Новизна технологии МР-ФУЗ подразумевает постоянное совершенствование всех интраоперационных процессов с целью снижения риска возникновения опасных ситуаций. Нами, дополнительно к стандартному протоколу производителя оборудования, для этой цели разработан ряд специальных мероприятий.
МРТ безопасность, фиксация предметов и климат-контроль
Наряду со стандартными мерами запрета магнитных и электронных устройств в кабинете МРТ нами предложено фиксировать всё дополнительное оборудование альпинистскими стропами строгой длины к прибитым к полу петлям (рис. 5.1). Это делается для того, чтобы в экстренной ситуации кислородный обогатитель, отсос или дефибриллятор невозможно было занести в зону Гаусса, поскольку их попадание в магнитное поле чревато серьезной травматизацией как пациента, так и персонала. В то же время аспирация у пациента во время процедуры очень опасна и требует быстрых манипуляций. При отсутствии рядом системы отсоса пациента необходимо будет снять со стола, что занимает много времени, так как пациент жестко фиксирован рамой к столу фокусированного ультразвука. В такой ситуации любая задержка опасна для больного. В 6 случаях у нас возникала необходимость в использовании вакуумного отсоса. Для этого фиксированный стропами отсос подносили на безопасное расстояние к столу, а затем с помощью удлиненной силиконовой трубки проводили необходимую санацию. Стропы при этом делаются максимально возможной безопасной длины.
Расположение петель для фиксации оборудования также заслуживает внимания. Чтобы стропы не висели в воздухе, петли лучше расположить на полу, причем так, чтобы сотрудник, внося оборудование в операционную, не создавал опасности для других сотрудников запнуться за стропу, т.е. веревка не должна лежать поперек дороги. В нашем случае петли двери расположены слева, а аппарат МРТ – справа от двери, поэтому расположение петель слева позволяет занести оборудование к ногам пациента, при этом обеспечив сотрудникам беспрепятственный доступ к пациенту. В кабинете МРТ всегда поддерживается определенная температура воздуха для предупреждения перегрева оборудования. Нахождение пациента практически без движения в положении лежа в течение нескольких часов может привести к переохлаждению. Для профилактики этого мы рекомендуем пациенту надеть термобелье и теплые носки. На время процедуры пациента следует укрыть теплым одеялом или пледом; на случай необходимости надо держать наготове грелки с горячей водой.
Укладка пациента
Правильная укладка пациента – очень важный момент, от которого зависит комфортное и безопасное проведение лечения.
Процесс операции на головном мозге посредством МР-ФУЗ проводится в положении пациента лежа внутри МРТ-аппарата на специальном столе, в который встроен шлем с передатчиками ультразвуковых волн, а также блок механического позиционирования, осуществляющий перемещение и фиксацию источника ультразвука для точного наведения на цель (рис. 5.2). Стол пациента также оснащен дополнительными принадлежностями, которые помогают удерживать голову пациента в одной позиции во время лечения.
Голова пациента с надетой мембраной и стереотаксической рамой плотно фиксируется к креплению и к шлему стола МР-ФУЗ с 1024 пьезоэлектрическими генераторами ультразвуковых волн. Мембрана соединяется с трансдьюсером, пространство между шлемом и мембраной наполняется охлажденной до 15–17°С и дегазированной водой. С помощью 3 направляющих винтов на столе МР-ФУЗ настраивается положение шлема относительно головы так, чтобы фокус находился на расстоянии не более 0,5 мм от мишени во всех 3 плоскостях. Во время укладывания необходимо максимально расправить образующиеся на мембране складки. Если технически это сделать трудно, то следует хотя бы убрать постукивающими движениями пузырьки воздуха, которые там сохраняются. Важность этой манипуляции обусловлена тем, что во время планирования лечения эти складки будут обрисованы компьютером и ультразвуковые передатчики в их проекции будут исключены из процесса соникации. Чем больше складок, тем больше активных элементов будет выключено и, следовательно, тем ниже вероятность достижения планируемой температуры.
Для безопасности процедуры пациенту в руку всегда дается кнопка экстренной остановки. Перед самым началом процедуры нейрохирург или невролог еще раз проговаривают, в каких случаях следует ее использовать.
Для защиты от шумового эффекта МРТ в уши рекомендуется вставлять беруши. Под поясничный отдел позвоночника и коленные суставы подкладываются специальные мягкоэластичные подушки. Многие пациенты не могут расслабить шейный отдел позвоночника и продолжают пытаться удерживать голову «на весу», несмотря на понимание наличия жесткой фиксации. Чтобы преодолеть такую реакцию, мы рекомендуем класть тонкую прямоугольную пластинку из поролона между нейрохирургической рамой и кожными покровами: ощущение давления на заднюю поверхность шеи и затылок позволяет пациенту расслабить голову.
Часть пациентов начинают отмечать появление болевого синдрома в местах крепления нейрохирургической рамы после укладывания и набора воды. Если интенсивность боли выше 5 баллов по визуальной аналоговой шкале (ВАШ), повторно вводится обезболивающий препарат; если интенсивность боли менее 5 баллов, можно использовать обезболивающие пластыри или анестезирующий крем.
В случае нахождения родственников в операционной (концепция «открытой операционной» – см. главу 3) для них в кабинете МРТ готовятся стул, наушники и теплый плед.
