СПОСОБЫ КАРТИРОВАНИЯ МОЗГА
METHODS OF CEREBRAL MAPPING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к медицине, а именно к способам картирования мозга.
Уровень техники
Головной мозг человека отличается сложнейшей функциональной организацией, персонализированное изучение которой определяет успешность хирургического лечения патологий данного органа.
Для того, чтобы отделить функционально значимые структуры мозга от функционально малозначимых и максимально радикально удалить патологический очаг с минимальной травматичностью, в нейрохирургии широко используется метод функционального картирования, включающий стимуляцию или регистрацию активности структур интереса.
В частности, электростимуляционное картирование предполагает фокальную электростимуляцию мозга при помощи специальных электродов (например, электродов-зондов), приложение которых к мозговой поверхности вызывает различные эффекты (например, сокращение мышц или остановку речи) и позволяет судить о функциональной специализации картируемых структур. Найденные функциональные зоны маркируют при помощи стерильных бумажных этикеток с разными символами: цифрами, буквами и проч. [1-3].
Проблема данного способа картирования заключается в том, что передвижение картирующего устройства (электрода-зонда) по поверхности мозга происходит хаотично, в отсутствие упорядоченной системы ориентиров. Это приводит к пропусканию одних зон и повторному прохождению других. Пропускание может вызывать ложно отрицательные результаты, а повторная стимуляция провоцировать эпилептические приступы.
При выполнении резекции патологического очага этикетки легко смещаются, что в ряде случаев вынуждает повторно картировать мозг. Потеря этикеток из поля зрения может приводить к их случайному оставлению в теле пациента с развитием воспалительной реакции на целлюлозу как на инородное тело. Кроме того, этикетки экранируют маркируемые структуры и препятствуют их повторной стимуляции в тех случаях, когда это необходимо.
Раскрытие изобретения
Технический результат предполагаемого изобретения - повышение эффективности картирования мозга.
Для достижения указанного технического результата разработано два взаимно дополняющих способа.
Первый способ включает накладывание гибкой полимерной сетки на обнаженную мозговую поверхность и определение проекции на сетку функциональных центров при помощи стимуляции или регистрации активности участков мозга сквозь соответствующие им ячейки сетки.
Активность участков мозга можно изучать при помощи их электростимуляции электродом-зондом.
При проведении картирования возможна маркировка интересующих участков мозговой поверхности при помощи стерильного биосовместимого красителя, например, бриллиантового зеленого или метиленового синего, наносимого на нити сетки или на мозг сквозь соответствующие ячейки.
Второй способ включает накладывание гибкой полимерной сетки на обнаженную мозговую поверхность, определение проекции на сетку патологического очага, вырезание ячеек, расположенных над ним, и резекцию очага сквозь полученное отверстие, при этом сетка остается на месте до завершения резекции.
Проекцию на сетку патологического очага можно выявить при помощи различных видов нейронавигации - ультразвуковой, оптической, электромагнитной, электрофизиологической, метаболической и т.д.
Картирование по первому способу за счет упорядочивания передвижения электрода-зонда позволяет предотвратить пропускание функциональных зон и их избыточную повторную стимуляцию, что снижает риск развития послеоперационного функционального дефицита и интраоперационных эпилептических приступов.
Картирование по второму способу позволяет с высокой точностью определить расположение патологического очага в системе сетки, а использование данного способа в совокупности с первым позволяет установить границы безопасной резекции патологического очага и соблюдать их в процессе операции.
В совокупности это повышает эффективность картирования мозга.
Описание чертежей
На фиг. 1 изображена фотография гибкой полимерной сетки в момент ее использования при нейрохирургической операции. Сетка зафиксирована на коре мозга за счет естественной адгезии. В правом нижнем углу виден монополярный электрод-зонд, при помощи которого проводят электростимуляционное картирование (первый способ).
На фиг. 2 изображена фотография проекций опухоли и функциональных зон на ячейки сетки. Зеленая штриховая линия соответствует границам опухоли, выявленным при помощи электромагнитной нейронавигации (второй способ). Желтый квадрат соответствует моторному центру левой дельтовидной мышцы.
