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Neuronavegación

Neuronavegación

Dr. Alberto Ochoa Govin. Doctor en Medicina. Especialista en Neurocirugía. Centro Integral de Especialistas. Cúcuta Colombia.
INTRODUCCIÓN

Las nuevas técnicas de Neuronavegación, que permiten a los neurocirujanos localizar tumores cerebrales y objetivos quirúrgicos específicos en la sala de operaciones con un báculo inalámbrico, han sido asombrosas en su precisión.

La Neuronavegación es una tecnología que ha sido usada y desarrollada en contados países del mundo, sobre todo en países desarrollados o del primer mundo desde principios de la década de los noventa y por ello cientos de pacientes con desórdenes tumorales benignos o malignos se han beneficiado con esta tecnología.

De manera exitosa se llevó a cabo en días pasados en Bucaramanga la ciudad bonita de Colombia el Primer Workshop Latinoamericano sobre técnicas en neurocirugía mediante el uso del Neuronavegador, evento al cual fui invitado a participar y compartir junto a destacados médicos neurocirujanos de Suramérica, Ecuador, Perú y de diferentes ciudades de Colombia.

Aconteciendo en el primer curso de adiestramiento en neuronavegación y neuroncología en Latinoamérica organizado por el servicio de neurocirugía de la clínica Carlos Ardila Lúlle (FOSCAL), en conjunto con el grupo BRAINLAD y la Universidad Autónoma de Bucaramanga (UNAB).

El programa se inicio con el Simposio de Neuronavegación y Neuroncología inaugurado por el Dr. Virgilio Galvis Presidente de la Junta Directiva de la FOSCAL y la Dra. Luz Marina Corso, Decana de la Facultad de Salud de la Unab, donde se hizo referencia a un versátil espectro de todo lo que es posible hacer actualmente en el tratamiento de los tumores cerebrales, fueron relevantes la mención de tecnologías modernas como la radiocirugía estereotáxica y la presentación de una cirugía de un tumor cerebral maligno guiada con la utilización de fluorescencia con el uso del ácido 5-aminolevulínico (5-ALA) que es un método que se realiza mediante la utilización de un microscopio quirúrgico con filtros especiales, y la exposición a luz azul, lo que nos hace ver los tumores cerebrales (gliomas) en color rojo.

La gran ventaja es que le permite al neurocirujano diferenciar visualmente y delimitar con facilidad el tumor maligno del tejido cerebral normal o sano subyacente y así poder resecar la lesión expansiva en su totalidad evitando el daño cerebral.

Consecutivamente y durante toda una semana de trabajo se cumplió en la institución con una serie de actividades teórico prácticas programadas, y donde se presento a los especialistas nacionales y extranjeros la Neuronavegación avanzada tecnología que consta de un sistema de triangulación satelital que mediante imágenes de resonancia magnética nuclear (RMN) y tomografía axial computarizada (TAC) le permite al neurocirujano visualizar la trayectoria dentro del cerebro previo a la cirugía y durante todo el procedimiento neuroquirúrgico y de esta manera lograr la resección de lesiones tumorales de una forma más segura con un menor tiempo operatorio y de hospitalización.

El objetivo del curso fue el entrenamiento en la tecnología de la Neuronavegación, brindarnos una herramienta para la aplicación práctica y desarrollo de diferentes métodos que esta nueva tecnología tiene para los pacientes en neurocirugía de cerebro y columna, donde el nutrido grupo de neurocirujanos compartieron discusiones científicas y académicas con profesores de reconocimiento mundial sobre este tema. Conocer todo el potencial que se puede hacer con el sistema de Neuronavegación de Brainlab.

La dirección científica del curso estuvo a cargo por el Dr. José Valerio Pascua Neurocirujano Oncólogo, Cleveland Clinic U.S.A. La coordinación científica del curso se realizo por el Dr. Gabriel Vargas Grau Neurocirujano de la FOSCAL Bucaramanga.

La Neuronavegación es una tecnología de extraordinario alcance en cirugía del encéfalo y la columna vertebral, que a mi consideración es como navegar dentro del cerebro asistido por una visualización virtual de imágenes tridimensionales; hoy disponible en Colombia, reduce los costos, brinda una mejor calidad de vida al paciente y es una herramienta de gran ayuda para el neurocirujano en el tratamiento de lesiones cerebrales.

Esta técnica favorece realizar con mayor exactitud y mayor accebilidad la resección de lesiones dentro del cerebro y la medula espinal con menos complicaciones quirúrgicas, de tal forma que el conocimiento neuroanatómico como neurocirujanos y de técnicas microquirúrgicas mas el uso de esta tecnología nos permite el acceso a estas lesiones y nos da seguridad de poderlas resecar en zonas que anteriormente eran de muy difícil acceso o no existía el acceso, como son las zonas elocuentes o funcionales del cerebro.

