СПОСОБ МАЛОИНВАЗИВНОГО УДАЛЕНИЯ ИНОРОДНЫХ ТЕЛ ИЗ ВЕЩЕСТВА ГОЛОВНОГО МОЗГА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЙРОНАВИГАЦИИ И НАПРАВИТЕЛЯ Российский патент 2024 года по МПК A61B34/20 A61B17/50 A61B8/13 A61M25/88 A61B90/10 

Изобретение относится к области медицины, в частности к нейрохирургии, и может быть использовано для малоинвазивного удаления инородных тел из вещества головного мозга с использованием стереотаксической техники.

Внедрение инородных тел в вещество головного мозга, помимо прямого повреждающего действия в момент проникновения, является потенциальным фактором инфицирования. Миграция металлических инородных тел, таких как пули и осколки, в центральной нервной системе (ЦНС), описанная ранее (Ilkko E., Reponen J., Ukkola V., Koivukangas J. Spontaneous Migration of Foreign Bodies in the Central Nervous System // Clinical Radiology. – 1998. – Vol. 53. – P.221-225.), может служит причиной появления нового неврологического дефицита, а также развития гидроцефалии. Интракраниальные металлические инородные фрагменты могут быть причиной локального токсического повреждения ЦНС и системного токсического поражения (Aaronson D.M., Awad A.J., Hedayat H.S. Lead toxicity due to retained intracranial bullet fragments: illustrative case. J Neurosurg Case Lessons. 2022;4(13):CASE21453.). Поэтому в ходе оперативного вмешательства, помимо удаления очагов размозжения вещества головного мозга, требуется удаление инородных тел. Однако поиск и удаление глубинно расположенных и/или небольших инородных тел, в особенности прилежащих к функционально значимым зонам головного мозга, сопряжён со значительными трудностями. Излишне агрессивное удаление инородных тел приводит к возникновению дополнительного неврологического дефицита. Всё вышеперечисленное обусловлено рядом факторов:

1. отсутствие строгих анатомических ориентиров для полноценной ориентации, особенно в глубокой и узкой в ране мозга;

2. запрет на пальпацию раны мозга;

3. смещение вещества мозга при осуществлении доступа.

Существующие методы интраоперационной навигации для удаления инородных тел, такие как ультразвуковая и рентгеновская навигация, имеют ряд недостатков, не позволяющих признать какой-либо из них в качестве «золотого» стандарта. Так, ультразвуковая навигация является методом, зависимым от исполнителя; при этом не позволяющим осуществить навигацию в непрерывном режиме, так после удаления датчика УЗИ хирург вынужден осуществлять дальнейший поиск инородного тела «по памяти», что зачастую приводит к уклонению от траектории доступа и требует остановки операции для её коррекции. Также интраоперационное ультразвуковое исследование не всегда позволяет визуализировать и идентифицировать инородное тело на фоне посттравматических изменений головного мозга. Данный метод и интерпретация данных зависит от хирурга, требуя от него знания и понимания ультразвуковой картины мозга на различной глубине (Unsgaard G., Rygh О.М., Selbekk Т., Kolstad Т.В., Lindseth F., Nagelhus Hernes Т.А. Intraoperative 3D ultrasound in neurosurgery. // Acta Neurochir (Wien). – 2006. – Vol.148, №3. – Р.235- 253).

Что касается рентгеновской навигации, то в условиях жесткой фиксации головы в скобе Мейфилда осуществление рентгеновской разметки технически сложно, а на полученных изображениях имеется большое количество сторонних металлических деталей от операционного стола и скобы, затрудняющих визуализацию. Также следует учитывать, что в большинстве случаев полученные изображения не являются стандартными проекциями – переднезадней и боковой. Кроме того, инородные тела могут быть рентген негативными.

Также оба эти метода не позволяют идентифицировать большинство функционально значимых структур (внутреннюю капсулу, таламус, прецентральную извилину, пирамидный тракт), что сохраняет вероятность их повреждения при удалении внутримозговых инородных тел, прилегающих к указанным зонам.

