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La chirurgia rappresenta il trattamento fondamentale dei tumori cerebrali primitivi. L'obiettivo primo della terapia chirurgica è rimuovere il tumore senza danneggiare il tessuto sano circostante.
In ogni caso una diagnosi del tipo istologico è fondamentale per la corretta impostazione del trattamento e per la definizione della prognosi.
Non è sempre possibile asportare completamente la lesione (sopattutto nelle forme maligne e più aggressive) o per la sede o per l'estensione. In questi casi si tratta quindi di eseguire un'asportazione parziale. L'intervento chirurgico consiste in una craniotomia, cioè nell'apertura delle ossa del cranio, con accessi diversi a seconda della sede del tumore. L'asportazione della neoplasia avviene con tecnica microchirurgica, ossia con l'ausilio di un microscopio ad alto ingrandimento.
Attualmente è possibile utilizzare la neuro-navigazione.
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Questa tecnica prevede l'esecuzione di un esame TAC o RMN, con l'applicazione di reperi (punti di riferimento applicati sulla cute del paziente). In questo modo, tramite un calcolatore, si potrà visualizzare sull'immagine radiologica tridimensionale la sede di malattia, dove il chirurgo sta operando.
Esiste inoltre una tecnica, definita awake-surgery o craniotomia da sveglio.
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Questa tecnica permette una maggiore asportazione di lesioni localizzate in aree cerebrali critiche. Il tumore viene rimosso con il paziente completamente sveglio e collaborante stimolando, con una speciale apparecchiatura, la corteccia cerebrale. In questo modo vengono ridotti enormemente i rischi di deficit neurologici post-operatori.