Anatomía microquirúrgica y demostración a través de tractografía de los principales haces de proyección de sustancia blanca del tronco-encéfalo humano

Resumen

Entre los tractos eferentes primordiales se encuentra el sistema cortico-espinal, que desciende desde centros corticales superiores, atraviesa el tronco-encéfalo, decusándose gran parte de sus fibras en del tercio inferior del bulbo raquídeo hasta finalizar en la médula espinal. Los mayores tractos aferentes, que ascienden a través del tronco-encéfalo incluyen al lemnisco medial y al tracto espinotalámico, hasta la principal estación sensitiva del sistema nervioso central: el tálamo. Por otro lado, el cerebelo está conectado con el resto tronco-encéfalo a través de tres pares de tractos de fibras de proyección conocidos como pedúnculos cerebelosos: los pedúnculos cerebelosos superior, con fibras eferentes dirigidas hacia el mesencéfalo y tálamo; pedúnculos cerebelosos medios, con fibras aferentes ponto-cerebelosas que llegan principalmente al neocerebelo; y pedúnculos cerebelosos inferiores, con fibras tanto eferentes como aferentes que lo comunican con el bulbo raquídeo. Las técnicas de tinción histológica aplicadas al estudio anatómico han mejorado el entendimiento de la organización de la sustancia blanca, especialmente en el tronco-encéfalo. Sin embargo, la técnica de disección de fibras, descrita ampliamente en la literatura, constituye, desde el punto de vista quirúrgico, el mejor método para adquirir un conocimiento acertado y preciso de las estructuras internas del cerebro y tronco-encéfalo. Los avances en neuroimagen, mediante la introducción y desarrollo de la técnica de imagen con tensor de difusión (DTI) de resonancia magnética (RM) y el desarrollo de la tractografía basada en el tensor de difusión ha permitido delinear individualmente y valorar el estado de los principales tractos de sustancia blanca “in vivo”, esencial para estudios neurocientíficos así como en la práctica clínica neuroquirúrgica (añadir referencias). Por este motivo y tomando en cuenta la literatura al respecto, se propone un estudio desarrollado principalmente en el laboratorio de neuroanatomía, con el empleo de la técnica de microdisección de fibras nerviosas, que tiene como objetivo principal demostrar la topografía de los principales sistemas de fibras que conectan el tronco-encéfalo con el cerebro y cerebelo humano: el tracto cortico-espinal y el lemnisco medial (como representantes del sistema motor y sensitivo), así como los pedúnculos cerebelosos superior, medio e inferior; exponiendo las trayectorias de los distintos haces y relaciones con el resto de estructuras de la sustancia blanca y núcleos de sustancia gris, que ofrezca una perspectiva microquirúrgica de la conformación del tronco- encéfalo, complementado con la demostración de los mismos mediante la técnica de tractografía llevada a cabo en sujetos sanos, y en conjunto adquirir un visión anatómica global que pueda ser incorporada en la práctica neuroquirúrgica y favorezca el discernimiento entre posibles corredores anatómicos al momento de abordar el interior del tronco-encéfalo. II. HIPOTESIS 1. El estudio tridimensional del tronco-encéfalo por medio de la técnica de microdisección de fibras, mejoraría el conocimiento de la configuración y relaciones entre los principales haces de proyección de sustancia blanca en su interior. 2. El conocimiento de la anatomía quirúrgica y función de las estructuras del tronco-encéfalo es crucial para entender la topografía exacta y posibles comportamientos de las lesiones que pueden albergarse en él, así como asistir a los neurocirujanos en elegir las posibles zonas de abordajes mas apropiadas para entrar al tronco-encéfalo, según el escenario en cuestión. 3. Las modernas técnicas de imagen como la tractografía basada en tensor de difusión permiten delinear los principales tractos de sustancia blanca del tronco-encéfalo y cerebelo humano “in vivo” y deberían formar parte del estudio rutinario en la patología del tronco-encéfalo. 