Существует способ удаления инородных тел, включающий применение безрамной КТ нейронавигации (Elserry T, Anwer H, Esene IN. Image guided surgery in the management of craniocerebral gunshot injuries. Surg Neurol Int. 2013 Nov 20;4(Suppl 6):S448-54. doi: 10.4103/2152-7806.121642. PMID: 24349869; PMCID: PMC3858805; Bertani R., Perret C.M., Almeida Filho J.A., Souza L.F., Góes P., Monteiro R., Silva Paiva W. Neuronavigation as a minimally invasive tool in the treatment of intracranial gunshot injuries. // Int. J. Burn. Trauma – 2019. – Vol.9, №1. – Р.19-22). При использовании интраоперационной нейронавигации хирург имеет возможность осуществить доступ к объекту при непрерывном контроле положения инструмента в трех проекциях: аксиальной, сагиттальной и фронтальной, а также, при необходимости, в нестандартной косой проекции.

Однако даже в данном методе, широко применяющемся в нейрохирургии, имеется ряд ограничений. Основным и наиболее серьезным недостатком является смещение вещества головного мозга (brain shift) во время операции после вскрытия твёрдой мозговой оболочки (ТМО), аспирации ликвора и доступа к инородному телу, особенно при удалении мелких и глубинно расположенных объектов. По ходу доступа из-за смещения вещества головного мозга нередко происходит уклонение от инородного тела, поскольку траектория к нему четко не определена, что опасно при расположении инородных тел рядом с функционально и жизненно важными структурами. Это снижает вероятность точного определения местоположения и безопасного удаления инородного тела.

В качестве прототипа выбран способ, включающий наведение стереотаксического инструмента при помощи систем оптической безрамной нейронавигации на внутримозговую мишень с использованием дополнительного стереотаксического манипулятора. Способ включает закрепление головы пациента с помощью фиксирующего устройства манипулятора с прикреплением к последнему референтной рамки с реперными точками, осуществление стандартной процедуры оптической привязки референтной рамки к полученному с помощью томографических данных внутримозговому пространству пациента, а затем перенос референтной рамки с головы пациента на копию фиксирующего устройства манипулятора, расположенную вне операционного стола, на ней же закрепляют направляющее устройство манипулятора, и в полученной виртуальной модели внутримозгового пространства, осуществляют наведение стереотаксического инструмента на виртуальную внутримозговую мишень, затем направляющее устройство переносят на устройство манипулятора, фиксирующее голову пациента, и через фрезевое отверстие осуществляют подведение стереотаксического инструмента к внутримозговой мишени (см. патент РФ 2638284, 2016).

Недостатками данного способа являются:

1) необходимость использования дополнительного стереотаксического манипулятора, невходящего в доступные навигационные системы;

2) нацеливание на внутримозговую мишень, подведение стереотаксического инструмента к ней осуществляются последовательно, а для обеспечения нейрохирургического доступа к целевой мишени требуется сохранение фиксированного стереотаксического инструмента в направляющем устройстве, которое будет перекрывать операционное поле микроскопа во время микрохирургического удаления инородного тела;

3) если во время операции необходимо выполнять доступ последовательно к нескольким инородным телам в мозге, то приходится после удаления одного инородного тела перенацеливать инструмент для его введения в следующую целевую точку и так далее, до удаления всех инородных тел. Для нацеливания на следующую точку требуется из-за наличия феномена смещенного мозга интраоперационное обновление томографических данных в навигационной системе, для чего необходимо наличие магнитно-резонансного или компьютерного томографа в операционной.

Цель изобретения – оптимизация удаления инородных тел из вещества головного мозга с использованием нейронавигации и трекеров.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе малоинвазивного удаления инородных тел из вещества головного мозга с использованием нейронавигации и направителя, включающем КТ подготовку, планирование, маркировку инородного тела катетером и микрохирургическое удаление инородного тела, сначала производят установку одного или нескольких катетеров после точечного вскрытия твердой мозговой оболочки при помощи металлического направителя, прицельно подведенного к одному или последовательно к нескольким инородным телам под навигацией по выбранной хирургической траектории, затем, по достижении поверхности инородного тела металлический направитель извлекают, оставляя направляющий катетер у инородного тела, затем направляющий катетер или катетеры подшивают к твердой мозговой оболочке, отсекают на расстоянии 1 см выше поверхности твердой мозговой оболочки, которую затем вскрывают на протяжении 1 см вдоль каждого катетера, и под оптическим увеличением микроскопа осуществляют микрохирургический доступ вдоль визуально определяемого катетера к инородному телу или последовательно к нескольким инородным телам, инородное тело удаляют. В качестве металлического направителя может

быть использован направитель для установки вентрикулярного дренажа или игла для выполнения стереотаксической биопсии.

