ΠΙΣΩ
Σύγχρονες Μέθοδοι Απεικόνισης Εγκεφάλου στον Προεγχειρητικό Έλεγχο. Απεικόνιση Ανατομική - Λειτουργική - Δεματιογραφίας
Τεύχος 47
Σύγχρονες Μέθοδοι Απεικόνισης Εγκεφάλου στον Προεγχειρητικό Έλεγχο. Απεικόνιση Ανατομική - Λειτουργική - Δεματιογραφίας
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποτελεί το πλέον πολυσύνθετο όργανο, καθώς υπάρχουν περισσότεροι από 86 δισεκατομμύρια νευρώνες που ρυθμίζουν τις λειτουργίες του ανθρώπου, από αυτορυθμιστικές, όπως η αναπνοή και ο χτύπος της καρδιάς, μέχρι τις πιο σύνθετες σκέψεις και αντιδράσεις. Στην Εικόνα 1 φαίνονται οι βασικές δομές και η ανατομία τυπικού εγκεφάλου.
 
Η απεικόνιση του ανθρώπινου εγκεφάλου πραγματοποιείται πλέον μέσω μιας πλειάδας απεικονιστικών ιατρικών συστημάτων που εφαρμόζονται στην κλινική πρακτική, συμπεριλαμβανομένου του Μαγνητικού Τομογράφου (Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού - Magnetic Resonance Imaging - MRI). Σύγχρονη εφαρμογή της απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού αποτελεί η λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (fMRI), με την οποία αναγνωρίζονται δομές και περιοχές του εγκεφάλου που συνδέονται με συγκεκριμένες λειτουργίες του, αλλά και η απεικόνιση τανυστή διάχυσης (Diffusion Tensor Imaging – DTI), με την οποία εντοπίζονται τα δεμάτια του εγκεφάλου που εξυπηρετούν συγκεκριμένες λειτουργίες. 
 
Εικόνα 1: 
Οι δομές του εγκεφάλου

 

 

Λειτουργική Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού (fMRI)

 
Η λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού αφορά στον σχεδιασμό και εφαρμογή μιας σειράς διαδικασιών τη στιγμή που ο ασθενής βρίσκεται στον Μαγνητικό Τομογράφο, επιτρέποντας την ταυτόχρονη λήψη δεδομένων. Οι διαδικασίες είναι κατάλληλα σχεδιασμένες, ώστε να απομονώνονται και να αναδεικνύονται πολύ συγκεκριμένες λειτουργίες του εγκεφάλου, όπως είναι η ομιλία και η κίνηση, μετρώντας την αιματική ροή και άρα έμμεσα την πυροδότηση και ενεργοποίηση των περιοχών του εγκεφάλου που είναι υπέυθυνες για τις λειτουργίες αυτές.
 
Στα Εργαστηριακά Τμήματα της Κλινικής «ΑΓΙΟΣ ΛΟΥΚΑΣ» περιλαμβάνονται μεταξύ άλλων Μαγνητικός Τομογράφος νέας γενιάς που επιτρέπει τη λειτουργία του και ως απεικονιστικό σύστημα fMRI. Προς την κατεύθυνση της εφαμογής του στον προεγχειρητικό νευροχειρουργικό έλεγχο, σε συνεργασία της Μονάδος Επιληψίας και Βιντεο-Ηλεκτροεγκεφαλογραφίας με το Εργαστήριο Βιοϊατρικής Απεικόνισης και Γραφικών (BIOMIG – biomig.ntua.gr) του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, έχουν εφαμοστεί κατάλληλα πρωτόκολλα συλλογής δεδομένων, όπως χαρακτηριστικά πρωτόκκολα ενεργοποίησης των περιοχών του λόγου και της κίνησης μετά από συνεργασία με το πανεπιστήμιο του YALE, USA, ενώ βρίσκονται στο στάδιο ολοκλήρωσης πρωτόκολλα που θα αφορούν την ενεργοποίηση περιοχών της μνήμης και των ιπποκάμπων του εγκεφάλου. Ένα παράδειγμα ενεργοποίησης περιοχών με τη λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού φαίνεται στην Εικόνα 2.
 
