Planeamiento neuroquirúrgico informático: resultados con su utilización

Rev. argent. neurocir. v.23 n.1 Ciudad Autónoma de Buenos Aires ene./mar. 2009

Planeamiento neuroquirúrgico informático: resultados con su utilización

Federico Sánchez González, Luis Domitrovic, Tomás Funes, Flavia Clar, Edgar Carrasco, Gilda Di Masi

División Neurocirugía, Hospital de Clínicas "José de San Martín", Facultad de Medicina, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina.

Premio "Sociedad de Neurocirugía de la Provincia de Buenos Aires" Junior

Correspondencia: federicosanchezg@gmail.com
Recibido: diciembre de 2008; aceptado: febrero de 2009

RESUMEN

Objetivo. Describir los resultados obtenidos con el método de planeamiento neuroquirúrgico informático en un grupo de pacientes con patología intracraneana.
Método. Se operaron 10 pacientes (7 varones y 3 mujeres, edad media 60,2 años) con lesiones intracraneanas (1 absceso, 5 tumores intraxiales y 4 tumores extraxiales). Se obtuvieron imágenes de TAC y/o IRM en formato DICOM, siendo luego procesadas con un software (MRIcro V1.40) generando reconstrucciones tridimensionales de la cabeza de los pacientes. Se definieron áreas de interés intracraneanas, proyectándolas hacia la superficie. Se fusionó la reconstrucción con una fotografía del paciente, permitiendo planear el sitio más indicado para la incisión y craneotomía. En las lesiones que no poseían expresión cortical se combinó con la estereotaxia.
Resultados. En todos los casos, las incisiones y craneotomías fueron adecuadas para alcanzar los blancos quirúrgicos. Al comparar este método con el estereotáctico, se observó coincidencia en el planeamiento del abordaje. Todos los pacientes evolucionaron sin déficit neurológico postoperatorio nuevo o agregado.
Conclusión. El planeamiento neuroquirúrgico informático permitió ubicar adecuadamente las lesiones intracraneanas en forma sencilla y con un bajo costo.

Palabras clave: Cirugía guiada por imágenes; MRIcro; Neuroimágenes; Planeamiento neuroquirúrgico; Reconstrucción tridimensional.

ABSTRACT

Objective: To describe the results obtained with the method of computerized neurosurgical planning in a group of patients with intracranial pathology.
Method: 10 patients (7 men and 3 women, median age 60,2 years) presenting intracranial lesions (1 abscess, 5 intra-axial and 4 extra-axial tumors) were operated on. Images of CT and/ or MRI in DICOM format were obtained before each surgery. They were processed with a software (MRIcro V1.40) generating three-dimensional reconstructions of the head of the patients. Intracranial regions of interest were defined, projecting them towards the surface. A photograph of the patient and the 3D reconstruction were then merged, allowing us to plan the most indicated site for the incision and craniotomy. In the cases without cortical expression, the planning was made with this technique combined with stereotaxis.
Results: In all the cases, the incisions and craniotomies were adequate to reach the surgical targets. When comparing this method with the stereotactic, coincidence was observed in the planning of the approach. All the patients evolved without new or added postoperative neurological deficit.
Conclusion: the computerized neurosurgical planning allowed an adequate location of the intracranial lesions in a simple way, and with a low cost.

Key words: Image guided surgery; MRIcro; Neuroimages; Neurosurgical planning; Three-dimensional reconstruction.

INTRODUCCIÓN

Clásicamente la neurocirugía se ha basado en puntos craneométricos y reparos anatómicos de planos superficiales para realizar el planeamiento de un abordaje determinado, previendo la localización en profundidad de estructuras anatómicas intracraneanas. La utilización de la guía estereotáctica y la neuronavegación aportan precisión y mínima invasividad a los procedimientos neuroquirúrgicos, pero éstas no siempre se encuentran disponibles en las instituciones hospitalarias de nuestro país. Por lo tanto, el neurocirujano cuenta, en la mayoría de los casos, con sus conocimientos anatómicos previos y las imágenes bidimensionales, de tomografía (TAC) y resonancia magnética (IRM) para la toma de decisiones en cuanto al abordaje de determinada patología; incluyendo esto, el planeamiento del tipo de incisión, la craneotomía y la trayectoria que utilizará para atravesar estructuras normales generando el menor daño posible. Existen numerosas publicaciones que muestran métodos para localizar en forma aproximada áreas elocuentes, surcos, cisuras, ventrículos, estructuras vasculares, etc., tomando como reparo estructuras superficiales (Fig. 1)¹. Esta capacidad de "visión de rayos X", puede alcanzarse progresivamente durante la formación en la especialidad, con el estudio constante de la anatomía y la práctica quirúrgica, resultando irreemplazable para la correcta ejecución de la neurocirugía. Con la ayuda de las neuroimágenes, este proceso se ve facilitado, ya que proveen información valiosa sobre la relación de estructuras normales y patológicas.

