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Cirugía estereotáctica

La cirugía estereotáctica es una forma mínimamente invasiva de intervención quirúrgica que utiliza un sistema de coordenadas tridimensional para localizar pequeños objetivos den...

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La cirugía estereotáctica es una forma mínimamente invasiva de intervención quirúrgica que utiliza un sistema de coordenadas tridimensional para localizar pequeños objetivos dentro del cuerpo y realizar sobre ellos alguna acción como ablación , biopsia , lesión , inyección, estimulación , implantación, radiocirugía (SRS), etc.

En teoría, cualquier sistema orgánico del cuerpo puede someterse a cirugía estereotáctica. Sin embargo, las dificultades para establecer un marco de referencia fiable (como los puntos de referencia óseos , que mantienen una relación espacial constante con los tejidos blandos) han limitado tradicionalmente, hasta hace poco, sus aplicaciones a la neurocirugía . Además del cerebro , la biopsia y la cirugía de mama se realizan de forma rutinaria para localizar, tomar muestras (biopsia) y extirpar tejido. Las radiografías simples ( mamografía ), la tomografía computarizada y la resonancia magnética (RM) pueden utilizarse para guiar el procedimiento.

Otra forma aceptada de "estereotáctico" es "estereotáxico". Las raíces de la palabra son stereo- , un prefijo derivado de la palabra griega στερεός ( stereos , "sólido"), y -taxis (un sufijo del neolatín y del ISV , derivado del griego taxis , "disposición", "orden", de tassein , "ordenar").

Usos

La cirugía estereotáctica se utiliza para tratar diversos cánceres cerebrales, así como trastornos cerebrales benignos y funcionales. [ 1 ] Esta cirugía a veces se combina con radioterapia de cerebro completo para metástasis cerebrales . Una revisión sistemática de 2021 de la Agencia para la Investigación y la Calidad de la Atención Médica no encontró diferencias estadísticamente significativas en la supervivencia general para la radiocirugía estereotáctica combinada con radioterapia de cerebro completo en comparación con cualquiera de los tratamientos por separado. [ 2 ]

Entre los trastornos cerebrales malignos se encuentran: metástasis cerebral y glioblastoma . [ 1 ] Los trastornos cerebrales benignos son: meningioma , malformación arteriovenosa cerebral , schwannoma vestibular y adenoma hipofisario . [ 1 ] Los trastornos funcionales son: neuralgia del trigémino , enfermedad de Parkinson y epilepsia . [ 1 ]

Procedimiento

La cirugía estereotáctica funciona sobre la base de tres componentes principales:

  • Un sistema de planificación estereotáctica que incluye atlas , herramientas de comparación de imágenes multimodales, calculadora de coordenadas, etc.
  • Un dispositivo o aparato estereotáctico
  • Un procedimiento de localización y colocación estereotáctica

Los sistemas modernos de planificación estereotáctica se basan en computadoras. El atlas estereotáctico es una serie de cortes transversales de estructuras anatómicas (por ejemplo, un cerebro humano), representados en un sistema de coordenadas bidimensional. De esta manera, a cada estructura cerebral se le puede asignar fácilmente un rango de tres 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 y z ) en un marco de referencia ortogonal ( coordenadas cartesianas ) o, alternativamente, un sistema de coordenadas cilíndricas , también con tres coordenadas: ángulo, profundidad y ubicación anteroposterior (o axial). El dispositivo mecánico tiene pinzas y barras que sujetan la cabeza y la colocan en una posición fija con respecto al sistema de coordenadas (el llamado cero u origen). En animales de laboratorio pequeños, estos suelen ser puntos de referencia óseos que se sabe que mantienen una relación espacial constante con los tejidos blandos. Por ejemplo, los atlas cerebrales suelen utilizar el conducto auditivo externo , las crestas orbitarias inferiores , el punto medio del maxilar entre los incisivos o el bregma (confluencia de las suturas de los huesos frontal y parietal ) como tales puntos de referencia. En humanos, los puntos de referencia, como se describió anteriormente, son estructuras intracerebrales que son claramente discernibles en una radiografía o tomografía . En los bebés humanos recién nacidos, la "zona blanda" donde se unen la sutura coronal y la sutura sagital (conocida como fontanela anterior ) se convierte en el bregma cuando este espacio se cierra (generalmente entre los 7 y los 18 meses). [ 3 ] [ 4 ]

Las guías 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 posicionar 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 vertebral, así como para experimentación con animales.