Εικόνα 2: 
Λειτουργική Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού. Στις Εικόνες φαίνεται ένα παράδειγμα μετατόπισης των λειτουργιών του λόγου και της κίνησης λόγω της βλάβης που υπάρχει στο αριστερό ημισφαίριο. Στην πάνω Εικόνα φαίνονται οι περιοχές της κίνησης. Με μπλε εμφανίζονται οι περιοχές που ενεργοποιήθηκαν κατά την εκτέλεση των διαδικασιών με τα αριστερά άκρα, με ροζ εμφανίζονται οι περιοχές που ενεργοποιήθηκαν κατά την εκτέλεση των διαδικασιών με τα δεξιά άκρα και με γαλάζιο φαίνονται οι περιοχές που ενεργοποιήθηκαν κατά την εκτέλεση και των δύο διαδικασιών. Είναι εμφανές ότι οι κινήσεις που εξυπηρετεί το αριστερό ημισφαίριο, δηλαδή οι κινήσεις των δεξιών άκρων, έχουν μετακινηθεί και εξυπηρετούνται από το δεξί ημισφαίριο. Στην κάτω Εικόνα φαίνονται οι περιοχές του λόγου όπως εμφανίστηκαν κατά την εκτέλεση των διαδικασιών. Ο λόγος σε έναν φυσιολογικό εγκέφαλο εξυπηρετείται από το αριστερό ημισφαίριο. Φαίνεται όμως ότι, λόγω της εκτεταμμένης βλάβης που υπάρχει στο αριστερό ημισφαίριο, οι περιοχές του λόγου έχουν μετακινηθεί και εξυπηρετούνται πλέον από τις ομόλογες περιοχές στο δεξί ημισφαίριο.

 

Επιπλέον, έχει δημιουργηθεί πρωτόκολλο λήψης λειτουργικής απεικόνισης σε κατάσταση ηρεμίας χωρίς την εφαρμογή διαδικασιών. Η λήψη αυτή, σε συνδυασμό με ανεπτυγμένες τεχνικές ανάλυσης σήματος, επιτρέπει την απεικόνιση της εν γένει λειτουργικής συνδεσιμότητας του εγκεφάλου, ώστε να αναδειχθούν τα δίκτυα του λόγου και της κίνησης. Η συγκεκριμένη ανάλυση χρησιμοποιείται μόνο σε περιπτώσεις που δεν είναι δυνατή η συνεργασία του ασθενή για την περάτωση των διαδικασιών, καθώς έχει περιορισμούς μεθοδολογικούς και ενέχει αυξημένους κινδύνους εσφαλμένης απεικόνισης.
 
 
Απεικόνιση Τανυστή Διάχυσης (DTI)
 
Η Απεικόνιση Τανυστή Διάχυσης ή Δεματιογραφία (Diffusion Tensor Imaging - DTI) είναι μία ακολουθία του Μαγνητικού Τομογράφου μέσω μιας σειράς λήψεων κατάλληλων πρωτοκόλλων που επιτρέπουν τη δομική απεικόνιση των δεματίων του εγκεφάλου, τα οποία είναι οι συνδέσεις των νευραξόνων του εγκεφάλου από περιοχή σε περιοχή. Είναι γνωστό ότι συγκεκριμένα δεμάτια εξυπηρετούν συγκεκριμένες λειτουργίες του εγκεφάλου, όπως η κίνηση, η όραση και η ομιλία, ενώ η απεικόνισή τους επιτρέπει στους θεράποντες ιατρούς την εκλογή συμπερασμάτων για το είδος της πάθησης και τον σχεδιασμό της εγχειρητικής προσπέλασης για την αποφυγή ανεπιθύμητων παρενεργειών. Ένα παράδειγμα δεματιογραφίας εμφανίζεται στην Εικόνα 3, όπου το δεμάτιο του δεξιού ημισφαιρίου, υπεύθυνο για την κίνηση των αριστερών άκρων, φαίνεται ότι έχει παρεκτοπιστεί λόγω της ύπαρξης της βλάβης σε αυτά τα σημεία. Σε χώρες του εξωτερικού, η Δεματιογραφία είναι ευρέως διαδεδομένη και χρησιμοποιείται στα μεγαλύτερα χειρουργικά κέντρα, ενώ σε συνδυασμό με τη λήψη αντίστοιχων ανατομικών εικόνων Μαγνητικού Τομογράφου (Τ1 & Τ2) ακρίβειας 1mm, είναι δυνατή η τμηματοποίηση του εγκεφάλου σε ανατομικές περιοχές, η ογκομέτρηση της κάθε περιοχής, καθώς και η εξαγωγή και μέτρηση της βλάβης του εγκεφάλου, προσφέροντας στον θεράποντα ιατρό την άμεση και ποσοτικοποιημένη επίβλεψη του ασθενούς, όπως εμφανίζεται στην Εικόνα 4. Η συγκεκριμένη τεχνική έχει πλέον αρχίσει να εφαρμόζεται στην Κλινική «ΑΓΙΟΣ ΛΟΥΚΑΣ» σε παθήσεις και βλάβες που βρίσκονται κοντά σε περιοχές και δεμάτια που εξυπηρετούν βασικές λειτουργίες του εγκεφάλου, δίνοντας στους νευροχειρουργούς ένα επιπλέον πανίσχυρο και αξιόπιστο εργαλείο στην εργαλειοθήκη τους.
 
