Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 12
1.1 Основные методы визуализации опухолей головного мозга в предоперационном периоде 12
1.2 Интраоперационная визуализация опухолей головного мозга 15
1.3 Использование навигационных систем в хирургическом лечении опухолей головного мозга 18
1.3.1 Исторические аспекты появления и развития навигационных систем 22
1.3.2 Рамочная стереотаксическая навигация 23
1.3.3 Безрамочная интерактивная навигация 27
1.3.4 Ультразвуковая навигация 30
Глава 2 Материалы и методы 39
2.1 Общая характеристика клинических наблюдений 39
2.2 Методы лучевой диагностики в предоперационном периоде 42
2.3 Предоперационное планирование оперативных вмешательств 44
2.4 Общая характеристика оперативных вмешательств 46
2.5 Методика интерактивной безрамочной навигации 48
2.6 Методика интраоперационной ультразвуковой навигации 61
2.7 Методика комплексной навигации 66
2.8 Методы статистической обработки з
Глава 3 Результаты исследований 69
3.1 Структура методов лучевой диагностики в комплексном обследовании пациентов в предоперационном периоде 69
3.2 Ретроспективный анализ групп сравнения 71
3.2.1 Результаты использования нейронавигации при оперативных вмешательствах 71
3.2.2 Влияние применения нейронавигации на длительность пребывания в отделении нейрореанимации и стационаре 78
3.2.3 Интраоперационные и послеоперационные осложнения.. 79
3.2.4 Структура и динамика неврологических нарушений 82
3.3 Безрамочная интерактивная навигация 88
3.4 Ультразвуковая интраоперационная навигация 100
3.5 Комплексная нейронавигация 116
Глава 4 Обсуждение результатов и заключение 124
Выводы 137
Практические рекомендации 138
Список литературы
- Интраоперационная визуализация опухолей головного мозга
- Методы лучевой диагностики в предоперационном периоде
- Результаты использования нейронавигации при оперативных вмешательствах
- Безрамочная интерактивная навигация
Интраоперационная визуализация опухолей головного мозга
Диагностика опухолей головного мозга в настоящее время, несмотря на внедрение в клиническую практику высокоинформативных методов нейровизуализации, представляет значительные трудности в связи с многообразием нозологических форм, симптоматика которых весьма сходна, особенно в начальных стадиях развития опухолевого процесса (Корниенко В.Н. с соавт., 1993, Тютин Л.А. с соавт., 1995, Трофимова Т.Н. с соавт., 1998, Труфанов Г.Е. с соавт., 2001).
За последнее время лучевая диагностика опухолей головного мозга шагнула вперед благодаря внедрению в клиническую практику компьютерной и магнитно-резонансной томографии и позволила сделать диагностику внутричерепных объемных образований на этапе появления первых симптомов более информативной и неинвазивной (Корниенко В.Н. с соавт., 1993, Тютин Л.А., с соавт:, 1995, Пронин И.Н., с соавт., 1996, Трофимова Т.Н., с соавт., 1998, Труфанов Г.Е. с соавт., 2004).
Использование МРТ и КТ головного мозга в предоперационном периоде дает возможность достаточно полного обследования пациента и получения качественного изображения патологического объекта во взаимоотношении с анатомическими структурами (Корниенко В.Н. с соавт., 1993, Труфанов Г.Е. с соавт., 2001, Тютин Л.А. с соавт., 2001, Черемисин В.М. с соавт., 2001).
Наряду с проведением традиционных MPT, КТ появились и быстро развиваются новые технологии в нейрорентгенологии для диагностики опухолей головного мозга: MP-спектроскопия, диффузно-взвешенные МР-изображения, функциональная МРТ, КТ и МРТ-перфузия (Труфанов Г.Е. с соавт., 2003). MP-спектроскопия позволяет получить информацию о химическом составе исследуемой ткани с определением пиков метаболитов и макромолекул. Доказано, что опухоли головного мозга характеризуются низким соотношением N-ацетиласпартата к креатину, увеличением соотношения холина к креатину и реже - появлением пика лактата. МР-спектроскопия может применяться и для дифференциальной диагностики различных гистологических типов глиальных опухолей, а также с инфекционными и демиелинизирующими заболеваниями головного мозга.
Применение диффузно-взвешенных изображений (ДВИ) позволяет более достоверно проводить дифференциальную диагностику глиальных опухолей по изменениям интенсивности МР-сигнала.
