title: Targeting the nucleus subthlamicus for stereotactic surgery of deep brain stimulation in drug-refractory parkinson´s disease
title: Zielpunktfindung bei der Planung der stereotaktischen Operation zur tiefen Hirnstimulation des Nucleus subthalamicus bei Patienten mit medikamentenrefraktärem Morbus Parkinson
Creators: name: Stiksrud, Elisabeth Mirjam
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2012
Subjects: Parkinson´s disease
Medizin, Gesundheit
Deep brain stimulation
Mikroableitung
L-Dopa-Langzeitsyndrom
Stereotactic surgery
Hirnstimulation
Stereotaktische Hirnoperation
Zielpunktplanung
Nucleus subthlamicus
Parkinson-Krankheit
Micro electrode recording
Intraoperative Teststimulation
Nucleus subthalamicus
Neurochirurgie

description: Background and study aims: To
      investigate targeting of the Nucleus subthalamicus (STN) for
      implantation of deep brain stimulation (DBS) electrodes in
      patients with advanced Parkinson’s disease. The aim of this
      study was to evaluate the accuracy of the individually
      planned target by T2-weighted MRI compared to the previously
      used standard coordinates, to evaluate the efficacy of
      intraoperative microelectrode recording, especially by using
      only one central trajectory and to evaluate the success of
      the operation concerning the reduction of symptoms and side
      effects. Patients, material and methods: 52 patients, who
      underwent DBS between 2003 and 2006 in the Neurosurgical
      Department at the University Hospital Marburg, were endosed
      in the study. Targeting of the STN was done by fusion of MRI
      and CT-scans prior to the operation. During operation,
      microelectrode recording of the central trajectory was
      conducted routinely. In case of failure in recording the
      signal characteri- stic of the STN, microelectrode recording
      was done with one additional out of five possible
      trajectories. A test stimulation was performed
      intraoperatively in the awake patient. We evaluated a one
      year follow-up of the motor examina- tion (UPDRS III) and the
      stimulation induced or the operation-dependent side effects.
      Results: We found the laterality of the target point to be
      significantly lower (11,09/ - 11,17mm) than the previously
      used standard coordinates (12/ -12mm). Nonetheless the
      central trajectory led to microelectrode recording of the STN
      signal in 74% for the left and 68% for the right side.
      Additional microelectrode recordings of other trajectories
      after failed central recording showed an additional benefit
      only in solitary cases. The angle of the trajectory had no
      systematic influence on side effects during test stimulation
      and on the postoperatively reported psychopathological
      outcome. There was a significant benefit documented by the
      UPDRS motor score without medication from pre- to
      postoperative (symptom reduction on average by 34,3 points).
      Conclusion: The planning of STN target on MRI more medial and
      dorsal than previously performed was accurate and led to good
      results of intraoperative microelectrode recording with the
      central trajectory. Hereby, the permanent stimulation
      electrode with four contacts placed with the top of the last
      contact on the target point, covers the whole STN. The
      effectiveness is supported by the the positive motor outcome
      in one year follow-up. Microelectrode recording of the
      central trajectory is sufficient to confirm the STN target
      and especially relevant to indicate misplacement. This
      happens due to the effect of the socalled ”brain shift”. The
      use of only one trajectory compared to five parallel channels
      results in a reduction in operation time and the risk of
      intraoperative complications. In our patient collective,
      there was no relation between the angle of the trajectory and
      the outcome of the operation or any side effects. Further
      controlled studies are needed to investigate these multiple
      interactions of deep brain stimulation for Parkinson’s
      disease.
description: Hintergrund und Untersuchungsziel:
      Untersucht wurde die Zielpunktfindung bei der Implantation
      von Elektroden zur tiefen Hirnstimulation in den Nucleus
      subthalamicus (STN) bei Patienten mit fortgeschrittenem M.