4. La incorporación de los conocimientos anatómicos previamente adquiridos permite la correcta interpretación de la disposición de los haces de sustancia blanca representados en las imágenes de tractografía del tronco-encéfalo y cerebelo y ayudaría al análisis de los posibles cambios que pueden surgir ante determinadas situaciones patológicas en su interior. III. OBJETIVOS: El objetivo principal es realizar un estudio anatómico descriptivo mediante la técnica de microdisección de fibras para identificar tridimensionalmente los principales haces de proyección que conectan el tronco-encéfalo con el cerebelo y cerebro: el tracto cortico-espinal, el lemnisco medial, y los pedúnculos cerebelosos superior, medio e inferior, describiendo sus trayectos y principales relaciones con estructuras vecinas. Mediante el empleo de la tractografía basada en tensor de difusión, el estudio radiológico tiene como objetivo primordial la demostración “in vivo” en sujetos sanos, de los tractos de sustancia blanca estudiados mediante la microdisección de fibras, complementando los hallazgos anatómicos. El examen de la estructura interna y configuración en el tronco-encéfalo de los tractos mencionados busca proporcionar al neurocirujano una visión real y tridimensional de la anatomía quirúrgica del tronco-encéfalo y cerebelo, así como favorecer el análisis mas critico de la tractografía basada en tensor de difusión, reconociendo tanto sus beneficios como limitaciones. Finalmente favorecer a perfeccionar la planificación quirúrgica, con la selección de un abordaje anatómico hacia el interior del tronco-encéfalo, que sea más apropiado para alcanzar la exéresis de lesiones, ocasionando el menor riesgo de afectación de los haces de sustancia blanca destacados en el estudio anatómico. IV. MATERIAL Y METODOLOGIA El presente proyecto de investigación se ha dividido en dos etapas bien diferenciadas, la primera y principal correspondiente a la fase de trabajo en el laboratorio o fase anatómica, y la segunda ha sido la fase radiológica, complementaria y de interés demostrativo. 1. Estudio Anatómico: El estudio anatómico se llevó a cabo en los laboratorios de neuroanatomía del Yeditepe University Hospital (Estambul, Turquía) y del Hospital Universitario de la Ribera (Alzira, España) entre julio de 2012 y enero de 2015, empleando el material proporcionado por ambos centros. Se realizaron midrodisecciones anatómicas que incluyeron los siguientes especímenes de encéfalo humano: 15 tronco-encéfalos, 15 hemisferios cerebelosos y 10 hemisferios cerebrales, así como cortes anatómicos en tres especímenes cadavéricos de cabeza humana. 2. Estudio Radiológico: La segunda parte consistió en un estudio radiológico con imágenes de tractografía basada en tensor de difusión, obtenidas a partir de RM cerebrales realizas a 15 sujetos sanos de manera prospectiva, entre Enero y Julio de 2015, mediante un equipo Philips Achieva de 1,5 Teslas. A todos los sujetos incluidos se le explicó previamente las características del estudio, firmando a continuación una hoja de consentimiento informado, contando con la aprobación del Comité Ético Científico del Hospital Universitario de La Ribera (Anexo A). De esta forma, se crearon volúmenes tridimensionales de los fascículos de sustancia blanca de proyección seleccionados que atraviesan el tronco-encéfalo: el tracto cortico-espinal, el lemnisco medial y los pedúnculos cerebelosos superior, medio e inferior. V. RESULTADOS 1. Estudio Anatómico: Se llevaron acabo microdisecciones de las distintas capas para demostrar las principales trayectorias y relaciones del tracto cortico-espinal, el lemnisco medial y los pedúnculos cerebelosos superior, medio e inferior, adquiriendo una visión tridimensional de su disposición, ilustrando los distintos pasos de disección en las series de figuras, siguiendo el siguiente orden: 1.1 Cara Lateral de la Superficie Cerebral y Vía Cortico-espinal: 1.2 Superficie Superior y borde lateral del Hemisferio Cerebeloso y Tronco-encéfalo: 1.3 Superficie Inferior del Hemisferio Cerebeloso y Posterior del Tronco-encéfalo: 1.4 Superficie Anterolateral del Tronco-encéfalo: 2. Estudio Radiológico: Tractografía por Tensor de Difusión y correlación anatómica: Tras el análisis de las secuencias axiales de DTI de RM cerebrales llevadas a cabo en 15 sujetos sanos y la selección de las ROI en las áreas correspondientes a la localización de las fibras de los tractos rastreados en el mapa de colores de DTI, se consiguió la reproducción y consecuente demostración triplanar mediante imágenes de tractografía del tracto cortico-espinal, lemnisco medial y los pedúnculos cerebelosos superior, medio e inferior, proporcionando información cualitativa y descriptiva complementaria al estudio de la fase de laboratorio. VI. DISCUSION: Lograr delinear el estado individual de los tractos de sustancia blanca mediante la tractografía en el tronco-encéfalo y estudiar su relación con posibles lesiones en su interior, es fundamental en la valoración diagnóstica y preoperatoria, y conveniente en controles postoperatorios. La información cualitativa y cuantitativa, in vivo, obtenida de su visualización es de valor incuestionable. A pesar de las limitaciones previamente descritas, en el actual trabajo, se ha reproducido mediante esta técnica el principal trayecto del tracto cortico-espinal, lemnisco medial, tractos cortico-ponto-cerebelosos y pedúnculos cerebelosos, pudiendo apreciar las relaciones arquitecturales entre ellos y estructuras circundantes. En este contexto, y con el objetivo de mejorar el manejo de los pacientes con lesiones de tronco-encéfalo, los cirujanos debemos ser conscientes de que en el futuro, es posible que la planificación quirúrgica involucre la aplicabilidad rutinaria de técnicas de neuroimagen avanzadas y de alta definición como la RM de 7.0 Teslas, las imágenes por espectro de difusión, o la tractografía de fibras de alta definición, que permiten delimitar con mayor exactitud las lesiones en el interior del tronco-encéfalo, y sus relaciones con la sustancia blanca y gris circundante, con el mejor reconocimiento de pequeños tractos de fibras, todo ello crítico en la valoración pre y postquirúrgica. Por tanto, el conocimiento anatómico detallado adquirido por medio de la técnica de microdisección de fibras se convierte en un pilar fundamental de cualquier cirujano relacionado con el tratamiento de la patología neuroquirúrgica de esta región del sistema nervioso central, ofreciendo una visión tridimensional única acerca de la intrincada organización interna de la sustancia blanca. Finalmente, la cooperación entre el desarrollo creciente de la neuro-radiología, de la microcirugía y de la neurofisiología intraoperatoria, debe ir de la mano de la investigación y estudio en los laboratorios de neuroanatomía, que participa así como un cuarto elemento clave para alcanzar resultados satisfactorios en pacientes sometidos a cirugía de lesiones en el tronco-encéfalo. Adoptando la técnica de microdisección de fibras, y centrándose en exponer las fibras de los tractos cortico-espinal, lemnisco medial y pedúnculos cerebelosos, la fase de laboratorio del estudio permitió apreciar la disposición fundamental macro y microscópica de los haces de sustancia blanca que atraviesan al tronco-encéfalo y lo conectan con el prosencéfalo y cerebelo, íntimamente relacionados con los núcleos de sustancia gris y los pares craneales que lo atraviesan. Debemos recordar que la disección de un sistema de fibras generalmente resulta en la destrucción de otro y que, conseguir demarcar claramente pequeños haces de fibras, tanto como identificar el origen o terminación de los mismos, puede convertirse en una gran tarea, a pesar de contar con instrumentos microquirúrgicos y alta magnificación, como se evidenció durante la fase de la laboratorio. Sin embargo fue posible mostrarlos y seguir su principal recorrido en el tronco-encéfalo y cerebelo, concebir el curso y sus principales relaciones espaciales entre sí y con otras estructuras parenquimatosas, todo ello difícil de concebir únicamente mediante el estudio de ilustraciones histológicas, comunes y ampliamente descritas en la literatura. Por último, se debe enfatizar la implicación definitivamente innegable en el campo de la neurocirugía derivada del conocimiento obtenido en el laboratorio como es el