Автореферат и диссертация по медицине (14.01.13) на тему:Интраоперационный ультразвуковой мониторинг резекций новообразований головного мозга

609651

На правах рукописи

ВЕТШЕВА НАТАЛЬЯ НИКОЛАЕВНА

ИНТРАОПЕРАЦИОННЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МОНИТОРИНГ РЕЗЕКЦИЙ НОВООБРАЗОВАНИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА

14.01.13 - лучевая диагностика, лучевая терапия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

1 6 СЕН 2010

Москва - 2010

004609651

Работа выполнена в Учреждении РАМН Российском научном центре хирургии имени академика Б.В. Петровского Российской академии медицинских наук

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

Академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор

Валерий Александрович Сандриков

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: Доктор медицинских наук, профессор

Анатолий Ильич Шехтер

Доктор медицинских наук, профессор

Андрей Русланович Зубарев

ВЕДУЩЕЕ УЧРЕЖДЕНИЕ:

ФГУ «НИИ хирургии имени A.B. Вишневского» Минздравсоцразвития России

заседании Диссертационного Совета Д 001.027.02 Учреждения РАМН Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского РАМН. Адрес: 119991, Москва, Абрикосовский пер., д.2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского РАМН

Автореферат разослан "__ " _2010 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета,

доктор медицинских наук Э.А. Годжелло

Защита диссертации состоится

2010 г. в _ часов на

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуалыюсть проблемы. Новообразования головного мозга составляют 6% от общего числа онкологических заболеваний. Ежегодно в нашей стране первичные опухоли головного мозга выявляют у 30 тыс. человек, более половины из них злокачественные (Лапшин Р.А., 2006).

Выживаемость нейроонкологических больных прямо связана с радикальностью операции (Rauhut F. et al., 1996; Jeremis В. et al., 2004). Стремление к максимальному удалению ткани за пределами 1раниц опухоли может привести к возникновению послеоперационного неврологического дефицита. Неадекватная операция и выявление остаточной ткани в послеоперационном периоде отражается на результатах хирургического лечения и приводит к возникновению рецидивов (Lacroix M. et al., 2001; Unsgaard G. et al., 2002; Hentschel S. et al., 2003).

Смещение внутримозговых структур, происходящее во время операции после вскрытия твердой мозговой оболочки и удаления опухоли, не позволяет полностью ориентироваться на дооперационные результаты компьютерной (КТ) и магнитно-резонансной томографий (МРТ), в связи с чем, риск неполного удаления внутримозгового образования остается высоким (Васильев А.Ю., Сгппщып В.Е., Терновой С.К., Шехтер А.И., 2008). Несомненно, одним из путей улучшения результатов хирургического лечения пациентов с опухолями головного мозга является совершенствование методов диагностики непосредственно во время операции (Knauth M. et al., 1999; Wirtz C.R. et al., 2000).

В немногочисленных работах российские и преимущественно зарубежные авторы указывают на возможность применения интраоперационного ультразвукового исследования (ИОУЗИ) в качестве метода навигации на патологический участок (Зубарев А.Р. с соавт., 2005; Ким Ю.А., 2006; Sosna J. et al., 2005). Однако до настоящего времени в литературе не представлены

ультразвуковые характеристики наиболее важных патологических состояний. Так, не сформулированы признаки перифокалыюго отека головного мозга при опухолевом поражении, не выявлены дифференциально-диагностические критерии оценки границ новообразований. Не разработан алгоритм проведения интраоперационного ультразвукового исследования при удалении новообразований головного мозга и не представлены ультразвуковые критерии оценки границ резекционной полости на предмет наличия остаточной опухолевой ткани.

Все это обусловливает актуальность проведения данного исследования. Цель исследования: Разработать методику интраоперационного ультразвукового мониторинга при резекциях новообразований головного мозга с оценкой радикальности выполненной операции. Задачи исследования.

1. Разработать методику и этапы интраоперационного ультразвукового мониторинга при выполнении резекций новообразований головного мозга.

2. Оценить ультразвуковые характеристики перифокального отека ткани головного мозга.

3. Интраоперационно оценить ультразвуковые критерии границ виутримозговых образований с количественной характеристикой шгтенсивности сигнала области исследования.

4. С целью определения наличия остаточной опухолевой ткани разработать дифференциально-диагностические ультразвуковые критерии оценки резекционной полости.

Научная новизна работы. Разработана методика поэтапного комплексного ишраоперационного ультразвукового мониторинга при резекции новообразований головного мозга. Выявлены ультразвуковые характеристики перифокального отека ткани головного мозга. Впервые описаны дифференциально-диагностические подходы к оценке границ опухолевой ткани при интраоперационном ультразвуковом исследовании, включающем режимы

допплеровского картирования и трехмерной реконструкции изображений. Доказаны ультразвуковые дифференциально-диагностические критерии резекционной полости при тотальном удалении образования и при наличии остаточной опухолевой ткани.

Впервые для оценки ИОУЗ-изображений применили статистический метод обработки, основанный на построении срезов интенсивности. Показаны количественные характеристики зон интереса: отека, границ образований, остаточной опухолевой ткани. Использование метода построения срезов интенсивности на границе опухолевой ткани и отека, а также стенки резекционной полости на предмет наличия остаточной опухолевой ткани в условиях операционной позволило объективизировать данные ИОУЗИ.

