Nós descrevemos os passos para usar nosso software projetado sob encomenda para a integração, visualização e planejamento em cirurgia de epilepsia.
cirurgia de epilepsia é um desafio e o uso de 3D integração imagem multimodalidade (3DMMI) para auxiliar o planejamento pré-cirúrgico é bem estabelecida. integração imagem multimodalidade pode ser tecnicamente exigente, e é subutilizado na prática clínica. Nós desenvolvemos uma única plataforma de software para integração de imagem, visualização 3D e planejamento cirúrgico. Aqui, nosso pipeline está descrito no passo-a-passo moda, começando com a aquisição da imagem, tramitava imagem co-registro, segmentação manual, cérebro e extração embarcação, visualização 3D e planejamento manual dos stereoEEG implantes (Seeg). Com a disseminação do software este gasoduto pode ser reproduzido em outros centros, permitindo que outros grupos a beneficiar de 3DMMI. Descrevemos também o uso de, um planejador automatizado multi-trajetória para gerar planos de implantação stereoEEG. Estudos preliminares sugerem que este é um complemento rápido, seguro e eficaz para o planejamento de implantações Seeg. Finalmente, um soluti simpleson para a exportação de planos e modelos para sistemas Neuronavegação comerciais para a implementação de planos na sala de operações é descrito. Este software é uma ferramenta valiosa que pode apoiar a tomada de decisão clínica em todo o percurso cirurgia de epilepsia.
Na prática cirúrgica é crucial para o cirurgião apreciar estruturas anatómicas e as suas relações espaciais entre si em três dimensões. Isto é especialmente importante em neurocirurgia, onde o cirurgião está a trabalhar num espaço confinado, com visualização limitado e acesso a anatomia complexa. Apesar disso, a data mais imagiologia foi apresentado aos cirurgiões em forma planar 2D convencional e modalidades de imagem diferentes são frequentemente apresentados um após o outro em série. Como consequência, o cirurgião tem de integrar mentalmente esses dados para cada paciente, e colocá-lo em uma estrutura anatômica para o planejamento pré-cirúrgico. Existe um claro benefício na geração de modelos de computador 3D do cérebro do paciente individual, o que demonstra a anatomia do córtex, os vasos sanguíneos, quaisquer lesões patológicas presentes, bem como outros pontos de referência 3D relevantes no mesmo contexto espacial 1-4. Antes da cirurgia, o cirurgião pode girar e alterar a transparência of estes modelos, para compreender plenamente as relações 3D entre diferentes estruturas de interesse. Este princípio é chamado de imagens multimodalidade 3D (3DMMI).
O objetivo da avaliação pré-cirúrgica para a cirurgia de epilepsia é inferir a localização da área do cérebro onde surgem convulsões, e garantir que isso pode ser ressecado com segurança sem causar déficits significativos 5. Existe uma vasta gama de modalidades de diagnóstico por imagem que contribuem para isso, incluindo ressonância magnética estrutural, fluorodeoxyglucose tomografia por emissão de positrões (FDG-PET), tomografia computadorizada por emissão de fóton único ictal (SPECT), magnetoencefalografia (MEG) dipolos, ressonância magnética funcional (fMRI) e tensor de difusão (DTI) 6. cirurgia de epilepsia é ideal para 3DMMI uma vez que exige a interpretação simultânea de vários conjuntos de dados, ea consideração de como cada conjunto de dados refere-se a outro.
Em muitos casos, as investigações não invasivas falhar to fornecer o nível de evidência necessária para prosseguir para ressecção. Nestes casos EEG intracraniana (IC EEG) gravações são necessárias para identificar a região do cérebro que deve ser removida para prevenir convulsões. Cada vez mais, IC EEG é realizada por uma técnica chamada de EEG, em que um certo número de eléctrodos profundidade de gravação são colocados intracerebral para capturar a origem e propagação de actividade eléctrica associada com convulsões em 3D 1,7-10.
O primeiro passo de implantes EEG é desenvolver a estratégia do implante, que define as áreas do cérebro que têm de ser amostrada. Isto envolve a integração da data de EEG clínica e não-invasiva, com imagem estrutural, com qualquer lesão, e os dados de imagem funcional que inferir o local da fonte da epilepsia.
O segundo passo é o planejamento cirúrgico precisa das trajetórias de eléctrodos. O cirurgião deve assegurar trajetórias de eléctrodos avascular seguros, centrando-electrode entradas na coroa do giros e remota a partir de veias superfície cortical, e que atravessa o crânio ortogonalmente. Além disso, o acordo de implantação inteira tem de ser bem concebido, com um espaçamento inter-eletrodo razoável e não há colisões de eléctrodos.
A viabilidade de gerar modelos 3DMMI para orientar a implantação de eletrodos IC EEG em uma prática de cirurgia de epilepsia ocupado foi previamente demonstrado 11. Nós também demonstraram o princípio de que o uso de 3DMMI confere valor na tomada de decisão clínica acrescentou. Em um estudo prospectivo, a divulgação de 3DMMI mudou algum aspecto da gestão em 43/54 (80%) casos, e, especificamente, mudou o posicionamento de 158/212 (75%) dos eletrodos de profundidade 12.
