Хирургия образований головного мозга: проблемы и решения

В данной статье мы обобщили три ключевые проблемы, связанные с хирургией образований головного мозга, и обозначили, какие решения предлагают современные технологии для преодоления этих препятствий.

Во-первых, почему новообразования головного мозга так трудно лечить?

  • Новообразования головного мозга часто инфильтрируют функционально значимую ткань здорового мозга или прилегают к ней и могут располагаться в областях, труднодоступных для хирургического вмешательства. Поэтому хирургическое вмешательство должно быть очень точным. Новообразования головного мозга нельзя оперировать с «запасом прочности».
  • Каждое образование очень разнообразно и имеет сложные морфологические, молекулярно-биологические и генетические характеристики. Это требует тщательной и целенаправленной диагностики и лечения.
  • Головной мозг защищен гематоэнцефалическим барьером. ГЭБ выполняет функцию высокоселективного фильтра, через который из артериального русла в мозг поступают питательные, биоактивные вещества. В то же время не все противоопухолевые препараты способны его преодолеть и добраться то цели (в данном случае – до раковых клеток).
  • Пространство внутри черепа ограничено. По мере своего роста новообразования увеличиваются в размерах, что приводит к сдавлению окружающих тканей и повышению внутричерепного давления. Что в свою очередь может вызвать инвалидность и даже летальный исход.

Ввиду вышеперечисленных факторов лечение новообразований головного мозга требует комплексного подхода. Хирургическое вмешательство по-прежнему остается первым и наиболее распространенным методом лечения большинства пациентов с данным диагнозом. В некоторых случаях хирургическое удаление и постоянный мониторинг могут быть единственным возможных лечением [1], но для большинства новообразований головного мозга бывает недостаточным.

Диагностика новообразований головного мозга

Если на снимках МРТ или КТ наблюдается аномалия, то часто проводится биопсия и определяется точный диагноз. В случае потенциального новообразования головного мозга нейрохирурги могут проводить стереотаксическую биопсию - введение тонкой иглы в мозг пациента для извлечения ткани [2].

Здесь появляется первая задача: поддержание высокой точности и аккуратность при введении иглы во избежание травм и осложнений, которые варьируются от небольшого кровотечения до эпилептических припадков.

Задача 1: Поддержание высокой точности во время стереотаксической биопсии для предотвращения осложнений, связанных с операцией.

Решение

Точный диагноз образования головного мозга является критически важным для лечения. Для полного понимания биологии новообразования часто требуется доступ к нескольким образцам из различных областей. Учитывая расположение образования, инфильтрацию функциональной ткани головного мозга или тесную связь с уязвимыми структурами, такими как сосуды, перед операцией требуется специальный этап планирования. Это минимизирует риски таких осложнений, как кровотечения, неврологические нарушения или эпилептические припадки.

Современное программное обеспечение для планирования позволяет наглядно представить мозг, его структуру, подверженные риску органы, траекторию для биопсии и цели, которые необходимо достичь. Для планирования следует использовать всю соответствующую информацию из различных методов визуализации, таких как МРТ, КТ или ПЭТ.

Установка рамы на голову пациента и регистрация КТ с каркасом являются долголетним стандартом для стереотаксической биопсии. Планирование процедуры возможно только после этой регистрации, а не перед самой операцией. После получения плана на раму устанавливается система координат, которая направляет иглу для биопсии по правильному пути к целям внутри новообразования. Метод на основе каркаса обладает высокой точностью, но требует специального оборудования и тщательной подготовки хирурга.

В последние годы была внедрена безрамная биопсия на основе хорошо зарекомендовавшего себя навигационного программного обеспечения, позволяющего проводить предоперационное планирование на основе предварительной регистрации в операционной и не требующее громоздкого оборудования. С помощью интраоперационных сканеров достигается высокая точность процедуры. Специальные инструменты, такие как роботы и навигационное программное обеспечение, помогают точно выравнивать иглу и направлять ее по запланированной траектории к цели. Эти бескаркасные процедуры могут полностью конкурировать с процедурами на основе рамок с точки зрения точности, диагностической ценности и частоты осложнений.

В будущем прогнозируется, что искусственный интеллект сможет автоматически определять цели биопсии и органы, подверженные риску. На его основе даже будет возможна постановка диагноза с высокой надежностью, чтобы избавиться от инвазивных процедур биопсии.

Дополнительные сведения о решениях см. в следующих связанных исследованиях:

Точность безрамной стереотаксической системы VarioGuide в отношении стереотаксии на основе рамок: исследование

Надежная навигационная регистрация в хирургии черепа и позвоночника на основе интраоперационной компьютерной томографии

В Беларуси компания Тахат является официальным представителем компании Brainlab. Умная операционная Brainlab позволяет поддерживать высокую точность во время стереотаксической биопсии, определять наиболее точный путь доступа к поражению, использовать ультразвуковую навигацию во время операции. Вы можете ознакомиться со всеми особенностями устройства на нашем сайте.

Хирургия новообразований головного мозга

Первым этапом хирургического удаления новообразований головного мозга является трепанация черепа, то есть вскрытие черепной коробки. Для выполнения этой процедуры кожу головы пациента бреют, чтобы можно было сделать надрез, удалить часть кости и обнажить область мозга. После этого производится вскрытие твердой мозговой оболочки, наружного слоя мозговой ткани для локализации и удаления новообразования [3].

