La cirugía estereotáctica es una forma mínimamente invasiva de intervención quirúrgica que hace uso de un sistema de coordenadas tridimensionales para localizar pequeños objetivos dentro del cuerpo y realizar sobre ellos alguna acción como ablación , biopsia , lesión , inyección, estimulación , implantación, radiocirugía ( SRS), etc.
Cirugía estereotáctica | |
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Otros nombres | Estereotaxia |
Especialidad | neurocirugía |
En teoría, cualquier sistema de órganos dentro del cuerpo puede someterse a cirugía estereotáctica. Sin embargo, las dificultades para establecer un marco de referencia confiable (como los puntos de referencia óseos , que guardan una relación espacial constante con los tejidos blandos) hacen que sus aplicaciones se hayan limitado, tradicionalmente y hasta hace poco, a la cirugía cerebral . Además del cerebro , la biopsia y la cirugía de la mama se realizan de forma rutinaria para localizar, tomar muestras (biopsia) y extraer tejido. Se pueden utilizar imágenes de rayos X simples ( mamografía radiográfica ), tomografía computarizada y resonancia magnética para guiar el procedimiento.
Otra forma aceptada de "estereotáxica" es "estereotáxica". Las raíces de la palabra son stereo- , un prefijo derivado de la palabra griega στερεός ( estéreos , "sólido"), y -taxis (un sufijo del latín nuevo e ISV , derivado del griego taxis , "arreglo", "orden", de tassein , "arreglar").
Procedimiento
La cirugía estereotáctica funciona sobre la base de tres componentes principales:
- Un sistema de planificación estereotáctico, que incluye atlas , herramientas de coincidencia de imágenes multimodal, calculadora de coordenadas, etc.
- Un dispositivo o aparato estereotáctico
- Un procedimiento estereotáxico de localización y colocación.
Los sistemas de planificación estereotáxica modernos están basados en computadora. El atlas estereotáctico es una serie de secciones transversales de estructura anatómica (por ejemplo, un cerebro humano), representadas en referencia a un marco de dos coordenadas. Por lo tanto, a cada estructura cerebral se le puede asignar fácilmente un rango de tres números de coordenadas, que se utilizarán para posicionar el dispositivo estereotáctico. En la mayoría de los atlas, las tres dimensiones son: latero-lateral (x), dorso-ventral (y) y rostro-caudal (z).
El aparato estereotáctico utiliza un conjunto de tres coordenadas (x, y, z) en un marco de referencia ortogonal ( coordenadas cartesianas ), o, alternativamente, un sistema de coordenadas cilíndricas , también con tres coordenadas: ángulo, profundidad y antero-posterior (o axial) ubicación. El dispositivo mecánico tiene abrazaderas y barras de sujeción de la cabeza que colocan la cabeza en una posición fija con respecto al sistema de coordenadas (el llamado cero u origen). En pequeños animales de laboratorio, estos suelen ser puntos de referencia óseos que se sabe que tienen una relación espacial constante con los tejidos blandos. Por ejemplo, los atlas cerebrales suelen utilizar el meato auditivo externo , las crestas orbitarias inferiores , el punto medio del maxilar entre los dientes incisivos . o el bregma (confluencia de suturas de huesos frontales y parietales), como tales hitos. En humanos, los puntos de referencia, como se describió anteriormente, son estructuras intracerebrales que son claramente discernibles en una radiografía o tomógrafo . En los bebés humanos recién nacidos, el "punto blando" donde se unen las suturas coronal y sagital (conocido como fontanela ) se convierte en el bregma cuando se cierra este espacio. [1]
Las barras guía en las direcciones x, y y z (o alternativamente, en el soporte de coordenadas polares), equipadas con escalas vernier de alta precisión , permiten al neurocirujano colocar la punta de una sonda (un electrodo , una cánula , etc.) dentro del cerebro. , en las coordenadas calculadas para la estructura deseada, a través de un pequeño orificio trepanado en el cráneo.
Actualmente, varios fabricantes producen dispositivos estereotácticos adaptados para neurocirugía en humanos, tanto para procedimientos cerebrales como de columna, así como para experimentación con animales.
