Monitoraggio neurofisiologico

 

 

Contatto: Dott. Riccardo Budai

budai.riccardo@aoud.sanita.fvg.it

  
 
 
 
 
 
 
 
 
   

  

 Introduzione: Negli interventi di neurochirurgia, ormai almeno da dieci anni, si è assistito all’introduzione sempre più frequente e sempre più diffusa, della competenza professionale del neurofisiologo clinico: una figura essenziale alla conduzione della strategia chirurgica e ai fini della valutazione pre operatoria della casistica neurologica passibile di trattamento chirurgico.

Distinguendo gli interventi neurochirurgici in tre grandi categorie (interventi sul midollo spinale, interventi sull’encefalo in anestesia generale e in “awake craniotomy”), vedremo come la neurofisiologia clinica ha mezzi per fornire risposte adeguate in ognuna di queste tre modalità di intervento. Per ognuna delle tre tipologie di intervento, la neurofisiologia offre la possibilità di controllare in fase pre operatoria la integrità dei sistemi sensoriali afferenti e dei sistemi motori efferenti e di continuarne il controllo durante l’intervento chirurgico.
E’ necessaria una stretta collaborazione all’interno dell’equipe interventista (chirurgo, neurofisiologo, anestesista) e la figura dell’anestesista è essenziale non solo ai fini della conduzione dell’intervento in anestesia generale ma anche nell’intervento in anestesia locale e, anche se può sembrare apparentemente superflua, è essenziale per una corretta ed efficace conduzione del monitoraggio neurofisiologico.
 
Cosa sono le indagini neurofisiologiche pre operatorie?
Le indagini neurofisiologiche pre operatorie si avvalgono delle metodiche di misura dell’attività elettrica cerebrale spontanea o evocata da stimoli sensoriali o cognitivi. Tali indagini vengono condotte in laboratorio, spostando il paziente dal reparto di degenza, qualche giorno prima dell’intervento. Le informazioni raccolte sono poi discusse in forma collegiale al breefing di presentazione dei casi clinici.
Le indagini strumentali attualmente effettuate sono :
  • Elettroencefalografia standard pre operatoria: durata dell’esame 30 minuti.
  • Potenziali Evocati Somatosensoriali da stimolazione del nervo mediano
  • Potenziali Evocati Somatosensoriali da stimolazione del nervo tibiale
  • Potenziali Evocati Cognitivi P300 da stimolazione uditiva (paradigma odd – ball)
Le tre procedure sono condotte in laboratorio con un sistema di registrazione a 32 canali, utilizzando una cuffia porta elettrodi elastica e precablata. Otre alla registrazione dei segnali in condizioni di rilassamento del paziente, la procedura necessita anche della misura della posizione degli elettrodi di misura attraverso una apparecchiatura che sfrutta una campo elettromagnetico pulsante. Le durata delle registrazioni è di circa 2-3 ore ed è parzialmente dipendente dalla capacità di collaborazione e rilassamento del paziente.
 
Come vengono preparati e presentati i risultati delle indagini neurofisiologiche preoperatorie?
I segnali raccolti in laboratorio secondo le procedure descritte, vengono elaborati insieme alle immagini ricavate dalla Risonanza Magnetica (MRI) e dalla Risonanza Magnetica funzionale (fMRI). L’obiettivo principale è quello di descrivere con la migliore precisione possibile, la posizione topografica di origine (sorgente) dei segnali neurofisiologici registrati.
Rispettivamente:
  • L’origine dell’attività epilettogena focale, spesso perilesionale oppure topograficamente correlata alla presenza della lesione (figura 1A, 1B, 1C)

          

        Figura 1 A                                                       Figura 1 B

       

        Figura 1 C

  • La localizzazione delle risposte sensoriali primarie : area S1 dal lato sano e dal lato della lesione, rispettivamente per l’arto superiore e inferiore (figura 2A, 2B)

       

        Figura 2 A                                           Figura 2 B

  • La localizzazione delle risposte cognitive correlate al complesso P300
 
A cosa servono le informazioni preoperatorie relative alle sorgenti delle funzioni sensoriali, motorie e cognitive?
Le informazioni preoperatorie, ricavate dalla elaborazione combinata dei segnali neurofisiologici e delle immagini di neuroradiologia, permettono alla equipe chirurgica di valutare la tipologia della lesione, le modalità di approccio chirurgico, di ponderare i rischi della procedura e di esprimere un giudizio prognostico presuntivo della evoluzione della malattia.
A tale riguardo è di estrema utilità la conoscenza, fornita da queste indagini preoperatorie, sulla possibile o probabile presenza di una riorganizzazione funzionale del sistema nervoso centrale; se tale riorganizzazione loco regionale viene individuata già in fase preoperatoria, è naturale che l’indice prognostico sia nettamente più favorevole e che, in altre parole, vi sia meno rischio di subire dei danni post operatori.
 