На фиг. 3 изображена фотография процесса резекции опухоли сквозь отверстие, вырезанное в сетке (второй способ).
Осуществление изобретения
Изобретение включает два взаимно дополняющих способа картирования мозга.
Первый способ включает накладывание гибкой полимерной сетки на обнаженную мозговую поверхность и определение проекции на сетку функциональных центров при помощи стимуляции или регистрации активности участков мозга сквозь соответствующие им ячейки сетки.
Второй способ включает накладывание гибкой полимерной сетки на обнаженную мозговую поверхность, определение проекции на сетку патологического очага, вырезание ячеек, расположенных над ним, и резекцию очага сквозь полученное отверстие, при этом сетка остается на месте до завершения резекции.
Более детально, трансретикулярное картирование проводится следующим образом.
Нейрохирург выполняет хирургический доступ к исследуемой поверхности головного мозга, после чего накладывает на нее стерильную сетку. Для этого, в частности, подходит сетка для картирования мозга (патент RU 2693691 от 03.07.2019 г.).
Сетка прилипает к влажному мозгу и таким образом фиксируется.
С целью документации расположения сетки относительно структур мозга можно провести фотосъемку операционного поля или зарегистрировать модель сетки в системе нейронавигации.
После этого нейрохирург осуществляет картирование головного мозга сквозь ячейки сетки, последовательно перемещая картирующий инструмент (например, электрод-зонд) по системе ориентиров, которую они задают.
В том случае, если необходимо выделить определенные части мозга, производится их маркировка посредством стерильного биосовместимого красителя (например, бриллиантового зеленого или метиленового синего), наносимого на нити сетки или на мозг сквозь соответствующие ячейки.
В том случае, если сетка имеет квадратные ячейки, задающие ортогональную систему координат, возможно кодирование подлежащих образований, а также осуществление записи результатов картирования мозга в соответствии с заданным кодом.
Если целью операции является удаление патологического очага (внутримозговой опухоли, эпилептогенной зоны и т.д.), необходимо определить его проекцию на сетку, вырезать расположенные над ним ячейки, поочередно приподнимая релевантные нити микропинцетом и разрезая их микроножницами, и затем удалить очаг сквозь полученное отверстие. Сетка при этом остается на месте до завершения резекции и задает границы безопасности.
Проекцию патологического очага на сетку можно определить при помощи различных видов нейронавигации - ультразвуковой, оптической, электромагнитной, электрофизиологической, метаболической и т.д.
После проведения необходимых процедур нейрохирург извлекает сетку и закрывает рану.
При помощи указанных способов был прооперирован пациент (мужчина, 25 лет, правша) с глиомой, расположенной в правой верхней лобной извилине, близко к первичной моторной зоне. В области доступа провели стандартное электростимуляционное картирование, затем для профилактики приступов кору оросили холодным физиологическим раствором и повторили картирование с помощью сетки (см. Фиг. 1-3).
Стандартное картирование дало отрицательный результат. Сетка же позволила обнаружить у задней границы опухоли моторный центр левой дельтовидной мышцы площадью в одну ячейку (2,5×2,5 мм). Опухоль удалили сквозь отверстие, вырезанное в сетке. Во время микрохирургических манипуляций сетка оставалась неподвижной за счет плотной адгезии к влажной коре. Центр дельтовидной мышцы был сохранен. Послеоперационный функциональный дефицит отсутствовал, эпилептических припадков не возникло.
Список использованной литературы
1. Кобяков Г.Л., Лубнин А.Ю., Куликов А.С., Гаврилов А.Г., Горяйнов С.А., Поддубский А.А., Лодыгина К.С. Краниотомия в сознании. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2016; 80(1): 107-116.
2. Byrne R.W. (ed.) Functional Mapping of the Cerebral Cortex: Safe Surgery in Eloquent Brain. - Switzerland: Springer International Publishing, 2016. - 229 p.
3. Penfield W., Boldrey E. Somatic motor and sensory representation in the cerebral cortex of man as studied by electrical stimulation. Brain. 1937; 60:389-443.