Water-Jet-Cutting im Schweinehirn: Abhängigkeit der ... · Monro-Kellie-Doktrin kann ein...

Aus der Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie

(Direktor PD Dr. med. H.W.S. Schroeder)

der Medizinischen Fakultät

der Ernst-Moritz-Arndt Universität Greifswald

Water-Jet-Cutting im Schweinehirn:

Abhängigkeit der Dissektionstiefen und

Schneideeigenschaften

von Wasserdruck und untersuchter Hirnregion

Inaugural - Dissertation

zur

Erlangung des akademischen

Grades

Doktor der Medizin

(Dr. med.)

der

Medizinischen Fakultät

der

Ernst-Moritz-Arndt-Universität

Greifswald

2003

vorgelegt von:

Andreas Knapp

geb. am: 31.03.1976

in: Weilburg

Dekan: Prof. Dr. rer. nat. Heyo K. Kroemer

1. Gutachter: Prof. Dr. med. J. Piek

2. Gutachter: Prof. Dr. med. M. Buchfelder

Ort, Raum: Greifswald

Besprechungsraum der Klinik und Poliklinik für

Neurochirurgie

Klinikumsneubau, Sauerbruchstraße

Tag der Disputation: 29. Juni 2004

Inhaltsverzeichnis:

1. Einleitung 1

1.1 Einführung in die Thematik 1

1.2 Neurochirurgische Operationstechniken 1

und deren Risiken

1.3 Die Entwicklung des Water-Jet-Cutting

in der Chirurgie parenchymatöser Organe 4

1.4 Water-Jet-Cutting in der Neurochirurgie –

aktueller Kenntnisstand und Fragestellung

der vorliegenden Arbeit 5

2. Material und Methodik 8

2.1 Studiendesign 8

2.2 Versuchsaufbau und Durchführung 8

2.2.1 Hirnentnahme 8

2.2.2 Durchführung der Dissektionsversuche 8

2.3 Makroskopische Auswertung 12

2.4 Histologische Aufarbeitung 12

2.5 Mikroskopische Auswertung

und Dissektionstiefenmessung 13

2.6 Statistische Berechnungen 15

3. Ergebnisse 16

3.1 Anzahl der Schnitte pro Hirnregion 16

3.2 Dissektion 17

3.3 Schnittmorphologie 18

3.4 Dissektionstiefen und statistische Ergebnisse 26

3.5 Zusammenfassung der Ergebnisse 31

4. Disskusion 32 4.1 Schnitttiefen 33

4.2 Gefäßpreservation 36

4.3 Schnittränder und Gewebetraumatisierung 37

4.4 Anwendungsprobleme und Lösungsmöglichkeiten 38

4.5 Ausblick 40

5. Literaturverzeichnis 42

6. Anhang 50 6.1 Materialien 50

6.2 Gerätebeschreibung Hydro-Jet „Müritz 1000“ 51

6.3 Langumlaufprogramm zur Paraffineinbettung 52

der Gewebeblöcke

6.4 Herstellung der Färbelösungen 53

6.5 Färbung der Präparate 53

6.6 Auszug aus der Gesamttabelle 54

7. Danksagung 55

8. Lebenslauf 56

9. Bisherige Veröffentlichungen 57

10. Eidesstattliche Erklärung 58

11. Thesen 59

- 1 -

1.

Einleitung

1.1

Einführung in die Thematik

Die Neurochirurgie erfuhr durch den medizinisch technischen Fortschritt

in den letzten drei Jahrzehnten einen starken Aufschwung und konnte

sich als eigene Fachrichtung etablieren. Durch Verbesserung der

operativen Technik und Weiterentwicklung der Intensivmedizin wurde

neben einer Zunahme neurochirurgischer Eingriffe bei Erweiterung des

Indikationsspektrums eine deutliche Reduktion postoperativer

Komplikationen und Mortalität insbesondere für große intrakranielle

Eingriffe erreicht [7, 18].

1.2

Neurochirurgische Operationstechniken und deren Risiken

Im ZNS können postoperative Komplikationen wie z.B. Nachblutungen

und Hirnödementwicklung schnell zu akut lebensbedrohlichen

Zuständen oder bleibenden neurologischen Defiziten führen. Die

Ursache liegt vor allem in der anatomischen Besonderheit des zentralen

Nervensystems. Die knöcherne Hülle des Schädels lässt keine

wesentliche Druck- und Volumenzunahme ohne die Folge massiver

Hirndrucksteigerung und konsekutiver Hirnschädigung zu. Gemäß der

Monro-Kellie-Doktrin kann ein konstanter intrakranieller Druck bei

Volumenzunahme einer der drei Komponenten Hirngewebe, Liquor und

Blut nur durch eine kompensatorische Abnahme einer anderen

Komponente beibehalten werden [30]. Jede über die

Kompensationsfähigkeit von Liquor und Blutvolumen hinausgehende

Volumenzunahme führt zu einer Schädigung des Hirngewebes in Folge

des gesteigerten intrakraniellen Druckes [30]. Intrakranielle

- 2 -

Nachblutungen, ischämische Erweichung und direkte Läsionen durch

das operative Gewebetrauma gefährden den neurochirurgischen

Patienten daher vor allem in der operativen und unmittelbar

postoperativen Phase durch Steigerung des intrakraniellen Drucks und

Entstehung eines gefährlichen Hirnödems [31].

Zur Hirndrucksenkung kommen derzeit prophylaktisch und auch

therapeutisch verschiedene Maßnahmen zum Einsatz. Sie reichen von

Oberkörperhochlagerung über Anwendung forcierter Hyperventilation

bis zur Gabe ödemreduzierender Medikamente [30, 46].

Die Oberkörperhochlagerung stellt die einfachste und wohl auch älteste

Methode der Hirndrucksenkung dar. Dabei erfolgt die Senkung des

Hirndruckes durch verbesserten venösen Abfluß des Blutes aus dem

Schädel und daraus resultierender Abnahme des intrakraniellen

Blutvolumens [30].

Die Hyperventilationstherapie wird derzeit nur noch in seltenen Fällen

angewandt. Die Hirndrucksenkung erfolgt dabei durch eine

Vasokonstriktion der Hirngefäße in Folge Abfall des pCO2 mit

konsekutiver Senkung des zerebralen Blutvolumens. Allerdings kann

eine vasokonstriktionsbedingte Senkung der Hirnoxygenierung bis hin

zur Ischämie und damit zu kritischen Zuständen des Patienten führen

[30].

Als ödemreduzierende Substanzen sind u.a. Osmotherapeutika,

Schleifendiuretika und Tris-Puffer im klinischen Einsatz.

Osmotherapeutika senken den intrakraniellen Druck durch eine lokal

dehydrierende Wirkung. Schleifendiuretika führen über eine Hemmung

der Liquorproduktion zu einer Senkung des Hirndruckes. Tris-Puffer

wird zur Behandlung hirnödembedingter Druckspitzen und bei Versagen

anderer hirndrucksenkender Therapiemaßnahmen eingesetzt. Seine

Wirkung besteht in einer Pufferung der durch das Ödem entstehenden

zentralen Azidose und einer daraus resultierenden Verbesserung der

zerebralen Durchblutung [30, 46].

Auch Schmerzen, Angst und Unruhe des Patienten können über eine

gesteigerte Katecholaminausschüttung zu kritischen Blutdruck- und

- 3 -

Hirndruckanstiegen führen. Deshalb erfolgt häufig eine Analgosedierung

des Patienten zur Prophylaxe eines weiteren Hirndruckanstieges.

Mittels dieser umfangreichen Therapiemöglichkeiten und modernster

Intensivmedizin läßt sich die Entwicklung des postoperativen Hirnödems

mit konsekutiver Gefahr für das Leben des Patienten deutlich reduzieren.

Die Hirnherniation stellt jedoch unverändert die häufigste Todesursache

nach neurochirurgischen Eingriffen dar [31].

Neben Weiterentwicklung der medikamentösen Therapie bietet die

Reduktion des operativen Gewebetraumas einen vielversprechenden

Ansatz zur Verringerung des postoperativen Hirnödems. Um dieser

Forderung gerecht zu werden, haben in jüngster Zeit verschiedene

gewebeschonende Dissektionsverfahren wie die Laserdissektion und die

Ultraschallaspiration in das neurochirurgische Operations-

Instrumentarium Einzug gehalten.

Der Laser ermöglicht eine Gewebedissektion ohne mechanische

Irritation. Gefäße werden durch die entstehende Hitze koaguliert, so dass

ein blutarmes und übersichtliches Operieren möglich ist [9, 38].

Allerdings kommt es durch die thermische Belastung in unmittelbarer

Umgebung des Laserstrahls zu Karbonisationseffekten und zu

Rauchentwicklung, wodurch die Sicht auf das Operationsfeld behindert

werden kann. Außerdem bleibt auch bei diesem Verfahren die Bildung

späterer gliöser Narben aufgrund ausgeprägter Nekrosezonen nicht aus

[36, 38].

Der Ultraschallaspirator (Cavitron Ultrasonic Surgical Aspirator, CUSA)

erreicht eine Gewebedurchtrennung bei gleichzeitiger

Gewebeselektivität [4, 13, 34, 36, 38]. Hierbei wird das Gewebe unter

Kontakt mit der hochfrequent schwingenden Spitze des Instruments

aufgelöst, durch die gleichzeitige Spülung emulgiert und durch eine

Saugvorrichtung aspiriert. Ein thermischer Gewebeschaden ist im

Gegensatz zum Laser ausgeschlossen, allerdings kommt es bei der

- 4 -

Dissektion von Hirngewebe häufiger zu Blutungen und das Handstück

der Ultraschallaspiratoren ist bauartbedingt relativ groß und unhandlich.

1.3

Die Entwicklung des Water-Jet-Cutting in der Chirurgie

parenchymatöser Organe

Ursprünglich für die Industrie und hier für die exakte Trennung

verschiedenster Materialien entwickelt [1, 5, 6, 9, 11, 19-22, 36], wird

die Technik der Wasserstrahl-Dissektion in der Medizin seit knapp zwei

Jahrzehnten in der Leber- und Nierenchirurgie eingesetzt [2, 25, 33, 34].

