Стереотаксические методы используются для биопсии головного мозга минимально инвазивными методами. Для определения целевой точки в трехмерном пространстве головного мозга используются математические расчеты. Целевая точка рассчитывается в декартовой системе координат. Согласно математической концепции определяется точка в пространстве, ее связь с тремя плоскостями пересекающимися под прямым углом. Эта концепция служит основой для определения стереотаксической цели по трем координатам: латеральной (х), переднезадней (у) и вертикальной (г).
Из истории известно, что в конце 19 века профессор Зернов создал одну из первых моделей энцефалометра, аппарата для расчета анатомии поверхности головного мозга. В 1908 году Хорсли и Кларк опубликовали доклад о применении стереотаксического аппарата у животных. Используя математические расчеты и раму, которая крепилась к голове животного, определялась целевая точка.
Шпигель и его коллеги ввели стереотаксическую операцию в качестве клинического метода на людях в 1947 г.. В основной модификации они использовали интраоперационную рентгенографию для визуализации внутримозговых ориентиров, таких как третий желудочек, для определения целевой точки. В 1952 г. Шпигель представил атлас человеческого мозга для стереотаксической хирургии, в котором иллюстрировались соответствующие анатомические структуры. Основой для расчета целевой точки являлась задняя спайка. Позже постулировалась необходимость двух внутримозговых ориентиров, передней и задней спайки. Визуализация внутримозговых структур осуществлялась посредством пневмоэнцефалографии. На протяжении многих лет были разработаны различные стереотаксические системы.
С внедрением компьютерной томографии (КТ) в клинической практике возникла возможность напрямую визуализировать патологические структуры и целевые точки, расширив показания к стереотаксическим процедурам.
Развитие координатных систем привело к прорыву в КТ-стереотаксисе. Система состоит из трех наборов стержней, расположенных в N-образной конфигурации, содержащих всю информацию о трехмерной цели на каждой двухмерной плоскости КТ. Высоту среза, Z-координату, можно определить по положению диагонального центрального стержня по отношению к вертикальному. Этот принцип первые использовала система BRW.
А, Б Стереотаксический аппарат состоит из (А) основной рамы, Z-сообщений, пластин и дуги с (Б) зондом.
а) Методика рамной стереотаксической биопсии. В настоящее время имеются КТ-и МРТ-совместимые стереотаксические системы. В нашем отделении мы используем стереотаксические системы производства Zeppelin Surgical Instruments® (Пуллах, Германия). Данное оборудование несложно и состоит из рамы, Z-сообщений, пластин и дуги.
Система оснащена N-образными стержнями, как описано выше. Изображения ориентируются параллельно раме. Если рама крепится жестко, значения X (латеральное положение) и Y (переднезаднее положение) могут быть рассчитаны непосредственно по изображению. Z-значение (расстояние от рамы до целевой точки) рассчитывается путем измерения расстояния от диагонального стержня к вертикальному.
Стержни на аппарате расположены в виде треугольника с прямым углом. Таким образом, красная линия (С) равна зеленой линии (В), которая обозначает расстояние до основания рамы (А) (Z-значение). Если рама не фиксируется к КТ-столу, значения X, Y и Z рассчитываются по математической формуле. Кроме того, доступны различные типы программного обеспечения, которые позволяют вычислить траекторию с помощью современной трехмерной компьютерной графики.
Преимущества расчета на компьютере заключаются в возможности виртуального моделирования траектории, на основании которой могут быть определены участки мозга, связанные с проведением процедуры.
После вычисления целевой точки, значения координат передаются в стереотаксический аппарат. Мы выполняем 0,5 см кожный разрез и трепанацию черепа сверлом с перфорацией твердой мозговой оболочки. После чего зонд продвигается к целевой точке и выполняются 2-3 биопсии. Биопсия также берется по ходу траектории до и после целевой точки, в зависимости от размера патологического очага. В последующем мы получаем результаты гистологического исследования. В большинстве случаев для биопсии используется аспиратор с боковой режущей поверхностью, так называемая игла Седана.