Технический результат достигается за счет устранения погрешности навигации, возникающей после вскрытия твердой мозговой оболочки. Это обеспечивается за счет маркировки расположения внутримозгового инородного тела. Маркировка осуществляется подведением катетера с помощью стереотаксического наведения направителя для установки вентрикулярного катетера или биопсийной иглы, а при наличии нескольких внутримозговых инородных тел – подведением катетеров к каждому из них.

Результатом изобретения является минимизация интраоперационной травматизации вещества головного мозга при удалении инородного тела за счет прицельного подведения направляющего катетера к инородному телу для предотвращения возможного смещения вещества головного мозга и уклонения от намеченной траектории доступа. Стереотаксическое наведение направляющего катетера осуществляется при помощи стереотаксической рамы или безрамной навигационной системы.

Изобретение иллюстрируется следующими фигурами.

На фиг.1 представлена дооперационная КТ головного мозга пациента с расположенным в глубине вещества левой лобной доли костным отломком.

На фиг. 2 представлена дооперационная КТ головного мозга пациента с расположенным паравентрикулярно переднему рогу левого бокового желудочка головного мозга костным отломком.

На фиг. 3 показана виртуальная трехмерная модель головного мозга пациента, созданная в оперативной памяти компьютера навигационной системы благодаря загруженным в него дооперационным томограммам.

На фиг. 4 показано позиционирование стереотаксического инструмента относительно головы пациента с отображением его на интраоперационном мониторе, на который выведена виртуальная модель головного мозга пациента.

На фиг. 5 показано нацеливание на запланированную мишень головного мозга во время нейрохирургической операции.

На фиг. 6 показаны направляющие катетеры после удаления металлического направителя.

На фиг. 7 показана послеоперационная КТ головного мозга с отсутствием костного отломка в глубине вещества левой лобной доли.

На фиг. 8 показана послеоперационная КТ головного мозга с отсутствием паравентрикулярного костного отломка.

Как и при классической КТ-нейронавигации, разметку осуществляют на основании предоперационно выполненной компьютерной томографии головного мозга пациента. Исследование выполняют без наклона гентри, тонкими срезами с обязательным захватом в поле сканирования всей головы (не допускается обрезка носа, ушных раковин). Планирование доступа осуществляется на рабочей станции стереотаксической рамы или безрамной нейронавигационной системы. Во время планирования определяется точка доступа с траекторией установки трекера. Во время операции, после жесткой фиксации головы в стереотаксической раме либо скобе Мейфилда (при использовании безрамной навигации) и наложения фрезевого отверстия, в соответствии с общими принципами использования стереотаксической рамы либо безрамной навигационной системы осуществляют навигацию направителя для катетера. Существенной особенностью предлагаемого изобретения является то, что, в отличие от стандартного использования рамной или безрамной навигации, широкого вскрытия ТМО перед введением инструмента в мозг не осуществляется. Проводится лишь точечный прокол ТМО для прохождения через неё металлического направителя. Это позволяет избежать истечения ликвора через разрез ТМО и, таким образом, предотвратить интраоперационное смещение мозга (brain shift), которое могло бы изменить пространственные соотношения интракраниальных структур по сравнению с данными дооперационной томографией головного мозга и снизить точность навигации. На металлический направитель непосредственно перед его введением в ткань мозга надевают катетер, затем прицельно по запланированной траектории методом рамной или безрамной навигации вводят катетер по направлению к инородному телу. По достижении инородного тела направитель извлекают, оставляя катетер у поверхности инородного тела. Направляющий катетер подшивают к твердой мозговой оболочке (ТМО) и отсекают на фиксированном расстоянии (1 см) выше поверхности ТМО. Далее выполняют микрохирургический доступ к инородному телу, во время которого осуществляют поднятие костного лоскута и обнажение твердой мозговой оболочки (ТМО), затем вскрывают ТМО вдоль катетера на протяжении 1 см. Таким образом, подведение катетера до вскрытия ТМО позволяет избежать смещения вещества головного мозга, которое неизбежно происходит после ее вскрытия, истечения ликвора и далее по ходу осуществления доступа к инородному телу. Дальнейшие этапы выполняют под увеличением операционного микроскопа. Осуществление доступа к инородному телу вдоль направляющего катетера позволяет прецизионно подойти к объекту, расположенному даже на значительной глубине. Небольшой разрез ТМО, осуществляющийся во время микрохирургического этапа (1 см) также минимизирует истечение ликвора и изменение пространственной анатомии мозга. Обрезка катетера на фиксированном расстоянии (оптимально 1 см) по отношению к поверхности ТМО (и мозга) позволяет визуально следить за его положением по ходу траектории и предотвратить его нежелательное самопроизвольное извлечение из мозга во время выполнения микрохирургического этапа доступа к инородному телу.

