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Principes de la stéréotaxie

D. Le gars

I - HISTORIQUE ET DEFINITION

Le terme stéréotaxie signifie littéralement “ordonnancement dans l’ espace”.

Repérer un point ou cible dans le cerveau pour y amener avec précision et innocuité un instrument est une technique qui a d’abord été utilisée chez l’animal par HORSLEY et CLARKE pour l’étude des structures cérébrales profondes (HORSLEY, 1908). Le raisonnement de CLARKE reposait sur la constatation expérimentale qu’il n’y a pas de rapports constants donc reproductibles, entre les repères crâniens externes et les structures cérébrales. Le seul moyen de placer l’extrémité d’une électrode dans une structure cérébrale donnée imposait donc, d’une part, de connaître sa position sur une carte tridimensionnelle préétablie et, d’autre part, de supprimer la variabilité des repères crâniens externes en fixant précisément au crâne un repère instrumental définissant l’origine et les trois axes de coordonnées (LOT, 1989).

La première intervention stéréotaxique chez l’ homme ne fut effectuée qu’en 1947 par SPIEGEL et WYCIS (SPIEGEL, 1947)qui réalisèrent une thalamotomie dorso-médiane cherchant à interrompre les voies thalamo-frontales. La contribution de SPIEGEL et WYCIS repose surtout dans l’introduction d’un repère intracrânien, la commissure postérieure, encore associé dans leur travaux à des repères osseux crâniens. Le développement des encéphalographies gazeuses permit d’associer progressivement à cette première référence cérébrale un second repère : le foramen de Monro. Peu de temps après et en quelques années vont apparaître plusieurs systèmes de stéréotaxie. Certains ne furent utilisés que par leurs auteurs. D’autres allaient connaître une diffusion importante. Citons TALAIRACH en France (TALAIRACH, 1988), RIECHERT-MUNDINGER en Allemagne (MUNDINGER, 1984) , LEKSELL en Suède (LEKSELL, 1951) et COOPER aux USA .

La contribution majeure de TALAIRACH fut la publication, en 1957, d’un atlas de coupes cérébrales où il montra la nécessité d’avoir au moins deux repères intracérébraux comme références : Les commissures antérieure (CA) et postérieure (CP) permettant de construire un repère d’axes à partir de cette ligne inter commissurale CA-CP. Le premier axe étant la ligne CA-CP, les deux autres étant perpendiculaires à cette ligne, passant par CA pour l’un, par CP pour l’autre. L’atlas de BAILEY et SCHALTENBRAND publié deux ans plus tard s’inspire du principe de TALAIRACH en reprenant la ligne CA-CP mais en simplifiant le système d’axes par l’utilisation du plan des médiatrices du segment CA-CP, permettant de définir un seul point "zéro" comme origine du système de coordonnées cérébrales : le milieu de CA-CP.

La stéréotaxie a, pendant de longues années, été limitée à des gestes de neurochirurgie fonctionnelle (Maladie de PARKINSON) en faisant une technique confidentielle (GUIOT, 1968). L’ application à la pathologie tumorale (biopsie stéréotaxique) a fait entrer cette technique dans la pratique neurochirurgicale courante.

II - LE CADRE DE STEREOTAXIE

C’est l’élément de base puisque, une fois solidaire du crâne, il va permettre de déterminer les coordonnées de la cible à atteindre.

Un appareil a appui non sanglant sur la racine du nez et les conduits auditifs externes peut être utilisé (cadre de LAITINEN). Cependant, la méthode nécessite, pour être rigoureuse, une fixation sanglante par pointes dans la voûte crânienne.

Le cadre sera attaché sur la table d’opération ou sur la table radiologique.

Sur cette embase circulaire (cadre de REICHERT, B.W.R., FISHER) ou rectangulaire (TALAIRACH, LEKSELL) des marques ou repères seront fixés : ils permettront de positionner le cadre par rapport au moyen radiologique utilisé et serviront de références pour calculer les coordonnées de la cible. Elles devront donc, comme d’ailleurs le cadre lui-même, être confectionné dans un matériau adapté au type d’imagerie, conventionnelle, scanner et/ou IRM.

