Методы исследования. 
Оптимизация хирургического лечения опухолей и каверном головного мозга с применением интраоперационных методов нейровизуализации и криодеструкции

Методы диагностики в предоперационном периоде

Всем больным в предоперационном периоде проводили МРТ или КТ головного мозга с контрастированием. МРТ выполняли сотрудники отдела клинической физиологии, лучевой и функциональной диагностики РНЦХ им. акад. Б. В. Петровского РАМН на магнитно-резонансном томографе Siemens Magnetom Avanto, с напряженностью магнитного поля 1,5 Тл. КТ проводили сотрудники лаборатории клинической физиологии, радиоизотопной диагностики и компьютерной томографии НИИ скорой помощи им. Н. В. Склифосовского на компьютерном томографе «CT MAX» и Hispeed CT/e фирмы Genereal Electric. При планировании с использованием навигационной системы, сканирование выполняли по программе «Навигатор» в спиральном режиме, с толщиной среза 1−3 мм, с нулевым углом Гентри, с обязательной визуализацией таких анатомических ориентиров, как орбиты и ушные раковины. По результатам КТ на навигационной установке строили трехмерную реконструкцию изображения головы пациента и каверномы. На виртуальном изображении выбирали точки-ориентиры для последующего сопоставления с реальными точками на голове пациента во время операции. Во время операции совмещали анатомические ориентиры на виртуальном изображении и на голове пациента. Во время удаления каверномы контролировали положение инструмента в режиме реального времени.

14 пациентам с каверномами проведена церебральная ангиография. Цель исследования — определение характера кровоснабжения, связь мальформации с артериальными и венозными сосудами мозга.

Ангиографию выполняли сотрудники лаборатории рентгенхирургических методов диагностики и лечения НИИ скорой помощи им. Н. В. Склифосовского по стандартной методике Сельдингера, на сериографах «Siemens» и «General Electric».

В раннем послеоперационном периоде (в течение 24 часов после операции) для контроля состояния головного мозга после операции или биопсии всем пациентам проводили МРТ с контрастированием.

Методика проведения интраоперационной сонографии

Для проведения интраоперационной сонографии нами был использован аппарат B-K Medical Pro Focus (Дания) с конвексными датчиками частотой 5−10 МГц и 5−8 МГц. На аппарате B-K Medical Pro Focus был установлен специальный пакет программ для проведения исследований при нейрохирургических операциях. Комплексное интраоперационное УЗИ проводили в серошкальном режиме сканирования (В-режим), применяли цветокодированные методики (цветовое допплеровское картирование) и импульсноволновую допплерографию. Исследования сосудов проводили в дуплексном (В-режим + цветокодированная методика) и триплексном (В-режим + цветокодированная методика + импульсноволновая допплерография) режимах.

Применяемая аппаратура для ИС отвечала следующим требованиям: возможность использования аппарата в малых операционных, мобильность аппарата, достаточно большой и подвижный экран (хирург мог визуально оценить изображение с достаточно большого расстояния и под разными углами), компактные датчики, обладающие достаточной длиной кабеля (около 2 м.), возможность стерилизации датчиков и кабеля.

Мы использовали методику поэтапного сканирования:

• 1 этап — ИС до вскрытия ТМО,
• 2 этап — ИС после вскрытия ТМО (на этих этапах производили локализацию образования, оценку связи его с окружающими анатомическими структурами, оценку четкости и ровности контуров, наличие перифокального отека, степень кровоснабжения и планировали доступ к образованию).
• 3 этап — этапная ИС, при которой оценивали степень удаления объемного образования, уточняли ее взаимоотношение с соседними анатомическими структурами.
• 4 этап — контрольная ИС, при которой производили контроль резекции объемного образования, проходимость магистральных сосудов, связанных с объемным образованием.

Во всех наблюдениях ИС проводили как в стандартных плоскостях (фронтальной, сагиттальной и коронарной), так и в произвольных, максимально отражающих структуру, границы и анатомические взаимоотношения опухоли.

В ряде наблюдений проводили реконструкцию 3D ультразвукового исследования. При сканировании в 3D режиме уточняли объем образования, его конфигурацию, тип и выраженность кровоснабжения опухолей, направление распространения процесса. Проведение 3D контроля выполняли в тех ситуациях, когда данных В-режима было недостаточно или не удавалось четко визуализировать интересующий нас фрагмент объемного образования.

До исследования датчики погружали в стерильный латексный чехол, заполненный стерильным гелем, провода от датчиков так же одевали в стерильный рукав, либо стерилизовали датчики.

С помощью пневмотрепана выполняли краниотомию и после этого проводили сонографию через твердую мозговую оболочку.

