Artykuł metodologiczny

Rola dyfuzyjnej traktatografii MRI w endoskopowej chirurgii endoskopowej podstawy czaszki

DOI:

10.3791/61724

⸱

5 lipca 2021

 ,  ,  ,  ,  , 
1IRCCS Istituto delle Scienze Neurologiche di Bologna, Center for the Diagnosis and Treatment of Hypothalamic-Pituitary Diseases - Pituitary Unit, 2Department of Biomedical and NeuroMotor Sciences, University of Bologna, 3IRCCS Istituto delle Scienze Neurologiche di Bologna, Functional and Molecular Neuroimaging Unit, 4IRCCS Istituto delle Scienze Neurologiche di Bologna

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Prezentujemy protokół integracji dyfuzyjnej trakografii MRI w pracy z pacjentami do endoskopowej operacji endoskopowej guza podstawy czaszki. Opisano metody adaptacji tych badań neuroobrazowych w fazie przed- i śródoperacyjnej.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Endoskopowa chirurgia endonosowa zyskała znaczącą rolę w leczeniu złożonych guzów podstawy czaszki. Umożliwia resekcję dużej grupy łagodnych i złośliwych zmian poprzez naturalną anatomiczną ścieżkę pozaczaszkową, reprezentowaną przez jamy nosowe, unikając retrakcji mózgu i manipulacji nerwowo-naczyniowej. Znajduje to odzwierciedlenie w szybkim powrocie do zdrowia klinicznego pacjentów i niskim ryzyku trwałych następstw neurologicznych, co stanowi główne zastrzeżenie konwencjonalnej chirurgii podstawy czaszki. Operacja ta musi być dostosowana do każdego konkretnego przypadku, biorąc pod uwagę jego cechy i związek z otaczającymi strukturami nerwowymi, głównie w oparciu o przedoperacyjne neuroobrazowanie. Zaawansowane techniki MRI, takie jak traktografia, są rzadko stosowane w chirurgii podstawy czaszki ze względu na problemy techniczne: długotrwałe i skomplikowane procesy generowania wiarygodnych rekonstrukcji w celu włączenia do systemu neuronawigacji.

Ten artykuł ma na celu przedstawienie protokołu wdrożonego w instytucji i podkreślenie synergicznej współpracy i pracy zespołowej między neurochirurgami a zespołem neuroobrazowania (neurolodzy, neuroradiolodzy, neuropsycholodzy, fizycy i bioinżynierowie), którego ostatecznym celem jest wybór optymalnego leczenia dla każdego pacjenta, poprawa wyników chirurgicznych i dążenie do postępu medycyny spersonalizowanej w tej dziedzinie.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Możliwość zbliżenia się do linii środkowej podstawy czaszki i obszarów przyśrodkowych drogą przednią, przyjmując doły nosowe jako naturalne jamy, ma długą historię, sięgającą ponad stu lat1. Jednak w ciągu ostatnich 20 lat technologie wizualizacji i operacji poprawiły się na tyle, że rozszerzyły swoje możliwości o leczenie najbardziej złożonych nowotworów, takich jak oponiaki, struniaki, chrzęstniakomięsaki i czaszkogardłomięsaki1 ze względu na (1) wprowadzenie endoskopu, który daje chirurgowi panoramiczny i szczegółowy widok 2D/3D tych obszarów, (2) opracowanie śródoperacyjnych systemów neuronawigacji oraz (3) wdrożenie dedykowanych narzędzi chirurgicznych. Jak skrupulatnie wykazali Kassam i wsp. oraz potwierdzono w licznych przeglądach i metaanalizach, zalety tego podejścia chirurgicznego są głównie reprezentowane przez jego szanse na wycięcie trudnych guzów podstawy czaszki, unikając bezpośredniego retrakcji mózgu lub manipulacji nerwów, zmniejszając w ten sposób ryzyko powikłań chirurgicznych i długoterminowych następstw neurologicznych i wizualnych2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12.

Dla wielu guzów podstawy czaszki i przysadkowo-międzymózgowia, idealny cel chirurgiczny zmienił się w ostatnich latach z możliwie najszerszego na najbezpieczniejszy z zachowaniem funkcji neurologicznych w celu zachowania jakości życia pacjenta3. Ograniczenie to można skompensować innowacyjnymi i skutecznymi terapiami uzupełniającymi, takimi jak radioterapia (przyjmująca masywne cząstki, takie jak jony protonów lub węgla, w stosownych przypadkach) oraz, w przypadku wybranych nowotworów, chemioterapia jako inhibitory szlaku BRAF/MEK dla czaszkogardlioma13,14,15.

Jednakże, aby osiągnąć te cele, niezbędna jest dokładna ocena przedoperacyjna, aby dostosować strategię chirurgiczną do specyficznej cechy każdego przypadku2. W większości ośrodków protokół przedoperacyjny MRI jest zwykle wykonywany tylko ze standardowymi sekwencjami strukturalnymi, które zapewniają charakterystykę morfologiczną zmiany. Jednak przy użyciu tych technik nie zawsze jest możliwa wiarygodna ocena anatomicznego związku guza z sąsiednimi strukturami3. Co więcej, każdy pacjent może prezentować różne profile reorganizacji funkcjonalnej wywołanej patologią, wykrywalne tylko za pomocą dyfuzyjnego MRI traktograficznego i funkcjonalnego MRI (fMRI), które mogą być wykorzystane do udzielenia wskazówek zarówno w planowaniu operacji, jak i w krokach śródoperacyjnych16,17.

