Technologia idealnie naprowadza chirurga na cel

Neurochirurgia nieustannie się rozwija. A największe innowacje to...

Neuronawigacja, czyli nawigowanie w operacjach. To naprowadzanie chirurga na cel, chociażby guza nowotworowego ukrytego w głębi mózgu albo precyzyjne wprowadzenie śruby w ściśle wyznaczone miejsca w kręgach kręgosłupa. Technologie komputerowe i informatyczne zaprzęgnięte w służbę systemów nawigacji chirurgicznej wytyczają drogę przez ciało człowieka do wy- tycznego celu w jego głębi w oparciu o dane z nowoczesnych badań obrazowych: rezonansu magnetycznego i/lub tomografii komputerowej.

Setki obrazów z takiego badania głowy czy kręgosłupa są importowane do komputera nawigacji chirurgicznej, nawet bez pośrednictwa nośników elektronicznych takich jak płyta CD, a wprost z aparatu rezonansu czy tomografii przez szpitalną sieć PACS (PACS to sposób przechowywani i przesyłania badań obrazowych w szpitalnej sieci). Komputer nawigacji buduje z tych obrazów wirtualny model operowanej okolicy: np. mózgu chorego i tkwiącego w nim guza czy dokładny kształt kręgu, w którym chcemy wprowadzić śrubę. Technologie nawigacji używane do operacji mózgu różnią się od tych w kręgosłupie.

Najpierw były te w mózgu?

Tak, nowoczesna nawigacja do chirurgii mózgu powstała jako pierwsza. Jej wdrożenie do praktyki klinicznej to połowa lat 90., zaś szerokie upowszechnienie – ostatnia dekada. Myślę że 1/3 oddziałów neurochirurgicznych w Polsce posiada już nawigacje mózgu. Nawigacja mózgowa powstała z bardzo prostej przyczyny: chirurg, choćby obdarzony najlepszą wyobraźnią przestrzenną i anatomiczną, nie jest w stanie, nawet po wszechstronnej analizie i oglądzie badań obrazowych głowy, wyznaczyć perfekcyjnie i za każdym razem miejsca otwarcia czaszki i miejsca na korze mózgu, w którym spenetruje mózg, chcąc dostać się do guza. Wyobraźnia zawodzi zwłaszcza wówczas, gdy guz jest niewielki i głęboko położony w mózgu. Jeśli tak się dzieje, to trzeba liczyć się z niepotrzebnym nacięciem kory i niepotrzebną penetracją tkanki mózgowej, w której mogą przebiegać ważne szlaki nerwowe.

Jednak, nawet pomimo tak nowoczesnych metod, ingerencja w mózg jest niebezpieczna.

Każda taka penetracja może zakończyć się deficytem neurologicznym, czyli np. porażeniem albo zaburzeniami mowy. Nigdy nie był to i nie jest błąd w sztuce, tylko ograniczenia wynikające ułomności ludzkiego rozumu i nieodwołalnie wpisane w ryzyko operacji mózgowych. Nawigacja pozwoliła zminimalizować to ryzyko i zarządzać nim jeszcze przed operacją w fazie jej planowania na wirtualnym modelu głowy chorego. Wiedza, gdzie dokładnie leży cel chirurgiczny, pozwala nie tylko dostać się doń najkrótszą drogą, ale i zmniejszyć wielkość otwarcia czaszki. Dawniej musiało ono być odpowiednio rozległe, aby w razie czego mieć dużo miejsca na poszukiwanie celu.

Jak działa taka nawigacja?

Z czasem nawigacja mózgowa pozwoliła też na coś więcej niż tylko osiąganie bez pudła” celu w mózgu. Nowe możliwości nawigacji pojawiły się wraz z rozwojem rezonansu magnetycznego. Współcześnie badanie rezonansu pozwala już nie tylko zobrazować struktury anatomiczne mózgu, ale i pokazać, gdzie w mózgu zlokalizowane są różne ważne ośrodki, jak np. te odpowiedzialne za ruchy rąk, nóg, za mówienie i rozumienie mowy. Pozwala też sprawdzić, jak przebiegają szlaki nerwowe wiodące impulsy z tych ośrodków przez mózg chorego.

