Wywiad z Prof. dr hab.med. Marcinem Roszkowskim - Neuronawigacja - chirurgia wspomagana obrazem, współczesne możliwości zastosowania w neurochirurgii

Transkrypt

1 Wywiad z Prof. dr hab.med. Marcinem Roszkowskim - Neuronawigacja - chirurgia wspomagana obrazem, współczesne możliwości zastosowania w neurochirurgii Rozmawiamy z Prof. dr hab.med. Marcin Roszkowskim na tremat neuronawigacji, Jakie są metody neuronawigacji i które są najbardziej przydatne? Jakie są wskazania do zastosowania neuronawigacji w neurochirurgii? Jaki jest margines błędu w neuronawigacji? Łukasz Białek, Editor in Chief & Publisher: Jakie jest znaczenie badań radiologicznych w planowaniu neuronawigacji, jak wykonać takie badanie, jak bardzo odbiega od standardu? Prof. dr hab.med. Marcin Roszkowski, Kierownik Kliniki Neurochirurgii, Centrum Zdrowia Dziecka: Neuronawigacja i inne systemy, które używamy w nawigacji opierają się na obrazowych badaniach radiologicznych, przede wszystkim tomografii komputerowej i rezonansu magnetycznego( CT i MRI).Systemy używane w neuronawigacji potrafią nakładać na siebie wyniki badań obrazowych różnego typu - tzw. fuzja obrazów np. CT, MRI, PET, scyntygrafię, spektroskopię MRI itp. wykonanych u jednego pacjenta. Dodatkowo generują z serii obrazów płaskich rekonstrukcje przestrzenne - 3D. Oczywiście nowoczesne tomografy komputerowe mają możliwość generowania wirtualnych obrazów 3D z płaskich zdjęć wykonanych na odpowiednio cienkich przekrojach, jednakże robią to tylko na pojedynczym rodzaju badań. Natomiast do stacji neuronawigacyjnej wprowadzone mogą być badania pochodzące z różnych źródeł i łączone techniką fuzji obrazów. Warunkiem niezbędnym do zarejestrowania chorego w systemie nawigacji jest cienkowarstwowe badanie obrazowe na podstawie, którego nawigacja buduje model 3D tzw. obraz referencyjny. Najczęściej jest to badanie po kontraście, wykonane w cienkich warstwach 1,0-1,2 mm. My wykonujemy przekroje 1,2 mm, czyli podczas badania głowy jest to ok. 130 warstw. Na bazie obrazu referencyjnego system buduje model 3D, natomiast pozostałe badania nakładamy wykorzystując fuzję obrazów. Umożliwia to zastosowanie innych badań obrazowych do lokalizacji śródoperacyjnej interesujących struktur. W odróżnieniu od badania podstawowego,,reference image" pozostałe metody obrazowania użyte w systemie nawigacji nazywane są,,working image" ( obraz na którym się pracuje), a wymogi co do ich wykonania nie są tak rygorystyczne jak w przypadku obrazów referencyjnych np. grubość warstw może wynosić nawet do 5 mm. To jest cała filozofia wykorzystania badań radiologicznych, stosunkowo prosta sprawa. ŁB: Jakie są metody neuronawigacji i które są najbardziej przydatne? Prof. dr hab.med. Marcin Roszkowski: Neuronawigacja to zarejestrowanie przestrzennego obrazu wirtualnego stworzonego na podstawie badań diagnostycznych do przestrzeni fizycznej, czyli rzeczywistej anatomii pacjenta. Mówiąc inaczej najistotniejszym elementem nawigacji jest zarejestrowanie w systemie rzeczywistego położenia głowy ( lub innego fragmentu anatomii pacjenta) i wirtualne połączenie z obrazem trójwymiarowym zbudowanym na podstawie badania Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 1/9

