Ce este și cum funcționează neuronavigația pentru operațiile pe creier

Trecând la lucrurile cu adevărat avansate în tehnologia medicală, am avut plăcerea să văd cum funcționează un aparat de neuronavigație, poate cel mai bun exemplu văzut până acum de tehnologie implicată direct în a salva vieți într-un domeniu foarte dificil, unde este nevoie de mare precizie: cel al operațiilor pe creier.

Neuronavigația chiar seamănă cu navigația clasică folosind un GPS, doar că în loc de harta drumurilor se folosește o hartă a creierului pacientului, iar instrumentele chirurgului sunt detectate de aparat și poziția lor este în permanență monitorizată și indicată pe ecran, exact ca cea a vehiculului pe o șosea (dar cu o precizie mult mai mare).

Chirurgul (Mihai Crăciun, medic primar neurolog) care mi-a explicat totul îmi spunea că astfel inciziile pot fi mai mici, grăbind vindecarea, știe mult mai precis cât a avansat în creier și cât a eliminat din tumori, iar aparatul îi spune dacă se apropie periculos de mult de anumite vase de sânge sau zone cruciale. Mai mult, unele tumori nu pot fi identificate cu ochiul, având aceeași culoare ca a țesuturilor sănătoase, dar aparatul le recunoaște (pentru că au consistență diferită) și le arată chirurgului.

Mi-a spus o analogie foarte bună pentru acest avantaj al neuronavigației: este ca și cum ai ateriza un avion în condiții de ceață. Nu vezi nimic cu ochii, dar aterizezi folosind instrumentele și sistemele electronice de ghidaj, așa cum se întâmplă zilnic în lume.

Cum funcționează totul? Aparatul văzut de mine, un Stryker NAV3 din dotarea MedLife, alcătuiește întâi acea hartă a creierului despre care vorbeam. Harta se face analizând și îmbinând rezultatele mai multor RMN-ul făcute anterior pacientului, măcar vreo trei și realizate la o rezoluție bună.

via GIPHY

Se încarcă în aparat rezultatele analizelor respective, care de fapt sunt scanări tridimensionale ale întregului craniu, de la piele și până în cel mai adânc punct. Analizele RMN se pot face în mai multe moduri, reliefând diverse tipuri de țesuturi (am explicat aici), iar îmbinarea lor se face indicând punctele comune din fiecare set, de exemplu coltul ochiului sau alte elemente ușor de găsit pe ecran. Totul seamănă cu îmbinarea mai multor imagini pentru a crea una panoramică, dacă ați folosit vreodată un software pentru așa ceva.

Aparatul de neuronavigație le îmbină și creează un fel de super-RMN, un model 3D al capului ce poate fi navigat din orice unghi și în orice profunzime, analizându-l de la nivelul pielii și până în adâncime. Există opțiuni rapide de a afișa anumite zone în mai multe proiecții, de a utiliza diverse moduri de vizualizare în contrast, de a “intra” în craniu milimetru cu milimetru, ca în efectele speciale din documentare.

via GIPHY

via GIPHY

În următorul pas, chirurgul marchează anumite zone de interes, după caz. Se conturează manual tumorile, se marchează zonele periculoase sau cele de interes șamd.

(Chirurgul a marcat cu galben o tumoare în creierul acestui pacient anonim, dar real. Observați diversele opțiuni de segmentare automate și de alertă la apropiere de zone sensibile.)

Apoi se stabilește pe aparat strategia pentru viitoarea operație. Aparatul poate indica cel mai bun unghi pentru a ajunge la o anumită zonă, iar chirurgii pot discuta între ei și pot prezenta pacientului cum va decurge totul.

via GIPHY

Asta este doar jumătate din ce poate face aparatul de neuronavigație. Cealaltă jumătate constă în monitorizarea instrumentelor folosite de chirurg în timpul operației, inclusiv unghiurile și adâncimile acestora pe măsură ce sunt introduse în creier.

În cazul unei biopsii, de exemplu, aparatul îi spune chirurgului dacă introduce sonda respectivă în punctul potrivit de pe piele și apoi la unghiul potrivit și adâncimea necesară în creier. Toate acestea apar pe ecran: vezi instrumentul suprapus peste harta creierului exact ca în realitatea augmentată, vezi dacă vârful său a ajuns în tumoarea investigată șamd. S-a terminat cu făcut geometrie cu carioca pe pielea pacientului pentru a calcula distanțe și unghiuri pe baza unor RMN-ul montate pe perete.

În cazul unei operații mai complexe, neurochirurgul vede exact zona în care acționează electrocauterul sau aspiratorul cu ultrasunete, ceea ce pentru tumorile cu formă complicată înseamnă că acesta nu va rata nici un punct al acesteia.

Pentru această parte, Stryker-ul văzut de mine avea avea un cap mobil ce se plasează deasupra pacientului și pe care se află trei camere video în infraroșu și una normală high-definition.

Instrumentele au montate pe ele diverse diode, în poziții bine știute, iar acestea sunt detectate de camerele aparatului și deci poziția lor în spațiu este cunoscută. Tehnologia seamănă mult cu cea de la senzorii Playstation Move, dacă-i mai țineți minte.

(sferele albe sunt detectate de aparat)

Același tip de diode se montează și pe suportul ce fixează capul pacientului, astfel încât inclusiv mișcările acestuia sunt observate de aparat și luate în considerare.

Stryker-ul are și o ieșire de date ce poate fi conectată la un microscop utilizat în neurochirurgie. Chirurgul poate alege să vadă suprapuse în microscop imaginile neuronavigației, ca să nu-și ia ochii de la operație pentru a se uita la ecranul aparatului.

Mie, vă spuneam, mi s-a părut un fel de îmbinare a unor tehnologii aparent simple de analiză și detecție de imagini, dar care la pachet dau un ajutor super-important chirurgului. Cel cu care am vorbit eu îmi spunea că aparatul îi dă și mai multă încredere într-o operație, eliminând incertitudinea în anumite momente. Nu este necesar pentru toate operațiile (pe cele simple le poate complica inutile prin prezența instrumentarului suplimentar și a ecranelor și camerelor), dar este un ajutor bun în majoritatea.

Am întrebat dacă există și dezavantaje. Da, uneori structura creierului se modifică în timpul operației. Există trei instrumente principale pentru a elimina tumori: electrocauterul, care le arde, aspiratorul cu ultrasunete, care le destramă și apoi le aspiră, și aspiratorul normal, care le aspiră direct. Pe măsură ce tumoarea este distrusă, restul țesuturilor din jurul ei se mișcă și reașează, eliberate de presiunea de până în acel moment. Mișcarea lor nu poate fi cunoscută aparatului, care folosește harta generată anterior.

Chiar și așa, se poate utiliza un ecograf pentru a investiga interiorul creierului, dacă este nevoie.

Singurul dezavantaj real, cum ar fi, este că această tehnologie nu poate fi utilizată și în alte părți ale corpului. Inima este în mișcare, nu se poate genera o hartă. Pentru operațiile la coloana vertebrală e mai simplu să desfaci pielea și să analizezi ce-i acolo, că nu există aceeași dificultate precum în cazul craniului. Chiar și așa, aș zice că este folosit exact unde e cel mai important, nu?