Объективную информацию о биологических особенностях новообразований, в частности о степени злокачественности опухолей и особенностях их метаболизма дают методы ядерной медицины, такие как однофотонная эмиссионная компьютерная (ОФЭКТ) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) (Пронин И.Н., 1998, Kleihues Р., 1993). Эти методы позволили визуализировать метаболические процессы, протекающие в нормальных условиях и при возникновении неопластической патологии, проводить своего рода неинвазивную биопсию (Тютин Л.А., 1995, Бойков И.В., 2004, Костеников Н.А., 2004, Di Chiro G., 1987). Последние работы в этой области определили возможности и место методов ядерной медицины в общем алгоритме лучевой диагностики опухолей головного мозга, уточнили роль и информативность применяемых радиофармпрепаратов для диагностики этой патологии (Костеников Н.А., 2004, Скворцова Т.Ю., 2004, Труфанов Г.Е., с соавт., 2005).
В 50 - 70-е годы окончательное решение вопроса о целесообразности или бессмысленности операции без ангиографического исследования считалось недопустимым. В настоящее время метод ангиографического обследования все больше становится прерогативой сосудистой нейрохирургии и постепенно уступает место неинвазивным методам ангиовизуализации. В то же время следует признать, что в некоторых ситуациях информативность ангиографического обследования остается пока еще незаменимой. Трудности дифференциальной диагностики между опухолями с апоплектиформным типом течения и аневризмами с опухолевой клиникой заболевания, а также необходимость точной детализации сосудисто-опухолевых взаимоотношений, по-видимому, еще долгое время не дадут вывести ангиографию из арсенала нейроонколога (Рамешвили Т.Е., с соавт., 2002).
Совершенствование диагностического оборудования позволяет уже до операции иметь достаточное представление как о локализации, так и о размерах опухоли, топографо-анатомических отношениях с прилежащими сосудами и структурами мозга.
В ходе операции нейрохирург часто сталкивается с ситуацией, при которой нормальная анатомия изменяется опухолью, отеком головного мозга и визуальная ориентация затруднена и может оказаться неточной. Кроме того, возникает смещение мозга (brain shift) и самой опухоли при выполнении краниотомии, вскрытии ТМО, удалении образования (Коновалов А.Н. с соавт., 2000, Кривошапкин А.Л. с соавт., 2003, Hill D. et.al, 1998, Dorward N. et.al., 1999, Suess О. et.al., 2001, Nimsky С et.al., 2001).
Перечисленные факторы могут влиять на радикальность удаления опухоли, возникновение интраоперационных осложнений, нарастание неврологических нарушений и ухудшение качества жизни пациентов в послеоперационном периоде (Braun V. et.al., 2000, Eisner W. et.al., 2002).
Методы лучевой диагностики в предоперационном периоде
Первые попытки использования ультразвука для выявления патологической ткани в ходе оперативного вмешательства были предприняты нейрохирургами. French L.A., Wild J., Neal D. (1950 - 1951) в экспериментальных исследованиях продемонстрировали возможность определения локализации опухоли с помощью ультрасонографии, используя в своей работе ультразвуковой датчик с частотой 15 МГц, названный ими «ультрасоноскоп», a Wild J.J., Reid J.M. (1953), впервые описали возможности применения ультрасонографии в А-режиме непосредственно в ходе операции при удалении глиобластомы. В 60-е годы происходит быстрое развитие интраоперационной ультразвуковой навигации, интенсивно внедряемой в клиническую практику. Sugan А. (1964), Kanaja Y. (1964), Walker А. (1966), демонстрируют свой опыт проведения трансдуральной эхоэнцефалографии с примененим датчиков частотой 2 и 5 МГц уже на значительном количестве пациентов, как с опухолями головного мозга, так и с абсцессами, кистами, гидроцефалией.
Но метод в это время не получил широкого распространения в нейрохирургической практике, что связано в первую очередь со сложностью трактовки получаемого изображения, представляющего собой кривую с несколькими пиками.
Благодаря развитию ультразвукового оборудования становится возможным применение ультразвуковой навигации в В-режиме, обеспечивающим получение изображения в двух плоскостях, после чего возобновляется интерес к применению метода интраоперационной ультрасонографии при операциях на головном мозге.