Te dane można także zaimportować do komputera nawigacji i nałożyć na wirtualny model mózgu chorego. W ten sposób chirurg już przed operacją może za pomocą nawigacji stworzyć nie tylko anatomiczny model głowy, ale też nałożyć nań lokalizację krytycznych miejsc, gdzie znajdują się wspomniane ośrodki. Jeśli planując na swoim komputerze otwarcie czaszki i dojście przez mózg do guza ujrzy, że na drodze do celu znajduje się ważny czynnościowo obszar kory mózgowej albo przebiegają ważne szlaki nerwowe, może zmodyfikować dojście i zaprojektować optymalną drogę do celu.

To jest jednak poleganie na systemie informatycznym, maszynie. Nie zawodzi?

Liczne badania naukowe opublikowane do tej pory w poważnych pismach dowodzą, że prędzej pomyli się człowiek niż maszyna. Można to porównać do obliczenia skomplikowanego równania algebraicznego w zeszycie z użyciem długopisu i kalkulatora. Prawdopodobieństwo popełnienia błędu będzie większe po stronie człowieka, a nie kalkulatora.

Powiedział Pan, że neuronawigacja jest stosowana przy guzach mózgu. A co z innymi chorobami? Też się używa tej metody?

Używa się jej przy każdym schorzeniu, które wymaga precyzyjnego dotarcia do dowolnie wybranej struktury anatomicznej w mózgu. Na przykład w chorobie Parkinsona.

W chorobie Parkinsona?

Nieznośne drżenie rąk występujące w tej chorobie można zredukować albo wyeliminować przez zniszczenie lub modulację czynności neuronów położonych głęboko w obszarze mózgu zwanym jądrami podkorowymi. Cel ma wielkość zaledwie kilku milimetrów, jest głęboko. Można go osiągnąć z niemal stuprocentową precyzją za pomocą współczesnej nawigacji mózgu. Wprowadzenie przez niewielki otwór w czaszce specjalnej elektrody w to miejsce, która na swym końcu wytwarza prąd modulujący pracę neuronów, pozwala nieraz całkowicie wyeliminować drżenie rąk u cierpiących na tę chorobę. Kiedyś, aby wprowadzić taką elektrodę, używano specjalnych ram, zwanych stereotaktycznymi. Bolcami przyczepiano je do czaszki pacjenta.

Z taką ramą umocowaną do głowy, przypominającą nałożone na głowę kartonowe pudełko, chory jest przewożony z sali operacyjnej do pracowni tomografii albo rezonansu. Tam po wykonaniu badania z powrotem przewozi się go na salę operacyjną i wyznacza koordynaty pozwalające wycelować” elektrodę w cel we wnętrzu mózgu. De facto rama stereotaktyczna jest formą najwcześniejszej nawigacji mózgowej, powstałej jeszcze w latach 40., ale nie ma porównania do współczesnych systemów nawigacji. Zresztą nazywamy je bezramowymi.

Istnieją przypadki, kiedy pacjent nie może być poddany neuronawigacji?

Wyjątkowo, w sytuacjach, kiedy nie można wykonać badań tomografii głowy albo rezonansu magnetycznego, np. gdy chory ma rozrusznik serca.

A jeśli mówimy o chirurgii kręgosłupa – w jakich chorobach używa się nawigacji?

W tych przypadkach, kiedy trzeba selektywnie unieruchomić krótsze lub dłuższe
odcinki kręgosłupa, np.: w złamaniach, nowotworach kręgosłupa, jego deformacji na tle zużycia (w języku medycznym: zwyrodnienia), skrzywień. Unieruchomienie osiąga się przez wkręcenie do kręgu specjalnych śrub i ich wzajemne połączenie za pomocą prętów. Wprowadzenie śruby do trzonu kręgowego wymaga bardzo dużej precyzji i wyobraźni przestrzennej ze strony chirurga.

