Neue Methoden zur intraoperativen Untersuchung der elektrischen Eigenschaften des Gehirns

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Tammam Abboud
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560730114

Das Ziel dieses Projekts ist es, die Kenntnisse über die elektrischen Eigenschaften des Hirngewebes, insbesondere der weißen Substanz und ihrer Anisotropie, zu erweitern, um eine Methode zur intraoperativen Impedanzmessung zu entwickeln. Diese Methode könnte perspektivisch während der Resektion von Hirntumoren eingesetzt werden, um zwischen gesunder weißer Substanz und Tumorgewebe zu unterscheiden. Es sind zwei aufeinander aufbauende Experimente geplant: I. Messung der elektrischen Impedanz der weißen Substanz im Schweinehirn und Korrelation mit der Diffusions-Tensor-Bildgebung: Das Ziel dieses Experiments ist es, die elektrische Anisotropie der weißen Substanz zu untersuchen und diese mit der bildgebend erfassten Anisotropie zu korrelieren. Es ist bekannt, dass die Faserbahnen in der weißen Substanz verschiedene räumliche Richtungen haben. Beispielsweise verlaufen die Faserbahnen im Corpus callosum horizontal zwischen den beiden Hemisphären (links-rechts), während die Bahnen in der inneren Kapsel in anterior-posteriorer Richtung verlaufen. Der kortikospinale Trakt hingegen verläuft kraniokaudal. Zusätzlich kreuzen sich verschiedene Faserbahnen, die unterschiedliche kortikale Areale innerhalb einer Hemisphäre verbinden. Die moderne Diffusions-Tensor-Bildgebung ermöglicht es, die fraktionelle Anisotropie (FA) der weißen Substanz zu messen. In diesem Experiment soll die elektrische Impedanz an verschiedenen Stellen der weißen Substanz ermittelt werden, wobei die Messrichtung variiert wird, um die elektrische Anisotropie zu berechnen. Auf diese Weise lässt sich eine Korrelation zwischen der elektrisch gemessenen Anisotropie und der FA, die durch die Bildgebung erfasst wurde, herstellen. Das Ergebnis wäre eine Karte der elektrischen Impedanz und Anisotropie des Schweinehirns. II. Elektrische Impedanztomographie des Gehirns mit subduralen Streifenelektroden: In diesem Experiment soll die Grundlage für eine intraoperative Bildgebung durch Impedanzmessung, die sogenannte elektrische Impedanztomographie, geschaffen werden. Hierbei dienen subdurale Streifenelektroden als Stromquellen und Ableitelektroden, die den resultierenden Spannungsverlauf im Gehirn aufzeichnen. Mithilfe der im ersten Experiment erstellten Karte soll die Verarbeitung und Interpretation der generierten Daten eine Abbildung der Strukturen ermöglichen, durch die der Strom fließt. Es wird untersucht, welche intrazerebralen Strukturen sich durch die elektrische Impedanztomographie abbilden lassen und wie die Bedingungen dafür optimiert werden können. Ziel ist es, ein neuartiges Verfahren zur intraoperativen intrakraniellen Bildgebung zu entwickeln, das perspektivisch während der Resektion von Hirntumoren eingesetzt werden kann, um die Lage und Größe des Tumors intraoperativ besser einschätzen zu können. Dieses Verfahren hätte den Vorteil, dass es einfach anzuwenden ist, wenig Zeit in Anspruch nimmt und den Ablauf der Operation nicht stört.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professorin Dr. Susann Boretius; Dr. Günter Hahn