Rolle Diffusion MR-tractography i endoskopisk endoskopisk endoskopisk Skull Base Kirurgi

Summary

Vi præsenterer en protokol til at integrere diffusion MR-tractography i patientens arbejde-up til endoskopisk endoskopisk endoskopisk kirurgi for en kraniebase tumor. Metoderne til vedtagelse af disse neuroimaging undersøgelser i de præ- og intraoperative faser er beskrevet.

Abstract

Endoskopisk endoskopisk endoskopisk kirurgi har fået en fremtrædende rolle i forvaltningen af komplekse kraniebase tumorer. Det tillader resektion af en stor gruppe af godartede og ondartede læsioner gennem en naturlig anatomisk ekstra kranievej, repræsenteret ved næsehulen, undgå hjernen tilbagetrækning og neurovaskulær manipulation. Dette afspejles af patienternes hurtige kliniske genopretning og den lave risiko for permanente neurologiske følgevirkninger, der repræsenterer hovedadvarslen i konventionel kraniebasekirurgi. Denne operation skal være skræddersyet til hvert enkelt tilfælde, i betragtning af dens funktioner og forhold til omgivende neurale strukturer, for det meste baseret på præoperativ neuroimaging. Avancerede MR-teknikker, såsom tractography, er sjældent blevet vedtaget i kraniet base kirurgi på grund af tekniske problemer: langvarige og komplicerede processer til at generere pålidelige rekonstruktioner til optagelse i neuronavigation system.

Dette papir har til formål at præsentere protokollen implementeret i institutionen og fremhæver det synergistiske samarbejde og teamwork mellem neurokirurger og neuroimaging team (neurologer, neuroradiologer, neuropsykologer, fysikere og bioengineers) med det endelige mål at vælge den optimale behandling for hver patient, forbedre de kirurgiske resultater og forfølge fremme af personlig medicin på dette område.

Introduction

Muligheden for at nærme sig kraniet base midterlinjen og paramedian regioner gennem en forreste rute, vedtage nasal fossae som naturlige hulrum, har en lang historie, der går tilbage mere end et århundrede¹. Men i de sidste 20 år er visualiserings- og operative teknologier forbedret nok til at udvide deres mulighed for at inkludere behandlingen af de mest komplekse tumorer som meningiomas, chordomas, chondrosarcomas og craniopharyngiomas¹ på grund af (1) indførelsen af endoskopet, som giver en panoramisk og detaljeret 2D/3D-visning af disse regioner til kirurgen, (2) udvikling af intraoperative neuronavigationssystemer og (3) gennemførelse af dedikerede kirurgiske instrumenter. Som møjsommeligt demonstreret af Kassam et al. og bekræftet af flere anmeldelser og meta-analyser, fordelene ved denne kirurgiske tilgang er hovedsageligt repræsenteret ved sine chancer for at resect udfordrende kraniet base tumorer, undgå enhver direkte hjerne tilbagetrækning eller nerve manipulation, hvilket reducerer risikoen for kirurgiske komplikationer og langsigtede neurologiske og visuelle følgevirkninger^{2,3,4, 5,6,7,8,9,10,11,12}.

For flere kraniebase og hypofyse-diencephalic tumorer har det ideelle kirurgiske mål ændret sig i de sidste år fra den mest omfattende tumorfjernelse muligt til den sikreste fjernelse med bevarelse af de neurologiske funktioner for at bevare patientens livskvalitet³. Denne begrænsning kan kompenseres ved innovative og effektive adjuvans behandlinger, såsom strålebehandling (vedtagelse af massive partikler såsom proton eller kulstofioner, når det er relevant) og, for udvalgte neoplasmer, ved kemoterapi som hæmmere af BRAF / MEK vej til craniopharyngiomas^13,14,15.

Men for at forfølge disse mål er en omhyggelig præoperativ vurdering afgørende for at skræddersy den kirurgiske strategi til hvert enkelt tilfældes specifikke funktion². I de fleste centre udføres MR-protokollen normalt kun med standard strukturelle sekvenser, som giver den morfologiske karakterisering af læsionen. Men med disse teknikker er det ikke altid muligt at vurdere tumorens anatomiske forhold til tilstødende strukturer pålideligt³. Desuden kan hver patient præsentere forskellige patologi-induceret funktionel reorganisering profiler påvises kun med diffusion MR-tractografi og funktionel MRI (fMRI), som kan bruges til at give vejledning både i kirurgi planlægning og i intraoperative trin^16,17.

I øjeblikket, fMRI er den mest almindeligt anvendte neuroimaging modalitet til kortlægning af hjernens funktionelle aktivitet og tilslutningsmuligheder, som vejledning til kirurgisk planlægning^18,19 og for at forbedre patienternes resultat²⁰. Opgavebaseret fMRI er den foretrukne modalitet til at identificere “veltalende” hjerneområder, der er funktionelt involveret i specifik opgaveydelse (f.eks. fingeraflytning, fonemisk flydende), men er ikke relevant for undersøgelse af kraniebasetumorer.