Εικόνα 3: 
Απεικόνιση Δεματιογραφίας. Με κίτρινο χρώμα φαίνεται το κινητικό δεμάτιο του αριστερού ημισφαιρίου και με πράσινο το κινητικό δεμάτιο του δεξιού ημισφαιρίου. Είναι εμφανής η παρεκτόπιση του δεξιού δεματίου λόγω της βλάβης που υπάρχει στις περιοχές αυτές.

 

 

Εικόνα 4: 
Δομική Απεικόνιση του εγκεφάλου. Με γαλάζιο χρώμα φαίνεται η αμυγδαλή, με κίτρινο ο ιππόκαμπος και με πράσινο ο θάλαμος.

 

 

Απεικόνιση στην Επιληψία

 
Η επιληψία είναι μία νευρολογική ασθένεια που χαρακτηρίζεται από ακανόνιστες ηλεκτρικές εκφορτίσεις, οι οποίες επηρεάζουν την εγκεφαλική δραστηριότητα ανάλογα με το σημείο εμφάνισης. Στο Νευρολογικό τμήμα της Κλινικής «ΑΓΙΟΣ ΛΟΥΚΑΣ», υπό την επίβλεψη του ιατρού νευρολόγου – επιληπτολόγου Δρ. Κυριάκου Γαργάνη και σε συνεργασία με το Εργαστήριο Βιοϊατρικής Απεικόνισης και Γραφικών (BIOMIG), η αντιμετώπιση της επιληψίας γίνεται με τις πλέον σύγχρονες και καινοτόμες μεθοδολογίες που μόνο στα μεγαλύτερα κέντρα επιληψίας της Ευρώπης και της Αμερικής υλοποιούνται.
 
Η διάγνωση της επιληψίας στην Κλινική «ΑΓΙΟΣ ΛΟΥΚΑΣ» γίνεται μετά από μία μακροχρόνια 24ωρη βιντεο-ηλεκτροεγκεφαλική καταγραφή. Μέσω του συνδυασμού του ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος και της ταυτόχρονης λήψης βίντεο, ο ειδικός ιατρός νευρολόγος - επιληπτολόγος είναι σε θέση να εντοπίσει με ακρίβεια τις ανώμαλες παθολογικές κυματομορφές που εμφανίζονται στο ηλεκτροεγκεφαλογράφημα, ενώ ταυτόχρονα, κατά τη διάρκεια των επιληπτικών κρίσεων, μπορεί μέσω του βίντεο να εντοπίσει την ακριβή σημειολογία εξάπλωσης των εκφορτίσεων, επιτρέποντας την εξαγωγή συμπερασμάτων για την πηγή της επιληπτογόνου ζώνης.
 
Για την επιβεβαίωση των συμπεράσματων αυτών, χρησιμοποιούνται ανεπτυγμένες τεχνικές απεικόνισης σε συνδυασμό με αλγορίθμους τελευταίας γενιάς, ώστε η εντόπιση της επιληπτογόνου ζώνης να επιτευχθεί με τη μεγαλύτερη δυνατή βεβαιότητα και ακρίβεια.
 
Προς την κατεύθυνση αυτή, πρωτοπόρα απεικονιστική μέθοδο αποτελεί η ταυτόχρονη λήψη ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος και λειτουργικής απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού. Στη λήψη αυτή, ο ασθενής καλείται να φορέσει ένα σκούφο με 32 ηλεκτρόδια και να παραμείνει στον Μαγνητικό Τομογράφο για περίπου 30 λεπτά έως μία ώρα σε κατάσταση ηρεμίας ή ύπνου. Η ανάλυση των συλλεχθέντων δεδομένων και από τα δύο συστήματα, μέσω κατάλληλων υπολογιστικών εργαλείων, επιτρέπει τον προσδιορισμό και την απεικόνιση με ακρίβεια χιλιοστού της επιληπτικής ζώνης του εγκεφάλου του ασθενή, η οποία είναι συνδεδεμένη με την εμφάνιση των μεσοκρισικών κυματομορφών, όπως φαίνεται στην Εικόνα 5. Στην Ελλάδα, η συγκεκριμένη τεχνική προσφέρεται αποκλειστικά από την Κλινική «ΑΓΙΟΣ ΛΟΥΚΑΣ» για περισσότερα από 10 χρόνια υπό την επίβλεψη του ιατρού νευρολόγου-επιληπτολόγου Δρ. Κυριάκου Γαργάνη, ενώ χρησιμοποιείται από τα μεγαλύτερα διαγνωστικά κέντρα επιληψίας της Ευρώπης και της Αμερικής.
 
