Автореферат и диссертация по медицине (14.01.18) на тему:Безрамная нейронавигация в неотложной нейрохирургии внутримозговых кровоизлияний

ДИССЕРТАЦИЯ
Безрамная нейронавигация в неотложной нейрохирургии внутримозговых кровоизлияний - диссертация, тема по медицине
АВТОРЕФЕРАТ
Безрамная нейронавигация в неотложной нейрохирургии внутримозговых кровоизлияний - тема автореферата по медицине
Шаклунов, Антон Александрович Москва 2013 г.
Ученая степень
кандидата медицинских наук
ВАК РФ
14.01.18
 
 

Автореферат диссертации по медицине на тему Безрамная нейронавигация в неотложной нейрохирургии внутримозговых кровоизлияний

на правах рукописи

005051750

ШАКЛУНОВ АНТОН АЛЕКСАНДРОВИЧ

БЕЗРАМНАЯ НЕЙРОНАВИГАЦИЯ В НЕОТЛОЖНОЙ НЕЙРОХИРУРГИИ ВНУТРИМОЗГОВЫХ КРОВОИЗЛИЯНИЙ

14.01.18 - нейрохирургия

14.01.13 - лучевая диагностика, лучевая терапия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

11 АПР 2013

Москва-2013

005051750

Работа выполнена в Государственном бюджетном учреждении здравоохранения «Научно-исследовательский институт скорой помощи имени Н.В.Склифосовского» Департамента здравоохранения г. Москвы.

Научные руководители:

Заслуженный деятель науки РФ, академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор Владимир Викторович Крылов.

Доктор медицинских наук Шарифуллин Фаат-Абдул Каюмович.

Официальные онпоненты:

Доктор медицинских наук Васильев Сергей Амурабиевич руководитель нейрохирургического отделения Федерального государственного бюджетного учреждения «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского» Российской академии медицинских наук.

Доктор медицинских наук, профессор Вишнякова Мария Валентиновна

руководитель рентгенологического отдела Государственного бюджетного учреждения Московской области «Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф.Владимирского»

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр неврологии» Российской академии медицинских наук.

Защита состоится «_»_2013 г. в «_» часов на заседании

Диссертационного совета Д 850.010.01 при Научно-исследовательском институте скорой помощи им. Н. В. Склифосовского (129010, Москва, Большая Сухаревская площадь, дом 3).

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке Научно-исследовательского института скорой помощи им. Н.В. Склифосовского (129010, Москва, Большая Сухаревская площадь, дом 3).

Автореферат разослан «_»_2013.

Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор

А.А. Гуляев

Список сокращений, используемых в диссертации.

АВМ- артерио-венозная мальформация

ВКК- вентрикулокраниальный коэффициент

ВМГ- внутримозговая гематома

ВЧК- внутричерепное кровоизлияние

ГИ- геморрагический инсульт

ДИ - доверительный интервал

ЗМА- задняя мозговая артерия

КТ- компьютерная томография

ЛПУ — лечебно-профилактическое учреждение

МР — магнитно-резонансный

МРТ - магнитно-резонансная томография

О.т. — опорная точка

ОНМК- острое нарушение мозгового кровообращения

САК- субарахноидальное кровоизлияние

СМП — скорая медицинская помощь

ТВГ- травматическая внутричерепная гематома

ЦАГ- церебральная ангиография

ЧМТ- черепно-мозговая травма

ШКГ- шкала комы Глазго

ЭЭГ - электроэнцефалография

АМ — анатомические ориентиры

Б8М — накожные рентгенконтрастные метки

РСА - мишень в передней черепной ямке

РСМ - мишень в средней черепной ямке

РСР - мишень в задней черепной ямке

МБ — погрешность рассчитанная нейронавигационной установкой БТ - мишень в области турецкого седла 81с1.Г)е\'. - стандартное отклонение

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Развитие классической и малоинвазивной нейрохирургии стало возможным благодаря внедрению современных методов нейровизуализации, компьютерной и магнитно-резонансной томографии, а также таких хирургических технологий, как микрохирургия и нейроэндоскопия.

Совершенствование технологий безрамных нейронавигационных систем привело к увеличению точности хирургического вмешательства и расширению показаний к операциям при различных малоинвазивных вмешательствах. Изначально систему безрамной нейронавигации использовали в плановой нейрохирургии для определения оптимального места трепанации, уточнения границ опухоли. В настоящее время развитие технологий и малоинвазивной нейрохирургии делают перспективным применение нейронавигации при гипертензионных внутричерепных кровоизлияниях, травматических

внутримозговых гематомах, разрывах артерио-венозных мальформаций и каверном.

Однако применение безрамной нейронавигации при внутричерепных кровоизлияниях различного генеза требует пересмотра показаний для проведения операций. Не определен алгоритм и методы обследования больных перед операциями с использованием безрамной нейронавигации при гипертензивных внутримозговых кровоизлияниях различной локализации, травматических внутримозговых гематомах, разрывах артерио-венозных мальформаций и каверном. Не изучено оптимальное количество и тип опорных точек для регистрации пациента в нейронавигационной станции при внутричерепных кровоизлияниях различной этиологии и локализации в остром периоде.

Цель исследования.

Определить возможность применения безрамной нейронавигации и условия достижения её максимальной точности в неотложной нейрохирургии внутримозговых кровоизлияний.

Задачи исследования.

1. Создать модель фантома головы человека и провести эксперимент по определению оптимальных типов, количества и локализации опорных точек с целью достижения максимальной точности нейронавигационной установки.

2. Определить факторы, снижающие точность нейронавигации при нейрохирургическом вмешательстве на этапе проведения регистрации пациента в нейронавигационной станции.

3. Определить возможности применения безрамной нейронавигации у пациентов с различными гипертензивными внутримозговыми кровоизлияниями, травматическими внутримозговыми гематомами, разрывами артериовенозных мальформаций и каверномами.

