Summary

دور نشر التصوير بالرنين المغناطيسي Tractography في جراحة قاعدة الجمجمة المنظارية

Published: July 05, 2021
doi:

Summary

نقدم بروتوكولا لدمج التصوير بالرنين المغناطيسي الانتشار في عمل المريض المتابعة لجراحة الغدد التناسلية بالمنظار لورم قاعدة الجمجمة. يتم وصف طرق اعتماد هذه الدراسات التصوير العصبي في مرحلتي ما قبل وداخل العملية.

Abstract

اكتسبت جراحة الغدد الرحمية بالمنظار دورا بارزا في إدارة أورام قاعدة الجمجمة المعقدة. يسمح بإعادة استئصال مجموعة كبيرة من الآفات الحميدة والخبيثة من خلال مسار تشريحي طبيعي خارج الجمجمة ، تمثله تجاويف الأنف ، وتجنب تراجع الدماغ والتلاعب العصبي الوعائي. وينعكس ذلك من خلال الانتعاش السريري السريع للمرضى وانخفاض خطر التتمة العصبية الدائمة ، مما يمثل التحذير الرئيسي لجراحة قاعدة الجمجمة التقليدية. يجب أن تكون هذه الجراحة مصممة خصيصا لكل حالة محددة ، بالنظر إلى ميزاتها وعلاقتها بالهياكل العصبية المحيطة ، والتي تعتمد في الغالب على التصوير العصبي قبل الجراحة. نادرا ما تم اعتماد تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي المتقدمة ، مثل تخطيط المسالك ، في جراحة قاعدة الجمجمة بسبب مشاكل تقنية: عمليات طويلة ومعقدة لتوليد عمليات إعادة بناء موثوقة لإدراجها في نظام التظليل العصبي.

تهدف هذه الورقة إلى تقديم البروتوكول المنفذ في المؤسسة وتسلط الضوء على التعاون التآزري والعمل الجماعي بين جراحي الأعصاب وفريق التصوير العصبي (أطباء الأعصاب، وعلماء الأشعة العصبية، وأطباء النفس العصبي، والفيزيائيين، والهندس الحيويين) بهدف اختيار العلاج الأمثل لكل مريض، وتحسين النتائج الجراحية ومتابعة تقدم الطب الشخصي في هذا المجال.

Introduction

إمكانية الاقتراب من خطوط الوسط الوسطى قاعدة الجمجمة والمناطق الباراميديان من خلال الطريق الأمامي، واعتماد fossae الأنف كتجاويف الطبيعية، لديها تاريخ طويل، يعود تاريخها إلى أكثر من قرن واحد1. ومع ذلك ، في السنوات ال 20 الماضية ، تحسنت تقنيات التصور والاستئصال بما يكفي لتوسيع إمكانية تضمينها علاج الأورام الأكثر تعقيدا مثل الأورام السحائية ، والحبال ، وchorrosarcomas ، وورم القرنية1 بسبب (1) إدخال المنظار ، والذي يعطي رؤية بانورامية ومفصلة 2D / 3D لهذه المناطق للجراح ، (2) تطوير نظم الخلايا العصبية أثناء العملية الجراحية، و (3) تنفيذ الأدوات الجراحية المخصصة. وكما أظهر قسام وآخرون بشق الأنفس وأكدته مراجعات وتحليلات تلوية متعددة، فإن مزايا هذا النهج الجراحي تتمثل بشكل رئيسي في فرصه في استئصال أورام قاعدة الجمجمة الصعبة، وتجنب أي تراجع مباشر في الدماغ أو التلاعب بالأعصاب، وبالتالي تقليل خطر المضاعفات الجراحية والتتمة العصبية والبصرية طويلة الأجل2و3و4و 5،6،7،8،9،10،11،12.