Практическая значимость работы. В результате выполненной работы предложена методика проведения комплексного интраоперационного ультразвукового исследования при новообразованиях головного мозга, состоящая из двух этапов: I этап - ИОУЗИ до удаления образования, II этап -ультразвуковой контроль после удаления новообразования. При помощи интраоперационного ультразвукового исследовашм можно определить наличие перифокальных реакций ткани головного мозга с высокой диагностической точностью. Разработанные дифферегащально-диагностические критерии в режиме цветового картирования скоростей кровотока и энергии потока, спектрального дошшерографического исследования и трехмерной реконструкции изображения позволили определить границы резекции внутримозговых инфильтративно растущих образований. Выявленные ультразвуковые критерии остаточной опухолевой ткани высоко специфичны, что указывает на необходимость использования методики ИОУЗИ в качестве контроля радикальности хирургического лечения. Положении, выносимые на защиту.

1. Удаление внутримозговых образований должно проводиться под обязательным интраоперационным ультразвуковым контролем, включающим

исследование до удаления образования и контрольное сканирование резекционной полости, с применением режимов цветового допплеровского картирования скоростей кровотока и энергии потока, импульсно-волнового допплеровского исследования, построения трехмерной реконструкции изображения.

2. Целесообразно выполнять оценку границ внутримозговых опухолей с учетом наличия псрифокальных реакций в виде отека головного мозга и изменений сигналов интенсивности на границе образований.

3. Следует оценивать толщин)' стенок резекционной полости на предмет наличия остаточной опухолевой ткани в сравнении с другими интактными участками стенки остаточной полости с целью определения радикальности операции.

Внедрение в практику. Результаты исследования используются в клинической практике нейрохирургического отделения и отдела инструментальной диагностики Учреждения РАМН Российского научного центра хирургии имени академика Б.В. Петровского РАМП.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на X Симпозиуме с международным участием «Новые возможности инструментальной диагностики» (г. Москва, сентябрь 2008); на III Всероссийском национальном конгрессе «Радиология-2009» (Москва, май 2009). Апробация работы состоялась 29 апреля 2010 г. на научной конференции сотрудников отдела инструментальной диагностики в присутствии сотрудников других подразделений РНЦХ им. акад. Б. В. Петровского РАМН.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, из них 3 статьи в центральной печати.

Объем п структура работы. Диссертация изложена на 102 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего в себя 121

источника, из них 37 отечественных и 84 иностранных авторов Диссертация иллюстрирована 38 рисунками и 11 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Клинические наблюдения и методы исследования. Для решения поставленных задач были исследованы 79 пациентов с новообразованиями головного мозга в возрасте от 19 до 84 лет (средний возраст 56±16,5 года), мужчин было 44 (57%), женщин - 35 (43%) человек.

В 1 группу вошли 12 пациентов с диагнозом кавернома головного мозга. Средний возраст 40,8±17,8 лет. Мужчин - 5, женщин - 7 человек. Новообразования по размеру не превышали 2,0 см в диаметре (средний диаметр составил 1,3 ± 0,5 см) и располагались на глубине не более 1,5 см от поверхности головного мозга.

Во 2 группу включены 67 пациентов с внутримозговыми опухолями. Средний возраст 49,3±16,5. Мужчин - 39, женщин - 28 человек. Из них 55 (82%) пациентов с диагнозом астроцитомы различной степени злокачественности и 12 (18%) - с метастатическими опухолями головного мозга. Размеры опухолей колебались от 2,0 см до 6,0 см в диаметре (средний диаметр составил 4,15±1,38 см). Глубина от поверхности мозга до образования составляла от 0 до 3,5 см.

Всем пациентам обеих групп выполнены следующие исследования: 1. Интраоперационное ультразвуковое исследование (ИОУЗИ). ИОУЗИ внутримозговых образований проводили на аппаратах ОЕ (США) линейным датчиком частотой 7,0 - 11,0 МГц и В&К (Дания), снабженном конвексными датчиками частотой от 5,0 до 10,0 МГц. Рабочая поверхность датчиков составляла от 0,7 до 5,0 см.

Выбор датчика зависел от цели исследования и площади трепанационного окна. Поверхностно расположенные структуры и образования (до 3 см глубиной) оценивали с частотой сканирования 11,0 - 7,5

МГц, для осмотра области глубже 3 см от твердой мозговой оболочки (ТМО), уменьшали частоту до 7,0 - 5,0 МГц.

2. МРТ томография с контрастным усилением до и после операции. Исследование выполняли на аппарате 1,5 Т Magneton, Avanto, Siemens (Германия) до и на фоне введения гадолиний-содержащего контрастного препарата (0,1-0,2 ммоль/ кг массы тела).

3. Гистологическое исследование материала.

ИОУЗИ проводили в 2 этапа, по разработанной методике:

I этап. ИОУЗИ до удаления образования.

Определяли локализацию образования до и после вскрытия твердой мозговой оболочки, глубину его расположения. Оценивали размеры, структуру, эхогенность образования и окружающих тканей, контуры и границы образования, наличие перифокальных реакций в виде отека, взаимоотношение образования с окружающими структурами мозга.

Комплексное ИОУЗИ включало в себя: сканирование в режиме серой шкалы, цветовое допплеровское картирование (ЦДК) скоростей кровотока и энергии потока, импульсно-волновое допплеровское сканирование, трехмерную реконструкцию изображений.

В режиме ЦДК оценивали: васкуляризацию образования, наличие пери- и интранодулярных сосудов, характер кровоснабжения окружающих тканей, взаимоотношение образования с крупными сосудистыми структурами головного мозга.

При спектральном допплеровском исследовании учитывали количественные параметры скоростей кровотока в артериях неизменной ткани головного мозга, артериях зоны перифокального отека, пери- и интранодулярных артериях: Vmax - пиковая скорость кровотока в систолу (см/с); Vmin - конечная диастолическая скорость кровотока (см/с); Vmean -средняя скорость кровотока, рассчитывали по формуле (Vmax-Vmin)\3+Vmin, (см/с); Ri - резистивный индекс (отн. ед.); Pi - пульсативный индекс (отн. ед.).