Этот инструмент представляет собой цилиндр диаметром 1 см. При патологических изменениях ствола головного мозга используются 2-мм щипцы.
Планирование целевой точки и траектории осуществляется индивидуально для каждого пациента. Это зависит от формы и, конечно, от локализации поражения. У большинства пациентов для планирования достаточно данных КТ. При глиомах низкой степени злокачественности и других новообразованиях без или с контрастным усилением по периферии опухоли лучше использовать МРТ планирование и совмещение изображений с ПЭТ.
Биопсия может быть взята из патологических структур практически любой супра- или инфратенториальной области мозга. Как правило, используется кратчайшее расстояние от головы до целевой точки, не вовлекая функционально значимые области мозга и критические сосудистые структуры. Патологические образования в базальных ганглиях и стволе головного мозга можно достигнуть с помощью коронарного подхода.
С помощью стереотаксической биопсии может быть выполнено лечение даже при церебральном абсцессе. Во-первых, полученный инфекционный материал может быть отправлен для дальнейшего исследования, во-вторых, может быть установлен катетер для последующего лечения.
в) Осложнения. К осложнениям стереотаксической биопсии относятся кровотечение, ухудшение неврологического статуса, припадки и инфекция. Кровотечение может привести к субдуральной или эпидуральной гематоме, а также гематоме вдоль траектории и на месте биопсии. Неврологический дефицит может возникнуть при поражении или кровотечении в значимых областях мозга, таких как базальные ганглии, ствол мозга, двигательная или зрительная кора и речевые области. Кроме того, новый неврологический дефицит может возникать при прохождении траектории биопсии через соответствующие структуры.
Мы предпочитаем общую анестезию местной, потому что пациент не может двигаться и смещать раму. Мы не назначаем профилактические дозы противосудорожных препаратов. Риск поверхностной или глубокой инфекции при стереотаксической биопсии очень низок.
В целом риск осложнений, таких как кровотечение, преходящие или постоянные неврологические дефициты или даже смерть, низкий. Уровень смертности при биопсии супратенториальной патологии составляет менее 1% и примерно 4% при опухолях ствола мозга. Таким образом, стереотаксическая биопсия является безопасным и надежным диагностическим инструментом, с диагностическим потенциалом от 83 до 93% по данным литературы.
Система оснащена N-образными стержнями, как описано в тексте. 
Расчет Х- и Y-значения непосредственно по изображению. 
Z-значение (расстояние от рамы до целевой точки)
определяется расстоянием от диагонального стержня к вертикальному. 
Виртуальное моделирование траектории с помощью программного обеспечения на основе МРТ. 
а — Спиральное сверло.
б — Игла Седана.
в — Щипцы для биопсии.
Стереотаксическая биопсия опухолей головного мозга — это малоинвазивное диагностическое хирургическое вмешательство, целью которого является забор биообразцов новообразований и патологических изменений в головном мозге для дальнейшего морфологического исследования. По данным МРТ (не менее 60 срезов) вычисляется точка, в которой будет наложено фрезевое отверстие на черепе, предназначенное для введения пункционной иглы.
- Показания к стереотаксической биопсии опухолей головного мозга
- Методика проведения стереотаксической биопсии опухолей головного мозга
- Использование рамы
- Ход проведения стереотаксической биопсии с помощью рамы
- Биопсия с помощью навигации
- Ход проведения биопсии с помощью навигации
- Противопоказания к стереотаксической биопсии опухолей головного мозга
- Осложнения стереотаксической биопсии опухолей головного мозга
Определение координат для операции на голове у пациента в большинстве случаев проводится с помощью специальной рамы, которая позволяет установить четкую целевую точку. Некоторые специалисты практикуют другой метод вычисления целевой точки, который не предусматривает применение рамы, данный метод подразумевает использование системы нейронавигации. Такой вид биопсии является сверхточным, поскольку погрешности в достижении цели составляют не более 1 мм. Данная диагностическая операция способствует постановке диагноза с точностью до 98%.