Diese Technik basiert auf dem Prinzip, Wasser durch eine Düse zu

führen, wodurch ein in Druck und Durchmesser variabler, sehr dünner,

hoch präziser Wasserstrahl entsteht, der als Schneidmedium eingesetzt

wird (in der Medizin wird physiologische Kochsalzlösung als

Schneideflüssigkeit verwendet, im Folgenden als Wasser bezeichnet). Im

Gegensatz zu Laser und Ultraschallaspirator treten keine thermischen

oder mechanischen Nebeneffekte im umgebenden Gewebe auf, was zu

einer deutlichen Reduktion des operativen Gewebetraumas beitragen

könnte.

Ein weiterer Vorteil dieser Technik läge in der Gewebeselektivität der

Dissektion, da verschiedene Gewebe dem Wasserstrahl

unterschiedlichen Widerstand entgegensetzen [25, 27, 28].

PAPACHRISTOU und BARTERS beschrieben 1982 erstmals die

erfolgreiche Durchtrennung von Lebergewebe mit Hilfe eines Water-Jet

Dissektors [25]. Sie stellten fest, dass die Hepatozyten bei Kontakt mit

dem Wasserstrahl aus dem intrahepatischen Gewebeverband heraus

gewaschen wurden. Blutgefäße und Gallengänge zeigten sich unverletzt

und konnten anschließend unter direkter Sicht ligiert und durchtrennt

werden. Daraus resultierte ein im Vergleich mit herkömmlichen

Operationsmethoden geringerer Blutverlust bei minimiertem

Operationstrauma. Ende der 80´er Jahre wurden ihre Feststellungen im

- 5 -

Wesentlichen von PERSSON und BENGMARK, sowie von UNE und

HORIE bestätigt [27, 28, 45].

Im selben Zeittraum testeten SCHÜLLER et al. die Technik des Water-

Jet-Cutting an der Niere. Auch sie beobachteten die selektive

Trennwirkung des Jets und konnten damit das Nierenparenchym unter

Schonung der Blutgefäße trennen, bzw. entfernen [39].

Zusammenfassend ergaben Untersuchungen zum Vergleich von Water-

Jet-Verfahren und anderen Dissektionstechniken wie z.B. dem

Ultraschallaspirator und dem Laser eine geringere Operationszeit mit

häufig reduziertem Blutverlust und eine identische, teilweise sogar

geringere Gewebetraumatisierung bei nahezu gleichwertiger

Gewebeselektivität [16, 33, 34, 38].

1.4

Water-Jet-Cutting in der Neurochirurgie – aktueller Kenntnisstand

und Fragestellung der vorliegenden Arbeit

Diese Eigenschaften machen den Water-Jet auch für den Einsatz in der

Neurochirurgie interessant. Zur neurochirurgischen Anwendung des

Water-Jet-Cutting wurden bisher allerdings nur vereinzelte Studien

durchgeführt.

Ersten klinischen Einsatz fand ein Vorläufer des Water-Jet 1987 bei der

operativen Entfernung von Meningeomen durch TOTH und VAJDA

[44]. Sie machten sich die druckübertragende Eigenschaft des Wassers

zunutze, indem sie zwischen die Hirnoberfläche und den Tumor Wasser

einspritzten, wodurch das Tumorgewebe von der Hirnoberfläche

abgehoben wurde.

1988 untersuchte TERZIS das Water-Jet-Cutting unter Einsatz eines

nicht zugelassenen Prototypen an Kadaverschweinehirnen [42, 43]. Er

- 6 -

stellte eine Korrelation zwischen verwendetem Flüssigkeitsdruck und

Schnitttiefe bei verschiedenen Düsengrößen fest.

Bereits bei Drücken von 0,5 bar konnten Schnitttiefen von 1 mm erreicht

werden. Bei einem Druck von 3 bar betrug die Eindringtiefe der Schnitte

3 - 4,5 mm. Die erreichte Schnitttiefe war in der weißen Substanz größer

als in der grauen Hirnsubstanz. Auffallend war bei allen untersuchten

Düsengrößen (0,1 mm; 0,2 mm; 0,4 mm) ein mit dem Flüssigkeitsdruck

zunächst lineares, dann jedoch abruptes Ansteigen der Schnitttiefe.

Histologisch zeigten sich glatte Ränder der Schnittkanäle im

Hirngewebe, das bis auf eine minimale Wassereinlagerung im Abstand

von 10-20 µm vom Schnittrand keine weiteren pathologischen

Veränderungen aufwies. Gefäße blieben bis zu einem minimalen

Durchmesser von 20 µm bei Drücken bis maximal 5 bar unverletzt.

Ungeklärt blieb die beobachtete hohe Variabilität der Schnitttiefen mit

Abweichungen von 33 % bis 50 %, durch welche ein klinischer Einsatz

der Technik zunächst nicht erfolgte.

Es folgte eine technische Weiterentwicklung des Wasserstrahlgerätes

inklusive der Zulassung für chirurgische Eingriffe. Dieses Gerät

produziert laut Hersteller einen kohärenten druckstabilen Wasserstrahl,

wodurch erneut die Frage seines Einsatzes in der Neurochirurgie

aufgeworfen wurde.

Das Ziel unserer Arbeitsgruppe ist zu untersuchen, ob der Water-Jet eine

sinnvolle Ergänzung des neurochirurgischen Instrumentariums darstellt.

Langfristig ist aber zu fordern, dass eine Reduktion des intraoperativen

Blutverlustes oder des postoperativen Hirnödems gezeigt werden kann.

Nur dann erscheint der Einsatz der Geräte mit seinem organisatorischen

und finanziellen Aufwand gerechtfertigt.

In einer vorhergehenden Arbeit ergab die morphometrische Ausmessung

der Schnitttiefen verschiedener Druckstufen an Kadaverschweinehirnen

einen homogenen Anstieg zwischen 1 und 4 bar. Allerdings

- 7 -

beobachteten wir auch eine größere Streuung der Schnitttiefen bei

höheren Drücken sowie ein häufiges Verstopfen der verwendeten 100

µm Düse [32].

Das neue Gerät besitzt eine CE-Zulassung für den chirurgischen Einsatz

am Menschen. Erste Anwendungen zeigen, dass das Gerät bei Patienten

mit verschiedensten Pathologien eingesetzt werden kann.

Deshalb war es das Ziel der hier vorliegenden Arbeit, die

Schneideeigenschaften einer neuen 120 µm Helix-Düse, welche in der

Leberchirurgie eingesetzt wird und sich dort bewährt hat, an

Kadaverschweinehirnen zu untersuchen. Es sollte geklärt werden, ob

verschiedene Hirnareale wie Großhirn mit Ventrikelependym, Kleinhirn,

Pons sowie Medulla oblongata einen unterschiedlichen

Dissektionswiderstand besitzen und der operative Einsatz damit eine

individuelle Anpassung der Wasserstrahldrücke erfordert.

Hierzu liegen bislang keine Untersuchungen vor.

- 8 -

2.

Material und Methode

2.1

Studiendesign

An insgesamt 25 frisch entnommenen Schweinehirnen wurden die

Dissektionseigenschaften des Water–Jet „Müritz 1000“ (Fa.

Euromed, Schwerin) bei Verwendung einer 120 µm Helix-Düse

und Drücken von 3 bis 12 bar untersucht. Klein- und Großhirn (mit

Ventrikelependym) sowie Pons und Medulla oblongata wurden

jeweils gesondert geschnitten. Nach Fixierung und anschließender

makroskopischer Beurteilung der Gewebe folgten Einbettung und

Standard-HE-Färbung. Abschließend wurden die histologischen

Präparate qualitativ beschreibend ausgewertet und die Beziehung

zwischen verwendetem Flüssigkeitsdruck und Schnitttiefe

morphometrisch bestimmt.

Im Folgenden wird die Versuchsanordnung detailliert beschrieben.

Auf eine Auflistung der verwendeten Materialien wurde bewusst

verzichtet. Die Materialien sind auf Seite 50 im Anhang aufgeführt.

- 9 -

2.2

Versuchsaufbau und Durchführung

2.2.1

Hirnentnahme

Die Organentnahme erfolgte innerhalb einer Stunde nach

Schlachtung der Tiere.

Die Schädelkalotte wurde mit einer Knochensäge nach Entfernung

der Weichteile knapp oberhalb des Hirns horizontal abgesetzt. Von

der Hinterkante der entstandenen Ebene wurde ein zweiter Schnitt

schräg bis zu den Condylen geführt. Ein dritter Schnitt wurde in

der Koronarebene durch Ethmoidalzellen und Orbitae gesetzt.

Anschließend wurden zu beiden Seiten des Hirns die Weichteile

mit Os temporale bis zum Porus acusticus externus entfernt und das

Hirn in toto aus dem Schädel entnommen.

2.2.2

Durchführung der Dissektionsversuche

Innerhalb 1-2 Stunden nach Organentnahme wurden die Hirne in

die einzelnen unterschiedlichen Regionen zerlegt (Abb. 1). Hierzu

wurde zunächst das Kleinhirn durch Durchtrennung der Pedunculi

cerebelli mit dem Skalpell abgesetzt und mittels Schnitt durch den

Vermis in die Hemisphären geteilt (Abb. 1a). Danach erfolgte die

Präparation von Pons und Medulla oblongata (Abb. 1b).

Schließlich wurden die Seitenventrikel jeweils durch einen

Längsschnitt durch die Großhirnhemisphären eröffnet (Abb. 1c).

Von jedem Hirn wurde eine Großhirnhemisphäre für die

Schnittversuche verwendet.

- 10 -

Abb. 1

An Großhirn und Hirnstamm erfolgten Schnitte mit den

Druckstufen drei, sechs, neun und zwölf bar, wobei sechs parallele

Schnitte rechtwinklig zu ihrer Längsachse gesetzt wurden (Abb. 2

und 3).

Abb. 2

a: Kleinhirnhemisphären b: Hirnstamm

c: Großhirnhemisphäre

Schnittfläche

Vermis

Pons

Arteria basilaris

Eröffneter Seitenventrikel

Medulla oblongata

Frontal Rostral

Parietal

Eröffneter Seitenv entrikelmit Ventrikelependym

grau e Substanz weiße Substanz

I II I II IV VISchnitte I-VI

V

- 11 -

Abb. 3

Am Kleinhirn wurde lediglich mit drei und sechs bar geschnitten,

da höhere Druckstufen zu einer kompletten Gewebedurchtrennung

führten. Pro Kleinhirnhemisphäre wurde ein Schnitt gesetzt.

