Όγκοι εγκεφάλου στις χειρουργικές αίθουσες του μέλλοντος

Απεικονιστικά καθοδηγούμενη ελάχιστα επεμβατική χειρουργική

Γράφουν οι
Michael Torrens
Νευροχειρουργός
Χρήστος Στεργίου
Νευροχειρουργός

Τις τελευταίες τρεις δεκαετίες, οι εξελίξεις στη νευροογκολογική χειρουργική έχουν προχωρήσει σε δύο κυρίως τομείς: στον εξοπλισμό που επιτρέπει ελάχιστα επεμβατική χειρουργική και στην ποιότητα και ποικιλία των απεικονιστικών μεθόδων. Οι δύο τομείς συνδυάστηκαν σήμερα οριοθετώντας την αρχή της απεικονιστικά υποβοηθούμενης ελάχιστα επεμβατικής χειρουργικής.

Αυτή απαιτεί τα ακόλουθα βήματα:

1. Λήψη των απεικονιστικών εικόνων (ακτινογραφίες, υπέρηχοι, CT,MRI, FMRI, PET, DSA, EEG/MEG) σε ψηφιακή τρισδιάστατη μορφή, πριν ή κατά τη διάρκεια της επέμβασης.

2. Καταγραφή των εικόνων σε μία ανεξάρτητη αναφορά (όπως μία στερεοτακτική στεφάνη ή σημεία αναφοράς στο δέρμα του ασθενούς, το σχήμα του κρανίου η των κρανιακών οστών).

3. Συγχώνευση των εικόνων ή της ανακατασκευής αυτών σε εικονικό χώρο ( σε video monitor ή στο μέλλον σε μια ολογραφική απεικόνιση).

4. Συσχέτιση της εικονικής απεικόνισης με τον ασθενή σε πραγματικό χρόνο.

Η εικονική απεικόνιση, ή αλλιώς νευροπλοήγηση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί πριν από την επέμβαση για το σχεδιασμό ή ακόμα και για την πραγματοποίηση δοκιμαστικής επέμβασης. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί επίσης για το σχεδιασμό της χειρουργικής προσπέλασης. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε πραγματικό χρόνο για την καταγραφή της εξέλιξης της επέμβασης και να βλέπουμε πέρα από το οπτικό πεδίο, για να προστατεύσουμε τον ασθενή από την καταστροφή δομών κάτω από την επιφάνεια μη ορατών με το χειρουργικό μικροσκόπιο.

Οι χειρουργικές αίθουσες του μέλλοντος θα επιτρέπουν σ’ αυτήν την απεικονιστικά καθοδηγούμενη χειρουργική να πραγματοποιεί τοπικές επεμβάσεις σε κάθε σημείο του εγκεφάλου με μικρό ρίσκο και ενόχληση.

Ο πίνακας 1 στην προηγούμενη σελίδα δείχνει μερικές από τις χρησιμοποιούμενες μεθόδους σήμερα.

Νευροπλοήγηση

Υπάρχουν δύο βασικές μέθοδοι για τη χρήση εικόνων στην πλοήγηση σε τρεις διαστάσεις. Για ακρίβεια μικροχιλιοστού χρησιμοποιείται μια εξωτερική στερεοτακτική στεφάνη, η οποία στερεώνεται στο κρανίο και χρησιμοποιείται ως αναφορά, μια μέθοδος που είναι σε χρήση εδώ και 50 χρόνια. Αυτό απαιτεί χρονοβόρο χειροκίνητη τοποθέτηση και ελέγχους των συντεταγμένων. Με τη θυσία μιας μικρής ακρίβειας (μεταξύ 1-2 χιλ.) εξελίχθηκε ένα σύστημα χωρίς στεφάνη, το οποίο επιτρέπει καταγραφή στο δέρμα του ασθενούς ή των οστών και μπορεί να αντιληφθεί αλλαγές σε πραγματικό χρόνο. Γι’ αυτό μια σειρά από φωτογραφικές μηχανές συνεχώς καταγράφουν τις θέσεις του ασθενούς και των χειρουργικών οργάνων και αναπαραγάγουν αυτές σε οθόνη σε τρεις διαστάσεις σε σχέση με τον όγκο του ασθενούς, τα αγγεία και τις ευγενείς δομές του εγκεφάλου, με καθυστέρηση της μέτρησης μόνο μερικών χιλιοστών του δευτερολέπτου. Το σύστημα αναπαραγάγεται στην εικόνα 1.

