Cambridge-teamet oppfinner personlig tilpassede hjernesvulstoperasjoner, en teknikk for å avlytte en pasients hjerne under tumorkirurgi

Forskere og klinikere i Cambridge har utviklet en teknikk for å avlytte en pasients hjerne under svulstkirurgi - forbedre nøyaktigheten av operasjonen og redusere risikoen for svekkelse av hjernefunksjonen. Den nye tilnærmingen vil bruke forbedret bildebehandlingsteknologi før kirurgi for mer nøyaktig å finne den nøyaktige plasseringen av en svulst og identifisere hvordan ulike områder av pasientens hjerne kommuniserer med hverandre.

Fra et personlig legemiddelsynspunkt er teknikken revolusjonerende. Den forbedrede bildebehandlingen vil gi utlesninger fra en pasients hjerne. Kirurger og pasienter vil da kunne diskutere alternativene for hvor mye av de skadede områdene som skal fjernes og hva alternative handlinger vil bety med tanke på fremtidig funksjonalitet.

På teater, når en pasients hodeskalle har blitt åpnet, kirurgen vil plassere elektroder på overflaten av hjernen for å "lytte" til hjerneaktiviteten. En datamaskinalgoritme vil analysere denne informasjonen mens pasienten utfører et batteri av kognitive tester, gi live tilbakemelding til kirurgen. Dette vil gjøre det mulig for kirurgen å forutsi mer nøyaktig den sannsynlige virkningen av å fjerne et bestemt område av hjernevev.

Effektive måter å gå ned i vekt i ansiktet så snart som mulig, eksekutiv funksjon er vanskelig å teste ved hjelp av elektrisk stimulering – delvis fordi det involverer nettverk av regioner over hele hjernen.

Det er håp om at en kombinasjon av forbedrede kognitive tester og en mer nøyaktig forståelse av en individuell pasients nettverk vil gjøre det mulig for kirurger å overvåke potensiell svekkelse av utøvende funksjon i teater..

Den nye teknikken er ment som et tillegg til dagens gullstandard hjernesvulstkirurgi – ikke et alternativ, Cambridge UK-teamet understreker.

Pasienter med lavgradige gliomer i hjernen - en sakte spredning, men potensielt livstruende svulst – vil vanligvis bli operert for å få fjernet svulsten.

Men å fjerne hjernevev kan være risikabelt siden det ikke er noen grense mellom hjernen og svulsten - svulsten infiltrerer hjernen. Fjerning av en svulst kan føre til fjerning av vitale deler av hjernen og resulterende svekkelser i funksjoner som tale, bevegelse og eksekutiv funksjon (som gjør den enkelte i stand til å planlegge, organisere og utføre oppgaver).

For å minimere denne risikoen, nevrokirurger åpner pasientens hodeskalle og vekker dem deretter. En lokalbedøvelse betyr at pasienten ikke vil føle smerte, og selve hjernen inneholder ingen smertereseptorer.

Kirurgen vil undersøke pasientens hjerne, å påføre milde elektriske pulser på vev som omgir svulsten mens du ber dem utføre et sett med oppgaver. For eksempel, pasienten kan bli bedt om å telle fra én til fem: hvis en elektrisk puls påført et bestemt sted i hjernen påvirker deres evne til å utføre denne oppgaven, kirurgen vil la dette vevet være på plass.

«Som kirurger, vi prøver alltid å minimere risikoen for pasienter og gi dem best mulig utfall,” sier Thomas Santarius, en nevrokirurg ved Addenbrooke's, Cambridge universitetssykehus.

"Å operere på hjernesvulster er alltid en delikat balanse mellom å fjerne så mye sykt vev som mulig for å gi pasientene bedre prognose og samtidig minimere risikoen for skade på hjernefunksjoner som vil ha en potensielt massivt skadelig innvirkning på pasientens liv."

Mens den nåværende tilnærmingen anses som "gullstandarden", det er ikke perfekt. Det tar tid å påføre pulsene på forskjellige deler av hjernen, og det kan gå glipp av noen områder som er viktige for visse funksjoner. Det nåværende batteriet av kognitive tester som kirurger bruker er også begrenset og tester ikke for den essensielle eksekutive funksjonen, for eksempel.