Obecnie, fMRI jest najczęściej używaną metodą neuroobrazowania do mapowania aktywności funkcjonalnej mózgu i łączności, jako wskazówki do planowania chirurgicznego18,19 i w celu poprawy wyników leczenia pacjentów20. Oparty na zadaniach fMRI jest modalnością z wyboru do identyfikacji "elokwentnych" regionów mózgu, które są funkcjonalnie zaangażowane w wykonywanie określonych zadań (np. stukanie palcami, płynność fonemowa), ale nie ma zastosowania do badania guzów podstawy czaszki.

Dyfuzyjny MRI umożliwia in vivo i nieinwazyjną rekonstrukcję połączeń mózgowych istoty białej oraz nerwów czaszkowych, badając strukturę hodologiczną mózgu21. Opracowano różne algorytmy traktograficzne w celu rekonstrukcji szlaków aksonalnych poprzez połączenie profili dyfuzyjności cząsteczek wody, ocenianych w ramach każdego woksela mózgu. Traktografia deterministyczna podąża za dominującym kierunkiem dyfuzyjności, podczas gdy traktografia probabilistyczna ocenia rozkład możliwych ścieżek połączeń. Dodatkowo, do oceny dyfuzyjności w obrębie każdego woksela można zastosować różne modele i możliwe jest zdefiniowanie dwóch głównych kategorii: modeli pojedynczych włókien, takich jak model tensora dyfuzji, w którym oceniana jest orientacja pojedynczego włókna, oraz modeli wielowłókienowych, takich jak dekonwolucja sferyczna, w której rekonstruowanych jest kilka orientacji krzyżujących się włókien22,23. Pomimo toczącej się debaty metodologicznej na temat dyfuzyjnej morfologii rezonansu magnetycznego, jej przydatność w neurochirurgicznym przebiegu pracy jest obecnie ustalona. Możliwa jest ocena przemieszczenia drogi istoty białej i odległości od guza, z zachowaniem określonych połączeń istoty białej. Ponadto mapy obrazowania tensora dyfuzji (DTI), zwłaszcza anizotropii frakcyjnej (FA) i średniej dyfuzyjności (MD), mogą być stosowane do oceny zmian mikrostrukturalnych istoty białej związanych z możliwym naciekaniem guza oraz do monitorowania dróg podłużnych. Wszystkie te cechy sprawiają, że traktografia dyfuzyjnego rezonansu magnetycznego jest potężnym narzędziem zarówno do planowania przedoperacyjnego, jak i śródoperacyjnego podejmowania decyzji za pomocą systemów neuronawigacji24.

Jednak zastosowanie technik traktograficznych do chirurgii podstawy czaszki zostało ograniczone przez potrzebę specjalistycznej wiedzy technicznej i czasochłonne prace nad optymalizacją akwizycji sekwencji MRI dyfuzyjnej, protokołu analizy i włączania wyników traktografii do systemów neuronawigacji25. Wreszcie, dalsze ograniczenia wynikają z trudności technicznych związanych z rozszerzeniem tych analiz ze struktur intraparenchymalnych na pozamiąższowe struktury istoty białej, takie jak nerwy czaszkowe. Rzeczywiście, tylko ostatnie badania przedstawiły wstępne wyniki próbujące zintegrować zaawansowany rezonans magnetyczny i chirurgię podstawy czaszki26,27,28.

Niniejszy artykuł przedstawia protokół multidyscyplinarnego leczenia guzów przysadkowo-międzymózgowiowych i podstawy czaszki za pomocą dyfuzyjnego MRI tractography. Wdrożenie tego protokołu w placówce było wynikiem współpracy między neurochirurgami, neuroendokrynologami i zespołem neuroobrazowania (w tym ekspertami klinicznymi i bioinformatycznymi) w celu zaoferowania skutecznego, zintegrowanego, wieloosiowego podejścia do tych pacjentów.

W centrum zintegrowaliśmy multidyscyplinarne protokoły postępowania z pacjentami z guzami podstawy czaszki, aby zapewnić jak najbardziej informacyjny opis oraz dostosować i spersonalizować plan operacji. Pokazujemy, że protokół ten może być przyjęty zarówno w warunkach klinicznych, jak i badawczych u każdego pacjenta z guzem podstawy czaszki, aby pokierować strategią leczenia i poszerzyć wiedzę na temat modyfikacji mózgu wywołanych przez te zmiany.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Protokół jest zgodny ze standardami etycznymi Lokalnego Komitetu Badawczego oraz z Deklaracją Helsińską z 1964 roku i jej późniejszymi poprawkami lub porównywalnymi standardami etycznymi.

1. Wybór pacjentów

  1. Przyjąć następujące kryteria włączenia: pacjenci w wieku powyżej 18 lat, w pełni współpracujący, z guzem podstawy czaszki lub okolicy przysadkowo-międzymózgowiowej.
  2. Należy wykluczyć pacjentów z przeciwwskazaniami do rezonansu magnetycznego (tj. rozrusznik serca lub materiał ferromagnetyczny) lub z nagłymi stanami klinicznymi (np. nadciśnienie śródczaszkowe, ostra utrata wzroku, która wymaga natychmiastowej operacji), lub kobiety w ciąży, lub pacjentów z chorobami psychicznymi lub tych, którzy wyraźnie odmawiają udziału w tym protokole.

2. Przygotowanie do badania MRI

  1. Przed badaniem MRI należy podać formularz bezpieczeństwa, aby wykluczyć istotne przeciwwskazania do badania i wstrzyknięcia środka kontrastowego: brak materiałów ferromagnetycznych w organizmie, ocena urządzeń MRI, bezpiecznych lub warunkowych, brak rozrusznika serca, brak założonych soczewek kontaktowych.
  2. Jeśli skaner używany do akwizycji MRI ma wysokie pole (np. 3 T, patrz Tabela Materiałów), należy wziąć pod uwagę ewentualne dodatkowe przeciwwskazania związane np. z urządzeniami do neurostymulacji.
  3. Sprawdź, czy pacjent ma klaustrofobię.
  4. Upewnij się, że pacjent przeczytał i podpisał formularz zgody na rezonans magnetyczny, aby potwierdzić ryzyko i korzyści związane z badaniem obrazowym.
  5. Poproś neuropsychologa o przeprowadzenie ogólnej oceny i ukierunkowanej oceny neuropoznawczej w oparciu o lokalizację guza.
  6. Administrowanie inwentarzem Edynburga w celu oceny dominacji ręczności29.

