Ruolo della trattografia MRI a diffusione nella chirurgia endoscopica della base cranica endonasale

Summary

Presentiamo un protocollo per integrare la trattografia MRI a diffusione nel work-up del paziente alla chirurgia endoscopica endonasale per un tumore alla base cranica. Vengono descritte le modalità di adozione di questi studi di neuroimaging nelle fasi pre- e intra-operatorie.

Abstract

La chirurgia endoscopica endonasale ha acquisito un ruolo di primo piano nella gestione di tumori complessi della base cranica. Permette la resezione di un ampio gruppo di lesioni benigne e maligne attraverso una via anatomica extracranica naturale, rappresentata dalle cavità nasali, evitando la retrazione cerebrale e la manipolazione neurovascolare. Ciò si riflette nel pronto recupero clinico dei pazienti e nel basso rischio di sequele neurologiche permanenti, che rappresentano il principale avvertimento della chirurgia convenzionale della base cranica. Questo intervento chirurgico deve essere adattato a ciascun caso specifico, considerando le sue caratteristiche e la relazione con le strutture neurali circostanti, per lo più basate sul neuroimaging preoperatorio. Le tecniche avanzate di risonanza magnetica, come la trattografia, sono state raramente adottate nella chirurgia della base cranica a causa di problemi tecnici: processi lunghi e complicati per generare ricostruzioni affidabili per l’inclusione nel sistema di neuronavigazione.

Questo documento mira a presentare il protocollo implementato nell’istituzione e mette in evidenza la collaborazione sinergica e il lavoro di squadra tra neurochirurghi e il team di neuroimaging (neurologi, neuroradiologi, neuropsicologi, fisici e bioingegneri) con l’obiettivo finale di selezionare il trattamento ottimale per ciascun paziente, migliorare i risultati chirurgici e perseguire il progresso della medicina personalizzata in questo campo.

Introduction

La possibilità di avvicinarsi alla linea mediana della base cranica e alle regioni paramediane attraverso un percorso anteriore, adottando le fosse nasali come cavità naturali, ha una lunga storia, risalente a più di un secolo¹. Tuttavia, negli ultimi 20 anni, le tecnologie di visualizzazione e operative sono migliorate abbastanza da espandere la loro possibilità di includere il trattamento dei tumori più complessi come meningiomi, cordomi, condrosarcosmi e craniofaringiomi¹ a causa dell’introduzione (1) dell’endoscopio, che offre una visione panoramica e dettagliata 2D / 3D di queste regioni al chirurgo, (2) lo sviluppo di sistemi di neuronavigazione intraoperatoria e (3) l’implementazione di strumenti chirurgici dedicati. Come scrupolosamente dimostrato da Kassam et al. e confermato da molteplici revisioni e meta-analisi, i vantaggi di questo approccio chirurgico sono rappresentati principalmente dalle sue possibilità di resecare tumori della base cranica impegnativi, evitando qualsiasi retrazione cerebrale diretta o manipolazione nervosa, riducendo così il rischio di complicanze chirurgiche e sequele neurologiche e visive a lungo termine^{2,3,4, 5,6,7,8,9,10,11,12}.

Per i tumori multipli della base cranica e ipofisario-diencefali, l’obiettivo chirurgico ideale è cambiato negli ultimi anni dalla più estesa rimozione tumorale possibile alla rimozione più sicura con conservazione delle funzioni neurologiche per preservare la qualità della vita del paziente³. Questa limitazione potrebbe essere compensata da trattamenti adiuvanti innovativi ed efficaci, come la radioterapia (adottando particelle massicce come protoni o ioni carbonio quando appropriato) e, per neoplasie selezionate, dalla chemioterapia come inibitori della via BRAF/MEK per i craniofaringiomi^13,14,15.

Tuttavia, per perseguire questi obiettivi, è fondamentale un’attenta valutazione preoperatoria, per adattare la strategia chirurgica alla caratteristica specifica di ciascun caso². Nella maggior parte dei centri, il protocollo preoperatorio MRI viene solitamente eseguito solo con sequenze strutturali standard, che forniscono la caratterizzazione morfologica della lesione. Tuttavia, con queste tecniche non è sempre possibile valutare in modo affidabile la relazione anatomica del tumore con strutture adiacenti³. Inoltre, ogni paziente può presentare diversi profili di riorganizzazione funzionale indotta dalla patologia rilevabili solo con la trattografia MRI a diffusione e la risonanza magnetica funzionale (fMRI), che possono essere utilizzati per fornire indicazioni sia nella pianificazione chirurgica che nelle fasi intraoperatorie^16,17.

Attualmente, la fMRI è la modalità di neuroimaging più comunemente utilizzata per mappare l’attività funzionale e la connettività cerebrale, come guida per la pianificazione chirurgica^18,19 e per migliorare l’esito dei^{pazienti 20}. La fMRI basata su attività è la modalità di scelta per identificare regioni cerebrali “eloquenti” che sono funzionalmente coinvolte in specifiche prestazioni di attività (ad esempio, battito delle dita, fluidità fonemica), ma non è applicabile per lo studio dei tumori della base cranica.