Le guidage de l’instrument vers la cible se fera soit orthogonalement à travers des grilles fixées au cadre (TALAIRACH), soit en simple ou double obliquité sur un support coulissant sur un arc pivotant (LEKSELL). Certains cadres associent ces deux possibilités.

III - L ‘ ENVIRONNEMENT RADIOLOGIQUE

Qu’il s’ agisse de la stéréotaxie fonctionnelle ou tumorale, la cible sera repérée à partir des données radiologiques.

A. Le repérage traditionnelAvant l’ère du scanner et de l’IRM, la stéréotaxie nécessitait un équipement radiologique conventionnel permettant clichés de crâne, artériographie et ventriculographie.

Ces radios étaient le plus souvent réalisées en téléradiographie (c’est-à-dire avec une distance malade/source de rayons X de 5 m) afin de rendre négligeable l’agrandissement photographique. L’infrastructure tant radiologique qu’architecturale était lourde et coûteuse, ce qui a contribué à limiter le développement de la technique.

B Le repérage moderneL’apparition du scanner puis de l’IRM a considérablement modifiée la procédure stéréotaxique surtout en matière de pathologie tumorale (FERRY, 1988 - SEDAN, 1987).

Les matériaux dans lesquels sont réalisés les cadres se sont adaptés aux contraintes de ce type d’imagerie.

La totalité de la procédure peut être conduite sous scanner ou sous IRM ou bien, le repérage radiologique fait, elle peut être poursuivie au bloc opératoire. Dans ce cas, un équipement radiologique traditionnel est nécessaire pour contrôler la position des instruments par rapport à la cible.

Cette imagerie moderne, digitalisée, va être la base d’une informatisation du geste stéréotaxique (stockage des images, calcul des coordonnées de la cible, robotisation du geste lui-même) (KELLY, 1991).

C. Le problème de l’artériographieLa nécessité de connaître la position des vaisseaux reste un sujet de controverse surtout si un geste biopsique doit être réalisé. C’est pour certains une garantie d’ éviter les complications hémorragiques.

La distorsion des images, notamment en périphérie de l’image, introduite par l’angiographie digitalisée par rapport à l’angiographie conventionnelle (d’ailleurs appelée à disparaître) vient encore compliquer sur le plan technique ce sujet de polémique.

IV - LES INSTRUMENTS

A l’aide d’un orifice à minima forée à la mèche ou à l’aide d’un trou de trépan classique, l’opérateur va guider vers la cible divers instruments :

A. - Le biopsieurIl doit permettre un prélèvement dont le volume et la qualité conditionnera l’ analyse histologique.

Pour cette raison, le biopsieur à guillotine à ouverture latérale fait de deux cylindres concentriques coulissant sera préféré à la micro-pince de type endoscopique.

B. Les électrodesElles serviront à enregistrer :
- des paramètres physiques : impédance des tissus traversés.- des paramètres neurophysiologiques : activités électriques profondes ou stéréo-électroencéphalographie (ou S-EEG).

Les électrodes pourront n’être utilisées que durant la procédure (électrodes aiguës) ou laissées à demeure pour permettre des enregistrements ultérieurs (électrodes chroniques).

Toutes ces électrodes permettront également des stimulations (repérage des voies motrices par exemple).

Les instruments introduits seront munis d’une butée ou de repères permettant à tout moment de contrôler leur pénétration en profondeur.

C. Les atlas de stéréotaxie (TALAIRACH, 1988)

Ils sont au chirurgien ce qu’est la carte au voyageur. Basés sur des études statistiques, anatomiques et radiologiques, ils donnent une cartographie moyenne des structures cérébrales et sont donc des guides précieux.

V - DEROULEMENT D’ UNE PROCEDURE STEREOTAXIQUE

A. Avant la procédureUn geste de stéréotaxie se base toujours sur une démarche clinique très étudiée et sur un dossier radiologique souvent complexe dont l’étude soigneuse préalable est fondamentale.