2 referencyjnego wykonanego wcześniej w MRI bądź CT lub rzeczywistym obrazem skopii RTG, USG itp. Historycznie rzecz ujmując, współczesna neuronawigacja oparta jest na stereotaksji ramowej, która opierała się na komputerowym ustaleniu przestrzennych współrzędnych interesujących nas punktów anatomicznych w odniesieniu do przymocowanej na stałe do głowy ramy. Początek metod nawigacji bezramowej datuje się na koniec lat 80'. Początkowo wykorzystywano ramiona giętkie, których położenie śledził komputer, pomagające w określeniu lokalizacji końca narzędzia chirurgicznego w przestrzeni operowanej. Potem zaczęto stosować metody przestrzennej detekcji ultradźwiękowej, ale ze względu na niewystarczającą dokładność dość szybko ten sposób zarzucono. W chwili obecnej pozostały dwa systemy: pierwszy i zdecydowanie dominujący na rynku - optyczny, opierający się na dwóch kamerach stereoskopowych działających w podczerwieni i śledzących przestrzeń pola operacyjnego oraz drugi system, stosowany od niedawna opierający się na nawigacji w polu elektromagnetycznym wytworzonym w okolicach głowy (lub innej okolicy) chorego. Dominujący jest system optyczny, głównie ze względu na lepsze doświadczenie praktyczne, ale również bardzo bogate oprogramowanie. Jak sądzę, w niedalekiej przyszłości nawigacja elektromagnetyczna przejmie pozycję lidera i będzie wiodła prym w tej dziedzinie. ŁB: Jakie są wskazania do zastosowania neuronawigacji w neurochirurgii? Prof. dr hab.med. Marcin Roszkowski: Nie ma konkretnych wskazań do zastosowania neuronawigacji. Rutynowo stosujemy neuronawigaję do operowania guzów mózgu. Ulepszona i uproszczona metoda nawigowalnej stereotaksji znalazła zastosowanie w wykonywaniu biopsji. Oczywiście nie sposób tu nie wspomnieć o zastosowaniu wspomagania nawigacyjnego w wybranych zabiegach neuroendoskopii, neurochirurgii naczyniowej czy neurochirugii czynnościowej. Nie ma potrzeby stosowania neuronawigacji do np. rutynowej operacji tętniaka bifurkacji tętnicy szyjnej, tu kierujemy się naszą znajomością anatomii. Natomiast metody wspomagania nawigacją bardzo dynamicznie rozwijają się w dziedzinie neurochirurgii czynnościowej. Głównie dzięki możliwości nakładania obrazów badań czynnościowych i morfologicznych. Bardzo dobrym przykładem może być leczenie operacyjne padaczki, w którym wspomagając resekcję ognisk padaczkowych wykorzystuje się większość badań obrazowych i elektrofizjologicznych łącząc je w systemie nawigacji. Jest to ogromny krok do przodu, pozwalający na minimalizację zakresu zabiegów i znacznie większą precyzję i tu właśnie upatrywałbym przyszłość metody, ale muszę przyznać, że wiele jeszcze przed nami do zrobienia. ŁB: Czy każdemu pacjentowi można dziś zastosować neuronawigację, jakie są przeciwwskazania? Prof. dr hab.med. Marcin Roszkowski: Nie ma przeciwwskazań do neuronawigacji. To jest metoda wspomagania zabiegu i jeżeli pacjent kwalifikuje się do operacji, kwalifikuje się do neuronawigacji. Można mówić jednak o ograniczeniach. W przypadku nawigacji optycznej głowę chorego umieszcza się w sztywnej klamrze i jej pozycja nie może ulec zmianie. Tak więc, nie można tej metody stosować u małych dzieci ze względu na duże odkształcenia kości czaszki, ale wyjściem z tej sytuacji jest neuronawigacja elektromagnetyczna, której zaletą jest możliwość zmiany położenia chorego w trakcie zabiegu operacyjnego bez utraty danych zarejestrowanych w systemie. ŁB: Jaki jest margines błędu w neuronawigacji? Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 2/9