Es especialmente importante en la cirugía de aquellas lesiones que implican y comprometen la profundidad del tejido cerebral por orientarnos espacialmente y darnos la dirección precisa, puntual del blanco o target dentro del cerebro, para llegar hasta la lesión que se debe extirpar.

Actualmente en la Neurocirugía Oncológica la Neuronavegación ha sido uno de los grandes avances para desarrollar esta parte de la Neurocirugía. Constituye una guía que le permite al neurocirujano previamente el trayecto más adecuado, la travesía hasta la lesión dentro de la profundidad del cerebro, nos permite también conocer con precisión los límites de la lesión a resecar, ya sean lesiones tumorales o vasculares profundas o de base de cráneo.

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Imagen 1: Neuronavegador Brain Lab, con la lámpara de emisión de rayos infrarrojos que es captada por las antenas que están situadas, en el marco de fijación de la cabeza del paciente y en el microscopio quirúrgico, estableciendo una unificación y combinación de imágenes del paciente, que ha sido previamente registrado e integrada su imagen en forma tridimensional a la imágenes diagnósticas, estableciendo una gran precisión en la resección microscópica de múltiples lesiones cerebrales a través de esta técnica.

Con los estudios previos de imagenología el neuronavegador realiza un mapa muy detallado de cada uno de los elementos y particularidades de la anatomía del paciente que permite la ubicación en el espacio y tridimensional de la lesión cerebral, observar su tamaño, limites, relaciones con estructuras cerebrales adyacentes y planear la trayectoria y abordaje quirúrgico adecuados.

Con esta técnica podemos realizar un procedimiento de reconstrucción de imágenes en tercera dimensión para un subsiguiente análisis prequirúrgico de un abordaje neuroquirúrgico, entonces tenemos la capacidad de apreciar por ejemplo un tumor cerebral profundo, ver su relación con los tractos cerebrales funcionales como es el tracto motor, el tracto del lenguaje, el tracto visual permitiendo resecar el tumor en áreas que anteriormente no se podían resecar por su compromiso funcional, y reducir significativamente el trauma quirúrgico producido en los pacientes.

El curso ofreció la trasmisión de cirugías en vivo para apreciar en alta definición la planeación de los procedimientos y el abordaje de los casos que fueron expuestos y analizados por el grupo de especialistas, también se conto con el anfiteatro de anatomía de la facultad de medicina de la Unab donde se adelanto el entrenamiento en cadáveres. Todos los participantes pudieron practicar y entrenarse muy específicamente en cada una de las técnicas.

Considero que el curso fue fundamental para el desarrollo de la tecnología en la región, el país y todo Latinoamérica y un paso muy importante para que la tecnología se difunda en nuestro medio y que los pacientes puedan usufruir, disfrutar de sus servicios.

La versatilidad de la neuronavegación tiene también una importante aplicación en lesiones de senos paranasales, columna vertebral y tumores pediátricos temas expuestos en el marco científico de este importante evento. En el Workshop se trataron aspectos de conocimientos básicos, clínicos, radiológicos, funcionales, técnicas quirúrgicas y avances de tecnologías en lo que corresponde a la neurocirugía oncológica en la resección o abordaje de tumores cerebrales, tumores con epilepsia, tumores pediátricos, tumores en columna, y el manejo de todas las nuevas técnicas radiológicas de imágenes.

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Imagen 2: Intervención quirúrgica de un tumor cerebral mediante el uso del Neuronavegador.

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Imagen 3: Pantalla del Neuronavegador durante una intervención de fijación vertebral.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA NEURONAVEGACIÓN

La neurocirugía es la rama o especialidad de las ciencias médicas que se encarga del diagnóstico y tratamiento de las enfermedades o anomalías que puedan afectar el sistema nervioso, considerando como herramienta principal, para poder llevar a cabo este objetivo, el tratamiento neuroquirúrgico. Es frecuente relacionarla en específico a las cirugías del cerebro, pero la neurocirugía es considerablemente más amplia; Incluye las demás áreas del sistema nervioso, la médula espinal y los nervios periféricos, así como sus estuches óseos de protección y soporte que son el cráneo y la columna vertebral además los planos anatómicos de los tejidos blandos que los recubren.