При сканировании в ЗО режиме уточняли: объем образований и его конфигурацию, направление распространения процесса, тип и выраженность кровоснабжения опухолей и окружающих тканей, взаимоотношение с крупными сосудистыми структурами: «Произвольное» расположение краниотомного доступа приводило к вариабельности плоскостей сканирования, и отсутствию анатомических ориентиров. В этих условиях объективную оценку пространственного расположения патологических объектов позволяла получить трехмерная реконструкция ультразвукового изображения.

В завершении первого этапа исследования выбирали наименее травматичный доступ к образованию.

II этап. Ультразвуковой контроль после удаления образования.

По завершению основного этапа операции проводили контрольное сканирование, на предмет обнаружения остаточной опухолевой ткани. Заполняли резекционную полость физиологическим раствором и сканировали через жидкость. Оценивали толщину стенок резекционной полости и проводили сравнение ее отдельных участков между собой. Измерение гиперэхогенного кольца резекционной полости проводили перпендикулярно к внутренней стенке ложа опухоли. В режиме ЦДК исследовали сосудистый рисунок окружающих тканей. Проведение 30 ультразвукового контроля выполнено у 7 (10%) пациентов II группы, когда данных В-режима было недостаточно или не удавалось четко вывести интересующий участок.

При выявлении остаточной ткани опухоли выполняли ее удаление с последующей гистологической верификацией.

Обработку полученных изображений для построения срезов интенсивности проводили при помощи автоматизированной радиологической информационной системы, мультимодальной рабочей станции МиМуох 20. Оценивали нормальную структуру коры головного мозга, зоны перифокального отека, границы новообразований и стенки резекционной полости.

Полученные результаты анализировали с применением статистических методов. Достоверными считались различия при р<0,05. Для оценки эффективности диагностических исследований вычисляли чувствительность, специфичность и точность метода.

Результаты исследования.

Всем пациентам 1 группы (п-12) проведено ИОУЗИ, по результатам которого определена ультразвуковая картина неизмененной ткани коры головного мозга взрослого человека и каверном головного мозга (таблица 1).

Таблица 1

Результаты ИОУЗИ 1 группы пациентов

Глубина Расположения Размер (см) Границы Эхогенность Структура

Кора головного мозга: 1. Борозды 0-4,0 см 0,37±0,13 четкие (100%) повышенная (100%) неоднородная (75%)

2. Извилина: -белое вещество 0,5 - 7,0 см 0,76±0,33 четкие (83%) средняя (100%) неоднородная (83%)

-серое вещество 0 -4,0 см 0,45±0,09 четкие (100%) сниженная (100%) однородная (100%)

Каверномы 0-3,7 см 0,85 ±0,55 1,30±0,50 четкие (75%) повышенная (100%) однородные (58%)

Как видно из представленной таблицы, четкие гиперэхогенные борозды, покрытые соединительнотканной мягкой мозговой оболочкой с проходящими в ней сосудами, контурировали извилины головного мозга. Центральная часть извилин, представленная белым веществом, была более эхогенной, чем периферия, состоящая из серого вещества (рис. 1А).

При построении срезов интенсивности в статистической программе выявили характерную для нормальной ткани коры головного мозга форму кривой с наличием разнонаправленных пиков (рис. 1Б).

Рис. 1. Неизменная структура коры больших полушарий головного мозга: А. ИОУЗИ головного мозга. Б. График среза интенсивности неизмененной коры больших полушарий головного мозга

Максимальные значения интенсивности 132,8±16,3 имели гиперэхогенные структуры борозд и фалькс. Минимальным пикам 20,0±7,7 соответствовали участки серого вещества извилин коры больших полушарий головного мозга. Белое вещество извилин имело среднее значение интенсивности - 63,7±22,2. Поэтому в последующем сравнение эхогенности выявляемых структур проводили с эхогенностью белого вещества центральной части коры больших полушарий головного мозга. Соотношение интенсивности серого вещество к белому у каждого конкретного пациента составило 0,31±0,01, а серого вещества к извилине 0,15±0,04.

Ультразвуковые характеристики перифокального отека и границ внутримозговых опухолей.

В 95,5% (64) наблюдений у пациентов 2 группы был выявлен перифокальный отек ткани головного мозга. Сравнительная характеристика отечной ткани и нормальной структуры коры головного мозга представлена в таблице 2.

Таблица 2

Сравнительная характеристика сигналов интенсивности коры головного мозга при наличии перифокальных реакций в виде отека и в норме

Кора головного м норма (п-12 озга - Кора головного мозга с пери-фокальным отеком ткани (п-64)

Борозда Серое вещество Белое вещество Борозда Серое вещество Белое вещество

размер 0,37±0,13 0,45±0,09 0,76±0,33 0,31+0,19 0,51 ±0,07 1,5±0,45

границы четкие (100%) четкие (100%) четкие (83%) четкие (100%) четкие (100%) Четкие (100%)

эхогенность повышена (100%) снижена (100%) средняя (100%) повышена (100%) снижена (100%) повышена (100%)

структура неодноро Д (75%) однородн (100%) неоднород (83%) неодноро Д (75%) однородн (100%) однородн (58%)

интенсивность сигнала 132,8+16,3 20,0±7,7 63,7+12,2* 128,0 ±13,5 24,1+8,3 91,8±15,9 *

* р<0,05

Как видно из таблицы 2, перифокальные реакции в виде отека влияли на эхогенность, структуру и площадь белого вещества, при этом уменьшалось соотношение интенсивности сигналов на границе серого и белого вещества коры головного мозга в отеке до 0,26±0,01, при норме 0,31±0,01 (р<0.05) (рис. 2).

