Neuronavigasi fungsional Teknologi neuronavigasi konvensional adalah aplikasi gambar anatomi untuk menemukan lesi intraserebral secara tepat untuk mendapatkan sayatan kulit kepala yang kecil untuk pembedahan kranial dengan kerusakan neurologis minimal dan untuk memenuhi persyaratan invasif minimal pasien. Navigasi neurologis fungsional menggunakan teknologi fusi multi-gambar untuk mengintegrasikan gambar anatomi yang menunjukkan tumor, gambar kortikal fungsional dan bundel konduksi, dikombinasikan dengan teknik navigasi dan pemosisian untuk mencapai eksisi total lesi sambil mempertahankan struktur otak fungsional (korteks fungsional dan bundel konduksi subkortikal) dan fungsi. Navigasi neurologis fungsional melindungi pasien dari gangguan gerakan anggota tubuh, ucapan dan penglihatan pasca-operasi. 1. Pencitraan otak fungsional Ada banyak area fungsional pada permukaan otak yang bertanggung jawab atas gerakan, sensasi, bahasa dan penglihatan. Korteks fungsional ini tidak berbeda dalam penampilan dari bagian otak lainnya dan hanya dapat dilokalisasi secara kasar dengan mengandalkan lokasi spasial anatomi otak. Metode pelokalan ini tidak akurat, tunduk pada kesalahan besar dan rentan terhadap gangguan oleh berbagai faktor. Sekarang ada teknik pencitraan khusus yang dapat menunjukkan area fungsional korteks serebral, yang disebut teknologi blood oxygen level dependent (BOLD), yang pertama kali diusulkan oleh ilmuwan Jepang, Seiji Ogawa, pada tahun 1990.17 BOLD menggunakan hemoglobin sebagai agen kontras endogen dan mencapai pencitraan melalui perubahan tingkat saturasi oksigen darah. Ketika neuron di area fungsional korteks serebral diaktifkan, metabolisme aktif, diikuti oleh peningkatan aliran darah mikrosirkulasi dan peningkatan rasio oksihemoglobin/deoksihemoglobin lokal. Karena deoxyhaemoglobin adalah zat paramagnetik yang kuat, sedangkan oxyhaemoglobin adalah zat anti-magnetik. Oleh karena itu, intensitas sinyal di area korteks yang teraktivasi lebih tinggi daripada area yang tidak aktif pada T2WI. Dengan menumpangkan sinyal tinggi dari area yang diaktifkan pada gambar otak struktural dalam warna semu dengan teknik pasca-pemrosesan gambar komputer, gambar fungsional dari korteks serebral yang diaktifkan dapat diperoleh. Teknik BOLD sekarang mampu menemukan area fungsional otak yang penting seperti area motorik kortikal (area motorik pertama kortikal, area premotor dan area motorik tambahan), area sensorik, area bahasa (sensorik dan motorik) dan area visual secara lebih akurat. Area fungsional otak terhubung ke organ target yang dipersarafi dan ke area fungsional oleh bundel konduksi. Bundel konduksi ini bagaikan jaringan komputer yang mentransmisikan atau menerima semua jenis informasi penting dan sangat penting untuk pelaksanaan berbagai fungsi otak manusia. Bundel konduksi subkortikal yang padat dan lebih halus daripada sutra ini terletak di materi putih otak dan tidak dapat dibedakan dari korteks fungsional seperti halnya dari mata telanjang. Basser dan Pierpaoli pada tahun 1996 [18,19] adalah yang pertama melaporkan teknik, difusi tensor imaging (DTI), yang membuka pintu untuk pencitraan bundel saraf subkortikal. Studi eksperimental dan klinis baru-baru ini telah menunjukkan bahwa DTI memungkinkan traktografi 3D jalur neurotransmisi subkortikal (misalnya saluran serat materi putih seperti saluran piramidal, visual, pendengaran, dan radiasi bicara), menunjukkan morfologi, struktur, dan arah konduksi, berdasarkan pergerakan anisotropik molekul air dalam serat materi putih otak. Selain aplikasi klinis, pencitraan otak fungsional juga digunakan dalam berbagai bidang penelitian neurologis yang lebih tinggi. 2. Konsep pembedahan yang dipandu saraf fungsional Otak fungsional atau area fungsional yang berdekatan (misalnya, tumor, malformasi arteriovenosa serebral, hemangioma kavernosa, dll.) sering rusak selama pembedahan, mengakibatkan komplikasi seperti kelumpuhan anggota tubuh, afasia, disleksia dan kehilangan bidang visual. Oleh karena itu, telah menjadi tantangan di seluruh dunia untuk memaksimalkan pengangkatan lesi dan mempertahankan struktur dan fungsi fungsional yang maksimal. Melalui penelitian eksperimental dan klinis, Departemen Bedah Saraf di Rumah Sakit Huashan, Shanghai Medical College, Universitas Fudan, adalah yang pertama di dunia yang mengusulkan dan mendemonstrasikan konsep baru operasi neuronavigation fungsional (FNN) [20-24]. Prinsip-prinsip dasar (Gambar 8) adalah: (1) menggunakan MRI konvensional untuk merekonstruksi model struktur kranial, BOLD untuk melokalisasi korteks serebral fungsional, dan DTI untuk menampilkan bundel konduksi saraf subkortikal sebagai bahan dasar untuk fusi