      Parkinson. Ziel war die Prüfung der Genauigkeit der
      individuellen Bestimmung des Zielpunktes am T2-gewichteten
      MRT im Vergleich zu den zuvor verwendeten
      Standardkoordinaten, die Prüfung von Nutzen und Effektivität
      der intraoperativen elektrophysiologischen Ableitung von
      STN-typischen Signalen, zunächst mittels eines zentralen
      Trajektes, sowie die Prüfung des Operationserfolges
      hinsichtlich der Symptomreduktion und des Auftretens von
      Nebenwirkungen. Patienten, Material und Methoden: Die
      Planungs- und Operationsdaten von 52 Patienten, die im
      Zeitraum von 2003 bis 2006 an der Klinik für Neurochirurgie
      des Universitätsklinikums Marburg operiert wurden, konnten
      ausgewertet werden. Die Planung erfolgte mittels
      präoperativer kernspintomographischer Bildgebung und Fusion
      mit komputertomographischen Lokalisationssequenzen.
      Intraoperativ wurde eine einfache Mikroelektrodenableitung
      zunächst des zentralen Trajektes und bei Nicht- Auffinden des
      STN eine Ableitung weiterer der fünf möglichen Trajekte sowie
      eine Teststimulation am wachen Patienten durchgeführt. Der
      Verlauf wurde mit einem Follow-up von einem Jahr postoperativ
      im Hinblick auf die motorische Untersuchung (UPDRS III) sowie
      das Auftreten von stimulations- oder operationsbedingten
      Nebenwirkungen untersucht. Ergebnisse: Es ergab sich eine
      signifikant geringere Lateralität des Zielpunktes (11,09/
      -11,17mm) im Vergleich zu den Standardkoordinaten (12/-12mm).
      Dennoch wurde in 74% links und 68% rechts mit dem zentralen
      Trajekt ein typisches STN-Signal abgeleitet. Die Ableitung
      von weiteren Trajekten nach frustraner zentraler Ableitung
      führte zwar im Einzelfall, nicht aber systematisch zu einer
      besseren Effektivität der elektrophysiologischen
      Zielpunktbestimmung. Der Trajektorienwinkel hatte im
      untersuchten Kollektiv keinen Einfluss auf intraoperative
      Nebenwirkungen bei der Teststimulation oder postoperativ
      aufgetretene, insbesondere psychopathologische Veränderungen.
      Insgesamt ergab sich eine signifikante Besserung im UPDRS III
      um durchschnittlich 34,3 Punkte im medikamentösen Off
      postoperativ. Schlussfolgerungen: Ein im Vergleich zu älteren
      Planungsmethoden im MRT eher medial-dorsal im STN geplanter
      Zielpunkt führt zu einem intraoperativ erfolgreichen
      Auffinden des STN und zur Ableitung des charakteristischen
      Signals vor Erreichen des endgültigen Zielpunktes. Bei
      Platzierung der endgültigen vierpoligen Stimulationselektrode
      mit dem untersten Pol am geplanten Zielpunkt wird der STN in
      grösst möglicher Ausdehnung erreicht, was auch das positive
      Outcome ein Jahr postoperativ bestätigt. Die intraoperative
      Mikroableitung eines zentralen Trajektes ist ausreichend zur
      Verifizierung des Zielpunktes im STN und insbesondere
      relevant zur Anzeige einer Fehllage, die z.B. durch einen
      „brain shift“ bedingt sein kann. Somit ist im Sinne einer
      Zeitersparnis bezüglich der Operationsdauer und einer
      Risikominimierung bezüglich intraoperativer Komplikationen
      die Verwendung zunächst eines Trajektes dem Ableiten von fünf
      parallelen Elektroden vorzuziehen. Im untersuchten Kollektiv
      besteht kein Zusammenhang zwischen dem Zugangswinkel und der
      Effektivität der Operation oder dem Auftreten von
      Nebenwirkungen, genaueren Prüfung des multifaktoriellen
      Zusammenspiels weiterer kontrollierter Studien
      bedarf.