Hemorrhagic complications during stereotactic biopsy of brain tumors

Relevance. Stereotactic biopsy (STB) is one of the main methods for diagnosing deep brain lesions. STB has several advantages over conventional intraoperative biopsy, as it is less traumatic and safer, especially for patients in critical condition. However, the most common complications of STB are hemorrhages, with a risk ranging from 0.9 % to 59.8 % depending on various studies. Intracranial hemorrhages are serious complications of surgical treatment of brain tumors, especially during biopsy using stereotactic techniques.

Objective. To assess the risk of intracranial hemorrhages during STB of brain tumors and investigate possible factors influencing this risk, such as involvement of different brain regions in the neoplastic process, patient’s gender and age, degree of malignancy of the tumor, and use of different stereotactic devices.

Materials and Methods. A retrospective study of data from 20 patients who underwent STB of brain tumors was conducted. Clinical data, examination results including coagulogram and aggregatogram, as well as data on involvement of different anatomical brain regions in the neoplastic process, degree of malignancy of the tumor, and use of a specific stereotactic device were analyzed.

Results. Analysis of the frequency and structure of hemorrhagic complications of STB was performed, prognostic factors for high risk were identified, and preventive measures were proposed to reduce the number of hemorrhages.

Conclusions. The introduction of the modern CRW Radionics stereotactic device into practice has reduced the frequency and severity of hemorrhagic complications after STB by two times. Lymphoproliferative processes and glioblastomas have a higher frequency of hemorrhages, but in most cases, they are clinically insignificant. There is a correlation between the degree of anaplasia of astrocytic tumors and the severity of hemorrhages. Ways to reduce the risks of intracranial hemorrhages during STB of brain tumors may include: careful preoperative planning of the biopsy trajectory; use of informative neurovisualization methods in planning the needle insertion trajectory; use of modern stereotactic systems by neurosurgeons who have undergone additional specialization and training on the specific device; use of modern biopsy needles. In addition, it is advisable to consider preoperative preventive hemostatic therapy in patients suspected of having a high degree of tumor anaplasia.

1. Абраков Л.В. Основы стереотаксической нейрохирургии. Л.: Медицина, 1975. 232 с.

2. Аничков А.Д., Полонский Ю.З., Низковолос В.Б. Стереотаксические системы. СПб: Наука, 2006. 142 с

3. Холявин А.И., Аничков А.Д. Методы наведения в современной стереотаксической нейрохирургии. М.: Российская академия наук, 2017. 170 c.

4. Холявин А.И. Принципы расчетной предоперационной подготовки многоцелевого стереотаксического наведения у пациентов с глиомами головного мозга: автореф. дис. д-ра мед. наук. СПб. 2012.

5. Lozano AM, Gildenberg PL, Tasker RR. Textbook of Stereotactic and Functional Neurosurgery. Vol. 1 Springer – Verlag, Berlin, Heidelberg. 2009.

6. Lumenta CB, Di Rocco C, Haase J, Mooij JJA. (edits.). Neurosurgery (European Manual of Medicine). Springer – Verlag, Berlin, Heidelberg. 2010.

7. Куканов К.К., Зрелов А.А., Самочерных К.А. и др. Сравнительный анализ стереотаксического и эндоскопического методов биопсии опухолей головного мозга (обзор литературы). Российский нейрохирургический журнал им. профессора А. Л. Поленова. 2020;12(1):6470. eLIBRARY ID: 42874078EDN: WNRSOX [Kukanov KK, Zrelov AA, Samochernykh KA, et al. Comparative analysis of stereotaxic and endoscopic methods of biopsy of brain tumors (literature review). Rossiiskii neirokhirurgicheskii zhurnal im. professora A. L. Polenova. 2020;12(1):64-70. eLIBRARY ID: 42874078 EDN: WNRSOX (In Russ.).]

