Neuronawigacja to wspomagana komputerowo i sterowana oprogramowaniem metoda stosowana w neurochirurgii. Wykorzystuje się ją przede wszystkim podczas operacji mózgu lub kręgosłupa. Celem neuronawigacji jest zapewnienie lepszego planowania operacji oraz lepszej orientacji podczas zabiegu.
Tutaj znajdziesz więcej informacji oraz listę wybranych specjalistów w dziedzinie neuronawigacji.
Neuronawigacja to procedura wspomagana komputerowo stosowana w neurochirurgii. Oznacza to, że komputery pomagają w jej wykonywaniu, wspierając chirurga oraz minimalizując ryzyko błędów i powikłań.
Procedury wspomagane komputerowo należą w szerszym znaczeniu do technik diagnostyki śródoperacyjnej. Są to metody diagnostyczne stosowane podczas zabiegu chirurgicznego. Techniki te stały się nieodzownym elementem codziennej praktyki neurochirurgicznej.
Neuronawigacja pozwala chirurgowi widzieć „więcej” niż tylko obszar operacyjny przed nim. Na monitorze widzi trójwymiarowe tkanki, nerwy i inne struktury. Komputer wyświetla również aktualną pozycję używanych narzędzi mikrochirurgicznych. Dzięki temu chirurg może się dokładnie zorientować w sytuacji.
Synonimami terminu „neuronawigacja” są
Pierwszy opis nawigacji śródoperacyjnej pochodzi od amerykańskiego neurochirurga D. Robertsa z 1986 roku. Niemal w tym samym czasie podobne systemy zostały opracowane w Europie (Mösges, Reinhardt) i w Japonii (Watanabe).
W ostatnich latach technika ta była stale udoskonalana. Neuronawigacja nie jest już stosowana wyłącznie w chirurgii nowotworów mózgu. Coraz częściej znajduje zastosowanie w leczeniu innych schorzeń, takich jak
Zakres zastosowań i wskazania kliniczne do neuronawigacji są takie same dla wszystkich systemów. Również potencjalne źródła błędów i ograniczenia tej metody są niezależne od wybranych poszczególnych komponentów.
Klinicznym przeznaczeniem neuronawigacji jest
Zakres diagnostyki śródoperacyjnej obejmuje neuronawigację, obrazowanie śródoperacyjne oraz śródoperacyjne monitorowanie neurofizjologiczne. Wszystkie te metody stanowią ulepszenie procedur operacyjnych. Ich celem jest
Neuronawigacja osiąga to dzięki zwiększonym możliwościom orientacji przestrzennej w trakcie operacji. Monitorowanie neurofizjologiczne dostarcza więcej danych funkcjonalnych z operowanych obszarów mózgu.
Neuronawigacja opiera się na stereotaksji. Jest to metoda służąca do precyzyjnego, ukierunkowanego sterowania napromieniowaniem lub zabiegami. W porównaniu ze stereotaksją w neuronawigacji brakuje
Obie metody opierają się na zasadzie precyzyjnej lokalizacji struktur podlegających leczeniu na obrazach tomografii komputerowej (CT) lub rezonansu magnetycznego (MRI) pacjenta w polu operacyjnym. W tym celu konieczne jest powiązanie ze sobą obu układów współrzędnych – pacjenta i danych obrazowych. Oznacza to, że system musi wiedzieć, który punkt na obrazie odpowiada któremu punktowi w rzeczywistości. Ten proces nazywa się rejestracją (patrz poniżej).
Rysunek 1: Przeprowadzenie przedoperacyjnego referencjonowania w celu skorelowania rzeczywistej neuroanatomii z wirtualnymi danymi obrazowymi (MRI): Głowa pacjenta jest unieruchomiona w uchwycie. Układ odniesienia jest rozpoznawany przez kamerę. Za pomocą digitizera następuje przedoperacyjne/intraoperacyjne połączenie obu układów współrzędnych.
Neuronawigacja działa bez ram. Trójwymiarowy digitizer służy jako łącznik między anatomicznymi strukturami odniesienia pacjenta a danymi obrazowymi. Za pomocą tego digitizera definiuje się poszczególne punkty w przestrzeni roboczej. Na przykład pozycja końcówki instrumentu wymaga współrzędnych x, y i z. W ten sposób digitalizowane jest pole operacyjne oraz trójwymiarowy obraz pacjenta.
Dane obrazowe pacjenta są dostępne podczas neuronawigacji śródoperacyjnej jako trójwymiarowe zestawy danych. Poszczególne punkty, np. wewnątrz czaszki, są dokładnie określane w osiach x, y i z. Coraz wydajniejsza technologia komputerowa pozwala na szybsze przetwarzanie i wyświetlanie danych z digitizera oraz ogromnych ilości danych obrazowych.
Poszczególne elementy systemów nawigacyjnych stosowanych w neuronawigacji są w dużej mierze do siebie podobne:
Podczas neuronawigacji system na bieżąco ocenia położenie przestrzenne i współrzędne digitizera. Przekazuje przetworzone dane, aby w dowolnym momencie móc przedstawić jego lokalizację na danych obrazowych. Dzięki temu określenie pozycji i przedstawienie położenia digitizera jest możliwe przez cały czas trwania operacji. Digitizer można również zdefiniować śródoperacyjnie poprzez punkt ogniskowy mikroskopu.
W neuronawigacji jako digitizer służą różne systemy. Obecnie w neurochirurgii standardem są systemy optyczne. Do lokalizacji instrumentu lokalizacyjnego lub mikroskopu operacyjnego służy światło podczerwone lub widzialne, które jest wykrywane przez kamery.
