Стереотаксическая хирургия — это малоинвазивная форма хирургического вмешательства, которая использует трехмерную систему координат для определения местоположения небольших объектов внутри тела и выполнения над ними определенных действий, таких как абляция , биопсия , повреждение , инъекция, стимуляция , имплантация, радиохирургия (СРХ) и т. д.
Теоретически, любая система органов внутри тела может быть подвергнута стереотаксической хирургии. Однако трудности в создании надежной системы отсчета (например, костных ориентиров, которые имеют постоянную пространственную связь с мягкими тканями) означают, что ее применение традиционно и до недавнего времени ограничивалось хирургией головного мозга . Помимо мозга , биопсия и хирургия груди проводятся регулярно для определения местоположения, взятия образца (биопсия) и удаления ткани. Для руководства процедурой можно использовать простые рентгеновские снимки ( рентгеновская маммография), компьютерную томографию и магнитно-резонансную томографию .
Другая принятая форма «стереотаксического» — «стереотаксический». Корни слова — stereo- , префикс, происходящий от греческого слова στερεός ( stereos , «твердый»), и -taxis (суффикс неолатинского и ISV , происходящий от греческого taxis , «расположение», «порядок», от tassein , «располагать»).
Операция применяется для лечения различных видов рака мозга, доброкачественных и функциональных расстройств мозга. [1] Иногда ее сочетают с лучевой терапией всего мозга , и систематический обзор 2021 года показал, что эта комбинация приводит к наибольшему улучшению выживаемости у пациентов с единичным метастазом в мозг. [2]
Среди злокачественных заболеваний головного мозга: метастазы в головной мозг и глиобластома . [1] Доброкачественные заболевания головного мозга: менингиома , церебральная артериовенозная мальформация , вестибулярная шваннома и аденома гипофиза . [1] Функциональные расстройства: невралгия тройничного нерва , болезнь Паркинсона и эпилепсия . [1]
Стереотаксическая хирургия работает на основе трех основных компонентов: [ необходима цитата ]
Современные стереотаксические системы планирования основаны на компьютере. Стереотаксический атлас представляет собой ряд поперечных сечений анатомической структуры (например, человеческого мозга), изображенных относительно двухкоординатной системы. Таким образом, каждой структуре мозга можно легко назначить диапазон из трех координатных чисел, которые будут использоваться для позиционирования стереотаксического устройства. В большинстве атласов 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 ( декартовы координаты ) или, в качестве альтернативы, цилиндрическую систему координат , также с тремя координатами: угол, глубина и переднезаднее (или осевое) положение. Механическое устройство имеет зажимы для удерживания головы и стержни, которые устанавливают голову в фиксированное положение относительно системы координат (так называемый ноль или начало координат). У мелких лабораторных животных это обычно костные ориентиры, которые, как известно, имеют постоянную пространственную связь с мягкими тканями. Например, атласы мозга часто используют в качестве таких ориентиров наружный слуховой проход , нижние глазничные гребни, срединную точку верхней челюсти между резцами или брегму (место слияния швов лобной и теменной костей). У людей опорными точками, как описано выше, являются внутримозговые структуры, которые четко различимы на рентгенограмме или томограмме . У новорожденных детей «мягкое место», где сходятся венечный и сагиттальный швы (известное как родничок ), становится брегмой, когда этот зазор закрывается. [3]
Направляющие планки 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 в рассчитанных координатах для требуемой структуры через небольшое трепанированное отверстие в черепе.
В настоящее время ряд производителей выпускают стереотаксические устройства, предназначенные для нейрохирургических операций на людях, для операций на головном и спинном мозге, а также для экспериментов на животных.