 

Εικόνα 5: 
Απεικόνιση ταυτόχρονης λήψης ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος και λειτουργικής απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού. Στην πάνω Εικόνα φαίνεται η μορφολογία των μεσοκρισικών κυματομορφών του συγκεκριμένου ασθενή, όπως εμφανίστηκαν κατά τη διάρκεια της λήψης. Στην κάτω Εικόνα φαίνεται το αποτέλεσμα της στατιστικής ανάλυσης που ακολούθησε, σύμφωνα με τις μεσοκρισικές κυματομορφές αυτές και η επιληπτογόνος εστία του εγκεφάλου.
Εικόνα 6: 
Απεικόνιση Ηλεκτρικών Πηγών. Στην ανάλυση αυτή επιλέγεται μία επιληπτική μεσοκρισική κυματομορφή, όπως εμφανίζεται με μπλε χρώμα στην πάνω Εικόνα, και αναλύεται μαζί με τη δομική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού, ώστε να εμφανιστούν οι περιοχές γενέτηρας και μετάδοσης των επιληπτικών σημάτων, όπως φαίνεται στις κάτω Εικόνες.

 

Μία επιπλέον μεθοδολογία επεξεργασίας σήματος, στην οποία πρωτοπορεί για τα ελληνικά δεδομένα και έχει αναπτύξει η Κλινική «ΑΓΙΟΣ ΛΟΥΚΑΣ» για τον εντοπισμό της επιληπτογόνου ζώνης, είναι η απεικόνιση ηλεκτρικών πηγών (Electrical Source Imaging - ESI). Κατά την επεξεργασία αυτή, το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα που καταγράφηκε στη μακροχρόνια λήψη αναλύεται κατάλληλα, ώστε να εμφανιστούν οι περιοχές του εγκεφάλου που έπρεπε να ενεργοποιηθούν προκειμένου να εμφανιστεί η μορφολογία του σήματος που καταγράφηκε. Πρόκειται για μία περίπλοκη και χρονοβόρα διαδικασία που εκμεταλλεύται την καταγραφή του βίντεο-ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος, την ανατομική μαγνητική απεικόνιση (Τ1 & Τ2) καθώς και την ταυτόχρονη λήψη ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος και λειτουργικής απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού, προκειμένου να ευρεθεί η γενέτειρα περιοχή του επιληπτικού σήματος, καθώς και η οδός διάδοσης του σήματος και οι περιοχές που επηρρεάζονται. Ένα παράδειγμα τέτοιας ανάλυσης φαίνεται στην Εικόνα 6.
 
 
Εικόνα 6: 
Απεικόνιση Ηλεκτρικών Πηγών. Στην ανάλυση αυτή επιλέγεται μία επιληπτική μεσοκρισική κυματομορφή, όπως εμφανίζεται με μπλε χρώμα στην πάνω Εικόνα, και αναλύεται μαζί με τη δομική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού, ώστε να εμφανιστούν οι περιοχές γενέτηρας και μετάδοσης των επιληπτικών σημάτων, όπως φαίνεται στις κάτω Εικόνες.

 

Προεγχειρητικός Έλεγχος

 
Προεγχειρητικά, η απεικόνιση του εγκεφάλου μέσω του συνδυασμού των τεχνικών Μαγνητικού Συντονισμού, όπως αυτές αναφέρθηκαν προηγουμένως, αποτελεί βασική προϋπόθεση προκειμένου, μέσω της εφαρμογής κατάλληλων τεχνικών επεξεργασίας δεδομένων, να αναγνωριστούν οι όποιες βλάβες του εγκεφάλου, να καθοριστούν τα όρια εκτομής της κάθε βλάβης, καθώς και τα όρια ευγενούς φλοιού, ώστε στη συνέχεια να αξιοποιηθούν από τον ειδικό-ιατρό κατά τη χειρουργική επέμβαση. 
 