Alle Schnitte wurden mit einer 120 µm Helix-Düse, einem

konstanten Düsen-Gewebeabstand von 1 cm und einem

Düsenvorschub von 1 cm/sec durchgeführt, wobei die Düse erst bei

Anliegen des vollen Drucks der jeweils eingestellten Druckstufe

mittels einer elektrischen Motorschiene (Abb. 3) geradlinig über

die Gewebe geführt wurde. Auf eine gleichzeitige Absaugung der

Schneideflüssigkeit wurde verzichtet, ebenso auf eine Entfernung

der Arachnoidea an Pons und Medulla oblongata vor Durchführung

der Schnittversuche.

Abb. 3

Motorschien e mit Einspann-vor richtung

Handstück

12 0 µm-Düse

Wasserleitung

I

III

II

IV

V

VI

Schnitte I -VI

Pons

Medulla oblongata

Arteria bas ilaris

- 12 -

Es erfolgte eine Photodokumentation der Dissektionsvorgänge.

Die geschnittenen Hirngewebe wurden für 10 Tage in Formalin

fixiert und anschließend makroskopisch ausgewertet.

2.3

Makroskopische Auswertung

Zur makroskopischen Auswertung wurde eine Aufsichtlupe mit

ca.10-facher Vergrößerung verwendet. Die Oberfläche des an die

Einschnitte angrenzenden Hirngewebes wurde auf durch den

Wasserstrahl bedingte Veränderungen untersucht. Der Verlauf der

Schnitte durch die Gewebe und die Beschaffenheit der dabei

entstandenen Schnittflächen wurde erfasst. Zusätzlich wurden die

Schnittkanäle auf verbliebene Gewebebrücken untersucht und diese

hinsichtlich Lokalisation, Anzahl und Ausdehnung beurteilt.

Die makroskopische Beurteilung erfolgte qualitativ beschreibend.

2.4

Histologische Aufarbeitung

Im Anschluss an die makroskopische Auswertung wurden die

Hirnteile rechtwinklig zur Schnittrichtung in 3 mm breite

Gewebeblöcke geschnitten, die sowohl vor als auch nach

maschineller Paraffineinbettung (siehe Langumlaufprogramm zur

Einbettung im Anhang, S. 52) zur Ermittlung der in deren Folge

auftretenden Gewebeschrumpfung vermessen wurden. Für das

Großhirn ergab sich ein Schrumpfungsfaktor der Präparate von

1,385, für das Kleinhirn von 1,28 und für den Hirnstamm von 1,12.

Aus jedem Block wurden nach Standard-HE-Färbung (Programm

des Färbe-Automats siehe Seite 53 im Anhang) zehn histologische

Präparate zur mikroskopischen Beurteilung hergestellt.

- 13 -

2.5

Mikroskopische Auswertung und Dissektionstiefenmessung

Alle Präparate wurden lichtmikroskopisch mit den gleichen

Vergrößerungen untersucht und mit identischen

Bewertungskriterien beurteilt.

Es erfolgte pro Druckstufe eine blinde Auswertung der Merkmale

Schnitttiefe, Schnittqualität, Randqualität, Gewebeveränderungen

und Art des geschnittenen Gewebes, Gewebebrücken und

Blasenbildung im Hirngewebe, die jeweils tabellarisch erfasst

wurden (ein Auszug aus der Tabelle ist auf Seite 54 im Anhang

aufgeführt).

Die exakte Messung der Schnitttiefen erfolgte mit einem

Vergrößerungsprojektor, mit dem die histologischen Präparate

zehnfach vergrößert auf eine ebene Fläche projiziert und vermessen

wurden. Zur Tiefenmessung wurden ausschließlich Präparate

herangezogen, auf denen der tiefste Punkt des Schnittes exakt

bestimmbar war. Über 80 % der Großhirnpräparate und 95 % der

Kleinhirn- und Hirnstammpräparate konnten zur Messung der

Schnitttiefen verwendet werden.

Es wurden die jeweils am höchsten liegenden Punkte zu beiden

Seiten eines Schnittkanals durch eine Linie (I) verbunden und von

deren Mittelpunkt die Distanz (II) bis zum tiefsten Punkt des

Schnittes auf 1/10 Millimeter genau gemessen (Abb. 4).

Abb. 4

I

II

- 14 -

Sämtliche Schnittränder wurden mikroskopisch untersucht und drei

unterschiedlichen Randqualitäten zugeordnet. Dazu wurden

entsprechende Referenzschnitte (Abb. 5a-c) fotografiert, vergrößert

und zur Beurteilung jedes einzelnen Präparates vergleichend

herangezogen.

Im Folgenden wird eine Beschreibung der unterschiedlichen

Randqualitäten gegeben. Entsprachen die Ränder eines

Schnittkanals unter 40-facher Vergrößerung zu über zwei Dritteln

einer dieser Beschreibungen, wurde dem Schnitt die entsprechende

Randqualität zugeteilt.

Während die Schnittränder der Schnittrandqualität 1 glatt wie mit

einem spitzen Stift nachgezogen erscheinen und sich keine einzeln

in den Schnittkanal hinein ragenden Zellanteile finden (Abb. 5a),

erscheinen die Schnittränder der Schnittrandqualität 2 leicht

unregelmäßig. Das randbildende Gewebe erscheint leicht

aufgelockert (Abb. 5b).

Die Schnittränder der Schnittrandqualität 3 präsentieren sich

hingegen unregelmäßig. Hier ragen die randständigen Zellen

voneinander gelöst in den Schnittkanal hinein. Das randbildende

Gewebe erscheint aufgelockert (Abb. 5c).

Abb. 5a-c:

c: Randqualität 3a: Randqualität 1 b: Randqualität 2

- 15 -

Die Widerstände gegenüber der Wasserstrahldissektion wurden für

jede Hirnregion gesondert erfasst und anschließend statistisch

miteinander verglichen.

Im Großhirn wurden die Dissektionswiderstände von Schnitten

durch das Ventrikelependym gesondert ausgewertet.

Ferner wurden die Präparate auf das Vorkommen von

Gewebebrücken innerhalb der Schnittkanäle und kleinen Blasen im

an die Schnitte angrenzenden Hirngewebe untersucht.

2.6

Statistische Berechnungen

Es erfolgte für jede Druckstufe eine statistische Prüfung auf

Differenz zwischen den Dissektionstiefen in den verschiedenen

Hirnregionen. Außerdem wurde geprüft, ob eine Erhöhung der

Druckstufe auch eine signifikant größere Schnitttiefe zur Folge hat.

Ferner wurde die statistische Korrelation zwischen jeweils

angewendetem Flüssigkeitsdruck und den Merkmalen

Schnittrandqualität, Brücken- und Blasenbildung geprüft.

- 16 -

3.

Ergebnisse

3.1

Anzahl der Schnitte pro Hirnregion

An 25 Großhirnhemisphären und 25 Hirnstämmen (Pons und

Medulla oblongata) erfolgten insgesamt 300 Schnitte

unterschiedlicher Druckstufen (siehe Tab. I). Von jedem Schnitt

wurden zehn histologische Präparate lichtmikroskopisch

ausgewertet.

An 50 Kleinhirnhemisphären wurden mit drei bar 35 und mit sechs

bar 15 Schnitte durchgeführt (Tab. I). Bei höheren Druckstufen

kam es zunehmend zu vollständiger Dissektion der

Kleinhirnhemisphären, so dass eine Beurteilung nicht mehr

möglich war. Von jedem Schnitt wurden zehn histologische

Präparate hergestellt und mikroskopisch ausgewertet.

Tab.I

Schnittanzahl Druck [bar]

Großhirn Hirnstamm Kleinhirn

3 60 40 35

6 43 38 15

9 27 36

12 20 36

Gesamt 150 150 50

- 17 -

3.2

Dissektion

Das Hirngewebe wurde sofort bei Kontakt mit dem

Flüssigkeitsstrahl dissektiert und oberflächlich etwas auseinander

gedrängt (Abb. 6).

Abb. 6

Dissektion einer Großhirnhemisphäre

Hands tück

120 µ m Helix-Düse

Jet-Strahl

Schnitt

Seitenventrikelmit Ventrikelependym

Dissektion einer Kleinhirnhemisphäre

Hands tück

120 µm Helix-Düse

Kleinhirnhemisphäre

Pons

Medulla oblongata

Dissektion des Pons und derMedulla oblongata

- 18 -

Lokal kam es dabei zu einem leichten Aufschäumen der

Schneideflüssigkeit und zu einem Verspritzen kleinster Tropfen

durch Reflexion des Wassers an der Gewebeoberfläche.

3.3

Schnittmorphologie

Makroskopisch zeigte das Hirngewebe in unmittelbarer Umgebung

der Schnitte keine Hinweise auf eine mechanische

Gewebetraumatisierung. Die Gewebekonsistenz erschien im

Vergleich mit nicht geschnittenem Hirngewebe unverändert.

Mikroskopisch zeigte das den Schnitten angrenzende Hirngewebe

keine Auftrennung des Zellverbandes und erschien ebenfalls

unverändert im Vergleich mit dem übrigen Hirngewebe.

In wenigen Fällen wurden aus den Schnitträndern herausgerissene

Zellen oder Erythrozyten in den unteren Abschnitten der

Schnittkanäle gefunden.

Die Schnitte klafften oberflächennah wenige Millimeter

auseinander und verjüngten sich in der Tiefe, so dass eine V-

förmige Schnittkanalform entstand (Abb. 7-12).

Abb.7

Aufsicht einer Großhirnhemisphäre

nach Dissektion mit 3 bar

- 19 -

Abb. 8

Seitenaufsicht einer Großhirnhemisphäre


Abb. 9

Aufsicht einer Großhirnhemisphäre


Abb. 10

Abb. 10

Seitenaufsicht einer Großhirnhemisphäre


- 20 -

Abb. 11

Aufsicht zweier Kleinhirnhemisphären


Abb.12

Seitenaufsicht zweier Kleinhirnhemisphären


Auch auf den histologischen Präparaten zeigte sich am häufigsten

ein V-förmiger Einschnitt (Abb. 13 a). Daneben traten Schnitte mit

Kaliberschwankungen am Übergang verschiedener Hirnsubstanzen

auf (Abb. 13 b). Seltener zeigten sich irreguläre Schnittformen mit

schraubenförmigen oder gespaltenen Schnittkanälen (Abb. 13 c).