Показания к стереотаксической биопсии опухолей головного мозга
Показанием к данной диагностической операции является наличие новообразования в головном мозге, о котором свидетельствуют результаты топографических методов исследования (МРТ, КТ) головного мозга. Также существует ряд показаний для проведения стереотаксической операции, которая подразумевает выполнение всех тех же мероприятий, помимо забора биообразца для исследования. К числу таких показаний относятся:
- необходимость в дренировании гнойников (абсцессов) головного мозга;
- введение препаратов при химиотерапевтическом лечении;
- дренирование мозговых желудочков при геморрагическом инсульте и окклюзионной (несообщающейся) гидроцефалии;
- необходимость дренирования кистозных опухолей.
Методика проведения стереотаксической биопсии опухолей головного мозга
Существует две методики проведения данной диагностической операции:
- с применением стереотаксической конструкции (рамы);
- с применением системы навигации.
Использование рамы
При выполнении операции по первой методике (с использованием стереотаксической конструкции), которая считается классическим вариантом данной диагностической процедуры, накануне пациенту проводится МРТ головного мозга с введением контрастного вещества. По результатам магниторезонансной томографии производится планирование координат целевой точки (точки входа иглы), а также цели и траектории биопсии, учитывая месторасположение патологического процесса, наличие крупных кровеносных сосудов и функционально важных участков головного мозга.
Ход проведения стереотаксической биопсии с помощью рамы
В день операции пациенту рассказывают о том, как ему необходимо себя вести на протяжении данного оперативного вмешательства и что он будет ощущать. Учитывая то, что данная операция выполняется с применением инфильтрационной анестезии, пациенту предварительно проводят пробу на анестетик. Затем специальными винтами закрепляется основное кольцо рамы, после чего на него устанавливается локализатор с метками. Пациенту с закрепленной конструкцией на голове выполняют КТ сканирование данной зоны. Данные КТ сопоставляются с результатами предварительно проведенного МРТ, по итогам чего определяются координаты целевой точки относительно к раме. Далее пациента транспортируют в операционную и фиксируют к операционному столу, к головному концу которого крепится рама с настроенными метками, конструкция устанавливается и фиксируется таким образом, чтоб установленные координаты точно совпадали с целевой точкой на голове пациента.
Доктор рассекает мягкие ткани головы в целевой точке и накладывает фрезевое отверстие. Через полученное отверстие внедряется биопсийная игла и осуществляется забор биоматериала (траектория движения иглы рассчитывается заранее).
Биопсия с помощью навигации
При использовании навигационного метода стереотаксической биопсии пациенту выполняют МРТ или КТ зоны головного мозга, полученные данные записываются на диск (как правило, формата DICOM), анализируют и обрабатывают их с помощью специальной компьютерной программы. Результатом обработки данных является спроецированная точка для входа иглы в процессе предстоящей операции, а также траектория ее перемещения в головном мозге пациента.
Ход проведения биопсии с помощью навигации
На следующем этапе навигационной стереотаксической операции пациент помещается на операционный стол и фиксируется в неподвижном положении, затем доктор применяет местное обезболивание или наркоз. Далее посредством специального пойнтера устанавливается связь между компьютером и головой пациента. Компьютерная программа с помощью точки связи определяет целевую точку и показывает ее на изображении. Точка проектируется на поверхность головы пациента, доктор производит небольшой разрез мягких тканей и накладывает фрезевое отверстие. Через полученный вход вводится биопсийная игла и осуществляется забор биологического материала. Все движения иглы выполняются под навигационным контролем.
После стереотаксической биопсии головного мозга, выполненной любым из указанных методов, проводится повторная компьютерная томография головного мозга, это необходимо для исключения осложнений операции. Если осложнения не выявлены и пациент чувствует себя удовлетворительно, его выписывают из стационара на следующий день после оперативного вмешательства.
Противопоказания к стереотаксической биопсии опухолей головного мозга
Данная диагностическая операция противопоказана: при заболеваниях крови, связанных с дисфункцией свертываемости; женщинам в период беременности; при тяжелом общем состоянии больного.