4. Определить алгоритм использования нейронавигации у больных с гипертензивными внутримозговыми кровоизлияниями, травматическими внутримозговыми гематомами, разрывами артериовенозных мальформаций и каверном в остром периоде заболевания.

Научная новизна.

Впервые в России изготовлена оригинальная модель фантома головы человека с имитацией мягких тканей, которые по своим механическим характеристикам сходны с кожей.

Определена точность нейронавигационной установки при различной локализации и типах опорных точек.

Впервые в России применена нейронавигационная установка для операций при гипертензивных внутримозговых кровоизлияниях, травматических внутримозговых гематомах, разрывах артериовенозных мальформаций и каверном в остром периоде.

Определен алгоритм обследования при внутричерепных кровоизлияниях различной этиологии и локализации, методы проведения оптимальной регистрации больного в нейронавигационной станции.

Разработана методика экстренных малоинвазивных оперативных вмешательств по поводу внутримозговых кровоизлияний различной этиологии с применением безрамной нейронавигации.

Практическая значимость.

Определено оптимальное количество опорных точек и их тип для регистрации в нейронавигационной установке при внутричерепных кровоизлияниях различной этиологии и локализации.

Разработан алгоритм обследования больных при внутричерепных кровоизлияниях различной этиологии и локализации и методы проведения оптимальной регистрации больного в нейронавигационной станции, что в целом составляет методику экстренных малоинвазивных оперативных вмешательств с применением безрамной нейронавигации.

Положения выносимые на защиту.

1. Максимальную точность нейронавигации обеспечивает комбинация анатомических ориентиров и накожных рентгенконтрастных меток.

2. При кровоизлияниях в заднюю черепную ямку необходимо использовать накожные рентгенконтрастные метки или сочетание последних с анатомическими ориентирами.

3. При регистрации пациента только по анатомическим ориентирам их количество должно быть не менее 5.

4. Использование мене 5 анатомических ориентиров, использование близкорасположенных ориентиров и использование ориентиров, находящихся контрлатерально, ведет к снижению точности навигации.

5. Применение нейронавигации целесообразно при установке катетера для последующего проведения фибринолиза внутримозговых гематом, при проведении видеоэндоскопа в полость гематомы через функционально-малозначимую зону головного мозга.

6. Применении нейронавигационной станции позволяет быстро и точно обнаружить и удалить АВМ, каверному или дистальную аневризму через малое трепанационное окно с минимальной травмой мозга.

Внедрение в практику.

Результаты выполненной работы внедрены в практику нейрохирургической клиники НИИ СП им. Н.В. Склифосовского и используются в педагогической работе на кафедре нейрохирургии и нейрореанимации лечебного факультета Московского Государственного Медико-стоматологического Университета, а также при проведении курса усовершенствования врачей и мастер-классов по нейрохирургии.

Публикации.

По материалам диссертации опубликованы 6 работ в виде статей и тезисов в журналах, сборниках трудов конференций, съездов, из них 3 - в центральной печати, рекомендованной ВАК.

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены:

-на Всероссийской научно-практической конференции «Поленовские чтения», Санкт-Петербург, 2007г.;

- на международном Черноморском нейрохирургическом конгрессе «Люди и Здоровье», Санкт-Петербург, 2007г.;

- на заседании проблемно-плановой комиссии №29 «Хирургические заболевания и повреждения нервной системы, 2010 г.

- на Всероссийской научно-практической конференции «Высокие медицинские технологии», Москва, 2007 г.

- на II международном конгрессе по цереброваскулярной патологии «НАБИ», Санкт-Петербург, 2007г.

Структура н объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, рекомендаций в практику, списка литературы (содержащего 17 отечественных и 96 зарубежных источников), приложения. Текст диссертации изложен на 197 страницах машинописи, включает 111 рисунков, 40 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Изготовление оригинальной модели (фантома) головы человека.

В нейрохирургической клинике НИИ СП им. Н.В. Склифосовского для определения точности нейронавигационной системы был изготовлен фантом головы человека (заявка на полезную модель № 2009109184 от 16.03.2009, патент № 85252). За основу фантома взята пластиковая модель черепа высокой точности. С целью получения анатомических ориентиров и эффекта смещения намеченных опорных точек при регистрации фантома произведена имитация мягких тканей. Для осуществления доступа к внутричерепному пространству у фантома головы были удалены теменные кости, верхняя треть лобной кости и прилежащие к ним мягкие ткани (рис. 1).

в) г)

Рис. 1. Изготовление фантома, а) пластиковый череп с закрепленным на его поверхности поролоном толщиной от 3 до 5 мм. б) поролон покрыт силиконом для имитации кожи, в) мишени из пластика в

передней, средней, задней черепных ямках и в области турецкого седла, г) рентгенконтрастные кожные метки (отмечены стрелками) закрепленные на фантоме.

В качестве мишеней (целей) в передней (РСА), средней (БСМ) и задней (РСР) черепных ямках были установлены прямоугольные фигуры из пластика

(размер 2,0x2,0x2,5 см), а также шарик из пластика в области турецкого седла (ST) диаметром 1,5 см. На верхушках мишеней были выполнены отверстия глубиной 1 мм и в диаметре 1 мм, использующиеся в качестве целей.

Для последующей регистрации фантома головы на коже закрепили 14 рентгенконтрастных кожных меток - DSM (от англ. Doughnut Shape Marks -Маркеры в форме пончика) с обеих сторон черепа (см. рис. 1).

Также были выбраны типичные анатомические ориентиры (AM) в медиальных и латеральных углах глаз, завитках, противозавитках и козелках ушных раковин.

Использовали также комбинацию кожных меток и анатомических ориентиров (MIX).