3. Umiejscowienie pacjenta w skanerze

  1. Daj pacjentowi zatyczki do uszu, aby zmniejszyć hałas MRI.
  2. Ruchy głowy mogą wpływać na jakość obrazowania, dlatego należy użyć piankowych podkładek, aby zmniejszyć ruchy głowy, unieruchamiając głowę wewnątrz cewki MRI.
  3. Zapewnij pacjentowi przycisk alarmu awaryjnego w przypadku konieczności przerwania badania.
  4. Włącz kamerę i mikrofon wewnątrz skanera, aby monitorować, mówić i słuchać pacjenta z pomieszczenia do akwizycji MRI na zewnątrz skanera.

4. Ustawianie protokołu MRI mózgu i parametry akwizycji

  1. Zdobądź standaryzowany multimodalny skaner wysokiego pola z protokołem MRI (1,5 T lub 3 T). Poniższe parametry sekwencji odnoszą się do rezonansu magnetycznego 3 T, przy użyciu cewki matrycowej o dużej gęstości głowicy i szyi (64 kanały).
  2. Uzyskaj sekwencje anatomiczne o wysokiej rozdzielczości i objętościowe: T1-zależne podanie środka kontrastowego przed i po gadolinie oraz FLAIR T2-zależne.
  3. W przypadku obrazów ważonych T1 i T2 uzyskuje się ciągłe plastry strzałkowe, zapewniające rozdzielczość izotropową 1x1x1 mm3 czas skanowania około 5 minut na sekwencję.
  4. Uzyskaj sekwencję T2-ważoną o wysokiej rozdzielczości i zlokalizuj obszar guza w celu wizualizacji nerwu czaszkowego: wolumetryczny CISS (konstruktywna interferencja w stanie ustalonym) o wymiarze woksela 0,5x0,5x0,5 mm3 (czas skanowania około 9 minut).
  5. Uzyskuj sekwencje ważone dyfuzją za pomocą pojedynczych obrazów echo-płaskich (EPI), wymiar woksela 2x2x2 mm3, 64 kierunki gradientu magnetycznego o wartości b 2000 s/mm2, czasie echa 98 ms i czasie relaksacji 4300 ms.
  6. Uzyskaj pięć woluminów o zerowej wartości b na początku akwizycji ważonej dyfuzją z kierunkiem kodowania fazy ustawionym na przednio-tylny (dla obrazów ważonych dyfuzją całkowity czas skanowania wynosi 5 minut).
  7. Dodatkowo uzyskaj trzy objętości o zerowej wartości b, ale odwróconym kierunku kodowania fazy, tylno-przedniego, aby skorygować zniekształcenia obrazowania spowodowane akwizycją EPI (czas skanowania 42 sekundy). Uzyskiwane są ciągłe warstwy blisko osiowe.
  8. Uzyskaj dodatkowe sekwencje w celu zbadania określonych cech guza, takich jak wielo- lub jednowokselowa spektroskopia MRI zlokalizowana w obszarze guza.
    UWAGA: Całkowity czas trwania skanowania wynosi około 30 minut, z wyłączeniem przygotowania pacjenta do badania MRI.

5. Wstępne przetwarzanie obrazów MR mózgu

  1. Konwersja danych MRI z formatu obrazowania przyjętego przez konsole akwizycji MRI, DICOM (.dcm), na format NIFTI (.nii) używany w zaawansowanych analizach obrazowych.
  2. Uruchom funkcję dcm2niix (https://github.com/rordenlab/dcm2niix). Ustaw jako pliki wejściowe obrazy dicom i jako wyjście odpowiednie pliki .nii: T1.nii, Flair.nii, T1_contrast.nii, DTI_b2000.nii i DTI_b0_flip.nii.
  3. Zainstaluj oprogramowanie FSL (https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki) i MRtrix3 (https://www.mrtrix.org) potrzebne do zaawansowanych analiz obrazowych.
  4. Zarejestruj pliki Flair.nii i T1_contrast.nii w obrazie T1.nii, uruchamiając funkcję FSL-flirt, która wykonuje liniową rejestrację obrazu.
  5. Zarejestruj obraz DTI_b2000.nii w pliku T1.nii, uruchamiając funkcję FSL-epi_reg, która uwzględnia artefakty zniekształceń obrazowania EPI.
  6. Uruchom funkcję FSL-topup, aby poprawić artefakty kierunku kodowania fazowego prezentujące obraz DTI_b2000.nii. Ustawia akwizycję kodowania odwrotnej fazy DTI_b0_flip.nii jako plik wejściowy "in_main".
  7. Uruchom funkcję MRtrix3-dwidenoise w celu zobrazowania odszumiania z modelowaniem szumu głównego komponentu.
  8. Aby skorygować artefakt zaniku prądów wirowych i sygnału, uruchom funkcję FSL-eddy, a w przypadku niejednorodności sygnału wywołanych cewką MRI, prawidłową funkcję MRtrix3-dwibias.
  9. Uruchom funkcję FSL-bet, aby usunąć sygnał scalp prezentujący obraz T1.nii i zmień nazwę pliku wyjściowego przy użyciu sufiksu "_brain": T1_brain.nii.