Брифинг и чек-лист
Перед началом операции проверяется готовность с зачитыванием вслух разработанного нами чек-листа. Это необходимо для обеспечения безопасности пациента, бригады врачей и родственников, а также для должной проверки готовности оборудования, правильности планируемой стороны вмешательства. После проведения брифинга невролог осуществляет полный осмотр пациента на столе с фиксацией на видеокамеру. Данный осмотр и видеозапись очень важны для оценки динамики изменений на всех последующих этапах лечения посредством МР-ФУЗ.
Разработанный нами чеклист безопасности МР-ФУЗ.
Выполнение процедуры МР-ФУЗ
В самом начале врач МРТ-диагностики проводит синхронизацию оборудования МРТ и стола фокусированного ультразвука с применением локализационного сканирования головного мозга пациента. Далее управление МРТ осуществляется рабочей станцией фокусированного ультразвука с выполнением серии снимков в Т1-режиме, ориентированных в системе координат передней и задней комиссур головного мозга (AC–PC). Полученные данные автоматически подгружаются в систему консоли фокусированного ультразвука.
На следующем этапе нейрохирург проводит планирование лечения с совмещением снимков КТ, сделанных ранее, и выполненной МРТ с определением положения точки воздействия, к которой перемещается трансдьюсер с помощью блока механического позиционирования стола фокусированного ультразвука. На рис. 5.4 зеленым цветом отмечено изображение костей черепа, которое наложено на черно-белое МРТ-изображение. Выбор и расчет целевого участка абляции (мишени) в головном мозге проводятся в зависимости от диагноза пациента. Перед началом лечения осуществляется установка фидуциальных («доверительных») маркеров на гибридном изображении на участках мозга, содержащих хороший контраст структур (отмечены 5 крестиками на рис. 5.5). Маркеры необходимы, чтобы отслеживать возможное смещение головы внутри стереотаксической рамы. При обнаружении движения в области фидуциальных маркеров система прерывает работу во избежание воздействия в нецелевой зоне. Уста нав ливается по 5 маркеров в каждой из 3 проекций – аксиальной, сагиттальной и коронарной.
Лобные пазухи и другие структуры, содержащие воздух, кальций, а также складки мембраны аппарата МР-ФУЗ отмечаются на консоли планирования для исключения прохождения ультразвуковых волн. На рис. 5.6 красные окружности – это кальцинаты; ограниченные красной линией полости неправильной формы – это складки мембраны; оранжевым цветом показана средняя линия; голубая окружность – это пределы области, где возможно провести воздействие ультразвуком без механической переустановки позиции шлема.
В ходе процедуры МР-ФУЗ мишень нагревается ультразвуковыми лучами – этот процесс называется соникация. Площадь ткани, подверженной воздействию температуры, и продолжительность воздействия формируют эквивалентную тепловую дозу, которая определяет степень термического поражения. В зависимости от коэффициента плотности костной ткани нейрохирург рассчитывает подводимую энергию ультразвукового воздействия (Дж), мощность (Вт) и длительность (с) воздействия для достижения необходимой температуры. В процессе соникации проводится постоянное МРТ-измерение температурных параметров в точке воздействия каждые 3 с с передачей на экран рабочей станции размеров и формы теплового пятна, графиков изменения температуры (максимальные и средние значения), акустического спектра и контроля, отражающих кавитации во время лечения. Данные графики помогают нейрохирургу следить за набором температуры; в случае, когда он видит переход за границы ожидаемых параметров, он может остановить соникацию путем нажатия специальной кнопки. Перерыв между соникациями определяется продолжительностью охлаждения циркулирующей воды
Весь процесс лечения подразделяется на три этапа:
- Калибровка (Align) – проводя соникации в температурных параметрах от 40оС до 45ºС в трех основных измерениях, нейрохирург убеждается, что система производит нагревание именно в выбранной точке и очаг имеет округлую форму.
- Верификация очага (Verify) – соникация с достижением температуры в таргетной точке от 45оС до 50ºС для подтверждения того, что воздействие на выбранную точку сопровождается требуемым обратимым клиническим эффектом.
- Лечение (Treat low/high) – несколько соникаций с достижением температуры от 55оС до 60 ºС для получения необходимого и необратимого эффекта.
Калибровка (Align) – анатомическая верификация
На первом этапе нейрохирург нагревает целевой участок до небольших температур (40–45ºС) и оценивает точность попадания (смещение нагретого пятна от мишени). Таким образом, аппарат калибруется во всех трех плоскостях. На рис. 5.7 в центре расположен график температуры во время соникации, левее на МРТ-снимке – красное пятно; помеченная крестиком область – нагретый участок и рядом окружность – мишень. Если нагретый участок находится не в месте мишени, нейрохирург проводит коррекцию прицела и повторяет соникацию. Коррекция осуществляется до устранения любыхпогрешностей.
Наблюдая за набором температуры в нужной точке, нейрохирург определяет, какие параметры подводимой энергии ультразвукового
воздействия (Дж), мощности (Вт) и длительности (с) воздействия для достижения необходимой температуры он будет использовать на следующих двух этапах лечения
Верификация очага (Verify) – физиологическая верификация
После того как нейрохирург убедился, что очаг формируется правильно, он переходит на следующий этап – предварительный нагрев точки воздействия до температуры, вызывающей выключение нейронов без их повреждения (45–50ºС), в течение нескольких секунд.