Рис. 2. Перифокальный отек ткани головного мозга: А. ИОУЗИ головного мозга. Б. График среза интенсивности отечной коры больших полушарий головного мозга

В результате проведенного исследования и обработки полученных данных выявлены критерии перифокального отека головного мозга:

1. Повышение эхогенности белого вещества вокруг образования;

2. Подчеркнутость границ между белым и серым веществом, вследствие того, что серое вещество не вовлекается в отек;

3. Сглаженность рисунка борозд и извилин, в результате увеличения площади последних;

На основании проведенного анализа определены показатели диагностической информативности ИОУЗИ в выявлении отека ткани головного мозга: чувствительность составила 95,3 %, специфичность - 80,0 %, точность диагностики - 92,4%.

Ультразвуковые характеристики внутримозговых опухолей

Все пациенты 2 группы разделены на 3 подгруппы в зависимости от эхогенности ткани опухоли и четкости границ образований.

Данные ИОУЗИ головного мозга пациентов 2 группы (п-67) представлены в таблице 3.

Таблица 3

Ультразвуковая характеристика внутримозговых опухолей в В-режиме

подгруппы Глубина располож. Размеры Пери-фокальный отек Эхогенность Границы

Подгруппа «А» (п-17) 0,87 ± 1,3 3,8 ± 1,2 - (п-3) + (п-14) Повышена относит-но окружающих тканей Четкие

Подгруппа «Б» (п-32) 0,87 ± 1,2 4,0 ± 1,3 + Повышена относит-но окружающих тканей нечеткие

Подгруппа «В» (п-18) 0,86 ± 1,3 4,3 ± 1,5 + Изоэхогенна периф.отеку нечеткие

Значения интенсивности сигнала внутримозговых опухолей представлено в таблице 4.

Таблица 4

Сравнение показателей интенсивности внутримозговых опухолей

Белое вещество (норма) Белое вещество в отеке Внутримозговые опухоли

Подгруппа «А» Подгруппа «Б» Подгруппа «В»

Значение интенсивности 63,7 + 12,2* 91,8+ 15,9* 131,1 ± 21,5 * 106,5 ± 19,5 90,7 ± 22,3

Отношение к норме 0,48 ±0,01 Не определяли Не определяли

Отношение к отеку 0,69 ± 0,06 0,85 ± 0,04 1,00 ±0,09

* р<0,05

В подгруппе «А» (п-17) при отношении интенсивности сигналов отечной и опухолевой тканей <0,80 (разница показателей составила более 30%, р<0,05) границы образований были четкие при субъективной оценке (рис.3).

130 опухоль

110 Vл\\/\ А/\

90 V У

50 30

0 10 203040506070ЮЯ0 100

А Б

Рис. 3. Внутримозговая опухоль с четкими границами: А. ИОУЗИ головного мозга. Подгруппа «А». Внутримозговая опухоль без признаков перифокального отека. Б. Срез интенсивности через границу опухоли и неизменной ткани головного мозга

Построение срезов интенсивности через границу образования и отечной ткани в подгруппе «Б» (п-32), при отношении интенсивности отечной и опухолевой ткани >0,80 показало неравномерно волнообразное падение показателей интенсивности на границе опухоли и отека, такие границы оценивали как нечеткие (рис.4).

150 1Э0 »0 70 опухоль

ЬО 30 10 ЛА^ 41 о—то та—зо—то ьо—ю-—яг" во иг тоо

Рис. 4. Внутримозговая опухоль с нечеткими контурами: А. ИОУЗИ головного мозга. Подгруппа «Б» Внутримозговая опухоль окруженная зоной перифокального отека. Б. Срез интенсивности через границу опухоли и отечной ткани головного мозга

В подгруппе «В» (п-18), когда эхогенность ткани опухоли была изоэхогенна отечной ткани, на границе образования и отека не было выявлено снижение показателей интенсивности. Соотношение белого вещество в зоне перифокального отека и ткани опухоли составило 1,0. Опухолевая и отечная ткань были представлены колебаниями различной амплитуды. Минимальные значения соответствовали участкам серого вещества, не вовлеченным в патологический процесс, и не свидетельствовали о границе образования (рис.

А Б

Рис. 5. Внутримозговая опухоль нечеткие контуры: А. ИОУЗИ головного мозга. Подгруппа «В». Внутримозговая опухоль, окруженная зоной перифокального отека. Б. Срез интенсивности через границу опухоли и отечной ткани головного мозга

Оценка границ образований по данным комплексного ИОУЗЙ

По данным двухмерного серошкального изображения четко определяли границы опухолей только у пациентов подгруппы «А» (п-17), когда различия в интенсивности опухоли и окружающих тканей составляли <0,8.

При проведении цветового допплеровского исследования дополнительную информацию получали при изучении сосудистого рисунка опухоли и окружающих тканей: отмечали оттеснение и деформацию сосудистых структур на границе с опухолью и отсутствие нарушения хода сосудов в зоне перифокального отека.

Выполнено импульсно-волновое допплеровское исследование кровотока в артериях неизменной мозговой ткани, зоны перифокального отека, пери- и интранодулярных артериях. Проведен статистический анализ полученных результатов. Выявлено достоверное снижение (р<0,05) пульсативного и резистивного индексов в артериях зоны отека по сравнению с аналогичными показателями кровотока в перинодулярных сосудах. Статистически значимых изменений показателей линейных скоростей кровотока не наблюдали. Результаты исследования представлены в таблице 5.

