Роль диффузионной МРТ-трактографии в эндоскопической хирургии основания эндоназального черепа

Summary

Мы представляем протокол для интеграции диффузионной МРТ-трактографии в работу пациента до эндоскопической эндоназальной хирургии опухоли основания черепа. Описаны методы внедрения этих исследований нейровизуализации в пред- и интраоперационной фазах.

Abstract

Эндоскопическая эндоназальная хирургия приобрела заметную роль в лечении сложных опухолей основания черепа. Он позволяет резекцию большой группы доброкачественных и злокачественных поражений через естественный анатомический внекраниальный путь, представленный носовыми полостями, избегая втягивания мозга и нейрососудистых манипуляций. Это отражается в быстром клиническом выздоровлении пациентов и низком риске постоянных неврологических последствий, что является основным предостережием обычной хирургии основания черепа. Эта операция должна быть адаптирована к каждому конкретному случаю, учитывая ее особенности и отношения с окружающими нервными структурами, в основном основанными на предоперационной нейровизуализации. Передовые методы МРТ, такие как трактография, редко используются в хирургии основания черепа из-за технических проблем: длительных и сложных процессов для создания надежных реконструкций для включения в систему нейронавигации.

Эта статья направлена на представление протокола, реализованного в учреждении, и подчеркивает синергетическое сотрудничество и командную работу между нейрохирургами и командой нейровизуализации (неврологи, нейрорадиологи, нейропсихологи, физики и биоинженеры) с конечной целью выбора оптимального лечения для каждого пациента, улучшения хирургических результатов и продвижения персонализированной медицины в этой области.

Introduction

Возможность приблизиться к основанию черепа по средней линии и парамедиальным областям по переднему пути, приняв носовые ямки в качестве естественных полостей, имеет долгую историю, насчитывающую более одного века^1. Однако за последние 20 лет технологии визуализации и оперативной деятельности достаточно улучшились, чтобы расширить их возможности включения в лечение наиболее сложных опухолей, таких как менингиомы, хордомы, хондросаркомы и краниофарингиомы¹ благодаря (1) введению эндоскопа, который дает хирургу панорамный и подробный 2D/3D вид этих областей, (2) разработка интраоперационных нейронавигационных систем и (3) внедрение специализированных хирургических инструментов. Как кропотливо продемонстрировано Kassam et al. и подтверждено многочисленными обзорами и мета-анализами, преимущества этого хирургического подхода в основном представлены его шансами на резекцию сложных опухолей основания черепа, избегая любого прямого втягивания мозга или нервных манипуляций, тем самым снижая риск хирургических осложнений и долгосрочных неврологических и визуальных последствий^{2,3,4, 5,6,7,8,9,10,11,12.}

Для множественных оснований черепа и гипофизарно-диэнцефальных опухолей идеальная хирургическая цель изменилась в последние годы от самого обширного удаления опухоли до самого безопасного удаления с сохранением неврологических функций для сохранения качества жизни пациента^3. Это ограничение может быть компенсировано инновационными и эффективными вспомогательными методами лечения, такими как лучевая терапия (принятие массивных частиц, таких как протоны или ионы углерода, когда это необходимо) и, для выбранных новообразований, химиотерапией в качестве ингибиторов пути BRAF / MEK для краниофарингиом^13,14,15.

Однако для достижения этих целей крайне важна тщательная предоперационная оценка, чтобы адаптировать хирургическую стратегию к конкретной особенности каждого случая^2. В большинстве центров предоперационный протокол МРТ обычно выполняется только со стандартными структурными последовательностями, которые обеспечивают морфологическую характеристику поражения. Однако с помощью этих методик не всегда можно достоверно оценить анатомическую связь опухоли со смежными структурами^3. Кроме того, у каждого пациента могут присутствовать различные профили функциональной реорганизации, вызванные патологией, которые можно обнаружить только с помощью диффузионной МРТ-трактографии и функциональной МРТ (фМРТ), которые могут быть использованы для обеспечения руководства как при планировании операции, так и на интраоперационных этапах^16,17.