При таком тепловом воздействии возникает временное обратимое «выключение» клеток головного мозга. В этот короткий промежуток времени невролог проводит оценку ответа пациента – изменения неврологического статуса. На данном этапе следует очень внимательно оценивать динамику состояния пациента и появление малейших побочных реакций. Положительным ответом считается уменьшение амплитуды или частоты тремора, снижение мышечной ригидности и брадикинезии (в случае БП), напряжения мышц шейного отдела (при ЦД). На этапе верификации сложно достичь полного исчезновения симптомов ввиду низких температур воздействия, но улучшение даже на 20–30% свидетельствует о правильности выбранного участка.
Если во время физиологической верификации не достигнуто ожидаемого улучшения или возникли побочные эффекты, проводится коррекция точки воздействия или параметров соникации. У нейрохирурга имеется достаточно возможностей по перемещению точки воздействия на этом этапе, однако каждое повторение соникации вызывает пусть и обратимые, но изменения ткани головного мозга, которые усложняют последующие воздействия. Иногда при очень высоком коэффициенте плотности черепа (0,7–0,8) и тонких костях свода, даже если нейрохирург учел этот момент, на этапе верификации может сформироваться достаточно выраженное тепловое пятно. Поэтому выбор точки воздействия должен быть выполнен корректно и желательно с первого раза.
Функциональное выключение нейронов ультразвуком позволяет моделировать будущий результат окончательного лечебного нагревания. Контроль осуществляется на каждом этапе процедуры, чтобы точно знать, на какой именно участок оказывается воздействие, каковы термические эффекты, нужно ли вносить изменения в параметры процедуры и каков будет результат сразу же по окончании операции.
Лечение (treat low/high) – лечебное воздействие
После получения во время физиологической верификации ожидаемого, но временного результата проводится окончательное лечение путем воздействия ультразвуковыми волнами на целевой участок головного мозга с нагреванием его до температуры 55–60°С.Процедура МР-ФУЗ 97 Необратимое воздействие повторяют для расширения области абляции и закрепления результата.
После каждой соникации невролог проводит оценку состояния пациента с видеофиксацией. Невролог, нейрохирург и врач МРТ-диа гностики на основании полученных данных совместно, в режиме постоянного консилиума принимают решение о дальнейших шагах.
После произведенного необратимого ультразвукового воздействия выполняется финальная оценка результатов лечения путем проведения неврологического обследования на столе и МРТ-иссле до вания головного мозга. Результаты МРТ и изменения в неврологическом статусе пациента обсуждаются с ним и родственниками. При достижении удовлетворительного результата и достаточных размеров МРТ-очага лечение обычно завершается.
Неврологический мониторинг во время проведения процедуры МР-ФУЗ
Команда, осуществляющая процедуру МР-ФУЗ, всегда должна про водить неврологическое обследование пациента между выполнением соникаций. В разных центрах принят различный объем обследования пациента. В некоторых центрах не проводят полное неврологическое тестирование в процессе выполнения процедуры МР-ФУЗ: например, врачи могут лишь проверить, каков эффект соникации в отношении тремора или симптомов дистонии, а затем перейти к следующей соникации, оценивая дальнейшую динамику. Такой подход может быть практичным с точки зрения экономической эффективности и имиджа «быстрого» нейрохирурга. Но обследование нужно далеко не только для оценки эффективности лечения тремора или других отдельных симптомов. Адекватный объем неврологического тестирования в процессе проведения МР-ФУЗ весьма важен в силу нескольких причин.
1. Эффективность лечения. Выявляемое при осмотре устранение тремора или других двигательных нарушений после соникации свидетельствует о правильно выбранной мишени, что позволяет нейрохирургу продолжить лечение по плану или завершить его.
2. Безопасность. Полное неврологическое обследование может позволить выявить неожиданный неврологический дефицит (например, из-за атипичной анатомии у конкретного пациента), что можно упустить, если ограничиться простыми пробами на тремор или мышечную ригидность. Так, если при тестовой соникации в ноге манифестировал легкий парез, а хирург не оценил должным образом состояние нижних конечностей, воздействие ультразвука в лечебном режиме усугубит эту проблему и, возможно, сделает ее необратимой.
3. Полное неврологическое обследование позволяет обсудить с пациентом и родственниками дальнейший ход операции. Бывает целесообразно обратить внимание пациента и родственников на появившиеся в ходе лечения неврологические «находки», чтобы при субоптимальном эффекте согласовать с ними завершение процедуры во избежание более серьезных осложнений.
В нашем медицинском центре мы каждый раз проводим между соникациями полное обследование по разработанному алгоритму, которое занимает не более 15 мин и дает весьма важную информацию, позволяющую оценить баланс эффективности и безопасности лечения и вовремя остановиться. Опыт более 200 проведенных воздействий МР-ФУЗ позволил нам сформировать и предложить нижеследующий необходимый и достаточный протокол неврологического обследования между соникациями.
1. Оценка обоняния путем опроса.
2. Оценка зрения, ориентировочная проверка полей зрения. Опрос по поводу остроты зрения.
3. Слежение за предметом. Оценка двоения в глазах. Осмотр на предмет птоза и косоглазия.
4. Оценка чувствительности на лице.
5. Осмотр лица в покое, выявление асимметрии лица, опускания угла рта. Симметричность лица. Пробы с наморщиванием лба, нахмуриванием бровей, зажмуриванием глаз, показыванием зубов, надуванием щек, вытягиванием губ.
6. Ориентировочная оценка слуха.
7. Высота голоса (исключение дисфонии). Проглатывание слюны.