Существует также вариант, в котором, при наличии большого костного дефекта (4х4 см и более) пациенту при помощи рамной стереотаксической системы либо безрамной навигации выполняют чрескожное подведение направителя с катетером к инородному телу, металлический направитель извлекают, оставляя направляющий катетер у инородного тела. Направляющий катетер фиксируют к ТМО, отсекают на уровне поверхности кожи. После этого кожно-апоневротический лоскут отсепаровывают от ТМО по краю костного дефекта. ТМО вскрывают на протяжении 1 см, под оптическом увеличением микроскопа выполняют доступ вдоль визуально определяемого направляющего катетера к инородному телу и его удаление.

Существует также вариант, в котором при наличии небольшого костного дефекта (менее 4х4 см) вначале отсепаровывают от ТМО кожно-апоневротический лоскут по краю костного дефекта, делают точечное вскрытие ТМО, осуществляют под интраоперационной рамной или безрамной стереотаксической навигацией подведение направителя с катетером к инородному телу, металлический направитель извлекают, оставляя направляющий катетер у инородного тела. Направляющий катетер фиксируют, отсекают на 1 см выше поверхности ТМО. После этого ТМО вскрывают на протяжении 1 см, под оптическом увеличением микроскопа выполняют доступ вдоль визуально определяемого направляющего катетера к инородному телу и его удаление.

Клинический пример.

Пациент В., 31 год, находился на лечении в отделении нейрохирургии ВМедА имени С.М. Кирова с 23.12.2022г. по 10.02.2023г. с диагнозом: огнестрельное сквозное рикошетирующее проникающее ранение черепа в лобной области слева. Ушиб головного мозга тяжелой степени с формированием контузионного очага в левой лобной доле. Огнестрельный многооскольчатый перелом лобной кости слева со смещением отломков в полость черепа. Множественные ранения лица, ушиб обоих глазных яблок. Инородные тела (костные отломки) в левой лобной доле. Состояние после первичной хирургической обработки огнестрельной черепно-мозговой раны, частичного удаления костных отломков, пластики твердой мозговой оболочки (19.12.2022г.). Посттрепанационный костный дефект лобной кости слева. На КТ головы от 23.01.2023г.: в лобной области слева трепанационный дефект, размерами 43х50 мм. В веществе левой лобной доли визуализируются зоны пониженной плотности размерами 26х22х29 мм, с наличием 2 костных отломков размерами 13х3 мм, передний находится в белом веществе мозга на глубине более 2 см от трепанационного дефекта, задний расположен паравентрикулярно переднему рогу бокового желудочка (фиг. 1, фиг. 2). Томограммы в электронном формате DICOM загружены в навигационную систему Medtronic StealthStationS7.

31.01.2023 г. интраоперационно после фиксации головы пациента в скобе Мэйфилда к операционному столу и регистрации её в компьютере навигационной системы с помощью компьютера оптической безрамной навигационной системы создана виртуальная трехмерная модель головного мозга пациента. Средствами нейронавигации выполнено планирование двух траекторий введения стереотаксического инструмента-направителя (фиг. 3). Выполнена регистрация стереотаксического инструмента-направителя. Осуществлён хирургический доступ к костному дефекта. Проведено позиционирование стереотаксического направителя (фиг. 4), нацелевание его на целевую мишень с определением траектории установки направляющего катетера (фиг. 5). После точечного вскрытия ТМО к инородному телу под контролем оптической безрамной нейронавигации подведен направитель с надетым на него катетером. Металлический направитель удален. Такая же процедура повторена в отношении 2-го костного отломка (фиг. 6). Направляющие катетеры отсечены на 1 см выше поверхности ТМО, фиксированы. Затем последовательно вдоль каждого катетера ТМО вскрыта линейным разрезом длиной 1 см. Под увеличением операционного микроскопа, вдоль направляющего катетера с использованием микрохирургической техники последовательно осуществлен доступ к обоим инородным телам. Костные отломки удалены. При удалении дистального крупного костного отломка удален сателлитно расположенный мелкий костный отломок. ТМО ушита. Выполнена пластика дефекта черепа титановой пластиной, рана ушита. В послеоперационном периоде появления неврологической симптоматики зафиксировано не было.