Schnittkanal durch die Kleinhirnhemisphären

- 21 -

Abb. 13

Am Hirnstamm waren makroskopisch nur oberflächliche Schnitte

zu erkennen, da das Gewebe nach der Dissektion nicht auseinander

klaffte und die Arachnoidea während der Dissektion im Gegensatz

zu den anderen Hirnregionen noch vorhanden war.

Die Arachnoidea wurde durch den Wasserstrahl mit zunehmendem

Druck vermehrt perforiert. Histologisch zeigten sich bei den

Druckstufen 3 und 6 bar nur wenige Perforationen. Mit den

höheren Druckstufen wurde die Arachnoidea meist vollständig

durchtrennt und lag mit den freien Enden den Schnittkanalwänden

an.

Die Untersuchung von insgesamt 17 gefundenen pialen Gefäßen

am Hirnstamm mit einer Aufsichtlupe ließ keine Beschädigungen

erkennen. Auch histologisch zeigten die zwischen 20 und 200 µm

durchmessenden Gefäße keine Destruktionen und imponierten alle

mit einem regelrechten Wandaufbau.

Die Schnittkanäle am Hirnstamm zeigten in der mikroskopischen

Untersuchung im Vergleich mit Groß- und Kleinhirn vermehrt

irreguläre Formen (vgl. Abb. 13 c).

a b cSchnittflächen

Schnittkanäle

Hirngewebe

- 22 -

Die Schnitte an Groß- und Kleinhirn entsprachen nicht in allen

Fällen der geradlinigen Schnittführung, sondern zeigten vor allem

bei den höheren Druckstufen abschnittsweise meanderförmige

Verläufe (Abb.14 a).

Abb. 14

Meanderförmiger Gewebebrücken

Schnittverlauf nach innerhalb eines

Dissektion mit 6 bar Schnittkanals

Beim leichten Auseinanderspreizen der Schnitte konnten die

entstandenen Schnittflächen mit einer Aufsichtlupe untersucht und

einer Makroobjektivkamera photographiert werden.

In den Schnittkanälen verblieben dünne Gewebebrücken, die sich

zwischen den Schnittflächen wenige Millimeter über dem

Schnittkanalgrund ausspannten (Abb. 14 b).

Histologisch konnten die aus drei bis ca. zwanzig Zellschichten

bestehenden Gewebebrücken meist im distalen Drittel von 20 %

der Großhirnschnitte, 36 % der Kleinhirnschnitte und zu ca. 30 %

im Hirnstamm nachgewiesen werden. Meist zeigten die Präparate

nur ein bis zwei Gewebebrücken pro Schnittkanal. Seltener

Vorderhorn eines Seitenventrikels

Gewebebrücken

Schnittkanal

a b

- 23 -

konnten im selben Schnittkanal mehrere übereinander liegende

Gewebebrücken nachgewiesen werden (Abb. 15 a, b).

Abb. 15

Distal der Gewebebrücken wiesen viele der Schnittkanäle

kolbenartige, äußerst glatt begrenzte Auftreibungen auf (Abb. 16).

Abb. 16

a b

Gewebebrücken

Schnittkanal

Tiefster Punkt des Schnittes

Schn ittkanal

Gewebebrücke

Tiefster Punkt des S chni ttes

- 24 -

Innerhalb der Gewebebrücken waren in einigen Fällen feine

Blutgefäße zu erkennen, die den Schnittkanal ohne größere

Beschädigung durch den Wasserstrahl durchzogen (Abb. 17).

Abb. 17

Blutgefäße innerhalb von Gewebebrücken im Schnittkanal:

Oben: ein ca. 200 µm durchmessendes, weitgehend intaktes

Gefäß

Unten: ein nur teilweise dargestelltes , ca. 20 µm

durchmessendes Gefäß

Schnittkanal

Blutgefäß Erythrozyten

Gewebebrücke

Schnittkanal

Gewebebrücke

Blutgefäß

- 25 -

Ca. 12 % der Großhirn- und 22 % der Kleinhirn-Präparate wiesen

in den distalen Bereichen der Schnittkanäle kleinste glattwandige

Blasen im Hirngewebe auf (Abb. 18 a-c). Pro Schnitt zeigten sich

bis zu drei solcher Blasen, die wenige Zellschichten von den

Schnittkanälen entfernt lagen. Zwischen Schnittkanälen und Blasen

konnte keine sichtbare Verbindung ausgemacht werden. Die

Anzahl der Blasen, deren Durchmesser zwischen 20 und 50 µm

betrug, nahm im Großhirn mit Zunahme des Flüssigkeitsdruckes

signifikant ab. Im Kleinhirn und Hirnstamm erwies sich ihr

Vorkommen als druckunabhängig.

Abb.18

Die mikroskopische Untersuchung der Schnittränder ergab für die

weiße Hirnsubstanz eine signifikante Korrelation zwischen

Druckstufe und Randqualität. Während bei den niedrigen

Druckstufen überwiegend äußerst glatte Schnittränder gefunden

wurden, wiesen die Präparate bei Druckerhöhung auf 9 bzw. 12

bar vermehrt unregelmäßig konfigurierte Schnittränder auf.

Für die graue Hirnsubstanz ergab sich dagegen keine Beziehung

zwischen Randqualitäten und Flüssigkeitsdruck.

a b c

- 26 -

3.4

Dissektionstiefen und statistische Ergebnisse

Dissektionstiefe und Flüssigkeitsdruck zeigten im Groß- und

Kleinhirn eine annähernd lineare Korrelation (Abb. 19 a, b und

Tab. II a-d).

Abb. 19 a

Graphische Darstellung von 1. und 3. Quartil, Mittelwert und

Median der Dissektionstiefen pro Druckstufe und Hirnregion (Werte

mit Std.-Abweichung in den Tabellen II a-d)

Dissektionstiefen - Großhirnschwarz: ohne Ependym; rot: mit Ependym)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

3bar

6bar

9bar

12bar

Arbeitsdruck (Düse: 120-µm-Helix-Jet)

Tie

fe in

mm

ohne Ependym 3. Quartil ohne Ependym Mittelohne Ependym Median ohne Ependym 1. Quartilmit Ependym 3. Quartil mit Ependym Mittelmit Ependym Median mit Ependym 1. Quartil

- 27 -

Tab: II a

Großhirn ohne Ependym Druckstufe 3 bar 6 bar 9 bar 12 bar 3. Quartil 8,17 10,80 14,89 20,22 Mittelwert 7,33 9,63 12,79 18,71 Median 7,06 9,28 12,74 19,87 1. Quartil 5,68 7,62 10,53 16,48 Std.-Abw. 2,74 3,27 3,15 2,03

Tab. II b

Großhirn mit Ependym

Druckstufe 3 bar 6 bar 9 bar 3. Quartil 7,20 11,22 11,70 Mittelwert 6,18 9,75 11,70 Median 5,75 9,63 11,63 1. Quartil 4,76 8,31 11,63 Std.-Abw. 1,73 3,42 0,12

Tab. II c

Kleinhirn Druckstufe 3 bar 6 bar 3. Quartil 9,38 13,12 Mittelwert 7,54 9,82 Median 7,26 10,88 1. Quartil 4,83 4,86 Std.-Abw. 3,33 4,55

Tab. II d

Hirnstamm Druckstufe 3 bar 6 bar 9 bar 12 bar 3. Quartil 3,93 6,24 4,42 4,79 Mittelwert 3,06 3,85 3,03 4,19 Median 2,69 3,61 3,04 4,26 1. Quartil 2,10 2,29 2,44 3,92 Std.-Abw. 1,65 2,14 1,36 1,01

- 28 -

Abb. 19 b

Schnitte durch das Ventrikelependym wurden in der

lichtmikroskopischen Auswertung gesondert erfasst und deren

Dissektionstiefen mit den übrigen Schnitten verglichen. Für die

Druckstufen 3 und 9 bar ergab der statistische Vergleich der

Messwerte einen signifikant höheren Dissektionswiderstand für

Schnitte durch das Ventrikelependym (Tab. III, Spalte 4). Für die

Druckstufe 3 bar lag die durchschnittliche Dissektionstiefe dieser

Schnitte bei 6,18 mm, während die übrigen Großhirnschnitte bei

gleicher Druckstufe eine mittlere Schnitttiefe von 7,32 mm

aufwiesen (Abb. 19 a, Tab. II a/b). Bei der Druckstufe 6 bar lag die

mittlere Schnitttiefe für das ependymfreie Großhirngewebe mit

Dissektionstiefen - Kleinhirn und Hirnstamm(schwarz: Kleinhirn; rot: Pons&Medulla ablongata)

0

2

4

6

8

10

12

14

3 bar 6 bar 9 bar 12bar

Arbeitsdruck (Düse: 120-µm-Helix-Jet)

Tie

fe in

mm

Kleinhirn 3. Quartil Hirnstamm Mittel Kleinhirn Mittel

Kleinhirn Median Kleinhirn 1. Quartil Hirnstamm 3. Quartil

Hirnstamm Median Hirnstamm 1. Quartil

- 29 -

9,63 mm allerdings gering unter der des Großhirns mit Ependym

von 9,74 mm. Mit 9 bar wurde das Hirngewebe mit

Ventrikelependym 11,7 mm tief dissektiert, wobei das übrige

Großhirn mit diesem Druck im Mittel 12,78 mm tief geschnitten

wurde.

Das Kleinhirn wies den geringsten Dissektionswiderstand auf

(Abb. 19 b, Tab. II c). Bei 3 bar lagen die Dissektionstiefen (im

Mittel 7,54 mm) signifikant über der des Großhirns (Großhirn

sowohl mit als auch ohne Ependym) und des Hirnstamms (Tab. III,

Spalte 3, 5, 6). Bei Erhöhung der Druckstufe auf 6 bar vergrößerte

sich die mittlere Dissektionstiefe auf durchschnittlich 9,82 mm, ein

signifikanter Unterschied stellte sich jedoch nur zu den Schnitten

an Großhirn mit Ependym und Hirnstamm heraus (Tab III, Spalte 3

u. 5).