propósito de mejorar la interpretación y entendimiento de las técnicas imagen de RM cerebral convencionales y avanzadas (DTI - tractografía), reconociendo tanto sus beneficios como limitaciones acerca de la precisión y veracidad (relacionadas, en parte, a la intrincada arquitectura de la sustancia blanca), y ambos en conjunto (anatomía y radiología), favorecer el refinamiento de la estrategia quirúrgica, que incluye la planificación de antemano de un posible corredor anatómico-quirúrgico óptimo al interior del tronco-encéfalo, que con el apoyo de la monitorización neurofisiológicas intraoperatoria y de la más minuciosa técnica microquirúrgica, evite el daño en el tejido sano adyacente neural y vascular, críticamente funcional , todo ello representando principios supremos en la búsqueda de la excelencia quirúrgica, basada en una máxima resección con mínima morbilidad, al enfrentarse al gran reto que supone la cirugía de lesiones que afectan al tronco-encéfalo. VII. CONCLUSIONES 1. Mediante la técnica de microdisección de fibras, la fase anatómica del estudio permitió apreciar la disposición y organización tridimensional macro y microscópica de los haces de sustancia blanca que atraviesan al tronco-encéfalo y lo conectan con el prosencéfalo y cerebelo, íntimamente relacionados con los núcleos de sustancia gris y los pares craneales que lo atraviesan. 2. La demostración de las principales trayectorias de los tractos cortico- espinal, lemnisco medial, y pedúnculos cerebelosos superior, medio e inferior, fue posible durante la fase anatómica, determinando las relaciones que guardan entre sí, así como con las estructuras neurales vecinas intrínsecas y con la superficie del tronco-encéfalo y cerebelo. 3. En la fase radiológica se consiguió seguir las trayectorias esenciales de dichos tractos de sustancia blanca a través de los mapas de color de DTI de RM cerebrales realizadas a sujetos sanos, así como su posterior demostración en los tres planos por medio de la tractografía basada en tensor de difusión. 4. A pesar de las limitaciones inherentes a las técnicas de disección y tractografía, tales como dificultades para demostrar el origen y terminación de los haces de sustancia blanca o la exacta delimitación entre tractos contiguos y de trayectoria similar (lemnisco medial - tracto espinotalámico), así como el comportamiento y dirección individual de los mismos en zonas de entrecruzamiento complejo, el conocimiento adquirido tras llevar a cabo las microdisecciones en el laboratorio ha aportado una perspectiva única y profunda que ha favorecido la correcta reproducción e interpretación de las imágenes obtenidas en la tractografía. 5. El conocimiento amplio de la anatomía quirúrgica del tronco-encéfalo exige de gran dedicación y trabajo en los laboratorios de neuroanatomía como elemento crucial para entender la topografía exacta y relaciones anatomofuncionales. Su ilustración fotográfica, especialmente basado en imágenes en 3D, constituye un elemento clave para su adecuada difusión y comprensión. El objetivo final radica en trasladarlo al escenario de la práctica clínica, permitiendo el análisis crítico y exhaustivo de la localización y relaciones anatómicas de posibles lesiones que puedan albergar en su interior al visualizar e interpretar las distintas pruebas de neuroimagen disponibles, así como favorecer un adecuado manejo e indicación quirúrgica, incluyendo la selección preoperatoria de estrategias óptimas y posibles zonas de abordajes a su interior y finalmente el perfeccionamiento de la técnica microquirúrgica. 6. Se recomienda que las modernas técnicas de imagen como la tractografía basada en tensor de difusión se incorporen como parte del estudio de la patología del tronco-encéfalo con el objetivo de determinar “in vivo” las relaciones y los posibles cambios en la disposición de los principales tractos de sustancia blanca en su interior. La incorporación de software más avanzados y técnicas de mayor resolución permitirá la reproducción mas fidedigna de haces individuales de sustancia blanca, especialmente en el tronco-encéfalo, incluyendo aquellos de menor calibre.