В ряде наблюдений с целью релаксации мозга перед удалением опухоли пунктировали опухолевую кисту.

Во время сканирования поверхность датчика постоянно орошали физиологическим раствором, что позволяло получать хорошее изображение. На этом этапе визуализировали объемное образование и окружающие его анатомические структуры. Контуры объемного образования определяли в 2-х взаимоперпендикулярных плоскостях, после чего измеряли 3 максимальных диаметра опухолевого узла (длина, ширина и глубина). Во время проведения исследования оценивали взаимоотношения объемного образования с костями основания черепа, различными церебральными структурами (желудочки, подкорковые ядра, ствол мозга, отростки ТМО), крупными магистральными артериями и венами, синусами ТМО.

Мы оценивали четкость и ровность контуров, степень выраженности перифокального отека, характер кровоснабжения объемных образований.

После вскрытия ТМО с помощью ИС мы определяли расстояние до объемного образования от различных кортикальных точек, корковых сосудов. Полученная во время исследования информация позволяла рассчитать место проведения кортикотомии и траекторию доступа к этому образованию.

После удаления опухоли в пределах видимых границ резекционную полость заполняли физиологическим раствором и проводили контрольную сонографию. При выявлении остаточной ткани опухоли, ее удаляли под контролем УЗИ. Ткань удаленной опухоли отправляли на морфологическое исследование.

Во время проведения этапной интраоперационной сонографии мы удаляли гемостатические материалы, ватники и шпатели, так как они создавали «артефакты» и могли имитировать остаточную ткань объемного образования. Необходимый гемостаз осуществляли после проведения сонографии.

При проведении биопсии опухоли под контролем ИС после наложения фрезевого отверстия в проекции опухоли с помощью допплерографии определяли бессосудистую зону для проведения пункции. После выбора наиболее безопасных траекторий под контролем ИС в режиме реального времени производили биопсию опухоли. Использование ИС позволяло менять траекторию введения биопсийной иглы по мере ее погружения. Это позволяло избегать повреждения сосудов, которые встречались на пути введения иглы. После проведения биопсии осуществляли контроль возможного кровотечения по ходу канала биопсийной иглы в течение 15 минут.

Методика использования безрамной навигации

Для проведения нейронавигации применяли безрамную навигационную систему Stryker (США), которую использовали при удалении каверном у 14 пациентов.

За сутки до операции производили сканирование пациента и формирование виртуальной (компьютерной) 3-х мерной модели его головы на основе пакета данных KT по программе НАВИГАТОР в спиральном режиме с шагом томографа 2 мм и углом Гентри 0 градусов.

На поверхности этой модели намечали некоторое число реперных точек, которые впоследствии могли одинаково легко распознать и локализовать как на КТ/МРТ изображениях, так и на голове больного. Число таких точек должно быть не менее 4, оптимально 8−10. Данные метки наполнены контрастным веществом, благодаря которому они хорошо видны при КТ или МРТ.

Следующим этапом был перенос данных компьютерной томографии в нейронавигационную систему, в которой производили трехмерное построение головы пациента. После регистрации данных в навигационной системе определяли объем и координаты каверномы. После определения цели рассчитывали траекторию вмешательства с вычислением точек проведения краниотомии и конечной точки доступа. Траекторию вмешательства устанавливали таким образом, чтобы ее направление проходило через функционально малозначимую зону головного мозга. Такая траектория операционного доступа позволяла производить вмешательство вне функционально-значимых зон головного мозга. Если кавернома располагалась неглубоко, использовали кратчайшую траекторию доступа к ней. После расчета доступа в нейронавигационной установке, пациента укладывали на операционный стол. Для точного расчета траектории использовали жесткую фиксацию головы в скобе Мэйфилда, к которой закрепляли активный следящий инфракрасный датчик. Затем производили регистрацию выбранных ранее ориентиров (рентгенконтрастные метки, анатомические ориентиры или комбинация меток и анатомических ориентиров) в нейронавигационной системе.

Регистрировали маркеры и намеченные заранее анатомические ориентиры специальным зондом. Регистрируя указанные 8−10 реперов, осуществляли первичную привязку мишени (головы пациента) и ее компьютерного аналога. Их окончательное пространственное сопоставление производили путем регистрации других точек на поверхности головы.

Задачей регистрации являлось максимально точное совмещение реальной траектории вмешательства с расчетной (стремились к погрешности не более 3 мм). Средняя погрешность, независимо от используемых ориентиров, составила 1,6±1 мм. При использовании только рентгенконтрастных меток медиана погрешности составила 1,5 мм, анатомических ориентиров — 1,6 мм, а рентгенконтрастных меток и анатомических ориентиров — 1,6 мм (р< 0,01).