3 Prof. dr hab.med. Marcin Roszkowski: Margines błędu jest ściśle związany z metodą rejestracji chorego do systemu, rejestracją szczegółów anatomicznych pacjenta oraz z tworzeniem modelu 3D struktury, którą badamy. Zasadniczo istnieją dwie metody rejestracji pacjenta do systemu. Pierwsza - METODA PAR PUNKTÓW, w tej metodzie rejestracji posługujemy się charakterystycznymi punktami anatomicznymi (nos, szpary powiekowe, małżowiny uszne) lub naklejanymi na głowę pacjenta przed wykonaniem badań diagnostycznych, znacznikami, które uwidaczniane są w referencyjnym badaniu CT / MRI. Druga metoda tzw. rejestracja powierzchniowa ( ang. surface rendering ) opiera się zebraniu punktów z powierzchni czaszki poprzez obrysowanie dotykowe specjalnym narzędziem nawigacyjnym lub bezdotykowo światłem lasera, kształtu sklepienia i wskazaniu strony chorego lewa/prawa. W obu powyższych sposobach błędy związane są z możliwością odkształceń stosunkowo wiotkich elementów skóry związanych chociażby z ułożeniem chorego zarówno w czasie wykonywania badań obrazowych, jak i później w czasie rejestracji na sali operacyjnej. Margines błędu jest mniejszy w metodzie par punktów i mieści się w granicach > 2mm. Konieczne jest zaznaczenie co najmniej 3 par punktów, w naszej Klinice stosujemy 4 pary, aby granica błędu była jak najmniejsza. Komputer sam wybiera punkty najbardziej zgodne z modelem wirtualnym eliminując te, w których błąd wskazania jest zbyt duży. ŁB: Czy poza neurochirurgią wykonujemy neuronawigację? Prof. dr hab.med. Marcin Roszkowski: W neurochirurgii stosujemy neuronawigację głównie w operacjach wewnątrzczaszkowych i w mniejszym stopniu w chirurgii kręgosłupa, choć ta ostatnia nie jest tylko domeną neurochirurgii, ale w znacznej części ortopedii. O operacjach w obrębie centralnego układu nerwowego wspomniałem uprzednio, w chirurgii kręgosłupa nawigacja znajduje zastosowanie w zabiegach stabilizacji instrumentalnej zniekształceń, np. skoliozy i niestabilności pourazowej czy zwyrodnieniowej. Szczególnie przydatna jest w implantacjach śrub przeznasadowych u chorych ze znacznymi zaburzeniami budowy anatomicznej kręgów. Poza dwoma powyższymi dziedzinami, metoda ta znajduje zastosowanie w laryngologii i chirurgii kostnej, a więc wszędzie tam gdzie istnieją stałe, niezmienne punkty odniesienia anatomicznego mogące służyć w rejestracji pacjenta do systemu. ŁB: Czy jest różnica w wykorzystaniu neuronawigacji w neurochirurgii dziecięcej? (neuronawigacja elektromagnetyczna) Prof. dr hab.med. Marcin Roszkowski: Tak, ponieważ do drugiego roku życia nie można zastosować sztywnej ramy stabilizującej głowę ze względu na budowę kości czaszki małego dziecka, ale w takim przypadku możemy użyć nawigację elektromagnetyczną, która nie wymaga unieruchomienia głowy pacjenta. Pojedynczy punkt referencyjny dla systemu jest przymocowany w polu operacyjnym bezpośrednio do kości czaszki, dzięki temu w trakcie zabiegu istnieje możliwość zmiany pozycji głowy dziecka bez utraty parametrów rejestracji w systemie. ŁB: Czy zastosowanie neuronawigacji pomaga w leczeniu schorzeń nowotworowych ośrodkowego układu nerwowego? Prof. dr hab.med. Marcin Roszkowski: Przede wszystkim metoda ta opiera się na możliwości Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 3/9