6. Segmentacja guza

  1. Zainstaluj oprogramowanie itk-snap (http://www.itksnap.org) 30.
  2. Po zainstalowaniu oprogramowania itk-snap naciśnij Plik - Otwórz główny obraz i wybierz obraz T1.nii, a następnie naciśnij Plik - Dodaj kolejny imager i prześlij obrazy Flair.nii i T1_contrast.nii, ustawiając opcję półprzezroczystej nakładki.
  3. Sprawdź guz na obrazach T1.nii, Flair.nii i T1_contrast.nii. Wybierz płaszczyznę anatomiczną, którą chcesz podążać podczas rysowania zmiany, np. osiową.
  4. Umieść wskaźnik w jednym przekroju osiowym, aby rozpocząć. Na głównym pasku narzędzi wybierz ikonę Inspektora wielokąta i rozpocznij rysowanie granic guza przy użyciu opcji Styl rysowania odręcznego — krzywa gładka lub Wielokąt.
  5. Po zakończeniu rysowania obwodu guza zamknij krzywą łączącą pierwszą i ostatnią kropkę, naciśnij Akceptuj i kontynuuj rysowanie w następnym przekroju. W przypadku dużych zmian nowotworowych, aby przyspieszyć proces rysowania, pomiń niektóre osiowe plasterki (np. trzy) i narysuj obwód zmiany w przeplatanych plasterkach.
  6. Na końcu rysunku obwodu zmiany wybierz Narzędzia - Interpoluj etykiety, ustaw Etykietę na/z interpolacją jako zmianą nowotworową i Interpolacją wzdłuż pojedynczej osi jako orientacji osi stosowanej podczas rysowania granic guza.
  7. Wybierz Segmentacja - Zapisz obraz segmentacji i nazwij segmentację guza jako Tumor_mask.nii, wybierając opcję formatu Nifti, aby zapisać.

7. Analiza traktograficzna

  1. Uruchom funkcję FSL-dtifit, aby modelować dyfuzyjność i różne kierunki przestrzenne oraz uzyskać następujące mapy tensorów dyfuzji: FA.nii, MD.nii i V1.nii. Oceń te mapy DTI, aby uzyskać dostęp do nieprawidłowych wartości dyfuzyjności, które mogą wystąpić w obecności obrzęku lub nacieku guza.
  2. Uruchom funkcję MRtrix3-tckgen z domyślnym ustawieniem "ifod2", aby wykonać probabilistyczną traktografię i zrekonstruować szlaki istoty białej poprzez modelowanie problemów z krzyżującymi się włóknami31.
  3. Przyjmij podejście seed-target, ustawiając opcje "-seed_image" i "-include" w oparciu o wiedzę anatomiczną a priori.
  4. Ręczne rysowanie obszarów zainteresowania (ROI) ustawionych jako zalążek lub cel dla traktografii. Alternatywnie możesz użyć zwrotu z inwestycji opartego na atlasie. Patrz Mormina et at. 32 dla traktografii promieniowania wzrokowego, Hales et al.33 dla skrzyżowania wzrokowego i nerwów czaszkowo-wzrokowych, oraz Testa et al.34 dla traktów piramidalnych.
  5. Uruchom przeglądarkę obrazów FSL-fsleyes, wybierz pozycję Otwórz i wybierz obrazy do sprawdzenia wizualnego.
  6. W przeglądarce FSL- fsleyes przejdź do Ustawienia - Ortho View 1 i aktywuj narzędzie Tryb edycji.
  7. Kliknij ikonę ołówka FSL-fsleyes i narysuj ROI traktografii.
  8. Zainstaluj oprogramowanie Freesurfer (https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu).
  9. Uruchom funkcję Freesurfer-Recon-all na obrazie T1.nii, aby uzyskać automatyczną segmentację regionów korowych, która zostanie wykorzystana jako zwrot z inwestycji w traktografię.
  10. Uruchom funkcję FSL-epi_regregistration, ustawiając jako obraz wejściowy T1.nii, a obraz referencyjny DTI_b2000.nii, zapisz macierz wyjściową rejestracji (T1_onto_DTI.mat).
  11. Użyj uzyskanej macierzy T1_onto_DTI.mat, aby zarejestrować segmentowane ROI na obrazie DTI_b2000.nii.
  12. Uruchom traktografię za pomocą funkcji MRtrix3-tckgen.
  13. Uruchom funkcję MRtrix3-tckmap, aby przekonwertować dane wyjściowe traktografii ".tck" na obraz "-template FA.nii".
  14. Uruchom funkcję FSL-flirt, aby liniowo zarejestrować obraz T1.nii w szablonie MNI152_T1_2mm_brain.nii.
  15. Zapisz macierz wyjściową jako T1_onto_MNI.mat. Uruchom funkcję FSL-convert_xfm, ustawiając opcję "-concat" jako T1_onto_MNI.mat i T1_onto_DTI.mat, zapisz macierz wyjściową jako DTI_onto_MNI.mat.

8. Traktografia: analiza wzdłuż szlaku

  1. Aby uzyskać dokładny opis parametrów DTI, należy użyć algorytmów równoległych, takich jak algorytm oparty na Matlabie, który modeluje geometrię toru powierzchni za pomocą operatora Laplace'a properties35.
  2. Zainstaluj oprogramowanie Matlab (https://matlab.mathworks.com) i poproś o kod along-tract do rozwijającego się authors35.
  3. Alternatywnie można użyć funkcji MRtrix3-tcksample do analizy wzdłuż odcinka, ponieważ Matlab wymaga licencji.

9. 3D

  1. Zainstaluj oprogramowanie Surf Ice (https://www.nitrc.org/plugins/mwiki/index.php/surfice:MainPage).
  2. W panelu poleceń Surf Ice kliknij Zaawansowane - Konwertuj voxelwise na siatkę, wybierz obraz nifti do konwersji, zapisz wynikowy plik .obj.
  3. W panelu poleceń Surf Ice kliknij Plik - Otwórz i wybierz plik .obj, aby zwizualizować renderowanie objętości 3D.