Για τον λόγο αυτό, η ακρίβεια της απεικόνισης και στη συνέχεια η επεξεργασία των συλλεχθέντων δεδομένων είναι ύψιστης σημασίας στον προεγχειρητικό έλεγχο και στον σχεδιασμό χειρουργικής επέμβασης. Στην Κλινική «ΑΓΙΟΣ ΛΟΥΚΑΣ», σε συνεργασία με το Εργαστήριο Βιοϊατρικής Απεικόνισης και Γραφικών (BIOMIG – biomig.ntua.gr) του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, πραγματοποιήθηκε βελτιστοποίηση των πρωτοκόλλων του Μαγνητικού Τομογράφου, με στόχο την καλύτερη δυνατή χωρική, αλλά και χρονική ανάλυση των συλλεχθέντων δεδομένων. Παράλληλα, η πρόσφατη αναβάθμιση του Μαγνητικού Τομογράφου επέτρεψε τη δημιουργία λειτουργικής απεικόνισης με χωρική ανάλυση 2mm και χρονική ανάλυση κοντά στο 1sec, καθώς και απεικόνιση Δεματιογραφίας με χωρική ανάλυση κάτω του 1mm (0.8mmx0.8mm).
 
Τα πρωτόκολλα αυτά απεικόνισης και οι αναπτυγμένοι αλγόριθμοι επεξεργασίας δεδομένων που χρησιμοποιούνται παρέχουν τη δυνατότητα της ταυτόχρονης απεικόνισης των δεματίων και των λειτουργικών περιοχών του εγκεφάλου με μεγάλη ακρίβεια, που σε κάποιες περιπτώσεις ξεπερνά τα μεγαλύτερα κέντρα χειρουργικής της Ευρώπης. Ένα παράδειγμα ταυτόχρονης απεικόνισης των αναλύσεων φαίνεται στην Εικόνα 7. Οι νευροχειρουργοί είναι πλέον σε θέση να γνωρίζουν εκ των προτέρων την πιθανή παρεκτόπιση ή βύθιση των δεματίων λόγω της βλάβης, καθώς και τις κοντινές στη βλάβη περιοχές ευγενούς φλοιού, μειώνοντας την επικινδυνότητα της επέμβασης, ενώ ταυτόχρονα παρέχεται η δυνατότητα της καλύτερης προσπέλασης σε περιοχές και δομές που τα προηγούμενα χρόνια ήταν δύσκολο να επιτευχθεί.
 

Εικόνα 7: 
Ταυτόχρονη απεικόνιση Δεματιογραφίας και Λειτουργικής απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού. Με μπλε χρώμα φαίνεται η λειτουργική απεικόνιση των περιοχών του λόγου στο αριστερό ημισφαίριο. Με κόκκινο χρώμα φαίνεται η λειτουργική απεικόνιση των περιοχών της κίνησης. Με πράσινο χρώμα φαίνεται το κινητικό δεμάτιο του αριστερού ημισφαιρίου, με καφέ χρώμα το κινητικό δεμάτιο του δεξιού ημισφαιρίου και με κίτρινο χρώμα φαίνεται η τοξοειδής δεσμίδα του αριστερού ημισφαιρίου που εξυπηρετεί τις λειτουργίες του λόγου. Παρέχοντας την πληροφορία αυτή στους ειδικούς νευροχειρουργούς, διευκολύνεται ο σχεδιασμός της προσπέλασης, ενώ η επικινδυνότητα της επέμβασης μειώνεται στο ελάχιστο.

 

Στην Κλινική «ΑΓΙΟΣ ΛΟΥΚΑΣ», υπό την επίβλεψη του Διευθυντή του Ακτινοδιαγνωστικού Εργαστηρίου Δρ. Αναστάσιου Προύσαλη, του ιατρού ακτινολόγου Δρ. Νικόλαου Κονδυλίδη και του ιατρού νευρολόγου Δρ. Κυριάκου Γαργάνη και σε συνεργασία με τον διδάκτορα ηλεκτρολόγο μηχανικό και μηχανικό υπολογιστών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου Κωστάκη Γκιάτη, προσφέρονται συνοπτικά οι παρακάτω υπηρεσίες: 

 
• Λειτουργική Απεικόνιση
- περιοχών του λόγου
- περιοχών της κίνησης
- κατάστασης ηρεμίας
- με ταυτόχρονη λήψη 
- ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος
• Απεικόνιση Δεματιογραφίας 
• Δομική/Ογκομετρική Ανάλυση 
• Απεικόνιση Ηλεκτρικών Πηγών
• Εισαγωγή δεδομένων ανάλυσης απευθείας σε συστήματα PACS και συστήματα νευροπλοηγών
 
 
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΤΟ ΤΕΛΕΥΤΑΙΟ ΜΑΣ ΤΕΥΧΟΣ