Tipos de sistemas de marcos

  1. Sistema ortogonal simple: La sonda se dirige perpendicularmente a una unidad base cuadrada fijada al cráneo. Esta unidad proporciona tres grados de libertad mediante un carro que se mueve ortogonalmente a lo largo de la placa base o a lo largo de una barra paralela a la placa base del instrumento. Al carro se le acopla una segunda guía que se extiende perpendicularmente a través del marco de la cabeza.
  2. Sistema montado en el orificio de trépano: Este sistema ofrece un rango limitado de posibles puntos de acceso intracraneales con un punto de entrada fijo. Proporciona dos grados de libertad angulares y un ajuste de profundidad. El cirujano puede colocar el orificio de trépano sobre tejido cerebral no esencial y utilizar el instrumento para dirigir la sonda hacia el punto de acceso desde el punto de entrada fijo en el orificio.
  3. Sistemas de arco-cuadrante: Las sondas se dirigen perpendicularmente a la tangente de un arco (que gira alrededor del eje vertical) y de un cuadrante (que gira alrededor del 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 dicha esfera.
  4. Sistemas Arc-phantom: Un arco de puntería se acopla al anillo de la cabeza, que se fija al cráneo del paciente, y puede transferirse a un anillo similar que contiene un objetivo simulado. En este sistema, el objetivo fantasma se mueve en el simulador a coordenadas 3D. Tras ajustar el soporte de la sonda en el arco de puntería para que la sonda toque el objetivo deseado en el fantasma, el arco de puntería transferible se mueve del anillo base del fantasma al anillo base del paciente. A continuación, la sonda se baja a la profundidad determinada para alcanzar el punto objetivo en lo profundo del cerebro del paciente. [ 5 ]

Tratamiento

Radiocirugía estereotáctica

Un médico realizando radiocirugía con bisturí gamma.

La radiocirugía estereotáctica utiliza radiación ionizante generada externamente para inactivar o erradicar objetivos definidos en la cabeza o la columna vertebral sin necesidad de realizar una incisión. [ 6 ] Este concepto requiere gradientes de dosis pronunciados para reducir el daño al tejido normal adyacente mientras se mantiene la eficacia del tratamiento en el objetivo. [ 7 ] Como consecuencia de esta definición, la precisión general del tratamiento debe coincidir con los márgenes de planificación del tratamiento de 1–2 mm o mejor. [ 8 ] 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 hasta la planificación del tratamiento, pasando por los aspectos mecánicos de la administración del tratamiento y las preocupaciones sobre el movimiento intrafaccional, deben optimizarse sistemáticamente. [ 9 ] Para asegurar la calidad de la atención al paciente, el procedimiento involucra un equipo multidisciplinario compuesto por un oncólogo radioterapeuta , un físico médico y un terapeuta de radiación . [ 10 ] [ 11 ] Los programas de radiocirugía estereotáctica dedicados y disponibles comercialmente son proporcionados por los respectivos dispositivos Gamma Knife , [ 12 ] CyberKnife , [ 13 ] y Novalis Radiosurgery [ 14 ] . [ 15 ] 

La radiocirugía estereotáctica proporciona una alternativa de tratamiento eficaz, segura y mínimamente invasiva [ 16 ] para pacientes diagnosticados con indicaciones malignas , benignas y funcionales en el cerebro y la columna vertebral, incluyendo, entre otros, tumores primarios y secundarios . [ 17 ] La ​​radiocirugía estereotáctica es una opción de tratamiento bien descrita para la mayoría de las metástasis , meningiomas , schwannomas , adenomas hipofisarios , malformaciones arteriovenosas y neuralgia del trigémino , entre otras. [ 18 ]

