Стереотаксическая хирургия — это минимально инвазивная форма хирургического вмешательства, которая использует трехмерную систему координат для обнаружения небольших целей внутри тела и выполнения над ними некоторых действий, таких как абляция , биопсия , повреждение , инъекция, стимуляция , имплантация, радиохирургия ( СРС) и др.
Теоретически любая система органов внутри тела может быть подвергнута стереотаксической хирургии. Однако трудности с установлением надежной системы отсчета (например, костных ориентиров, которые имеют постоянную пространственную связь с мягкими тканями) означают, что его применение традиционно и до недавнего времени ограничивалось хирургией головного мозга . Помимо головного мозга , регулярно проводятся биопсия и хирургическое вмешательство на молочной железе , чтобы найти, взять образец (биопсию) и удалить ткань. Для проведения процедуры можно использовать обычные рентгеновские снимки ( рентгенографическая маммография), компьютерную томографию и магнитно-резонансную томографию .
Другая общепринятая форма слова «стереотаксический» — «стереотаксический». Корни слова - стерео- , префикс, происходящий от греческого слова στερεός ( стереос , «твердый») и -таксис (суффикс неолатинского языка и ISV , полученный от греческого таксис , «расположение», «порядок», от тассейн «устраивать»).
Операцию применяют для лечения различных видов рака головного мозга, доброкачественных и функциональных нарушений головного мозга. [1] Иногда ее комбинируют с лучевой терапией всего мозга , и систематический обзор 2021 года показал, что эта комбинация привела к наибольшему улучшению выживаемости у пациентов с единичными метастазами в головной мозг. [2]
К злокачественным заболеваниям головного мозга относятся: метастазы в мозг и глиобластома . [1] К доброкачественным заболеваниям головного мозга относятся: менингиома , церебральная артериовенозная мальформация , вестибулярная шваннома и аденома гипофиза . [1] К функциональным расстройствам относятся: невралгия тройничного нерва , болезнь Паркинсона и эпилепсия . [1]
Стереотаксическая хирургия работает на основе трех основных компонентов :
Современные системы стереотаксического планирования основаны на компьютере. Стереотаксический атлас представляет собой серию поперечных срезов анатомической структуры (например, головного мозга человека), изображенных относительно двухкоординатной системы координат. Таким образом, каждой структуре мозга можно легко присвоить диапазон из трех координатных чисел, которые будут использоваться для позиционирования стереотаксического устройства. В большинстве атласов используются три измерения: латеро-латеральное ( x ), дорсо-вентральное ( y ) и ростро-каудальное ( z ).
Стереотаксический аппарат использует набор из трех координат ( x , y и z ) в ортогональной системе отсчета ( декартовых координатах ), или, альтернативно, цилиндрическую систему координат , также с тремя координатами: углом, глубиной и передне-задней (или осевое) расположение. Механическое устройство имеет зажимы и стержни, удерживающие голову, которые фиксируют голову относительно системы координат (так называемого нуля или начала координат). У мелких лабораторных животных это обычно костные ориентиры, которые, как известно, имеют постоянную пространственную связь с мягкими тканями. Например, в атласах головного мозга часто используются наружный слуховой проход , нижние орбитальные гребни, срединная точка верхней челюсти между резцами . или брегма (слияние швов лобной и теменной костей), как такие ориентиры. У человека ориентирами, как описано выше, являются внутримозговые структуры, хорошо различимые на рентгенограмме или томографе . У новорожденных детей «мягкое место», где встречаются венечный и сагиттальный швы (известное как родничок ), становится брегмой, когда этот разрыв закрывается. [3]
Направляющие в направлениях x , y и z (или, альтернативно, в держателе полярных координат), оснащенные высокоточными нониусными шкалами , позволяют нейрохирургу позиционировать точку зонда ( электрода , канюли и т. д.) внутри мозга. , по рассчитанным координатам желаемой структуры, через небольшое трепанированное отверстие в черепе.
В настоящее время ряд производителей производят стереотаксические устройства, предназначенные для нейрохирургии человека, операций на мозге и позвоночнике, а также для экспериментов на животных.