8. Исследование речи на дизартрию, затруднения в произношении слов и звуков. Высовывание языка (отсутствие девиации).
9. Проверка силы мышц, исследование объема и темпа активных движений. Поднимание рук вверх в положении лежа, сгибание–разгибание в суставах, пронация–супинация в кистях, сведение–раз- ведение пальцев. Объем и темп движений оцениваются отдельно. Для внимательной оценки даже небольшого по степени пареза применяют верхнюю и нижнюю пробы Барре в положении лежа на спине.
10. Исследование силы мышц. Оценка сопротивления движению, производимого пациентом. Измерение субъективное, от 0 до 5 баллов, где 0 баллов – движений нет; 1 балл – движение по типу шевеления; 2 балла – движения возможны без преодоления силы тяжести конечностей; 3 балла – пациент совершает активные движения, но не оказывает сопротивления врачу; 4 балла – пациент сопротивляется, но уступает в силе врачу; 5 баллов – сила полная.
11. Исследование пассивных движений и определение мышечного тонуса.
12. Исследование выраженности гиперкинезов и координации. Осмотр верхних и нижних конечностей в покое и с выполнением стресс-тестов (вычитание от 100 по 7, называние в обратном по рядке букв в словах, сжимание–разжимание контралатеральной кисти). Пальценосовая проба для определения интенционного и кинетического тремора, указательная проба. Пяточно-колен ная проба. Исследование гиперкинезов (тремора и др.) в положении рук над головой лежа и в положении рук перед грудью. Рисование спиралей и линий. Проба с пластиковой ложкой, проба со ста каном, проба с пластиковой бутылкой с водой (позволяет оценить выраженность тремора по колебаниям уровня жидкости). Пробы с дополнительными предметами, например перебирание берушей.
13. Проверка чувствительности кожных покровов в симметричных точках правой и левой сторон тела, в направлении от дистальных отделов к проксимальным (исследование проводится с использованием пластиковых амагнитных шпажек или зубочисток). В нашей серии наблюдений у 2 из 200 пациентов была выявлена положительная проба Барре после пробной соникации. Это позволило изменить мишень (сместить точку воздействия и проводить соникацию медиальнее, чтобы не повредить пирамидные пути) и избежать осложнений. Также у нескольких пациентов регистрировалось онемение кончика языка или нижней губы при воздействии на таламус; в этом случае сдвигали мишень кпереди, чтобы не повредить чувствительное ядро и не вызвать стойкое нарушение функций.
Терапевтический мониторинг во время проведения процедуры МР-ФУЗ
Во время операции медицинская сестра проводит контроль артериального давления. При его повышении вводятся антигипертензивные препараты. При появлении головной боли рекомендуется использовать обезболивающие препараты (например, кеторолак 30 мг/мл), для профилактики отека ткани мозга – дексаметазон 4 мг/мл внутривенно, для профилактики и лечения тошноты и рвоты дополнительно можно ввести ондансетрон 2 мг/мл. При необходимости проводится подача увлажненного кислорода через носовые канюли, при рвоте применяется аспиратор. Как указано выше, используемое оборудование целесообразно фиксировать к полу (содержит ферромагнетики).
Процедура снятия со стола фокусированного ультразвука
После завершения лечения пациент остается на столе на время слива воды из системы. Мембрану отсоединяют от трансдьюсера, нейрохирургическую раму – от крепления к столу. Только после этого пациенту разрешают встать со стола и пересесть на транспортировочное кресло-каталку. В условиях перевязочной снимают силиконовую мембрану, нейрохирургическую раму, обрабатывают места крепления и накладывают бактерицидные пластыри. Внутривенный катетер оставляют еще на несколько часов для использования при необходимости.
Послеоперационный этап
Пациент находится в клинике под наблюдением еще в течение 7–8 ч, с выполнением контрольной МРТ головного мозга через 2 ч после лечения и повторным осмотром невролога и нейрохирурга. Контрольная МРТ проводится в режиме Т2 FSE со срезами по 2 мм в аксиальной и коронарной плоскостях, а также в режимах SWAN, DWI, T1 FSPGR со срезами по 4 мм в области таламуса в аксиальной плоскости. После МРТ, в зависимости от выраженности из менений со стороны головного мозга, назначается дексаметазон (внутримышечно или внутривенно) для уменьшения выраженности отека.Процедура МР-ФУЗ 101
На следующий день после лечения пациент в сопровождении родственника повторно прибывает в клинику на осмотр. Выполняется полное неврологическое обследование, проводится контрольная МРТ головного мозга. В этот день обговариваются дальнейшее наблюдение, режим, необходимость реабилитационных мероприятий, строится график последующих консультаций. Учитывая неинвазивность манипуляции, пациентам не требуется длительный восстановительный период, но рекомендуется 2 нед соблюдать охранительный режим без чрезмерных нагрузок и под наблюдением близких.
В послеоперационном периоде пациенты принимают глюкокортикостероидные препараты как минимум 2 нед для профилактики избыточного отека в области воздействия. Всем больным по единому протоколу каждые 3 мес проводится контрольная МРТ головного мозга.
Стандартизация процесса лечения посредством МР-ФУЗ
В связи с новизной метода МР-ФУЗ для начала работы требуется подготовка персонала дополнительно к их базовому обучению, необходимому для получения аккредитации. Стандартизация процесса позволяет обеспечить стабильное качество помощи, а также получить наиболее достоверные данные в рамках научных исследований.