En neurocirugía las operaciones suelen ser más exigentes, delicadas y con mayores riesgos, debido a que la intervención quirúrgica se comete concisamente sobre la sede o órgano de dirección o rector de todo el cuerpo humano acaeciendo en el riesgo de producir lesiones que afecten de manera importante el desempeño de las funciones propias que controla el sistema nervioso, no solo a nivel físico (mediante los sistemas nerviosos simpático y parasimpático), sino también a nivel de la función mental, que es en conjunto, lo que nos hace realmente seres humanos.

Establece que una intervención del sistema nervioso central puede afectar tanto las funciones físicas como mentales, por ello resulta primordial que el neurocirujano cuente con todas las herramientas para llevar a cabo esta labor, minimizando con envergadura dentro de lo posible los riesgos que este tipo de intervención quirúrgica representa.

En sus inicios, la neurocirugía solo contaba con unas pocas herramientas para llevar a cabo su labor, destacado es el asunto de los antiguos habitantes del Perú que mediante un cuchillo de piedra llamado “Tumi” realizaban de manera efectiva la descompresión del cráneo ante contusiones o hematomas que eran muy usuales debido a los enfrentamientos de la época y al empleo como instrumentos para defenderse de los garrotes generalmente hechos de piedra y metal.

Por otro lado, en otros territorios del mundo, poco a poco se fueron sofisticando los medios que los médicos tenían a su alcance para efectuar intervenciones a nivel cerebral, en muchos casos había que limitar las intervenciones a operaciones de emergencia, ya que los riesgos que se corría de afectar las funciones cerebrales eran bastante elevados, sin embargo, se pudieron desarrollar diversos sets de cirugía craneal, incluyendo sistemas de trepanación más funcionales.

Dado el riesgo notable, resulta necesariamente importante planificar previamente la operación que se va a realizar, evaluando cada una de las alternativas de intervención según el paciente y la enfermedad que padece, esta planificación comprende una serie de parámetros, siendo uno de los más importantes, la evaluación y análisis del trayecto o vía que se seguirá desde el exterior o superficie hasta la lesión a resecar, decidiendo el acceso que menos posibilidades de daño secundario pueda presentar el tejido del sistema nervioso, a mayor profundidad de la lesión dentro de la masa encefálica mayor será la importancia y dificultad de planificar el trayecto.

En la práctica, si bien se planificaba una trayectoria de acceso a la lesión cerebral, era muy difícil seguir de modo subjetivo este trayecto bosquejado, con el consiguiente aumento del riesgo de daño del tejido cerebral funcional. Este problema dio como fruto la incorporación de los llamados marcos estereotáxicos, que mediante una serie de posicionadores mecánicos capaces de trabajar en el espacio volumétrico (ejes X, Y y Z) permitieron precisar el lugar de acceso o abordaje y la trayectoria a seguir hasta la lesión ya sea un tumor, un coagulo de sangre intraparenquimatoso, un absceso cerebral o una malformación vascular entre otros, sin embargo, este marco estereotáxico en muchos casos presenta la dificultad de ser voluminoso, pesado y requiere ser firmemente fijado al cráneo del paciente mediante al menos 3 o 4 tornillos. Además de las incomodidades y tiempo que trae la movilización del paciente con el marco ya fijado para la toma del TAC estereotáxico previo a la cirugía y posteriormente el traslado al quirófano para la intervención.

El uso del marco estereotáxico permitió un detallado registro imagenológico y la confección de varios atlas y mapas de la neuroanatomía cerebral, la obtención de puntos de referencia y el perfeccionamiento de las tolerancias de estas medidas de paciente a paciente.

La incorporación de los marcos estereotáxicos fue un notable avance en la tecnología aplicada a la neurocirugía, pero se fortaleció aún más con la venida y avance de las técnicas de computación. Consecutivamente hubo un emprendimiento a dilucidar programas inteligentes que permiten actualmente la planificación de intervenciones funcionales complejas en función del advenimiento y uso de mejores medios de adquisición de información a través de las imágenes como la Tomografía Axial Computarizada, con cortes helicoidales de alta resolución.

El software incorporado al sistema de automatización realiza una serie de complejos cálculos de trayectorias y probabilidades que permite obtener el mejor acceso para cometer la intervención quirúrgica.

La incorporación de estos tres componentes fue un suceso sin precedentes para el avance de las cirugías cerebrales, sin embargo, la mayoría de los usos dados al sistema estereotáxico fue principalmente la obtención de biopsias cerebrales y la radiocirugía, debido a que el sistema no es capaz de mostrar adecuadamente el movimiento y ubicación del disímil instrumental utilizado en tiempo quirúrgico real, circunscribiéndose en el mejor de los procesos simplemente a considerar dónde se encuentra el operador dentro de una línea del trayecto ante un grupo de contextos, pues el sistema de sistematización no es asiduamente realimentado por la información que se genera durante la intervención quirúrgica.