8. Зрелов А.А., Куканов К.К., Самочерных К.А. и др. Использование эндоскопического и стереотаксического методов в хирургии опухолей головного мозга (клинические случаи). Российский нейрохирургический журнал им. профессора А. Л. Поленова. 2020; 12(2):48-52. eLIBRARY ID: 42977467 EDN: VXPECQ [Zrelov AA, Kukanov KK, Samochernykh KA, et al. Use of endoscopic and stereotaxic methods in brain tumor surgery (clinical cases). Rossiiskii neirokhirurgicheskii zhurnal im. professora A. L. Polenova. 2020; 12(2):48-52. eLIBRARY ID: 42977467 EDN: VXPECQ (In Russ.).]

9. Воинов Н.Е., Улитин А.Ю., Читанава Т.В. и др. Первичные лимфомы центральной нервной системы. Вопросы эпидемиологии и лечения. Клинический пример междисциплинарного подхода в терапии. Трансляционная медицина. 2022;9(1):49-59. DOI: 10.18705/23114495-2022-9-1-49-59.

10. Кандель Э.И. Функциональная и стереотаксическая нейрохирургия. М.: Медицина, 1981. 368 c.

11. Гвоздев П.Б. Эволюция стереотаксической нейрохирургии: путь от функционального стереотаксиса до нейронавигации. Уральский нейроонкологический центр.

12. Шашкин Ч.С. Стереотаксическая биопсия опухолей головного мозга / Ч. С. Шашкин, Б. Б. Жетписбаев, Р. М. Абдулгужина, Е. С. Жуков // Нейрохирургия и неврология Казахстана. 2013. № 4. С. 23-25.

13. Влияние степени резекции на первый и второй безрецидивный период у пациентов с первичной глиобластомой в Эру современной химиолучевой терапии / С. С. Скляр, А. Ю. Улитин, М. В. Мацко и др. // Российский нейрохирургический журнал им. профессора А. Л. Поленова. 2021. Т. 13, № 2. С. 125– 132. EDN YXXCZX.

14. Скляр С.С., Мацко М.В. Влияние клинических и молекулярно-генетических характеристик на первый безрецидивный период у пациентов с глиобластомой в эру современной химиолучевой терапии. Российский журнал персонализированной медицины.2022;2(4):23–34. DOI: 10.18705/2782-3806-2022-24-23-34

15. Чувашова О.Ю. Анализ результатов стереотаксической биопсии по данным магниторезонансной томографии и гистологического исследования при очаговом поражении головного мозга / О. Ю. Чувашова, А. Б. Грязов, К. Р. Костюк, Т. А. Малышева // Украинский нейрохирургический журнал. 2007. № 1. С. 40–43.

16. Kreth FW. The risk of haemorrhage after image guided stereotactic biopsy of intra-axial brain tumours a prospective study. / F. W. Kreth, A. Muacevic, R. Medele, K. Bise, T. Meyer, H. J. Reulen // Acta Neurochir (Wien). 2001. № 143(6): Р. 539–45; discussion Р. 545–6.

17. Pincus DW. Brainstem stereotactic biopsy sampling in children / D. W. Pincus, E. O. Richter, A. T. Yachnis, et al. // J Neurosurg (2 Suppl Pediatrics). 2006. № 104. Р. 108–114.

18. Grossman R, Sadetzki S, Spiegelmann R, Ram Z. Haemorrhagic complications and the incidence of asymptomatic bleeding associated with stereotactic brain biopsies. Acta Neurochir (Wien). 2005 Jun;147(6):627–31; discussion 631. DOI: 10.1007/s00701005-0495-5. Epub 2005 Apr 15. PMID: 15821863.

19. Kulkarni AV, Guha A, Lozano A, Bernstein M. Incidence of silent hemorrhage and delayed deterioration after stereotactic brain biopsy. J Neurosurg. 1998 Jul;89(1):31–5. DOI: 10.3171/jns.1998.89.1.0031. PMID: 9647169