Индивидуальная вариабельность дентаторуброталамического тракта при планировании стереотаксических вмешательств у пациентов с тремором

Введение. Стереотаксические операции на вентрально‑промежуточном ядре таламуса (Vim) и задней субталамической области (PSA) используют для хирургического лечения тремора. Поскольку эти структуры неразличимы в стандартных режимах магнитно‑резонансной томографии (МРТ), при операциях в основном применяют непрямое стереотаксическое наведение. МРТ‑трактография позволяет учитывать индивидуальную вариабельность структурмишеней при треморе, визуализируя мишень напрямую, однако в рутинную практику подготовки операций эта методика еще не вошла.

Цель исследования – изучение вариабельности положения дентаторуброталамического тракта (DRT), определенного по данным трактографии, по отношению к основным ориентирам для непрямого стереотаксического наведения, а также к структурам, видимым при МРТ в режиме FGATIR, для оценки обоснованности используемых в настоящее время методик подготовки операций при треморе.

Материалы и методы. Вероятностная МРТ‑трактография DRT по протоколу HARDY проведена 34 пациентам. Дополнительно получали томограммы в режимах 3D T1 аксиальными срезами с изотропным размером воксела, равным 1 мм, а также FLAIR сагиттальными срезами толщиной 1,12 мм с шагом 0,56 мм. Помимо этого, 11 пациентам выполняли серию срезов по программе FGATIR толщиной 1 мм без межсрезового промежутка.

Результаты. Установлена существенная вариабельность положения DRT как в системе координат передней и задней комиссур, так и по отношению к стандартным мишеням для непрямого стереотаксического наведения. Кроме того, выявлена заметная межполушарная асимметрия положения трактов. Наименьшая степень отклонения от трактов отмечена для траекторий электродов для глубокой стимуляции мозга, имплантируемых в каудальную неопределенную зону (cZI) на уровне максимального диаметра красных ядер. Также установлена высокая степень соответствия между трактом и целевой зоной прелемнисковой радиации (Raprl) на томограммах в режиме FGATIR.

Выводы. Стандартные целевые точки для непрямого наведения на мишени Vim и церебеллоталамический тракт в PSA дают отклонение >2 мм от DRT почти у половины пациентов. В то же время при наведении на стандартную целевую точку cZI в зоне воздействия на уровне 2‑го или 3‑го контакта электрода DRT находится в 76,5 % случаев. Режим FGATIR позволяет визуализировать структуру Raprl, при стереотаксическом наведении на которую воздействие на DRT может быть достигнуто в 86,4 % случаев.

1. Гамалея А.А., Томский А.А., Бриль Е.В., Шабалов В.А. Электростимуляция глубоких структур головного мозга при экстрапирамидных заболеваниях. Принципы программирования. Нервные болезни 2012;4:55–62.

2. Blomstedt P., Sandvik U., Fytagoridis A., Tisch S. The posterior subthalamic area in the treatment of movement disorders: past, present, and future. Neurosurgery 2009;64(6):1029–38; discussion 1038–42. DOI: 10.1227/01.NEU.0000345643.69486.BC

3. Ramirez-Zamora A., Okun M.S. Deep brain stimulation for the treatment of uncommon tremor syndromes. Expert Rev Neurother 2016;16(8):983–97. DOI: 10.1080/14737175.2016.1194756

4. Páez-Nova M., Spiegelmann R., Korn-Israeli S. et al. Targeting the vim by direct visualization of the cerebello-thalamo-cortical pathway in 3 T proton density MRI: correlation with focused ultrasound lesioning. Neurosurg Rev 2022;45(3):2323–32. DOI: 10.1007/s10143-022-01752-0

5. Gravbrot N., Saranathan M., Pouratian N., Kasoff W.S. Advanced imaging and direct targeting of the motor thalamus and dentatorubro-thalamic tract for tremor: a systematic review. Stereotact Funct Neurosurg 2020;98(4):220–40. DOI: 10.1159/000507030

6. Van den Berg K.R.E., Helmich R.C. The role of the cerebellum in tremor – evidence from neuroimaging. Tremor Other Hyperkinet Mov (N Y) 2021;11(1):49. DOI: 10.5334/tohm.660

7. Dembek T.A., Petry-Schmelzer J.N., Reker P. et al. PSA and VIM DBS efficiency in essential tremor depends on distance to the dentatorubrothalamic tract. Neuroimage Clin 2020;26:102235. DOI: 10.1016/j.nicl.2020.102235

8. Песков В.А., Холявин А.И., Богдан А.А. Стереотаксическое наведение на глубинные структуры головного мозга с использованием методов вероятностной МР-трактографии. Medline.ru. Российский биомедицинский журнал 2019;2(20):322–35.