In cosa consiste il monitoraggio neurofisiologico nelle lesioni spinali?
Nelle lesioni neoplastiche spinali il ruolo del monitoraggio neurofisiologico è di fondamentale rilevanza in due tempi molto precisi dell’intervento.
Il primo tempo consiste nell’individuazione della sede di esecuzione della mielotomia posteriore (il chirurgo è in condizione di individuare la esatta posizione del solco centrale anche quando anatomicamente non distinguibile o quando risulta deformato o ruotato dal processo espansivo intramidollare sottostante).
Il secondo tempo riguarda l’intera conduzione della rimozione della lesione, ed in cui il chirurgo riceve informazioni, in maniera sub continua, sullo stato di conduzione dei cordoni posteriori del midollo spinale (vie afferenti - sensitive) e dei cordoni anterolaterali del midollo spinale (vie efferenti – motorie).
In relazione alla sede della lesione (cervicale, toracia o lombare) le metodiche neurofisiologiche possono essere più specificamente orientate in base alle esigenze dell’intervento (controllo funzionale dei soli arti superiori, controllo dei soli arti inferiori, controllo dei quattro arti oppure controlli di specifici livelli dermatomerici di afferenza sensitiva (figura 3) SEP in cascata).
 
Figura 3
   
Il monitoraggio della via afferente prevede la stimolazione del nervo periferico al polso (nervo mediano) o alla caviglia (nervo tibiale) e la registrazione del potenziale evocato dalla superficie dello scalpo sulle posizioni standard raccomandate dalla Società Internazionale di Neurofisiologia Clinica.
La stimolazione elettrica del nervo è condotta alternativamente sul lato destro e sul lato sinistro o in rapida successione nelle quattro posizioni (arto superiore DX - arto superiore SN - arto inferiore DX - arto inferiore SN).
Il monitoraggio della via efferente (motoria) è condotta con una stimolazione elettrica della corteccia motoria a livello dello scalpo (stimolazione elettrica transcranica) e registrazione delle risposte muscolari (elettromiografia) con elettrodi di superficie sui muscoli del braccio o della gamba.
In questa maniera il neurofisiologo è in grado di informare in tempo quasi reale (5 - 40 secondi per un aggiornamento delle risposte evocate che sono raccolte per averaging di stimolazioni consecutive) il neurochirurgo sullo stato funzionale dei cordoni posteriori (via sensitiva) e dei cordoni antero laterali (via motoria) del midollo spinale.
 
Come procede il monitoraggio neurofisiologico nelle lesioni della fossa cranica posteriore?
Gli interventi in fossa cranica posteriore necessitano in maniera esclusiva del monitoraggio neurofisiologico a causa delle caratteristiche anatomiche della regione e per l’elevatissimo rischio chirurgico di determinare lesioni iatrogene dei nervi cranici e delle strutture del tronco cerebrale.
Il controllo funzionale dei nervi cranici viene eseguito molto semplicemente attraverso una stimolazione elettrica diretta delle fibre del nervo cranico esposto durante la procedura chirurgica: stimolazione delle fibre motorie del VII nervo cranico (nervo faciale), stimolazione delle fibre motorie del V nervo cranico (nervo trigemino), stimolazione delle fibre motorie del XI nervo cranico (nervo accessorio spinale), stimolazione delle fibre motorie del XII nervo cranico (nervo ipoglosso), stimolazione delle fibre motorie del VI nervo cranico (nervo abducente), stimolazione delle fibre motorie del III nervo cranico (nervo oculomotore). Per ognuno di questi nervi cranici esiste un muscolo target che può essere sfruttato per registrare e quantificare la risposta elettrica.
 

nervo cranico
muscolo target
VII - faciale
orbicolare dell’occhio e della bocca
V - trigemino
massetere
XI – accessorio spinale
trapezio
XII - ipoglosso
emilingua
VI – abducente
retto laterale dell’occhio
III - oculomotore
retto superiore dell’occhio

 
In tal modo il chirurgo, in qualsiasi istante della procedura di mobilizzazione e rimozione della lesione, è in grado di conoscere il decorso anatomico dei tronchi dei nervi cranici sopraelencati, stimolando specifiche porzioni del campo operatorio e verificando se queste forniscono una risposta motoria documentabile dalla registrazione elettromiografica dei muscoli target (figura 4 esempio di risposte cmap)
 