Нами на основании полученного опыта разработан четкий стандартизованный протокол проведения операции с использованием МР-ФУЗ, представленный в Приложении 2.
Определение мишени для МР-ФУЗ
Предложены 2 метода определения мишени для МР-ФУЗ:
1) непрямое нацеливание на основе атласа и данных анатомии пациента на МРТ-снимках головного мозга, при котором используется приблизительное расположение ядра;
2) прямой трактографический подход, при котором нацеливание проводится персонализированно, на основании МР-трактографии (Bruno et al., 2021).
Непрямое нацеливание представляет собой допустимый подход к таламотомии посредством МР-ФУЗ, позволяющий в большинстве случаев немедленно идентифицировать правильную цель. Прямой трактографический подход в настоящее время является ценным подспорьем в оценке возможного отклонения, при ошибке, в случаях, когда не достигается немедленный клинический ответ. Прямые координаты, например, предлагается измерять для дентаторуброталамического тракта на основе диффузионно-тензорной методики МРТ-визуализации.
В настоящее время точное определение точки воздействия представляет собой большую проблему. Дело в том, что локализация цели соникации проводится относительно отрезка, соединяющего переднюю и заднюю комиссуры (AC–PC), что является универсальной системой координат у пациентов в функциональной нейрохирургии. В то же время МРТ имеет свою систему координат RAS, которая определяется расположением относительно изоцентра аппарата; кроме того, ФУЗ-станция имеет свою систему координат относительно точки фокуса. Все 3 системы координат соотносятся по-разному в зависимости от положения оборудования. Для решения этой проблемы мы создали специальную программу на языке R, которая позволяет произвести пересчет координат в зависимости от положений нулевой точки МРТ и ФУЗ-станции для более точного определения мишени и снижения возможности ошибки. На рис. 5.8 представлен пример соотношения указанных систем координат, где RAS – это координаты относительно изоцентра МРТ, transducer focal – координаты ФУЗ-стан ции, а AC–PC target – координаты от но ситель но задней комиссуры в плоскости AC–PC.
На рис. 5.9 представлена карта лечебных соникаций для всех пациентов, которым было проведено лечение с использованием метода МР-ФУЗ, на МРТ в аксиальной плоскости, проходящей через линию AC–PC.
Расчет точной температуры мишени при соникации
Важным параметром эффективности лечения методом МР-ФУЗ являются температуры, которые были достигнуты в точке воздействия. При проведении соникации повышение температуры происходит с различной скоростью и зависит от многих параметров, описанных С. Gagliardo et al. (2019). Авторы для каждого этапа лечения предложили вычисление кривых доставки энергии в зависимости от КУПКТ для определения энергии ультразвука и обеспечения лучшего контроля за исходом процедуры. Тем не менее ими не была предложена четкая формула расчета энергии нагрева.
Как уже было указано выше, при проведении МР-ФУЗ нейрохирург использует для регулировки интенсивности нагрева определенные параметры энергии, мощности и времени воздействия ультразвуковых волн. При первой соникации на стадии калибровки обычно выставляется мощность 250 Вт и длительность 10 с, что соответствует отданной энергии 2500 Дж. При дальнейших соникациях набор температуры регулируется следующим образом. Нейрохирург увеличивает мощность до такой степени, чтобы нагревание не происходило слишком быстро, поскольку при быстром нагревании можно легко превысить безопасный предел температуры для обратимого воздействия. Иными словами, мощность должна быть настолько большой, чтобы в заданное время нагреть участок до нужной температуры, но при этом нагрев необходимо осуществлять с такой скоростью, чтобы нейрохирург в случае перегрева успел остановить соникацию. Слишком большая мощность может мгновенно перегреть целевой участок мозговой ткани. Неблагоприятным фактором является то, что многие пациенты ощущают соникацию: с увеличением мощности часто усиливается головная боль, пациент может прервать лечение или даже отказаться от продолжения операции. Слишком маленькая мощность не позволит в заданное время нагреть участок, но при этом лишняя соникация может усилить ненужный отек тканей – пусть временный, но изменяющий неврологический статус в момент процедуры.
Вместе с тем время определяет нагрев. За большее время можно отдать больше энергии участку и сильнее его нагреть. Слишком короткое время не позволит дать достаточно энергии, чтобы нагреть ткани, а слишком продолжительная процедура будет плохо переноситься пациентом и приводить к возникновению головной боли. В этом смысле сокращение времени лечебного воздействия увеличивает его переносимость пациентом. Бывают случаи, когда максимальная мощность, переносимая пациентом или создаваемая аппаратом, позволяет нагреть участок до необходимой температуры только за счет удлинения соникации. Энергия, которая должна быть приложена для нагрева до необходимой температуры, рассчитывается как произведение мощности и времени. Но для нагревания участка до определенной температуры у разных пациентов необходимо различное время.
На потери энергии влияет КУПКТ, или scull score, который измеряется величинами от 0 до 1. С уменьшением КУПКТ требуются большие мощность и время для достижения нужных температур. Коэффициент ультразвуковой проводимости костной ткани рассчитывается с помощью КТ костей черепа программным комплексом планирования МР-ФУЗ.
Кроме костей черепа на пути ультразвука стоит вода с разными концентрациями пузырьков кислорода, которые поглощают ультразвук. Эта проблема устраняется путем стандартизованного охлаждения воды, когда растворимость кислорода резко уменьшается со снижением температуры. Состояние тканей на пути ультразвука тоже изменяет его проводимость. Есть и другие факторы, влияющие на доставку, рассеяние и отражение энергии. Поэтому использование показателя КУПКТ как единственного ориентира невозможно (тем более с учетом свойственной ему погрешности).