Am Hirnstamm führten Veränderungen des Flüssigkeitsdruckes nur

zu unwesentlichen Veränderungen der Dissektionstiefe (Abb. 19 b,

Tab. II d). Auffallend war der für alle Druckstufen signifikant

höhere Dissektionswiderstand des Hirnstamms im Vergleich mit

allen anderen Hirnregionen (Tab. III, Spalte 1-3). Die

durchschnittliche Dissektionstiefe bei 3 bar lag mit 3,06 mm

deutlich unter der des Groß- und Kleinhirns. Bei Erhöhung der

Druckstufe auf 6 bar kam es zunächst zu einem Anstieg der

Schnitttiefe auf 3,85 mm. Interessanterweise kam es bei Erhöhung

des Druckes von 6 auf 9 bar zunächst zu einer Verringerung der

Schnitttiefe auf 3,03 mm, die bei weiterer Erhöhung der Druckstufe

auf 12 bar wieder anstieg und 4,18 mm betrug. (Abb. 19 b / Tab. II

d).

- 30 -

Tabelle III:

Signifikanzen zur Divergenz der Dissektionstiefen in den verschiedenen

Hirnregionen (t-Test [* = p<0.05])

Druck

in bar

HS –

GhmE

HS -

GHoE

HS –

KH

GhmE -

GHoE

GhmE -

KH

GhoE –

KH

3

p<0.0001* p<0.0001* p<0.0001* p<0.0001* p<0.0001* p<0.0001*

6

p<0.0001* p<0.0001* p<0.0001* p=0.0049* p=0.0006* p = 0.0503

9

p<0.0001* p<0.0001* p=0.0240*

12

p<0.0001*

HS: Hirnstamm

KH: Kleinhirn

GHmE: Großhirn mit Ependym

GHoE: Großhirn ohne Ependym

Hervorzuheben ist, dass der Vergleich der Dissektionstiefen

zunächst pro Druckstufe erfolgte. Hier ergaben sich für die

verschiedenen Hirnregionen bei jeweils gleicher Druckstufe

signifikant unterschiedliche Dissektionswiderstände. Eine

Ausnahme bildete lediglich die Gegenüberstellung von [Kleinhirn]

und [Großhirn ohne Ependym] bei 6 bar (Tabelle III).

Weiterhin wurde der Einfluss einer Druckerhöhung auf die

Dissektionstiefen überprüft. Die Ergebnisse zeigten, dass eine

Erhöhung der Druckstufe auch zu einer Vergrößerung der

Schnitttiefen führt. Somit besteht eine signifikante Korrelation

zwischen Flüssigkeitsdruck und Schnitttiefe für alle getesteten

Hirnregionen mit Ausnahme des Hirnstammes. Hier zeigt sich bei

Erhöhung des Druckes von drei auf neun bar und von sechs auf

- 31 -

zwölf bar kein signifikanter Unterschied der Dissektionstiefen

(Tabelle IV, Spalte 2 u.5).

Tabelle IV:

Signifikanzen zum Anstieg der Dissektionstiefe bei Druckerhöhung

(t-Test [* = p<0.05])

Hirn-

Region

3 - 6 bar 3 - 9 bar 3 - 12 bar 6 - 9 bar 6 - 12 bar 9 - 12 bar

Pons/M. p=0.0301* p=0.4597 p=0.0001* p=0.0181* p=0.1745 p<0.0001*

Kleinhirn p<0.0001*

Großhirn

mit Ep.

p<0.0001* p<0.0001* p<0.0001*

Großhirn

ohne Ep.

p<0.0001* p<0.0001* p<0.0001* p<0.0001* p<0.0001* p<0.0001*

3.5

Zusammenfassung der Ergebnisse

Mit dem gewählten Versuchsaufbau konnte neben der

grundsätzlichen Eignung des Water-Jet Verfahrens zur

gewebeschonenden Dissektion von Hirngewebe gezeigt werden,

dass die verschiedenen Hirnregionen mit zunehmender Tiefe in der

Reihenfolge Hirnstamm, Großhirn mit Ependym, Großhirn ohne

Ependym und Kleinhirn bei jeweils gleicher Druckstufe exakt und

zuverlässig durch das Wasserstrahlskalpell unter Verwendung einer

neuen 120 µm Helix-Düse dissektiert werden. Piale Gefäße und

Gefäße innerhalb von Gewebebrücken, die meist im distalen Drittel

der Schnittkanäle liegen, bleiben bis zu einem minimalen

Durchmesser von ca. 20 µm während der Dissektion unverletzt.

- 32 -

4.

Diskussion

In der hier vorliegenden Arbeit wurden die Dissektionseigenschaften

einer neu entwickelten 120 µm-Helixdüse mit einem Hydrodissektor

(„Müritz 1000“ der Fa. Euromed, Schwerin) an frisch entnommenen

Schweinehirnen untersucht.

Ziel war es, die Beziehung zwischen Flüssigkeitsdruck und

Schnitttiefe für verschiedene Hirnregionen zu ermitteln, und

Schnittpräzision der Düse sowie Gewebetraumatisierung

mikroskopisch anhand der entstandenen Schnittränder zu untersuchen.

Die Ergebnisse ergaben eine zuverlässige, schnelle und präzise

Dissektion aller Hirnregionen im getesteten Druckbereich von 3 bis 12

bar.

Flüssigkeitsdruck und Schnitttiefe zeigten eine annähernd lineare

Korrelation, wobei sich unterschiedliche Dissektionswiderstände der

verschiedenen Hirnregionen herausstellten.

Das Kleinhirn zeigte den geringsten Dissektionswiderstand. Gleiche

Druckstufen ergaben im Vergleich mit Großhirn und Hirnstamm stets

größere Schnitttiefen.

Ventrikelependym und Arachnoidea setzten dem Water-Jet einen

zusätzlichen Widerstand entgegen und reduzierten dessen

Dissektionskraft am darunter liegendem Hirngewebe.

Der Hirnstamm besaß den größten Dissektionswiderstand.

Bei klinischer Anwendung des Water-Jet muss den unterschiedlichen

Dissektionswiderständen der verschiedenen Hirnregionen mit einer

entsprechenden Modulation der Druckstufe Rechnung getragen

werden.

- 33 -

4.1

Schnitttiefen

Die durchschnittliche Dissektionstiefe mit 3 bar betrug im Großhirn

zwischen 6,2 und 7,2 mm. Histologisch fand sich ein gerader, V-

förmiger Schnitt im Hirngewebe mit glattem Schnittrand.

Mit dieser Druckstufe wurde das Hirnparenchym zuverlässig und exakt

dissektiert.

Terzis et al. zeigte bereits 1988 mit einem nicht für die Klinik

zugelassenen Prototypen des Water-Jet eine Dissektion von

Hirnparenchym an Kadaverschweinehirnen. Er stellte eine Korrelation

zwischen verwendetem Flüssigkeitsdruck und Schnitttiefe bei

verschiedenen Düsengrößen fest [42, 43].

Im Druckbereich zwischen 0,5 und 3 Bar erreichte er Schnitte mit

einer relativ großen Streuung der Eindringtiefen von 1 bis 4,5 mm.

Bei einem Druck von 3 Bar betrug die von seiner Arbeitsgruppe

gemessene Schnitttiefe 3-4,5 mm. Auffallend war ein mit dem

Flüssigkeitsdruck zunächst lineares, dann jedoch abruptes Ansteigen

der Schnitttiefe [42, 43].

Im Rahmen einer Studie der Klinik für Neurochirurgie und

Neuropathologie in Greifswald wurden 1998 mit einem

weiterentwickelten, klinisch zugelassenen Water-Jet Gerät

Schnittversuche an Großhirnhemisphären frisch entnommener

Schweinehirne durchgeführt und erste klinische Erfahrungen an 9

Patienten (7 Patienten mit Gliomen, 2 Patienten mit

Temporallappenepilepsie) gesammelt. Zur Anwendung kamen 100

µm durchmessende Düsen mit geradem Innenschliff [32].

Zwischen 1 und 6 Bar ergaben sich homogene Anstiege der

Schnitttiefen, die bei höheren Druckstufen allerdings eine größere

Streuung zeigten.

- 34 -

Die morphometrische Ausmessung unserer Schnitte erbrachte im

Vergleich zu Terzis et al. und der oben aufgeführten Arbeitsgruppe in

Greifswald eine größere Dissektionstiefe bei gleicher Druckstufe und

einen nahezu linearen Anstieg der Schnitttiefen ohne sprunghaften

Anstieg bei Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks.

Sowohl die größere Dissektionstiefe als auch deren linearer Anstieg

bei Druckerhöhung führen wir auf die von uns verwendete 120 µm

Helix-Düse zurück. Diese Düse produziert einen laminaren

Wasserstrahl mit einer bohrerartigen Spiralbewegung, der das Gewebe

auseinander drängt. Im Vergleich mit den herkömmlichen 80- und 100

µm Düsen führt vermindert auftretendes Verstopfen der 120 µm Helix-

Düse zu einer zuverlässigeren Funktion bei hoher Schnittpräzision und

größeren Dissektionstiefen mit geringerer Schnitttiefenvariabilität.

Dennoch beobachteten wir pro Druckstufe geringe Schwankungen der

Schnitttiefen.

Wie bereits schon von Terzis et al. [42, 43] beschrieben, fanden auch

wir im distalen Drittel der Dissektionskanäle dünne Gewebebrücken,

die sich zwischen den Schnittkanalwänden ausspannten und vom Jet-

Stahl nicht durchtrennt wurden. Distal dieser Gewebebrücken fanden

sich meist deutliche Auftreibungen der Schnittkanäle (siehe Abb. 16).

Dieses Phänomen führen wir auf eine verminderte Dissektionskraft des

Wasserstrahls unterhalb der Gewebebrücken zurück, wodurch ein Teil

der Schnitttiefenvariabilität erklären werden kann.

Darüber hinaus sind geringe Unterschiede der Kadaverhirne in der

Gewebefestigkeit trotz einheitlicher Entnahme, Vorbehandlung und

Dissektion nicht auszuschließen, da biologische Faktoren wie Alter der

Tiere und Hydratationszustand der Hirne auf die Gewebekonsistenz

Einfluss nehmen.

Für den klinischen Einsatz ergeben unterschiedlichste Konsistenzen

von pathologisch verändertem Gewebe neue Diskussionspunkte.

- 35 -

Entzündliche oder ödematöse Prozesse sowie Tumore mit

verminderter Gewebefestigkeit könnten aufgrund eines geringeren

Dissektionswiderstands eine entsprechende Anpassung der

Druckstufen erfordern. Für die Resektion von festerem Tumorgewebe

werden notwendigerweise höhere Drücke erforderlich, die eine Gefahr

für das gesunde Hirnparenchym darstellen können.

