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Hyperacute Infarct on Intraoperative Diffusion Imaging of Pediatric Brain Tumor Surgery

Published online by Cambridge University Press:  29 July 2019

Christine Saint-Martin*
Affiliation:
Division of Pediatric Medical Imaging, Department of Diagnostic Radiology, The Montreal Children’s Hospital, McGill University Health Center, Montreal, Quebec, Canada
Sergio Apuzzo
Affiliation:
Department of Diagnostic Radiology, McGill University Health Center, Montreal, Quebec, Canada
Ayat Salman
Affiliation:
Department of Diagnostic Radiology, McGill University Health Center, Montreal, Quebec, Canada
Jean-Pierre Farmer
Affiliation:
Division of Neurosurgery, Department of Pediatric Surgery, Montreal Children’s Hospital, McGill University Health Center, Montreal, Quebec, Canada
*
Correspondence to: Christine Saint-Martin, Pediatric Medical Imaging, Montreal Children’s Hospital B02-7006, McGill University Health Center, 1001 Decarie Boulevard H4A3J1, Montreal, Quebec, Canada. Email: christine.saint-martin@mcgill.ca
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract:

Background:

Brain neoplasms are the second-most prevalent cancer of childhood for which surgical resection remains the main treatment. Intraoperative MRI is a useful tool to optimize brain tumor resection. It is, however, not known whether intraoperative MRI can detect complications such as hyperacute ischemic infarcts.

Methods:

A retrospective analysis of pre- and intraoperative MRIs including DWI sequence and correlation with early and 3-month postoperative MRIs was conducted to evaluate the incidence of hyperacute arterial infarct during pediatric brain tumor resection. Patient demographics, pathological type, tumor location, resection type as well as preoperative tumoral vessel encasement, evolution of the area of restricted diffusion were collected and analyzed comparatively between the group with acute infarct and the control group. Extent of the hyperacute infarct was compared to both early postsurgical and 3-month follow-up MRIs.

Results:

Of the 115 cases, 13 (11%) developed a hyperacute arterial ischemic infarct during brain tumor resection. Tumoral encasement of vessels was more frequent in the infarct group (69%) compared to 25.5% in the control group. Four cases showed additional vessel irregularities on intraoperative MRI. On early follow-up, the infarcted brain area had further progressed in six cases and was stable in seven cases. No further progression was noted after the first week post-surgery.

Conclusions:

Hyperacute infarcts are not rare events to complicate pediatric brain tumor resection. Tumoral encasement of the circle of Willis vessels appears to be the main risk factor. Intraoperative DWI underestimates the final extent of infarcted tissue compared to early postsurgical MRI.

Résumé:

Présence d’infarctus ischémiques hyper-aigus révélés par des IRM peropératoires de diffusion dans le cas de chirurgies visant à traiter le cancer du cerveau chez l’enfant.Contexte: Chez l’enfant, les néoplasmes du cerveau viennent au second rang des cancers pour lesquels la résection chirurgicale demeure le principal traitement. L’IRM peropératoire est un outil efficace pour maximiser la résection d’une tumeur cérébrale. On ignore toutefois de quelle façon cet outil peut permettre de détecter des complications telles que les infarctus ischémiques hyper-aigus. Méthodes:Nous avons tout d’abord effectué une analyse rétrospective des IRM préopératoires et peropératoires, ce qui inclut des IRM de diffusion. Nous avons aussi cherché à établir des corrélations avec des IRM post-opératoires, certaines effectuées tout juste après une résection et d’autres après 3 mois, afin d’évaluer l’incidence d’infarctus ischémiques hyper-aigus survenant en cours de résection. Des données portant sur les caractéristiques des patients, sur la pathologie tumorale, sur l’emplacement des tumeurs, sur le type de résection ainsi que sur l’envahissement vasculaire tumoral préopératoire et sur l’évolution de la région de diffusion restreinte ont été collectées. Nous avons ensuite effectué une analyse comparative entre notre groupe de patients et un groupe de témoins. L’ampleur des infarctus ischémiques hyper-aigus a été comparée au moyen d’IRM réalisées tout juste après une résection et d’IRM de suivi après trois mois. Résultats:Sur un total de 115 cas, 13 (11 %) ont donné à voir un infarctus ischémique hyper-aigu au cours d’une résection. L’envahissement vasculaire tumoral était plus fréquent dans le groupe de jeunes patients ayant donné à voir un infarctus (69 %) comparativement à 25,5 % dans le groupe des témoins. Quatre cas ont aussi montré, lors d’IRM peropératoires, des irrégularités additionnelles en ce qui a trait aux vaisseaux sanguins. Lors de suivis effectués rapidement après une résection, les régions du cerveau affectées par un infarctus avaient continué à croître davantage chez 6 cas et étaient demeurées stables chez 7 autres cas. Aucune autre progression n’a été notée à la suite d’une IRM menée une semaine plus tard. Conclusions:Les infarctus ischémiques hyper-aigus ne sont pas des événements inhabituels. Comme on le sait, ils peuvent entraîner des complications au moment d’effectuer la résection d’une tumeur cérébrale chez l’enfant. L’envahissement vasculaire tumoral du polygone de Willis semble être ici le principal facteur de risque. Les IRM de diffusion peropératoires ont tendance à sous-estimer l’étendue finale des tissus affectés par un infarctus ischémique comparativement aux IRM effectuées tout juste après une résection.