Diffusion MR-tractografi tillader in vivo og noninvasive rekonstruktion af hvide stof hjerneforbindelser samt kranienerver, undersøge hjernens hodological struktur²¹. Forskellige tractography algoritmer er blevet udviklet til at rekonstruere axonal veje ved at forbinde vandmolekyle diffusivitet profiler, evalueret i hver hjerne voxel. Deterministisk tractografi følger den dominerende diffusivitetsretning, mens probabilistisk traktatografi evaluerer mulige vejes konnektivitetsfordeling. Derudover kan forskellige modeller anvendes til at evaluere diffusivitet inden for hver voxel, og det er muligt at definere to hovedkategorier: enkelt fibermodeller, såsom diffusions tensor-modellen, hvor en enkelt fiberorientering evalueres, og flere fibermodeller, såsom sfærisk dekonvolution, hvor flere kryds-fiber orienteringer rekonstrueres^22,23. På trods af den metodiske debat om diffusion MR-tractography, dens nytte i neurokirurgiske arbejdsgang er i øjeblikket etableret. Det er muligt at evaluere hvide stof tarmkanalen dislokation og afstand til tumoren, bevare specifikke hvide stof forbindelser. Desuden kan diffusion tensor imaging (DTI) kort, især fraktioneret anisotropi (FA) og gennemsnitlig diffusitet (MD), anvendes til at vurdere mikrostrukturelle hvide stof ændringer relateret til mulig tumor infiltration og for langsgående tarmkanalen overvågning. Alle disse funktioner gør diffusion MR-tractografi et kraftfuldt værktøj både til præ-kirurgisk planlægning og intraoperativ beslutningstagning gennem neuronavigationssystemer²⁴.

Men anvendelsen af tractography teknikker til kraniet base kirurgi har været begrænset af behovet for specialiseret teknisk viden og tidskrævende work-up til at optimere diffusion MR-sekvens erhvervelse, analyse protokol, og indarbejde tractography resulterer i neuronavigation systemer²⁵. Endelig skyldes yderligere begrænsninger de tekniske vanskeligheder med at udvide disse analyser fra intraparenkymale til ekstraparenkymale hvide stofstrukturer som kranienerver. Faktisk kun nylige undersøgelser fremlagt foreløbige resultater forsøger at integrere avancerede MR-og kraniet base kirurgi^26,27,28.

Dette papir præsenterer en protokol for tværfaglig forvaltning af hypofyse-diencephalic og kraniet base tumorer ved hjælp af diffusion MR-tractography. Implementeringen af denne protokol i institutionen var et resultat af samarbejdet mellem neurokirurger, neuro-endokrinologer og neuroimaging-teamet (herunder klinisk og bioinformatisk ekspertise) for at tilbyde en effektiv integreret multiaksial tilgang til disse patienter.

I midten har vi integreret tværfaglige protokoller til styring af patienter med kraniebasetumorer, for at give den mest informative beskrivelse muligt og for at skræddersy og personliggøre den kirurgiske plan. Vi viser, at denne protokol kan vedtages både i den kliniske og forskning indstilling for enhver patient med et kranium base tumor til at guide behandlingsstrategi og for at forbedre viden om hjernen modifikationer induceret af disse læsioner.

Protocol

Protokollen følger Det Lokale Forskningsudvalgs etiske standarder og med Helsinki-erklæringen fra 1964 og dens senere ændringer eller sammenlignelige etiske standarder. 1. Udvælgelse af patienterne Vedtage følgende inklusionskriterier: patienter ældre end 18 år, fuldt samarbejde, præsentere en tumor i kraniet base, eller hypofyse-diencephalic region. Ekskluder patienter med kontraindikation til MR (dvs. en pacemaker eller ferromagnetisk materiale) eller præsentere …

Representative Results

En 55-årig kvinde præsenteret med progressive visuelle underskud. Hendes sygehistorie var ikke bemærkelsesværdig. Ved oftalmologisk evaluering blev bilateral reduktion af synsskarphed (6/10 i højre øje og 8/10 i venstre øje) afsløret, og det edb-visuelle felt viste fuldstændig bitemporal hemianopi. Ingen yderligere underskud var tydelige på neurologisk undersøgelse, men patienten rapporterede vedvarende asteni og en stigning i sult og tørst sensation i de foregående 2-3 måne…

Discussion

Anvendelsen af den præsenterede protokol resulterede i en sikker og effektiv behandling af en af de mest udfordrende intrakranielle tumorer såsom en craniopharyngioma invaderer 3^rd ventrikel, muligvis åbne en ny horisont for en læsion, der blev defineret af H. Cushing omkring et århundrede siden som den mest forvirrende intrakranielle neoplasm¹. Kombinationen af nøjagtig præoperativ planlægning, integration af avancerede MR-teknikker og tværfaglige kliniske vurderinger har gjor…

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