Алгоритм проведения эксперимента по определению оптимального количества, типа и локализации опорных точек.

Для эксперимента применили нейронавигационную станцию производства фирмы Stryker (США). Для навигации использовали данные компьютерного томографа (шаг сканирования 2 мм) в спиральном режиме по протоколу NAVIGATION с углом Гентри 0 (Рис. 2). Получившиеся сканы переносили на лазерный диск и заносили в нейронавигационную систему (рис.

Рис. 2. Компьютерная томография фантома по протоколу NAVIGATION.

а) выполнение компьютерной томографии фантому в спиральном режиме, б) данные компьютерной томографии, перенесенные в нейронавигационную установку. На основе аксиальных срезов нейронавигационная станция построила фронтальные и сагиттальные срезы, а также трехмерную реконструкцию фантома.

2),

а)

б)

С целью жесткой фиксации фантома последний закрепили в скобе Мейфилда и провели его регистрацию в нейронавигационной установке (рис.

3).

Рис. 3. Проведение эксперимента в условиях операционной, а) фантом закрепленный в скобе Мейфилда перед регистрацией в нейронавигационной установке, б) кончик пойнтера устанавливали на цели (отмечено черной стрелкой), в) нейронавигационная станция определяет расстояние между кончиком пойнтера и целью виртуального фантома (отмечено красной стрелкой).

Определяли степень ошибки между данными, полученными при подведении кончика навигационного зонда в точки, установленные на фантоме, и данными на мониторе навигационной системы. При касании цели кончиком навигационного зонда система отображала положение зонда на фронтальной, сагиттальной и аксиальной проекциях КТ снимков на мониторе нейронавигационной станции и рассчитывала расстояние до цели. Полученное значение расстояния составляло ошибку измерения (рис. 3).

Для каждого типа ориентиров проводили ряд измерений таким образом, что при каждом последующем измерении уменьшалось количество опорных точек. Минимальное количество точек — 3.

Также при регистрации фантома нейронавигационная станция рассчитывала погрешность (МО).

Результаты и их обсуждение.

Для имитации различных положений головы пациента на операционном стол фантом поочередно закрепили в скобе Мейфилда «на правом боку», «на левом боку» и «лицом вниз». Для регистрации использовали анатомические ориентиры, кожные метки и их комбинации. В каждом из случаев регистрацию повторяли 5 раз.

На основании результатов статистического анализа полученных в ходе эксперимента данных строили графики (рис. 4).

бо.т. 5о.т. 4о.т.

Количество опорных точек

■ Среднее ^ ±0,95 ДИ

Рис. 4. Доверительные интервалы для различного количества опорных точек при регистрации по анатомическим ориентирам при положении фантома «на правом боку» для цели в передней черепной ямке (опорные точки расположены преимущественно слева, цель в левой половине передней

черепной ямки).

В ходе эксперимента было установлено, что при использовании минимум 5 анатомических ориентиров в качестве опорных точек на стороне предполагаемой цели, при установке кончика пойнтера на цель, отображаемый на мониторе навигационной системы кончик пойнтера располагался в пределах 3 мм от цели (т.е. ошибка составила до 3 мм). Такая же ошибка (3 мм) навигационной системы при использовании кожных рентгенконтрастных меток

была достигнута при 3 опорных точках. При использовании комбинации кожных меток и анатомических ориентиров в качестве опорных точек в количестве 3 ошибка также укладывалась в 3 мм. Приведенные данные верны в случае расположения опорных точек на стороне цели и в максимально близком расположении от последней (цель должна располагаться в «облаке» из опорных точек).

Для ошибки в пределах 2-3 мм от цели расположенной в задней черепной ямке достаточно 3 кожных рентгенконтрастных меток, а при 4-5 метках ошибка укладывается в 1-2 мм. В случае использования анатомических ориентиров в сочетании с кожными метками получена ошибка в 2-3 мм при 3 опорных точках (две кожные метки и один анатомический ориентир на ушной раковине со стороны цели).

Регистрация фантома только по анатомическим ориентирам для положения «лицом вниз» (имитация операции на ЗЧЯ) не проводилась из-за труднодоступности опорных точек.

Для цели в области турецкого седла, независимо от типа опорных точек, необходимо 6-7 ориентиров для регистрации.

Таким образом, минимальное расстояние (2-3 мм) до цели в передней и средней черепных ямках достигается только при условии расположения опорных точек (DSM, AM, MIX) на стороне соответствующей цели и при минимальном расстоянии от опорных точек до цели. Минимальное расстояние (1-2 мм) для цели в задней черепной ямке достигается при использовании в качестве опорных точек кожных меток расположенных в затылочной области. Для цели в области турецкого седла минимальные показатели ошибки (1,5-2,5 мм) были получены при использовании комбинации анатомических ориентиров и кожных меток, как на правой половине фантома, так и на левой половине.

К значительному снижению точности сопоставления виртуальных и реальных координат ведет:

- Использование менее 5 анатомических ориентиров;

- Использование близкорасположенных ориентиров, лежащих в одной плоскости;

- Использование только ориентиров расположенных контрлатерально относительно цели.

Сочетании двух и более вышеописанных неблагоприятных факторов значительно увеличивает ошибку.

Клиническая характеристика больных.

За период с 01.09.2005 по 31.10.2007гг. в отделении неотложной нейрохирургии НИИ СП им. Н.В. Склифосовского использовали безрамную нейронавигацию для расчета операционного доступа у 92 пациентов с различными внутричерепными кровоизлияниями, характер патологии при которых включал в себя: гипертензивные гематомы, травматические внутримозговые гематомы, артерио-венозные мальформации, дистальные аневризмы задней мозговой артерии, каверномы (таблица 1). Возраст оперированных больных варьировал от 14 до 69 лет. Средний возраст составил 50,7 ± 12,5 лет. Среди них 35 (38%) женщин, мужчин - 57 (62%).