Стереотаксическая радиохирургия использует внешнее ионизирующее излучение для инактивации или уничтожения определенных целей в голове или позвоночнике без необходимости делать разрез. [5] Эта концепция требует крутых градиентов дозы, чтобы уменьшить повреждение прилегающих нормальных тканей, сохраняя при этом эффективность лечения в мишени. [6] Как следствие этого определения, общая точность лечения должна соответствовать границам планирования лечения в 1–2 мм или выше. [7] Чтобы оптимально использовать эту парадигму и лечить пациентов с максимально возможной точностью , все ошибки, от получения изображений при планировании лечения до механических аспектов проведения лечения и проблем с внутрифракционным движением, должны систематически оптимизироваться. [8] Для обеспечения качества ухода за пациентами в процедуре участвует многопрофильная команда, состоящая из радиационного онколога , медицинского физика и лучевого терапевта. [9] [10] Специальные коммерчески доступные программы стереотаксической радиохирургии предоставляются соответствующими устройствами Гамма-нож , [11] Кибер-нож , [12] и Novalis Radiosurgery [13] . [14]
Стереотаксическая радиохирургия обеспечивает эффективную, безопасную и минимально инвазивную альтернативу лечения [15] для пациентов с диагнозом злокачественных , доброкачественных и функциональных заболеваний головного мозга и позвоночника, включая, помимо прочего, как первичные , так и вторичные опухоли . [16] Стереотаксическая радиохирургия является хорошо описанным методом лечения большинства метастазов , менингиом , шванном , аденом гипофиза , артериовенозных мальформаций , невралгии тройничного нерва и других. [17]
Несмотря на сходство концепций стереотаксической радиохирургии и фракционированной лучевой терапии и хотя сообщается, что оба метода лечения имеют одинаковые результаты при определенных показаниях, [18] цели обоих подходов фундаментально различны. Целью стереотаксической радиохирургии является разрушение ткани-мишени при сохранении прилегающей нормальной ткани, при этом фракционированная лучевая терапия основана на различной чувствительности цели и окружающей нормальной ткани к общей накопленной дозе радиации . [5] Исторически область фракционированной лучевой терапии развилась из первоначальной концепции стереотаксической радиохирургии после открытия принципов радиобиологии : восстановление, рекомбинация, репопуляция и реоксигенация. [19] Сегодня оба метода лечения дополняют друг друга, поскольку опухоли, которые могут быть устойчивы к фракционированной лучевой терапии, могут хорошо реагировать на радиохирургию, а опухоли, которые слишком велики или расположены слишком близко к критическим органам для безопасной радиохирургии, могут быть подходящими кандидатами на фракционированную лучевую терапию. [18]
Вторая, более поздняя эволюция экстраполирует первоначальную концепцию стереотаксической радиохирургии на экстракраниальные цели, особенно на легкие, печень, поджелудочную железу и простату. Этот подход к лечению, называемый стереотаксической лучевой терапией тела или SBRT, сталкивается с трудностями из-за различных типов движений. [20] Помимо проблем с иммобилизацией пациента и связанных с этим движений пациента, экстракраниальные поражения перемещаются относительно положения пациента из-за дыхания, наполнения мочевого пузыря и прямой кишки. [21] Как и в случае стереотаксической радиохирургии, целью стереотаксической лучевой терапии тела является уничтожение определенной экстракраниальной мишени. Однако движение цели требует больших запасов обработки вокруг цели, чтобы компенсировать неопределенность позиционирования. Это, в свою очередь, означает, что больше нормальных тканей подвергается воздействию высоких доз, что может привести к негативным побочным эффектам лечения . Как следствие, стереотаксическая лучевая терапия тела в основном проводится ограниченным количеством фракций, тем самым сочетая концепцию стереотаксической радиохирургии с терапевтическими преимуществами фракционированной лучевой терапии. [22] Для мониторинга и коррекции движения цели для точного и точного позиционирования пациента до и во время лечения коммерчески доступны передовые технологии под визуальным контролем , которые включены в программы радиохирургии, предлагаемые сообществами CyberKnife и Novalis. [23]
Функциональная нейрохирургия включает лечение ряда заболеваний, таких как болезнь Паркинсона , гиперкинезия , нарушение мышечного тонуса, непреодолимая боль, судорожные расстройства и психологические явления. Считалось, что лечение этих явлений осуществляется в поверхностных отделах ЦНС и ПНС. Большинство вмешательств, предпринятых для лечения, заключались в кортикальной экстирпации. Чтобы облегчить экстрапирамидные нарушения, пионер Рассел Мейерс в 1939 году рассек или перерезал головку хвостатого ядра [24] , а также часть скорлупы и бледного шара . Попытки устранить непреодолимую боль были успешны путем перерезки спиноталамического тракта на уровне спинномозгового вещества и далее проксимально, даже на мезэнцефалических уровнях. [ нужна цитата ]