Определение клинически значимых факторов является полезным для построения модели температуры в зависимости от мощности, времени, КУПКТ и ряда других факторов. Современные компьютерные программы позволяют использовать сложные алгоритмы и зависимости для построения моделей в условиях наличия нескольких факторов и неопределенности. Для решения данной проблемы мы создали специальную программу, в которую включили следующие параметры: идентификатор пациента, порядковый номер соникации, достигнутая температура (°С), мощность (Вт), длительность соникации (с), досрочная остановка (1 – да, 0 – нет), измеренная энергия (Дж), КУПКТ, аппарат КТ, на котором определяли КУПКТ (Siemens, GE, Toshiba, Philips), данные по ответу на первую align-соникацию, пол и возраст пациента. Для определения зависимостей мы построили 2 модели – линейную и нейросетевую.
Линейную модель строили в R package RStudio 2021.09.2 сборка 382, R version 4.2.1 (2022-06-23) штатной командой lm. В результате анализа полученных данных было сделано предположение, что линейная модель не идеально прогнозирует температуру в связи с возможными нелинейными зависимостями. Для построения модели могло подойти решение регрессионной задачи с помощью нейронных сетей.
Нейросетевая модель была создана в R package RStudio 2021.09.2 сборка 382, R version 4.2.1 (2022-06-23), для чего использовали открытые библиотеки для машинного обучения производственного уровня TensorFlow. Детали построения нейросетевой модели и проведенного с ее помощью анализа могут быть предоставлены по запросу.
При анализе данных моделей максимальная ошибка прогнозирования для линейной модели составила 17,8°С, для нейросетевой – 12,1°С. Таким образом, нейросетевая модель расчета температуры оказалась лучше. На рис. 5.10 представлена диаграмма плотности распределения остатков, на которой видно, что нейросетевая модель располагается ближе к нулевой ошибке. Соответствующие расчеты можно на практике осуществлять в процессе планирования и выполнения лечения посредством МР-ФУЗ с использованием предложенной нами таблицы (рис. 5.11).
Таким образом, на температуру мишени при нагревании ультразвуком влияют не только мощность, энергия и время как параметры соникации, но и показатель КУПКТ, а также пол и возраст пациента. Параметры первой соникации на стадии калибровки и ответ на нее полезны для прогнозирования параметров следующих соникаций. Линейная модель позволяет спрогнозировать температуру со средней абсолютной ошибкой (MAE) = 2,78ОС, и коэффициентом детерминации R2 = 0,71, тогда как нейросетевая – со средней абсолютной ошибкой 1,93ОС и R2 = 0,76. Недостатком линейной модели является меньшая точность, но она легко доступна и удобна в операционной, поскольку не требует дополнительного программного обеспечения.
Особенности оперированной нами когорты пациентов
Изложенные выше принципы организации работы и алгоритмы действий были успешно применены нашей командой в первом в Российской Федерации центре лечения методом МР-ФУЗ: с 2020 по 2023 г. такое лечение в Международном медицинском центре им. В.С. Бузаева (Уфа) прошли 86 пациентов с БП (в том числе 82 – с преобладанием тремора и 4 – с акинетико-ригидной формой заболевания), 37 пациентов с ЭТ, 18 пациентов с различными формами дистоний, а также по 1 пациенту с невропатической болью и гамартомой гипоталамуса. С первого дня работа центра МР-ФУЗ проводилась под научно-методическим руководством и в тесном сотрудничестве с Научным центром неврологии и Национальным общест вом по изучению болезни Паркинсона и расстройств движений.
Возраст оперированных пациентов (рис. 5.12) в основных группах с двигательными расстройствами различался статистически значимо (p < 0,001 по критерию Крускала–Уоллиса): средний возраст пациентов с БП составил 63 [55; 70] года, пациентов с ЭТ – 54,50 [36,25; 64,75] года, пациентов с дистониями – 46,0 [39,0; 53,5] лет. Различий между мужчинами и женщинами по возрасту не было.
Медиана длительности операции (рис. 5.13) составила 98,7 [74,7; 132,6] мин, в том числе в группе с БП – 97,2 [73,6; 126,4] мин, в группе с ЭТ – 96,1 [72,8; 126,4] мин, в группе с дистониями – 117,1 [79,1; 139,2] мин, различия статистически незначимы (р = 0,53). Медиана количества соникаций (рис. 5.14) составила 11 [10; 14], с небольшими вариациями между группами. Максимальная температура очага соникации во время операции (рис. 5.15) составила 61,6 [59,8; 63,0]°С, максимальная энергия соникации (рис. 5.16) – 20 035 [14 030; 32 330] Дж, значимых различий между группами не было.
Международная интернет-операционная: применение МР-ФУЗ в режиме телемедицины
Обычно для теоретической подготовки врачей и развития их мануальных навыков используются специальные обучающие программы от производителя. Но наилучшей практикой является наличие выделенного специалиста для контроля и консультирования во время проведения первых операций (Broering et al., 2020). Многие производители не позволяют запускать свои программы лечения без авторизованной помощи и контроля, особенно если это касается новых технологий. Согласно стандартной политике производителя, первые 20–25 операций целесообразно провести под наблюдением специалиста, а затем бригада получает статус «соло», т.е. разрешение на самостоятельное выполнение процедуры.
