Nöronavigasyon: Bilgiler ve nöronavigasyon uzmanları

Nöronavigasyon, beyin cerrahisinde bilgisayar destekli bir yöntemdir. Bu, ameliyatın gerçekleştirilmesinde bilgisayarların cerrahı desteklemek ve hataları ile komplikasyonları en aza indirmek amacıyla kullanıldığı anlamına gelir.

Geniş anlamıyla bilgisayar destekli yöntemler, intraoperatif tanının cihaz tabanlı teknikleri arasında yer alır. Bunlar, cerrahi müdahale sırasında kullanılan tanı yöntemleridir. Bu teknikler, günümüzde nöroşirürji pratiğinin vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir.

Nöronavigasyon, cerrahın önündeki ameliyat alanından "daha fazlasını" görmesini sağlar. Bir monitörde doku, sinir ve diğer yapıları üç boyutlu olarak görebilir. Bilgisayar ayrıca kullanılan mikrocerrahi aletlerinin o anki konumunu da ekrana yansıtır. Böylelikle cerrah, kendini tam olarak yönlendirebilir.

Nöronavigasyon teriminin eşanlamlıları şunlardır:

• çerçevesiz stereotaksi,
• etkileşimli görüntü destekli navigasyon ve
• genel olarak bilgisayar destekli cerrahi.

İntraoperatif navigasyonun ilk tanımı, 1986 yılında Amerikalı beyin cerrahı D. Roberts'a aittir. Neredeyse aynı dönemde Avrupa'da (Mösges, Reinhardt) ve Japonya'da (Watanabe) benzer sistemler geliştirilmiştir.

Son yıllarda bu teknik sürekli olarak geliştirilmiştir. Nöronavigasyon artık sadece beyin tümörü cerrahisinde kullanılmamaktadır. Bu teknik,

• serebrovasküler malformasyonlar veya
• omurga alanında stabilizasyon vidalarının yerleştirilmesi veya tümör ameliyatları gibi diğer hastalık gruplarına da giderek yaygınlaşmaktadır.

Nöronavigasyonun uygulama alanları ve klinik endikasyonları tüm sistemler için aynıdır. Olası hata kaynakları ve yöntemin sınırları da seçilen tek tek bileşenlerden bağımsızdır.

Nöronavigasyonun klinik kullanım amacı

• ameliyat öncesi hazırlık (görüntü verisi toplama, hazırlık ve planlama),
• birincil intraoperatif korelasyon (referanslama) ve
• işlem sırasında asıl uygulama (erişim planlamasının gerçekleştirilmesi, intraoperatif oryantasyon).

İntraoperatif tanı yelpazesi, nöronavigasyondan intraoperatif görüntülemeye ve intraoperatif nörofizyolojik izlemeye kadar uzanır. Tüm bu yöntemler, ameliyat süreçlerinde bir iyileştirme sağlar. Amaçları,

• cerraha ek bilgiler sunarak, örneğin daha iyi bir tümör rezeksiyonu yoluyla, ameliyatı daha verimli hale getirmektir.
• ameliyatın komplikasyon oranını azaltmak. Böylece daha az nörolojik bozukluk ortaya çıkar.

Nöronavigasyon, bunu ameliyat süreci boyunca gelişmiş uzamsal yönlendirme olanakları sayesinde başarır. Nörofizyolojik izleme ise ameliyat edilen beyin bölgelerinden daha fazla fonksiyonel veri sağlar.

Nöronavigasyonun temelleri stereotaksiye dayanır. Bu, radyoterapi veya cerrahi müdahalelerin uzamsal olarak hassas ve hedefli bir şekilde yönlendirilmesini sağlayan bir yöntemdir. Stereotaksiye kıyasla, nöronavigasyonda

• stereotaksi cihazının sözde çerçevesi,
• stereotaktik halka ve
• buna ait hedef tutucu sistemi yoktur.

Her iki yöntem de, ameliyat alanında hastanın BT veya MRG görüntülerinde tedavi edilecek yapıları tam olarak lokalize etme ilkesine dayanır. Bunun için, hastanın koordinat sistemi ile görüntü verilerinin koordinat sistemini birbiriyle ilişkilendirmek gerekir. Bu, sistemin görüntüdeki hangi noktanın gerçekte hangi noktaya karşılık geldiğini bilmesi gerektiği anlamına gelir. Bu süreçsel işleme kayıt denir (aşağıya bakınız).