Fig.1. Estructuras de reparo superficiales, utilizadas habitualmente para el planeamiento neuroquirúrgico. Trazando una línea que sigue la dirección de la sutura sagital, desde el nasión hasta el inión, se marca un punto 2 cm por detrás del punto medio (50%), y luego una línea que une a este último con el punto medio del borde cigomático superior, de esta manera puede ubicarse en forma aproximada la dirección de la cisura de Rolando. Por otro lado si marcamos en la misma línea (nasión-ínión), la unión de su tercio medio con su tercio posterior, y luego trazamos otra línea que se dirige anteriormente hacia el punto frontocigomático, podremos ubicar en forma aproximada, la cisura de Silvio. (Modificado de: Rhoton AJ. The cerebrum. Anatomy. Neurosurgery 2007;61 (1 Suppl):37-118.)

La adquisición de imágenes por TAC e IRM se realiza en planos bidimensionales (axiales, sagitales y coronales), siendo posible con el software del scanner, la generación de volúmenes tridimensionales reales mediante la superposición de dichas imágenes. En los últimos años, la entrega de estudios en formato de imagen digital y comunicación (DICOM), junto con el desarrollo de software diseñado para funcionar en computadoras personales, ha posibilitado la reconstrucción tridimensional con mínimos recursos informáticos^2,3.
El objetivo de esta presentación es describir los resultados obtenidos en los procedimientos en los que se aplicó el método de planeamiento neuroquirúrgico informático.

MATERIAL Y MÉTODO

La población estuvo formada por 10 pacientes (7 varones y 3 mujeres, edad media 60,2 años) con lesiones expansivas intracraneanas (1 absceso, 5 tumores intraaxiales, 4 tumores extraaxiales), cuyas características principales se resumen en la tabla 1.

Tabla 1. Pacientes

Se estudió a todos los casos mediante imágenes de TAC e IRM con secuencias volumétricas, con una separación de entre 1 y 2 mm entre cada corte axial. Se solicitaron las imágenes en archivos digitales con formato DICOM, los cuales fueron luego procesados en una computadora personal con un microprocesador Pentium IV® de 3,2 GHz. Éstos fueron convertidos a formato ANALYZE, mediante la utilización de un software "freeware" disponible en internet, llamado MRIcro v1.40 (Chris Rorden, http://sph.sc.edu/comd/rorden/ mricro.html)³, el cual permite generar volúmenes tridimensionales a partir de imágenes bidimensionales axiales, sagitales o coronales (Fig. 2). Posee además una función que permite delimitar y colorear cualquier área de interés (tumor, estructura vascular, ventrículo, etc.), definida como ROI (region of interest), en todos los cortes bidimensionales en que ésta aparezca (Fig. 2). Una vez concluido este proceso, puede generarse también un volumen de la ROI, superponiéndolo con el resto de la reconstrucción de la cabeza del paciente, permitiendo establecer su relación con reparos superficiales (conducto auditivo externo, pabellón auricular, arco superciliar, nasion, inion, keyhole, etc.). Se toman así parámetros para el planeamiento adecuado tanto de la localización y tipo de incisión en piel, como de la craneotomía y de la trayectoria a seguir para alcanzar el blanco quirúrgico (Fig. 3)⁴. Otra característica de este programa, es la posibilidad de seleccionar la profundidad de los planos que uno desea visualizar (ej.: piel, músculo, hueso y suturas, corteza cerebral) (Fig. 4). Se han creado a su vez, algoritmos matemáticos para la automatización de esta función, los cuales se encuentran incluidos en el programa y están destinados a la visualización directa la corteza cerebral a través de la supresión de todas las capas más superficiales ("skull strip") de manera automática. Es necesario tener en cuenta que el estudio ideal a solicitar es una IRM volumétrica, para que la imagen final tenga alta definición de las circunvoluciones, surcos y cisuras (Fig. 5).

Fig. 2. Procesamiento con MRIcro de imágenes axiales bidimensionales de TAC, generando un modelo 3D del paciente. En rojo se ha definido una región de interés (absceso cerebral).

Fig. 3. A. Cortes axiales de IRM, T1 con gadolinio, que muestra lesión extraxial en región frontal derecha, en estrecha relación con el seno frontal. Procesamiento con MRIcro. B. Se definen 2 regiones de interés (ROI): la lesión tumoral (violeta) y el seno frontal (verde). C. Se realiza la reconstrucción tridimensional, visualizándose el volumen de la lesión tumoral y el seno frontal en superposición con estructuras de superficie, sirviendo de reparo para planear la incisión y la craneotomía.