Ограничения на поездки в период пандемии COVID-19 привели к масштабному переходу образовательных программ различных уровней на онлайн-цифровое и дистанционное обучение. Однако внедрение таких подходов в отношении совершенно новых, сложных технологий может быть связано с серьезными и вполне понятными трудностями. Инициация практической работы нашего центра МР-ФУЗ как раз совпала с пиком пандемии: в апреле 2020 г. была завершена установка оборудования InSightec ExAblate 4000 (в листе ожидания операции было 32 пациента), но в этот момент стала очевидной невозможность личного приезда экспертов производителя из-за карантинных ограничений. В этой связи нами впервые в мире была разработана и реализована программа лечения методом МР-ФУЗ с международным дистанционным онлайн-контролем, оценены эффективность и безопасность такого телемедицинского подхода, а также ближайшие результаты проведенных операций.
В исследование вошли первые 94 пациента, перенесшие таламотоми с использованием МР-ФУЗ в нашем центре, в том числе 27 больных ЭТ и 67 больных БП (фенотипы с преобладанием дрожания). Под онлайн-контролем лечение получили 38 пациентов и без него (группа «cоло») – 56 пациентов. Исследование было начато 5 мая 2020 г. и продолжалось в течение 1 года 9 мес. Команда центра была сертифицирована на проведение самостоятельных операций («cоло») после выполнения 38 процедур МР-ФУЗ.
Для изложения полученных нами результатов как в рамках данного исследования, так и при дальнейшей самостоятельной работе (см. главы 6–8) необходимо ввести ряд определяющих терминов. Под «попыткой» мы понимаем ситуацию, когда пациент уложен на стол МР-ФУЗ и ему произведено первое ультразвуковое воздействие. «Успех» процедуры мы определяем как уменьшение выраженности тремора на 30% по CRST и/или по UPDRS (часть III) на стороне, контралатеральной проведенной операции.
Нами также использовалась следующая субъективная шкала: «отличный» эффект – полное устранение симптомов двигательных расстройств и достижение всех основных целей операции; «хороший» эффект – в результате воздействия МР-ФУЗ остались лишь незначительные симптомы; «удовлетворительный» эффект («компромисс») – в ходе операции достигнут определенный положительный результат, но процедура была остановлена, поскольку ожидаемый риск осложнений в случае продолжения ультразвукового воздействия был выше, чем ожидаемая польза. Эти 3 категории считаются «успешными». «Неудачный» результат регистрировался, если по итогам произведенного воз действия не удалось существенно повлиять на выраженность клинических проявлений заболевания. Ни в одном случае применения МР-ФУЗ у нас не было зафиксировано ухудшения состояния па циента.
Телемедицинский удаленный экспертный контроль
Первая в мире телемедицинская реализация технологии МР-ФУЗ состоялась 5 мая 2020 г. Нами было обеспечено виртуальное присутствие экспертов компании InSightec Пола Регга (Великобритания), Тессы Кейс (Испания), Даниила Молчанова (Россия), а также кураторов проекта – президента Национального общества по изучению болезни Паркинсона и расстройств движений академика РАН С.Н. Иллариошкина и главного нейрохирурга Минздрава Республики Башкортостан докт. мед. наук Ш.М. Сафина во время первой про цедуры. До проведения первого сеанса лечения с использованием МР-ФУЗ в течение 2 нед происходил процесс обучения этой про цедуре с предварительным обсуждением каждого пациента с целью максимально адекватного отбора.
Для организации первого телемедицинского лечения с использованием МР-ФУЗ кроме традиционной организации видеоконференции со всеми участниками необходимо было решить 3 задачи.
Во-первых, для обеспечения безопасности и постоянного визуального контроля за состоянием пациента нам необходимо было обеспечить защищенную видеотрансляцию (в режиме реального времени) состояния пациента в кабинете МРТ во время лечения. Кроме того, привлеченные зарубежные эксперты должны были оценить результаты неврологического тестирования, проведенного нашей командой неврологов для оценки эффективности лечения. Проблема заключалась в том, что из-за особенностей конструкции кабинета МРТ и постоянно действующего магнитного поля невозможно было разместить камеры непосредственно внутри кабинета. Мы провели 3 процедуры с использованием веб-камеры Microsoft, размещенной на потолке кабинета МРТ. Во время 3-й операции на МРТ-термометрии начал возникать интенсивный шум, поэтому единственным выходом было убрать камеру из кабинета МРТ и установить ее перед окном наблюдения (камера 2 на рис. 5.17). Видеопоток с камер мы транслировали в видеоконференцию Microsoft Teams. При проведении неврологических тестов ис пользовали портативный ноутбук MacBook Pro со встроенной камерой (переносной ноутбук 2 на рис. 5.17).
Во-вторых, надо было организовать передачу телеметрии с оборудования InSightec международной команде инженеров, чтобы они имели возможность наблюдать, насколько выбранная тактика лечения согласуется с настройками оборудования, и при необходимости корректировать их для достижения желаемого результата. Такого опыта не было ни у кого в мире. После проведенного анализа всех доступных технологий в качестве наиболее перспективных были выбраны технологии Virtual Network Computing (VNC) и Port Address Translation, с помощью которых нам удалось организовать безопасные сеансы удаленного подключения для экспертов, находящихся во время лече ния в Великобритании, Ис пании, Израиле и Санкт Петербурге (рис. 5.18).