لقاعدة الجمجمة متعددة والأورام الغدة النخامية- diencephalic, وقد تغير الهدف الجراحي المثالي في السنوات الأخيرة من إزالة الورم الأكثر شمولا ممكن لإزالة أسلم مع الحفاظ على وظائف عصبية للحفاظ على نوعية حياة المريض3. يمكن تعويض هذا القيد بعلاجات وقائية مبتكرة وفعالة ، مثل العلاج الإشعاعي (اعتماد جزيئات ضخمة مثل أيونات البروتون أو الكربون عند الاقتضاء) ، وبالنسبة للأورام المختارة ، عن طريق العلاج الكيميائي كمثبطات لمسار BRAF / MEK لأورام القرنية13و14و15.

ومع ذلك ، لتحقيق هذه الأهداف ، يعد التقييم الدقيق قبل الجراحة أمرا حاسما ، لتصميم الاستراتيجية الجراحية لميزة كل حالة محددة2. في معظم المراكز ، عادة ما يتم إجراء بروتوكول التصوير بالرنين المغناطيسي قبل الجراحة فقط مع التسلسلات الهيكلية القياسية ، والتي توفر التوصيف المورفولوجي للآفة. ومع ذلك ، مع هذه التقنيات ليس من الممكن دائما لتقييم العلاقة التشريحية للورم مع الهياكل المجاورة موثوق3. وعلاوة على ذلك، قد يقدم كل مريض مختلف ملامح إعادة التنظيم الوظيفي الناجم عن علم الأمراض التي يمكن الكشف عنها فقط مع نشر التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)، والتي يمكن استخدامها لتوفير التوجيه سواء في تخطيط الجراحة وفي الخطوات أثناء العمليةالجراحية 16،17.

حاليا، التصوير بالرنين المعقم هو طريقة التصوير العصبي الأكثر استخداما لرسم خرائط النشاط الوظيفي الدماغ والاتصال، والتوجيه للتخطيط الجراحي18،19 وتحسين نتائج المرضى20. التصوير بالرنين الدماغي القائم على المهام هو الطريقة المفضلة لتحديد مناطق الدماغ “البليغة” التي تشارك وظيفيا في أداء مهمة محددة (على سبيل المثال ، التنصت على الإصبع ، الطلاقة الصوتية) ، ولكنها لا تنطبق على دراسة أورام قاعدة الجمجمة.

نشر التصوير بالرنين المغناطيسي يسمح في الجسم الحي وإعادة بناء غير الباضعة من اتصالات الدماغ المادة البيضاء، فضلا عن الأعصاب الجمجمة, التحقيق في هيكل الدماغ hodological21. وقد تم تطوير خوارزميات مختلفة tractography لإعادة بناء المسارات المحورية عن طريق ربط ملامح نشر جزيء الماء، وتقييمها داخل كل voxel الدماغ. تتبع عملية تخطيط المسالك القطعية اتجاه الانتشار السائد، في حين يقيم تخطيط المسالك الاحتمالية توزيع الربط المحتمل للمسارات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تطبيق نماذج مختلفة لتقييم الانتشار داخل كل voxel ، ومن الممكن تحديد فئتين رئيسيتين: نماذج الألياف المفردة ، مثل نموذج الشد الانتشاري ، حيث يتم تقييم اتجاه ألياف واحد ، ونماذج متعددة الألياف ، مثل التفكيك الكروي ، حيث يتم إعادة بناء العديد من اتجاهات الأليافالمعبرة 22،23. على الرغم من النقاش المنهجي حول نشر التصوير بالرنين المغناطيسي ، إلا أن فائدته في سير عمل جراحة الأعصاب ثابتة حاليا. فمن الممكن لتقييم خلع الجهاز المادة البيضاء والمسافة إلى الورم، والحفاظ على اتصالات محددة المادة البيضاء. وعلاوة على ذلك، يمكن تطبيق خرائط التصوير الشد الانتشاري (DTI)، وخاصة الكسرية anisotropy (FA) ومتوسط الانتشار (MD)، لتقييم التعديلات في المادة البيضاء الهيكلية الدقيقة المتعلقة بتسلل الورم المحتمل ورصد المسالك الطولية. كل هذه الميزات تجعل نشر التصوير بالرنين المغناطيسي أداة قوية على حد سواء للتخطيط قبل الجراحة واتخاذ القرارات داخل العملية من خلال أنظمة الخلايا العصبية24.