Стереотаксическая радиохирургия использует внешне генерируемое ионизирующее излучение для инактивации или уничтожения определенных целей в голове или позвоночнике без необходимости делать разрез. [5] Эта концепция требует крутых градиентов дозы для уменьшения повреждения соседних нормальных тканей при сохранении эффективности лечения в цели. [6] Как следствие этого определения, общая точность лечения должна соответствовать полям планирования лечения 1–2 мм или лучше. [7] Чтобы оптимально использовать эту парадигму и лечить пациентов с максимально возможной точностью и правильностью , все ошибки, от получения изображения при планировании лечения до механических аспектов доставки лечения и проблем с внутрифракционным движением, должны быть систематически оптимизированы. [8] Для обеспечения качества ухода за пациентами процедура включает в себя многопрофильную команду, состоящую из радиационного онколога , медицинского физика и радиотерапевта. [9] [10] Специализированные, коммерчески доступные программы стереотаксической радиохирургии предоставляются независимыми устройствами Gamma Knife , [11] CyberKnife , [12] и Novalis Radiosurgery [13] . [14]
Стереотаксическая радиохирургия обеспечивает эффективную, безопасную и минимально инвазивную альтернативу лечения [15] для пациентов с диагностированными злокачественными , доброкачественными и функциональными показаниями в головном мозге и позвоночнике, включая, помимо прочего, как первичные , так и вторичные опухоли . [16] Стереотаксическая радиохирургия является хорошо описанным вариантом лечения для большинства метастазов , менингиом , шванном , аденом гипофиза , артериовенозных мальформаций и невралгии тройничного нерва , среди прочих. [17]
Независимо от сходства концепций стереотаксической радиохирургии и фракционированной радиотерапии , и хотя сообщается, что оба метода лечения имеют идентичные результаты при определенных показаниях, [18] цель обоих подходов принципиально различна. Цель стереотаксической радиохирургии состоит в том, чтобы разрушить целевую ткань, сохраняя при этом соседнюю нормальную ткань, тогда как фракционированная радиотерапия опирается на различную чувствительность цели и окружающей нормальной ткани к общей накопленной дозе облучения . [5] Исторически область фракционированной радиотерапии развилась из первоначальной концепции стереотаксической радиохирургии после открытия принципов радиобиологии : репарации, реассортации, репопуляции и реоксигенации. [19] Сегодня оба метода лечения являются взаимодополняющими, поскольку опухоли, которые могут быть устойчивы к фракционированной радиотерапии, могут хорошо реагировать на радиохирургию, а опухоли, которые слишком велики или расположены слишком близко к критическим органам для безопасной радиохирургии, могут быть подходящими кандидатами для фракционированной радиотерапии. [18]
Вторая, более поздняя эволюция экстраполирует первоначальную концепцию стереотаксической радиохирургии на экстракраниальные цели, в первую очередь на легкие, печень, поджелудочную железу и простату. Этот подход к лечению, называемый стереотаксической радиотерапией тела или SBRT, осложняется различными типами движения. [20] Помимо проблем с иммобилизацией пациента и связанного с этим движения пациента, экстракраниальные поражения смещаются относительно положения пациента из-за дыхания, наполнения мочевого пузыря и прямой кишки. [21] Как и стереотаксическая радиохирургия, цель стереотаксической радиотерапии тела состоит в том, чтобы искоренить определенную экстракраниальную цель. Однако движение цели требует больших полей лечения вокруг цели для компенсации неопределенности позиционирования. Это, в свою очередь, подразумевает, что больше нормальной ткани подвергается воздействию высоких доз, что может привести к негативным побочным эффектам лечения . Как следствие, стереотаксическая радиотерапия тела в основном проводится в ограниченном количестве фракций, тем самым смешивая концепцию стереотаксической радиохирургии с терапевтическими преимуществами фракционированной радиотерапии. [22] Для мониторинга и коррекции движения цели с целью точного и правильного позиционирования пациента до и во время лечения в продаже имеются передовые технологии визуализационного контроля , которые включены в программы радиохирургии, предлагаемые сообществами CyberKnife и Novalis. [23]