10. Przedoperacyjne badania kliniczne

  1. Wykonaj biohumoralną ocenę endokrynologiczną, składającą się z prolaktyny, TSH, wolnego T4, ACTH, kortyzolu, GH, LH, FSH i testów surowicy całkowitego testosteronu/estradiolu, odpowiednio u mężczyzn i kobiet.
  2. Przeanalizuj 24-godzinną objętość moczu oraz osmolalność moczu i poziom sodu w surowicy, aby określić obecność moczówki prostej.
  3. Wykonaj ocenę okulistyczną, w tym pomiar ostrości wzroku, komputerową ocenę pola widzenia i optyczną koherentną tomografię siatkówki (OCT).
  4. Wykonaj neurologiczne badanie fizykalne, ze zbiorem anamnestycznych informacji na temat przyrostu masy ciała, uczucia głodu, ciągłe monitorowanie temperatury w odbycie co 2 minuty przez 24 godziny za pomocą przenośnego urządzenia do oceny rytmu temperatury okołodobowej oraz 24-godzinny zapis cyklu snu i czuwania (w tym elektroencefalogram, elektrookulogram prawy i lewy, elektrokardiogram oraz elektromiogram mięśnia gnykowo-gnykowego oraz mięśnia piszczelowego lewego i prawego)36, 37,38.

11. Planowanie chirurgiczne

  1. Omów w kolegialnym zespole spotykającym się każdego pacjenta kandydata do operacji, w oparciu o wyniki segmentacji guza i związek z funkcjonalnymi elokwentnymi strukturami nerwowymi (nerwy wzrokowe i skrzyżowanie, łodyga przysadki, trzecia komora, tętnica szyjna wewnętrzna, zespół tętnicy mózgowej przedniej-tętnicy łączącej przednia (ACA-ACoA), tętnica podstawna, nerwy czaszkowe III, IV, VI, ciała sutkowe, drogi istoty białej, i funkcjonalnych obszarów korowych) w celu określenia najodpowiedniejszego podejścia chirurgicznego.
  2. Wybierz korytarz chirurgiczny z minimalnym ryzykiem urazów struktur nerwowych39.
  3. Zdefiniuj bezpieczny obszar resekcji dla każdego przypadku, lokalizując krytyczną strukturę neuronalną (taką jak skrzyżowanie, ciało sutkowe), w pobliżu której resekcja musi zostać zatrzymana, aby uniknąć trwałego uszkodzenia39.
  4. Połącz najważniejsze sekwencje MRI i zaimportuj je do systemu neuronawigacji fazy operacyjnej.

12. Przygotowanie do operacji

  1. Indukuj znieczulenie ogólne, stosując całkowite znieczulenie dożylne propofolem i remifentanylem (wykazano, że inne środki znieczulające są jednymi z najbardziej krytycznych czynników wpływających na wiarygodność monitorowania śródoperacyjnego, zwiększając odsetek wyników fałszywie ujemnych), unikając miorelaksantu40.
  2. Wykonaj intubację ustno-tchawiczą za pomocą gazy w jamie ustnej gardła, aby zapobiec wyciekowi krwi lub płynu do żołądka lub dróg oddechowych41.
  3. Skonfiguruj monitorowanie neurofizjologiczne z ciągłym rejestrowaniem motorycznych potencjałów wywołanych (MEP) i somatosensorycznych potencjałów wywołanych (SEP) oraz swobodną elektromiografią (EMG) dla nerwów czaszkowych.42
  4. Zaimportuj dane MRI, w tym rekonstrukcje traktograficzne, do systemu neuronawigacji (Tabela materiałów).
  5. Wybierz modalność rejestracji elektromagnetycznej operacji mózgu w systemie neuronawigacji.
  6. Zarejestruj system neuronawigacji na pacjencie, przyjmując technikę swobodnego śledzenia lub markery zewnętrzne.
  7. Kontroluj dokładność uzyskanej rejestracji, sprawdzając położenie zewnętrznych markerów (np. ucha lub nosa) na zaimportowanym rezonansie magnetycznym; jeśli wynik nie jest akceptowalny, powtórz rejestrację.
  8. Ułóż pacjenta w pozycji półsiedzącej; Użycie Mayfielda do naprawy głowicy nie jest potrzebne43.
  9. Podawać kortykosteroidy (wewnątrzżylny flebokortid, dawkowanie w zależności od masy ciała pacjenta) i antybiotyki (2 g kwasu amoksycylinowo-klawulanowego)44.

13. Endoskopowa chirurgia endonosowa

  1. Zacznij od endoskopu 0° (Tabela materiałów).
  2. Zbierz klapę nosowo-przegrodową 45.
  3. Jeśli to możliwe, wykonaj przednią sfenoidotomię, a następnie septostomię tylną i etmoidektomię z zachowaniem środkowej małżowiny nosowej43.
  4. Otwórz kość sellar i gruźlicę bone41.
  5. Naciąć warstwę opony twardej w kształcie litery H, po koagulacji zatoki międzyjamistej górnej41.
  6. Rozszczepić guz za pomocą płaszczyzny pajęczynówki43.
  7. Centralnie odblokuj guz43.
  8. Usuń jego torebkę z otaczających międzymózgowiowych struktur nerwowych, zatrzymując resekcję w przypadku zrostu guza do elokwentnych struktur wizualizowanych pod kierunkiem neuronawigacji43.
  9. Zbadaj jamę chirurgiczną za pomocą kątowej optyki (Tabela materiałów)46.
  10. Zapewnij hemostazę za pomocą krzepnięcia dwubiegunowego lub środków hemostatycznych.
  11. Zamknij otwór kostno-oponowy śródtwardówkową wewnątrzczaszkową warstwą substytutu opony twardej43.
  12. Umieść zewnątrzoponową wewnątrzczaszkową warstwę substytutu opony twardej, rusztowaną tłuszczem brzusznym i ostatecznie kością (Tabela materiałów)43.
  13. Zakryj zamknięcie klapką nosowo-przegrodową43.