Таблица 1.

Характер патологии.

Характер патологии Количество больных

Абс. доля,%

Гипертензивные гематомы Путаменальные 43 46,7

Таламические 11 11,9

Субкортикальные 3 3,2

Задней черепной ямки 9 9,7

Травматические внутримозговые гематомы 10 10,8

Артерио-венозные мальформации 8 8,7

Дистальные аневризмы задней мозговой артерии 1 1,0

Каверномы 7 7,6

Всего 92 100

Клинико-неврологический осмотр у обследуемых пациентов проводили по следующей схеме:

1. Оценка изменений уровня сознания;

2. Динамика гипертензионных, дислокационных и очаговых неврологических симптомов.

Уровень угнетения сознания оценивали по шкале комы Глазго, а также по классификации Л. Б. Лихтермана и Т. А. Доброхотовой (1994). Динамику уровня сознания фиксировали перед проведением оперативного вмешательства, а также через 12-24, 48 и 72 часа после хирургического вмешательства. Уровень сознания оценивали также на третьи сутки после операции, а также на момент выписки из стационара.

Неврологические нарушения были у 87 из 92 больных (94%) (таблица 2).

Таблица 2.

Характер неврологических нарушений у обследованных больных

Количество больных

Очаговые неврологические симптомы (п=87)

Абсолютное %

Анизокория 13 14,9

Гемипарез 71 81,6

Дизартрия 31 35,6

Афазия 25 28,7

Всем больным проводили компьютерную томографию (KT) на спиральном томографе «Hispeed СТ\е» фирмы «General Electric», USA. KT выполняли сотрудники лаборатории радиоизотопных методов исследования и KT. После выполнения боковой сканограммы (снимок в сагиттальной плоскости) проводили сканирование мозга параллельно орбито-миотальной линии с шагом томографа 5мм в конвекситальной области и 2 мм в области основания черепа.

Большинству больных (п=73 (79%)) сразу же проводили исследование для последующей загрузки получившихся сканов в нейронавигационную станцию. Исследование проводили в спиральном режиме с шагом томографа 2 мм по протоколу NAVIGATION с углом Гентри 0 градусов. Получившиеся 70-80 сканов переносили на USB носитель или на лазерный диск.

Пациентам с гипертензивными кровоизлияниями, рассчитывали объем гематомы и определяли ее локализацию, рассчитывали степень поперечной и наличие или отсутствие аксиальной дислокации головного мозга, в динамике оценивали объем патологического очага, зону перифокального отека-ишемии и их общий объем (смЗ) во время сеансов фибринолиза, после проведения видеоэндоскопического удаления ВЧК. При открытых операциях оценивали радикальность удаления АВМ и каверном.

Объем гипертензивных внутримозговых гематом у обследованных больных колебался от 6 до 60 смЗ. Средняя величина поперечной дислокации составила 4,7±2,5 мм. Общий объем патологического очага (объем кровоизлияния и зоны перифокального отека) колебался от 7 до 125 смЗ. При подозрении на наличие сосудистой патологии головного мозга (аневризма, артерио-венозная мальформация) 49 больным проводили церебральную ангиографию, магнитно-резонансную ангиографию или КТ-ангиографию.

Объем травматических внутримозговых гематом колебался от 24 до 52 смЗ. Поперечная дислокация колебалась от 3 до 7 мм. Общий объем патологического очага (объем кровоизлияния и зоны посттравматической ишемии) колебался от 35 до 100 смЗ.

При проведении данного исследования использовали нейронавигационную станцию «Strvker» Проведение хирургического вмешательства с использованием системы безрамной нейронавигации состояло из нескольких этапов:

1 .Нейровизуализация с последующим построением трехмерной модели головы и расчетной траектории пункции гематомы в навигационной системе;

2.Регистрация пациента на операционном столе;

3.Интраоперационная навигация.

В зависимости от патологии больным проводили 3 вида операций:

1) пункционную аспирацию и дренирование внутримозговой гематомы с проведением локального фибринолиза - у 64 пациентов (70%);

2) видеоэндоскопическое удаление и дренирование внутримозговой гематомы - у 12 пациентов (13%);

3) открытую операцию (удаление внутримозговой гематомы с иссечением сосудистой мальформации, каверномы или дистальной аневризмы) - у 16 пациентов (17%).

При выполнении операции пункционной аспирации гипертензивной гематомы после наложения фрезевого отверстия в заранее выбранной с помощью нейронавигационной системы точке производили энцефалопункцию катетером «СеПоПх» или «Вакоп». В течение последующих 24-72 часов проводили фибринолиз свертков крови рекомбинантной проурокиназой с динамическим выполнением КТ каждые 24 часа.

При видеоэндоскопическом удалении внутримозговой гематомы пункцию мозга производили видеоэндоскопом. Принцип выбора точки входа был таким же как и при пункционном удалении гематомы - эндоскоп располагали по максимальной диагонали гематомы и проводили через функционально -малозначимую зону головного мозга. Затем производили аспирацию жидкой части гематомы, отмывали и эвакуировали мелкие сгустки. Если при видеоэндоскопии в полости гематомы оставались крупные свертки крови, которые нельзя было удалить, то в ее полость устанавливали катетер с дополнительными отверстиями для последующего фибринолиза свертков крови.

При открытой операции в заранее выбранной с помощью нейронавигационной установки области выполняли краниотомию размерами не более 5X5 см. Производили энцефалотомию длиной до 1,5 см. Осуществляли доступ к патологическому сосудистому образованию и внутримозговой гематоме по заранее выбранной траектории. После удаления гематомы производили тотальное иссечение патологического сосудистого образования (дистальной артериальной аневризмы, артерио-венозной мальформации, каверномы).

Результаты хирургического лечения.