La trattografia MRI a diffusione consente la ricostruzione in vivo e non invasiva delle connessioni cerebrali della sostanza bianca e dei nervi cranici, indagando la struttura olodologica del cervello²¹. Sono stati sviluppati diversi algoritmi di trattografia per ricostruire percorsi assonali collegando profili di diffusività delle molecole d’acqua, valutati all’interno di ciascun voxel cerebrale. La trattografia deterministica segue la direzione dominante della diffusività, mentre la trattografia probabilistica valuta la distribuzione della connettività dei possibili percorsi. Inoltre, diversi modelli possono essere applicati per valutare la diffusività all’interno di ciascun voxel, ed è possibile definire due categorie principali: modelli a fibra singola, come il modello del tensore di diffusione, in cui viene valutato un singolo orientamento della fibra, e modelli a fibra multipla, come la deconvoluzione sferica, in cui vengono ricostruiti diversi orientamenti a fibra incrociata^22,23. Nonostante il dibattito metodologico sulla trattografia MRI a diffusione, la sua utilità nel flusso di lavoro neurochirurgico è attualmente stabilita. È possibile valutare la lussazione del tratto della sostanza bianca e la distanza dal tumore, preservando specifiche connessioni della sostanza bianca. Inoltre, le mappe di imaging del tensore di diffusione (DTI), in particolare l’anisotropia frazionaria (FA) e la diffusività media (MD), possono essere applicate per valutare le alterazioni microstrutturali della sostanza bianca correlate a possibili infiltrazioni tumorali e per il monitoraggio longitudinale del tratto. Tutte queste caratteristiche rendono la trattografia MRI a diffusione un potente strumento sia per la pianificazione pre-chirurgica che per il processo decisionale intra-operatorio attraverso sistemi di neuronavigazione²⁴.

Tuttavia, l’applicazione delle tecniche di trattografia alla chirurgia della base cranica è stata limitata dalla necessità di conoscenze tecniche specializzate e dal lungo lavoro per ottimizzare l’acquisizione della sequenza MRI di diffusione, il protocollo di analisi e l’incorporazione dei risultati della trattografia nei sistemi di neuronavigazione²⁵. Infine, ulteriori limitazioni sono dovute alle difficoltà tecniche che estendono queste analisi dalle strutture intraarenchimali a extra-parenchimali della sostanza bianca, come i nervi cranici. In effetti, solo studi recenti hanno presentato risultati preliminari che tentano di integrare la risonanza magnetica avanzata e la chirurgia della base cranica^26,27,28.

Il presente documento presenta un protocollo per la gestione multidisciplinare dei tumori ipofisario-diencefalico e della base cranica mediante trattografia MRI a diffusione. L’implementazione di questo protocollo nell’istituzione è il risultato della collaborazione tra neurochirurghi, neuro-endocrinologi e il team di neuroimaging (comprese le competenze cliniche e bioinformatiche) per offrire un efficace approccio multiassiale integrato a questi pazienti.

Nel centro, abbiamo integrato protocolli multidisciplinari per la gestione dei pazienti con tumori della base cranica, per fornire la descrizione più informativa possibile e per personalizzare e personalizzare il piano chirurgico. Dimostriamo che questo protocollo può essere adottato sia in ambito clinico che di ricerca per qualsiasi paziente con tumore della base cranica per guidare la strategia di trattamento e migliorare le conoscenze sulle modificazioni cerebrali indotte da queste lesioni.

Protocol

Il protocollo segue gli standard etici del Comitato di ricerca locale e con la dichiarazione di Helsinki del 1964 e le sue successive modifiche o standard etici comparabili. 1. Selezione dei pazienti Adottare i seguenti criteri di inclusione: pazienti di età superiore ai 18 anni, pienamente collaborativi, che presentano un tumore della base cranica o della regione ipofisario-diencefale. Escludere i pazienti con controindicazione alla risonanza magnetica (cioè un pacemaker…

Representative Results

Una donna di 55 anni presentava deficit visivi progressivi. La sua storia medica era insignificante. Alla valutazione oftalmologica, è stata rivelata una riduzione bilaterale dell’acuità visiva (6/10 nell’occhio destro e 8/10 nell’occhio sinistro) e il campo visivo computerizzato ha mostrato un’emianopia bitemporale completa. Non sono stati evidenti ulteriori deficit all’esame neurologico, ma il paziente ha riportato astenia persistente e un aumento della sensazione di fame e sete nei p…

Discussion

L’applicazione del protocollo presentato ha portato a un trattamento sicuro ed efficace di uno dei tumori intracranici più impegnativi come un craniofaringioma che invade il 3^° ventricolo, aprendo forse un nuovo orizzonte per una lesione che è stata definita da H. Cushing circa un secolo fa come la neoplasia intracranica più sconcertante¹. La combinazione di un’accurata pianificazione preoperatoria, l’integrazione di tecniche avanzate di risonanza magnetica e valutazioni cliniche mu…

Materials

BRAF V600E-specific clone VE1	Ventana
Dural Substitute	Biodesign, Cook Medical
Endoscope	Karl Storz, 4mm in diameter, 18 cm in length, Hopkins II – Karl Storz Endoscopy
Immunohistochemical staining instrument	Ventana Benchmark, Ventana Medical Systems
MRI	3T Magnetom Skyra, Siemens Health Care
Neuronavigator	Stealth Station S8 Surgical Navigation System, MEDTRONIC