Hij leverde grote bijdragen aan de neurofysiologie en de neurotraumatologie. Maar bovenal was Lars Leksell een innovator in de stereotactische chirurgie.
Tekst: Jeanine Stuart
Illustraties: foto 1,2,3 en 5 met dank aan Elekta AB. Stockholm, Zweden.
Foto 3 met dank aan sklarcorp.com.
[Foto 1] Neurochirurg Lars Leksell (1907-1986): ‘De instrumenten die de chirurg gebruikt, moeten aan de taak worden aangepast, en waar dit het menselijk brein betreft, kunnen ze niet te verfijnd zijn.’
Neurochirurg Lars Gustaf Fritiof Leksell werd geboren in 1907 in het Zweedse Fässberg Parish. Hij volgde zijn medische opleiding aan het Karolinska Instituut in Stockholm, en voltooide deze in 1935. Datzelfde jaar begon hij aan zijn neurochirurgische training bij Herbert Olivecrona in het Serafim-ziekenhuis. Het Serafim-ziekenhuis, opgericht in 1752 en gesloten in 1980, was een van de oudste ziekenhuizen van Zweden. Studenten uit de hele wereld kwamen hier stage lopen.
In 1939 deed Leksell kort vrijwilligerswerk als arts in Finland, toen dit aangevallen werd door de Sovjet-Unie. Tijdens deze oorlog dacht hij vaak na over de mogelijkheid kogels uit hersenen te verwijderen zonder te veel weefsel te beschadigen.
[Foto 2] Leksell zocht naar alternatieve stralingsbronnen en ontwierp een apparaat dat werkt met kobalt-60, een radioactief isotoop dat gammastraling produceert: het gamma-mes. Op de foto een van de eerste testversies.
Begin jaren veertig deed Leksell onderzoek in het neurofysiologielaboratorium van de latere Nobelprijswinnaar Ragnar Granit. Hier toonde hij het bestaan aan van gamma-motorneuronen. Daarmee leverde hij een grote bijdrage aan ons begrip van spiercontrole. Gamma-motorneuronen ontspringen op de voorhoorn van het ruggenmerg en eindigen in de spieren, waar ze ervoor zorgen dat een spier op spanning blijft. Ze ligger dieper dan de alfaneuronen, die ervoor zorgen dat spieren samentrekken. Leksell publiceerde over zijn experimenten in zijn proefschrift in 1945.
In 1946 vertrok Leksell naar de universiteit van Lund in Zuid-Zweden. Hier werd hij hoofd van de pas opgerichte afdeling voor neurochirurgie, waar hij in 1958 professor werd. Van 1960 tot zijn pensioen in 1974 was hij professor en hoofd neurochirurgie aan het Karolinska-instituut in Stockholm, waar hij oprichter Herbert Olivecrona opvolgde.
[Foto3] Lars Leksell (links) bereidt in 1960 een radiochirurgische ingreep voor met een protonenstraal die gegenereerd wordt door de ‘Uppsala synchrocyclotron’.
Stereotactisch frame
Lars Leksell pionierde op het gebied van stereotaxie, of ‘diepe-hersenchirurgie’, een term die zijn voorkeur had. Stereotaxie is een methode om een specifieke plek binnen de hersenen te bepalen. Deze methode wordt vooral gebruikt om processen of gebieden in de hersenen te bereiken die zo diep liggen dat het onverantwoord is om met een grote operatie door het omliggende kwetsbare hersenweefsel heen te dringen.
Op dit gebied werd Leksell geïnspireerd door neurochirurg Henry Wycis, die hij in 1947 opzocht in Philadelphia. Samen met Ernest Spiegel paste Wycis de stereotactische methode voor het eerst succesvol toe op mensen. Ze gebruikten hiervoor een stereotactisch frame dat ze baseerden op het Horsley-Clarke-apparaat. Dit apparaat was ontwikkeld door ingenieur, fysioloog en chirurg Robert Clarke, de grondlegger van de stereotactische methode, en de Engelse neurochirurg Victor Horsley. Het werd voor het eerst gebruikt in 1906 bij cerebellumstudies in proefdieren.
Het frame van Wycis en Spiegel werd gefixeerd op het hoofd van een patiënt, maar anders dan bij het Horsley-Clarke-apparaat werd hiervoor gips gebruikt in plaats van schroeven. Het frame en het gips konden worden verwijderd, zodat aparte beeldvormings- en chirurgiesessies konden worden gehouden. Het frame maakte gebruik van een Cartesiaans coördinatensysteem (met een x-, y- en z-as).
