstellung des Tractus corticospinalis mit Hilfe von Fibertracking basierend auf MRI Bildern und der BrainLab Software.

Klinische Relevanz

Bei Hirntumore, welche sich in der Nähe funktionell wichtiger Bahnen befinden, kann das Fibertracking ein wichtiger Teil der Operationsplanung sein. Dies betrifft vor allem Tumore nahe dem Sprach-, Seh- und Bewegungszentrum.