Para finales del Siglo XX la complejidad de las intervenciones quirúrgicas se hacía mayor, lo que exigió la creación de nuevos acervos para facilitar estas intervenciones, el desarrollo acelerado de la informática y la electrónica viabilizó la aparición de un nuevo elemento en apoyo al neurocirujano El Neuronavegador.

¿QUÉ ES LA NEURONAVEGACIÓN?

Es un sistema de localización guiado por imagen. Este sistema nos proporciona una construcción global de la imagen obtenida del cerebro o columna en tres dimensiones. Consiste en un computador que procesa las imágenes radiológicas obtenidas por tomografía axial computarizada (TAC) principalmente, resonancia magnética nuclear (RMN), angioTAC o angiorresonancia, imágenes fluoroscópicas, tractografía) en un mapa neuroanatómico en 3D, una cámara de infrarrojos que capta previamente la configuración en el cráneo y la columna del paciente para fusionarlos con la imagen en 3D.

Posteriormente se realiza la planificación quirúrgica en el navegador, se calibra el instrumental quirúrgico por medio de la cámara de infrarrojo en tiempo y espacio real, con lo cual queda todo el sistema integrado para que el neurocirujano tenga en 3D la lesión a operar y al mismo tiempo capta el instrumental quirúrgico específico para el equipo, logrando de esta forma integrar todo el proceso de navegación.

Mediante un sistema de posicionamiento global (GPS) se dirige al neurocirujano hacia el objetivo y lo ayuda a mantenerse correctamente ubicado desde el punto de vista anatómico y funcional.

La Neuronavegación es una herramienta de trabajo de extraordinario valor para las cirugías cerebrales. A través de un sistema de triangulación satelital, esta técnica le permite al neurocirujano una guía continua durante la cirugía con la cual se pueden planificar craneotomías, trayectorias dentro del cerebro y de esta manera realizar resecciones tumorales más seguras reduciendo tiempos quirúrgicos y de estadía hospitalaria.

La aplicación de algoritmos matemáticos a las imágenes cada vez más precisas, generadas por los equipos de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) y Tomografía Axial Computarizada (TAC) permite la reconstrucción tridimensional de las mismas y su empleo como guía durante la cirugía.

CUANDO SE UTILIZA EL NEURONAVEGADOR

El Neuronavegador, o navegador virtual, es un dispositivo que permite la planificación y visualización en tiempo real de una intervención quirúrgica a nivel cerebral por ejemplo, valiéndose para ello de instrumentos esencialmente expresados para mostrarle al sistema puntualmente dónde se localizan con relación a una referencia en cada instante, lo que permite literalmente navegar a través del cerebro, visualizando en una imagen virtual, en qué posición exacta del cráneo se encuentra el neurocirujano, mostrándose esto en un modelo tridimensional presentado en un monitor a color, haciendo posible evaluar la forma, ubicación y volumen exactos de la lesión a extirpar, visualizando además las estructuras adyacentes como venas, arterias o zonas elocuentes funcionales que bajo otras condiciones podrían ser superfluamente lesionadas, por lo que el uso de este equipo hace mucho mayor el nivel de seguridad y efectividad de la intervención quirúrgica.

¿CÓMO ES EL PROCESO DE LA NEURONAVEGACIÓN?

Se realizan estudios por imágenes, TAC y/o RMN cerebral del paciente bajo un protocolo especial de imágenes para este procedimiento, el cual permite introducir información de la ubicación espacial y tridimensional de la lesión cerebral en una base de datos computarizada. Una vez obtenida la información es transferida al computador del Neuronavegador el cual con la ayuda de un avanzado programa computarizado permite conformar y pintar el volumen de la lesión a tratar, planificar trayectorias y abordajes, y obtener el mejor beneficio para el tratamiento quirúrgico definitivo.

Una vez obtenida esta información, y con el paciente en quirófano, se hace un reconocimiento inalámbrico del contorno de ciertas estructuras anatómicas del paciente (nariz, ojos, tabique nasal) el cual se sincroniza con el Neuronavegador para poder establecer un sistema de triangulación satelital, el cual es el principio básico de la Neuronavegación, a través de un sistema de referencia fijo al paciente y un lector infrarrojo que detecta continuamente nuestros movimientos y reconstruye las imágenes del paciente en forma tridimensional (axial, coronal y sagital). Una vez completado este proceso, la cirugía procede normalmente y el Neuronavegador se convierte en una herramienta e instrumento de trabajo para guiarnos durante la cirugía y trayecto dentro del cerebro. En esencia, es el equivalente a sistemas de navegación que usan los barcos, aviones o carros (GPS) pero en el cerebro.