Independientemente de las similitudes entre los conceptos de radiocirugía estereotáctica y radioterapia fraccionada , y aunque se informa que ambas modalidades de tratamiento tienen resultados idénticos para ciertas indicaciones, [ 19 ] la intención de ambos enfoques es fundamentalmente diferente. El objetivo de la radiocirugía estereotáctica es destruir el tejido diana preservando el tejido normal adyacente, mientras que la radioterapia fraccionada se basa en una sensibilidad diferente del objetivo y del tejido normal circundante a la dosis total de radiación acumulada . [ 6 ] Históricamente, el campo de la radioterapia fraccionada evolucionó a partir del concepto original de radiocirugía estereotáctica tras el descubrimiento de los principios de la radiobiología : reparación, reordenamiento, repoblación y reoxigenación. [ 20 ] Hoy en día, 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 están demasiado cerca de órganos críticos para una radiocirugía segura pueden ser candidatos adecuados para la radioterapia fraccionada. [ 19 ]

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 estereotáctica o SBRT, se ve afectado por diversos tipos de movimiento. [ 21 ] Además de los desafíos de la inmovilización del paciente y el movimiento asociado, las lesiones extracraneales se mueven con respecto a la posición del paciente debido a la respiración y al llenado de la vejiga y el recto. [ 22 ] Al igual que la radiocirugía estereotáctica, el objetivo de la radioterapia corporal estereotáctica es erradicar un objetivo extracraneal definido. Sin embargo, el movimiento del objetivo requiere márgenes de tratamiento más amplios alrededor del mismo para compensar la incertidumbre de posicionamiento. Esto, a su vez, implica una mayor exposición de tejido sano a altas dosis, lo que podría provocar efectos secundarios negativos del tratamiento . En 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. [ 23 ] Para monitorear y corregir el movimiento del objetivo para un posicionamiento preciso y exacto del paciente antes y durante el tratamiento, existen tecnologías avanzadas guiadas por imágenes disponibles comercialmente e incluidas en los programas de radiocirugía ofrecidos por las comunidades de CyberKnife y Novalis. [ 24 ]

enfermedad de Parkinson

Estructura para talamotomía estereotáctica expuesta en el Museo Glenside.

La neurocirugía funcional comprende el tratamiento de varios trastornos como la enfermedad de Parkinson , la hipercinesia , el trastorno del tono muscular , el dolor intratable, los trastornos convulsivos y los fenómenos psicológicos. Se creía que el tratamiento de estos fenómenos se localizaba en las partes superficiales del SNC y el SNP. La mayoría de las intervenciones realizadas para el tratamiento consistían en la extirpación cortical. Para aliviar los trastornos extrapiramidales, el pionero Russell Meyers disecó o seccionó la cabeza del núcleo caudado en 1939, [ 25 ] y parte del putamen y el globo pálido . Se hicieron intentos para eliminar el dolor intratable con éxito mediante la sección del tracto espinotalámico a nivel de la médula espinal y más proximalmente, incluso a niveles mesencefálicos.

Entre 1939 y 1941, Putnam y Oliver intentaron mejorar el parkinsonismo y las hipercinesias mediante una serie de modificaciones de las cordotomías lateral y anterolateral . Además, otros científicos como Schurman, Walker y Guiot realizaron importantes contribuciones a la neurocirugía funcional. En 1953, Cooper descubrió por casualidad que la ligadura de la arteria coroidea anterior mejoraba la enfermedad de Parkinson. De manera similar, cuando Grood operaba a un paciente con Parkinson, lesionó accidentalmente el tálamo . Esto provocó que cesaran los temblores del paciente. A partir de entonces, las lesiones talámicas se convirtieron en el objetivo terapéutico, con resultados más satisfactorios. [ 26 ]