В 1980 году одновременно от трех различных групп исследователей, поступают сообщения о применении трансдуральной ультрасонографии в В-режиме (Rubin J.M. et al., 1980, Voorhies R.M. et al., 1980, Masuzawa H. et al., 1980). При этом описывается применение трансдуральной ультрасонографии в В-режиме с использованием датчика частотой 3 МГц и демонстрируется на полученных изображениях возможности интраоперационной ультразвуковой сонографии в визуализации анапластической астроцитомы.
Преодолевать недостатки двумерного изображения и улучшать боковую разрешающую способность начали уже в начале 1980-х, (Koivukangas J. et al., 1986), предложили метод ультразвукового голографического изображения. Представленный метод позволял улучшить изображения, особенно изогнутых или округленных структур, которые трудно было получить обычными сканерами в В- режиме.
Другой способ достичь трехмерного изображения со сканером в В-режиме был представлен Trobaugh J.W. в 1994 году. Они прикрепляли. светодиоды к датчику ультразвука для определения его положения в пространстве.
Трехмерные изображения внутренних органов человека стали использовать с начала 90-х годов после появления в компьютерных томографах мощных вычислительных систем, способных к направленной обработке двухмерных срезов. В настоящее время трехмерное представление элементов зоны диагностического интереса является каждодневной реальностью в ведущих клиниках мира (Leppek R., et al., 1995, Lexzi R., et al., 1996, Napel S., et al., 1997, Strasser H., et al., 1999, Von Birgelen C, et al., 2002).
Способ трехмерного представления диагностических данных, связан в основном с мощными аппаратными возможностями, заключающимися в получении параллельных (или расположенных под заранее заданными углами) магнитно-резонансных, рентгеновских или ультрасонографических срезов, с последующим объединением их в единую визуальную картину (Kallimanis G., et al., 1995, Kyei-Mensah A., et al., 1996, MerzE., et al., 1998, Moskalik A., et al., 1999).
Сразу же после первых сообщений о положительных результатах реконструкции трехмерных образов по ультрасонографическим данным стала очевидна необходимость проведения всесторонней объективной оценки абсолютной и относительной точности получаемых трехмерных моделей (Eisert W.G., et al., 1997, Fernandez-Valdivia J., et al., 1997, Tulandi Т., et al., 1998). Первые сообщения на эту тему содержали простые безотносительные данные о вычислении объемов.
Наиболее впечатляющим оказалось применение данных трехмерного исследования в интраоперационной навигации и компьютерном моделировании хирургических манипуляций (Comeau R. М. et al., 2000, Nimsky С. et al., 2001, Francis К. et al., 2001, Hongen L. et al., 2002, Wang Ji et al., 2004).
Уникальный и по всей видимости не имеющий равных по своей эффективности навигационный алгоритм был предложен в 1997 году исследователями из Токийского университета (Hata N., et al., 1997). Они сообщили, о принципиально новой возможности точного совмещения трехмерных изображений, полученных посредством КТ и МРТ в дооперационном периоде, с данными трехмерного УЗИ, полученными во время нейрохиругического вмешательства. Ультразвуковой датчик с частотой 5 МГц являлся составной частью системы и содержал встроенный позиционер.
Результаты использования нейронавигации при оперативных вмешательствах
Ультразвуковая сонография проводилась как через основной трепанационный дефект, так и через фрезевой дефект (при наложении фрезевого или трефинационного отверстия). Поверхность датчика постоянно орошалась стерильным физиологическим раствором для лучшей визуализации. Нейросонографию выполняли через твердую мозговую оболочку до ее вскрытия (рис. 21), после вскрытия, а так же с поверхности мозга в ходе удаления опухоли (рис. 22). До вскрытия ТМО сканирование проводилось в В-режиме. После вскрытия ТМО выполнялось повторное исследование в серошкальном В-режиме, в режиме энергетической допплерографии и цветового картирования для оценки формы, контуров, размеров, объема, внутренней структуры опухоли и состояния окружающих тканей и структур (наличие или отсутствие перифокального отека и предлежащих сосудов). В цветокодированных допплерографических режимах оценивался кровоток в опухолях и неизмененной мозговой ткани.