Tipos de sistemas de marcos
- Sistema ortogonal simple: la sonda se dirige perpendicularmente a una unidad de base cuadrada fijada al cráneo. Estos proporcionan tres grados de libertad por medio de un carro que se mueve ortogonalmente a lo largo de la placa base o a lo largo de una barra unida paralela a la placa base del instrumento. Adjunto al carro había una segunda pista que se extendía perpendicularmente a través del marco de la cabeza.
- Sistema montado en orificio de fresa: proporciona un rango limitado de posibles puntos de destino intracraneales con un punto de entrada fijo. Proporcionaron dos grados angulares de libertad y un ajuste de profundidad. El cirujano podría colocar el orificio de trépano sobre tejido cerebral no esencial y utilizar el instrumento para dirigir la sonda al punto objetivo desde el punto de entrada fijo en el orificio de trépano.
- Sistemas de arco-cuadrante: las sondas se dirigen perpendicularmente a la tangente de un arco (que gira sobre el eje vertical) y un cuadrante (que gira sobre el eje horizontal). La sonda, dirigida a una profundidad igual al radio de la esfera definida por el arco-cuadrante, siempre llegará al centro o punto focal de esa esfera.
- Sistemas Arc-Phantom: un arco apuntador se adhiere al anillo de la cabeza, que se fija al cráneo del paciente, y se puede transferir a un anillo similar que contenga un objetivo simulado. En este sistema, el objetivo fantasma se mueve en el simulador a coordenadas 3D. Después de ajustar el soporte de la sonda en el arco de puntería de modo que la sonda toque el objetivo deseado en el fantasma, el arco de puntería transferible se mueve del anillo de la base del fantasma al anillo de la base del paciente. Luego, la sonda se baja a la profundidad determinada para alcanzar el punto objetivo en lo profundo del cerebro del paciente. [2]
Tratamiento
Radiocirugía estereotáctica
La radiocirugía estereotáctica utiliza radiación ionizante generada externamente para inactivar o erradicar objetivos definidos en la cabeza o la columna sin la necesidad de hacer una incisión. [3] Este concepto requiere gradientes de dosis pronunciados para reducir la lesión del tejido normal adyacente mientras se mantiene la eficacia del tratamiento en el objetivo. [4] Como consecuencia de esta definición, la precisión general del tratamiento debe coincidir con los márgenes de planificación del tratamiento de 1 a 2 milímetros o más. [5] Para utilizar este paradigma de manera óptima y tratar a los pacientes con la mayor exactitud y precisión posibles , todos los errores, desde la adquisición de imágenes sobre la planificación del tratamiento hasta los aspectos mecánicos de la administración del tratamiento y los problemas de movimiento intrafraccional, deben optimizarse sistemáticamente. [6] Para asegurar la calidad de la atención al paciente, el procedimiento involucra a un equipo multidisciplinario que consiste en un oncólogo radioterapeuta , un físico médico y un terapeuta radioterapeuta. [7] [8] Los programas de radiocirugía estereotáctica dedicados y disponibles comercialmente son proporcionados por los dispositivos Gamma Knife , [9] CyberKnife , [10] y Novalis Radiourgery [11] . [12]
La radiocirugía estereotáctica proporciona una alternativa de tratamiento eficaz, segura y mínimamente invasiva [13] para pacientes diagnosticados con indicaciones malignas , benignas y funcionales en el cerebro y la columna, incluidos, entre otros, tumores primarios y secundarios . [14] La radiocirugía estereotáctica es una opción de manejo bien descrita para la mayoría de las metástasis , meningiomas , schwannomas , adenomas hipofisarios , malformaciones arteriovenosas y neuralgia del trigémino , entre otros. [15]
Independientemente de las similitudes entre los conceptos de radiocirugía estereotáxica y radioterapia fraccionada y aunque se informa que ambas modalidades de tratamiento tienen resultados idénticos para ciertas indicaciones, [16] la intención de ambos enfoques es fundamentalmente diferente. El objetivo de la radiocirugía estereotáxica es destruir el tejido diana mientras se preserva el tejido normal adyacente, donde la radioterapia fraccionada se basa en una sensibilidad diferente del diana y del tejido normal circundante a la dosis total de radiación acumulada . [3] Históricamente, el campo de la radioterapia fraccionada evolucionó del concepto original de radiocirugía estereotáctica tras el descubrimiento de los principios de la radiobiología : reparación, reordenamiento, repoblación y reoxigenación. [17] En la actualidad, ambas técnicas de tratamiento son complementarias ya que los tumores que pueden ser resistentes a la radioterapia fraccionada pueden responder bien a la radiocirugía y los tumores que son demasiado grandes o demasiado cercanos a órganos críticos para una radiocirugía segura pueden ser candidatos adecuados para la radioterapia fraccionada. [dieciséis]