В 1939–1941 годах Патнэм и Оливер пытались улучшить состояние при паркинсонизме и гиперкинезах, попробовав серию модификаций латеральной и передне-латеральной хордотомии . Кроме того, другие ученые, такие как Шурман, Уокер и Гио, внесли значительный вклад в функциональную нейрохирургию. В 1953 году Купер случайно обнаружил, что перевязка передней хориоидальной артерии приводит к улучшению течения болезни Паркинсона. Точно так же, когда Груд делал операцию пациенту с болезнью Паркинсона, он случайно повредил таламус . Это привело к прекращению тремора пациента. С тех пор поражения таламуса стали целевой точкой с более удовлетворительными результатами. [25]
Более поздние клинические применения можно увидеть [26] в операциях, используемых для лечения болезни Паркинсона, таких как паллидотомия или таламотомия (процедуры повреждения) или глубокая стимуляция мозга (DBS). [27] Во время DBS электрод помещается в таламус, бледное тело субталамического ядра, части мозга, которые участвуют в двигательном контроле и страдают от болезни Паркинсона. Электрод подсоединяется к небольшому стимулятору с батарейным питанием, который помещается под ключицу, где под кожей проходит провод, соединяющий его с электродом в мозгу. Стимулятор производит электрические импульсы, которые воздействуют на нервные клетки вокруг электрода и помогают облегчить тремор или симптомы, связанные с пораженным участком. [ нужна цитата ]
При таламотомии игольчатый электрод вводится в таламус, и пациент должен сотрудничать с поставленными задачами, чтобы найти пораженный участок - после того, как эта область таламуса находится, на электрод подается небольшой ток высокой частоты, который разрушает небольшой участок таламуса. часть таламуса. Примерно 90% пациентов испытывают мгновенное облегчение тремора. [ нужна цитата ]
При паллидотомии , процедуре, почти идентичной таламотомии, небольшая часть паллидума разрушается, и у 80% пациентов наблюдается улучшение ригидности и гипокинезии, а облегчение или улучшение тремора наступает через несколько недель после процедуры. [ нужна цитата ]
Стереотаксический метод был впервые опубликован в 1908 году двумя британскими учеными, Виктором Хорсли , врачом и нейрохирургом, и Робертом Х. Кларком, физиологом, и был разработан Swift & Son; два ученых прекратили сотрудничество после публикации 1908 года. В аппарате Хорсли-Кларка использовалась декартова система (три ортогональные оси). Это устройство находится в Музее науки в Лондоне ; копия была привезена в США Эрнестом Саксом и находится в отделении нейрохирургии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе . Кларк использовал оригинал для исследования, которое привело к публикации атласов мозга приматов и кошек . Нет никаких доказательств того, что он когда-либо использовался в хирургии человека. [28] [29] : 12 [30] Первое стереотаксическое устройство, разработанное для человеческого мозга, по-видимому, было адаптацией рамы Хорсли-Кларка, созданной по указанию Обри Т. Массена в лондонской мастерской в 1918 году, но оно не получило большого внимания. внимания и, судя по всему, не применялся к людям. Это была рама из латуни. [29] : 12 [31]
Первое стереотаксическое устройство, использованное у людей, было использовано Мартином Киршнером для лечения невралгии тройничного нерва путем введения электрода в тройничный нерв и его абляции. Он опубликовал это в 1933 году. [29] : 13 [32] : 420 [33]
В 1947 и 1949 годах два нейрохирурга, работавшие в Университете Темпл в Филадельфии, Эрнест А. Шпигель (который бежал из Австрии, когда к власти пришли нацисты [28] ) и Генри Т. Вайсис, опубликовали свою работу об устройстве, похожем на аппарат Хорсли-Кларка. аппарат в использовании декартовой системы; он был прикреплен к голове пациента с помощью гипсовой повязки вместо винтов. Их устройство было первым, которое использовалось в хирургии головного мозга; они использовали его в психохирургии . Они также создали первый атлас человеческого мозга и использовали внутричерепные ориентиры, полученные с помощью медицинских изображений, полученных с помощью контрастных веществ. [29] : 13 [32] : 72 [34]
Работы Шпигеля и Вайсиса вызвали огромный интерес и исследования. [29] : 13 В Париже Жан Талайрах сотрудничал с Марселем Давидом, Анри Хаканом и Жюлианом де Аджуриагерра над стереотаксическим устройством, опубликовав свою первую работу в 1949 году и в конечном итоге разработав координаты Талайраха . [28] [29] : 13 [32] : 93 В Японии аналогичную работу проводил Хиротаро Нарабаяши . [28]
В 1949 году Ларс Лекселл опубликовал устройство, в котором использовались полярные координаты вместо декартовых, а два года спустя он опубликовал работу, в которой использовал свое устройство для направления луча радиации в мозг. [29] : 13 [32] : 91 [35] [36] Радиохирургическая система Лекселла также используется устройством «Гамма-нож» и другими нейрохирургами, использующими линейные ускорители , протонно-лучевую терапию и нейтронозахватную терапию. Ларс Лекселл продолжил коммерциализацию своих изобретений, основав Elekta в 1972 году. [37]