В настоящее время фМРТ является наиболее часто используемым методом нейровизуализации для картирования функциональной активности и связности мозга в качестве руководства для хирургического планирования^18,19 и для улучшения исхода пациентов^20. ФМРТ на основе задач является модальностью выбора для выявления «красноречивых» областей мозга, которые функционально участвуют в выполнении конкретной задачи (например, постукивание пальцем, фонематическая беглость), но не применимы для изучения опухолей основания черепа.

Диффузионная МРТ-трактография позволяет in vivo и неинвазивно реконструировать соединения белого вещества мозга, а также черепные нервы, исследуя ходологическую структуру мозга^21. Различные алгоритмы трактографии были разработаны для реконструкции аксональных путей путем связывания профилей диффузии молекул воды, оцениваемых в каждом вокселе мозга. Детерминированная трактография следует направлению доминирующей диффузии, тогда как вероятностная трактография оценивает возможное распределение связности путей. Кроме того, для оценки диффузионной способности в пределах каждого вокселя могут применяться различные модели, и можно определить две основные категории: модели с одним волокном, такие как модель диффузионного тензора, где оценивается ориентация одного волокна, и модели с несколькими волокнами, такие как сферическая деконволюция, где реконструируются несколько ориентаций кросс-волокна^22,23. Несмотря на методологические дебаты о диффузионной трактографии МРТ, ее полезность в нейрохирургическом рабочем процессе в настоящее время установлена. Можно оценить дислокацию тракта белого вещества и расстояние до опухоли, сохраняя специфические связи белого вещества. Кроме того, карты диффузионной тензорной визуализации (DTI), особенно фракционной анизотропии (FA) и средней диффузии (MD), могут быть применены для оценки микроструктурных изменений белого вещества, связанных с возможной инфильтрацией опухоли, и для мониторинга продольных путей. Все эти особенности делают диффузионную МРТ-трактографию мощным инструментом как для предоперационного планирования, так и для интраоперационного принятия решений с помощью нейронавигационных систем^24.

Однако применение методов трактографии к хирургии основания черепа было ограничено потребностью в специализированных технических знаниях и трудоемкой работе по оптимизации сбора последовательностей диффузионной МРТ, протокола анализа и включения результатов трактографии в системы нейронавигации^25. Наконец, дальнейшие ограничения связаны с техническими трудностями, распространяющими эти анализы от внутрипаренхимальных до экстра-паренхимальных структур белого вещества, таких как черепные нервы. Действительно, только недавние исследования представили предварительные результаты, пытающиеся интегрировать передовую МРТ и хирургию основания черепа^26,27,28.

В настоящей работе представлен протокол многодисциплинарного лечения гипофизарно-диэнцефальных опухолей и опухолей основания черепа с использованием диффузионной МРТ-трактографии. Внедрение этого протокола в учреждении стало результатом сотрудничества между нейрохирургами, нейроэндокринологами и командой нейровизуализации (включая клиническую и биоинформатику), чтобы предложить эффективный интегрированный многоосевой подход к этим пациентам.

В центре мы интегрировали междисциплинарные протоколы для лечения пациентов с опухолями основания черепа, чтобы обеспечить максимально информативное описание, а также адаптировать и персонализировать хирургический план. Мы показываем, что этот протокол может быть принят как в клинических, так и в исследовательских условиях для любого пациента с опухолью основания черепа, чтобы направлять стратегию лечения и улучшать знания о модификациях мозга, вызванных этими поражениями.

Protocol

Протокол соответствует этическим стандартам Местного исследовательского комитета и Хельсинкской декларации 1964 года и ее последующим поправкам или сопоставимым этическим стандартам. 1. Подбор пациентов Примите следующие критерии включения: пациенты старше 18 лет, …

Representative Results

У 55-летней женщины прогрессирующий дефицит зрения. Ее история болезни была ничем не примечательна. При офтальмологической оценке было выявлено двустороннее снижение остроты зрения (6/10 в правом глазу и 8/10 в левом глазу), а компьютеризированное поле зрения показало пол?…

Discussion

Применение представленного протокола привело к безопасному и эффективному лечению одной из самых сложных внутричерепных опухолей, таких как краниофарингиома, вторгающаяся в^3-й желудочек, возможно, открывая новый горизонт для поражения, которое было определено Х. Кушингом около …

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