نورونویگیشن یا رهیابی عصبی چیست؟
نورونویگیشن یا رهیابی عصبی به هدف جلوگیری از آسیب دیدن ساختارهای حیاتی در عملکرد آسیب‌شناسی‌های مغزی اهمیت ویژه دارد. با وجود پیشرفت بسیاری از تکنیک‌ها از جمله آنژیوگرافی، MRI، سونوگرافی و استریوتاکسی قاب‌دار، هنوز هم یک تکنیک ردیابی دقیق‌تر مورد نیاز است. گام بعدی برای رسیدن به این هدف، توسعه‌ی یک سیستم رهیابی است. رهیابی عصبی (Neuronavigation) مجموعه‌ای از تکنولوژی‌ها به کمک کامپیوتر است که توسط جراحان مغز و اعصاب برای هدایت یا رهیابی در محدوده‌ی جمجمه یا یا ستون مهره‌ها در حین جراحی استفاده می‌شود و یا توسط روانپزشکان برای هدف‌گذاری دقیق TMS (تحریک مغناطیسی فراجمجمه‌ای استفاده شود. به مجموعه سخت‌افزارهایی که برای این اهداف استفاده می‌شوند رهیاب عصبی (neuronavigator) گفته می‌شود.
نورونویگیشن در چه مواردی استفاده می شود؟
- جراحی استریو تاکتیک
رهیابی عصبی به عنوان مرحله‌ی تکاملی بعد از جراحی استریو تاکنیک شناخته می‌شود که مجموعه‌ای از تکنیک‌هاست و قدمت آن به اوایل دهه‌ی 1900 باز می‌گردد که در طول دهه 1940 به ویژه در آلمان، فرانسه، آمریکا و با توسعه‌ی جراحی برای درمان اختلالات حرکتی مانند بیماری پارکینسون و دسیتونیاز محبوبیت پیدا کرد. در مراحل اولیه، هدف از این تکنولوژی، ایجاد یک مدل ریاضی بود که سیستم مختصات پیشنهادی برای فضای درون یک ساختار بسته مانند جمجمه را توصیف کند. این سیستم مختصات مکانی معتبر از نشانگرها معتبری به عنوان مرجعی برای توصیف با دقت بالای موقعیت ساختارهای خاص در این فضای دلخواه استفاده می‌کند. سپس جراح به داده‌هایی که ساختارهای خاصی را در مغز هدف قرار می دهند، مراجعه می‌کند. این تکنولوژی با جمع آوری داده‌های مربوط به آناتومی انسان در “اطلس استریوتاکتیک” تقویت شده و “اهداف” کمّی تعریف شده‌ای را که می توان به راحتی در جراحی استفاده کرد، گسترش داده است. در نهایت، ظهور تکنولوژیهای تصویربرداری- عصبی مدرن مانند توموگرافی کامپیوتری (CT) و تصویربرداری با رزونانس مغناطیسی (MRI) همراه با قابلیت‌های روزافزون دیجیتالی شدن، مدلسازی گرافیکی کامپیوتری و دستکاری سریع داده‌ها از طریق الگوریتم‌های ریاضی پیچیده با استفاده از تکنولوژیهای کامپیوتری بسیار قوی، پیوند مکانی کمّی بی درنگ تصاویر مغز بیمار را با سیستم مختصات معتبر ایجاد شده با هدف هدایت ابزار جراح به هدف انتخاب شده امکان پذیر ساخته است. به این ترتیب، مشاهدات انجام شده از طریق تکنولوژیهای تصویربرداری- عصبی بسیار پیشرفته (CT، MRI و آنژیوگرافی) مرتبط با بیمار واقعی در حین عمل است. به بیان دیگر نقطه‌ی مداخله برای جراحی یا تحریک مغناطیسی بر اساس آناتومی فردی، بر اساس تصاویر مغز شخص، مشخص می‌شود.
2. تصویربرداری عصبی
قابلیت ارتباط موقعیت ابزار جراحی در دست جراح یا نقطه‌ی کانونی میکروسکوپ به محل آسیب‌شناسی تصویربرداری که به صورت بی‌درنگ در یک اتاق عمل یکپارچه به روز رسانی می‌شود، نسخه‌ی جدیدی از این مجموعه تکنولوژی‌ها را مشخص می‌کند. رهیابی عصبی به شکل فعلی‌اش در دهه‌ی 1990 آغاز شده و با تکنولوژیهای تصویربرداری عصبی جدید، قابلیت‌های تصویربرداری بی‌درنگ، تکنولوژیهای جدید برای انتقال اطلاعات در اتاق عمل برای ردیابی 3 بعدی، نظارت عصبی بی‌درنگ، رباتیک و الگوریتم‌های بهتر برای اداره‌ی داده‌ها از طریق تکنولوژیهای کامپیوتری پیشرفته مطابقت پیدا کرده است.