Планирование и тактика оперативных вмешательств

Планирование оперативного вмешательства осуществляли с учетом следующих факторов:

• 1. Локализации и размеров объемного образования.
• 2. Заинтересованности в процессе функционально значимых зон мозга, распространенности объемного образования в желудочки, подкорковые и стволовые структуры.
• 3. Клинической картины, состояния пациента по шкале Карновского.
• 4. Связи объемного образования с сосудами мозга.

При выборе тактики операции исходили из принципа, что все объемные образования должны быть удалены максимально радикально. Для хирургического доступа стандартом являлась костно-пластическая трепанация. Каверномы и внемозговые опухоли подлежали тотальному удалению. При внутримозговых опухолях производили максимально возможное удаление опухоли с целью разрешения внутричерепной гипертензии, уменьшения неврологического дефицита и получения достаточного количества морфологического материала.

Удаление объемных образований выполняли с использованием микрохирургической техники и интраоперационной оптики. При завершении операции производили герметичное закрытие твердой мозговой оболочки, в ряде случаев с применением искусственных заменителей твердой мозговой оболочки.

Характеристика проведенных операций

• 186 пациентов с опухолями и каверномами головного мозга оперированы с использованием интраоперационной сонографии в нейрохирургическом отделении Российского научного центра хирургии им. акад. Б. В. Петровского РАМН.
• 14 пациентов с каверномами головного мозга оперированы с использованием безрамной навигационной системы в нейрохирургическом отделении НИИ скорой помощи им. Н. В. Склифосовского.

Результаты удаления опухолей оценивали по степени радикальности.

Для внутримозговых опухолей: тотальное удаление (более 95% от исходного объема опухоли), субтотальное (75−94%), частичное (50−74%), биопсия опухоли.

Для оценки степени удаления менингиом использовали шкалу Симпсона:

Тип 1 — макроскопически полное удаление опухоли с иссечением ТМО в месте исходного роста и резекцией всей пораженной кости;

Тип 2 — макроскопически полное удаление с коагуляцией ТМО в месте исходного роста;

Тип 3 — макроскопически полное удаление без иссечения или коагуляции ТМО в месте исходного роста и (или) без резекции всей пораженной кости;

Тип 4 — частичное удаление опухоли;

Тип 5 — биопсия или декомпрессия.

В протоколе фиксировали причину нерадикальности удаления новообразования.

В исследуемой группе больных с опухолями (n=168) у 148 (88%) пациентов опухоли были удалены тотально, что подтверждено данными послеоперационной МРТ.

В 5 (2,5%) наблюдениях, учитывая локализацию опухоли в функционально значимой зоне мозга, произведено субтотальное ее удаление, а у 2(1%) пациентов с опухолями — частичное.

13 (6,5%) пациентам проведена биопсия опухоли под контролем ИС.

Все каверномы были удалены тотально.

Методы статистической обработки

Статистическую обработку проводили с использованием стандартных функций пакета программ Statistica 6.0. Для анализа цифровых данных использовали описательные статистики. Применяли параметрические критерии: критерий Стьюдента, критическое значение F (дисперсный анализ групп). Также применяли непараметрические критерии Хи-квадрат, точный критерий Фишера, критерии Манна-Уитни, Уилкоксона, Крускала-Уоллиса.

Полученные результаты представлены в таблицах и рисунках.

локальная Криодеструкци головного мозга млекопитающих. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Общая характеристика экспериментальных наблюдений

В период с 1 сентября 2008 г. по 1 июня 2009 г. проведено 26 экспериментов локальной криодеструкции головного мозга млекопитающих. В эксперименте использованы 13 свиней, 10 кроликов и 3 крысы. Опыты проводили в отделении экспериментальных исследований в хирургии РНЦХ им. акад. Б. В. Петровского РАМН. Оценку результатов экспериментов проводили на основании инвазивного контроля температуры в зоне криодеструкции, интраоперационной сонографии, клинического наблюдения за животными, изучения макропрепарата извлеченного мозга, МРТ головного мозга животных, патоморфологического исследования головного мозга животных.

Под терминами «ледяной шар», «Ice-ball», зона промораживания, зона криодеструкции мы подразумеваем зону мозга, подвергнутую криовоздействию.