Осложнения стереотаксической биопсии опухолей головного мозга
К счастью, это диагностическое оперативное вмешательство является малоинвазивным и по сравнению с другими хирургическими манипуляциями на головном мозге достаточно редко осложняется. Но в некоторых случаях вероятно развитие нежелательных последствий в виде гематом или воспалительных реакций в головном мозге, поэтому очень важно в послеоперационном периоде находиться под наблюдением специалиста.
Малоинвазивная нейрохирургическая процедура, проводимая в целях взятия образца опухоли головного мозга с минимальным травмированием близлежащих здоровых тканей мозга для последующего детального изучения известна как стереотаксическая биопсия. Исследовательские данные о типе новообразования и степени его злокачественности предполагают итоговые заключения нейрохирургов о целесообразном хирургическом лечении, объеме вмешательства и методиках консервативной терапии. В израильских клиниках стереотаксическую биопсию выполняют уже много лет. Квалифицированные хирурги, качественная аппаратура и постоянные работы по улучшению эффективности методик вмешательства на головном мозге делают израильскую нейрохирургию очень привлекательной в плане соотношения высокого качества диагностики, приемлемой стоимости услуг и внимательного отношения к пациенту.
Цели проведения стереотаксической биопсии:
- уточнить гистологическое строение опухоли с труднодоступной локализацией;
- детализировать характер пораженной структуры мозга (в случаях подозрений инфекционных или демиелинизирующих процессов);
- дренировать кистозные опухоли или установить резервуар типа Омайя (для жидкости или химиотерапевтического лечения);
- дренировать абсцессы мозга;
- дренировать желудочки головного мозга (в случаях окклюзионной гидроцефалии и геморрагического инсульта).
Стереотаксическая биопсия — способы проведения
- применение стереотаксической рамы (frame-based) – традиционная процедура с более высокими показателями точности;
- применение системы нейронавигации без стереотаксической рамы (frameless) — процедура занимает меньше времени и более удобна для пациента и нейрохирурга.
Перед процедурой в израильской клинике пациент проходит магнитно-резонансную томографию с контрастированием. Проводят планирование точки доступа, траектории введения инструментов и цели биопсии, основываясь на сосудистой и функциональной анатомии, локализацию патологического процесса с учетом индивидуальной анатомии человека.
Первый этап процедуры – установка и жесткое крепление специальными винтами основного кольца, при этом пациент находится под локальным обезболиванием в зонах, где закреплены винты. На кольцо надевают локализатор (localizer) с рентгенконтрастными метками и пациента отправляют на КТ-сканирование.
На рабочей станции, полученные данные нейрохирург сравнивает с результатами МРТ, тут же выполняется компьютерный анализ изображений, в итоге получают координаты целевой точки. А пациент транспортируется в операционную для проведения стереотаксической процедуры.
Второй этап — по полученным координатным точкам нейрохирург делает небольшой разрез и отверстие. Через него, по заранее рассчитанному пути, устанавливает биопсийную иглу и проводит забор материала.
Результаты исследований после МРТ переносят в навигационную систему и преобразовывают изображение в различных проекциях. Методика дает возможность установить положение точки входа, участок для биопсии и траекторию биопсийного инструмента.
В операционной к пациенту, под общей или местной анестезией, нейрохирург прикасается специальным пойнтером, и компьютер показывает нужную точку. Через фрезевое отверстие при помощи биопсионной иглы проводят забор тканей.
Благодаря современным методикам и техническим возможностям в области нейрохирургии, стереотаксическая биопсия стала фактически амбулаторной процедурой, которую в основном проводят под местной анестезией с максимальным комфортом для больного. Выписку из стационара, в случаях отсутствия осложнений, осуществляют на следующий день, но только после контрольной процедуры компьютерной томографии.
Раньше любое вмешательство на головном мозге сопровождалось огромным риском повреждения важных структур, отвечающих за движения, координацию, сенсорное восприятие и т.д. На сегодняшний день в Израиле практически все операции на головном мозге выполняются стереотаксическим методом. Для идеального проведения биопсии стереотаксия незаменима.