Nöronavigasyon çerçevesiz çalışır. Hastanın anatomik referans yapıları ile görüntü verileri arasındaki bağlantı, üç boyutlu bir dijitalleştirici alet (digitizer) tarafından sağlanır. Bu dijitalleştirici ile çalışma alanı içindeki tek tek noktalar tanımlanır. Örneğin, bir aletin ucunun konumu için x, y ve z koordinatları gereklidir. Bu şekilde ameliyat alanı ve hastanın üç boyutlu görüntüsü dijitalleştirilir.

Nöronavigasyonda hastanın görüntü verileri, ameliyat sırasında üç boyutlu veri kümeleri olarak mevcuttur. Örneğin kafatası içindeki tek tek noktalar, x, y ve z eksenlerinde tam olarak belirlenir. Giderek daha güçlü hale gelen bilgisayar teknolojisi, dijitalleştiricinin verilerini ve muazzam görüntü veri miktarlarını daha hızlı işleyip görüntüleyebilmektedir.

Nöronavigasyon prosedüründe navigasyon ünitelerinin tek tek sistem bileşenleri büyük ölçüde birbirine benzemektedir:

• Navigasyon bilgisayarı ve hasta verilerini içeren iş istasyonu,
• Ameliyat sırasında görüntüleme için monitörler,
• Ameliyat bölgesine sabitlenmiş referans çerçevesi ve
• uzayda konumu tespit edilen ve görüntü verileriyle hasta arasındaki korelasyonu sağlayan dijitalleştirici.

Sistem, nöronavigasyon sırasında dijitalleştiricinin uzamsal konumunu ve koordinatlarını sürekli olarak değerlendirir. İşlenen verileri ileterek, dijitalleştiricinin konumunu her an görüntü verileri üzerinde gösterebilir. Böylelikle, tüm ameliyat süresince dijitalleştiricinin konumunun belirlenmesi ve görüntülenmesi sürekli olarak mümkündür. Dijitalleştirici, ameliyat sırasında mikroskobun odak noktası üzerinden de tanımlanabilir.

Nöronavigasyonda dijitalleştirici olarak farklı sistemler kullanılır. Şu anda nöroşirürjide optik sistemler bir tür standart olarak yerleşmiştir. Konum belirleme aletinin veya ameliyat mikroskobunun yerini tespit etmek için, kameralar tarafından algılanan kızılötesi veya görünür ışık kullanılır.

Şu anda manyetik sensör sistemleri yeniden popülerlik kazanmaktadır. Bu sistemler, konum belirleme için sistem tarafından yayılan manyetik alanın bozulmasını kullanır. Bir süre boyunca neredeyse hiç kullanılmamaktaydı.

Nöronavigasyon için kullanılacak yöntemin seçimi, nihai olarak görüntülenecek sürecin türüne bağlıdır.

Örneğin, kemikle ilişkili bir süreç, CT incelemesinde daha iyi bir şekilde görüntülenebilir. Bu durum özellikle spinal nöronavigasyon için geçerlidir. Ancak tümör cerrahisindeki çoğu endikasyon alanında MRG muayenesi daha önemli bir rol oynar. Konuşma fonksiyonlarının görüntülenmesi gibi fonksiyonel veriler burada daha kolay uygulanabilir (buna “eşleştirme” denir; bkz. Şekil 3).

Seçilen görüntüleme yönteminden bağımsız olarak, hekimler ameliyattan önce ameliyat bölgesine işaretleyiciler yerleştirir. Bu işaretleyiciler, daha sonra yapılacak kayıt işlemi için kullanılır. Ayrıca, ameliyat bölgesinden (örneğin kafatasından) bir hacim veri seti oluşturulur. Hacim veri seti, kafatasının farklı yüksekliklerinde çekilmiş ve daha sonra üç boyutlu olarak birleştirilebilen birden fazla görüntüden oluşur.

Veri setleri daha sonra navigasyon sistemine aktarılır. Burada, nöronavigasyonun hazırlanması amacıyla işaretleyiciler üzerinden kayıt işlemi gerçekleştirilir ve bir 3B görüntü yeniden oluşturulur.

Bundan sonra cerrahlar erişim yollarını planlayabilir ve son olarak veri setinde tümör sınırlarını belirleyebilir.