Было проведено два вида экспериментов: острый и хронический. В остром эксперименте сразу после криодеструкции участка головного мозга производили эвтаназию подопытного животного, мозг извлекали единым макропрепаратом и отправляли на морфологическое исследование. В хроническом эксперименте после криовоздействия животное оставляли жить с периодом наблюдения от одного до тридцати дней. Общее число острых экспериментов составило 15, а хронических — 11. В хронических экспериментах животных выводили из экспериментов на 1, 3, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21 и 30 сутки от проведения опыта. Таким образом, исследовали этапность морфологических изменений в зоне криодеструкции, наступающих на разных сроках эксперимента.

Интраоперационная сонография в эксперименте

Для проведения интраоперационной сонографии мы использовали ультразвуковой аппарат Logiq Book GE (США) с линейным датчиком 7,5 МГц. Ультразвуковое исследование проводили в момент криодеструкции с целью контроля за введением криозонда, контроля за образованием ледяного шара и его размеров в двух взаимоперпендикулярных плоскостях. Перед началом исследования датчик погружали в стерильный латексный чехол, заполненный стерильным гелем.

Магнитно-резонансная томография в эксперименте

Прижизненное магнитно-резонансное исследование головного мозга животным проводили на МР томографе Hitachi APERTO 0,4T в режимах Т1-ВИ, Т2-ВИ и Flair, через одни, двое или трое суток после выполненного криовоздействия. Оценивали размер и объём зоны криовоздействия, наличие и размер зоны отека. МРТ исследование было выполнено 7 животным.

Морфологическое исследование

Морфологические исследования препаратов проводили на базе отделения патологической анатомии РНЦХ им. акад. Б. В. Петровского РАМН. Материалом исследования являлся головной мозг экспериментальных животных. После фиксации в 10% буферном растворе формалина, мозг нарезали на коронарные срезы и размеры криоповреждения (наибольший диаметр) измеряли макроскопически, с помощью линейки. Участки криоповреждения вместе с окружающей тканью и неповрежденные участки головного мозга по стандартной методике заливали в парафин, срезы толщиной 5 мкм депарафинировали и окрашивали гематоксилином и эозином для гистологического исследования. При световой микроскопии исследовали состояние оболочек и вещества головного мозга, сосудистой стенки, как в зоне подвергнутой низкотемпературному воздействию, так и в визуально интактных участках.

Контроль измерения температуры мозга

Эффективность работы криоаппарата и контроль изменения температуры в зоне ice-ball и в прилегающей зоне мозга осуществляли при помощи инвазивного измерения температуры специальной медь-константановой термопарой с нулевым спаем, вмонтированной в сферическую головку на кончик иглы 22G*3,5″ и потенциометра постоянного тока типа ПП-63. Точность измерений температуры зоны замораживания достигала ± 0,5⁰С. Количество игольчатых термопар, применяемых во время экспериментов, составляло от 1 до 4 штук.

Одновременно с криозондом и параллельно ему термопару погружали в мозг. Инвазивный контроль температуры производили в том же полушарии, где и криодеструкцию, в зоне от 1 мм до 20 мм относительно криозонда. Диапазон температур в измеряемой зоне мозга составлял от -9,3⁰С до -32,5⁰С.

Во всех экспериментах отмечали температуру окружающей среды и общую температуру тела животного.

Интраоперационная ультразвуковая семиотика опухолей и каверном головного мозга

Интраоперационная сонография нормального головного мозга и сосудов

Для того чтобы лоцировать объемное образование при ИС необходимо понимание ультразвуковых характеристик «нормальной» паренхимы мозга и его сосудов. Ультразвуковой рисунок коры больших полушарий головного мозга представлен чередующимися бороздами и извилинами. Центральная часть извилин, представленная белым веществом — более эхогенна, чем периферия, состоящая из серого вещества. Ширина борозды при ИС зависит от плоскости сканирующего луча: на поперечном «срезе» ширина составляет 0,2−0,5 см, на продольном достигает 2,0 см, что в ряде случаев затрудняет навигацию поверхностно расположенных объемных образований, размерами до 1,5 см. Паренхима мозга выглядит однородной мелкозернистой структурой. Внутримозговые кровеносные сосуды имеют гиперэхогенную структуру и могут быть легко визуализированы с помощью допплерографии.

Интраоперационная сонография при удалении опухолей и каверном головного мозга

Проведена оценка результатов ИС в определении локализации объемных образований, эхогенности объемного образования, в выявлении его границ и контуров, характера кровоснабжения и наличия перифокального отека, в определении радикальности удаления. Изучали следующие эхопризнаки:

• — эхогенность (гипо-, изо-, гиперэхогенность);
• — четкость границ объемного образования (четкие, умеренно четкие, нечеткие);
• — наличие или отсутствие перифокального отека;
• — ровность контуров (ровные, не ровные);
• — васкуляризацию объемного образования (наличие или отсутствие сосудов в объемном образовании);
• — объем оперативного вмешательства (полное удаление, частичное удаление, биопсия).

