Evaluation of the anatomical accuracy of the neuronavigation system StealthStation in neurosurgical operations

Abstract

Η τεχνική της στερεοταξίας ήταν η πρώτη καλά τεκμηριωμένη και παραδοσιακά η “gold standard” μέθοδος στόχευσης ενδοκράνιων δομών. Η εκτενής βελτίωση των στερεοτακτικών συσκευών μαζί με την ανάπτυξη της Μαγνητικής Τομογραφίας (MRI) τη δεκαετία του 90 και ένας μεγάλος αριθμός σχετικών μελετών με σταθερά αποτελέσματα καθιέρωσαν τη στερεοτακτική βιοψία εγκεφάλου βασισμένη σε πλαίσιο ως τη “gold standard” τεχνική και για τις βιοψίες εγκεφάλου. (Hall 1998, Yu, Liu et al. 2000, Heper, Erden et al. 2005) Παρόλα αυτά, η στερεοτακτική μέθοδος χαρακτηρίζεται από διάφορα σημαντικά μειονεκτήματα: 1) τη δυσανεξία εκ μέρους του ασθενή, 2) την αναγκαιότητα νέας λήψης Αξονικής τομογραφίας (CT)/MRI άμεσα προεγχειρητικά, 3) την απαίτηση υπολογισμού και επαλήθευσης των συντεταγμένων, 4) τα πλαίσια κεφαλής αυτά καθεαυτά, που μπορεί να εμποδίζουν τόσο τον αναισθησιολόγο όσο και τον χειρουργό, και 5) το γεγονός ότι τα δείγματα βιοψίας δύναται να ληφθούν διεγχειρητικά μόνο από τους στόχους που ορίστηκαν προεγχειρητικά. (Goldstein, Gumerlock et al. 1987, Matsumoto, Tomita et al. 1995, Lozano, Gildenberg et al. 2009, Shooman, Belli et al. 2010)Τα σύγχρονα συστήματα πλοήγησης προσφέρουν διάφορα σημαντικά πλεονεκτήματα, π.χ. ανακατασκευές εικόνων διαφόρων όψεων (π.χ. εγκάρσια, στεφανιαία, οβελιαία και «κορυφής καθετήρα») και τρισδιάστατο προ- και δι-εγχειρητικό προγραμματισμό, πραγματικού χρόνου διεγχειρητική καθοδήγηση των χειρουργικών εργαλείων και ακριβή εντόπιση ενδοκράνιων στόχων. (Bale, Laimer et al. 2006, Georgiopoulos, Ellul et al. 2014) Επιπλέον, στην περίπτωση των βιοψιών εγκεφάλου συνδυάζονται με συσκευές τύπου mini πλαισίου. Ως αποτέλεσμα, τα διάφορα μειονεκτήματα των στερεοτακτικών μεθόδων και συσκευών (π.χ. Cosman-Roberts-Wells (CRW) ή Leksell σύστημα) μπορούν να αποφευχθούν.Για να διενεργηθεί μια βιοψία εγκεφάλου, μια βελόνα βιοψίας πρέπει να εισαχθεί με ακρίβεια και ασφάλεια στον επιλεγμένο στόχο. Κατά συνέπεια, μια αξιόπιστη συσκευή στόχευσης (στερεοτακτική συσκευή ή σύστημα πλοήγησης) είναι απαραίτητη, όπως επίσης και μια συσκευή που να κρατάει σταθερά τη βελόνα στην προκαθορισμένη πορεία καθώς εισάγεται, π.χ. ένας οδηγός βελόνας προσαρτημένος στη στερεοτακτική συσκευή ή μια συσκευή τύπου mini πλαισίου.