La neuronavigation est une technique de neurochirurgie assistée par ordinateur et pilotée par un logiciel. Elle est principalement utilisée lors d'interventions chirurgicales au niveau du cerveau ou de la colonne vertébrale. L'objectif de la neuronavigation est d'assurer une meilleure planification de l'intervention ainsi qu'une meilleure orientation pendant l'opération.
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La neurochirurgie assistée par ordinateur est une technique utilisée en neurochirurgie. Cela signifie que des ordinateurs interviennent lors de l'intervention pour aider le chirurgien et minimiser les erreurs et les complications.
Au sens large, les procédures assistées par ordinateur font partie des techniques instrumentales du diagnostic peropératoire. Il s'agit de méthodes diagnostiques utilisées pendant une intervention chirurgicale. Ces techniques sont désormais indissociables du quotidien neurochirurgical.
La neuronavigation permet au chirurgien de voir « plus » que la zone opératoire qui se trouve devant lui. Sur un écran, il visualise en trois dimensions les tissus, les nerfs et d’autres structures. L'ordinateur affiche également la position actuelle des instruments microchirurgicaux utilisés. Le chirurgien peut ainsi s'orienter avec précision.
Les synonymes du terme « neuronavigation » sont
La première description d'une navigation peropératoire remonte à 1986 et est due au neurochirurgien américain D. Roberts. Presque simultanément, des systèmes similaires ont été développés en Europe (Mösges, Reinhardt) et au Japon (Watanabe).
Au cours des dernières années, cette technique n’a cessé d’évoluer. La neuronavigation n’est désormais plus réservée à la chirurgie des tumeurs cérébrales. Elle s’étend de plus en plus à d’autres pathologies telles que
Les domaines d'application et les indications cliniques de la neuronavigation sont les mêmes pour tous les systèmes. De même, les sources d'erreur potentielles et les limites de la méthode sont indépendantes des composants individuels choisis.
L'utilisation clinique de la neuronavigation consiste
Le spectre du diagnostic peropératoire s'étend de la neuronavigation à la surveillance neurophysiologique peropératoire, en passant par l'imagerie peropératoire. Toutes ces méthodes constituent une amélioration des procédures chirurgicales. Elles ont pour objectif de
La neuronavigation y parvient grâce à des capacités d'orientation spatiale accrues pendant l'intervention. La surveillance neurophysiologique fournit davantage de données fonctionnelles provenant des zones cérébrales opérées.
La neuronavigation trouve ses fondements dans la stéréotaxie. Il s'agit d'une technique permettant le guidage spatialement précis et ciblé de radiothérapies ou d'interventions chirurgicales. Par rapport à la stéréotaxie, la neuronavigation ne dispose pas
Les deux méthodes ont pour principe de localiser avec précision les structures à traiter sur les images CT ou IRM d’un patient dans le champ opératoire. Pour cela, il est nécessaire de mettre en correspondance les deux systèmes de coordonnées, celui du patient et celui des données d’imagerie. Cela signifie que le système doit savoir quel point de l'image correspond à quel point dans la réalité. Ce processus est appelé « enregistrement » (voir ci-dessous).
Figure 1 : Réalisation du référencement préopératoire pour la corrélation de la neuroanatomie réelle avec les données d'imagerie virtuelles (IRM) : la tête du patient est fixée dans le support de tête. Le cadre de référence est détecté par la caméra. La fusion pré/intraopératoire des deux systèmes de coordonnées s'effectue à l'aide d'un numériseur.
La neuronavigation fonctionne sans cadre. Un instrument de numérisation tridimensionnel (numériseur) sert de lien entre les structures anatomiques de référence du patient et les données d'imagerie. Ce numériseur permet de définir les différents points à l'intérieur de l'espace de travail. Par exemple, la position de la pointe d'un instrument nécessite des coordonnées x, y et z. De cette manière, le champ opératoire et l'image tridimensionnelle du patient sont numérisés.
En neuronavigation, les données d'imagerie du patient sont disponibles en peropératoire sous forme d'ensembles de données tridimensionnels. Les différents points, par exemple à l'intérieur du crâne, sont définis avec précision sur les axes x, y et z. La technologie informatique, de plus en plus performante, permet de traiter et d'afficher plus rapidement les données du numériseur ainsi que les énormes volumes de données d'imagerie.
Les différents composants des unités de navigation utilisées dans le cadre de la neuronavigation se ressemblent largement :
Lors de la neuronavigation, le système évalue en continu la position spatiale et les coordonnées du numériseur. Il transmet les données traitées afin de pouvoir afficher à tout moment sa localisation sur les données d'imagerie. La détermination de la position et la visualisation de l'emplacement du numériseur sont ainsi possibles en permanence tout au long de l'opération. Le numériseur peut également être défini en peropératoire via le point de mise au point du microscope.
Différents systèmes servent de numériseurs en neuronavigation. Les systèmes optiques sont actuellement la norme en neurochirurgie. La lumière infrarouge ou visible, détectée par des caméras, sert à localiser l'instrument de localisation ou le microscope opératoire.
Les systèmes à capteurs magnétiques connaissent actuellement un regain d'intérêt. Ils utilisent la déformation d'un champ magnétique émis par le système pour déterminer la position. Entre-temps, ils n'étaient pratiquement plus utilisés.