Poolcoördinaten
Leksell ontwikkelde op basis hiervan zijn eigen stereotactische frame, waarover hij publiceerde in 1949. Dit frame had een boog en werkte niet met het Cartesiaanse systeem maar met poolcoördinaten (hoek, diepte en anterieure-posterieure locatie). Dit ‘boogkwadrant’ is veel makkelijker in gebruik omdat het maximale flexibiliteit biedt bij het inbrengen van de probe. In de loop der jaren is het ontwerp aangepast, maar het lijkt nog steeds veel op het origineel.
De eerste gedocumenteerde klinische toepassing van Leksells instrument betrof een craniofaryngioomcyste. Die werd gepuncteerd en behandeld met een injectie van radioactief fosfor. Deze patiënt was waarschijnlijk de eerste in de wereld die deze therapie onderging.
[Foto 4] Een Leksell-rongeur. Dit instrument wordt tegenwoordig nog steeds door neurochirurgen gebruikt. Een rongeur kan worden gebruikt om een venster in de schedel te openen.
Neurotrauma
Tussen 1947 en 1949 was Leksell terug in Stockholm. Hier hielp hij een afdeling voor neurotrauma op te richten bij Olivecrona. Hij ontwikkelde dankzij deze ervaring een levenslange interesse in hersentraumapatiënten. Dit had onder meer als gevolg dat hij voor deze patiëntengroep ultrasound als diagnostische methode ontwikkelde. We kennen deze methode als echo-encefalografie. Deze methode werd met scepsis ontvangen, maar Leksell geloofde in zichzelf en zette door. In 1955 publiceerde hij zijn werk.
Protonstraling
In Lund werkte Leksell nauw samen met de natuurkundige en radiobioloog Borje Larsson van de universiteit van Uppsala, waar ze beschikten over een synchrocyclotron (deeltjesversneller). Deze samenwerking leidde tot de ontwikkeling van de stereotactische radiochirurgie (‘chirurgie zonder de schedel te openen’).
Ze gebruikten de synchrocyclotron voor stereotactische bestraling met hoogenergetische protonen. Deze werden vanuit verschillende richtingen afgevuurd op een klein, duidelijk gedefinieerd gebied in de hersenen. Op deze manier konden anatomische gebieden in de hersenen op een niet-invasieve manier worden vernietigd of doorgesneden. Protonstraling is te vergelijken met de kosmische straling die onder andere van de zon afkomstig is.
Leksell en Larsson pasten de techniek eerst toe bij geiten. Ze publiceerden hierover in Nature in 1958. Ook behandelden ze enkele menselijke patiënten met de synchrocyclotron: met parkinson (pallidotomie), een psychiatrische stoornis (capsulotomie) en pijn (mesencefalotomie). Uiteindelijk bleek de protontechniek te complex voor klinische toepassing.
Gamma-mes
Leksell zocht naar alternatieve stralingsbronnen en ontwierp een apparaat dat werkt met kobalt-60, een radioactief isotoop dat gammastraling produceert: het gamma-mes. De kobaltbronnen zijn gerangschikt in een groot helmvormig apparaat, waarin zich gaten bevinden die de afmetingen van de stralingsbundeltjes bepalen.
De ontwikkeling hiervan begon nadat Leksell Olivecrona had opgevolgd aan het Karolinska-instituut in 1960. In 1968 werd in het Sophiahemmet-ziekenhuis in Stockholm het eerste prototype geïnstalleerd. Leksell behandelde er 762 patiënten mee.
Tegenwoordig wordt het gamma-mes gebruikt als een effectieve behandeling voor aandoeningen zoals arterioveneuze malformaties, hypofysetumoren, akoestische neuromen, meningiomen en gemetastaseerde en primaire hersentumoren.
Nog een noemenswaardige innovatie van Leksell is zijn rongeur, die tegenwoordig door de meeste neurochirurgen wordt gebruikt. Een rongeur kan worden gebruikt om een venster in de schedel te openen.
[Foto 5]Een actuele versie van Leksells Gama Knife.
Fabrikant
Het gamma-mes wordt vervaardigd door het Zweedse Elekta Instruments, dat apparatuur fabriceert gebaseerd op uitvindingen van Leksell. Het bedrijf werd door hem gesticht in 1972, samen met zijn zoon Laurent, die toen nog student was aan de Stockholm School of Economics.
Op 12 januari 1986 stierf Leksell, 78-jaar oud, tijdens een wandeling in de Zwitserse Alpen.
Bronnen
- Backlund, EO. Lars Leksell- a Portrait by a Friend. Appl. Neurophysiology 1986; 49:73-181.
- Leksell L. The action potential and excitatory effects of the small ventral root fibres to skeletal muscle. Acta Physiol Scand 1945:1-79.
- org
- nl
- org
- Leksell Gamma Knife Society