Há uma série de pacotes de software que facilitam 3DMMI. Estes incluem plataformas Neuronavegação comercialmente disponíveis que são utilizados no bloco operatório, conjuntos de software especializadas de planejamento aliadascom plataformas Neuronavegação e plataformas de integração de imagem e visualização autónomos orientadas para a investigação. Como a funcionalidade, flexibilidade e versatilidade destes aumento plataformas, a usabilidade ea possibilidade de traduzi-las em prática clínica correspondentemente diminui.
Nós desenvolvemos software de design personalizado para a integração imagem multimodalidade, visualização 3D avançada e colocação de eletrodos EEG planejando 12,13 para o tratamento da epilepsia. A ênfase está na facilidade de uso em um cenário clínico, permitindo o uso em tempo real de software por médicos, e incorporação rápido no pipeline clínica. O software é executado em uma plataforma de imagem de translação 14, que combina NiftyReg, NiftySeg e NiftyView.
Neste trabalho, o protocolo para a utilização do software na prática clínica é estabelecida. As etapas para a imagem co-registro, segmentação de regiões de interesse, segmentação cérebro, extrairvasos sanguíneos de imagem vascular dedicado 15, a construção de modelos 3D, planejamento de implantações Seeg e rapidamente exportar modelos e planos para o teatro operacional são descritos. Uma nova ferramenta também é descrito para automatizado multi-percurso planear 13, que aumenta a segurança e eficácia dos implantes e reduz substancialmente o período de planeamento.
Em resumo, os passos cruciais para a integração de imagem e visualização 3D são a imagem de co-registro, segmentação do cérebro, vasos e outras estruturas ou áreas de interesse, e exportar para um sistema de neuronavegação. Este processo foi realizado anteriormente no grupo que utilizou o software de integração de imagens disponível comercialmente. A desvantagem para este oleoduto foi o tempo necessário, com todo o processo tendo 2-4 hr. Usando nossa in-house plataforma de software, esta conduta é simplificado consideravelmente, e pode ser concluído em 1-2 horas. Além disso, há a funcionalidade adicional de planejamento cirúrgico de trajetórias de eléctrodos Seeg sobre este software, que pode ser feito manualmente ou com o computador-assistência. Os benefícios de PAC sobre planeamento manual são maior precisão, risco reduzido e velocidade aumentada, e que tenham sido discutido em outra parte (Nowell et ai, In Press, Sparks et al, submetido).
A plataforma de software in-house está em d contínuaesenvolvimento, com novas ferramentas e funcionalidades que está sendo adicionado para apoiar todas as fases de avaliação pré-cirúrgica e tratamento cirúrgico. Há, portanto, uma necessidade de testes rigorosos a cada novo lançamento da versão. limitações atuais do software incluem a falta de renderização de volume de alta qualidade, que está presente em outras plataformas e é uma adição valiosa para a visualização 3D avançada. Também exportação só é compatível com uma empresa neuronavegação selecionada no momento presente. Estas limitações não afetaram a utilidade clínica do software em nossa unidade, e não ter retardado a disseminação da tecnologia para outros centros.
O significado deste software é que ele remove as barreiras que os grupos anteriores citados como razões para não usar 3DMMI. A solução fornece ferramentas fáceis de usar em uma única plataforma, que não requer treinamento ou especialização, é tempo e custo-eficaz e é facilmente traduzida na prática clínica. Temos plans para adicionar mais inovações ao software para apoiar Cirurgia de Epilepsia. Além disso, os métodos podem ser facilmente aplicados a outras áreas de neurocirurgia, tais como ressecção de tumores de baixo grau perto de córtex eloquentes, a lesão focal e entrega de estimulação alvo. 3DMMI e ferramentas precisas de planejamento cirúrgico tendem a se tornar cada vez mais importante na cirurgia moderna, como os casos mais difíceis são tomadas e como tratamentos minimamente invasivos entrar prática comum.
The authors have nothing to disclose.
Este programa tem sido apoiado pelo Departamento de Saúde e Inovação Fundo Wellcome Trust Saúde Challenge (HICF-T4-275, Programa Grant 97914). Somos gratos ao Wolfson Confiança e da Sociedade da epilepsia para apoiar o scanner Epilepsy Society MRI. Este trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional de Pesquisa em Saúde (NIHR) University College London Hospitals Centro de Investigação Biomédica (BRC)
EpiNav | UCL | Inhouse software platform for image integration, segmentation, visualisation and surgical planning | |
Freesurfer | Martinos Centre for Biomedical Imaging | Software for cortical segmentation | |
S7 Stealthstation | Medtronic | Neuronavigation system | |
MeshLab | ISTI-CNR | 3D mesh processing software | |
NiftiK | UCL | Translational imaging platform | |
AMIRA | Visualisation Sciences Group | Image integration software |