La stéréotaxie n’ayant pas un caractère urgent, le malade sera préparé :
- Médicalement : consultation pré-anesthésique à la recherche de contre-indications, notamment trouble de la crase sanguine.
- Psychologiquement : un geste sur l’encéphale est toujours vécu avec une certaine angoisse. La procédure sera clairement exposée au malade dont la collaboration est essentielle surtout si une anesthésie locale est envisagée.

Le caractère souvent purement diagnostic du geste, notamment en pathologie tumorale, sera clairement précisé au patient afin d’obtenir son consentement éclairé.

B. Pendant la procédure- Lieu et environnement : le geste stéréotaxique reste un geste chirurgical par l’asepsie qu’ il nécessite et les risques de complications qu’il peut entraîner et qui à tout moment peuvent conduire à un geste de neurochirurgie classique.

Il sera réalisé soit au sein d’un bloc opératoire de neurochirurgie possédant une infrastructure radiologique plus ou moins sophistiquée, soit au sein d’un Service de Radiologie sous scanner ou IRM

L’association des deux structures avec transport du malade en cours de procédure est parfois pratiquée. Il s’agit donc d’un travail d’ équipe nécessitant une parfaite collaboration entre Neurochirurgien et Radiologue.
- L’ anesthésie

Une procédure stéréotaxique peut être faite sous anesthésie générale ou sous anesthésie locale. L’ anesthésie locale est indispensable dans certains cas (chirurgie stéréotaxique des mouvements anormaux). Les deux techniques peuvent être associées : une anesthésie générale brève est faite pour le temps de mise en place du cadre, puis le malade est réveillé.
- La procédure elle-même

L’ opérateur se prépare comme pour une intervention chirurgicale sur le plan de l’asepsie : lavage des mains, port de gants stériles souvent changés en cours de procédure, l’opérateur ayant à se déstériliser pour consulter les documents radiologiques.

Le malade a la préparation d’ une intervention de chirurgie crânienne : shampooing, désinfection du cuir chevelu. Le rasage se fera a minima et à la demande.

Le chirurgien :
- fixe le cadre,
- fait le repérage radiologique,
- calcule les coordonnées de la cible,
- amène l’instrument à l’aide de l’appareillage-guide (grille ou arc) au niveau de la cible grâce à un petit orifice fraisé dans la voûte ou grâce à un trou de trépan conventionnel,
- contrôle radiologiquement la bonne position de l’instrument,
- réalise le geste prévu : biopsie, enregistrement électrophysiologique, coagulation, implantation d’électrodes, etc.......

C. Après la procédure La surveillance post-stéréotaxie est celle d’un geste invasif intracrânien : elle ne se conçoit donc qu’en milieu neurochirurgical et consistera en la surveillance des paramètres classiques (vigilance, pupille, déficit neurologique) : la survenue ou l’aggravation de signes neurologiques déficitaires imposera un bilan radiologique (scanner) de contrôle en urgence à la recherche d’une complication hémorragique (hématome) pouvant justifier un geste chirurgical.

VI - LES CHAMPS D’APPLICATION DE LA STEREOTAXIE

A. La pathologie tumorale(BENABID, 1985)

La biopsie en condition stéréotaxique permettra :
- un diagnostic anatomo-pathologiques,
- d’apprécier l’extension spatiale de la tumeur,
- un geste thérapeutique : vidange d’un kyste, implantation d’isotope radioactif (radiothérapie interstitielle).

Si la chirurgie est ensuite retenue, la stéréotaxie permettra de guider au mieux le geste chirurgical.

Les interventions sur cadre de stéréotaxie avec guidage laser, asservissement du microscope opératoire et robotisation du geste chirurgical commencent à se développer.

B. L’hydrocéphalieLa ventriculocisternostomie du plancher du IIIème ventricule en cas de sténose de l’aqueduc du mésencéphale peut se faire sous contrôle stéréotaxique.