Le choix de la méthode utilisée pour la neuronavigation dépend en fin de compte du type de processus à visualiser.
Ainsi, un processus associé aux os sera plutôt représenté de manière optimale lors d'un examen par tomodensitométrie. Cela vaut en particulier pour la neuronavigation spinale. Pour la plupart des indications en chirurgie tumorale, l'IRM joue toutefois un rôle plus important. Les données fonctionnelles, telles que la visualisation des fonctions du langage, peuvent être plus facilement mises en œuvre ici (ce que l'on appelle le « matching » ; voir également la figure 3).
Quelle que soit la technique d'imagerie choisie, les médecins placent des marqueurs dans la zone opératoire avant l'intervention. Ces marqueurs servent à l'enregistrement ultérieur. De plus, un ensemble de données volumiques de cette zone opératoire, par exemple le crâne, est créé. Un ensemble de données volumiques comprend plusieurs images prises à différentes hauteurs du crâne, qui peuvent ensuite être assemblées en trois dimensions.
Les ensembles de données sont ensuite transférés vers le système de navigation. C'est là qu'ont lieu, en vue de la préparation de la neuronavigation, l'enregistrement à l'aide des marqueurs et la reconstruction d'une image 3D.
Les chirurgiens peuvent ensuite planifier les voies d'accès et enfin définir les limites de la tumeur dans l'ensemble de données.
Au début de l'opération, le patient est positionné et sa tête est immobilisée. Le cadre de référence est généralement fixé directement à l'appui-tête (figure 1). Ainsi, lors des mouvements de la table, il reste correctement aligné par rapport à la tête du patient.
L'enregistrement de l'ensemble de données est ensuite effectué en corrélation avec le patient. Une fois les deux systèmes de coordonnées alignés à l'aide du numériseur, la neuronavigation peut être lancée.
L'enregistrement en neuronavigation repose sur la corrélation de points identiques dans les deux systèmes de coordonnées. Cela s'effectue soit
La précision de l'enregistrement est étroitement liée à l'écart peropératoire, qui permet ensuite une localisation précise de la zone cible pendant la neuronavigation.
Une fois l'enregistrement terminé, le système de navigation est prêt à l'emploi.
Le chirurgien peut planifier l'accès ainsi que la taille et la position de la craniotomie. Ceci est important pour limiter au maximum le traumatisme opératoire (figure 2).
Au cours de cette phase de l'intervention, les données d'imagerie disponibles sont généralement affichées via le point focal du microscope. Celui-ci fait alors office de numériseur (figure 3). Cela permet de différencier les structures normales des structures pathologiques sous visualisation microscopique. Une fois les signaux d'imagerie des bords de la tumeur atteints, la neuronavigation permet de vérifier la progression de l'opération.
Figure 2 : Capture d'écran d'un système de navigation Stryker-Leibinger dans les trois axes spatiaux sagittal, coronal et axial : la tumeur cérébrale présentant une importante composante nécrotique a été surlignée en jaune. Le réticule indique le trajet d'accès le plus court vers le centre de la lésion. Dans la représentation 3D, les contours de la tumeur sont projetés sur la surface cutanée du crâne.
Figure 3 : Navigation peropératoire avec microscope chirurgical, représentation du processus, d'une tumeur sarcomateuse, dans les axes de l'espace 3D : les données d'imagerie d'une IRM fonctionnelle sont en outre superposées, ce qui permet d'intégrer les zones fonctionnellement importantes pour la région de la main et du pied. De plus, une surveillance électrophysiologique, une stimulation du cortex moteur (électrode en plaque), est effectuée pour définir et préserver en toute sécurité les zones fonctionnellement importantes.
Malgré de nombreuses innovations, des applications telles que la neuronavigation ne peuvent se substituer aux connaissances en neuroanatomie de l’opérateur responsable.
La responsabilité de la plausibilité des données de navigation et des informations erronées lors de la neuronavigation incombe uniquement au neurochirurgien. Les sources d'erreurs connues sont
Le principal point faible de la neuronavigation réside dans le fait que le chirurgien modifie les structures anatomiques pendant l'intervention. La neuronavigation continue toutefois d'utiliser les images réalisées auparavant. En d'autres termes : l'image affichée sur l'écran présente une situation obsolète, antérieure à l'opération.
Cette erreur, communément appelée « brain shift », peut prendre des proportions considérables. Elle ne peut être corrigée que par le recours à l'imagerie peropératoire, telle que l'IRM ou l'échographie.
Malgré la large utilisation de la neuronavigation en neurochirurgie, il n'existe pas de données fondées sur des preuves démontrant qu'elle est absolument nécessaire.
Le groupe de travail dirigé par C.R. Wirtz (Wirtz) a mené une étude comparative sur l'efficacité de l'ablation de tumeurs avec et sans utilisation de la neuronavigation. Il a ainsi démontré une augmentation de la radicalité chirurgicale, sans toutefois pouvoir prouver une amélioration significative des résultats.
Ce n'est que pour les lésions profondes qu'il existe un large consensus sur la nécessité d'utiliser la neuronavigation. Le fait de ne pas recourir à la neuronavigation lors d'interventions neurochirurgicales n'entraîne toujours pas de conséquences sur le plan médico-légal. La responsabilité de l'opérateur reste également inchangée.
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