В-третьих, требовалось обеспечить передачу МРТ-картины пациента, так чтобы международная команда имела возможность оценивать эффективность лечения и корректировать тактику вместе с нами. Поскольку программно-аппаратный комплекс General Electric представляет собой полностью закрытую систему, у нас не было возможности подключиться к нему напрямую или использовать дополнительные технологии для перехвата и трансляции изображения (наподобие преобразователей HDMI в USB). Для решения этой задачи мы использовали камеру, направленную на МРТ-монитор, а видео поток с камеры передавался на видеоконференцию всем участникам (камера 1 на рис. 5.18). Это изображение не использовалось для принятия клинических решений, а лишь обеспечивало возможность управления настройками на консоли рентгенолаборантом. МРТ-изображение максимального качества в режиме реального времени, как обычно, передавалось на InSightec ExAblate 4000 (рабочая станция InSightec на рис. 5.18) в соответствии с протоколом устройства InSightec. Затем изображение транслировалось с консоли InSightec экспертам по протоколу VNC. Microsoft Teams использовали как платформу для видеоконференций между всеми участниками (см. рис. 5.18). Выбор этой технологии был обусловлен корпоративным стандартом InSightec, а ее функциональность соответствовала всем необходимым требованиям. Мы использовали 4 камеры: камера 1 для консоли МРТ, камера 2 для кабинета МРТ, камера 3 для нейрохирурга, камера 4 для неврологических тестов и временных крупных планов внутри кабинета МРТ. Переносной ноутбук 2 с камерой 4 заносили в кабинет МРТ только тогда, когда аппарат МРТ не осуществлял сканирование (см. рис. 5.18).
Нейрохирург, радиолог и МРТ-лаборант общались с экспертами с помощью основного ноутбука 1 (см. рис. 5.18). Консоль рабочей станции InSightec благодаря использованию протокола VNC позволяла управлять аппаратом МР-ФУЗ нейрохирургу в Уфе и давала возможность использовать курсор мыши совместно с экспертами компании-производителя операционного стола. Консоль рабочей станции МРТ контролировалась врачом-рентгенологом и специалистом по МРТ.
Таким образом, решение этих 3 задач позволило обеспечить необходимый уровень безопасности пациента и провести первое в мире телемедицинское лечение с использованием МР-ФУЗ.
Сопоставление результатов операций, выполненных с телемедицинским контролем и самостоятельно
В общей сложности таламотомия методом МР-ФУЗ под международным онлайн-наблюдением была выполнена 38 пациентам с тремором (11 больных ЭТ и 27 больных БП), а самостоятельно нами были прооперированы 56 пациентов (16 больных ЭТ и 40 больных БП) (рис. 5.19). Значимых различий по возрасту между пациентами в указанных группах не было.
В группе ЭТ с телемедицинской поддержкой успех процедуры был достигнут у 10 (81,8%) из 11 больных, в группе самостоятельного лечения – у всех 16 больных (100%). Рецидивов тремора в обеих группах зарегистрировано не было. При оценке результатов лечения по CRST (рис. 5.20) статистически значимых различий между группами самостоятельного лечения и лечения, осуществляемого с телемедицинской поддержкой, выявлено не было.
В группе БП с телемедицинской поддержкой успех процедуры был достигнут у 25 (92,6%) из 27 пациентов, в группе самостоятельного лечения – у всех 40 пациентов (100%). Частичный рецидив тремора в течение 1 года в группе с телемедицинской поддержкой наблюдался у 10 (40%) из 25 пациентов, а в группе самостоятельного лечения – у 7 (17,5%) из 40, различия статистически значимы (p = 0,04 по критерию χ2). При сравнении состояния оперированных пациентов по UPDRS (часть III – моторные функции) было установлено, что достигнутое улучшение в группе самостоятельного лечения было статистически более значимым (p = 0,0026 по критерию Вилкоксона), чем в группе лечения с телемедицинским контролем (рис. 5.21).
Таким образом, нами впервые было продемонстрировано, что удаленный экспертный контроль при осуществлении лечения посредством МР-ФУЗ эффективен и безопасен. При ЭТ и БП результаты лечения в группах удаленного телемедицинского контроля и самостоятельного лечения в целом оказались сопоставимы с точки зрения достигнутого улучшения, частоты осложнений и отдаленных результатов (рецидив тремора). Интересно, что при БП в группе самостоятельного лечения процент уменьшения симптомов оказался значимо выше, чем в группе с телемедицинским контролем; это можно объяснить тем, что при онлайн-обучении эксперты были ограничены жестким протоколом с четко установленными мишенями, тогда как в процессе самостоятельного лечения мы имели возможность оказывать воздействие с помощью МР-ФУЗ и на другие мишени, не включенные в протокол производителя (подробнее об этом – см. главу 7).
Разработанная нами методика запуска телемедицинской дистанционной программы лечения МР-ФУЗ под наблюдением в режиме онлайн может быть рекомендована и для реализации другими центрами в процессе освоения данной технологии. Первая в мире международная публикация на эту тему была представлена нами в 2023 г. (Buzaev et al., 2023) и уже получила весьма благоприятный отклик. С учетом быстрого развития метода и появления в мире и в нашей стране всё новых центров МР-ФУЗ, полученный опыт является весьма ценным и своевременным. Поскольку в настоящее время различные телемедицинские подходы находятся в фокусе всеобщего внимания, в определенной части сделанных наработок и технологических решений наш опыт может быть перенесен из нейрохирургии и в другие клинические специальности.