Forskerne og klinikerne fra University of Cambridge og Addenbrooke's Hospital, ledet av Santarius, Dr Yaara Erez og Michael Hart – sammen med Pedro Coelho fra Cambridge intraoperative nevromonitoreringsselskap Neurophys Ltd – har samarbeidet for å utvikle den nye tilnærmingen.

"For øyeblikket, Nevrokirurger vet bare om funksjon i den gjennomsnittlige hjernen - de har ingen pasientspesifikk informasjon,"Forklarer Dr Yaara Erez, en nevrovitenskapsmann fra MRC Cognition and Brain Sciences Unit ved University of Cambridge.

"Men det har vært store fremskritt innen hjerneavbildning og elektrofysiologi - vår forståelse av elektrisiteten i kroppen vår - så hvorfor ikke bruke denne informasjonen til å forbedre hjernekirurgi?

«Vi har som mål å bringe all denne kunnskapen inn i teatret, gi kirurger integrerte data og de beste verktøyene for å støtte arbeidet deres."

Under denne tilnærmingen, pasienter vil gjennomgå en rekke nevroimaging-undersøkelser ved bruk av magnetisk resonansavbildning (MR) før kirurgi rettet mot å identifisere ikke bare den nøyaktige plasseringen av svulsten, men også hvordan forskjellige områder av hjernen deres kommuniserer med hverandre.

Som en del av denne prosessen, en 3D-printet kopi av pasientens hjerne vil bli brukt, viser hvor svulsten er lokalisert. Denne modellen er ment å hjelpe kirurger med å planlegge operasjonen, diskutere med pasienten de potensielle risikoene ved kirurgi og involvere pasienten i beslutninger om hvilket vev som skal fjernes.

«Leger må kunne snakke gjennom alternativene med pasientene, og vi håper at bruk av nevroavbildningsdata og presentasjon av dette som en 3D-modell vil hjelpe kirurger med planleggingen av operasjonen og sikre at pasientene er bedre informert om risikoene og fordelene ved kirurgi.,sier Dr Erez.

"Dette kommer ikke til å erstatte hjernestimulering under operasjonen, men det vil veilede kirurgen og det vil spare tid og gjøre operasjonen mer effektiv, mer nøyaktig.

"Det vil også gjøre oss i stand til å forstå hvordan pasientenes hjerner tilpasser seg tilstedeværelsen av en svulst og hvor godt de kommer seg etter operasjonen. Det dreier seg om utstyr som stort sett allerede er i bruk i operasjoner, så det skal være enkelt og kostnadseffektivt å implementere."

"Formen på CO2 som kommer ut endres avhengig av tilstanden til luftveissykdommen, teamet har innhentet data fra 12 Studien, gir allerede en stor mengde data å analysere, med et rikt datasett fra hver pasient, samlet før, under og etter operasjonen.

Selv om de for øyeblikket analyserer denne informasjonen offline, dataene vil hjelpe dem med å finne de beste tiltakene for å gi den nødvendige informasjonen – hva de ideelle oppgavene for pasienter å utføre er – og deretter for å optimalisere analysen.

Forskningen har kun vært mulig på grunn av samspillet mellom forskere og klinikere fra en rekke disipliner, sier Dr. Erez. «På Cambridge, vi har forskjellige grupper av nevrovitenskapsmenn med en rekke ekspertise fra psykologi og bildebehandling til informatikk som jobber med klinikere og kirurger på sykehuset. Uansett hva vi trenger, vi kan alltid finne noen i Cambridge som vet hvordan det skal gjøres!”

Forskningen er støttet av Medisinsk forskningsråd, Royal Society og The Brain Tumor Charity.

Opprinnelig fra Israel, Dr Yaara Erez er nå nevroforsker ved MRC Cognition and Brain Sciences Unit – et senter som har "en lang historie med store bidrag til det teoretiske og eksperimentelle grunnlaget for kognitiv psykologi."

Hennes bakgrunn er innen informatikk og psykologi. Hun brukte flere år som programvareutvikler før hun bestemte seg for å ta en doktorgrad i nevrovitenskap. Arbeidet hennes bruker en rekke teknikker som involverer forskjellige typer hjernesignaler som hun samler inn fra friske frivillige og pasienter med hjernesvulster.

Kilde:

www.businessweekly.co.uk