Se pueden observar aplicaciones clínicas más recientes [ 27 ] en cirugías utilizadas para tratar la enfermedad de Parkinson, como la palidotomía o la talamotomía (procedimientos de lesión), o la estimulación cerebral profunda (ECP). [ 28 ] Durante la ECP, se coloca un electrodo en el tálamo, el pálido o el núcleo subtalámico, partes del cerebro involucradas en el control motor y afectadas por la enfermedad de Parkinson. El electrodo está conectado a un pequeño estimulador alimentado por batería 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 a 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 colaborar con las tareas asignadas para localizar la zona afectada. Una vez localizada esta zona, se aplica una pequeña corriente de alta frecuencia al electrodo, lo que 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 globo pálido y el 80% de los pacientes experimentan una mejoría en la rigidez y la hipocinesia, y el alivio o la 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; ambos científicos dejaron de colaborar tras la publicación de 1908. El aparato de Horsley-Clarke utilizaba un sistema cartesiano (de tres ejes ortogonales). Este dispositivo se encuentra en el Museo de Ciencias de Londres ; una copia fue traída a Estados Unidos por Ernest Sachs y se conserva en el Departamento de Neurocirugía de la UCLA . Clarke utilizó el original para realizar investigaciones que dieron lugar a la publicación de atlas cerebrales de primates y gatos . No existe evidencia de que se haya utilizado alguna vez en una cirugía humana. [ 29 ] [ 30 ] : 12 [ 31 ] El primer dispositivo estereotáctico diseñado para el cerebro humano parece haber sido una adaptación del marco Horseley-Clarke construido a petición de Aubrey T. Mussen por un taller londinense en 1918, pero recibió poca atención y no parece haber sido utilizado en personas. Era un marco hecho de latón. [ 30 ] : 12 [ 32 ]

El primer dispositivo estereotáctico utilizado en humanos fue empleado por Martin Kirschner para un método de tratamiento de la neuralgia del trigémino mediante la inserción de un electrodo en el nervio trigémino y su ablación. Publicó este trabajo en 1933. [ 30 ] : 13 [ 33 ] : 420 [ 34 ]

En 1947 y 1949, dos neurocirujanos que trabajaban en la Universidad de Temple en Filadelfia, Ernest A. Spiegel (quien había huido de Austria cuando los nazis tomaron el poder [ 29 ] ) y Henry T. Wycis, publicaron su trabajo sobre un dispositivo similar al aparato de Horsley-Clarke que utilizaba un sistema cartesiano; se fijaba a la cabeza del paciente con un molde de yeso en lugar de tornillos. Su dispositivo fue el primero en utilizarse para cirugía cerebral; lo emplearon para psicocirugía . También crearon el primer atlas del cerebro humano y utilizaron puntos de referencia intracraneales, generados mediante imágenes médicas adquiridas con agentes de contraste. [ 30 ] : 13 [ 33 ] : 72 [ 35 ]

El trabajo de Spiegel y Wycis despertó un enorme interés e investigación. [ 30 ] : 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 desarrollando finalmente las coordenadas de Talairach . [ 29 ] [ 30 ] : 13 [ 33 ] : 93 En Japón, Hirotaro Narabayashi estaba realizando un trabajo similar. [ 29 ]

En 1949, Lars Leksell publicó un dispositivo que utilizaba coordenadas polares en lugar de cartesianas, y dos años después publicó un trabajo donde utilizaba su dispositivo para dirigir un haz de radiación al cerebro. [ 30 ] : 13 [ 33 ] : 91 [ 36 ] [ 37 ] El sistema de radiocirugía de Leksell también es utilizado por el dispositivo Gamma Knife y por otros neurocirujanos, que utilizan aceleradores lineales , terapia con haz de protones y terapia de captura de neutrones . Lars Leksell comercializó sus inventos fundando Elekta en 1972. [ 38 ]

En 1979, Russell A. Brown propuso un dispositivo, [ 39 ] ahora conocido como N-localizador , [ 40 ] que permite guiar la cirugía estereotáctica utilizando imágenes tomográficas obtenidas mediante tecnologías de imágenes médicas como la tomografía computarizada (TC) de rayos X , [ 41 ] la resonancia magnética (RM) [ 42 ] o la tomografía por emisión de positrones (PET). [ 43 ] El N-localizador consta de una varilla diagonal que abarca dos varillas verticales para formar una forma de N que permite mapear las imágenes tomográficas al espacio físico. [ 44 ] Este dispositivo fue adoptado casi universalmente en la década de 1980 [ 45 ] y está incluido en los marcos estereotácticos Brown-Roberts-Wells (BRW), [ 46 ] Kelly-Goerss, [ 47 ] Leksell, [ 48 ] Cosman-Roberts-Wells (CRW), [ 49 ] Micromar-ETM03B, FiMe-BlueFrame, Macom y Adeor-Zeppelin [ 50 ] y en el sistema de radiocirugía Gamma Knife . [ 45 ] Una alternativa al N-localizador es el localizador Sturm-Pastyr [ 51 ] que está incluido en los marcos estereotácticos Riechert-Mundinger y Zamorano-Dujovny. [ 52 ]