14. Badanie histologiczne

  1. Utrwal próbki guza za pomocą 10% formaliny i zanurz je w parafinie natychmiast po zabiegu.
  2. Pokrój tkankę na odcinki o grubości 4 μm i zabarwij hematoksyliną i eozyną. Rozpoznanie histologiczne musi być oparte na najnowszej wersji klasyfikacji guzów mózgu WHO (2016)47.
  3. Przeprowadzić barwienie immunohistochemiczne próbki za pomocą automatycznego przyrządu do barwienia immunohistochemicznego, używając znakowania awidyny-biotyny i diaminobenzydyny jako odczynnika wykrywającego. W przypadku czaszkogardlaków należy przyjąć anty-beta-kateninę, zmutowany epitop anty-BRAF v600E i przeciwciała anty-Ki67 do barwienia immunohistochemicznego (tabela materiałów).
  4. Oceń indeks Ki-67 poprzez ręczne liczenie dodatnich komórek nowotworowych48.

15. Postępowanie z pacjentem po operacji

  1. Obudź pacjenta natychmiast po zabiegu.
  2. Przywróć spontaniczne oddychanie z ust, wypełniając jamy nosowe materiałem wchłanialnym i niewchłanialnym.
  3. Monitoruj parametry życiowe (ciśnienie krwi, tętno, saturację tlenem i stan świadomości) przez kolejne 6-12 godzin na OIOM.
  4. Przywróć karmienie doustne po 12 godzinach.
  5. Wykonaj tomografię komputerową po 6-9 godzinach.
  6. Utrzymuj leżenie w łóżku przez trzy dni dzięki leczeniu heparyną.
  7. Kontroluj równowagę płynów co 12 godzin i oceniaj stężenie elektrolitów w surowicy co 24 godziny.
  8. Podać terapię kortykosteroidami (wewnątrzżylny flebokortid w ciągu pierwszych 24 godzin, a następnie doustny octan kortonu 30 +15 mg / dobę).
  9. Wykonaj rezonans magnetyczny z gadolinem lub bez niego w ciągu 72 godzin po zabiegu.
  10. Wypisz pacjenta w 4 dobie zabiegu.

16. Wczesna kontynuacja

  1. Powtórz pełną ocenę endokrynologiczną 30 dni po zabiegu43.
  2. Powtórz ocenę okulistyczną trzy miesiące po zabiegu43.
  3. Powtórz neurologiczne badanie fizykalne oraz badania funkcji temperatury i rytmu snu i czuwania trzy miesiące po operacji46.
  4. Wykonaj rezonans magnetyczny z/bez gadolinu trzy miesiące po operacji46.

17. Terapia uzupełniająca

  1. Oceń obecność wczesnej progresji nowotworu, a jeśli jest to wskazane, skieruj pacjenta na radioterapię43.

18. Długoterminowa obserwacja

  1. Powtarzaj oceny kliniczne, endokrynologiczne i okulistyczne co roku43.
  2. Wykonuj coroczny rezonans magnetyczny z/bez gadolinu: w przypadku nawrotu pacjent może zostać ponownie zoperowany, a następnie skierowany na radioterapię lub bezpośrednio skierowany do radioterapii43.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

5-letnia kobieta z postępującymi deficytami wzroku. Jej historia medyczna nie była niczym nadzwyczajnym. W ocenie okulistycznej stwierdzono obustronne obniżenie ostrości wzroku (6/10 w prawym oku i 8/10 w lewym oku), a skomputeryzowane pole widzenia wykazało całkowite dwuskroniowe niedowidzenie. W badaniu neurologicznym nie stwierdzono dalszych deficytów, ale pacjent zgłaszał uporczywą osłabienie oraz wzrost uczucia głodu i pragnienia w ciągu ostatnich 2-3 miesięcy, przy przyroście masy c...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zastosowanie przedstawionego protokołu zaowocowało bezpiecznym i skutecznym leczeniem jednego z najtrudniejszych nowotworów wewnątrzczaszkowych, takich jak czaszkogardlak atakujący 3. komorę, być może otwierając nowy horyzont dla zmiany, która została zdefiniowana przez H. Cushinga około sto lat temu jako najbardziej zaskakujący nowotwór wewnątrzczaszkowy1. Połączenie dokładnego planowania przedoperacyjnego, integracji zaawansowanych technik MRI i multidyscyplinarnych ocen klinicznych p...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Chcielibyśmy podziękować technikom radiologii i personelowi pielęgniarskiemu z Obszaru Neuroradiologii, IRCCS Istituto delle Scienze Neurologiche di Bologna, oraz ich Koordynatorce, dr Marii Grazia Crepaldi, za współpracę.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Specyficzny dla BRAF V600E klon VE1Ventana
Dural SubstituteBiodesign, endoskop medyczny
Karl Storz, średnica 4 mm, długość 18 cm, Hopkins II – Karl Storz Endoskopia
Przyrząd do barwienia immunohistochemicznego Ventana Benchmark, Ventana Medical Systems
MRI3T Magnetom Skyra, Siemens Health Care
NeuronavigatorStealth Station S8 System nawigacji chirurgicznej, MEDTRONIC
Cook