Ένας τρόπος έκθεσης της εικονικής ανατομίας για να υποστηρίζει και να βελτιώνει την προσπέλαση στον όγκο φαίνεται στην εικόνα 2. Επιτρέπει στο χειρουργό “να βλέπει” τον εγκέφαλο μέσα από το κρανίο.

Έχοντας ανοίξει το κρανίο και εκθέσει τον εγκέφαλο στην κατάλληλη περιοχή, είναι δυνατό να καταγράψουμε τις θέσεις των εργαλείων και τη θέση του όγκου, για παράδειγμα στην περιοχή του λόγου Broca σε πραγματικό χρόνο.

Η εικόνα 3 δείχνει τις απεικονίσεις σε μια από τις δύο πρόσφατες επεμβάσεις στο ΥΓΕΙΑ. Η περιοχή του λόγου παρέμενε λειτουργική δίπλα στον όγκο και διατηρήθηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της πλοήγησης.

Σ’ αυτούς τους ασθενείς χαρτογραφήσαμε την περιοχή του λόγου Broca χρησιμοποιώντας λειτουργική M.R.I (εικόνα 3α) και τη θέση της μέσης εγκεφαλικής αρτηρίας χρησιμοποιώντας C/T ή MR αγγειογραφία. Κατά τη διάρκεια της επέμβασης καταγραφόταν συνεχώς η θέση των εργαλείων και ο εντοπισμός των αρτηριών ελέγχθηκε ξανά με τη χρήση υπερήχων. Μετεγχειρητικές εικόνες ανέδειξαν πλήρη αφαίρεση των στοχοποιούμενων περιοχών. Μετεγχειρητικά δεν διαπιστώθηκε διαταραχή του λόγου.

Διεγχειρητική απεικόνιση

Η κατασκευή ενός εικονικού εγκέφαλου (και όγκου) είναι ένα μεγάλο βήμα προόδου, αλλά ο εγκέφαλος δεν είναι στατικό όργανο. Aρχίζει να κινείται μόλις ανοιχθεί το κρανίο και συνεχίζει να κινείται όσο το ΕΝΥ εξακολουθεί να μειώνεται κατά τη διάρκεια της επέμβασης. Έτσι, μπορεί να μεταβάλει την θέση του κατά 2 εκ. ή περισσότερο. Γιαυτό ο προεγχειρητικός εικονικός εγκέφαλος μπορεί να είναι παραπλανητικός.

Η χειρουργική αίθουσα του μέλλοντος έχει ανάγκη να ελέγχει και να ανασυνθέτει τη θέση του όγκου και του εγκέφαλου σε πραγματικό χρόνο2.

Είναι, επίσης, χρήσιμο να γνωρίζουμε την κατάσταση του εγκεφάλου και να βλέπουμε εάν επιπλοκές, όπως αιμορραγία, οίδημα ή υδροκεφαλία εμφανίζονται οξέως. Αναπτύχθηκαν δύο απεικονιστικές μέθοδοι γι’ αυτό: διεγχειρητικός υπέρηχος και MRI. Υπερήχους χρησιμοποιήσαμε στο ΥΓΕΙΑ, αλλά η ανάλυση και η ποιότητα των εικόνων ήταν φτωχή.

Η εικόνα του υπερήχου μπορεί να καταγραφεί και να αποτυπωθεί στην εικονική εικόνα του συστήματος νευροπλοήγησης, όπως αναδεικνύεται στην εικόνα 4.

Πολύ καλύτερη επιλογή είναι η διεγχειρητική MRI (i MRI) για την οποία έχουν εξελιχθεί μηχανές των 0,12 έως 1,5 Τ. Ο ασθενέστερος μαγνήτης επιτρέπει τη χρήση κανονικών χειρουργικών εργαλείων, αλλά η απεικονιστική ποιότητα δεν είναι πολύ καλή. Οι ισχυρότεροι μαγνήτες απαιτούν ειδική χειρουργική αίθουσα και εργαλεία, αλλά είναι η χρυσή τομή για όλες τις μελλοντικές διεγχειρητικές μεθόδους πλοήγησης.

Η πρόοδος της αφαίρεσης του όγκου μπορεί να καταγράφεται με ακρίβεια χιλιοστού (εικόνα 5).

