Vi presenterer en protokoll for å integrere diffusjon MR-tractography i pasientarbeid opp til endoskopisk endonasal kirurgi for en hodeskalle base tumor. Metodene for å ta i bruk disse nevroimaging studiene i pre- og intraoperative faser er beskrevet.
Endoskopisk endonasal kirurgi har fått en fremtredende rolle i håndteringen av komplekse hodeskallebasetumorer. Det tillater reseksjon av en stor gruppe godartede og ondartede lesjoner gjennom en naturlig anatomisk ekstrakranialvei, representert av nesehulene, og unngår hjerneinntrekking og nevrovaskulær manipulasjon. Dette gjenspeiles av pasientenes raske kliniske utvinning og den lave risikoen for permanent nevrologisk oppfølger, som representerer den viktigste advarselen om konvensjonell hodeskallebasekirurgi. Denne operasjonen må skreddersys til hvert enkelt tilfelle, med tanke på dens egenskaper og forhold til omkringliggende nevrale strukturer, hovedsakelig basert på preoperativ neuroimaging. Avanserte MR-teknikker, som tractography, har sjelden blitt vedtatt i hodeskallebasekirurgi på grunn av tekniske problemer: lange og kompliserte prosesser for å generere pålitelige rekonstruksjoner for inkludering i nevronavigeringssystemet.
Denne artikkelen tar sikte på å presentere protokollen implementert i institusjonen og fremhever det synergistiske samarbeidet og samarbeidet mellom nevrokirurger og nevroingeniørteamet (nevrologer, nevroradiologer, nevropsykologer, nevropsykologer, fysikere og bioingeniører) med det endelige målet å velge optimal behandling for hver pasient, forbedre de kirurgiske resultatene og forfølge utviklingen av personlig medisin på dette feltet.
Muligheten til å nærme seg hodeskallebasen midtlinje og paramedianske regioner gjennom en fremre rute, vedta nesefossaen som naturlige hulrom, har en lang historie, som dateres tilbake mer enn ett århundre1. Men i løpet av de siste 20 årene har visualiseringen og operative teknologier forbedret seg nok til å utvide muligheten for å inkludere behandling av de mest komplekse svulstene som meningiomer, chordomas, kondrosarkomer og craniopharyngiomas1 på grunn av (1) innføringen av endoskopet, som gir en panoramisk og detaljert 2D / 3D-visning av disse regionene til kirurgen, (2) utvikling av intraoperative nevronavigasjonssystemer, og (3) implementering av dedikerte kirurgiske instrumenter. Som omhyggelig demonstrert av Kassam et al. og bekreftet av flere vurderinger og metaanalyser, er fordelene ved denne kirurgiske tilnærmingen hovedsakelig representert av sjansene for å resect utfordrende hodeskallebasetumorer, unngå direkte hjernetrekk eller nervemanipulering, og dermed redusere risikoen for kirurgiske komplikasjoner og langsiktig nevrologisk og visuell oppfølger2,3,4, 5,6,7,8,9,10,11,12.
For flere hodeskallebase og hypofyse-diencephalic svulster, har det ideelle kirurgiske målet endret seg de siste årene fra den mest omfattende tumorfjerningen som er mulig til den sikreste fjerningen med bevaring av nevrologiske funksjoner for å bevare pasientens livskvalitet3. Denne begrensningen kan kompenseres ved innovative og effektive adjuvante behandlinger, for eksempel strålebehandling (ved å ta i bruk massive partikler som proton- eller karbonioner når det er hensiktsmessig) og, for utvalgte neoplasmer, ved kjemoterapi som hemmere av BRAF / MEK-banen for craniopharyngiomas13,14,15.
For å forfølge disse målene er imidlertid en nøye preoperativ vurdering avgjørende for å skreddersy den kirurgiske strategien til hvert enkelt tilfelles spesifikke funksjon2. I de fleste sentre utføres MR-preoperativ protokollen vanligvis bare med standard strukturelle sekvenser, noe som gir den morfologiske karakteriseringen av lesjonen. Men med disse teknikkene er det ikke alltid mulig å vurdere det anatomiske forholdet mellom svulsten og tilstøtende strukturer pålitelig3. Videre kan hver pasient presentere forskjellige patologiinduserte funksjonelle omorganiseringsprofiler som bare kan påvises med diffusjon MR-tractografi og funksjonell MR (fMRI), som kan brukes til å gi veiledning både i operasjonsplanleggingen og i de intraoperative trinnene16,17.
