Rôle de la tractographie par IRM de diffusion dans la chirurgie endoscopique de la base du crâne endonasal

Summary

Nous présentons un protocole pour intégrer la tractographie par IRM de diffusion dans le travail des patients jusqu’à la chirurgie endoscopique endonasale pour une tumeur à la base du crâne. Les méthodes d’adoption de ces études de neuroimagerie dans les phases pré- et per-opératoires sont décrites.

Abstract

La chirurgie endonasale endoscopique a acquis un rôle de premier plan dans la gestion des tumeurs complexes de la base du crâne. Il permet la résection d’un grand groupe de lésions bénignes et malignes par une voie anatomique extra-crânienne naturelle, représentée par les cavités nasales, évitant la rétraction cérébrale et la manipulation neurovasculaire. Cela se reflète dans la récupération clinique rapide des patients et le faible risque de séquelles neurologiques permanentes, ce qui représente la principale mise en garde de la chirurgie conventionnelle de la base du crâne. Cette chirurgie doit être adaptée à chaque cas spécifique, en tenant compte de ses caractéristiques et de sa relation avec les structures neuronales environnantes, principalement basées sur la neuroimagerie préopératoire. Les techniques avancées d’IRM, telles que la tractographie, ont rarement été adoptées dans la chirurgie de la base du crâne en raison de problèmes techniques: des processus longs et compliqués pour générer des reconstructions fiables à inclure dans le système de neuronavigation.

Cet article vise à présenter le protocole mis en œuvre dans l’établissement et met en évidence la collaboration synergique et le travail d’équipe entre les neurochirurgiens et l’équipe de neuroimagerie (neurologues, neuroradiologues, neuropsychologues, physiciens et bioingénieurs) dans le but final de sélectionner le traitement optimal pour chaque patient, d’améliorer les résultats chirurgicaux et de poursuivre l’avancement de la médecine personnalisée dans ce domaine.

Introduction

La possibilité d’approcher la ligne médiane de base du crâne et les régions paramédiaines par une voie antérieure, en adoptant les fosses nasales comme cavités naturelles, a une longue histoire, remontant à plus d’un siècle¹. Cependant, au cours des 20 dernières années, les technologies de visualisation et opératoires se sont suffisamment améliorées pour élargir leur possibilité d’inclure le traitement des tumeurs les plus complexes telles que les méningiomes, les chordomes, les chondrosarcomes et les craniopharyngiomes¹ en raison de l’introduction (1) de l’endoscope, qui donne une vue panoramique et détaillée 2D / 3D de ces régions au chirurgien, (2) le développement de systèmes de neuronavigation peropératoires, et (3) la mise en œuvre d’instruments chirurgicaux dédiés. Comme l’ont minutieusement démontré Kassam et al. et confirmé par de multiples revues et méta-analyses, les avantages de cette approche chirurgicale sont principalement représentés par ses chances de réséquer les tumeurs de la base du crâne difficiles, en évitant toute rétraction cérébrale directe ou manipulation nerveuse, réduisant ainsi le risque de complications chirurgicales et de séquelles neurologiques et visuelles à long terme^{2,3,4, 5,6,7,8,9,10,11,12}.

Pour les tumeurs multiples de la base du crâne et de l’hypophyse-diféphale, l’objectif chirurgical idéal a changé au cours des dernières années, passant de l’ablation tumorale la plus étendue possible à l’ablation la plus sûre avec préservation des fonctions neurologiques pour préserver la qualité de vie du patient³. Cette limitation pourrait être compensée par des traitements adjuvants innovants et efficaces, tels que la radiothérapie (adoptant des particules massives telles que des protons ou des ions carbone le cas échéant) et, pour certains néoplasmes, par la chimiothérapie en tant qu’inhibiteurs de la voie BRAF/MEK pour les craniopharyngiomes^13,14,15.

Cependant, pour poursuivre ces objectifs, une évaluation préopératoire minutieuse est cruciale, afin d’adapter la stratégie chirurgicale à la spécificité de chaque cas². Dans la plupart des centres, le protocole préopératoire de l’IRM n’est généralement effectué qu’avec des séquences structurelles standard, qui fournissent la caractérisation morphologique de la lésion. Cependant, avec ces techniques, il n’est pas toujours possible d’évaluer de manière fiable la relation anatomique de la tumeur avec les structures adjacentes³. De plus, chaque patient peut présenter différents profils de réorganisation fonctionnelle induite par la pathologie détectables uniquement avec la tractographie par IRM de diffusion et l’IRM fonctionnelle (IRMf), qui peuvent être utilisées pour fournir des conseils à la fois dans la planification de la chirurgie et dans les étapes peropératoires^16,17.

Actuellement, l’IRMf est la modalité de neuroimagerie la plus couramment utilisée pour cartographier l’activité fonctionnelle et la connectivité cérébrales, comme guide pour la planification chirurgicale^18,19 et pour améliorer le résultat des patients²⁰. L’IRMf basée sur les tâches est la modalité de choix pour identifier les régions cérébrales « éloquentes » qui sont fonctionnellement impliquées dans la performance de tâches spécifiques (par exemple, tapotement des doigts, fluidité phonémique), mais n’est pas applicable à l’étude des tumeurs de la base du crâne.