Una segunda evolución más reciente extrapola el concepto original de radiocirugía estereotáctica a objetivos extracraneales, sobre todo en el pulmón, el hígado, el páncreas y la próstata. Este enfoque de tratamiento, denominado radioterapia corporal estereotáxica o SBRT, se ve desafiado por varios tipos de movimiento. [18] Además de los desafíos de inmovilización del paciente y el movimiento asociado del paciente, las lesiones extracraneales se mueven con respecto a la posición del paciente debido a la respiración, el llenado de la vejiga y el recto. [19] Al igual que la radiocirugía estereotáxica, el propósito de la radioterapia corporal estereotáxica es erradicar un objetivo extracraneal definido. Sin embargo, el movimiento del objetivo requiere márgenes de tratamiento más grandes alrededor del objetivo para compensar la incertidumbre de posicionamiento. Esto, a su vez, implica más tejido normal expuesto a dosis altas, lo que podría resultar en efectos secundarios negativos del tratamiento . Como consecuencia, la radioterapia corporal estereotáctica se administra principalmente en un número limitado de fracciones, combinando así el concepto de radiocirugía estereotáctica con los beneficios terapéuticos de la radioterapia fraccionada. [20] Para monitorear y corregir el movimiento del objetivo para un posicionamiento preciso y preciso del paciente antes y durante el tratamiento, se encuentran disponibles comercialmente tecnologías avanzadas guiadas por imágenes que se incluyen en los programas de radiocirugía ofrecidos por las comunidades CyberKnife y Novalis. [21]
enfermedad de Parkinson
La neurocirugía funcional comprende el tratamiento de varios trastornos como la enfermedad de Parkinson , hipercinesia , trastorno del tono muscular, dolor intratable, trastornos convulsivos y fenómenos psicológicos. Se creía que el tratamiento para estos fenómenos se localizaba en las partes superficiales del SNC y SNP. La mayoría de las intervenciones realizadas para el tratamiento consistieron en la extirpación cortical. Para aliviar los trastornos extrapiramidales, el pionero Russell Meyers diseccionó o seccionó la cabeza del núcleo caudado en 1939, [22] y parte del putamen y el globo pálido . Los intentos de abolir el dolor intratable se realizaron con éxito mediante la sección transversal del tracto espinotalámico a nivel de la médula espinal y más proximalmente, incluso a niveles mesencefálicos.
En 1939-1941 Putnam y Oliver intentaron mejorar el parkinsonismo y las hipercinesias probando una serie de modificaciones de las cordotomías lateral y anterolateral . Además, otros científicos como Schurman, Walker y Guiot hicieron contribuciones significativas a la neurocirugía funcional. En 1953, Cooper descubrió por casualidad que la ligadura de la arteria corioidea anterior mejoraba la enfermedad de Parkinson. De manera similar, cuando Grood estaba operando a un paciente con Parkinson, accidentalmente lesionó el tálamo . Esto hizo que los temblores del paciente se detuvieran. A partir de entonces, las lesiones talámicas se convirtieron en el objetivo con resultados más satisfactorios. [23]
Pueden observarse aplicaciones clínicas más recientes [24] en cirugías utilizadas para tratar la enfermedad de Parkinson, como la palidotomía o la talamotomía (procedimientos de lesión) o la estimulación cerebral profunda (DBS). [25] Durante la ECP, se coloca un electrodo en el tálamo, el pálido del núcleo subtalmámico, partes del cerebro que participan en el control motor y que se ven afectadas por la enfermedad de Parkinson. El electrodo está conectado a un pequeño estimulador que funciona con baterías que se coloca debajo de la clavícula, donde un cable pasa por debajo de la piel para conectarlo al electrodo en el cerebro. El estimulador produce impulsos eléctricos que afectan las células nerviosas alrededor del electrodo y deberían ayudar a aliviar los temblores o síntomas asociados con el área afectada.