9. Tao S., Zhou X., Westerhold E.M. et al. Optimization of fast gray matter acquisition T1 inversion recovery (FGATIR) on 7T MRI for deep brain stimulation targeting. NeuroImage 2022;252:119043. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2022.119043

10. Tournier J.-D., Calamante F., Connelly A. Robust determination of the fibre orientation distribution in diffusion MRI: non-negativity constrained super-resolved spherical deconvolution. Neuro Image 2007;35(4):1459–72. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2007.02.016

11. Gallay M.N., Jeanmonod D., Liu J., Morel A. Human pallidothalamic and cerebellothalamic tracts: anatomical basis for functional stereotactic neurosurgery. Brain Struct Funct 2008;212(6):443–63. DOI: 10.1007/s00429-007-0170-0

12. Tsuboi T., Wong J.K., Eisinger R.S. et al. Comparative connectivity correlates of dystonic and essential tremor deep brain stimulation. Brain 2021;144(6):1774–86. DOI: 10.1093/brain/awab074

13. Ferreira F., Akram H., Ashburner J. et al. Ventralis intermedius nucleus anatomical variability assessment by MRI structural connectivity. NeuroImage 2021;238:118231. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2021.118231

14. Maciunas R.J., Galloway R.L. Jr., Latimer J.W. The application accuracy of stereotactic frames. Neurosurgery 1994;35(4):682–94; discussion 694–5. DOI: 10.1227/00006123-199410000-00015

15. Fenoy A.J., Schiess M.C. Deep brain stimulation of the dentatorubro-thalamic tract: outcomes of direct targeting for tremor. Neuromodulation 2017;20(5):429–36. DOI: 10.1111/ner.12585

16. Eisinger R.S., Wong J., Almeida L. et al. Ventral intermediate nucleus versus zona incerta region deep brain stimulation in essential tremor. Mov Disord Clin Pract 2018;5(1):75–82. DOI: 10.1002/mdc3.12565

17. Bot M., Pauwels R., van den Munckhof P. et al. The fast gray matter acquisition T1 inversion recovery sequence in deep brain stimulation: introducing the rubral wing for dentato-rubrothalamic tract depiction and tremor control. Neuromodulation 2023;26(8):1705–13. DOI: 10.1016/j.neurom.2021.11.015

18. Navarro-Olvera J.L., Diaz-Martinez J.A., Covaleda-Rodriguez J.C., Carrillo-Ruiz J.D. Radiofrequency ablation of prelemniscal radiations for the treatment of non-parkinsonian tremor. Stereotact Funct Neurosurg 2020;98(3):160–6. DOI: 10.1159/000505699

19. Ilinsky I., Horn A., Paul-Gilloteaux P. et al. Human motor thalamus reconstructed in 3D from continuous sagittal sections with identified subcortical afferent territories. eNeuro 2018;5(3): ENEURO.0060-18.2018. DOI: 10.1523/ENEURO.0060-18.2018

20. Chazen J.L., Sarva H., Stieg P.E. et al. Clinical improvement associated with targeted interruption of the cerebellothalamic tract following MR-guided focused ultrasound for essential tremor. J Neurosurg 2018;129(2):315–23. DOI: 10.3171/2017.4.JNS162803

21. Middlebrooks E.H., Domingo R.A., Vivas-Buitrago T. et al. Neuroimaging advances in deep brain stimulation: review of indications, anatomy, and brain connectomics. AJNR Am J Neuroradiol 2020;41(9):1558–68. DOI: 10.3174/ajnr.A6693

22. O’Halloran R.L., Chartrain A.G., Rasouli J.J. et al. Case study of image-guided deep brain stimulation: magnetic resonance imaging-based white matter tractography shows differences in responders and nonresponders. World Neurosurg 2016;96:613.e9–16. DOI: 10.1016/j.wneu.2016.08.103

23. Parras O., Domínguez P., Tomás-Biosca A., Guridi J. [The role of tractography in the localization of the Vim nucleus of the thalamus and the dentato-rubro-thalamic tract for the treatment of tremor (In English, Spanish)]. Neurologia (Engl Ed) 2022;37(8):691–9. DOI: 10.1016/j.nrl.2019.09.006

24. Neudorfer C., Kroneberg D., Al-Fatly B. et al. Personalizing deep brain stimulation using advanced imaging sequences. Ann Neurol 2022;91(5):613–28. DOI: 10.1002/ana.26326

25. García-Gomar M.G., Soto-Abraham J., Velasco-Campos F., Concha L. Anatomic characterization of prelemniscal radiations by probabilistic tractography: implications in Parkinson’s disease. Brain Struct Funct 2017;222(1):71–81. DOI: 10.1007/s00429-016-1201-5