Figura 4
  
Il neurofisiologo controlla comunque in continuo l’attività elettrica spontanea dei muscoli target in quanto la procedura chirurgica (trazione meccanica, elettrocoagulazione, lavaggio del campo operatorio) è in grado di scatenare scariche spontanee, anche sostenute per minuti, delle fibre del tronco nervoso. Contemporaneamente viene controllate anche il livello e le caratteristiche del segnale EEG determinato dalla corretta conduzione del piano di anestesia generale (figura 5) poligrafia EEG). Tutte le informazioni di cui sopra vengono confrontate con eventuali modificazioni dei parametri emodinamici e respiratori in stretto contatto con la equipe di anestesia.
 
Figura 5
 
Come viene condotto il monitoraggio neurofisiologico nelle lesioni sovratentoriali
Gli interventi in sede sovratentoriale richiedono un controllo neurofisiologico accurato al fine di verificare il rischio epilettogeno spontaneo o provocato dalle manovre chirurgiche e dalle stimolazioni elettriche corticali. D’altro canto le stimolazioni elettriche della corteccia cerebrale sono indispensabili per il mappaggio delle funzioni corticali.
Un secondo compito del monitoraggio è quello di fornire informazioni sulla funzionalità delle vie sottocorticali (sostanza bianca), di connessione cortico – corticali e di efferenza verso i neuroni dei nervi cranici e del midollo spinale (figura 6°, 6B) vie sottocorticali).
 
Figura 6 A 
 
   
Figura 6 B
  
Le due principali procedure sono dunque legate alla metodologia chirurgica che prevede, in primo luogo, la localizzazione di aree eloquenti corticali individuate mediante stimolazione elettrica diretta della superficie corticale cerebrale esposta per l’esecuzione dell’intervento e, in secondo luogo, il controllo delle vie sottocorticali mediante stimolazione elettrica diretta delle fibre bianche sottocorticali o mediante stimolazione elettrica diretta delle aree motorie corticali.
 
 
Che cos’è il mappaggio corticale?
Per mappaggio corticale ci si riferisce alla possibilità di individuare specifiche aree corticali competenti per funzioni motorie, sensitive o linguistiche. Queste tre grandi categorie di aree funzionali, ritenute primarie, e vale a dire tali da essere considerate indispensabili ai fini della produzione della loro specifica funzione che rappresentano, vanno conservate integre con la maggiore accuratezza possibile.
Pertanto il neurochirurgo, applicando delle correnti elettriche di stimolazione impulsiva sulla superficie corticale e, con la supervisione del neurofisiologo e dell’equipe anestesiologica, cerca di individuare la mappa delle posizioni che determinano un blocco (effetto negativo) o un’attivazione della funzione (effetto positivo) competente di quella determinata area corticale (figura 7) esempio di stimolazione diretta corticale).
  
Figura 7
   
Il ruolo del neurofisiologo può divenire particolarmente complesso se le funzioni da testare sono di carattere cognitivo e spesso necessita della collaborazione di altre figure professionali, come il neuropsicologo, in grado di individuare e quantificare alterazioni anche minime delle funzioni verbali, prassiche e di competenza motoria (link a “awake surgery”).
In anestesia generale il mappaggio topografico è limitato alla espressione motoria di segmenti corporei : arto superiore controlaterale, arto inferiore controlaterale, emivolto controlaterale. Per la localizzazione delle funzioni sensitive ci si avvale delle risposte corticali elettrofisiologiche provocate da una stimolazione di un nervo periferico; si esegue un Potenziale Evocato Somatosensoriale registrando direttamente dalla superficie corticale con elettrodi di superficie del diametro di 3 mm (figura 8A, 8B) risposte SEP).
 
 
Figura 2 A                                             Figura 2 B  
    
Il contributo della neurofisiologia consiste nell’individuare la risposta sensitiva corticale primaria da stimolazione dell’arto superiore (complesso N20-P25 da stimolazione del nervo mediano, collocata sulla faccia posteriore del solco centrale, corrispondente all’area S1) e da stimolazione dell’arto inferiore (complesso P37-N45 da stimolazione del nervo sciatico popliteo interno al malleolo mediale), collocata sulla linea mediana e prosecuzione dell’area S1 nel solco interemisferico.
Analogamente si possono stimolare i territori di innervazione sensitiva del nervo trigemino (rispettivamente il nervo sovraorbitario, il nervo infraorbitario e il nervo mentoniero ottenendo risposte P1-N1 equivalenti al complesso corticale primario N20 da stimolazione del nervo mediano, ma che si collocano molto più lateralmente sempre lungo il decorso del solco centrale).
Con questa metodica si è in grado di individuare con precisione il decorso del solco centrale che separa le funzioni motorie da quelle sensitive. (vedi seguito).
 