En la talamotomía , se coloca un electrodo de aguja en el tálamo y el paciente debe cooperar con las tareas asignadas para encontrar el área afectada; después de que se ubica esta área del tálamo, se aplica una pequeña corriente de alta frecuencia al electrodo y esto destruye una pequeña parte del tálamo. Aproximadamente el 90% de los pacientes experimentan un alivio instantáneo del temblor.
En la palidotomía , un procedimiento casi idéntico a la talamotomía, se destruye una pequeña parte del pálido y el 80% de los pacientes ven una mejora en la rigidez y la hipocinesia y un alivio o mejoría del temblor se produce semanas después del procedimiento.
Historia
El método estereotáctico fue publicado por primera vez en 1908 por dos científicos británicos, Victor Horsley , médico y neurocirujano, y Robert H. Clarke, fisiólogo y fue construido por Swift & Son; los dos científicos dejaron de colaborar después de la publicación de 1908. El aparato de Horsley-Clarke utilizó un sistema cartesiano (tres ejes ortogonales). Ese dispositivo está en el Museo de Ciencias de Londres ; Ernest Sachs trajo una copia a los Estados Unidos y se encuentra en el Departamento de Neurocirugía de la UCLA . Clarke utilizó el original para realizar una investigación que condujo a publicaciones de atlas de cerebros de primates y gatos . No hay evidencia de que alguna vez se haya utilizado en una cirugía humana. [26] [27] : 12 [28] El primer dispositivo estereotáctico diseñado para el cerebro humano parece haber sido una adaptación del marco Horseley-Clarke construido a instancias de Aubrey T. Mussen por un taller de Londres en 1918, pero recibió poca atención y no parece haber sido utilizado en personas. Era un marco de latón. [27] : 12 [29]
Martin Kirschner utilizó el primer dispositivo estereotáctico utilizado en humanos como método para tratar la neuralgia del trigémino mediante la inserción de un electrodo en el nervio trigémino y su ablación. Publicó esto en 1933. [27] : 13 [30] : 420 [31]
En 1947 y 1949, dos neurocirujanos que trabajaban en la Universidad de Temple en Filadelfia, Ernest A. Spiegel (que había huido de Austria cuando los nazis tomaron el control [26] ) y Henry T. Wycis, publicaron su trabajo en un dispositivo similar al Horsley-Clarke aparatos en el uso de un sistema cartesiano; se fijó a la cabeza del paciente con un yeso en lugar de tornillos. Su dispositivo fue el primero en usarse para cirugía cerebral; lo usaron para psicocirugía . También crearon el primer atlas del cerebro humano y utilizaron puntos de referencia intracraneales, generados a partir de imágenes médicas adquiridas con agentes de contraste. [27] : 13 [30] : 72 [32]
El trabajo de Spiegel y Wycis despertó un enorme interés e investigación. [27] : 13 En París, Jean Talairach colaboró con Marcel David, Henri Hacaen y Julian de Ajuriaguerra en un dispositivo estereotáctico, publicando su primer trabajo en 1949 y finalmente desarrollando las coordenadas de Talairach . [26] [27] : 13 [30] : 93 En Japón, Hirotaro Narabayashi estaba haciendo un trabajo similar. [26]
En 1949, Lars Leksell publicó un dispositivo que usaba coordenadas polares en lugar de cartesianas, y dos años más tarde publicó un trabajo en el que usaba su dispositivo para apuntar un rayo de radiación al cerebro. [27] : 13 [30] : 91 [33] [34] El sistema de radiocirugía de Leksell también es utilizado por el dispositivo Gamma Knife y por otros neurocirujanos, utilizando aceleradores lineales , terapia de haz de protones y terapia de captura de neutrones. Lars Leksell pasó a comercializar sus inventos al fundar Elekta en 1972. [35]