Трансдуральная ультрасонография Рис. 22 Ультрасонография с поверхности мозга Для характеристики процесса сканирования использовали следующие понятия: плоскость сканирования, точка сканирования, угол наклона плоскости сканирования и направление УЗ-луча. Плоскость сканирования - это плоскость, в которой проходят сканирующие перемещения УЗ-луча в границах сектора сканирования. Точка сканирования - место приложения УЗ-датчика к поверхности головы. Угол наклона плоскости сканирования - угол между плоскостью сканирования и одной из ортодоксальных плоскостей головы. Направление УЗ-луча - это ход УЗ-луча от точки сканирования до изучаемого объекта по плоскостям головы (различают поперечное направление, продольное направление и вертикальное: сверху-вниз).
Во всех случаях УЗ-навигация проводилась как в стандартных плоскостях: фронтальных, сагиттальных, горизонтальных (рис. 23), так и в плоскостях, располагающихся под разными углами к вышеуказанным плоскостям (аксиальные или косые плоскости сканирования).
Стандартные плоскости сканирования С помощью ультразвуковой навигации интраоперационно в режиме реального времени оценивались: внутренняя структура опухоли, ее размер, глубина расположения, отношение к прилежащим структурам головного мозга (крупным артериальным и венозным сосудам, желудочковой системы), также в режимах цветового доплеровского картирования исследовалась ангиоархитектоника и кровоток в сосудах опухоли.
Здесь следует оговорить, что широко используемый в отечественной и зарубежной литературе термин «режим реального времени» подразумевает следующее: изображение возникающее на мониторе в любой отдельно взятый момент времени, в точности соответствует состоянию исследуемого объекта (изображению, получаемому в этот же момент времени при УС - сканировании).
Смещение мозговых структур во время операции может быть выражено в большей или меньшей степени. После частичной резекции, опорожнения или пункции кистозной части опухоли, работы шпателями оно фактически неминуемо. Поэтому у больных со сравнительно большими внутримозговыми опухолями и значительным смещением срединных структур использование безрамочной навигации на этапе удаления опухоли не всегда оправдано. В этой ситуации используется ультразвуковая интраоперационная навигация, которая позволяет корректировать данные навигационной модели и оценивать радикальность удаления опухоли.
В ряде случаев при хирургическом удалении опухолей головного мозга использовалась комплексная навигация. На этапе выполнения доступа использовали безрамочную навигацию, в результате чего выполняли экономный кожный разрез, определяли локализацию и размеры трепанационного окна, планировали оптимальное место энцефалотомии и траекторию до опухоли. Следующим этапом, выполнялась ультразвуковая навигация, уточнялись: местоположение опухоли, ее структура, отношение к прилежащим крупным артериальным и венозным сосудам, желудочковой системе, также исследовалась ангиоархитектоника и кровоток в сосудах опухоли (рис. 25).
Безрамочная интерактивная навигация
Интракраниальные патологические образования (опухоли) представляют собой пространственно-локализованные объемные процессы. Они хорошо видны на компьютерных и МР-томограммах, однако эти изображения достаточно сложно представить в трехмерном изображении. В момент операции хирургу иногда трудно определить, где располагается опухоль и неизмененный мозг. Это особенно актуально для случаев, когда опухоль невелика и расположена субкортикально, либо недостаточно дифференцирована от окружающих тканей мозга. Именно эту проблему удается в значительной степени разрешить посредством нейронавигации.
С использованием безрамочной интерактивной навигации было прооперировано 28 пациентов с опухолями головного мозга. Среди них половина всех новообразований была представлена метастазами в мозг -50%(п=14), опухоли глиального ряда составили - 35,7%(п=10), менингиомы - 14,3%(п=4).
Оценивая объем хирургических вмешательств с использованием безрамочной навигации основная часть опухолей была удалена тотально и субтотально. Тотальное удаление было достигнуто у 14 пациентов (50 %), субтотальное у 10 (35,7%), частичное удаление у 2(7,15%) пациентов, биопсия выполнена 2 пациентам (7,15%). Послеоперационной летальности в раннем послеоперационном периоде среди этих пациентов не было.
В нашем исследовании среди всех опухолей головного мозга в первой группе метастазы в мозг составили - 18% (26) пациентов, из них большая часть 54%(п=14) была прооперирована с использованием безрамочной навигации.
Основными критериями отбора для операций с использованием безрамочной навигации являлись: незначительные размеры метастазов, глубина залегания, субкортикальная протяженность и расположение в фукционально важных зонах, наличие нескольких метастазов, особенно расположенных в противоположных полушариях.