Хотя этапы выполнения краниотомии четко определены, сама хирургическая процедура требует значительной подготовки. Например, важно определить правильный доступ к очагу поражения. Хотя это похоже на подготовку к стереотаксической биопсии, путь доступа для резекции образования требует большей траектории — хирургического коридора. Кроме того, нейрохирурги стремятся создать как можно меньший разрез, чтобы избежать осложнений, вызванных доступом.

Все это приводит к следующей важной задаче — определению наименее инвазивного и наиболее точного пути доступа к поражению.

Задача 2: определение наименее инвазивного и наиболее точного пути доступа к поражению.

Решение

Хирурги должны оценить и понять риски и цели любой конкретной операции, прежде чем они отправятся в операционную. Специальное программное обеспечение для предоперационного планирования предоставляет ценную информацию о топографических и анатомических отношениях между новообразованием головного мозга, соседними структурами и инфильтрированными областями. Оно также помогает визуализировать функциональные ткани, включая волокнистые пути, что позволяет определить оптимальный путь хирургического доступа.

Конечной целью является определение, наиболее безопасного и оптимального пути для достижения хирургической цели резекции. Это может быть тотальная резекция, при которой удаляется все новообразование, или частичная резекция, при которой удаляется только часть образования. Например, если функционально инфильтрированная ткань не может быть резецирована без ожидаемого неврологического ухудшения состояния пациента, или если образование очень большое и занимает много места, хирург может решить провести частичную резекцию просто для уменьшения массы новообразования и давления. В настоящее время программное обеспечение для предоперационного планирования помогает хирургам в определении наиболее подходящего объёма краниотомии, местоположения и доступа к образованию.

Дополнительные сведения о решениях см. в следующих связанных исследованиях:

Оценка риска с помощью предоперационной трактографии с использованием навигационных карт ТМС у пациентов с опухолями головного мозга

Надежность полуавтоматической сегментации глиобластомы

Резекция новообразования головного мозга

Предоперационное планирование является важной частью повышения безопасности и эффективности хирургии образований головного мозга. Однако даже при стратегическом предоперационном планировании после вскрытия твердой мозговой оболочки возможна дислокация мозга. Дислокация определяется как смещение головного мозга из-за множества факторов, таких как изменение ВЧД, резекция тканей и т. д. [4].

Более того, когда дело доходит до резекции, хирурги могут быть не в состоянии отличить новообразование от нормальной ткани даже при использовании микроскопа. Это в сочетании со смещением мозга обуславливает последнюю ключевую проблему — сохранение связи между изображениями МРТ, полученными до начала операции, и анатомией оперируемой области.

Задача 3: сохранение связи между изображениями МРТ, полученными до начала операции, и анатомией оперируемой области головного мозга.

Решение

После выполнения трепанации черепа следующим шагом является резекция новообразования. При вскрытии твердой мозговой оболочки анатомия пациента не будет такой, какой она была во время сканирования мозга. Опухолевая ткань будет резецирована, спинномозговая жидкость будет потеряна, а сила тяжести и мозговые шпатели приведут к перемещению мозговой ткани. Все это, в свою очередь, вызовет значительный сдвиг головного мозга и морфологические изменения во время операции.

В то же время опухолевую и здоровую мозговую ткань часто не удается различить невооруженным глазом или даже под микроскопом. Таким образом, главной задачей является получение обновленной информации об анатомических и функциональных областях мозга на протяжении всей операции.

Для получения актуальной информации мультимодально используются различные варианты. Например, интраоперационный функциональный мониторинг может предоставить информацию о функциональных тканях вокруг пути доступа или границах образования путем непрерывного мониторинга или живой стимуляции ткани. Сложность заключается в документировании результатов стимуляции — они не связаны с морфологической информацией в навигационном ПО и, как таковые, не «видны» хирургу. Некоторые хирурги используют пронумерованные бумажки, что является громоздким и устаревшим подходом. Таким образом, необходимы способы включения этой важной функциональной информации в пространство данных изображения.

В настоящее время золотым стандартом визуализации головного мозга является МРТ, по крайней мере, для предоперационной диагностики. МРТ может также использоваться и для операционной, но для этого требуется специальное проектирование операционной, огромные перерывы в рабочем процессе, а также специальное немагнитное оборудование. Также такие МРТ-аппараты очень затратны в обслуживании.

Ультразвуковое сканирование головного мозга представляет собой надежную, универсальную и более экономичную альтернативу МРТ-сканерам. Интеграция ультразвуковых изображений в навигационную систему позволяет обновлять регистрацию и осуществлять навигацию по этим изображениям, а также объединять их с МРТ-изображениями для упрощения интерпретации. В ближайшем будущем станут доступны алгоритмы эластичного слияния, которые позволят обновлять предоперационные МРТ-изображения на основе интраоперационного ультразвукового сканирования, открывая новые возможности для морфологического обновления во время операций на головном мозге.

Дополнительные сведения о решениях см. в следующих связанных исследованиях:

Проблемы и возможности интраоперационного 3D-УЗИ с нейронавигацией по отношению к интраоперационной МРТ

Супратенториальные глиомы высокой степени злокачественности

Трактография, применяемая для подкорковой резекции глиом, с высокой точностью в отношении моторной и речевой функции: гибкое слияние на основе ioMRI для снижения риска дислокации мозга

1. Меллингхофф Инго К. Опухоли головного мозга: проблемы и возможности лечения. Опубликовано в июле 2017 г.
2. UR Medicine Нейрохирургия: Программа опухолей головного и спинного мозга..
3. Precision Brain, Spine & Pain Трепанация черепа..
4. Golby lab Смещение мозга.

Новинка
Меню сайта