multi-gambar, masing-masing. (2) Penerapan teknik fusi citra medis multimodal berdasarkan penyelarasan tubuh yang kaku untuk menyatukan struktur otak di atas dengan gambar fungsional dengan presisi tinggi. (3) Dengan menerapkan gambar yang menyatu dalam kombinasi dengan neuro-navigasi, struktur otak fungsional yang tidak terlihat menjadi terlihat dan diproyeksikan di bidang bedah untuk memandu proses bedah kranial. Hal ini membantu meningkatkan tingkat reseksi lesi dan menghindari kerusakan neurologis dengan secara tepat menemukan struktur saraf fungsional yang berdekatan sambil memperjelas batas-batas lesi. 3. Aplikasi klinis pembedahan neuronavigasi fungsional Ambil contoh tumor sistem saraf pusat yang paling umum, glioma (36% dari semua tumor otak dan 81% tumor otak ganas), karena sering kali tidak ada batas yang dapat dilihat dengan mata telanjang antara tumor dan jaringan otak normal. Oleh karena itu, meskipun ada kemajuan dalam teknik bedah mikro, reseksi total dalam arti pencitraan hanya dapat dicapai pada sekitar 60% glioma. Hal ini terutama berlaku untuk glioma fungsional, di mana strategi bedah “reseksi lengkap dengan pelestarian fungsi otak secara maksimal” sangat sulit dilakukan. Teknik BOLD digunakan untuk memetakan secara tepat distribusi individual fungsi kortikal yang lebih tinggi seperti fungsi motorik, bahasa, visual dan emosional-kognitif. Lehericy [25] dan Wu [23] melaporkan studi terkontrol lokalisasi BOLD dari korteks motorik dengan teknik stimulasi listrik langsung intraoperatif “standar emas”, dan hasilnya sangat konsisten. Rutten [26] dan Lang [27] juga menunjukkan kesepakatan yang baik antara BOLD dan teknik stimulasi listrik untuk melokalisasi korteks bicara. Penerapan gambar BOLD untuk operasi fungsional yang dipandu saraf memperkaya jumlah informasi yang tersedia dalam gambar navigasi, memungkinkan lokalisasi struktur anatomi dan korteks fungsional intraoperatif yang individual, real-time, dan tepat untuk memandu reseksi tumor, meningkatkan tingkat reseksi lengkap dan mengurangi kecacatan pasca operasi [21,28]. Demikian pula, penerapan teknik fusi multi-gambar untuk menggabungkan gambar bundel konduksi saraf DTI dengan gambar struktur otak MRI dapat dengan jelas menunjukkan hubungan yang berdekatan antara lesi dan jalur konduksi saraf fungsional. Neuronavigasi fungsional berbasis DTI membantu meningkatkan tingkat reseksi tumor otak yang berdekatan dengan saluran piramidal, radiasi visual atau bicara, dan memungkinkan perlindungan intraoperatif kuantitatif dari jalur konduksi neurologis yang penting ini pada pencitraan (Gambar 9), mengurangi kecacatan pasca operasi, memperpanjang kelangsungan hidup pasca operasi dan meningkatkan kualitas hidup pasien. Sejak tahun 2001, selama periode 5 tahun, Departemen Bedah Saraf di Rumah Sakit Huashan, Shanghai Medical College of Fudan University telah menjadi yang pertama di dunia yang menyelesaikan studi uji coba klinis terkontrol acak prospektif berskala besar (n=238) tentang pembedahan navigasi fungsional untuk pengobatan glioma (kanker otak) di daerah motorik. Hasilnya dikonfirmasi dengan bukti medis berbasis bukti Kelas I bahwa: (1) penggunaan teknik baru dapat meningkatkan tingkat reseksi bedah lengkap glioma area fungsional dari 51,7% menjadi 72,0% (mendekati tingkat reseksi lengkap operasi navigasi area non-fungsional). (2) Tingkat kecacatan pascaoperasi langsung berkurang dari 32,8% menjadi 15,3%. (3) Skor fungsi neurologis jangka panjang pasien meningkat dari 74 menjadi 86. (4) Studi klinis ini juga mengonfirmasi keuntungan kelangsungan hidup independen yang signifikan dari teknik neuronavigasi fungsional baru. Ini berarti bahwa teknik baru ini mengurangi risiko kematian pascaoperasi sebesar 43,0% pada pasien dengan glioma ganas fungsional (WHO grade 3-4) dibandingkan dengan pembedahan navigasi konvensional. Hasil penelitian ini diterbitkan dalam NEUROSURGERY, jurnal bedah saraf internasional terkemuka [24], dan mendapat pujian tinggi dari kolega internasional, termasuk Profesor Black, Presiden Federasi Bedah Saraf Dunia, Harvard Medical School, AS – “Ini adalah studi penting yang dapat meningkatkan secara signifikan Ini adalah studi penting yang secara signifikan dapat meningkatkan hasil operasi tumor di area otak fungsional… Hasilnya melambangkan kebangkitan bertahap kekuatan bedah saraf Tiongkok”. A-C, Rekonstruksi 3D pra-operasi dari model digital kranial individual dari kasus ini, dengan tumor berwarna hijau, korteks motorik berwarna kuning dan jalur motorik subkortikal, bundel piramidal, berwarna biru. d, Gambar pasca-operasi yang menunjukkan reseksi lengkap tumor dengan korteks motorik dan bundel piramidal subkortikal utuh.