Cosa si intende per monitoraggio delle vie sottocorticali?
Il buon funzionamento delle fibre sottocorticali (assoni mielinizzati che dalla corteccia cerebrale si dirigono o afferiscono dagli strati più profondi dell’encefalo,del mesencefalo, del ponte, del bulbo e del midollo spinale o viceversa partono dalla corteccia e attraversano le stesse sedi con destinazione il motoneurone del midollo spinale) è legato sia alla loro integrità strutturale sia alla buona funzione nutritiva che arriva dalla circolazione sanguigna attraverso le arterie perforanti.
E’ quindi determinante il controllo del regolare funzionamento di conduzione delle fibre sottocorticali in quanto, molto spesso, i rapporti anatomici, ricavabili dal sistema di navigazione intraoperatoria, divengono inaffidabili e tanto di più quanto più procede in profondità la rimozione chirurgica della lesione. E’ proprio in questa fase che il chirurgo necessita di dati affidabili sulla possibilità di estendere con certezza la procedura di rimozione della lesione al fine di ottenere un intervento quanto più radicale possibile.
La neurofisiologia viene in aiuto fornendo un metodo di controllo della intera via motoria utilizzando una stimolazione sub liminale e intermittente della corteccia motoria e documentando in periferia, a livello di diversi segmenti muscolari, la risposta di attivazione degli stessi senza che sia macroscopicamente visibile una contrazione muscolare. (figura 9) esempio di MEP da stimolazione corticale.
 
Figura 9 
 
Come procede il monitoraggio neurofisiologico negli interventi a paziente sveglio (“awake surgery”)?
Una procedura in cui, solo apparentemente, il ruolo dell’anestesista può sembrare superfluo ma, in realtà, il suo compito è veramente delicato sia nella preparazione del paziente all’intervento nella giornata precedente, sia nel giorno stesso dell’intervento per chiarire, rassicurare, verificare e controllare la reattività e le risposte emotive del paziente. Altrettanto importanti sono il controllo della funzione respiratoria e il controllo del livello di vigilanza del paziente durante il corso dell’intervento. La scelta della procedura di intervento in anestesia locale è dettata dalla necessità imprescindibile di ottenere una diretta collaborazione verbale, motoria e sensoriale da parte del paziente. Tutto ciò deriva da un’attenta valutazione della sede della lesione cerebrale e dalla valutazione dei dati funzionali pre operatori ricavati dalle indagini di neurofisiologiche e di Risonanza Magnetica Funzionale (fMRI).(figura 10A, 10B) nfp + fmri) Si stabiliscono in tal modo, caso per caso, le problematiche in termini di probabili aree a rischio di lesione a causa della rimozione della lesione.
Durante l’intervento si testano diverse funzioni cognitive di competenza linguistica (produzione verbale spontanea: conta numerica; determinazione di oggetti : denominazione; identificazione di azioni verbali : generazione di verbi; lettura di frasi; compiti decisionali in cui intervengono azioni di rotazione mentale di un oggetto nel campo visivo (‘rotazione mentale e identificazione, ad esempio, del lato di appartenenza di una mano’).
Il paziente rimane sveglio durante tutta la procedura e risponde a domande, quesiti e riferisce le sensazioni che prova: durante queste prove il chirurgo applica una sequenza di brevi impulsi sulla superficie della corteccia cerebrale e documenta un eventuale blocco transitorio della funzione verbale (questo test è particolarmente sensibile nella individuazione della sede dell’ area di Brocà indispensabile per una corretta produzione verbale). Le funzioni di denominazione, identificazione di azioni verbali e di rotazione mentale, vengono eseguite con l’ausilio di sistemi multimediali di presentazione dell’immagine e di contemporanea applicazione della stimolazione corticale. Anche in questo caso il ruolo del neurofisiologo e della equipe anestesiologica è di peculiare ed estrema importanza: controllare lo stato di vigilanza del paziente e verificare l’attività elettrica cerebrale spontanea (registrata contemporaneamente mediante elettrocorticografia (EcoG) che può manifestare anomalie intercritiche epilettogene o manifestazioni critiche comportamentali spesso difficili da individuare anche con il colloquio diretto con il paziente.
 
                   
                    Figura 10 A
       
                   
                    Figura 10 B

 

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