ومع ذلك ، فإن تطبيق تقنيات تخطيط المسالك لجراحة قاعدة الجمجمة كان محدودا بسبب الحاجة إلى المعرفة التقنية المتخصصة والعمل الذي يستغرق وقتا طويلا لتحسين اكتساب تسلسل التصوير بالرنين المغناطيسي الانتشار ، وبروتوكول التحليل ، ودمج نتائج تخطيط المسالك في أنظمة التظليل العصبي25. وأخيرا، تعزى قيود أخرى إلى الصعوبات التقنية التي توسع نطاق هذه التحليلات من هياكل المادة البيضاء داخل البينينشيمال إلى هياكل المادة البيضاء خارج البينشيمال، كأعصاب قحفية. في الواقع، قدمت الدراسات الحديثة فقط النتائج الأولية في محاولة لدمج التصوير بالرنين المغناطيسي المتقدمة وجراحة قاعدة الجمجمة26،27،28.

تقدم هذه الورقة بروتوكولا للإدارة متعددة التخصصات للأورام النخامية والجمجمة الأساسية باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الانتشار. وقد نتج تنفيذ هذا البروتوكول في المؤسسة عن التعاون بين جراحي الأعصاب وأخصائيي الغدد الصماء العصبية وفريق التصوير العصبي (بما في ذلك الخبرة السريرية والمعلوماتية الحيوية) لتقديم نهج متكامل فعال متعدد المحاور لهؤلاء المرضى.

في المركز، قمنا بدمج بروتوكولات متعددة التخصصات لإدارة المرضى الذين يعانون من أورام قاعدة الجمجمة، لتوفير الوصف الأكثر إفادة ممكن، ولتفصيل وتخصيص الخطة الجراحية. نحن نظهر أن هذا البروتوكول يمكن اعتماده في كل من الإعداد السريري والبحثي لأي مريض مصاب بورم قاعدة الجمجمة لتوجيه استراتيجية العلاج وتحسين المعرفة حول تعديلات الدماغ الناجمة عن هذه الآفات.

Protocol

ويتبع البروتوكول المعايير الأخلاقية للجنة البحوث المحلية ومع إعلان هلسنكي لعام 1964 وتعديلاته اللاحقة أو معاييره الأخلاقية المماثلة. 1. اختيار المرضى اعتماد معايير الإدراج التالية: المرضى الذين تزيد أعمارهم عن 18 عاما ، والتعاون الكامل ، وتقديم ورم في قاعدة الجمجمة ، أو…

Representative Results

امرأة تبلغ من العمر 55 عاما قدمت مع العجز البصري التدريجي. تاريخها الطبي كان غير ملحوظ وفيما يتعلق بتقييم طب العيون، تم الكشف عن انخفاض ثنائي في حدة البصر (6/10 في العين اليمنى و 8/10 في العين اليسرى)، وأظهر المجال البصري المحوسب قصر النظر الصدغي الكامل. لم يكن هناك عجز آخر واضح…

Discussion

أدى تطبيق البروتوكول المقدم إلى علاج آمن وفعال لأحد أكثر الأورام داخل الجمجمة تحديا مثل ورم القحف الذي يغزو البطينالثالث ، مما قد يفتح أفقا جديدا لآفة تم تعريفها من قبل H. Cushing قبل حوالي قرن على أنها الأورام داخل الجمجمة الأكثر حيرة1. وقد سمح لنا الجمع بين التخطيط الدقيق ق…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

نود أن نشكر فنيي الأشعة وموظفي الممرضات في منطقة الأشعة العصبية، IRCCS Istituto delle Scienze Neurologiche di Bologna، ومنسقتهم الدكتورة ماريا غرازيا كريبالدي، على تعاونهم.

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

Riferimenti

  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).
check_url/it/61724?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Zoli, M., Talozzi, L., Mitolo, M., Lodi, R., Mazzatenta, D., Tonon, C. Role of Diffusion MRI Tractography in Endoscopic Endonasal Skull Base Surgery. J. Vis. Exp. (173), e61724, doi:10.3791/61724 (2021).

View Video