Использование DTT для определения положения лицевого нерва при вестибулярных шванномах

ПРЕДПОСЫЛКИ И ОБОСНОВАНИЕ Вестибулярные шванномы (ВС) представляют собой опухоли оболочек периферических нервов, возникающие из преддверно-улиткового нерва, который выходит из ствола головного мозга у основания мозга и проникает в структуры внутреннего уха через небольшой костный канал внутри черепа (внутренний слуховой проход). ). На ВС приходится 8% (Johnson J et al.) внутричерепных опухолей, и, хотя эти опухоли являются доброкачественными, они могут расти, что приводит к нескольким потенциально изнурительным симптомам, включая потерю слуха, головокружение, шум в ушах, паралич лицевого нерва и менингит. Кроме того, крупные опухоли могут вызывать сдавление ствола головного мозга, что в некоторых случаях может иметь опасные для жизни последствия (Johnson J et al.). Таким образом, пациентам с диагностированными опухолями больших размеров (внемеморальный компонент более 1,5 см) часто предлагается хирургическая резекция (в отличие от консервативного лечения или стереотаксической радиохирургии). По мере совершенствования хирургических методов цель хирургии расширилась и теперь включает не только удаление опухоли, но и сохранение функции нервов, вовлеченных в ВС. В частности, хирургическая резекция направлена ​​на сохранение функции лицевого нерва, отвечающего за иннервацию мимических мышц, который проходит рядом с преддверно-улитковым нервом и часто смещается и уплощается при ВС. Учитывая его расположение, лицевой нерв подвергается высокому риску повреждения во время операции. Повреждение лицевого нерва (и последующая изнурительная лицевая слабость или паралич) представляет собой серьезный потенциальный риск хирургического вмешательства при вестибулярной шванноме (ВС). Однако в настоящее время единственным средством предотвращения повреждения нерва является сочетание тщательной хирургической техники и использование монитора лицевого нерва (устройство, которое может обнаруживать активность лицевых мышц при стимуляции с помощью зонда, который держит хирург); однако, несмотря на это, повреждение лицевого нерва все же может произойти. Действительно, пока хирург не начнет операцию, ход лицевого нерва неизвестен. В большой серии (> 1000 хирургических случаев), проведенной Sampath et al., расположение лицевого нерва чаще всего обнаруживалось в передней средней части опухоли; однако в меньшей части случаев нерв располагался в 1 из 7 дополнительных мест (Sampath et al.). Отсюда следует, что предоперационное обнаружение и идентификация хода лицевого нерва были бы чрезвычайно полезны для руководства операцией и снижения потенциального риска повреждения нейронов.

В настоящее время существуют потенциальные средства неинвазивной идентификации хода лицевого нерва с использованием передовых приложений магнитно-резонансной томографии (МРТ). Это включает в себя использование метода, известного как диффузионно-тензорная трактография (DTT), который позволяет определить направление (вектор) диффузии в определенном объеме ткани (вокселе) (Mukherjee et al.). Эти данные впоследствии могут быть использованы для выявления структур, таких как тракты нервных волокон, которые располагаются вдоль определенных векторов, что позволяет дифференцировать их от окружающей ткани (Cauley et al.). Этого нельзя добиться с помощью стандартных последовательностей МРТ, при которых уплощенный нерв часто становится неотличимым от соседнего ВС. К счастью, поскольку МРТ представляет собой современное средство диагностики и характеристики ВС, добавление дополнительной последовательности DTT к сканированию пациента не представляет значительной нагрузки (всего около 10 дополнительных минут сканирования для получения данных DTT).

Несколько групп (Choi et al., Taoka et al., Gerganov et al., Zhang et al. и Song et al.) использовали DTT для определения хода лицевого нерва у пациентов с ВС, и большинство из них сообщили о высоких успехах. показатели (> 90% совпадение с оперативными данными). Однако во многих из этих исследований использовался «детерминированный» DTT, у которого есть недостатки, которые ограничивают его надежность при настройке небольших волоконных трактов со сложной геометрией. В частности, он не может точно отслеживать волокна, которые пересекаются, разъединяются или сливаются, потому что этот метод предполагает, что соседние воксели имеют схожие векторы. Чтобы преодолеть эти ограничения, мы предлагаем использовать более новый «вероятностный» метод DTT, который вычисляет вектор для каждого анализируемого воксела. Таким образом, он способен учитывать сложную геометрию, например, ту, что встречается в лицевом нерве, особенно там, где его ход сильно искажен опухолевой тканью. Золал и др. использовали эту технику у 21 пациента с ВС, что привело к согласию 81% для положения лицевого нерва и 33% для кохлеарного нерва (Zolal et al.). Тем не менее, существует постоянная потребность в дальнейших исследованиях в этой области.

Этот проект направлен на уточнение точности, воспроизводимости и практичности вероятностного DTT при локализации лицевого нерва до операции. Если метод окажется точным, он потенциально поможет в предоперационном планировании и предотвращении повреждения лицевого нерва во время операции ВС. Кроме того, проект стремится прояснить связанные с этим практические вопросы; в частности, изменчивость между наблюдателями/внутри наблюдателей (т.е. соглашаются ли читающие радиологи друг с другом и сами с собой при анализе изображений DTT), можно ли частично определить положение лицевого нерва на обычных последовательностях (по сравнению с DTT) и можно ли идентифицировать соседние нервы (например, преддверно-улитковый нерв), которые может дополнительно помочь в хирургическом предоперационном планировании.

ГИПОТЕЗА:

Предполагается, что предоперационная расширенная вероятностная диффузионно-тензорная трактография (DTT) точно продемонстрирует положение лицевого нерва относительно экстрамеатальной части вестибулярной шванномы. Предполагается, что точность будет выше, чем в предыдущих исследованиях, в которых детерминированный DTT использовался для демонстрации положения лицевого нерва. Это предоперационное картирование может снизить частоту повреждения лицевого нерва во время хирургии вестибулярной шванномы и позволить увеличить резекцию опухоли.

ДИЗАЙН ИССЛЕДОВАНИЯ:

Проспективное когортное обсервационное исследование.

Информацию о приемлемости исследования и показателях результатов см. в соответствующих разделах.

АНАЛИЗ ИЗОБРАЖЕНИЯ

МРТ В дополнение к стандартной оценке изображений дальнейший анализ изображений будет выполняться в автономном режиме с использованием MRTrix 3.0 (www.mrtrix.org) в тензорно-вероятностном режиме. Наличие одного или нескольких трактов черепных нервов будет определяться их последовательным изображением после их систематического опроса с различными порогами анизотропии. Будет проведена качественная оценка положения черепных нервов путем разделения окружности экстрамеатальной вестибулярной шванномы на сегменты. Оценка будет проводиться двумя наблюдателями.

Эталонный стандарт:

Положение лицевого нерва по отношению к экстрамеатальной части вестибулярной шванномы будет оцениваться во время операции путем деления окружности экстрамеатальной вестибулярной шванномы на несколько сегментов таким же образом, как описано выше. Эта оценка будет сделана независимо от результатов предоперационного вероятностного DTT (нейрохирург, записывающий данные, не будет знать результатов DTT).

СТАТИСТИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ

Расчет размера выборки:

Расчет мощности основан на размере выборки 32, предполагая, что истинный коэффициент Каппа равен 0,9; 95% доверительный интервал будет иметь ширину 0,26 (0,77 - 1,03). Число (32) также отражает количество пациентов, которых мы ожидаем набрать в течение 2-3 лет.