También existen otros métodos de localización que no utilizan imágenes tomográficas producidas por TC, RM o PET, sino radiografías convencionales. [ 53 ]

El método estereotáctico ha seguido evolucionando y, en la actualidad, emplea una elaborada combinación de cirugía guiada por imágenes que utiliza tomografía computarizada , resonancia magnética y localización estereotáctica.

Historia en América Latina

Jorge Candía, Antonio Martos y Jorge Olivetti

En 1970, en la ciudad de Buenos Aires, Argentina, la empresa Aparatos Especiales produjo el primer Sistema Estereotáctico de Latinoamérica. Antonio Martos Calvo, junto con Jorge Candia y Jorge Olivetti, a petición del neurocirujano Jorge Schvarc (1942-2019), desarrollaron un equipo basado en el principio del Sistema Estereotáctico de Hitchcock. El paciente se sentaba en una silla adaptada con dos brazos telescópicos fijados a su base, que sujetaban el marco estereotáctico, impidiendo su movimiento.

Una regla radiopaca doble fijada al lateral del marco permitió obtener las imágenes radiográficas anteroposterior y laterolateral sin necesidad de mover la regla. La lesión por coagulación térmica se realizó con electrodos monopolares de tungsteno de 1,5 mm de diámetro (sin control de temperatura) con una punta activa de 3 mm, utilizando un coagulador bipolar eléctrico. El tamaño de la lesión se determinó previamente probando el electrodo en albúmina de huevo. El tamaño de la coagulación fue el resultado de la regulación de la potencia del coagulador eléctrico y del tiempo de aplicación de la radiofrecuencia. La primera cirugía realizada con este sistema fue una nucleotractotomía trigeminal. Jorge Schvarcz realizó más de 700 cirugías funcionales hasta 1994, cuando, debido a problemas de salud, dejó de ejercer su profesión. Sin embargo, el equipo desarrollado continuó mejorando a lo largo de la historia de la neurocirugía.

La primera cirugía realizada con el sistema latinoamericano fue una nucleotractotomía trigeminal, realizada por Jorge Schvartz.

Este fue el comienzo del desarrollo de la tecnología para producir dispositivos estereotácticos en Latinoamérica. Este fue el inicio del primer fabricante de estereotácticos de Latinoamérica: la empresa brasileña Micromar.

Investigación

La cirugía estereotáctica se utiliza a veces para ayudar en varios tipos de estudios de investigación con animales. Específicamente, se utiliza para dirigirse a sitios específicos del cerebro e introducir directamente agentes farmacológicos en el cerebro que de otro modo no podrían atravesar la barrera hematoencefálica . [ 54 ] En roedores, las principales aplicaciones de la cirugía estereotáctica son introducir fluidos 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 comportándose o cuando la sustancia a inyectar tiene una larga duración de acción. Para protocolos en los que el comportamiento de los roedores debe evaluarse poco después de la inyección, la cirugía estereotáctica puede utilizarse para implantar una cánula a través de la cual se puede inyectar al animal después de la recuperación de la cirugía. Estos protocolos llevan 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 cerebro antes de la inyección. [ 55 ] La cirugía también puede utilizarse para protocolos de microdiálisis para implantar y fijar la sonda de diálisis y la cánula guía. [ 56 ]

Véase también

Referencias

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  • Zapata, A.; Chefer, VI; Shippenberg, TS (2009). " Microdiálisis en roedores" . Current Protocols in Neuroscience . 47 : 7.2.1–7.2.29. doi : 10.1002/0471142301.ns0702s47 . PMC 2945307. PMID 19340813 .