C. La stéréotaxie fonctionnelleElle intéresse :
- les mouvements anormaux (Maladie de PARKINSON)
- la douleur.

La cible atteinte pourra être détruite par coagulation ou implantée à l’aide d’une électrode reliée ensuite à un stimulateur.

La stéréotaxie est utilisée pour l’implantation de cellules dans le traitement par greffe neuronale dans la Maladie de PARKINSON.

D. Stéréotaxie et chirurgie de l’épilepsieLa stéréotaxie va servir au repérage pré-chirurgical d’une zone épileptogène qui sera délimitée par les techniques de S-EEG et éventuellement biopsiée.

E. Stéréotaxie et radiothérapieLe couplage de la technique stéréotaxique et d’un appareil de radiothérapie va permettre :
- la stéréoradiothérapie,

permettant en pathologie tumorale une irradiation plus précise, fractionnée en plusieurs séances. Elles pose le problème de la remise en place du cadre dans la même position que lors du repérage initial.
- la radiochirurgie stéréotaxique :

elle associe un cadre de stéréotaxie avec soit de multiples sources de cobalt (gamma-knife de LEKSELL), soit un accélérateur linéaire.

La dose totale est délivrée en une seule séance par des portes d’entrée multiples permettant au niveau de la cible des doses considérables sans dommage pour le cerveau avoisinant. Cette technique est utilisée pour les malformations artério-veineuses cérébrales et pour certaines tumeurs.

La stéréotaxie, technique autrefois réservée à quelques spécialistes pour des indications limitées a vu son champ d’application s’étendre pour devenir une technique que tout neurochirurgien doit posséder au moins dans le domaine de la pathologie tumorale. L’ intégration de la méthodologie stéréotaxique dans le geste chirurgical lui-même (chirurgie sur cadre) ou la radiothérapie (radiochirurgie stéréotaxique) et les possibilités d’informatisation de la technique lui assureront une place grandissante en neurochirurgie.

BIBLIOGRAPHIE

1-Benabid A., Blond S., Chazal J. et al : “Les biopsies stéréotaxiques des néoformations intra-crâniennes. Réflexions à propos de 3052 cas”. Neurochirurgie 31 : 295-301, 1985

2-Ferry M., Cabanis E-A., Gosnard G et al : “Biopsie cérébrale stéréotaxique avec cadre de Leksell dans l’environnement de la radiologie moderne”.J. Neuroradiol. 15 : 63-76, 1988

3-Guiot G., Derome P., Arfel G. : Chirurgie stéréotaxique des syndromes extra-pyramidaux. EMC, Neurologie 6, 17700 C10, 1968

4-Horsley V., Clarke RH. : The structures and functions of the cerebellum examined by a new method. Brain 31 : 45-124, 1908

5-Kelly P-J. : Tumor stereotaxies - Philadelphia : W.B. Saunders Company Ed., 1991

6-Leksell L., The stereotactic method and radiosurgery of the brain. Acta Chir Scand 102 : 316-319, 1951

7-Lot G. : Etude analytique des trajectoires du système stéréotactique de leksell. Thèse, Paris, 1989

8-Mundinger F., Birg W., : CT stereotaxy in the clinical routine. Neurosurg Rev 7 : 219-224, 1984

9-Sedan R., Peragut J-CL., Farnarier P.et al : “Imagerie moderne et stéréotaxie”. Neurochirurgie 33 : 29-32, 1987

10-Spiegel EA., Wycis HT., Marks M., Lee A. : Stereotactic apparatus for operations on the human brain. Science 106 : 349-350, 1947

11-Talairach J., Tournoux J-P : Co-Planer stereotaxic. Atlas of the human brain- Stuttgart-New-York : Georg Thienne Verlag Ed., 1988

LEGENDE DES FIGURES

fig n° 1 : Stéréotaxie sur cadre de TALAIRACH : Ponction orthogonale à travers une double grille. Salle de stéréotaxie conventionnelle.

fig n° 2 : Stéréotaxie sur cadre de LEKSELL sous scanner : Ponction en double obliquité.

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