4 precyzyjnego zlokalizowania miejsca zabiegu, pozwala na minimalizację dostępu operacyjnego i co najważniejsze zdecydowanie zwiększa możliwości całkowitych usunięć nowotworów centralnego układu nerwowego. Przekłada się to bezpośrednio na większą liczbę wyleczeń całkowitych i lepszy wynik funkcjonalny zabiegu związany z minimalizacją traumatyzacji tzw. obszarów elokwentnych mózgu. Zaliczmy do nich korę płata czuciowo-ruchowego, wzrokową, obszary styku skroniowo-ciemieniowo potylicznego półkuli dominującej, obszar jąder podstawy mózgu i pień mózgu. Nowotwory wieku dziecięcego szczególnie często lokalizują się właśnie w obszarach powyższych lub ich bezpośrednim sąsiedztwie. Nawigacja pozwala na precyzyjne lokalizowanie tych okolic, a przez to odpowiednie planowanie dostępu i zakresu zabiegu operacyjnego. ŁB: Jaka jest przyszłość tej metody? Prof. dr hab.med. Marcin Roszkowski: Neuronawigacje stosowane współcześnie są systemami otwartymi co oznacza, iż oprogramowanie istniejące może ulegać zmianom, wprowadzane są również stale nowe pola zastosowań, jak w ostatnim okresie nawigowalna biopsja stereotaktyczna czy częściowa robotyzacja współpracującego mikroskopu operacyjnego, którego pole widzenia podąża za narzędziem operacyjnym. Rozwój metody będzie prawdopodobnie zmierzał w kierunku nawigacji elektromagnetycznej ze względu na jej znacznie prostsze niż w systemach optycznych i przyjazne dla użytkownika stosowanie, jednak to wymaga czasu niezbędnego do opracowania nowego oprogramowania. Ewolucja tej dziedziny postępować będzie wraz z rozwojem technik i możliwości badań obrazowych, funkcjonalnych i neurofizjologicznych. Współcześnie dużą wagę poświęca się problemowi zmian zachodzących w polu operacyjnym w czasie wykonywania zabiegu prowadzących do utraty możliwości nawigacji opartej przecież na badaniu przedoperacyjnym. Dla korekcji obrazu w czasie rzeczywistym stosuje się dwie techniki: badania ultrasonograficzne i ostatnio śródoperacyjny rezonans magnetyczny o niskim natężeniu pola (Low Field MRI). Myślę, że te dwie techniki współpraca z MRI w czasie rzeczywistym i częściowa robotyzacja narzędzi operacyjnych sterowanych systemem nawigacyjnym będzie kierunkiem dalszego rozwoju omawianej metody. ŁB: Jak wygląda wykorzystanie neuronawigacji w Polsce? Prof. dr hab.med. Marcin Roszkowski: Nawigacja w Polsce? W odróżnieniu od krajów zamożnych gdzie systemy te są rutynowym wyposażeniem każdego oddziału neurochirurgii, w naszym kraju to nadal duża rzadkość. Według mojej wiedzy w Polsce jest obecnie 8 systemów nawigacyjnych z czego pracujących 7, 5 w klinikach neurochirurgii i 2 w klinikach chirurgii kręgosłupa Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 4/9

5 Rejestracja do systemu nawigacji przy pomocy obrysowania konturów powierzcni głowy pacjenta (surface matching)( rendering) Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 5/9

6 Nawigacja- elektromagnetyczna- rejestracja do systemu przy pomocy punktów anatomicznych. Dokładność nawigacji w obszarach obrysowanych na zielono to Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 6/9

7 Rejestracja do systemu przy pomocy naklejanych znaczników na skórę głowy pacjenta Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 7/9

8 Nawigacja optyczna- skrzyżowane linie na przekroju MRI wskazują zakończenie narzędzia chirurgicznego. Guz pokrywy śródmózgowia Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 8/9

9 Neuronawigacja optyczna- stabilizacja kręgosłupa szyjnego. Planowanie przedoperacyjne śrub przeznasadowych w obrębie kręgosłupa C2. Skrzyżowane linie wskazują na aktualną pozycję końca wkręcanej śruby przeznasadowej Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 9/9