In einer Studie an 35 Patienten der Universitätsklinik Greifswald

wurde der Water-Jet letztes Jahr zur Resektion von Gliomen,

Hirnmetastasen, epileptogenen Herden bei Temporallappenepilepsie,

Kleinhirnhämangioblastomen, Menigeomen und einer Arteria carotis

interna–Stenose in Kombination mit konventionellen

neurochirurgischen Operationstechniken bereits erfolgreich eingesetzt

[29]. Intraoperativ zeichnete sich der Water-Jet durch einfache

Handhabung und zuverlässige, komplikationslose Dissektion der

pathologischen Gewebe aus, für die Drücke zwischen 3 und 45 bar

benötigt wurden. Für die Resektion der Gliome und Metastasen, zur

Epilepsiechirurgie und zur Entfernung der Hämangioblastome waren

Drücke zwischen 3 und 17 bar nötig. Für die Resektion der

gewebsfesteren Menigeome und der ACI-Stenose wurden allerdings

höhere Drücke zwischen 20 und 45 bar notwendig [23, 29].

In einer weiteren klinischen Studie der Neurochirurgischen Klinik der

Universität Greifswald an 10 Patienten mit Hirnmetastasen erwies sich

der Water-Jet als äußerst hilfsreiches Instrument zum Tumor-

Debulking insbesondere von weichen, schlecht zum gesunden

Hirnparenchym demarkierten Tumoren. Es wurde eine präzise

Separation dieser Tumore vom umgebenden Hirnparenchym erreicht

[24].

Die Studien verdeutlichen, dass der Water-Jet zur Resektion von

Geweben verschiedenster Konsistenz geeignet ist, jedoch eine

individuelle Druckanpassung an das jeweilige Zielgewebe

- 36 -

vorgenommen werden muss. Bei Applikation hoher Druckstufen wie

sie z.B. für die Resektion von Menigeomen notwendig werden, ist

unter Einbeziehung unserer Schnitttiefenmessungen ein konsekutives

Risiko für den Patienten denkbar, da ein unbeabsichtigt tiefes

Eindringen des Wasserstrahls in das den Tumor umgebende, gesunde

Hirnparenchym möglich wird und zu einer Gefährdung des Patienten

führen könnte.

4.2

Gefäßpreservation

Unsere Ergebnisse zeigen, dass cerebrale Gefäße von 20-200 µm

Durchmesser innerhalb des getesteten Druckbereichs von 3-12 bar bei

gleichzeitiger Dissektion des Hirngewebes durch den Water-Jet nahezu

unbeschadet bleiben. Die Ergebnisse stützen sich auf Beobachtungen

pialer Gefäße des Hirnstamms und innerhalb von Gewebebrücken

preservierter Gefäße in den Schnittkanälen.

Auch Terzis et al. [42, 43] beschrieb das Vorkommen von

Gewebebrücken in den Schnittkanälen mit darin enthaltenen, vom Jet-

Strahl unbeschadeten Blutgefäßen mit einem minimalen Durchmesser

von 20 µm.

Essig et al. [10] zeigte in einer Studie zur selektiven Hirndissektion mit

dem Water-Jet an der Arteria basilaris und pialen Gefäßen des

Schweinehirns eine Gefäßpreservation vor allem für Druckstufen

zwischen 3-15 bar. In diesem Druckbereich zeigte sich die ca. 1 mm

durchmessende Arteria basilaris bei gleichzeitiger Dissektion des

darunter liegenden Hirngewebes in über 85 % intakt. Die Ergebnisse

konnten durch die Untersuchung pialer Gefäße nach Dissektion an

Großhirnhemisphären untermauert werden.

- 37 -

Bei klinischer Anwendung des Water-Jet könnten die im

Dissektionskanal preservierten Blutgefäße unter direkter Sicht selektiv

ligiert oder koaguliert werden, was eine weitere Reduktion des

intraoperativen Blutverlustes und Gewebetraumas und somit eine

Verminderung des postoperativen Hirnödems ergeben könnte.

In der oben aufgeführten Studie der Klinik für Neurochirurgie in

Greifswald an 35 Patienten mit unterschiedlichen Hirnneoplasien

konnten mit dem Water-Jet im Druckbereich von 3-17 bar stark

vaskularisierte Gliome, epileptogene Herde, cerebelläre

Hämangioblastome und Metastasen unter Erhalt der im Operationsfeld

liegenden Gefäße blutarm reseziert werden.

Bei höheren Druckstufen über 25 bar, wie sie zur Resektion von

Meningeomen notwendig wurden, zeigte sich allerdings auch eine

Dissektion der Gefäße im Operationsfeld [23, 29].

Die Gefäßpreservation und die Gewebeselektivität als wesentliche

Vorteile der Water-Jet- Dissektion verringern sich demnach mit

zunehmender Druckstufe, da ab einem bestimmten Flüssigkeitsdruck

alle Gewebe disseziert werden.

4.3

Schnittränder und Gewebetraumatisierung

Histologisch zeigten sich bei den von uns geschnittenen Hirnen

insbesondere bei 3 und 6 Bar geradlinige Schnitte im Hirnparenchym

mit äußerst glatt begrenzten Schnitträndern. Höhere Druckstufen

ergaben unregelmäßigere Schnittränder. Das den Schnitten

angrenzende Hirngewebe zeigte mikroskopisch keine Traumatisierung

durch das einschießende Wasser.

- 38 -

Auch Terzis et al. und unsere Arbeitsgruppe in Greifswald zeigten

nach der Dissektion mikroskopisch glatte Schnittränder. Terzis et al.

beschrieben allerdings eine Flüssigkeitsansammlung im Hirngewebe

bis zu einem Abstand von 10-20 µm vom Schnittrand, die von uns

nicht gefunden wurde.

Zusammenfassend ergibt sich unter Anbetracht der vorliegenden

Ergebnisse und der klinischen Studien für die 120 µm Helix-Düse ein

optimaler Druckbereich von 3 bis 20 bar, um Gefäßpreservation bei

zuverlässiger und gewebeselektiver Dissektion als wesentliche

Vorteile des Water-Jet zu nutzen, und eine Gefährdung des Patienten

durch übermäßig tiefes Eindringen in gesunde Hirnstrukturen zu

vermeiden.

Bei Applikation höherer Druckstufen für bestimmte klinische

Anwendungsgebiete wie der Resektion von Meningeomen oder

anderen rigideren Tumorgeweben muss der Operateur eine hohe

Aufmerksamkeit hinsichtlich des verwendeten Arbeitsdruckes walten

lassen, um keinen unbeabsichtigten Tiefenschaden des gesunden

Hirngewebes zu setzen.

4.4

Anwendungsprobleme und Lösungsmöglichkeiten

Während der Dissektion beobachteten wir eine geringe Reflexion des

Wassers an der Gewebeoberfläche. Dieses Phänomen wurde bereits

von anderen Arbeitsgruppen als „Back-Spray“ oder „fountain effect“

beschrieben [8, 40].

Zusätzlich beobachteten wir ein leichtes Aufschäumen der

Schneideflüssigkeit bei Kontakt mit dem Hirngewebe.

- 39 -

Das Verspritzen kleinster Tropfen könnte bei klinischer Anwendung,

insbesondere bei septischen Operationen, eine Infektionsgefährdung

für die Operateure darstellen. Weiter wäre ein Ausschwemmen

infektiösen Materials mit der Schneideflüssigkeit in andere Bereiche

des Operationsgebietes denkbar.

Im Operationsgebiet akkumulierendes Wasser könnte die

Dissektionsleistung des Water-Jet herabsetzen und bei Anwendung in

der Tumorchirurgie zu einer nicht zu kontrollierenden Verschleppung

von Tumorzellen führen.

Diese Probleme können jedoch, wie in der Vergangenheit durch einige

Arbeitsgruppen demonstriert, durch Verwendung eines

Kunststoffschildes am Handstück des Water-Jet gelöst werden, das

zurückspritzende Flüssigkeit mit darin enthaltenem infektiösen

Material abfängt [8]. Außerdem kommen im klinischen Einsatz der

Water-Jet-Geräte Absaugvorrichtungen zur Anwendung, die

Flüssigkeitsansammlungen mit darin enthaltenen Zellen oder

entstandenen Schaum im Resektionsgebiet entfernen.

Eine Auswertung von insgesamt 108 in der Neurochirurgischen Klinik

in Greifswald bereits stattgefundenen Operationen mit dem Water-Jet

ergab zudem nur einen postoperativen Abszeß. Damit lag das

Infektionsrisiko für diese Operationen unter dem Normalrisiko für

postoperative Infektionen.

Weiter kam es nach ca. 80 Tumor-Operationen, davon 50 maligne

Tumoren, nur zu einem Frührezidiv eines malignen Melanoms.

Trotz dieser niedrigen postoperativen Komplikationsraten wäre über

den Zusatz zytotoxischer Substanzen zur Schneideflüssigkeit zu

diskutieren. Zusätze zur Minimierung der Oberflächenspannung

könnten zur weiteren Reduktion auftretender Schaumblasen führen.

- 40 -

Während der Dissektion kam es sehr selten zu einer Okklusion der von

uns verwendeten 120 µm Helix-Düse.

Das häufig beschriebene Verstopfen der Düsen [32, 34] beobachteten

wir lediglich in Vorversuchen mit einer 80-µm Düse. Somit scheint die

120 µm Helix-Düse eine akkurate Schnittführung mit glatten

Resektionsrändern unter hinlänglicher Kontrollierbarkeit und

verlässlicher Funktion zu bieten.

Bei Verwendung kleinerer Düsenlumina kann über den Einsatz

elektrolytfreier Schneideflüssigkeit oder einer intermittierenden

automatischen Düsenspülung mit aqua dest. nachgedacht werden.

4.5

Ausblick

Vor einem breiten klinischen Einsatz des Water-Jet erscheinen

zunächst weitere Schnittversuche unter physiologischen Bedingungen

sinnvoll, z.B. an unter Perfusion stehenden Kadaverhirnen, da hier ein

zum unperfundierten Hirn unterschiedlicher Dissektionswiderstand

denkbar ist.

Die von uns und den vorherigen Arbeitsgruppen erfaßte

Gefäßpreservation könnte während der Dissektion, z.B. anhand

austretender gefärbter Perfusionslösung tiefgreifender untersucht und

beurteilt werden.