В каждом из 92 наблюдений удалось точно сопоставить траекторию введения эндоскопа или катетера для фибринолиза с расчетной, обнаружить сосудистую мальформацию или дистальную аневризму. По результатам послеоперационной компьютерной томографии стояние катетера в полости гематомы было признано удовлетворительным во всех случаях фибринолиза. Безрамная нейронавигация позволяла осуществлять вмешательства через функционально - малозначимую зону головного мозга. Использование безрамной нейронавигации в сочетании с локальным фибринолизом внутричерепных кровоизлияний обеспечивало возможность располагать катетер соответственно максимальной диагонали кровоизлияния, что позволяло проводить фибринолиз с высокой эффективностью, а в сочетании с нейроэндоскопией - осуществлять максимально полную эвакуацию гематомы.

Одним из достоинств использования только анатомических ориентиров является отсутствие необходимости в дополнительном радиологическом исследовании (т.к. компьютерная томография по вышеописанному протоколу может быть выполнена непосредственно при поступлении), что позволяет значительно сократить время до операции, а также использовать нейронавигационную установку по экстренным показаниям с участием в операции дежурного нейрохирурга. Из 92 больных, у 76-и операцию проводили в экстренной операционной. Установлено, что использование анатомических ориентиров может быть методом выбора при положении больного на спине.

Использование рентгенконтрастных меток оправдано только при кровоизлияниях в заднюю черепную ямку вследствие трудности использования анатомических ориентиров. Основными недостатками этого метода регистрации пациента является необходимость дополнительного КТ исследования (что увеличивает лучевую нагрузку), а также риск отсоединения рентгенконтрастных меток при подготовке к оперативному вмешательству.

Результаты проведенного исследования продемонстрировали возможность применения безрамной нейронавигации при экстренных операциях, позволили

не проводить повторные компьютерно - томографические исследования, поскольку было определено, что в качестве опорных точек возможно применять анатомические ориентиры без ущерба для точности. При кровоизлиянии в задней черепной ямке необходимо использовать только накожные рентгенконтрастных метки.

Алгоритм обследования и применения нейронавигацин у больных с гипертензивными внутримозговыми кровоизлияниями, травматическими внутримозговыми гематомами, разрывами АВМ и каверном в остром

периоде.

выводы

1. Разработана оригинальная модель (фантом) головы человека, посредством которой в эксперименте определены оптимальные типы, количество и локализация опорных точек для различных положений цели в полости черепа.

2. Возможно использование только анатомических ориентиров в качестве опорных точек, их число не должно быть менее 5. При кровоизлияниях в задней черепной ямке необходимо использовать накожные рентгенконтрастные метки отдельно или в сочетании с анатомическими ориентирами. Максимальную точность (до 1,5 мм) нейронавигации обеспечивает комбинация анатомических и кожных меток.

3. К значительному снижению точности сопоставления виртуальных и реальных координат ведет: использование менее 5 анатомических ориентиров, использование близкорасположенных ориентиров, лежащих в одной плоскости, использование только ориентиров, расположенных контрлатерально относительно цели. Сочетании двух и более вышеописанных неблагоприятных факторов значительно увеличивает ошибку навигации (более 20 мм).

4. Установлена целесообразность применения безрамной нейронавигации при экстренной нейрохирургической патологии. Нейронавигационная установка позволяет с максимальной точностью провести катетер (для локального фибринолиза, в том числе гематом малого объема - от 6 смЗ) или видеоэндоскоп (для видеоэндоскопической аспирации) в полость гематомы через функционально - малозначимую зону головного мозга, быстро и точно обнаружить и удалить АВМ, каверному или дистальную аневризму через малое трепанационное окно с минимальной травмой мозга.

5. Разработан алгоритм обследования и применения нейронавигации у больных с гипертензивными внутримозговыми кровоизлияниями, травматическими внутримозговыми гематомами, разрывами АВМ и каверном в остром периоде.

Рекомендации в практику.

1. При глубинно расположенных внутричерепных гематомах, а также кровоизлияниях, локализующихся в функционально значимых зонах головного мозга и клинически проявляющихся очаговыми симптомами, для определения места пункции и введения катетера для фибринолиза целесообразно использовать систему нейронавигации с расчетом траектории пункции кровоизлияния, проходящей через функционально малозначимую область головного мозга.

2. Необходимыми условиями для использования безрамной нейронавигации при экстренных вмешательствах являются:

• Возможность круглосуточной нейровизуализации (КТ или МРТ). В случае использования КТ необходим аппарат с наличием спирального режима;

• Специально подготовленный персонал, владеющий всеми этапами работы с нейронавигационной станцией (перенос данных КТ в нейронавигатор, определение цели, расчет траектории доступа, выбор опорных точек, фиксация головы пациента, фиксация трекера пациента, интраоперационная навигация);

• Круглосуточный режим работы операционной и анестезиологической службы.

3. При выборе опорных точек последние должны располагаться на минимальном расстоянии от цели и не должны находиться в одной плоскости.

4. При использовании в качестве опорных точек анатомических ориентиров, их число должно быть не менее 5.

5. При необходимости достижения максимальной точности в 1,5-2,5 мм во время хирургического вмешательства целесообразно использовать комбинацию анатомических ориентиров и кожных меток.

6. Использование исключительно кожных рентгенконтрастных меток целесообразно только при хирургических вмешательствах на задней черепной ямке, для регистрации больного в положении на животе лицом вниз.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Использование безрамной нейронавигации в хирургии нетравматических внутричерепных кровоизлияний \ Крылов В. В., Буров С.А., Шаклунов A.A.W Журнал неврологии и психиатрии им С. С. Корсакова. Инсульт. Приложение к журналу. Материалы II Российского международного конгресса «Цереброваскулярная патология и инсульт». Санкт- Петербург, 17-20 сентября 2007.- С. 301.