Ένα από τα σημαντικά πλεονεκτήματα του i MRI είναι η ικανότητα να εκτελεί ακολουθίες MR συνεχώς κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ενημέρωσης των 3 D δεδομένων και περιοδικά να καταχωρεί τις αλλαγές θέσης του εγκεφάλου. Αυτό δεν επιτρέπει μόνο την πληρέστερη αφαίρεση του όγκου, αλλά ελαχιστοποιεί και τις μετεγχειρητικές βλάβες στον εγκέφαλο, γιατί δείχνει στο νευροχειρουργό την ακριβή σχέση της βλάβης με τις περιβάλλουσες δομές.

Στη Βοστόνη, στο κέντρο με τη μεγαλύτερη εμπειρία, πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι όταν ο χειρουργός αποφάσισε ότι η χειρουργική αφαίρεση ήταν πλήρης, η i MRI ανέδειξε επιπλέον όγκο στο 30% των περιπτώσεων1. Η πλήρης αφαίρεση του όγκου έχει πολύ σημαντική επίδραση στην πρόγνωση3. Γι’ αυτό, η διεγχειρητική νευροαπεικόνιση είναι σημαντική προσθήκη στη νευροπλοήγηση και αναπόσπαστο κομμάτι της ποιοτικής νευροχειρουργικής.

Μερικές i MRI αίθουσες, ειδικά εκείνες με ισχυρούς μαγνήτες, μετακινούν τον ασθενή μέσα στο σαρωτή, όταν χρειάζεται (εικόνα 6). Άλλοι χειρουργούν μέσα στο σαρωτή, για συχνή και γρήγορη καταγραφή (εικόνα 7) αλλά αυτό μπορεί να απαιτεί συμβιβασμό στην ποιότητα της εικόνας MR.

Μελλοντικές εφαρμογές

Μαζί με τις βελτιώσεις στα εργαλεία υπάρχει πρόοδος στο λογισμικό και την απεικόνιση. Χρειάζεται να ενσωματωθεί η νέα διαμόρφωση της λειτουργικής MRI, και ειδικά η Diffusion Tensor Imaging (DTI). Το DTI επιτρέπει τη λειτουργική ταυτοποίηση και εντόπιση νευρικών δεματίων στον εγκέφαλο, ακόμα και όταν έχουν μετατοπισθεί λόγω πίεσης από έναν όγκο (εικόνα 8).

Η ευαισθησία του MRI σε αλλαγές θερμοκρασίας αποτελεί σημαντικό στοιχείο για τη στοιχειοθέτηση νέων θεραπευτικών μεθόδων για τους όγκους εγκεφάλου. Αυτή η ικανότητα επιτρέπει στο νευροχειρουργό να καταγράφει θερμικές μεταβολές σε μικροχειρουργικές τεχνικές, όπως θεραπεία laser, θεραπεία με ραδιοσυχνότητα, εστιαζόμενους υπερήχους και τεχνικές κρυοεκτομής. Η εστιασμένοι υπέρηχοι είναι μια πολύ γοητευτική επιλογή γιατί δεν χρειάζεται ο χειρουργός να πραγματοποιήσει κρανιοτομία ή να ανοίξει το δέρμα για να αφαιρέσει θερμικά έναν όγκο.

Η μέθοδος i Plan Flow είναι εξαιρετικά χρήσιμη στη στοχευμένη εναπόθεση φαρμάκων, γιατί βελτιστοποιεί την τοπική εναπόθεση υγρών, όπως π.χ. στην τοπική χημειοθεραπεία. Παρόμοια συστήματα θα χρησιμοποιηθούν στο μέλλον για μεταμόσχευση βλαστοκυττάρων και στη νόσο Parkinson. Όλες αυτές οι τεχνικής χρειάζονται υψηλής ποιότητας MRI.

Ο συμβιβασμός μεταξύ ισχυρού μαγνήτη και ποιότητας βελτιώνεται συνεχώς προς συμφέρον της βελτιστοποίησης του κόστους. Αυτές οι μηχανές φέρνουν πολύ καλύτερα αποτελέσματα με μεγαλύτερη φροντίδα για τον ασθενή και κλινικό αποτέλεσμα (μειώνεται η νοσηρότητα και η θνησιμότητα). Η νοσηλεία είναι συντομότερη και ο ασθενής επιστρέφει στην εργασία του νωρίτερα. Το νοσοκομείο που έχει αυτά τα μέσα, έχει ένα ανταγωνιστικό πλεονέκτημα απέναντι σε άλλα ιδρύματα στην ίδια περιοχή, γιατί μπορεί να προσφέρει αυτήν την υπηρεσία στους μελλοντικούς ασθενείς και συστήσαντες ιατρούς.