Эхогенность объемного образования оценивали в сравнении с эхогенностью нормальной ткани мозга.

Если эхогенность объемного образования была ниже эхогенности мозга, то расценивали это как гипоэхогенность. Изоэхогенностью расценивали состояние, при котором эхогенность объемного образования соответствовала эхогенности мозга. При гиперэхогенности по данным ИС эхогенность объемного образования была выше эхогенности мозга.

В исследуемой группе пациентов (n=186) объемные образования были гиперэхогенны у 163 (88%), изоэхогенны — у 21(11%) и гипоэхогенны — у 2 пациентов (1%).

При проведении исследования во время операций на объемных образованиях, края их признавали четкими, когда они могли быть четко визуализированы и дифференцированы от окружающей ткани мозга, умерено четкими, когда они могли быть легко отличимы от окружающей ткани в большинстве областей, и нечеткими, когда они в большинстве зон были неотличимы от окружающей ткани.

В исследуемой группе (n=186) четкие контуры были у 96 (52%) пациентов, нечеткие — у 56 (30%) и умеренно четкие — у 34 пациентов (18%) с объемными образованиями головного мозга.

Во время интраоперационного УЗИ-исследования оценивали отек ткани мозга, окружающей объемное образование. Степень выраженности отека оценивали как выраженную, когда имел место отек перифокальной зоны мозга и не выраженную, когда отек отсутствовал или был слабо выражен.

В исследуемой группе (n=186) перифокальный отек наблюдался у 116 пациентов (62%), отсутствовал или был слабо выражен — у 70 пациентов (38%).

Также мы оценивали ровность контуров объемного образования. Контуры признавали ровными или неровными.

В исследуемой группе (n=186) ровные контуры были у 75 (40%), а неровные — у 111 пациентов (60%).

При проведении интраоперационной допплерографии опухолей и каверном мы оценивали их васкуляризацию. Степень васкуляризации расценивали как усиленную (более 50% площади изображения занято сосудами), умеренную (менее 50% площади изображения занято сосудами), ослабленную (на изображении регистрируются единичные сосуды).

В исследуемой группе (n=186) усиленный сосудистый рисунок был у 50 пациентов (27%), умеренное количество сосудов было у 79 пациентов (42%), ослабление сосудистого рисунка наблюдали у 57 пациентов (31%).

Степень резекции опухоли признавали хорошей, когда при ИС и послеоперационной МРТ не было видно остаточной ткани опухоли (полное удаление), или плохой, когда ткань оставалась (частичное удаление). В случае нерезектабельных опухолей проводили их биопсию.

В исследуемой группе (n=186) провели удаление объемных образований у 173 пациентов (93%), а биопсию — у 13 (7%).

Эхопризнаки, характерные для опухолей и каверном по данным интраоперационной сонографии

Основываясь на данных интроперационной сонографии и интраоперационной допплерографии мы определили эхопризнаки, характерные для различных объемных образований головного мозга.

Эхопризнаки, характерные для астроцитом

• · Для астроцитом 1 степени злокачественности характерны гиперэхогенность, нечеткие границы, невыраженность перифокального отека, неровность контуров, невысокая степень кровоснабжения в опухоли.
• · Для астроцитом 2 степени злокачественности характерны гиперэхогенность, четкие или умеренно четкие границы, наличие перифокального отека, неровность контуров, усиление сосудистого рисунка в опухоли.
• · Для астроцитомы 3 степени злокачественности характерны гиперэхогенность, нечеткие или умеренно четкие границы, выраженность перифокального отека, неровность контуров, наличие умеренного количества сосудов в опухоли.
• · Для астроцитом 4 степени злокачественности характерны гиперэхогенность по периферии опухоли, гипоили изоэхогенность внутри опухоли, преобладание нечеткости границ, присутствие выраженного перифокального отека, неровность контуров, умеренное или большое количество сосудов в опухоли.

Эхопризнаки, характерные для метастазов

Для метастазов характерны гиперэхогенность, четкие границы, наличие выраженного перифокального отека, неровность контуров, умеренный кровоток в опухоли.

Эхопризнаки, характерные для менингиом

Для менингиом характерны гиперэхогенность, четкие границы, невыраженность перифокального отека, ровность контуров. Отсутствие или малое количество сосудов в доброкачественных менингиомах и высокая степень васкуляризации в злокачественных менингиомах.

Эхопризнаки, характерные для каверном

Для каверном характерны гиперэхогенность, четкие границы, отсутствие перифокального отека, неровность контуров, умеренный кровоток.