Deslocação do cérebro na neuronavegação Um dos maiores problemas técnicos que as técnicas convencionais de neuronavegação enfrentam é a deslocação do cérebro. Porque a navegação convencional utiliza os dados de imagem pré-operatórios do paciente. Como o tecido cerebral não é um corpo rígido, a deformação cerebral [29-30] (deformação cerebral), também conhecida como deriva, ocorre frequentemente durante a cirurgia real devido às propriedades biomecânicas dos tecidos, gravidade, alterações da pressão intracraniana, perda de líquido cerebrospinal, operações cirúrgicas, e estado anestésico. Um resumo de 1000 casos de neurocirurgia no Departamento de Neurocirurgia do Hospital Huashan mostrou [31]: deslocamento dural de 2,80 ± 2,48 mm, deslocamento cortical de 5,14 ± 4,05 mm, e deslocamento tumoral de 3,53 ± 3,67 mm, sendo a cirurgia do hemisfério cerebral a mais dramática. Os erros de deslocação cerebral levam a uma diminuição da precisão da localização da neuronavegação utilizando imagens pré-operatórias, o que interfere com a precisão e segurança da cirurgia e leva a resíduos tumorais pós-operatórios ou danos nas estruturas neurovasculares normais. Portanto, o estudo de novas técnicas para corrigir erros de deslocação cerebral tornou-se um tópico actual no campo da cirurgia de neuronavegação. Em geral, a deslocação cerebral pode ser resolvida de três maneiras: (1) técnica de localização de microcateteres; (2) técnica de imagem actualizada por modelo computacional; (3) técnica de imagem intra-operatória em tempo real.
1. Técnica de localização do microcateter Antes da dura-máter ser cortada, um tubo de micro-silicone (1-2 mm de diâmetro) é colocado em redor da lesão sob a orientação da navegação neural. Após o corte da dura-máter, embora o líquido cefalorraquidiano se perca ou o cérebro seja deslocado durante a ressecção da lesão, o microcateter também se move com ele, e o cirurgião pode ainda completar a operação cirúrgica sob a orientação do microcateter. Huashan Neurocirurgia criou este método em 1999, e foi confirmado pela prática clínica a longo prazo que é simples, económico e eficaz, mas a falha é que esta técnica é mais áspera no posicionamento.
2.Model técnica de correcção A deslocação do cérebro é compensada e corrigida pela técnica do software de correcção. Actualmente, existem principalmente três tipos de modelos: modelo matemático (como o modelo de amostra B), modelo físico (como o modelo elástico linear e o modelo da teoria da solidificação) e método do atlas de deformação cerebral (BDA). O núcleo é um método de registo não-rígido, baseado num modelo computacional [32]. No estudo anterior, o nosso grupo concebeu um modelo físico linear elástico e um modelo matemático baseado no algoritmo do tipo “thin-slab” para simular mais precisamente a deformação intra-operatória do tecido cerebral, que é uma forma simples, rápida e fiável de corrigir erros de deformação cerebral.
(1) Modelo matemático tipo Thin-slab Baseado na investigação de alguns estudiosos estrangeiros [33], este grupo prevê a deformação funcional da imagem cerebral através da melhoria do algoritmo de alinhamento não-rígido da imagem 3D de tiras tipo thin-slab para a solução da deformação interna (Número de pedido de patente de invenção: 200910047537.2). O modelo matemático de tiras finas semelhantes a laje é aplicado para interpolar a deformação em qualquer local dentro do tecido cerebral, correspondendo à alteração da posição dos pontos de marcação anatómica. As imagens funcionais do cérebro deformado previstas (BOLD e DTI) são então fundidas com imagens estruturais intra-operatórias de RM para resolver os erros de localização funcional do cérebro causados pelo deslocamento do cérebro [34]. Neste estudo, utilizámos imagens de RM pré-operatórias e imagens de RM intraoperatórias como campos de dados pré-operatórios e intraoperatórios, respectivamente, e a deformação dos pontos de marcador anatómico foi obtida pelo alinhamento dos campos de dados pré-operatórios e intraoperatórios, evitando assim os erros causados pelos modelos físicos, e os resultados tanto das experiências em animais como dos ensaios clínicos verificaram a boa precisão da deformação prevista. Neste estudo, foi alcançada uma navegação neurológica funcional em tempo real baseada em RM intra-operatória de baixa intensidade de campo, o que é um passo preliminar para ultrapassar este problema internacional.
(2) Modelos físicos lineares-elásticos Modelos físicos podem restringir o movimento do tecido cerebral através das suas propriedades biomecânicas (por exemplo, elasticidade do tecido, valor de transferência de pressão de água, etc.), e por isso são também denominados modelos biomecânicos. Em comparação com os modelos matemáticos, as vantagens destes modelos são que podem reduzir significativamente o esforço computacional, não requerem amostras grandes, têm uma precisão fiável e podem ser facilmente aplicados em cenários clínicos. O nosso grupo desenvolveu um modelo físico elástico linear (Patente No. ZL200410024847.X 23/08/2006) para simular com maior precisão a deformação intra-operatória do tecido cerebral.
Experiências finais confirmaram [35, 36] que o erro de previsão médio deste modelo físico elástico linear é <1 mm (0,97±0,44 mm); a precisão de correcção é tão baixa quanto 56,5% e tão alta quanto 90,0%, com uma média de 68,0±9,6%. Com este modelo, escrevemos o software de correcção de deslocamento cerebral, 3D Imageâ que pode ser carregado na plataforma do FDM Excelim-04? um sistema doméstico de neuronavegação (desenvolvido pelo Centro Médico Digital da Universidade de Fudan). Confirmamos através de ensaios clínicos que o modelo prevê resultados fiáveis e pode melhorar significativamente a precisão e segurança da cirurgia de neuronavegação.
(3) conduzir o modelo com base na relação entre a superfície do campo operatório e a deformação profunda, e finalmente gerar imagens de correcção do deslocamento cerebral de alta resolução e precisão preditiva.
3.Intraoperative técnicas de imagem As técnicas de imagem intra-operatórias são actualmente técnicas mais maduras, incluindo TC, ultra-sons e técnicas de imagem por ressonância magnética. As técnicas mais antigas utilizadas para a imagiologia intra-operatória foram a TC e o ultra-som, que foram relatadas pela primeira vez por Shalit (1979) e Rubin (1980), respectivamente. Embora a TC tenha sido melhorada recentemente e tenha boa resolução, especialmente para os ossos, ainda não é tão boa como a RM para tecidos moles, e porque a TC é radioactiva, pode ser prejudicial para o corpo humano quando se trabalha neste ambiente durante muito tempo. A tecnologia de ultra-som intra-operatório desenvolveu-se recentemente rapidamente e pode ser utilizada para imagens 2D e 3D, mas a sua resolução ainda é inferior à da TC ou da RM, e a capacidade de penetração do ultra-som é inversamente proporcional à resolução, ou seja, a penetração diminui quando a resolução aumenta. Por conseguinte, devido a estas deficiências, a aplicação da TC intra-operatória e do ultra-som intra-operatório é limitada e não promovida. Portanto, a ressonância magnética intra-operatória (iMRI) é agora mais comummente utilizada para corrigir o deslocamento do cérebro.