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wang, A. J., Zaidi, H. A., Laws, E. D. History of endonasal skull base surgery. Journal of Neurosurgical Sciences. 60 (4), 441-453 (2016).
  2. Kassam, A. B., Gardner, P., Snyderman, C., Mintz, A., Carrau, R. Expanded endonasal approach: fully endoscopic, completely transnasal approach to the middle third of the clivus, petrous bone, middle cranial fossa, and infratemporal fossa. Neurosurgical Focus. 19 (1), 6(2005).
  3. Schwartz, T. H., Morgenstern, P. F., Anand, V. K. Lessons learned in the evolution of endoscopic skull base surgery. Journal of Neurosurgery. 130 (2), 337-346 (2019).
  4. Cossu, G., et al. Surgical management of craniopharyngiomas in adult patients: a systematic review and consensus statement on behalf of the EANS skull base section. Acta Neurochirurgica. 162 (5), 1159-1177 (2020).
  5. Komotar, R. J., Starke, R. M., Raper, D. M., Anand, V. K., Schwartz, T. H. Endoscopic endonasal compared with microscopic transsphenoidal and open transcranial resection of craniopharyngiomas. World Neurosurgery. 77 (2), 329-341 (2012).
  6. Clark, A. J., et al. Endoscopic surgery for tuberculum sellae meningiomas: a systematic review and meta-analysis. Neurosurgical Review. 36 (3), 349-359 (2013).
  7. Ditzel Filho, L. F., et al. Endoscopic Endonasal Approach for Removal of Tuberculum Sellae Meningiomas. Neurosurgical Clinics of North America. 26 (3), 349(2015).
  8. Labidi, M., et al. Clivus chordomas: a systematic review and meta-analysis of contemporary surgical management. Journal of Neurosurgical Science. 60 (4), 476-484 (2016).
  9. Cannizzaro, D., et al. Microsurgical versus endoscopic trans-sphenoidal approaches for clivus chordoma: a pooled and meta-analysis. Neurosurgical Review. , (2020).
  10. Fujii, T., Platt, A., Zada, G. Endoscopic Endonasal Approaches to the Craniovertebral Junction: A Systematic Review of the Literature. Journal of Neurological Surgery: Part B Skull Base. 76 (6), 480-488 (2015).
  11. Tubbs, R. S., Demerdash, A., Rizk, E., Chapman, J. R., Oskouian, R. J. Complications of transoral and transnasal odontoidectomy: a comprehensive review. Child's Nervous System. 32 (1), 55-59 (2016).
  12. Zoli, M., et al. Endoscopic approaches to orbital lesions: case series and systematic literature review. Journal of Neurosurgery. 3, 1(2020).
  13. Jensterle, M., et al. Advances in the management of craniopharyngioma in children and adults. Radiology and Oncology. 53 (4), 388-396 (2019).
  14. Roque, A., Odia, Y. BRAF-V600E mutant papillary craniopharyngioma dramatically responds to combination BRAF and MEK inhibitors. CNS Oncology. 6 (2), 95-99 (2017).
  15. Marucci, G., et al. Targeted BRAF and CTNNB1 next-generation sequencing allows proper classification of nonadenomatous lesions of the sellar region in samples with limiting amounts of lesional cells. Pituitary. 18 (6), 905-911 (2015).
  16. Silva, M. A., See, A. P., Essayed, W. I., Golby, A. J., Tie, Y. Challenges and techniques for presurgical brain mapping with functional MRI. NeuroImage Clinical. 17, 794-803 (2017).
  17. Duffau, H. Lessons from brain mapping in surgery for low-grade glioma: insights into associations between tumor and brain plasticity. The Lancet Neurology. 4 (8), 476-486 (2005).
  18. Maesawa, S., et al. Evaluation of resting state networks in patients with gliomas: connectivity changes in the unaffected side and its relation to cognitive function. PloS One. 10 (2), 0118072(2015).
  19. Gonen, T., et al. Intra-operative multi-site stimulation: Expanding methodology for cortical brain mapping of language functions. PloS One. 12 (7), 0180740(2017).
  20. Pillai, J. J. The evolution of clinical functional imaging during the past 2 decades and its current impact on neurosurgical planning. American Journal of Neuroradiology. 31 (2), 219-225 (2010).
  21. Bizzi, A. Presurgical mapping of verbal language in brain tumors with functional MR imaging and MR tractography. Neuroimaging Clinics of North America. 19 (4), 573-596 (2009).
  22. Dell'Acqua, F., Tournier, J. D. Modelling white matter with spherical deconvolution: How and why. NMR in Biomedicine. 32 (4), 3945(2019).
  23. Maier-Hein, K. H., et al. The challenge of mapping the human connectome based on diffusion tractography. Nature Communications. 8 (1), 1349(2017).
  24. Costabile, J. D., Alaswad, E., D'Souza, S., Thompson, J. A., Ormond, D. R. Current Applications of Diffusion Tensor Imaging and Tractography in Intracranial Tumor Resection. Frontiers in Oncology. 9, 426(2019).
  25. Jacquesson, T., et al. Full tractography for detecting the position of cranial nerves in preoperative planning for skull base surgery: technical note. Journal of Neurosurgery. , 1-11 (2019).
  26. Zolal, A., et al. Comparison of probabilistic and deterministic fiber tracking of cranial nerves. Journal of Neurosurgery. 127 (3), 613-621 (2017).
  27. Ung, N., et al. A Systematic Analysis of the Reliability of Diffusion Tensor Imaging Tractography for Facial Nerve Imaging in Patients with Vestibular Schwannoma. Journal of Neurological Part B Skull Base. 77 (4), 314-318 (2016).
  28. Anik, I., et al. Visual Outcome of an Endoscopic Endonasal Transsphenoidal Approach in Pituitary Macroadenomas: Quantitative Assessment with Diffusion Tensor Imaging Early and Long-Term Results. World Neurosurgery. 12, 691-701 (2018).