Ameliyatın başlangıcında hasta uygun pozisyona getirilir ve başı sabitlenir. Referans çerçevesi genellikle doğrudan baş desteğine sabitlenir (Şekil 1). Böylece masa hareketleri sırasında çerçeve, hastanın başına göre doğru konumda kalır.

Ardından, veri seti hastayla korelasyon içinde kaydedilir. Dijitalleştirici yardımıyla her iki koordinat sistemi de eşleştirildikten sonra nöronavigasyon başlatılabilir.

Nöronavigasyonda kayıt işleminin temeli, her iki koordinat sistemindeki özdeş noktaların birbiriyle ilişkilendirilmesidir. Bu, ya

• önceden yerleştirilmiş işaretleyicilerin kullanılmasıyla ya da
• deri yüzeyinin dijitalleştirilmesi ve görüntü verilerinden elde edilen rekonstrüksiyonla eşleştirilmesi yoluyla gerçekleştirilir.

Kayıt işleminin doğruluğu, intraoperatif sapma ile yakından ilgilidir; bu sapma, nöronavigasyon sırasında hedef bölgenin kesin olarak lokalize edilmesini sağlar.

Kayıt işleminin ardından navigasyon sistemi kullanıma hazır hale gelir.

Cerrah, erişim yolunu ve kafatası açıklığının boyutunu veya konumunu planlayabilir. Bu, ameliyat travmasını en aza indirmek açısından önemlidir (Şekil 2).

İşlemin bu aşamasında, mevcut görüntü verileri genellikle mikroskobun odak noktası üzerinden görüntülenir. Mikroskop bu aşamada dijitalleştirici işlevini üstlenir (Şekil 3). Böylece mikroskobik görüş altında normal yapılar ile patolojik yapılar birbirinden ayırt edilebilir. Tümör kenarlarının görüntüleme sinyallerine ulaşıldığında, nöronavigasyon yardımıyla ameliyatın ilerleyişi kontrol edilebilir.

Sayısız yeniliklere rağmen, nöronavigasyon gibi uygulamalar, ameliyatı gerçekleştiren cerrahın nöroanatomi bilgisinin yerini alamaz.

Navigasyon verilerinin geçerliliği ve nöronavigasyon sırasında hatalı veriler konusunda sorumluluk yalnızca beyin cerrahına aittir. Bilinen hata kaynakları şunlardır

• yetersiz veya yanlış yerleştirilmiş işaretleyiciler,
• görüntü verilerinin hatalı içe aktarılması (sayfa kuralı!),
• referans çerçevesinin sabitlenmemesi ve
• yanlış kayıt (örn. işaretleyicilerin kayması).

Nöronavigasyonun en önemli zayıf noktası, cerrahın ameliyat sırasında anatomik yapıları değiştirmesidir. Ancak nöronavigasyon, önceden hazırlanmış görüntüleri kullanmaya devam eder. Başka bir deyişle: Monitördeki görüntü, ameliyattan önceki eski bir durumu gösterir.

Genel olarak “beyin kayması” (Brain-Shift) olarak adlandırılan bu hata, önemli boyutlara ulaşabilir. Bu hata, yalnızca MRG veya ultrasonografi gibi intraoperatif görüntüleme yöntemlerinin kullanılmasıyla düzeltilebilir.

Nöroşirürjide nöronavigasyonun yaygın olarak kullanılmasına rağmen, bunun kesinlikle gerekli olduğuna dair kanıta dayalı veriler bulunmamaktadır.

C.R. Wirtz (Wirtz) liderliğindeki çalışma grubu, nöronavigasyon kullanılarak ve kullanılmadan yapılan tümör rezeksiyonlarının etkinliğini karşılaştıran bir araştırma gerçekleştirmiştir. Bu çalışmada, nöronavigasyonun ameliyatın radikalitesini artırdığı gösterilmiş, ancak sonuçların anlamlı ölçüde daha iyi olduğu kanıtlanamamıştır.

Yalnızca derin yerleşimli lezyonlarda nöronavigasyonun kullanılması gerektiği konusunda geniş bir fikir birliği vardır. Nöroşirürji müdahalelerinde nöronavigasyonun kullanılmamasından kaynaklanan adli sonuçlar hâlâ söz konusu değildir. Cerrahın sorumluluğu da değişmeden devam etmektedir.