2. Современные возможности в хирургии нетравматических внутричерепных кровоизлияний \ Крылов В. В., Дашьян В. Г., Буров С.А., Дмитриев А. Ю., Годков И. М., Шаклунов A.A.W Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Высокие медицинские технологии», Москва.-2007.- С.126-127.

3. Using the frameless navigation and endoscope in the surgical treatment of primary intracerebral hemorrhage \ Shaklunov A., Dashyan V., Burov S., Krylov V.W «Black Sea Neurosurgical Congress»: materials.- Spb, «People and Health» press.-2007,- P.83.

4. Использование безрамной нейронавигации в неотложной нейрохирургии \ Крылов В.В., Дашьян В.Г., Буров С.А., Шаклунов A.A. \\ Журнал Вопросы нейрохирургии им. акад. Н. Н. Бурденко. М.-2008.- №3,- С. 12-16.

5. Использование безрамной нейронавигации в хирургии геморрагического инсульта \Крылов В.В., Дашьян В.Г., Буров С.А., Шаклунов A.A.W Журнал неврологии и психиатрии. Инсульт. М. -2008. - № 23. - С.3-6.

6. Использование различных типов ориентиров и определение их оптимального расположения при применении безрамной нейронавигации \ Крылов В.В., Шаклунов A.A., Булычева Е.А. \\ Журнал Нейрохирургия. М.-2009 №2.-С. 12-23.

Авторские свидетельства, патенты на изобретения.

"Фантом головы человека для симуляции операционного поля и хода операции в нейрохирургии". Авторы: Крылов В. В., Шаклунов А. А., Буров С. А., Булычева Е. Г. Заявка № 2009109184 от 16.03.2009. Патент № 85252

Подписано в печать. Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Печать цифровая. Тираж 120 экз. Заказ № Ъ 1419 Типография ООО "Ай-клуб" (Печатный салон МДМ) 119146, г. Москва, Комсомольский пр-т, д.28 Тел. 8(495)782-88-39

 
 

Текст научной работы по медицине, диссертация 2013 года, Шаклунов, Антон Александрович

ДЕПАРТАМЕНТ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СКОРОЙ ПОМОЩИ

ИМЕНИ Н. В. СКЛИФОСОВСКОГО

На правах рукописи

04201356301

ШАКЛУНОВ АНТОН АЛЕКСАНДРОВИЧ

БЕЗРАМНАЯ НЕЙРОНАВИГАЦИЯ В НЕОТЛОЖНОЙ НЕЙРОХИРУРГИИ ВНУТРИМОЗГОВЫХ КРОВОИЗЛИЯНИЙ

14.01.18 - нейрохирургия

14.01.13 - лучевая диагностика, лучевая терапия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научные руководители:

Заслуженный деятель науки РФ, академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор В.В. Крылов;

Доктор медицинских наук Ф.А. Шарифуллин

Москва - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................................................5

Глава 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ........................................................12

1.1. История развития нейронавигации....................................................................................12

1.1.1. История создания безрамной нейронавигации............................................18

1.1.2. Системы нейронавигационной руки......................................................................18

1.1.3. Система безрамной нейронавигации «без руки»............................................20

1.2. Точность безрамной нейронавигации............................................................................24

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ..............................................................................33

2.1. Клиническая характеристика больных....................................................................33

2.2. Методы исследования..............................................................................................................37

2.2.1. Клинико-неврологический осмотр..........................................................................37

2.2.2. Компьютерная томография............................................................................................39

2.3. Методика использования нейронавигационной станции «ЗТКУКЕЯ» и подготовка больного к хирургическому вмешательству..........................................................................................................................................42

2.4. Методика проведения оперативного вмешательства......................................55

2.5. Статистический анализ............................................................................................................58

Глава 3. ИЗГОТОВЛЕНИЯЕ ФАНТОМА ГОЛОВЫ ЧЕЛОВЕКА И ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ОПТИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА, ТИПА И

ЛОКАЛИЗАЦИИ ОПОРНЫХ ТОЧЕК........................................................................59

3.1. Изготовление оригинальной модели (фантома) головы

человека............................................................................................................................................................59

3.2. Алгоритм проведения эксперимента по определению оптимального количества, типа и локализации опорных точек........................62

3.3. Результаты и их обсуждение..............................................................................................66

3.4. Заключение к главе 3................................................................................................................116

/

Глава 4. ПРИМЕНЕНИЕ БЕЗРАМНОЙ НЕЙРОНАВИГАЦИИ ПРИ ХИРУРГИЧЕСКОМ ЛЕЧЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ ВНУТРИМОЗГОВЫХ КРОВОИЗЛИЯНИЙ............................. 119

4.1. Применение безрамной нейронавигации при хирургическом лечении первичных нетравматических внутримозговых кровоизлияний........................................................................ 124

4.1.1. Характеристика больных с первичными гипертензивными внутримозговыми кровоизлияниями............................................ 124

4.1.2. Динамика объема внутримозговых гематом и дислокации срединных структур головного мозга у больных с первичными гипертензивными внутримозговыми кровоизлияниями.................. 127

4.1.3. Исходы и осложнения в группе больных с первичными нетравматическими гипертензивными внутримозговыми кровоизлияниями.................................................................. 131

4.2. Применение безрамной нейронавигации при хирургическом лечении травматических внутримозговых гематом........................ 145

4.2.1. Характеристика больных с травматическими

внутримозговыми гематомами................................................. 145

4.2.2. Динамика объема внутримозговых гематом и дислокации срединных структур головного мозга у больных с травматическими внутримозговыми гематомами................................................. 148

4.2.3. Исходы и осложнения в группе больных травматическими внутримозговыми гематомами................................................. 151

4.3. Применение безрамной нейронавигации при хирургическом лечении внутримозговых кровоизлияний, обусловленных сосудистой патологией (артерио-венозная мальформация,