Функциональная нейрохирургия включает в себя лечение нескольких расстройств, таких как болезнь Паркинсона , гиперкинезия , расстройство мышечного тонуса, некупируемая боль, судорожные расстройства и психологические явления. Считалось, что лечение этих явлений локализуется в поверхностных частях ЦНС и ПНС. Большинство вмешательств, проводимых для лечения, состояло в корковой экстирпации. Чтобы облегчить экстрапирамидные расстройства, пионер Рассел Мейерс в 1939 году рассек или перерезал головку хвостатого ядра , [24] а также часть скорлупы и бледного шара . Попытки устранить некупируемую боль были предприняты с успехом путем перерезки спиноталамического тракта на уровне спинного мозга и далее проксимально, даже на уровнях среднего мозга. [ необходима цитата ]
В 1939-1941 годах Патнэм и Оливер пытались улучшить состояние при паркинсонизме и гиперкинезах, пробуя ряд модификаций боковой и переднебоковой хордотомии . Кроме того, другие ученые, такие как Шурман, Уокер и Гийо, внесли значительный вклад в функциональную нейрохирургию. В 1953 году Купер случайно обнаружил, что перевязка передней хориоидальной артерии приводит к улучшению состояния при болезни Паркинсона. Аналогичным образом, когда Груд проводил операцию у пациента с болезнью Паркинсона, он случайно повредил таламус . Это привело к прекращению тремора у пациента. С тех пор таламические поражения стали целевой точкой с более удовлетворительными результатами. [25]
Более поздние клинические применения можно увидеть [26] в хирургических 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, паллидум субталамического ядра, части мозга, которые участвуют в управлении движениями и страдают от болезни Паркинсона. Электрод подключен к небольшому стимулятору на батарейках, который размещается под ключицей, где под кожей проходит провод, соединяющий его с электродом в мозге. Стимулятор производит электрические импульсы, которые воздействуют на нервные клетки вокруг электрода и должны помочь облегчить тремор или симптомы, связанные с пораженной областью. [ необходима цитата ]
При таламотомии игольчатый электрод помещается в таламус, и пациент должен сотрудничать с поставленными задачами, чтобы найти пораженную область - после того, как эта область таламуса обнаружена, к электроду подается небольшой ток высокой частоты, и это разрушает небольшую часть таламуса. Примерно 90% пациентов испытывают мгновенное облегчение тремора. [ необходима цитата ]
При паллидотомии , процедуре, почти идентичной таламотомии, разрушается небольшая часть паллидума, и у 80% пациентов наблюдается улучшение ригидности и гипокинезии, а облегчение или улучшение тремора наступает через несколько недель после процедуры. [ необходима цитата ]
Стереотаксический метод был впервые опубликован в 1908 году двумя британскими учеными, Виктором Хорсли , врачом и нейрохирургом, и Робертом Х. Кларком, физиологом, и был создан Swift & Son; двое ученых прекратили сотрудничество после публикации в 1908 году. Аппарат Хорсли–Кларка использовал декартову систему (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 проведения исследований, которые привели к публикациям 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 рамки Хорсли–Кларка, созданной по заказу Обри Т. Массена в лондонской мастерской в 1918 году, но оно привлекло мало внимания и, по-видимому, не использовалось на людях. Это была рамка, сделанная из латуни. [29] : 12 [31]
Первое стереотаксическое устройство, использованное на людях, использовал Мартин Киршнер для метода 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 (бежавший из Австрии, когда нацисты захватили власть [28] ) и Генри Т. Вайсис, опубликовали свою работу об устройстве, похожем на аппарат Хорсли–Кларка, в использовании декартовой системы; он был прикреплен к голове пациента с помощью гипсовой повязки вместо винтов. Их устройство было первым, которое использовалось для хирургии мозга; они использовали его для психохирургии . Они также создали первый атлас человеческого мозга и использовали внутричерепные опорные точки, созданные с помощью медицинских изображений, полученных с помощью контрастных веществ. [29] : 13 [32] : 72 [34]
Работа Шпигеля и Вайсиса вызвала огромный интерес и исследования. [29] : 13 В Париже Жан Талайрах сотрудничал с Марселем Давидом, Анри Хакаеном и Хулианом де Аджуриагуэррой над стереотаксическим устройством, опубликовав свою первую работу в 1949 году и в конечном итоге разработав координаты Талайраха . [28] [29] : 13 [32] : 93 В Японии Хиротаро Нарабаяси проводил похожую работу. [28]