Βιβλιογραφία

1. Αlbayrak B, Samdami AF, Blacl PM. Intra-operative magnetic resonance imaging in neurosurgery. Acta Neurochir 2004,146: 543-557.
2. Jolesz FA. Future perspectives in intraoperative imaging. Acta Neurochir (Suppl), 2003, 85: 7-13.
3. Keles GE, Anderson B, Berger MS. The effect of extent of resection on time to tumour progression and survival in patients with glioblastoma multiforme of the cerebral hemisphere. Surg Neurol 1999, 52: 371-379

Εικ. 1 Προετοιμασία για το σχεδιασμό της χειρουργικής προσπέλασης. Μια οθόνη δείχνει την εικονική απεικόνιση του ασθενούς, του οποίου το κρανίο έχει σταθεροποιηθεί και καταγράφεται από κάμερες (στα αριστερά της εικόνας) χρησιμοποιώντας το ως σημείο αναφοράς (ασημένιος βραχίονας στα δεξιά του κρανίου).

Εικ. 2 Καταγραφή laser σε τρισδιάστατες απεικονίσεις στον ασθενή. Ο σαρωτής laser χρησιμοποιείται για να αντλήσει μια εικόνα από το δέρμα του ασθενούς η οποία περιέχει πληροφορίες για την επιφάνεια σαν μια σειρά από καμπύλες. Αυτές οι καμπύλες επιφάνειας χρησιμοποιούνται ύστερα για την ευθυγράμμιση με την ανακατασκευασμένη δερματική επιφάνεια που προήλθε από τα 3D δεδομένα. Ακολουθώντας αυτήν την καταγραφή από το εικονικό στην πραγματική δερματική επιφάνεια όλος ο όγκος της τρισδιάστατης απεικόνισης μπορεί να εκτεθεί από το ίδιο σημείο εστίασης αποδίδοντας μία καλύτερη εικόνα από την ενδοκράνια ανατομία και παθολογία (ο όγκος είναι με πράσινο)

Εικ. 3 Ταυτοποιώντας και διατηρώντας την περιοχή του λόγου (περιοχή Broca) σε έναν ασθενή που χειρουργήθηκε πρόσφατα στο ΥΓΕΙΑ. Α) Λειτουργική MRI αναδεικνύει μια περιοχή του λόγου στο οίδημα ακριβώς δίπλα σε έναν μετωπιαίο όγκο (χορηγία Δρ.Ρουσσάκη). Β) Η σχέση μεταξύ κρανιοτομίας, εξοπλισμού, μικροσκοπίου και οθόνης πλοήγησης. Ένας καθετήρας αναγνωρίζεται και καθοδηγείται σε πραγματικό χρόνο. Γ) Κοντινή εικόνα στην οθόνη. Η θέση του καθετήρα (πράσινη γραμμή) δείχνει την περιοχή που έχει ταυτοποιηθεί ως περιοχή του λόγου (μπλε). Ο όγκος είναι κίτρινος και οι αρτηρίες κόκκινες

Εικ. 4 Αναπαραγωγή και συγχώνευση μίας υπερηχογραφικής απεικόνισης (πράσινο) με την MRI και την περιοχή του όγκου (κίτρινο και ροζ). Ο υπέρηχος αναδεικνύει την πρόσθια εγκεφαλική αρτηρία με κόκκινο

Εικ. 5 Διεγχειρητική MRI. Ο ασθενής είναι σε πλάγια θέση. a) Προτού να ανοιχθεί το κρανίο b) Μετά την κρανιοτομία c) Μερική αφαίρεση d) Ολική αφαίρεση, ο εγκέφαλος έχει αναπτυχθεί προς τα πάνω

Εικ. 6 “BrainSUITE MRI”, η νευρο-ογκολογική χειρουργική αίθουσα του μέλλοντος με υψηλής ποιότητας MRI, μικροσκόπιο, ενδοσκόπιο, πλοήγηση και LCD ψηφιακή απεικόνιση για όλες τις πληροφορίες του ασθενούς

Εικ. 7 Ένα περισσότερο οικονομικό και μετριοπαθές σύστημα για διεγχειρητική MRI το “Pole Star”, στα αριστερά κατά τη διάρκεια μιας επέμβασης και στα δεξιά τοποθετημένο κάτω από το τραπέζι όταν δεν χρειάζεται