Fig. 4. Estudio tomográfico de cerebro, con marco de estereotaxia colocado. Procesamiento con MRIcro. A. Reconstrucción tridimensional de la cabeza del paciente. Se definieron en los cortes axiales 2 ROI, la lesión tumoral (violeta) y la sutura coronal derecha (verde), mostrando la relación estrecha entre ambas. B. Profundización de planos, llegando a visualizar el cráneo y sus suturas.

Fig. 5. A. IRM volumétrica de encéfalo. B. Procesamiento con MRIcro: reconstrucción tridimensional, conservando plano cutáneo, y con supresión automatizada de capas superficiales ("Skull Strip"), permitiendo la visualización directa de circunvoluciones, surcos y cisuras en el modelo tridimensional. En violeta se proyecta hacia la corteza la lesión expansiva. Las flechas blancas señalan la cisura de Rolando. C. Marcación estereotáctica coincidente con planeamiento informático. D. En amarillo se señala la proyección de la lesión. E. Fotografía luego de la resección completa.

Existen numerosos programas informáticos gratuitos, disponibles en internet, utilizados para el manejo de los archivos de neuroimágenes bidimensionales en formato DICOM (ej.: DICOMWORKS). Éstos permiten, en los estudios de TAC o IRM, tomar medidas reales exactas en milímetros, entre las distintas estructuras. Pero esto no resulta posible de realizar sobre las reconstrucciones tridimensionales, por lo tanto, para definir medidas, se debe recurrir a la superposición del volumen reconstruido sobre una fotografía del paciente^2,5. Este método nos muestra la relación entre las imágenes radiológicas 3D (identificando reparos superficiales, regiones de interés previamente definidas, etc.) y la realidad (Fig. 6)⁵. Para lograr tomar medidas, colocamos una grilla milimetrada preimpresa, transparente y flexible, o bien una grilla directamente dibujada sobre la piel que se encuentra sobre el área cerebral de interés. Se toma luego una fotografía en un perfil o frente estricto y se realiza el procesamiento posterior en un programa que fusiona ambas imágenes (reconstrucción 3D y fotografía), haciendo coincidir ciertos reparos como el pabellón auricular, el conducto auditivo externo y el arco superciliar. La grilla nos otorga la capacidad de determinar en qué cuadrantes de la misma se encuentra el blanco quirúrgico, definido previamente en el modelo tridimensional (Fig. 7). Así, podremos marcar adecuadamente la incisión y planear el resto del abordaje.

Fig. 6. A. TAC que evidencia absceso cerebral temporal derecho, asociado a otomastoiditis por lo que fue intervenido previamente. B. Definición de ROI. C. Fotografía digital de perfil del paciente y orientación adecuada de la reconstrucción tridimensional. D. Fusión de fotografía y reconstrucción 3D, observando ubicación adecuada de incisión.

Fig. 7. A. IRM que muestra lesión a nivel temporal izquierda. Reconstrucción 3D de IRM, se identifica región de interés en rojo (tumor cerebral) proyectada sobre la corteza cerebral (B) y piel (C). D. Fotografía de perfil, grilla centimetrada transparente sobre cuero cabelludo. E. Fusión de ambas imágenes, identificación de cuadrantes en grilla sobre los cuales debe planearse incisión y craneotomía.

En cinco de los pacientes cuyas lesiones no presentaban expresión cortical (1 absceso y 4 tumores intraaxiales) se comparó simultáneamente el método estereotáctico con el de reconstrucción tridimensional, pudiendo cotejar los parámetros que nos proveyeron ambos en cuanto a la localización, tipo de incisión y craneotomía.

RESULTADOS

En 5 de los casos (1 tumor intraaxial con expresión cortical y 4 tumores extraaxiales) se realizó exclusivamente el planeamiento con esta técnica, limitando lo máximo posible la extensión de la incisión y la craneotomía, obteniendo en todos los casos resultados satisfactorios con respecto al alcance del blanco. En ninguno de los casos surgió la necesidad de ampliar el abordaje. Ninguno de los pacientes presentó déficit neurológico postoperatorio nuevo o agregado al que ya tenían previamente.
Por otro lado, en el resto de los pacientes (1 absceso y 4 tumores intraaxiales profundos), se colocó el marco de estereotaxia y se tomaron las coordenadas correspondientes. Al mismo tiempo se planeó la incisión, la craneotomía y la trayectoria aproximada que debería seguir la aguja para alcanzar el blanco, en base a la reconstrucción 3D. En los 4 casos de tumores profundos se obtuvo coincidencia entre los dos métodos con respecto a la localización y extensión, tanto de la incisión como de la craneotomía. En estos casos se decidió previamente, y teniendo en cuenta el proveerle al paciente el mejor tratamiento disponible, no realizar la corticotomía ni seguir la trayectoria quirúrgica basándonos exclusivamente en la reconstrucción, debido a que hubiéramos estado comparando la estereotaxia, un método ya comprobado como estándar de oro para la localización, contra otro que provee solamente medidas aproximadas5. Por lo tanto, vemos a la generación de imágenes 3D, como un "complemento" útil en los casos que requieran la guía estereotáctica, y no como un reemplazo. En cuanto al caso del absceso cerebral (Fig. 6), se obtuvo también una buena correlación entre el planeamiento con ambos métodos. En este grupo de pacientes tampoco fue necesario ampliar el abordaje ya planeado, y ninguno de los pacientes presentó déficit neurológico postoperatorio nuevo o agregado al que tenían previamente.