Таблица 5

Показатели скорости кровотока в артериях мозга в норме и при опухолевом поражении по данным ИОУЗИ

Интактная ткань мозга Зона перифокальног о отека мозга Пери-нодулярные сосуды Интра-нодулярные сосуды

Vmax (м/с) 0,20 ± 0,10 0,14 ±0,09 0,23 ±0,14 0,19 ±0,14

Vmin (м/с) 0,07 ± 0,04 0,07 ± 0,04 0,08 ± 0,04 0,09 ± 0,06

Vmean (м/с) 0,11 ±0,06 0,09 ± 0,06 0,13 ±0,08 0,12 ±0,09

RI 0,62 ± 0,05 0,46 ± 0,06 * 0,65 + 0,05 * 0,55 ± 0,08

PI 1,05 ±0,31 0,70 + 0,15 * 1,17 + 0,21 * 0,94 ± 0,25

*р<0,05

Данные, полученные при использовании допплеровских методик, позволили четко локализовать границы образований еще у 24 пациентов подгруппы «Б».

Трехмерная реконструкция в режиме цветового допплеровского картирования, в особенности при регистрации энергии потока, позволила четко увидеть границы новообразований дополнительно в 8 наблюдениях в подгруппе «Б» и 4 наблюдениях подгруппы «В» за счет произвольного сечения трехмерной реконструкции и детальной оценки зоны интереса.

На рис. 6 показаны результаты определения границ внутримозговых опухолей с применением различных ультразвуковых режимов сканирования. Применение комплексного ИОУЗИ и оценка границы опухоли в соответствии с выявленными критериями позволили повысить процент определения четкости контуров внутримозговых опухолей с 25,3% при обычном сканировании в режиме серой шкалы до 79,1% при трехмерной оценке в режиме цветового и энергетического допплеровского картирования.

В-режим режим ЦДК ЗВ режим

Рис. 6. Оценка четкости границ образований при различных режимах сканирования

Ультразвуковой контроль адекватности резекции внутримозговых образований.

В процессе удаления опухоли выполняли ультразвуковой контроль. При этом резекционная полость после удаления внутримозговых образований, заполненная жидкостью, была представлена в виде анэхогенной конусовидной структуры с гиперэхогенным контуром.

По нашим данным толщина гиперэхогенного кольца остаточной полости при тотальном удалении опухоли составляла 2,0-5,0 мм (3,0±0,9 мм). У каждого конкретного пациента разница между отдельными участками послеоперационного ложа опухоли не превышала 1,0-2,0 мм (1,3±0,5 мм).

При наличии остаточной ткани опухоли толщина гиперэхогенного кольца превышала 5,0 мм (8,0 ± 2,3 мм). У отдельно взятого пациента разница в толщине между остаточной опухолевой тканью и интактными стенками полости составила 2,8 - 9,0 мм (5,4 ± 2,3 мм), что достоверно отличалось (р<0,05) от толщины стенок ложа опухоли при ее тотальном удалении.

Значения интенсивности сигналов стенки резекционной полости и опухолевой ткани в разных подгруппах статистически не отличались, разница значений составила 7-20% (таблица 6).

Таблица 6

Оценка интенсивности сигнала резекционной полости

Подгруппа «А» Подгруппа «Б» Подгруппа «В»

Резекционная полость, заполненная жидкостью 17,3 ±6,7 18,6 ±7,5 21,8 ±5,1

Стенка резекционной полости 110,4 ±20,4 * 117,9± 13,4* 123,5 + 15,9*

Остаточная опухолевая ткань 97,7 ± 19,2* 103,4 ± 20,0 * 110,8 ±24,7*

Белое вещество окружающее резекционную полость 61,3±14,6 74,1 ± 18,6 67,2 ± 13,1

* - р > 0,05

В связи с этим ориентировались на форму графика. Так, для тотально удаленных образований было характерно резкое повышение показателей интенсивности на границе жидкость-стенка ложа опухоли. Участок

гиперэхогенного кольца соответствовал максимальным значениям графика. Последующее снижение интенсивности на 55-60% соответствовало границе с отечной мозговой тканью (рис. 7).

А Б

Рис. 7. Резекционная полость при тотальном удалении образования: А. ИОУЗИ головного мозга, контроль. Б. Срез интенсивности через стенку резекционной полости.

Срезы, построенные через резекционную полость с наличием остаточной опухолевой ткани, имели резкий подъем на границе жидкость - стенка ложа. Пиковое значение показателей интенсивности относилось так же к гиперэхогенному кольцу, окружающему полость. Первое снижение показателей на 11-13% наблюдалось на границе коагулированных тканей и остаточной ткани, которой соответствовали низкоапмлитудные колебания. Второе снижение интенсивности сигнала на 30-40% соответствовало границе опухоли и отечной ткани головного мозга (рис.8).

А Б

Рис. 8. Резекционная полость с наличием остаточной опухолевой ткани: А. ИОУЗИ головного мозга, контроль. Стенки резекционной полости с наличием остаточной опухолевой ткани, окруженной зоной перифокального отека. Б. Срез интенсивности через остаточную опухолевую ткань.

В результате проведенного исследования мы пришли к заключению, что за остаточную опухолевую ткань следует принимать участок неравномерного утолщения стенки резекционной полости, вдающийся в ткань головного мозга более чем на 5,0 мм и/или превышающий по толщине остальные стенки ложа опухоли более чем на 2,5 мм.

В режиме ЦДК гиперэхогенные стенки резекционной полости были аваскулярны. Трехмерная реконструкция изображения позволила полипозиционно оценить интересующие участки, наглядно представить топографию резекционной полости и уточнить локализацию остаточной опухолевой ткани в 7 наблюдениях.

Применяя для оценки резекционной полости комплексное ИОУЗИ и разработанные нами критерии, удалось снизить количество ложноотрицательных результатов по сравнению с литературными данными с 12,5 - 14,0% (Егскщап N. е1 а!., 2005; 1^ег N. е1 а1., 2009) до 7,4% при серошкальном сканировании и 4,4% при применении режима трехмерной реконструкции в режиме ЦДК.

Информативность ультразвуковых методик в определении остаточной опухолевой ткани представлена в таблице 7.