3. رهیابی عصبی برای تحریک مغناطیسی فراجمجمه‌ای
در تحریک مغناطیسی فراجمجمه‌ای (TMS)، یک میدان مغناطیسی بر فعالیت الکتریکی سلول‌های عصبی مغز تاثیر می‌گذارد. این امر نیاز به موقعیت‌یابی دقیق کویل مغناطیسی در این منطقه دارد تا در مغز تحریک شود. در مطالعات TMS، این کویل بالای سر قرار می‌گیرد و از نشانه‌ها و اندازه گیری‌های خارجی یا آزمایش و خطا استفاده می‌شود تا وقتی که پاسخ دلخواه (برای مثال تکان خوردن انگشت) ایجاد شود. سیستم رهیابی عصبی عملیات زیر را ارایه می‌دهد: این تکنولوژی مغز شخص را بر اساس مجموعه داده‌های MRI به منظور انتقال کویل به ساختار مغز دلخواه و قرار دادن صحیح آن تصویرسازی می‌کند.
در مطالعات TMS سنتی، کویل در سرقرار می‌گیرد و از نشانه‌ها و اندازه‌گیری های خارجی یا آزمایش و خطا استفاده می‌شود تا وقتی که پاسخ دلخواه (برای مثال تکان خوردن انگشت) ایجاد شود. با این حال، در سالهای اخیر و با پیشرفت تکنیک‌های استریو تاکتیک، TMS رهیابی شده یا رهیابی عصبی نیز با وجود امکان رهیابی کویل TMS و قرار دادن آن در محل هدف خاص بر اساس تصویر MRI فرد یا MRI تولید شده از طریق بازسازی منحنی‌های خطی سه بعدی مغز امکان پذیر شده است. سپس هدفهایی که باید تحریک شوند به روشهای مختلف شناسایی می‌شوند:
- به صورت دستی با انتخاب و متمایز کردن ساختار دلخواه/ مکان مورد نظر در مغز
- با ترکیب تصاویر MRI آناتومیک در مناطق فعالیتی که با fMRI، EEG یا NIRS مشخص می‌شوند.
پروتکل استاندارد TMS که در سال 2008 به تصویب FDA رسید، محل DLPFC را با پیدا کردن قشر موتور چپ و با علامتگذاری یک نقطه ی 5 سانتی متری قدامی در آن تخمین می‌زند. بعدها دو روش دیگر با استفاده از اندازه گیری سر و محاسبه ی محل DLPFC به عنوان F3 (سیستم EEG 10/20 ) یا روش پرتو معرفی شد. هر دو روش محدودیت‌هایی داشتند. با معرفی رهیابی عصبی، تجسم مستقیم ساختارها یا با MRI فرد و یا با average brain (MNI) کشیده شده تا ابعاد فرد قابل دستیابی شد. با توجه به شواهد اخیر، اهمیت بیشتر این افزایش دقت نشان داده شده است که تحریک شکنج‌ها اثربخشی کمتری از تحریک فرورفتگی‌های مغز دارد. با پیدایش و معرفی TMS کنترل شده‌ی رباتیک نیز، رهیابی عصبی اهمیت بیشتری پیدا کرد.
نورونویگیشن در آینده…
در حال حاضر، ابزارهای رهیابی تحت فرایند تکامل با انواع مختلفی به خاطر مسائل تکنیکی مختلف توسعه می‌یابند. به نظر می‌رسد آینده‌ی ردیابی عصبی به ربات‌های میکروسکوپی وابسته باشد. ایده‌هایی در مورد ترکیب این دو نوآوری برای حل مهمترین کاستی‌های رهیابی عصبی وجود دارد: تغییر مکان مغز. با تزریق ربات‌های میکروسکوپی از طریق رگ‌ها و همگام سازی ثبت در حین مشاهده‌ی مغز از طریق جنبه‌های مختلف از نقاط مختلف، می‌توان به این مهم دست یافت. با استفاده از این کار، می‌توان سیگنال‌ها را به یک کامپیوتر مرکزی خارج از بدن منتقل کرد. با یکپارچه سازی این اطلاعات، می‌توان یک نقشه‌ی سه بعدی از نقاط مختلف مغز و آسیب‌شناسی‌های آن را تشکیل داد. همزمان این ربات‌ها می‌توانند نقش درمانی هم داشته باشند. سیستم رهیابی در کاربردهای بالینی محدودیت‌هایی دارد و گران است. با این وجود، این سیستم هم برای جراحان و هم بیماران مفید است. بیشتر گزارش‌ها نشان می‌دهد که این دستگاه‌ها مقرون به صرفه هستند و می‌توانند عوارض جراحی را کاهش داده و نتیجه را تقویت کنند.
سیستم نورونویگیشن سه بعدی است که محل، میزان و عمق نفوذ تحریکات الکترومغناطیسی کویل را به صورت فردی و براساس اطلاعات آناتومیکال مغز فرد ارائه می دهد. این روش ، متخصصان را قادر می سازد تا محل مناسب در مغز را با دقت بسیار زیادی تحریک کنند.