  29. Oldfield, R. C. The assessment and analysis of handedness: the Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 9 (1), 97-113 (1971).
  30. Yushkevich, P. A., et al. User-Guided Segmentation of Multi-modality Medical Imaging Datasets with ITK-SNAP. Neuroinformatics. 17 (1), 83-102 (2019).
  31. Tournier, J. D., Calamante, F., Connelly, A. Robust determination of the fibre orientation distribution in diffusion MRI: non-negativity constrained super-resolved spherical deconvolution. NeuroImage. 35 (4), 1459-1472 (2007).
  32. Mormina, E., et al. Optic radiations evaluation in patients affected by high-grade gliomas: a side-by-side constrained spherical deconvolution and diffusion tensor imaging study. Neuroradiology. 58 (11), 1067-1075 (2016).
  33. Hales, P. W., et al. Delineation of the visual pathway in paediatric optic pathway glioma patients using probabilistic tractography, and correlations with visual acuity. Neuroimage Clinical. 11 (17), 541-548 (2017).
  34. Testa, C., et al. The effect of diffusion gradient direction number on corticospinal tractography in the human brain: an along-tract analysis. Magma. 30 (3), 265-280 (2017).
  35. Talozzi, L., et al. Along-tract analysis of the arcuate fasciculus using the Laplacian operator to evaluate different tractography methods. Magnetic Resonance Imaging. 54, 183-193 (2018).
  36. Zoli, M., et al. Postoperative outcome of body core temperature rhythm and sleep-wake cycle in third ventricle craniopharyngiomas. Neurosurgical Focus. 41 (6), 12(2016).
  37. Foschi, M., et al. Site and type of craniopharyngiomas impact differently on 24-hour circadian rhythms and surgical outcome. A neurophysiological evaluation. Autonomic Neuroscience. 208, 126-130 (2017).
  38. Mojón, A., Fernández, J. R., Hermida, R. C. Chronolab: an interactive software package for chronobiologic time series analysis written for the Macintosh computer. Chronobiology International. 9 (6), 403-412 (1992).
  39. Hardesty, D. A., Montaser, A. S., Beer-Furlan, A., Carrau, R. L., Prevedello, D. M. Limits of endoscopic endonasal surgery for III ventricle craniopharyngiomas. Journal of Neurosurgical Sciences. 62 (3), 310-321 (2018).
  40. Lee, W. H., et al. Effect of Dexmedetomidine Combined Anesthesia on Motor evoked Potentials During Brain Tumor Surgery. World Neurosurgery. 123, 280-287 (2019).
  41. Barazi, S. A., et al. Extended endoscopic transplanum-transtuberculum approach for pituitary adenomas. British Journal of Neurosurgery. 27 (3), 374-382 (2013).
  42. Singh, H., et al. Intraoperative Neurophysiological Monitoring for Endoscopic Endonasal Approaches to the Skull Base: A Technical Guide. Scientifica. , 1751245(2016).
  43. Mazzatenta, D., et al. Outcome of Endoscopic Endonasal Surgery in Pediatric Craniopharyngiomas. World Neurosurgery. 134, 277-288 (2020).
  44. Milanese, L., et al. Antibiotic Prophylaxis in Endoscopic Endonasal Pituitary and Skull Base Surgery. World Neurosurgery. 106, 912-918 (2017).
  45. Hadad, G., et al. A novel reconstructive technique after endoscopic expanded endonasal approaches: vascular pedicle nasoseptal flap. Laryngoscope. 116 (10), 1882-1886 (2006).
  46. Zoli, M., et al. Cavernous sinus invasion by pituitary adenomas: role of endoscopic endonasal surgery. Journal of Neurosurgical Sciences. 60 (4), 485-494 (2016).
  47. Louis, D. N., et al. The 2016 World Health Organization classification of tumors of the central nervous system: a summary. Acta Neuropathologica. 131 (6), 803-820 (2016).
  48. Coury, J. R., Davis, B. N., Koumas, C. P., Manzano, G. S., Dehdashti, A. R. Histopathological and molecular predictors of growth patterns and recurrence in craniopharyngiomas: a systematic review. Neurosurgical Review. 43 (1), 41-48 (2020).
  49. Prieto, R., et al. Craniopharyngioma adherence: a comprehensive topographical categorization and outcome-related risk stratification model based on the methodical examination of 500 tumors. Neurosurgical Focus. 41 (6), 13(2016).
  50. Cagnazzo, F., Zoli, M., Mazzatenta, D., Gompel, J. J. V. Endoscopic and Microscopic Transsphenoidal Surgery of Craniopharyngiomas: A Systematic Review of Surgical Outcomes Over Two Decades. Journal of Neurological Surgery: part A Central European Neurosurgery. 79 (3), 247-256 (2018).
  51. Cavallo, L. M., et al. The endoscopic endonasal approach for the management of craniopharyngiomas: a series of 103 patients. Journal of Neurosurgery. 121, 100-113 (2014).
  52. Andersson, J. L., Skare, S., Ashburner, J. How to correct susceptibility distortions in spin-echo echo-planar images: application to diffusion tensor imaging. Neuroimage. 20 (2), 870-888 (2003).
  53. Castellano, A., Cirillo, S., Bello, L., Riva, M., Falini, A. Functional MRI for Surgery of Gliomas. Current Treatment Options in Neurology. 19 (10), 34(2017).
  54. Elowe-Gruau, E., et al. Childhood craniopharyngioma: hypothalamus-sparing surgery decreases the risk of obesity. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 98 (6), 2376-2382 (2013).
  55. Jacquesson, T., et al. Overcoming Challenges of Cranial Nerve Tractography: A Targeted Review. Neurosurgery. 84 (2), 313-325 (2019).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Endoskopowa chirurgia endonasalnaguzy podstawy czaszkipasma istoty bia ejsegmentacja guzasystem neuronawigacjifunkcjonalny rezonans magnetycznyresekcja guzaplanowanie chirurgicznestruktury nerwowe

Powiązane artykuły