Таблица 7

Диагностическая информативность ИОУЗИ в выявлении остаточной опухолевой ткани при различных режимах сканирования

В-режим ЦДК Зй

Чувствительность 64,2% 64,2% 83,3%

Специфичность 86,7% 90,5% 94,5%

Точность 82% 85% 92,5%

Таким образом, проведение комплексного интраоперационного ультразвукового мониторинга в процессе нейрохирургических вмешательств при внутримозговых новообразованиях на этапе навигации и контроля является высокоспецифичным (94,5%) методом, позволяющим быстро

локализовать образование, четко определить его границы и оценить пострезекционную полость на предмет наличия остаточной опухолевой ткани с высокой диагностической точностью (92,5%).

Выводы

1. Интраоперационный ультразвуковой мониторинг резекций внутримозговых опухолей, включающий В-сканирование, оценку скоростей кровотока и энергии потока с трехмерной реконструкцией изображения до удаления образования и контроля после резекции, высоко специфичен (94,5%) и точен (92,5%) в оценке радикальности операции.

2. Разработанный комплекс ультразвуковых критериев перифокального отека ткани головного мозга характеризуется:

- повышением эхогенности белого вещества;

- сглаженностью рисунка борозд и извилин;

- отсутствием нарушения хода сосудистых структур в отечной ткани;

- снижение индексов резистивности < 0,52 и пульсативности <0,85 в артериях перифокальной зоны (р<0,05).

3. При четко выраженной границе внутримозговых образований отношение интенсивности сигналов окружающих тканей к опухоли < 0,8.

4. При оценке границ новообразований головного мозга необходимо учитывать комплекс допплерографических параметров: оттеснение собственных сосудистых структур мозга опухолью, повышение индексов резистивности >0,6 и пульсативности >1,0 в перинодулярных артериях (р<0,05), извитость и деформацию внутриопухолевых кровеносных сосудов.

5. Дифференциально-диагностическим ультразвуковым критерием остаточной опухолевой ткани является участок неравномерного утолщения стенки резекционной полости, вдающийся в ткань головного мозга более чем на 5,0 мм и отличающий от других стенок ложа опухоли более чем на 2,5 мм.

Практические рекомендации

1. Интраоперационный ультразвуковой мониторинг должен включать в себя этапы навигации до и после вскрытия твердой мозговой оболочки, оценку опухоли по разработанной методике и контроль резекции с оценкой стенок остаточной полости.

2. При выборе ультразвуковых датчиков для ИОУЗИ головного мозга (частота и размер сканирующей поверхности) следует учитывать задачи исследования, размеры трепанационного окна и глубину расположения опухоли.

3. Комплекс ультразвуковых и допплерографическйх критериев обладает высокой чувствительностью (95,3%) и диагностической точностью (92,4%) в определении перифокалышх реакций ткани головного мозга.

4. При наличии перифокального отека оценка границ внутримозговых опухолей должна проводиться с учетом изменения интенсивности сигнала области исследования, в режиме цветового и энергетического допплеровского картирования и трехмерной реконструкции изображения.

5. Оценка резекционной полости на предмет наличия остаточной опухолевой ткани базируется на измерении толщины стенок резекционной полости и выявлении участков неравномерного утолщения более 2,5 мм по сравнению с интактными зонами.

6. Применение режима 3D реконструкции при изучении резекционной полости позволяет снизить количество ложноположительных результатов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Хирургия опухолей головного мозга с использованием интраоперационного ультразвука// Здравоохранение и медицинские технологии. - 2007,- №6.-С.40-42 (Соавт. Васильев С.А., Зуев A.A., Фисенко Е.П., Песня-Прасолов С.Б.).

2. Хирургия объемных образований головного мозга с использованием интраоперациоиной сонографии. // Материалы VII Всероссийской научно-практ. конференции «Поленовские Чтения». - СПб. - 2007. - С.250 (Соавт. Васильев CA., Зуев A.A., Фисепко Е.П., Песня-Прасолов С.Б.).

3. Первый опыт интраоперационного ультразвукового исследования головного мозга. // Материалы X симпозиума с международным участием. «Новые возможности инструментальной диагностики». - 2008. - С.68 (Соавт. Сандриков В.А., Васильев С.А., Фисенко Е.П., Зуев A.A.).

4. Интраоперационное ультразвуковое исследование образований головного мозга. // Ультразвуковая и функциональная диагностика. - 2008. - №5. -С.76-82 (Соавт. Сандриков В.А., Васильев С.А., Фисенко Е.П., Зуев A.A.).

5. Интраоперационное ультразвуковое исследование головного мозга. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные алгоритмы диагностики и стандарты лечения в клинической медицине». - 2008. - С. 10 (Соавт. Сандриков В.А., Васильев CA., Фисенко Е.П., Зуев A.A.).

6. Интраоперационная сонография в хирургии опухолей головного мозга. // Нейрохирургия. - 2009. - №1. - С.36-43 (Соавт. Васильев С.А., Сандриков В .А., Зуев A.A., Фисенко Е.П., Песня-Прасолов С.Б.).

7. Интраоперационное ультразвуковое исследование объемных образований головного и спинного мозга. // Медицинская визуализация. Материалы III Всероссийского национального конгресса лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2009». - 2009. - с.90 (Соавт. Васильев С.А., Зуев A.A., Фисенко Е.П., Песня-Прасолов С.Б.).

8. Интраоперационное ультразвуковое исследование опухолей головного мозга. // Медицинская визуализация. Материалы III Всероссийского национального конгресса лучевых диагностов и терапевтов «Радиология 2009». - 2009. -С.91.

9. Хирургическое лечение опухолей головного мозга с использованием иптраоперационной сопографии. // Хирургия. Журнал им. Н.И.Пирогова. -2010. -№2. - С.38-43 (Соапт. Васильев С.А., Зуев A.A., Фисепко Е.П.).