El paciente se posiciona en el quirófano como para cualquier procedimiento craneal rutinario o habitual y se hace la transferencia de datos (imágenes del paciente) y los registros correspondientes.

PLANIFICACIÓN DE LA TRAYECTORIA Y LOCALIZACIÓN DE LA LESIÓN CEREBRAL CON EL NEURONAVEGADOR

La Neuronavegación también llamada estereotaxia sin marco, permite la planeación y realización de una cirugía, basado en la integración de las imágenes de Resonancia Magnética y/o Tomografía Axial Computada del Paciente. Es una cirugía guiada por computador.

La planeación preoperatoria nos permite ubicar no solo la lesión sino las Zonas vecinas importantes como Zonas Funcionales o estructuras vitales con las que debemos tener cuidado.

En el momento de la cirugía nos permite definir los límites de las Lesiones que estamos interviniendo, de esta forma, podemos ubicar la Zona del Cráneo exacta que vamos a requerir (Craneotomía) para establecer la entrada más conveniente hacia el Cerebro y ya en la Lesión definir los límites de resección.

Como se sabe, la luz infrarroja no es visible para el ojo humano, sin embargo, la cámara de video del sistema sí la puede diferenciar, en realidad, lo único que ve el sistema de localización espacial son puntos de luz reflejada, que equivale efectivamente de la posición del instrumental y la referencia (por ende del paciente), el sistema de cómputo se encarga en función de la tomografía o resonancia de ubicar virtualmente, de acuerdo a su análisis de estructuras y posición de las referencias, con una precisión aun menor a un 1 mm., el modelo virtual del cráneo del paciente y el instrumental utilizado en la pantalla de video.

Este sistema sea de uno u otro tipo, es análogo, haciendo las salvedades pertinentes, a un sistema GPS (Sistema de posicionamiento Global) en el que satélites geoestacionarios emiten señales que son captadas por un receptor que mediante un software de triangulación es capaz de determinar la posición exacta del equipo, también podríamos decir que se asemeja a un sistema de radar pero en vez de ser de única fuente, serian dos.

PARTES Y COMPONENTES DEL SISTEMA DE NEURONAVEGACIÓN

Un Neuronavegador consta de varios sistemas integrados: Un procesador con su correspondiente software para el manejo de las imágenes que a través de su monitor podemos visualizar con precisión todas las imágenes. Un equipo de localización espacial por infrarrojos o lector infrarrojo, ultrasonidos o campos magnéticos, que es capaz de reconocer la ubicación de cada uno de nuestros instrumentos en el espacio (similar un sistema GPS)

Cuando a través del localizador, el procesador aprende y asimila en qué lugar del espacio se encuentra cada parte visible de nuestro paciente (por ejemplo, los rasgos faciales o el contorno óseo de la nariz) ya es capaz de situar también las partes no visibles en la profundidad del cerebro (por ejemplo un tumor cerebral), con precisiones tan exactas que rondan el medio milímetro de error.

El Neuronavegador consta principalmente de tres elementos:

El Sistema Informático, el sub sistema de localización espacial, los Interfaces / actuadores externos. Además de estos elementos, se requiere elementos de referencia como por ejemplo Marcador Mayfield infrarrojo, un puntero, marcadores para el paciente y el respectivo instrumental para neuronavegación con reflectores infrarrojos.

Sistema Informático.- Consiste en la computadora y el software asociado a ésta. En cuanto al Hardware, consiste en una unidad central de proceso (CPU) compuesto por Procesador, RAM, Tarjeta Aceleradora Gráfica, Sistemas de Almacenamiento de información de gran capacidad, sistema de lectura de imágenes provistas a través de diversos medios (Discos Magnéticos, Discos ópticos, Conexiones de Red), Monitor de alta resolución.

El software especializado, es en realidad el elemento que tiene el mayor costo dentro del sistema, este software permite tomar las imágenes generadas por el área de imágenes médicas ya sean de un tomógrafo o un sistema de resonancia magnética, para poder efectuar la simulación y planificación de la operación, dichas imágenes contienen la visualización de la estructura interna del cráneo en cada uno de sus detalles.

Asimismo, el software permite presentar en el monitor la visualización virtual de la operación según los datos tomados en tiempo real del sistema de posicionamiento espacial y representando los elementos y al paciente virtualmente en la pantalla. El computador también controla los interfaces / actuadores externos según el requerimiento del cirujano o comandos propios del programa.