En 1979, Russell A. Brown propuso un dispositivo, [36] ahora conocido como N-localizer , [37] que permite guiar la cirugía estereotáctica mediante imágenes tomográficas que se obtienen mediante tecnologías de imágenes médicas como la tomografía computarizada de rayos X (CT ), [38] resonancia magnética (MRI), [39] o tomografía por emisión de positrones (PET). [40] El localizador N comprende una barra diagonal que se extiende por dos barras verticales para formar una forma de N que permite mapear imágenes tomográficas en el espacio físico. [41] Este dispositivo se adoptó casi universalmente en la década de 1980 [42] y se incluye en Brown-Roberts-Wells (BRW), [43] Kelly-Goerss, [44] Leksell, [45] Cosman-Roberts-Wells ( CRW), [46] Micromar-ETM03B, [47] FiMe-BlueFrame, Macom y Adeor-Zeppelin [48] marcos estereotácticos y en el sistema de radiocirugía Gamma Knife . [42] Una alternativa al localizador N es el localizador Sturm-Pastyr [49] que se incluye en los marcos estereotácticos de Riechert-Mundinger y Zamorano-Dujovny. [50]
También existen otros métodos de localización que no utilizan imágenes tomográficas producidas por TC, MRI o PET, sino radiografías convencionales. [51]
El método estereotáctico ha seguido evolucionando y, en la actualidad, emplea una mezcla elaborada de cirugía guiada por imágenes que utiliza tomografía computarizada , imágenes por resonancia magnética y localización estereotáctica.
Investigar
La cirugía estereotáctica a veces se usa para ayudar en varios tipos diferentes de estudios de investigación con animales. Específicamente, se utiliza para apuntar a sitios específicos del cerebro e introducir directamente agentes farmacológicos en el cerebro que, de otro modo, no podrían cruzar la barrera hematoencefálica . [52] En roedores, las principales aplicaciones de la cirugía estereotáctica son introducir líquidos directamente en el cerebro o implantar cánulas y sondas de microdiálisis . Las microinyecciones centrales específicas del sitio se utilizan cuando los roedores no necesitan estar despiertos y comportarse o cuando la sustancia que se inyecta tiene una acción de larga duración. Para los protocolos en los que se debe evaluar el comportamiento de los roedores poco después de la inyección, se puede utilizar la cirugía estereotáctica para implantar una cánula a través de la cual se puede inyectar al animal después de la recuperación de la cirugía. Estos protocolos toman más tiempo que las inyecciones centrales específicas del sitio en ratones anestesiados porque requieren la construcción de cánulas, tapones de alambre y agujas de inyección, pero inducen menos estrés en los animales porque permiten un período de recuperación para la curación del trauma inducido en el cuerpo. cerebro antes de la inyección. [53] La cirugía también se puede utilizar para protocolos de microdiálisis para implantar y sujetar la sonda de diálisis y la cánula guía. [54]
Ver también
- Radiocirugía
- Cyberknife
- Cuchillo gamma
- Radiocirugía de Novalis
- Radiología intervencional
- Psicocirugía
- Estereotaxis
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Otras lecturas
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- Philip L. Gildenberg, "Cirugía estereotáctica: presente y pasado", Neurocirugía estereotáctica (Editor: M. Peter Heilbrun). Baltimore: Williams y Wilkins (1988)
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enlaces externos
- Sistema estereotáctico de Leksell
- Aparato estereotáctico. (Foto)
- Praezis Plus: software de planificación estereotáxica.
- MNPS - Sistema de planificación estereotáctica de Mevis.
- StereoCheck: aplicación para iPad / iPhone para calcular y verificar coordenadas estereotáxicas
- Sistema estereotáctico micromar AIM