10. Применение иптраоперациогаюй сопографии при удале1ши объемных образований спинного мозга. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Поленовские Чтения». - СПб. - 2010 - С.45 (Соавт. Васильев С.А., Зуев A.A., Фисенко Е.П., Песня-Прасолов С.Б., Галян Т.Н.).

Список сокращений

3D - режим трехмерной реконструкции изображений

PI - резистивный индекс в огн.ед

RI - пульсативный индекс в отн.ед

Vmax - максимальная систолическая скорость кровотока в м/с

Vmean - средняя скорость потока крови в м/с

Vmin - конечная диастолическая скорость кровотока в м/с

В-режим - сканирование в оттенках серой шкалы

ИОУЗ- - интраоперационный ультразвуковой

ИОУЗИ - интраоперационное ультразвуковое исследование

КТ - компьютерная томография

МРТ - магнитно-резонансная томография

УЗ- - ультразвуковой

ЦЦК - цветовое допплеровское картирование

Актуальность проблемы

Новообразования головного мозга составляют 6% от общего числа онкологических заболеваний. Ежегодно в нашей стране первичные опухоли головного мозга выявляют у 30 тыс. человек, более половины из них злокачественные (Лапшин Р.А., 2006).

Выживаемость нейроонкологических больных прямо связана с радикальностью операции (Rauhut F. et al., 1996; Jeremis В., et al., 2004). Стремление к максимальному удалению ткани за пределами границ опухоли, может привести к возникновению послеоперационного неврологического дефицита. А неадекватное удаление и выявление остаточной ткани в послеоперационном периоде приводит к рецидиву заболевания и является показанием к повторным вмешательствам (Lacroix М, et al., 2001; Unsgaard G, et al., 2002; Hentschel SJ, et al., 2003).

Смещение внутримозговых структур, происходящее во время операции после вскрытия твердой мозговой оболочки и удаления опухоли, не позволяет полностью ориентироваться на дооперационные результаты компьютерной (КТ) и магнитно-резонансной томографий (МРТ), в связи с чем, риск неполного удаления внутримозгового образования остается высоким (Васильев А.Ю., Синицын В.Е., Терновой С.К., Шехтер А.И., 2008). Несомненно, одним из путей улучшения результатов хирургического лечения пациентов с опухолями головного мозга является совершенствование методов диагностики непосредственно во время операции (Knauth М. et al., 1999; Wirtz C.R. et al., 2000).

Внедрение в нейрохирургическую практику интраоперационного ультразвукового исследования (ИОУЗИ) открыло новые возможности оценки области интересующих объектов и позволило вплотную приблизиться к решению проблемы дифференциальной диагностики границ опухолевой и мозговой тканей (Зуев А.А., 2008).

В немногочисленных работах российские и преимущественно зарубежные авторы указывают на возможность применения ИОУЗИ в качестве метода навигации на патологический участок (Зубарев А.Р. с соавт., 2005; Ким Ю.А., 2006; Sosna J., et al., 2005). Однако для выбора оптимальной лечебной тактики и планирования нейрохирургического вмешательства при опухолях полушарий головного мозга важно получить полную диагностическую информацию не только о локализации образования, но также о выраженности и характере перифокальных реакций в виде отека мозга и точности определения границ патологического очага.

Однако до настоящего времени в литературе не представлены ультразвуковые характеристики наиболее важных патологических состояний. Так не сформулированы признаки перифокального отека головного мозга при опухолевом поражении, не выявлены дифференциально-диагностические критерии оценки границ новообразований.

Важным является интраоперационная оценка полости резекции для выявления остаточной ткани опухоли, которая может привести к возникновению рецидивов и проведению повторных операций (Lacroix М, et al., 2001; Unsgaard G, et al., 2002; Hentschel SJ, et al., 2003). Однако до настоящего времени данные по оценке ультразвуковой картины резекционной полости противоречивы. Не разработан алгоритм проведения ультразвукового мониторинга при удалении новообразований головного мозга и не представлены ультразвуковые критерии оценки границ резекционной полости на предмет наличия остаточной опухолевой ткани.

В связи с этим представляется актуальным проведение нерандомизированного проспективного и ретроспективного анализа возможности применения комплексного ультразвукового исследования, включающего В-режим, цветовое допплеровское картирование скорости кровотока и энергии потока, спектральное допплеровское исследование артерий и 3D реконструкцию, в качестве метода интраоперационного мониторинга резекций новообразований головного мозга с сопоставлением полученных результатов с данными до-, послеоперационной МРТ и патоморфологическими исследованиями.

Цель исследования.

Разработать методику интраоперационного ультразвукового мониторинга при резекциях новообразований головного мозга с оценкой радикальности выполненной операции.

Задачи исследования.

1. Разработать методику и этапы интраоперационного ультразвукового мониторинга при выполнении резекций новообразований головного мозга.

2. Оценить ультразвуковые характеристики перифокального отека ткани головного мозга.

3. Интраоперационно оценить ультразвуковые критерии границ внутримозговых образований с количественной характеристикой интенсивности сигнала области исследования.

4. С целью определения наличия остаточной опухолевой ткани разработать дифференциально-диагностические ультразвуковые критерии оценки резекционной полости.

Научная новизна работы.

Разработана методика поэтапного комплексного интраоперационного ультразвукового мониторинга при резекции новообразований головного мозга.

Выявлены ультразвуковые характеристики перифокального отека ткани головного мозга.

Впервые описаны дифференциально-диагностические подходы к оценке границ опухолевой ткани при интраоперационном ультразвуковом исследовании, включающем режимы допплеровского картирования и трехмерной реконструкции изображения.