В 1979 году Рассел А. Браун предложил устройство, [38] теперь известное как N-локализатор , [39] которое позволяет проводить стереотаксическую хирургию с использованием томографических изображений, полученных с помощью технологий медицинской визуализации, таких как рентгеновская компьютерная томография (КТ). ), [40] магнитно-резонансная томография (МРТ), [41] или позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). [42] N-локализатор содержит диагональный стержень, который охватывает два вертикальных стержня и образует N-образную форму, которая позволяет отображать томографические изображения в физическом пространстве. [43] Это устройство стало почти повсеместно принятым к 1980-м годам [44] и включено в справочники Браун-Робертс-Уэллс (BRW), [45] Келли-Герсс, [46] Лекселл, [47] Косман-Робертс-Уэллс ( CRW), [48] стереотаксические рамки Micromar-ETM03B, FiMe-BlueFrame, Macom и Adeor-Zeppelin [49] и в радиохирургической системе «Гамма-нож» . [44] Альтернативой N-локализатору является локализатор Штурма-Пастыра [50] , который включен в стереотаксические рамки Рихерта-Мундингера и Заморано-Дуйовны. [51]
Существуют также другие методы локализации, в которых используются не томографические изображения, полученные с помощью КТ, МРТ или ПЭТ, а обычные рентгенограммы. [52]
Стереотаксический метод продолжает развиваться и в настоящее время использует сложную комбинацию хирургии под визуальным контролем , в которой используются компьютерная томография , магнитно-резонансная томография и стереотаксическая локализация. [ нужна цитата ]
В 1970 году в городе Буэнос-Айрес, Аргентина, компания Aparatos Especiales выпустила первую стереотаксическую систему в Латинской Америке. Антонио Мартос Кальво совместно с Хорхе Кандиа и Хорхе Оливетти по заказу нейрохирурга Хорхе Шварца (1942-2019) разработали оборудование, основанное на принципе стереотаксической системы Хичкока. Больного усадили на адаптированное кресло с прикрепленными к его основанию двумя телескопическими рычагами, которые фиксировали стереотаксическую раму, препятствующую движению пациента.
Двойная рентгеноконтрастная линейка, прикрепленная сбоку к рамке, позволяла получать передне-задние и латерально-латеральные рентгеновские изображения без необходимости перемещения рентгеноконтрастной линейки. Термическую коагуляцию очага поражения проводили с использованием вольфрамовых монопольных электродов диаметром 1,5 мм (без контроля температуры) с активным наконечником диаметром 3 мм с использованием электрического биполярного коагулятора. Размер поражения предварительно определяли путем тестирования электрода в яичном альбумине. Размер коагуляции был результатом регулирования мощности электрического коагулятора и времени применения радиочастоты. Первой операцией, выполненной с использованием этой системы, была нуклеотрактотомия тройничного нерва. Хорхе Шварц провел более 700 функциональных операций до 1994 года, когда из-за проблем со здоровьем он прекратил заниматься своей профессией. Но разработанное оборудование продолжало улучшать историю нейрохирургии.
Это было началом разработки технологии производства стереотаксических устройств в Латинской Америке. Это положило начало первому производителю стереотаксических устройств в Латинской Америке – бразильской компании Micromar.
Стереотаксическая хирургия иногда используется в нескольких различных типах исследований на животных. В частности, он используется для воздействия на определенные участки мозга и непосредственного введения в мозг фармакологических агентов, которые в противном случае не смогут преодолеть гематоэнцефалический барьер . [53] У грызунов основными применениями стереотаксической хирургии являются введение жидкостей непосредственно в мозг или имплантация канюлей и зондов для микродиализа . Центральные микроинъекции в определенное место используются, когда грызунам не нужно бодрствовать и вести себя правильно или когда инъецируемое вещество имеет длительную продолжительность действия. Для протоколов, в которых поведение грызунов необходимо оценивать вскоре после инъекции, можно использовать стереотаксическую хирургию для имплантации канюли, через которую животному можно будет делать инъекции после восстановления после операции. Эти протоколы занимают больше времени, чем центральные инъекции в определенные места у анестезированных мышей, поскольку они требуют изготовления канюлей, проволочных заглушек и инъекционных игл, но вызывают меньший стресс у животных, поскольку обеспечивают период восстановления для заживления травм, вызванных мозг перед инъекцией. [54] Хирургическое вмешательство также может использоваться для протоколов микродиализа для имплантации и фиксации диализного зонда и направляющей канюли. [55]
{{cite journal}}
: Требуется цитировать журнал |journal=
( помощь ){{cite book}}
: |journal=
игнорируется ( помощь )