Obecnie systemy czujników magnetycznych przeżywają swój renesans. Wykorzystują one odkształcenie pola magnetycznego wysyłanego przez system do określenia pozycji. W międzyczasie były one prawie nieużywane.
Wybór metody stosowanej w neuronawigacji zależy ostatecznie od rodzaju obrazowanego procesu.
Na przykład proces związany z kością będzie optymalnie przedstawiony raczej w badaniu TK. Dotyczy to w szczególności neuronawigacji kręgosłupa. Jednak w przypadku większości wskazań w chirurgii nowotworowej większą rolę odgrywa badanie MRI. Dane funkcjonalne, takie jak obrazowanie funkcji mowy, można tu łatwiej wdrożyć (tzw. dopasowanie; patrz również rysunek 3).
Niezależnie od wybranego rodzaju obrazowania, przed zabiegiem lekarze umieszczają markery w obszarze operacyjnym. Markery te służą do późniejszej rejestracji. Ponadto tworzony jest zestaw danych wolumetrycznych z tego obszaru operacyjnego, np. czaszki. Zestaw danych wolumetrycznych to kilka obrazów wykonanych na różnych wysokościach czaszki, które można później połączyć w trójwymiarową całość.
Zbiory danych są następnie przesyłane do systemu nawigacyjnego. Tam, w ramach przygotowań do neuronawigacji, odbywa się rejestracja za pomocą markerów oraz rekonstrukcja obrazu 3D.
Następnie chirurdzy mogą zaplanować dostępy i ostatecznie określić granice guza w zbiorze danych.
Na początku operacji pacjent zostaje ułożony, a jego głowa unieruchomiona. Układ odniesienia jest zazwyczaj mocowany bezpośrednio do zagłówka (rysunek 1). Dzięki temu podczas ruchów stołu pozostaje on w prawidłowym położeniu względem głowy pacjenta.
Następnie następuje rejestracja zestawu danych w korelacji z pacjentem. Po zsynchronizowaniu obu układów współrzędnych za pomocą digitizera można rozpocząć neuronawigację.
Podstawą rejestracji w neuronawigacji jest korelacja identycznych punktów w obu układach współrzędnych. Odbywa się to albo poprzez
Dokładność rejestracji zależy w decydującym stopniu od odchylenia śródoperacyjnego, które pozwala następnie na precyzyjną lokalizację obszaru docelowego podczas neuronawigacji.
Po zakończeniu rejestracji system nawigacyjny jest gotowy do użycia.
Chirurg może zaplanować dostęp oraz wielkość i położenie otworu w czaszce. Jest to ważne dla zminimalizowania urazu operacyjnego (rysunek 2).
W tej fazie zabiegu zazwyczaj wyświetlane są dostępne dane obrazowe przez punkt ogniskowy mikroskopu. Pełni on wówczas funkcję digitizera (rysunek 3). W ten sposób pod mikroskopem można odróżnić struktury prawidłowe od patologicznych. Po osiągnięciu sygnałów obrazowych krawędzi guza można sprawdzić postęp operacji za pomocą neuronawigacji.
Rysunek 2: Zrzut ekranu z nawigacji Stryker-Leibinger w trzech osiach przestrzennych: strzałkowej, czołowej i osiowej: guz mózgu z dużym elementem martwiczym został zaznaczony na żółto. Krzyżyk wskazuje najkrótszą drogę dostępu do centrum zmiany. W przedstawieniu 3D kontury guza są rzutowane na powierzchnię czaszki.
Rysunek 3: Nawigacja śródoperacyjna z wykorzystaniem mikroskopu operacyjnego, przedstawienie procesu, guza sarkomatycznego, w osiach przestrzeni 3D: Dodatkowo nałożone są dane obrazowe z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego, dzięki czemu można uwzględnić obszary funkcjonalnie istotne dla regionu dłoni i stóp. Ponadto przeprowadza się monitorowanie elektrofizjologiczne, stymulację kory ruchowej (elektroda płytkowa), w celu pewnego zdefiniowania i ochrony obszarów ważnych funkcjonalnie.
Pomimo licznych innowacji, zastosowania takie jak neuronawigacja nie mogą zastąpić wiedzy z zakresu neuroanatomii posiadanej przez chirurga prowadzącego operację.
Odpowiedzialność za wiarygodność danych nawigacyjnych oraz błędne informacje podczas neuronawigacji może ponosić wyłącznie neurochirurg. Znane źródła błędów to
Najistotniejszą słabością neuronawigacji jest to, że podczas zabiegu chirurg zmienia struktury anatomiczne. Neuronawigacja nadal jednak korzysta z wcześniej wykonanych obrazów. Innymi słowy: obraz na monitorze przedstawia nieaktualny stan sprzed operacji.
Błąd ten, powszechnie nazywany „przesunięciem mózgu”, może przybrać znaczny rozmiar. Można go skorygować jedynie poprzez zastosowanie obrazowania śródoperacyjnego, takiego jak rezonans magnetyczny lub ultrasonografia.
Pomimo szerokiego zastosowania neuronawigacji w neurochirurgii nie ma danych opartych na dowodach naukowych, które potwierdzałyby jej absolutną konieczność.
Grupa robocza pod kierownictwem C.R. Wirtza (Wirtz) przeprowadziła badanie porównawcze dotyczące skuteczności usuwania guzów bez i z zastosowaniem neuronawigacji. Wykazała ona wzrost radykalności operacji, nie mogąc jednak udowodnić znacząco lepszych wyników.
Jedynie w przypadku zmian głęboko położonych panuje powszechna zgoda co do tego, że należy stosować neuronawigację. Nadal nie ma konsekwencji prawnych wynikających z niezastosowania neuronawigacji podczas zabiegów neurochirurgicznych. Odpowiedzialność chirurga pozostaje niezmieniona.