В 1949 году Ларс Лекселл опубликовал устройство, которое использовало полярные координаты вместо декартовых, а два года спустя он опубликовал работу, в которой использовал свое устройство для направления пучка излучения в мозг. [29] : 13 [32] : 91 [35] [36] Радиохирургическая система Лекселла также используется устройством Гамма-нож и другими нейрохирургами, использующими линейные ускорители , протонную лучевую терапию и нейтронную захватную 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 осуществлять руководство стереотаксической хирургией с использованием томографических изображений, полученных с помощью медицинских технологий визуализации, таких как рентгеновская компьютерная томография (КТ), [40] магнитно-резонансная томография (МРТ), [41] или позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). [42] N-локализатор состоит из диагонального стержня, который охватывает два вертикальных стержня, образуя N-образную форму, которая позволяет сопоставлять томографические изображения с физическим пространством. [43] Это устройство стало практически повсеместно использоваться к 1980-м годам [44] и включено в стереотаксические рамки Brown-Roberts-Wells (BRW), [45] Kelly-Goerss, [46] Leksell, [47] Cosman-Roberts-Wells (CRW), [48] Micromar-ETM03B, FiMe-BlueFrame, Macom и Adeor-Zeppelin [49] , а также в радиохирургическую систему Gamma Knife . [44] Альтернативой N-локализатору является локализатор Sturm-Pastyr [50] , который включен в стереотаксические рамки Riechert-Mundinger и Zamorano-Dujovny. [51]
Существуют также другие методы локализации, которые не используют томографические изображения, полученные с помощью КТ, МРТ или ПЭТ, а вместо этого используют обычные рентгенограммы. [52]
Стереотаксический метод продолжает развиваться и в настоящее время представляет собой сложную комбинацию хирургии под визуальным контролем , которая использует компьютерную томографию , магнитно-резонансную томографию и стереотаксическую локализацию. [ необходима ссылка ]
В 1970 году в городе Буэнос-Айрес, Аргентина, компания Aparatos Especiales выпустила первую в Латинской Америке стереотаксическую систему. Антонио Мартос Кальво совместно с Хорхе Кандиа и Хорхе Оливетти по просьбе нейрохирурга Хорхе Шварца (1942-2019) разработали оборудование, основанное на принципе стереотаксической системы Хичкока. Пациента усаживали в адаптированное кресло с двумя телескопическими ручками, прикрепленными к его основанию, которые фиксировали стереотаксическую раму, предотвращая движение пациента.
Двойная рентгеноконтрастная линейка, прикрепленная к боковой стороне рамки, позволяла получать переднезадние и латерально-боковое рентгеновские изображения без необходимости перемещения рентгеноконтрастной линейки. Термическая коагуляция поражения выполнялась с использованием вольфрамовых монопольных электродов диаметром 1,5 мм (без контроля температуры) с активным наконечником 3 мм, с использованием электрического биполярного коагулятора. Размер поражения предварительно определялся путем тестирования электрода в яичном альбумине. Размер коагуляции был результатом регулирования мощности электрического коагулятора и времени применения радиочастоты. Первой операцией, выполненной с помощью этой системы, была тройничная нуклеотрактотомия. Хорхе Шварц выполнил более 700 функциональных операций до 1994 года, когда из-за проблем со здоровьем он прекратил заниматься своей профессией. Но разработанное оборудование продолжало совершенствоваться в истории нейрохирургии.
Это было началом разработки технологии производства стереотаксических устройств в Латинской Америке. Это было началом первого производителя стереотаксических устройств в Латинской Америке — бразильского Micromar.
Стереотаксическая хирургия иногда используется для помощи в нескольких различных типах исследований животных. В частности, она используется для нацеливания на определенные участки мозга и прямого введения фармакологических агентов в мозг, которые в противном случае не смогли бы преодолеть гематоэнцефалический барьер . [53] У грызунов основные применения стереотаксической хирургии заключаются в введении жидкостей непосредственно в мозг или в имплантации канюль и микродиализных зондов. Центральные микроинъекции в определенные места используются, когда грызунам не нужно бодрствовать и вести себя, или когда вводимое вещество имеет длительную продолжительность действия. Для протоколов, в которых поведение грызунов должно быть оценено вскоре после инъекции, стереотаксическая хирургия может использоваться для имплантации канюли, через которую животному можно сделать инъекцию после восстановления после операции. Эти протоколы занимают больше времени, чем центральные инъекции в определенные места анестезированным мышам, поскольку они требуют создания канюль, проволочных заглушек и инъекционных игл, но вызывают меньший стресс у животных, поскольку они предусматривают период восстановления для заживления травмы, нанесенной мозгу перед инъекцией. [54] Хирургия также может использоваться для протоколов микродиализа для имплантации и фиксации диализного зонда и направляющей канюли. [55]
{{cite journal}}
: Цитировать журнал требует |journal=
( помощь ){{cite book}}
: |journal=
проигнорировано ( помощь )