Σχετικά με τη Νευραλγία Τριδύμου (TGN), η διαδερμική συμπίεση με μπαλόνι (PBC) είναι μια πολύ αξιόπιστη τεχνική, που μαζί με τη θερμοπηξία με ραδιοσυχνότητες (RFT), είναι οι πιο αποτελεσματικές διαδερμικές μέθοδοι μακροπρόθεσμα. Επιπροσθέτως, χαρακτηρίζεται από σχετικά χαμηλότερη και ηπιότερη θνητότητα από ότι η μικροαγγειακή αποσυμπίεση και η RFT (16.1% εναντίον 29.2%), που επίσης περιλαμβάνει αποφυγή της «επώδυνης αναισθησίας» και της κερατίτιδας, ενώ είναι κατάλληλη και σε προσβολή του οφθαλμικού κλάδου. (Lopez, Hamlyn et al. 2004, Tatli, Satici et al. 2008, Toda 2008) Επιπλέον, οι ασθενείς δε χρειάζεται να συνεργαστούν, ενώ είναι υπό γενική αναισθησία αποφεύγοντας το άλγος και το stress. Παρόλα αυτά, αποτυχία εισαγωγής στο ωοειδές τρήμα (FO) (με οποιαδήποτε από τις διαδερμικές μεθόδους) χρησιμοποιώντας μόνο ακτινόσκοπηση είναι ένα σημαντικό πρόβλημα σε κάποιες περιπτώσεις, εξαιτίας διαφόρων αιτιών, π.χ. ανεπαρκής ακτινοσκοπική ανάδειξη του FO, παρουσία ανατομικών παραλλαγών (μικρότερο μέγεθος, ενδοτρηματικές οστικές ακρολοφίες ή οστεοποιημένος πτερυγοσπονδυλικός ή pterygoalar σύνδεσμος) ή στην περίπτωση της PBC, η ευρεία βελόνα τύπου Tuohy. Επιπρόσθετα, η έκθεση στην ακτινοβολία θα μπορούσε να είναι σημαντική για το χειρουργό, ενώ πολλαπλές προσπάθειες εισόδου στο FO θα μπορούσε να αυξήσει το κίνδυνο επιπλοκών. (Georgiopoulos, Ellul et al. 2014)Ο πρώτος σκοπός αυτής της διατριβής ήταν να συγκρίνει τα χαρακτηριστικά, δηλαδή αποτελεσματικότα, διάρκεια κάθε διαδικασίας, ασφάλεια και διάρκεια νοσηλείας, μιας μεθόδου βιοψίας εγκεφάλου χωρίς πλαίσιο ούτε fiducials (καθοδηγούμενη από πλοήγηση) με αυτά της τυπικής βασισμένης σε πλαίσιο στερεοτακτικής τεχνικής. Δεύτερο, σε αυτή τη διατριβή, προτείναμε επίσης μια εναλλακτική μέθοδο αντιμετώπισης: τη χρήση ενός οπτικού συστήματος πλοήγησης (StealthStation® S7™, Medtronic Inc., Minneapolis, MN, USA) για την καθοδήγηση της τεχνικής PBC για TGN, σε περιπτώσεις επανεπέμβασης, μετά από προηγούμενη αποτυχία εισόδου στο FO υπό ακτινοσκόπηση μόνο. Συνολικά, ο σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν να εκτιμήσουμε την ανατομική ακρίβεια του συστήματος νευροπλοήγησης StealthStation σε νευροχειρουργικές επεμβάσεις, συγκεκριμένα σε επεμβάσεις βιοψίας εγκεφάλου και PBC, ελέγχοντας την αποτελεσματικότητα, την ακρίβεια στόχευσης και την ασφάλεια των επεμβάσεων καθοδηγούμενων από το σύστημα StealthStation, σε σύγκριση με τις αντίστοιχες κλασικές τεχνικές.