кавернома, дистальная аневризма)............................................. 158

4.3.1. Характеристика больных с внутримозговыми

кровоизлияниями, обусловленными сосудистой патологией............ 158

4.3.2. Динамика очаговых неврологических расстройств и исходы у больных с внутричерепными кровоизлияниями, обусловленными

сосудистой патологией........................................................... 161

4.4. Заключение к главе 4........................................................ 172

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................. 174

Алгоритм обследования и применения нейронавигации у больных с гипертензивными внутримозговыми кровоизлияниями, травматическими внутримозговыми гематомами, разрывами АВМ и

каверном в остром периоде...................................................... 179

ВЫВОДЫ........................................................................... 180

Рекомендации в практику........................................................... 181

Список сокращений, используемых в диссертации........................ 182

Список литературы............................................................... 183

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................. 195

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Развитие классической и малоинвазивной нейрохирургии стало возможным благодаря внедрению современных методов нейровизуализации, компьютерной и магнитно-резонансной томографии, а также таких хирургических технологий, как микрохирургия и нейроэндоскопия.

Разработки в последние годы малоинвазивных вмешательств в неотложной нейрохирургии (видеоэндоскопическое удаление внутримозговых гематом, пункционная аспирация и локальный фибринолиз различных внутричерепных кровоизлияний и т.п.) позволили снизить смертность от внутричерепных кровоизлияний, уменьшить неврологический дефицит, ускорить реабилитацию больных [10; 12; 13; 48; 49; 52; 56; 61; 83; 89].

С середины 80-х годов XX века появилась возможность совмещения данных нейровизуализации с проведением нейрохирургического вмешательства в режиме реального времени. Подобный комплекс мероприятий, обеспечивающих точность интраоперационного наведения, стал относительно самостоятельным этапом нейрохирургического вмешательства и получил название нейронавигация [17; 39; 45; 59; 73; 80; 90; 92; 95; 110].

Совершенствование технологий безрамных нейронавигационных систем привело к увеличению точности хирургического вмешательства и расширению показаний к операциям при различных малоинвазивных вмешательствах [4; 5; 10; 12; 13; 37; 45; 49; 69]. Изначально систему безрамной нейронавигации использовали в плановой нейрохирургии для определения оптимального места трепанации, уточнения границ опухоли [4; 17; 24; 43; 44; 67; 73; 78; 97; 107; 111].

В настоящее время развитие технологий и малоинвазивной нейрохирургии делают перспективным применение нейронавигации при гипертензионных внутричерепных кровоизлияниях, травматических внутримозговых гематомах, разрывах артерио-венозных мальформаций и каверном [10; 13; 36; 40; 42; 49; 55;

56; 62; 74; 77; 93; 103; 105].

>

Однако применение безрамной нейронавигации при внутричерепных кровоизлияниях различного генеза требует пересмотра показаний для проведения операций. Не определен алгоритм и методы обследования больных перед операциями с использованием безрамной нейронавигации при гипертензивных внутримозговых кровоизлияниях различной локализации, травматических внутримозговых гематомах, разрывах артерио-венозных мальформаций и каверном. Не изучено оптимальное количество и тип опорных точек для регистрации пациента в нейронавигационной станции при внутричерепных кровоизлияниях различной этиологии и локализации в остром периоде.

Цель исследования

Определить возможность применения безрамной нейронавигации и условия достижения её максимальной точности в неотложной нейрохирургии внутримозговых кровоизлияний.

Задачи исследования

1. Создать модель фантома головы человека и провести эксперимент по определению оптимальных типов, количества и локализации опорных точек с целью достижения максимальной точности нейронавигационной установки.

2. Определить факторы, снижающие точность нейронавигации при нейрохирургическом вмешательстве на этапе проведения регистрации пациента в нейронавигационной станции.

3. Определить возможности применения безрамной нейронавигации у пациентов с различными гипертензивными внутримозговыми кровоизлияниями, травматическими внутримозговыми гематомами, разрывами артериовенозных мальформаций и каверномами.

4. Определить алгоритм использования нейронавигации у больных с гипертензивными внутримозговыми кровоизлияниями, травматическими внутримозговыми гематомами, разрывами артериовенозных мальформаций и каверном в остром периоде заболевания.

Научная новизна

Впервые в России изготовлена оригинальная модель фантома головы человека с имитацией мягких тканей, которые по своим механическим характеристикам сходны с кожей.

Определена точность нейронавигационной установки при различной локализации и типах опорных точек.

Впервые в России применена нейронавигационная установка для операций при гипертензивных внутримозговых кровоизлияниях, травматических

внутримозговых гематомах, разрывах артериовенозных мальформаций и каверном в остром периоде.

Определен алгоритм обследования при внутричерепных кровоизлияниях различной этиологии и локализации, методы проведения оптимальной регистрации больного в нейронавигационной станции.

Разработана методика экстренных малоинвазивных оперативных вмешательств по поводу внутримозговых кровоизлияний различной этиологии с применением безрамной нейронавигации.

Практическая значимость

Определено оптимальное количество опорных точек и их тип для регистрации в нейронавигационной установке при внутричерепных кровоизлияниях различной этиологии и локализации.

Разработан алгоритм обследования больных при внутричерепных кровоизлияниях различной этиологии и локализации и методы проведения оптимальной регистрации больного в нейронавигационной станции, что в целом составляет методику экстренных малоинвазивных оперативных вмешательств.

Положения выносимые на защиту

1. Максимальную точность нейронавигации обеспечивает комбинация анатомических ориентиров и накожных рентгенконтрастных меток.

2. При кровоизлияниях в заднюю черепную ямку необходимо использовать накожные рентгенконтрастные метки или сочетание последних с анатомическими ориентирами.