Выявлены ультразвуковые и дифференциально-диагностические критерии резекционной полости при тотальном удалении образования и при наличии остаточной опухолевой ткани.

Впервые для оценки ИОУЗ-изображений применили статистический метод обработки, основанный на построении срезов интенсивности. Показаны количественные характеристики зон интереса: отека, границ образований, остаточной опухолевой ткани.

Использование метода построения срезов интенсивности на границе опухолевой ткани и отека, а также стенки резекционной полости на предмет наличия остаточной опухолевой ткани в условиях операционной позволило объективизировать данные ИОУЗИ.

Практическая значимость работы.

В результате выполненной работы предложена методика проведения комплексного интраоперационного ультразвукового исследования при новообразованиях головного мозга, состоящая из двух этапов: I этап -ИОУЗИ до удаления образования, II этап - ультразвуковой контроль после удаления новообразования.

При помощи интраоперационного ультразвукового исследования можно определить наличие перифокальных реакций ткани головного мозга с высокой диагностической точностью.

Разработанные дифференциально-диагностические критерии в режиме цветового картирования скоростей кровотока и энергии потока, спектрального допплерографического исследования и трехмерной реконструкции изображения позволили определить границы резекции внутримозговых инфильтративно растущих образований.

Выявленные ультразвуковые критерии остаточной опухолевой ткани высоко специфичны, что указывает на необходимость использования методики ИОУЗИ в качестве контроля радикальности хирургического лечения.

Положения, выносимые на защиту.

1. Удаление внутримозговых образований должно проводиться под обязательным интраоперационным ультразвуковым контролем, включающим исследование до удаления образования и контрольное сканирование резекционной полости, с применением режимов цветового допплеровского картирования скоростей кровотока и энергии потока, импульсно-волнового допплеровского исследования, построения трехмерной реконструкции изображения.

2. Целесообразно выполнять оценку границ внутримозговых опухолей с учетом наличия перифокальных реакций в виде отека головного мозга и изменений сигналов интенсивности на границе образований.

3. Следует оценивать толщину стенок резекционной полости на предмет наличия остаточной опухолевой ткани в сравнении с другими интактными участками стенки остаточной полости с целью определения радикальности операции.

Внедрение в практику.

Результаты исследования используются в клинической практике нейрохирургического отделения и отдела инструментальной диагностики Учреждения РАМН Российского научного центра хирургии имени академика Б.В. Петровского РАМН.

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на X Симпозиуме с международным участием «Новые возможности инструментальной диагностики» (г. Москва, сентябрь 2008); на III Всероссийском национальном конгрессе лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2009» (г. Москва, май 2009). Апробация работы состоялась 29 апреля 2010 г. на научной конференции сотрудников отдела инструментальной диагностики, отделения нейрохирургии в присутствие сотрудников других подразделений РНЦХ им. акад. Б. В. Петровского РАМН.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, 3 из которых в центральной печати. Список работ представлен в автореферате.

Объем и структура работы.

Диссертация изложена на 107 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего в себя 121 источника, из них 37 отечественных и 84 иностранных авторов. Диссертация иллюстрирована 40 рисунками и 11 таблицами.

ВЫВОДЫ

1. Интраоперационный ультразвуковой мониторинг резекций внутримозговых опухолей, включающий В-сканирование, оценку скоростей кровотока и энергии потока с трехмерной реконструкцией изображения до удаления образования и контроля после резекции, высоко специфичен (94,5%) и точен (92,5%) в оценке радикальности операции.

2. Разработанный комплекс ультразвуковых критериев перифокального отека ткани головного мозга характеризуется:

- повышением эхогенности белого вещества;

- сглаженностью рисунка борозд и извилин;

- отсутствием нарушения хода сосудистых структур в отечной ткани;

- снижение индексов резистивности < 0,52 и пульсативности <0,85 в артериях перифокальной зоны (р<0,05).

3. При четко выраженной границе внутримозговых образований отношение интенсивности сигналов окружающих тканей к опухоли <0,8.

4. При оценке границ новообразований головного мозга необходимо учитывать комплекс допплерографических параметров: оттеснение собственных сосудистых структур мозга опухолью, повышение индексов резистивности >0,6 и пульсативности >1,0 в перинодулярных артериях (р<0,05), извитость и деформацию внутриопухолевых кровеносных сосудов.

5. Дифференциально-диагностическим ультразвуковым критерием остаточной опухолевой ткани является участок неравномерного утолщения стенки резекционной полости, вдающийся в ткань головного мозга более чем на 5,0 мм и отличающий от других стенок ложа опухоли более чем на 2,5 мм.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Интраоперационный ультразвуковой мониторинг должен включать в себя этапы навигации до и после вскрытия твердой мозговой оболочки, оценку опухоли по разработанной методике и контроль резекции с оценкой стенок остаточной полости.

2. При выборе ультразвуковых датчиков для ИОУЗИ головного мозга (частота и размер сканирующей поверхности) следует учитывать задачи исследования, размеры трепанационного окна и глубину расположения опухоли.

3. Комплекс ультразвуковых и допплерографических критериев обладает высокой чувствительностью (95,3%) и диагностической точностью (92,4%) в определении перифокальных реакций ткани головного мозга.

4. При наличии перифокального отека оценка границ внутримозговых опухолей должна проводиться с учетом изменения интенсивности сигнала области исследования, в режиме цветового и энергетического допплеровского картирования и трехмерной реконструкции изображения.

5. Оценка резекционной полости на предмет наличия остаточной опухолевой ткани базируется на измерении толщины стенок резекционной полости и выявлении участков неравномерного утолщения более 2,5 мм по сравнению с интактными зонами.

6. Применение режима 3D реконструкции при изучении резекционной полости позволяет снизить количество ложноположительных результатов.