Zuletzt könnte der Tierversuch weitere Fragen zur

Gewebetraumatisierung im zeitlichen Verlauf anhand von Blutungen

während, und Ödembildung nach der Dissektion sowie der Ausbildung

gliöser Narben nach Abheilung der Schnittdefekte klären.

- 41 -

Weitere Vergleiche zwischen dem Water-Jet-Verfahren und anderen

Dissektionstechniken wie der bipolaren Diathermie, dem Laser und

dem Ultraschallaspirator (CUSA) erscheinen vor dem gegebenen

Hintergrund der grundsätzlichen Eignung des Water-Jet für die

Neurochirurgie sinnvoll.

- 42 -

5.

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Thieme Verlag Stuttgart, 1970, 2. Aufl., 206

19. Labus, T.J., Pilarski, R.:

Fluid jet technology for industrial applications.

Nontraditional Machining, 1986, 23-33

20. Liaou, Z.F., Huang, D.S.:

Nozzel device for the self excited oscillation of a jet.


- 45 -

21. Mazurkiewicz, M., White, J., Galecki, G.:

A model of the water pressure distribution incrack when

impacted by a high pressure water jet.


22. Morris, C.J., Mac Andrew, K.M.:

A laboratory study of high pressure water jet assisting

cutting.


23. Oertel J.; Gaab M.R.; Warzok R.; Piek J.:

Department of Neurosurgery, Ernst Moritz Arndt

University, Greifswald, Germany

Waterjet dissection in the brain: review of the

experimental and clinical data with special reference to

meningioma surgery [In Process Citation]

Neurosurg Rev 2003, 26(3), 168-74

24. Oertel J.; Gaab M.R.; Piek J.:


University, Greifswald, Germany.

Waterjet resection of brain metastases - first clinical

results with 10 patients.

Eur J Surg Oncol 2003, 29(4), 407-14

25. Papachristou, D.N., Barters, R.:

Resection of the liver using a water jet.

Br. J. Surg., 1982, Vol. 69, 93-94 26. Pentchev, R., Damyanov, C., Kavardjikova, V.:

Experimental application of the jet scalpel in renal surgery

in the dog.

Ann. Urol. (Paris) 1993, 27(2), 84-86

- 46 -

27. Persson, B., Jeppsson, M.D.B., Tranberg, K.G.,

Roslund ,K., Bengmark, S.:

The Water scalpell : Description and Initial Results in

Liver Dissection.

Hospimedice Surgery, 1988, 41-44

28. Persson, B., Jeppsson, M.D.B., Tranberg, K.G.,

Roslund, K., Bengmark, S.:

Transection of the liver with a water jet.

Surg., Gyn. & Obstetrics, 1989, Vol. 168, 267-269

29. Piek J.; Oertel J.; Gaab M.R.:


University, Greifswald, Germany.

Waterjet dissection in neurosurgical procedures:

clinical results in 35 patients.

J Neurosurg 2002, 96(4), 690-6 30. Piek, J., Unterberg, A.:

Grundlagen neurochirurgischer Intensivmedizin.

München: Zuckschwerdt, 1999, 201-224

31. Piek, J., Unterberg, A.:

Grundlagen neurochirurgischer Intensivmedizin

München: Zuckschwerdt, 1999, 323, 391, 410

32. Piek J.; Wille C.; Warzok R.; Gaab M.R.

Waterjet dissection of the brain: experimental and first

clinical results. Technical note.

J Neurosurg, 1998, 89(5), 861-4

- 47 -

33. PD. Dr. Rau:

Apparative und methodische Entwicklung des Jet-Cutting

für den Einsatz in der Leberchirugie.

Habilitationsschrift aus der Chirurgischen Klinik und

Poliklinik der Ludwig- Maximilians-Universität München,

1994, Klinikum Großhadern

34. Rau, H.G., Arnold, H., Schildberg, F.W.:

Schneiden mit dem Wasserstrahl (Jet-Cutting) –

eine Alternative zum Ultraschallaspirator ?

Chirurg, 1990, Vol. 61, 735-8

35. Rau, H.G., Meyer, G., Jauch, K.W., Cohnert, T.U.,

Buttler, E., Schildberg, F.W.:

Leberresektion mit dem Water Jet: konventionell und

laparoskopisch.

Chirurg, 1996, Vol. 67, 546-551

36. Russ, D., Schurr, M.O., Melzer, A.:

Dissection Technologies.

End. Surgery, 1994, Vol. 2, 231-233

37. Schöb, O.M., Schlumpf, R.B., Uhlschmid, G.K., Rausis,

C., Spiess, M., Largiadér, F.:

The multimodal Water Jet Dissector – a Technology for

Laparoscopic Liver Surgery.

End. Surg., 1994, Vol.2, 311-314

38. Schurr, M.O., Wehrmann, M., Kunert, W., Melzer, A.,

Lirici, M.M., Trapp, R., Kanehira, E., Buess, G.:

Histologic Effects of Different Technologies for

Dissection in Endoscopic Surgery: Nd:YAG Laser, High

Frequency and Water Jet.

End. Surg., 1994, Vol.2, 195-201

- 48 -

39. Schüller, J., Pensel, J., Terzis, A.J.A. et al.:

Water-Jet-Cutting: A new technique for selective

parenchymal surgery of the kidney.

In Rübben, H, Jocham, D, Jacobi, G (eds.): Investigative

Urology.

Springer Verlag, Berlin, 1988, 55-58.

40. Shekarriz, H., Shekarriz, B., Upadhyay, J., Burk, C.,

Wood, D.P. Jr, Bruch, H.P. :

Hydro-jet assisted laparoscopic partial nephrectomy:

initial experience in a porcine model.

J Urol., 2000, 163(3), 1005-1008 41. Shekarriz, B., Shekarriz, H., Upadhyay, J.,

Wood, D.P. Jr, Bruch, H.P.:

Hydro-jet dissection for laparoscopic nephrectomy:

a new technique.

J Urol., 1999, 54(6), 964-967

42. Terzis, A.J.A:

In vitro Untersuchungen zum Water-Jet-Cutting an

Hirngewebe.

Inauguraldissertation Universität Lübeck, 1988

43. Terzis, A.J.A., Nowak, G., Rentzsch, O., Arnold, H.,

Diebold, J., Baretton, G.:

A new system for cutting brain tissue preserving vessels:

Water Jet Cutting.

Br. J. Neurosurg., 1989, Vol.3, 361-366

44. Toth, S., Vajda, J., Pasztor, E., Toth, Z.:

Saparation of the tumor and brain surface by “Water Jet”

in cases of meningeomas.

J Neuro–Oncology, 1987, Vol.5, 117-124

- 49 -

45. Une, Y., Uchino, J., Horie, T., Sato, Y., Ogasawara, K.,

Kakita, A., Sano, F.:

Liver resection using a Water Jet.

Cancer, Chemoth. Pharmakol., 1989, Vol. 23, 74-77

46. Whittle, I.R.:

Brain tumor surgery: triumphs and tragedies.

J.R. Coll Surg. Edinb., 1999, Vol.44, 72–77

- 50 -

6.

Anhang

6.1

Materialien

• Hydro-Jet- Dissektor „Müritz 1000“ der Firma Euromed, Schwerin

(detaillierte Gerätebeschreibung siehe 6.2)

• 120µm Helix-Düsen, Handstücke

• Flüssigkeitsbehälter mit Befüllungspumpe und Schlauchmaterial

• Elektrischer Schneidetisch

• regulierbare Spannungsquelle

• Scheideflüssigkeit: 0,9 %-ige NaCl-Lösung

• Auffangbecken

• Spülflüssigkeit : Aqua dest.

• stufenlos regelbare Heizplatte

• elektronisches Thermometer

• Glasbehälter, Kunststoffbehältnisse

• Formalin 4%

• Schwammmaterial

• Skalpelle

• Scheren

• Pinzetten

• Präpariermesser

• Knochenmeißel

• Knochensäge

• Hammer

• Tisch mit Einspannvorrichtung

• Vergrößerungsprojektor

- 51 -

6.2

Gerätebeschreibung Hydro-Jet „Müritz 1000“

Das Hydro-Jet Gerät „Müritz 1000“ der Firma Euromed

Medizintechnik, Schwerin, entspricht den Anforderungen der

Richtlinie 93/42/EWG und dem Medizinproduktegesetz.

Das Schneidemedium wird unter Druck (bis zu 120 bar) durch eine

Düse projiziert. Der Druck wird elektro-hydraulisch erzeugt und ist

über einen Fußschalter stufenlos regelbar, ungewollte

Druckschwankungen sind ausgeschlossen. Gewünschte

Druckbereiche sind einstellbar. Das Schneidemedium ist von der

Druckerzeugung vollkommen getrennt; die Sterilität ist somit

gewährleistet (geschlossenes System).

Technisches Datenblatt:

Druck (0-120 bar stufenlos), Kartusche 1000 ml Inhalt

Kapillare: PEEK, Innendurchmesser 0,75 mm,

Außendurchmersser 1,59 mm

Handstücke: Düsen-Durchmesser: 120 µm

Volumenstrom der 120 µm-Düse:

10 bar: 20,9 ml/min; 20 bar: 27,0 ml/min; 30 bar: 32,9 ml/min

Zeitdauer für 1000 ml Schneidemedium bei 10 bar Arbeitsdruck und

120 µm Düse: 47,8 min

Die Befüllung der Kartusche erfolgt mit einer Walzenpumpe. Das

Gerät bedarf nach der Benutzung einer gründlichen Spülung mit

destilliertem Wasser, um das Auskristallisieren von NaCl in den

Düsen und Kapillaren zu verhindern.

- 52 -

6.3

Langumlaufprogramm zur Paraffineinbettung der Gewebeblöcke

Zur Anwendung kam ein Gewebeeinbettautomat vom Karusselltyp

der Fa. Shandon®, Modell „Citadel 2000“, nach 64-stündigem

Formalinbad.