3. При регистрации пациента только по анатомическим ориентирам их количество должно быть не менее 5.

4. Использование менее 5 анатомических ориентиров, использование близкорасположенных ориентиров и использование ориентиров находящихся контрлатерально ведет к снижению точности навигации.

5. Применение нейронавигации целесообразно при установке катетера для последующего проведения фибринолиза внутримозговых гематом, при проведении видеоэндоскопа в полость гематомы через функционально-малозначимую зону головного мозга.

6. Применении нейронавигационной станции позволяет быстро и точно обнаружить и удалить АВМ, каверному или дистальную аневризму через малое трепанационное окно с минимальной травмой мозга.

Внедрение в практику

Результаты выполненной работы внедрены в практику нейрохирургической клиники НИИ СП им. Н.В. Склифосовского и используются в педагогической работе на кафедре нейрохирургии и нейрореанимации лечебного факультета Московского Государственного Медико-стоматологического Университета, а также при проведении курса усовершенствования для врачей и Мастер-классов по нейрохирургии.

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены:

-на Всероссийской научно-практической конференции «Поленовские чтения», Санкт-Петербург, 2007 г.;

- на международном Черноморском нейрохирургическом конгрессе «Люди и Здоровье», Санкт-Петербург, 2007 г.;

- на заседании проблемно-плановой комиссии №29 «Хирургические заболевания и повреждения нервной системы, 2010 г.;

на Всероссийской научно-практической конференции «Высокие медицинские технологии», Москва, 2007 г.;

- на II международном конгрессе по цереброваскулярной патологии «НАБИ», Санкт-Петербург, 2007 г.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 6 работ в виде статей и тезисов в журналах, сборниках трудов конференций, съездов, из них 3 - в центральной печати рекомендованной ВАК.

Структура работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, рекомендаций в практику, списка литературы (содержащего 17 отечественных и

96 зарубежных источников), приложения. Текст диссертации изложен на 197 страницах машинописи, включает 111 рисунков, 40 таблиц.

ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. История развития нейронавигации

22 марта 1889 года на заседании Физико-математического общества Московского Университета врач, профессор МГУ Дмитрий Николаевич Зернов представил разработанный им и использованный для нейрохирургических операций прибор под названием - «энцефалометр» (рисунок 1) [6; 68; 85]. В специально посвященной описанию своей конструкции брошюре [7; 68] «Энцефалометр (Прибор для определения положения частей мозга у живого человека)» Д. Н. Зернов указывал: «Главная цель устройства предлагаемого инструмента состоит в том, чтобы дать возможность определить у живого человека любую точку выпуклой поверхности мозга (борозды или извилины) независимо от черепных швов, которыми обыкновенно руководятся при подобных определениях». При помощи прибора можно "пролагать рисунок швов черепа, борозд мозга и глубже лежащих частей на шаровую поверхность и затем изображать этот рисунок на плоскошарии... ".

Рисунок 1. Энцефалометр Зернова Д.Н.

Оригинальный прибор, созданный Д.Н.Зерновым, был изготовлен из алюминия и состоял из: 1) основного круга, который укрепляли на голове в горизонтальной плоскости, проходящей через паэюп и тюп; 2) экватора, укреплённого на основном круге перпендикулярно к нему и разделенного на градусы так, что 0° находился над сагиттальным швом черепа; 3) меридиана, расположенного в сагиттальной плоскости, который можно передвигать по полусфере экватора. Прибор укреплялся на голове в одном и том же положении по отношению к костям черепа с помощью пяти упоров.

Для идентификации какой-либо точки на поверхности черепа или мозга меридиан устанавливали так, чтобы он проходил над этой точкой, а острие одного из указателей подводили к этой точке. Пространственную локализацию этой точки выражали в системе полярных координат, то есть по делениям экватора определяли долготу, а по делениям меридиана - широту заданной точки, а затем по этим данным её находили на энцефалометрической карте. Эта карта была составлена на основании анатомических исследований и показывала среднее положение швов черепа и борозд мозга, а также пределы их индивидуальной вариабельности. Подобно географической карте, на эту карту была нанесена градусная сетка для определения любого пункта поверхности черепа и мозга. Для определения какой-либо точки на поверхности мозга устанавливали её координаты на энцефалометрической карте, а затем дугу меридиана и указатель помещали на градусы, соответствующие указаниям карты. После этого прибор укрепляли на голове, опускали указатель до соприкосновения с покровами черепа и отмечали полученную точку. Этот прибор был использован в хирургической клинике в 1889 году при удалении абсцесса головного мозга, расположенного в глубине теменной доли. Посмертные исследования показали, что трепанация и доступ были осуществлены точно в запланированных зонах.

Ученик Зернова Николай Алтухов составил подробные проекционные карты, разработанные на основании результатов исследования голов различной формы у 40 трупов разного возраста и пола [2]. Энцефалометр был применен

Алтуховым на практике в трех случаях — дважды для точной локализации мозгового абсцесса и единожды для лечения джексоновских припадков у 13-летней девочки с дефектом свода черепа. В этом случае энцефалометр применялся для определения участка мозговой поверхности, соответствующего костному дефекту, и выяснения, не затрагивалась ли при этом двигательная кора.

Позднее Григорий Иванович Россолимо усовершенствовал энцефалометр Зернова и назвал его "мозговым топографом" (Рисунок 2) [14]. К основному горизонтальному кольцу Россолимо припаял полое алюминиевое полушарие такого же диаметра "с лобными и затылочными полюсами и фронтальным экватором, с выгравированными, как на глобусе, параллелями и меридианами через 10 градусов; по этой сетке выгравирована также, на основании данных Зернова и Алтухова, карта борозд и извилин больших полушарий мозга со всеми групповыми ее особенностями, а также и положение больших мозговых ганглиев и черепных швов". Для проекции любой точки выгравированной карты на повер