I nie zawsze się udaje.
Szacuje się, że nawet 25 proc. śrub jest wprowadzanych nieprawidłowo. Na szczęście w większości przypadków bez negatywnych konsekwencji dla chorego. Może się jednak zdarzyć, że śruba zostaje wprowadzona do kanału kręgowego i uszkadza rdzeń kręgowy albo korzenie. To niesie za sobą niebezpieczne konsekwencje. Chirurg wspomaga swoją wyobraźnię specjalnym chirurgicznym aparatem rentgenowskim, aby zminimalizować ryzyko nieprawidłowego wprowadzenia śruby do kręgu. To jednak nie zawsze wy starcza, zwłaszcza kiedy kręgosłup jest poważnie zdeformowany przez skrzywienie lub uraz.

To chyba nie ma także dobrego wpływu na zdrowie?

Używając aparatu rentgenowskiego, lekarze narażają siebie, cały zespół operacyjny i pacjenta na czasami bardzo dużą dawkę promieniowania rentgenowskiego. O ile dla pacjenta to jest jednorazowa ekspozycja rentgenowska, dla chirurga jest ona wielokrotna. Co więcej, nie daje ona stu- procentowej dokładności, bo obraz rentgenowski jest jednowymiarowy. Nawigacja kręgosłupowa pozwala uzyskać obrazy trójwymiarowe. To daje niemal stuprocentową pewność, że śruba zostanie wprowadzona prawidłowo do kręgu.

Wirtualny model kręgosłupa, który buduje komputer nawigacji, także opiera się na obrazach zaimportowanych z badań tomografii komputerowej. Współczesne systemy nawigacji, jak np. tzw ramię O”, same wykonują obrazowanie kręgosłupa i budują z nich wirtualne modele kręgosłupa operowanych chorych. W czasie nawigowanej operacji chirurg wpatruje się w wirtualny model kręgosłupa na monitorze nawigacji (tak jak kierowca w ikonkę auta na ekranie nawigacji samochodowej) i w realnym czasie wkręca śrubę do kręgosłupa chorego.

Badania obrazowe dla potrzeb nawigacji są wykonywane tuż przed operacją?

Dla potrzeb nawigacji mózgowej tak. Komputery nawigacji mają możliwość fuzji, czyli nakładania na siebie obrazów rezonansu, który dobrze pokazuje struktury mózgowe, a gorzej kostne na obraz tomografii. Ta zaś dokładniej pokazuje struktury kostne, ale słabiej mózgowe. Dzięki temu zwiększa się i tak już duża precyzja nawigowania. Mając zbudowany model głowy przed operacją, chirurg może na spokojnie w przeddzień operacji albo wcześniej zaplanować ją i zasymulować dojście chirurgiczne nim chory trafi na sali operacyjnej.

Dzięki neuronawigacji jesteśmy w stanie bardziej precyzyjnie ocenić konsekwencje operacji?

Jeszcze przed operacją chirurg może sprawdzić i ocenić, czy możliwe jest dotarcie do celu w głębi mózgu bez uszkodzenia ważnych czynnościowo obszarów. Zdarza się tak, że usunięcie guza bez naruszenia tych obszarów jest niemożliwe. Ale to, że lekarz przed operacją ma taką wiedzę, pomaga zminimalizować konsekwencje. Dodatkowo może z pacjentem skonsultować – czy ma naruszyć któryś z ośrodków, co będzie wiązało się z późniejszymi konsekwencjami neurologicznymi, czy ma go nie naruszać, zachowując funkcję ruchu czy mowy, ale przez to zwiększyć prawdopodobieństwo nawrotu guza, który nie zostanie do końca usunięty.

Podsumujmy: co nawigacja oznacza dla pacjentów?
Po pierwsze: zmniejszenie inwazyjności operacji przez zastosowanie małych otwarć. Po drugie: redukcja ryzyka wystąpienia powikłań neurologicznych, czyli zaburzeń ruchu, mowy czy pamięci. Po trzecie: zminimalizowanie operacji do metod przezskórnych. Zamiast dużego i głębokiego otwarcia na plecach niezbędnego, by wyeksponować kręgosłup, możemy wprowadzić śruby w małe półcentymetrowe nacięcia przez skórę. W skrócie: nawigacja zwiększa bezpieczeństwo chorego i zmniejsza stopień inwazyjności i ingerencji w tkanki, które otaczają pole operacyjne. Kiedyś mówiło się: wielki chirurg, duże cięcie. Teraz, dzięki nawigacji, zmieniliśmy to na: wielki chirurg, małe cięcie”.