Information

Type
Original Article
Copyright
© 2019 The Canadian Journal of Neurological Sciences Inc. 
Figure 0

Table 1: Summary of the results

Figure 1

Figure 1: Large craniopharyngioma encasing the right circle of Willis. (A) Preoperative T2-weighted and T1-weighted post-gadolinium administration show a large craniopharyngioma encasing the right ACA, MCA as well as the supraclinoid segment of the right ICA. (B) Intraoperative axial isotrace and ADC maps at the level of the basal ganglia show restricted diffusion from a hyperacute infarct of the posterior limb of the right internal capsule which is irrigated by branches from the right anterior choroidal artery. (C) Early postoperative unenhanced CT and MRI ADC map and isotrace images show the significant progression of the ischemia encompassing both the right ACA and right MCA vascular territories. Postoperative 3D TOF-MRA (C) done on day 11 postsurgery confirmed a persistent narrowing of the right ICA and the absence of flow in the right MCA, both vessels encased but not narrowed on initial diagnostic imaging.

Figure 2

Figure 2: Supratentorial hyperacute infarct. (A)Preoperative T1-weighted with gadolinium coronal and T2-weighted images of an anaplastic ganglioglioma of the posterior right insula. (B) Intraoperative axial trace and ADC maps reveal a hyperacute infarct in the territory of the superior M3 branch of the right MCA. (C) Early postoperative coronal and axial T2-weighted images show progression in size of the infarct with no hemorrhagic transformation.

Figure 3

Figure 3: Supratentorial hyperacute infarct. Left insular desmoplastic infantile ganglioglioma encasing the left anterior circle of Willis on preoperative T1-weighted images with gadolinium (A). Intraoperative axial trace and ADC map (B) show hyperacute infarcts in the territories of the hippocampal branch of the left anterior choroidal and of the anterior branch of the left middle cerebral arteries. (C) Postoperative MRA-TOF shows narrowing of the encased supraclinoid segment of the left ICA and the absence of visibility of the left MCA M2 and M3 segments

Figure 4

Figure 4: Posterior fossa hyperacute infarct. (A)Preoperative T2- and T1-weighted with gadolinium axial view of the large posterior fossa medulloblastoma. (B) Intraoperative trace and ADC maps show restricted diffusion in the territory of the medial branch of the right PICA, confirmed and stable in extent on early postoperative T2-weighted images (C).

Figure 5

Table 2: Specific characteristics of the group B patients

Figure 6

Figure 5: Patterns of hyperacute infarct evolution. (A) Stable evolution of the right PICA infarct between the IoMRI (left and middle) and the early follow-up (right). (B) Progression in extent with new territories involved between the intraoperative (top) and the early follow-up (bottom).