Целями оперативного вмешательства были - минимизация операционной травмы на этапе доступа и в ходе удаления метастазов, максимальное удаление опухолевой ткани с минимальным постоперационным неврологическим дефицитом, установка гистологического диагноза. , Минимизация хирургической травмы, радикальность операции достигалась предоперационным планированием и интраоперационной ориентацией с использованием нейронавигации, применения микрохирургической техники и оптики, ультразвуковой аспирации и холодной плазмы.
Клиническое наблюдение №1 - Пациент К., 45 лет, ИБ - № 12958, при поступлении в клинику предъявлял жалобы на незначительные головные боли, преимущественно в правой лобной области, снижение зрения на оба глаза, больше справа, общую слабость, снижение памяти на текущие события.
Считает себя заболевшим с 1999 года, когда впервые верифицирована пигментная неоплазма кожи правого предплечья. 05.05.1999 в НИИ онкологии им. Н.Н. Петрова выполнено удаление пигментной неоплазмы кожи правого предплечья, 04.03.2002-регионарная аксиллярная лимфаденэктомия справа. Гистологическое заключение № 252210 - массивные секундарные эпителиоидноклеточные изменения. 19.06.2004 у больного возник эпизод выраженного цефалгического синдрома с последующей потерей сознания.
Соматически компенсирован. В неврологическом статусе элементы расторможенно-эйфорического синдрома. Девиация языка влево. Генерализованные судорожные припадки в анамнезе. По шкале Карновского 80 баллов. При осмотре офтальмологом нарушения полей зрения, застоя на глазном дне нет. Данные исследований: МРТ головного мозга - в области полюса правой височной доли определяется патологическое образование округлой формы, с неоднородной интенсивностью сигнала с участками кровоизлияния в нем и зоной перифокального отека. Размер новообразования 35x24x15мм. Второе объемное образование располагается в задних отделах левой височной доли размерами 25x25x25 мм с выраженной зоной перифокального отека. Срединные структуры не смещены. Оба образования накапливают контрастное вещество. Выполнена MP-разметка для нейронавигации с использованием фиксированных маркеров. На рабочей станции нейронавигации выполнено планирование оперативного вмешательства. Определены образования, место планируемой трепанации, кортикотомии и траектории до каждого метастаза.
При сцинтиграфии скелета и УЗИ органов брюшной полости -отдаленных метастазов в различные органы и системы не выявлено.
При ЭЭГ выявлены признаки пароксизмальной активности в правой лобно-височной области.
02.11.2004 года выполнена операция. При операции использовалась интерактивная безрамочная навигация (рис. 34), которая позволила в ходе операции оптимизировать хирургический доступ (выполнить экономные разрезы, сформировать трепанационные дефекты минимальных размеров), хирургу точно выйти на мишень-опухоль и тотально удалить метастазы в противоположных полушариях в ходе одной операции. Первым этапом выполнена костно-пластическая трепанация черепа в левой теменно 91 височной области, удаление метастаза левой височной доли; вторым этапом выполнена костно-пластическая трепанация черепа в правой лобно-височной области, тотальное удаление метастаза полюса правой височной доли. Гистологическое заключение - метастазы меланомы. Послеоперационный период протекал благоприятно, раны зажили первичным натяжением. Неврологический дефицит на дооперационном уровне, без нарастания симптоматики. По шкале Карновского 80 баллов. При выписке у пациента регрессировал цефалгический синдром и судорожный синдром на фоне приема противосудорожных препаратов. Больному выполнялась контрольная MP томография головного мозга на 28 сутки после операции (30.11.2004 г.) и через пять месяцев (4.04.2005 г.), при которых установлено, что образования удалены тотально, признаков продолженного роста и дислокационного синдрома нет (рис. 35).
Похожие диссертации на Интраоперационная навигация в хирургическом лечении опухолей головного мозга
![Динамика биопотенциалов мозга в ходе хирургического лечения больных с опухолью височной доли мозга, страдающих симптоматической эпилепсией [Электронный ресурс]](/i/i/4417/184278.png "Динамика биопотенциалов мозга в ходе хирургического лечения больных с опухолью височной доли мозга, страдающих симптоматической эпилепсией [Электронный ресурс] Козлова Антонина Борисовна")