DISCUSIÓN

La práctica de la neurocirugía demanda, para el correcto abordaje de cualquier blanco intracraneano, conocimientos anatómicos sólidos, no sólo de estructuras cerebrales, sino también de la relación espacial que hay entre ellas y estructuras superficiales cutáneas y óseas. Este conocimiento es irreemplazable. La posibilidad de obtener neuroimágenes en los distintos planos bidimensionales (axial, coronal y sagital) contribuye a facilitar este proceso. Existen métodos como la estereotaxia y la neuronavegación que nos proveen de precisión ampliamente demostrada para la localización de determinado blanco quirúrgico, pero que no siempre se encuentran disponibles. Por lo tanto, la mayoría de las veces, el neurocirujano cuenta con su bagaje de conocimientos, su experiencia y las imágenes de IRM o TAC para el planeamiento neuroquirúrgico. Basados en esto, hemos utilizado en los últimos años, un método para aprovechar al máximo las imágenes que nos son provistas en formato digital (DICOM). Mediante la utilización del software MRIcro, realizamos el procesamiento de los archivos, ya descripto previamente, obteniendo volúmenes tridimensionales de la cabeza del paciente. Se realiza además la identificación de estructuras normales o patológicas (áreas de interés), mediante el coloreado de las mismas y se superponen por transparencia con esta reconstrucción. De esta manera proyectamos elementos profundos hacia la superficie craneana, permitiéndonos tomar decisiones más precisas al realizar un abordaje⁶.
Algunas instituciones utilizan este método desde hace ya varios años^7,8. Se ha intentado medir la precisión del mismo para su utilización en la neurocirugía y se ha visto que puede existir un margen de error⁹, debido tanto a la deformación de las imágenes de IRM, como las obtenidas por fotografía digital, que están destinadas a la fusión². Cuando se trata de alcanzar estructuras o lesiones pequeñas, es lógico que se utilice y se complemente el presente método con la estereotaxia o la neuronavegación. También es importante tener esto en cuenta cuando el blanco quirúrgico, además de ser pequeño, sea profundo, caso en el cual se requiere precisión aún mayor para no dañar inútilmente estructuras funcionales adyacentes o que se encuentren en el trayecto utilizado, ya que sin la guía en tiempo real, que proveen la neuronavegación, la estereotaxia y/o la ecografía podemos fácilmente perder el rumbo planeado previamente. Es por ello que recomendamos cautela en la utilización exclusiva de este método cuando se trate del planeamiento de estos casos.
Si bien nuestra experiencia describe la utilización del método para el planeamiento de abordajes neuroquirúrgicos, han sido publicadas otras aplicaciones. Por ejemplo, en cirugía de epilepsia: para la fusión de imágenes con IRM funcional, para visualización tridimensional de áreas elocuentes en relación a focos epileptógenos, o también para planear la colocación de grillas subdurales y la visualización de la ubicación postoperatoria de las mismas, con respecto a los surcos y circunvoluciones^10-12. El mapeo cerebral, utilizado en la resección de tumores adyacentes a áreas elocuentes, puede ser favorecido al conocer previamente la posición de las lesiones con respecto a determinada circunvolución13. También se ha publicado su aplicación en cirugía neurovascular, para el planeamiento del by pass témporosilviano¹⁴.

CONCLUSIÓN

• En todos los casos presentados en este trabajo, cuyos abordajes fueron planeados informáticamente mediante el método previamente descripto, se obtuvieron resultados adecuados en cuanto al alcance de determinado blanco quirúrgico.
• Presenta varias ventajas como son el bajo costo, los mínimos recursos informáticos necesarios y la posibilidad de estar disponible en cualquier servicio de neurocirugía de nuestro país. Creemos que le servirá especialmente al neurocirujano en formación, para entender y estudiar más fácilmente la anatomía en forma tridimensional.

Agradecimientos

A los Dres. Juan José Mezzadri, José M. Otero y Mariano Socolovsky por su colaboración en la realización de este trabajo.

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