La tractographie par IRM de diffusion permet une reconstruction in vivo et non invasive des connexions cérébrales de la substance blanche ainsi que des nerfs crâniens, en étudiant la structure hodologique du cerveau²¹. Différents algorithmes de tractographie ont été développés pour reconstruire les voies axonales en reliant les profils de diffusivité des molécules d’eau, évalués dans chaque voxel cérébral. La tractographie déterministe suit la direction de diffusivité dominante, tandis que la tractographie probabiliste évalue la distribution de connectivité des voies possibles. En outre, différents modèles peuvent être appliqués pour évaluer la diffusivité au sein de chaque voxel, et il est possible de définir deux catégories principales: les modèles à fibre unique, tels que le modèle de tenseur de diffusion, où une seule orientation de fibre est évaluée, et les modèles à fibres multiples, tels que la déconvolution sphérique, où plusieurs orientations de fibres croisées sont reconstruites^22,23. Malgré le débat méthodologique sur la tractographie par IRM de diffusion, son utilité dans le flux de travail neurochirurgical est actuellement établie. Il est possible d’évaluer la luxation du tractus de la substance blanche et la distance à la tumeur, en préservant les connexions spécifiques de la substance blanche. De plus, les cartes d’imagerie par tenseur de diffusion (DTI), en particulier l’anisotropie fractionnaire (FA) et la diffusivité moyenne (MD), peuvent être appliquées pour évaluer les altérations microstructurales de la substance blanche liées à une éventuelle infiltration tumorale et pour la surveillance longitudinale des voies. Toutes ces caractéristiques font de la tractographie irm par diffusion un outil puissant à la fois pour la planification pré-chirurgicale et la prise de décision peropératoire grâce aux systèmes de neuronavigation²⁴.

Cependant, l’application des techniques de tractographie à la chirurgie de la base du crâne a été limitée par le besoin de connaissances techniques spécialisées et le travail fastidieux pour optimiser l’acquisition de séquences IRM de diffusion, le protocole d’analyse et l’intégration des résultats de la tractographie dans les systèmes de neuronavigation²⁵. Enfin, d’autres limitations sont dues aux difficultés techniques qui étendent ces analyses des structures de la substance blanche intraparenchymateuses aux structures extra-parenchymateuses, comme les nerfs crâniens. En effet, seules des études récentes ont présenté des résultats préliminaires tentant d’intégrer l’IRM avancée et la chirurgie de la base du crâne^26,27,28.

Le présent article présente un protocole pour la prise en charge multidisciplinaire des tumeurs hypophyso-diocéphales et de la base du crâne à l’aide de la tractographie par IRM de diffusion. La mise en œuvre de ce protocole dans l’établissement est le résultat de la collaboration entre neurochirurgiens, neuro-endocrinologues et l’équipe de neuroimagerie (y compris l’expertise clinique et bioinformatique) pour offrir une approche multiaxiale intégrée efficace à ces patients.

Dans le centre, nous avons intégré des protocoles multidisciplinaires pour la prise en charge des patients atteints de tumeurs de la base du crâne, afin de fournir la description la plus informative possible et d’adapter et de personnaliser le plan chirurgical. Nous montrons que ce protocole peut être adopté à la fois dans le cadre clinique et de recherche pour tout patient atteint d’une tumeur à base du crâne afin de guider la stratégie de traitement et d’améliorer les connaissances sur les modifications cérébrales induites par ces lésions.

Protocol

Le protocole suit les normes éthiques du Comité local de recherche et la déclaration d’Helsinki de 1964 et ses amendements ultérieurs ou des normes éthiques comparables. 1. Sélection des patients Adoptez les critères d’inclusion suivants: patients âgés de plus de 18 ans, collaborant pleinement, présentant une tumeur de la base du crâne ou une région hypophyso-difencéphale. Exclure les patients présentant une contre-indication à l’IRM (c.-à-d. un stimul…

Representative Results

Une femme de 55 ans présentait des déficits visuels progressifs. Ses antécédents médicaux n’étaient pas remarquables. Lors de l’évaluation ophtalmologique, une réduction bilatérale de l’acuité visuelle (6/10 dans l’œil droit et 8/10 dans l’œil gauche) a été révélée, et le champ visuel informatisé a montré une hémianopie bitemporale complète. Aucun autre déficit n’était évident à l’examen neurologique, mais le patient a signalé une asthénie persista…

Discussion

L’application du protocole présenté a abouti à un traitement sûr et efficace de l’une des tumeurs intracrâniennes les plus difficiles telles qu’un craniopharyngiome envahissant le^3ème ventricule, ouvrant peut-être un nouvel horizon pour une lésion définie par H. Cushing il y a environ un siècle comme le néoplasme intracrânien le plus déconcertant¹. La combinaison d’une planification préopératoire précise, de l’intégration de techniques d’IRM avancées et d?…

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