For tiden er fMRI den mest brukte nevroimaging modalitet for å kartlegge hjernens funksjonelle aktivitet og tilkobling, som veiledning for kirurgisk planlegging18,19 og for å forbedre pasientenes utfall20. Oppgavebasert fMRI er den valgte modaliteten for å identifisere “veltalende” hjerneregioner som er funksjonelt involvert i spesifikk oppgaveytelse (f.eks. fingeravlytting, fonemisk flyt), men gjelder ikke for studiet av hodeskallebasetumorer.
Diffusjon MR-tractography tillater in vivo og ikke-invasiv rekonstruksjon av hvite materie hjerneforbindelser samt kranial nerver, undersøker hjernen hodologisk struktur21. Ulike tractography algoritmer er utviklet for å rekonstruere axonale veier ved å koble vannmolekyl diffusivitet profiler, evaluert innenfor hver hjerne voxel. Deterministisk tractography følger den dominerende diffusivitetsretningen, mens probabilistisk tractography evaluerer mulige veiers tilkoblingsfordeling. I tillegg kan forskjellige modeller brukes til å evaluere diffusitet i hver voxel, og det er mulig å definere to hovedkategorier: enkeltfibermodeller, for eksempel diffusjons tensormodellen, hvor en enkelt fiberorientering evalueres, og flerfibermodeller, for eksempel sfærisk dekonvolusjon, hvor flere kryssfiberretninger rekonstrueres22,23. Til tross for den metodologiske debatten om diffusjon MR-tractography, er nytten i nevrokirurgisk arbeidsflyt for tiden etablert. Det er mulig å evaluere hvit materiekanalens dislokasjon og avstand til svulsten, og bevare spesifikke hvite materieforbindelser. Videre kan diffusjons tensoravbildningskart (DTI), spesielt fraksjonell anisotropi (FA) og gjennomsnittlig diffusivitet (MD), brukes til å vurdere mikrostrukturelle hvite materieendringer relatert til mulig tumorinfiltrasjon og for langsgående kanalovervåking. Alle disse funksjonene gjør diffusjon MR-tractography et kraftig verktøy både for pre-kirurgisk planlegging og intraoperativ beslutningstaking gjennom nevronavigasjonssystemer24.
Anvendelsen av tractography teknikker til hodeskalle base kirurgi har imidlertid vært begrenset av behovet for spesialisert teknisk kunnskap og tidkrevende arbeid for å optimalisere diffusjon MR-sekvens oppkjøp, analyseprotokoll, og innlemme tractography resultater i nevronavigering systemer25. Til slutt skyldes ytterligere begrensninger de tekniske vanskelighetene som utvider disse analysene fra intraparenchymale til ekstra parenchymale hvite materiestrukturer, som kranialnervene. Faktisk presenterte bare nyere studier foreløpige resultater som forsøkte å integrere avansert MR- og hodeskallebasekirurgi26,27,28.
Det nåværende dokumentet presenterer en protokoll for tverrfaglig styring av hypofyse-diencephalic og hodeskalle base svulster ved hjelp av diffusjon MR-tractography. Implementeringen av denne protokollen i institusjonen var et resultat av samarbeidet mellom nevrokirurger, nevro-endokrinologer og nevroimaging-teamet (inkludert klinisk og bioinformatikkkompetanse) for å tilby en effektiv integrert multiaksial tilnærming til disse pasientene.
I sentrum har vi integrert tverrfaglige protokoller for håndtering av pasienter med hodeskallebasetumorer, for å gi en mest mulig informativ beskrivelse, og for å skreddersy og tilpasse den kirurgiske planen. Vi viser at denne protokollen kan vedtas både i den kliniske og forskningssettingen for enhver pasient med en hodeskallebasesvulst for å veilede behandlingsstrategien og for å forbedre kunnskapen om hjernemodifikasjonene forårsaket av disse lesjonene.
Anvendelsen av den presenterte protokollen resulterte i en sikker og effektiv behandling av en av de mest utfordrende intrakranielle svulstene som et craniopharyngioma som invaderte 3rd ventrikelen, og muligens åpnet opp en ny horisont for en lesjon som ble definert av H. Cushing for omtrent et århundre siden som den mest forvirrende intrakranielle neoplasma1. Kombinasjonen av nøyaktig preoperativ planlegging, integrering av avanserte MR-teknikker og tverrfaglige kliniske vurderinger…
The authors have nothing to disclose.
Vi vil gjerne takke radiologiteknikerne og sykepleiernes ansatte i nevroradiologiområdet, IRCCS Istituto delle Scienze Neurologiche di Bologna og deres koordinator Dr. Maria Grazia Crepaldi, for deres samarbeid.
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 |