Βιοψίες εγκεφάλου, Ασθενείς/Υλικό και Μέθοδος: Στην παρούσα προοπτική μελέτη κοόρτης συμμετείχαν 56 ενήλικες ασθενείς: 1) για του οποίους δεν υπήρξε οριστική διάγνωση με μη επεμβατικό τρόπο και οι οποίοι 2α) είχαν βλάβες σε εν τω βάθει ή κρίσιμες περιοχές ή πολυεστιακές βλάβες ή βλάβες για τις οποίες η πιθανή διάγνωση είναι αντένδειξη για κρανιοτομή ή 2β) ήταν ακατάλληλοι υποψήφιοι για κρανιοτομή (ηλικία >80 έτη ή σοβαρή συννοσηρότητα που θεωρήθηκε αντένδειξη για κρανιοτομή). 28 ασθενείς χειρουργήθηκαν με κάθε μια από τις δυο μεθόδους. Σχετικά με τη τεχνική βιοψία χωρίς πλαίσιο, χρησιμοποιήσαμε ένα οπτικό σύστημα πλοήγησης (StealthStation® S7™) χωρίς fiducials σε συνδυασμό με τη συσκευή mini πλαισίου Navigus (τοποθετούμενη σε κρανιοανάτρηση, τύπου σφαίρας-και-θήκης). Σχετικά με τη στερετοτακτική μέθοδο βασισμένη σε πλαίσιο χρησιμοποιήσαμε το στερεοτακτικό σύστημα CRW και software προεγχειρητικού προγραμματισμού (FrameLink™ Stereotactic Planning Software).Βιοψίες εγκεφάλου, Αποτελέσματα: Αποτυχία διάγνωσης καταγράφηκε σε 4 περιπτώσεις (14.3%) στην ομάδα μεθόδου πλαισίου και σε 3 περιπτώσεις (10.7%) στην ομάδα μεθόδου χωρίς πλαίσιο – fiducials, παρά την ακριβή στόχευση, χωρίς στατιστικά σημαντική διαφορά (p= 1.0). Η μικρότερη μέγιστη διάμετρος βλάβης που στοχεύθηκε επιτυχώς, λαμβάνοντας δείγματα που οδήγησαν στη διάγνωση, ήταν 15mm και για τις δυο ομάδες. Η μέση διάρκεια της συνολικής διαδικασίας ήταν 111.3min για την ομάδα μεθόδου πλαισίου και 79.1min για την ομάδα μεθόδου χωρίς πλαίσιο, η οποία ήταν ξεκάθαρα μια στατιστικά σημαντική διαφορά (p= 0.001). Τόσο η διάρκεια των προπαρασκευαστικών βημάτων συνολικά όσο και της προετοιμασίας μέσα στη χειρουργική αίθουσα που αφορούσε στην τεχνική βασισμένη σε πλαίσιο ήταν σημαντική μεγαλύτερη από ότι η διάρκεια της προετοιμασίας συνολικά – μέσα στη χειρουργική αίθουσα της μεθόδου χωρίς πλαίσιο. Παρόλα αυτά, δεν υπήρξε στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των δυο ομάδων σχετικά είτε με τη διάρκεια της επέμβασης αυτής καθεαυτή («δέρμα με δέρμα») ή του χρόνου που καταναλώθηκε μέσα στη χειρουργική αίθουσα συνολικά. Σχετικά με τη νευρολογική νοσηρότητα, νέα παθολογικά ευρήματα στη μετεγχειρητική CT εγκεφάλου (p= 1.0) και της μετεγχειρητικής νοσηλείας (p= 0.66) οι δυο μέθοδοι δε διέφεραν σημαντικά.PBC πλοηγούμενη, Ασθενείς/Υλικό και Μέθοδοι: Συνολικά 174 ασθενείς υποβλήθηκαν σε PBC για TGN από το 2003 έως το 2012. Σε 9 περιπτώσεις η είσοδος στο FO δεν επετεύχθη. Πέντε από αυτούς τους ασθενείς υποβλήθηκαν εκ νέου σε PBC χρησιμοποιώντας πλοήγηση. Προεγχειρητικά, διενεργήθηκε CT εγκεφάλου και οι εικόνες εισήχθησαν στο σύστημα πλοήγησης (StealthStation® S7™). Διεγχειρητικά ένα μικρό πλαίσιο αναφοράς σταθεροποιείται σφιχτά στο μέτωπο του ασθενούς, οι εικόνες της CT εγγράφονται και η είσοδος στο FO διενεργείται υπό την καθοδήγηση του συστήματος πλοήγησης και μετά επιβεβαιώνεται ακτινοσκοπικά.PBC πλοηγούμενη, Αποτελέσματα: Σε όλους τους ασθενείς η επέμβαση συνολικά ολοκληρώθηκε επιτυχώς. Επιπλέον, όλοι οι ασθενείς ανέφεραν πλήρη ανακούφιση του άλγους άμεσα μετεγχειρητικά και δεν καταγράφηκε καμία επιπλοκή.Η μέθοδος βιοψίας εγκεφάλου χωρίς πλαίσιο – fiducials, που περιγράφηκε στην παρούσα διδακτορική διατριβή, δείχθηκε ότι ήταν εξίσου αποτελεσματική και ασφαλής, σε σύγκριση με την τυπική στερεοτακτική τεχνική βασισμένη σε πλαίσιο, όσον αφορά στη διαγνωστική δυνατότητα, νευρολογικές επιπλοκές και νέα παθολογικά ευρήματα στη μετεγχειρητική CT εγκεφάλου. Επιπροσθέτως, η μέθοδος χωρίς πλαίσιο – fiducials συσχετίστηκε με συντομότερη διάρκεια της συνολικής διαδικασίας και της προετοιμασίας συνολικά – μέσα στη χειρουργική αίθουσα, σε σύγκριση με την τεχνική βασισμένη σε πλαίσιο. Τέλος, οι δυο μέθοδοι κατέληξαν σε παρόμοια διάρκεια μετεγχειρητικής νοσηλείας. (Georgiopoulos, Ellul et al. 2017) Επιπλέον, η τεχνική χωρίς πλαίσιο – fiducials δε συμπεριλαμβάνει τα προαναφερθέντα μειονεκτήματα της τεχνικής βασισμένη σε πλαίσιο, ενώ είναι πιο ευέλικτη προεγχειρητικά και διεγχειρητικά. Κατά συνέπεια, θα μπορούσε να υποτεθεί ότι είναι φιλικότερη προς τον ασθενή και πιο άνετη για το χειρουργό και δείχνει να παρέχει μια πιο απλοποιημένη ροή εργασίας τόσο για τη χειρουργική αίθουσα όσο και για το νοσοκομείο γενικότερα.Δεύτερον, η χειρουργική αντιμετώπιση της ανεπιτυχούς PBC, και των διαδερμικών τεχνικών γενικότερα, οφειλόμενη σε διάφορους λόγους παραμένει αμφιλεγόμενη. Σε αυτή τη διδακτορική διατριβή, προτείνουμε τη χρήση της πλοήγησης για καθοδήγηση της εισόδου στο FO κατά τη PBC, σε περιπτώσεις προηγηθείσας αποτυχίας εισόδου υπό ακτινοσκόπηση μόνο. Τουλάχιστον όταν δημοσιεύθηκε η μελέτη μας, δεν ανακαλύψαμε άλλη μελέτη που να αναλύει την εφαρμογή ενός συστήματος πλοήγησης χωρίς μη πρακτικά πλαίσια/συσκευές πλοήγησης/στόχευσης, συστήματα διεγχειρητικής απεικόνισης ή ακινητοποίησης της κεφαλής συγκεκριμένα για PBC και TGN, μετά από προηγηθείσα αποτυχία εισόδου στο FO υπό ακτινοσκόπηση μόνο. (Georgiopoulos, Ellul et al. 2014) Αυτή η τεχνική συμπεριλαμβάνει τεχνολογία με σημαντικά πλεονεκτήματα που βοηθάει την επιτυχή είσοδο στο FO και δείχνει πιο πρακτική, πιο αποτελεσματική και πιο ασφαλής.