При послеоперационной контрольной КТ головы от 02.02.2023 г.: в лобной области слева трепанационный дефект, размерами 43х50 мм (без учёта кривизны), прикрытый металлической пластиной, под которой визуализируются пузырьки воздуха. Отмечается отёк мягких тканей с пузырьками воздуха в зоне оперативного доступа. В сравнении с данными КТ-исследования от 23.01.2023 г. - отсутствие костных отломков и повышение плотностных показателей вещества мозга, за счет уменьшения выраженности отека (фиг. 7, фиг. 8).

В послеоперационном периоде неврологический статус без отрицательной динамики на дооперационном уровне.

Способ малоинвазивного удаления инородных тел из вещества головного мозга с использованием стереотаксической либо безрамной нейронавигации и направителя дает возможность осуществлять транскортикальный доступ к инородному телу по определенной заранее траектории вдоль направляющего катетера, что полностью исключает уклонение от цели после вскрытия ТМО, истечения ликвора во время доступа вдоль визуально определяемого направляющего катетера к инородному телу, а также позволяет избежать повреждение функционально значимых мозговых структур. Способ не требует использования каких-либо дополнительных датчиков по ходу операции.

Предложенный способ разработан, прошел клиническую апробацию в клинике нейрохирургии Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова у 6 пациентов.

Изобретение относится к области медицины, в частности к нейрохирургии. Выполняют КТ подготовку, планирование, маркировку инородного тела катетером и микрохирургическое удаление инородного тела. При этом производят установку одного или более катетеров после точечного вскрытия твердой мозговой оболочки (ТМО) при помощи металлического направителя, прицельно подведенного к одному или последовательно к каждому инородному телу под навигацией по выбранной хирургической траектории. Затем, по достижении поверхности инородного тела, металлический направитель извлекают, оставляя направляющий катетер у инородного тела. Затем направляющий катетер или катетеры подшивают к твердой мозговой оболочке, отсекают на расстоянии 1 см выше поверхности ТМО. Далее ТМО вскрывают на протяжении 1 см вдоль каждого катетера и под оптическим увеличением микроскопа осуществляют микрохирургический доступ вдоль визуально определяемого катетера к инородному телу или последовательно к каждому инородному телу. Инородное тело удаляют. Способ позволяет произвести удаление инородных тел, расположенных в глубине вещества головного мозга, не осуществляя широкого вскрытия ТМО, избежать истечения ликвора через разрез ТМО, предотвратить интраоперационное смещение мозга, избежать уклонения от запланированной траектории. 2 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 пр.

1. Способ малоинвазивного удаления инородных тел из вещества головного мозга с использованием нейронавигации и направителя, включающий КТ подготовку, планирование, маркировку инородного тела катетером и микрохирургическое удаление инородного тела, отличающийся тем, что сначала производят установку одного или более катетеров после точечного вскрытия твердой мозговой оболочки при помощи металлического направителя, прицельно подведенного к одному или последовательно к каждому инородному телу под навигацией по выбранной хирургической траектории, затем по достижении поверхности инородного тела металлический направитель извлекают, оставляя направляющий катетер у инородного тела, затем направляющий катетер или катетеры подшивают к твердой мозговой оболочке, отсекают на расстоянии 1 см выше поверхности твердой мозговой оболочки, которую затем вскрывают на протяжении 1 см вдоль каждого катетера, и под оптическим увеличением микроскопа осуществляют микрохирургический доступ вдоль визуально определяемого катетера к инородному телу или последовательно к каждому инородному телу, инородное тело удаляют.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металлического направителя используют направитель для установки вентрикулярного дренажа.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металлического направителя используют иглу для выполнения стереотаксической биопсии.