Programm:

Schritt Lösung Zeit in h:min

1 Formalin 1:00

2 96% Alkohol 1:30

3 96% Alkohol 1:30

4 96% Alkohol 1:30

5 96% Alkohol 2:00

6 96% Alkohol 2:00

7 96% Alkohol 2:00

8 Xylol 1:30

9 Xylol 2:00

10 Xylol 2:30

11 Paraffin 2:30

12 Paraffin 3:00

------

23:00

- 53 -

6.4

Herstellung der Färbelösungen

Hämalaun Lösung:

1 g Hämalaun in 1000 ml Aqua dest. lösen

0,2 g NaJO3 (Natriumjodat) zugeben

50,0 g KAL(SO4)2 12*H2O (Kalialaun) zugeben

nach Lösung der Salze aufkochen und erkalten lassen

50,0 g Chloralhydrat zugeben

1,0 g kristalline Ascorbinsäure zugeben

alkalische Eosin Lösung:

1000 ml Alkohol 75%, vergällt

1,5 g Eosin zugeben

10 Tropfen Eisessig zugeben

nach Mischung filtrieren

6.5

Färbung der Präparate

Verwendet wurde ein Färbeautomat der Fa. Shandon®, Modell

„Varistain 24-4“. Die Färbung der Präparate erfolgte in 25 Stationen

zu je 1:30 min.

Station Lösung

1-3 Xylol

4-7 Alkohol (96%-96%-96%-80%)

8 H2O

9-12 Hämalaun

13-16 H2O zum Bläuen

17-18 Eosin

19-22 Alkohol vergällt (80%-96%-96%-99%)

23-25 Xylol

- 54 -

6.6

Auszug aus der Gesamttabelle:

p: Druckstufe [3, 6, 9, 12 bar]

schnitt: Schnitt-Nr. [1-6] zur Identifikation der Schnitte

stufe: Histologische Stufen [1-10]

tiefe: Schnitttiefe [mm]

f: Gewebeschrumpfungsfaktor Großhirn

q: Qualität des Schnittes [1: verwertbar; 2: nicht verwertbar]

v: Blasenbildung [0: nicht vorhanden; 1: vorhanden]

b: Brückenbildung [0: nicht vorhanden; 1: vorhanden]

sub: Substanz, in der der Schnitt verläuft [1: Weiß; 2: Grau; 3: Beide]

rw: Randqualität der Weißen Hirnsubstanz [1-3]

rg: Randqualität der Grauen Hirnsubstanz [1-3]

ep: Ependym [0: nicht geschnitten; 1: geschnitten]

Großhirne p schnitt stufe tiefe f q v b sub rw rg ep -3 1 1 4,1 1,385 1 0 0 2 1 1 0

3 1 2 4,1 1,385 1 0 0 2 1 1 0

3 1 3 4,2 1,385 1 0 0 2 1 1 0

3 1 4 4 1,385 1 0 0 2 1 1 0

3 1 5 4,1 1,385 1 0 0 2 1 1 0

3 1 6 4,1 1,385 1 0 0 2 1 1 0

3 1 7 4,1 1,385 1 0 0 2 1 1 0

3 1 8 4,1 1,385 1 0 0 2 1 1 0

3 1 9 2,4 1,385 1 0 0 2 1 1 0

3 1 10 2,6 1,385 1 0 0 2 1 1 0

6 1 1 4,7 1,385 1 0 1 2 2 2 0

6 1 2 4,3 1,385 1 0 1 2 2 2 0

6 1 3 4 1,385 1 0 1 2 2 2 1

6 1 4 4,1 1,385 1 0 1 2 2 2 1

6 1 5 7,3 1,385 1 1 1 2 2 2 1

6 1 6 7,5 1,385 1 1 1 2 2 1 0

6 1 7 7,8 1,385 1 1 1 2 2 1 0

6 1 8 7,4 1,385 1 1 1 2 2 1 0

6 1 9 7,5 1,385 1 1 1 2 2 1 0

6 1 10 7,2 1,385 1 1 1 2 2 1 0

- 55 -

7.

Danksagung

Herrn Prof. Dr. J. Piek danke ich für die Überlassung des Themas der

Arbeit und für zahlreiche Anregungen während seiner verläßlichen

Betreuung.

Mein besonderer Dank gilt Herrn Dr. Joachim Oertel für die jahrelange

Unterstützung in allen Belangen, die die Erstellung dieser Dissertation

betrafen. Ihm verdanke ich die Anleitung zur Konzeption meiner

Arbeit und immer wiederkehrende Anregungen zum eigenständigen

wissenschaftlichen Arbeiten.

Herrn Prof. Dr. R. Warzok danke ich für die großzügige Überlassung

der Räumlichkeiten seines Instituts für Pathologie und aller

notwendigen Materialien, ohne die die Durchführung meiner Versuche

nicht möglich gewesen wäre. Vor allem danke ich Ihm für seine

kompetente Hilfe zur Begutachtung und Bewertung der histologischen

Präparate.

Meinen ausdrücklichen Dank möchte ich Frau Heise und Frau Peters

für die umfassende Einführung in die Grundzüge der histologischen

Gewebeaufbereitung und für die stetige Hilfe bei der Erstellung und

Färbung meiner Präparate danken.

Frau Rosenfeld danke ich für professionelle Hilfe bei der Erstellung

aller Photographien.

Der Else-Kröner-Fresenius Stiftung danke ich ganz besonders für die

zur Verfügung gestellten finanziellen Mittel, die die Realisierung der

vorliegenden Arbeit erst ermöglichten.

- 56 -

- 56 -

8.

Tabellarischer Lebenslauf

Name: Andreas Knapp

Geb.-Datum: 31.03.1976

Geburtsort: 35781 Weilburg

Vater: Dr. med. Michael Hermann Knapp

Mutter: Dr. med. Gudrun Knapp, geb. Tobisch

1982-1986 Albert-Wagner-Grundschule, Merenberg

1986-1995 Gymnasium Philippinum, Weilburg

1995 Abitur

1995-2001 Studium der Humanmedizin an der an der Ernst-Moritz-Arndt

Universität Greifswald

2001-2002 Studium der Humanmedizin an der Technischen Universität

München

1997 Physikum

1998 Erster Abschnitt der ärztlichen Prüfung

2001 Zweiter Abschnitt der Ärztlichen Prüfung

2001-2002 Praktisches Jahr mit den Blöcken:

Chirurgie: Klinikum rechts der Isar, München

Innere Medizin: Klinikum rechts der Isar, München

und Deutsches Herzzentrum, München

Orthopädie: Klinikum rechts der Isar, München

2002 Dritter Abschnitt der Ärztlichen Prüfung

(Gesamtnote: gut)

seit 2002 Arzt im Praktikum im städt. Krankenhaus München-

Neuperlach, akademisches Lehrkrankenhaus der

Ludwig-Maximilians-Universität, München

im Fachbereich Chirurgie

- 57 -

9.

Bisherige Veröffentlichungen

Oertel J., Gaab M.R., Knapp A., Essig H., Wille C., Warzok R.,

Piek J.

Waterjet dissection of the brain: experimental results in the porcine

cadaver brain.

In: Proceedings 12th World Congress of Neurosurgery, edited by

G.A.J. McCulloch and P.L.Reilly, Sydney, Australia: Neurosurgical

Society of Australasia Research Foundation, 2001, p.409-411


Piek J.

Waterjet dissection: experimental results in different regions of porcine

cadaver brains.

12th Congress of Neurosurgery, World Federation of Neurosurgical

Societies, Sydney, Australia, 16.-20.09.01, 375 (Abstract)

Knapp A., Oertel J. Piek J., Essig H., Warzok R., Gaab M.R.

Waterjet dissection of the brain: experimental results in different

regions of the porcine cadaver brain.

www.free-science.com ISSN: 1615-7923 (Annual Meeting DGNC

2001): 65-p076, Abstract band DGNC


Piek J.

Water-Jet dissection in neurosurgery: experimental results in the

porcine cadaveric brain.

Neurosurgery 2003, 52(1), 153-9, discussion 159

- 58 -

10.

Eidesstattliche Erklärung

Hiermit erkläre ich, dass ich die vorliegende Dissertation selbstständig

verfasst und keine anderen als die angegebenen Hilfsmittel benutzt

habe.

Die Dissertation ist bisher keiner anderen Fakultät vorgelegt worden.

Ich erkläre, dass ich bisher keine Promotionsverfahren erfolglos

beendet habe und dass eine Aberkennung eines bereits erworbenen

Doktorgrades nicht vorliegt.

Datum Unterschrift

- 59 -

11.

Thesen

Die vorliegende Arbeit soll morphologische Auswirkungen der

Wasserstrahl-Dissektion am Kadaverschweinehirn zeigen.

Schnittversuche in unterschiedlichen Hirnregionen wie Großhirn mit

Ventrikelependym, Kleinhirn und Hirnstamm mit Pons und Medulla

oblongata dienten zur Erfassung eines vom Zielgewebe abhängigen

Dissektionswiderstands. Um die Beziehung von Druckstufe und

Schnitttiefe zu ermitteln und die Traumatisierung des Hirngewebes

durch die Dissektion zu erfassen, wurden die Dissektionstiefen anhand

histologischer Präparate gemessen und diese bezüglich der

entstandenen Schnittränder lichtmikroskopisch untersucht.

Die makroskopischen und mikroskopischen Ergebnisse zeigen

I: eine exakte und zuverlässige Dissektion aller untersuchten

Hirnregionen durch den Water-Jet unter gleichzeitiger

Preservation kleiner Blutgefäße,

II: eine nahezu lineare Druck/Schnitttiefenkorrelation für Groß- und

Kleinhirn,

III: einen unterschiedlichen Dissektionswiderstand der verschiedenen

Hirnregionen in abnehmender Reihenfolge: Hirnstamm, Großhirn

mit Ependym, Großhirn ohne Ependym und Kleinhirn,

IV: eine lichtmikroskopisch nahezu atraumatische Dissektion des

Hirngewebes bei äußerst glatten Schnitträndern vor allem mit den

niedrigen Druckstufen 3 und 6 bar.

Der Einsatz des Water-Jet-Dissektors in der Neurochirurgie als

ergänzendes Operationsinstrument könnte zur weiteren Minimierung

des intraoperativen Blutverlustes und des postoperativen Hirnödems

beitragen.

Weitere Schnittversuche an perfundierten Hirnen und am lebenden

Tier sollten erfolgen, um Effekte der Water-Jet-Dissektion im

zeitlichen Verlauf durch Blutungen während und Ödembildung nach

der Dissektion sowie der Ausbildung gliöser Narben nach Abheilung

der Schnittdefekte zu erkennen.

Water-Jet-Cutting im Schweinehirn: Abhängigkeit der ... · Monro-Kellie-Doktrin kann ein...

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