3 डी छवि multimodality एकता और मिर्गी सर्जरी में कम्प्यूटर की सहायता योजना के लिए एक पाइप लाइन

Summary

हम छवि एकीकरण, दृश्य और मिर्गी सर्जरी में योजना बनाने के लिए हमारे कस्टम डिजाइन सॉफ्टवेयर का उपयोग करने के लिए कदम का वर्णन है।

Abstract

मिर्गी सर्जरी चुनौतीपूर्ण है और 3 डी multimodality छवि एकीकरण (3DMMI) के उपयोग की योजना बना presurgical सहायता करने के लिए अच्छी तरह से स्थापित है। Multimodality छवि एकीकरण तकनीकी रूप से मांग हो सकता है, और नैदानिक ​​अभ्यास में underutilized है। हम छवि एकीकरण, 3 डी दृश्य और शल्य चिकित्सा की योजना के लिए एक सॉफ्टवेयर प्लेटफार्म विकसित किया है। इधर, हमारे पाइप लाइन कदम-दर-कदम फैशन में वर्णन किया गया है, छवि अधिग्रहण के साथ शुरू, छवि सह पंजीकरण, मैनुअल विभाजन, मस्तिष्क और पोत निकासी, 3 डी दृश्य और stereoEEG (SEEG) implantations के मैनुअल योजना के माध्यम से आगे बढ़ने से। सॉफ्टवेयर के प्रचार-प्रसार के साथ इस पाइप लाइन के अन्य केन्द्रों में reproduced किया जा सकता है, अन्य समूहों 3DMMI से लाभ के लिए अनुमति देता है। हम यह भी stereoEEG आरोपण योजनाओं उत्पन्न करने के लिए एक स्वचालित, बहु प्रक्षेपवक्र योजनाकार के उपयोग का वर्णन। प्रारंभिक अध्ययन सुझाव है कि इस SEEG implantations की योजना के लिए एक तेजी से, सुरक्षित और प्रभावशाली सहायक है। अंत में, एक सरल solutiऑपरेटिंग थिएटर में योजना के क्रियान्वयन के लिए वाणिज्यिक neuronavigation सिस्टम की योजना है और मॉडलों के निर्यात के लिए पर वर्णित है। यह सॉफ्टवेयर एक महत्वपूर्ण उपकरण है कि मिर्गी सर्जरी मार्ग भर में नैदानिक ​​निर्णय लेने का समर्थन कर सकते हैं।

Introduction

शल्य व्यवहार में यह सर्जन शारीरिक संरचनाओं और तीन आयामों में एक दूसरे के लिए उनके स्थानिक संबंधों की सराहना करने के लिए महत्वपूर्ण है। इस न्यूरोसर्जरी, जहां सर्जन एक सीमित स्थान में काम कर रहा है, सीमित दृश्य और जटिल शरीर रचना विज्ञान के उपयोग के साथ विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इस के बावजूद, आज तक का सबसे इमेजिंग पारंपरिक तलीय 2 डी फार्म में सर्जनों के लिए प्रस्तुत किया गया है, और विभिन्न इमेजिंग रूपात्मकता अक्सर श्रृंखला में एक के बाद एक प्रस्तुत कर रहे हैं। एक परिणाम के रूप में, सर्जन मानसिक रूप से प्रत्येक रोगी के लिए इस डेटा को एकीकृत, और presurgical योजना बनाने के लिए एक संरचनात्मक ढांचे में जगह जाना है। इसमें रोगी व्यक्ति दिमाग है, जो कॉर्टेक्स के शरीर रचना विज्ञान को दर्शाता है की 3 डी कंप्यूटर मॉडल पैदा करने में स्पष्ट लाभ है, रक्त वाहिकाओं, एक ही स्थानिक संदर्भ ^1-4 में किसी भी रोग के घावों उपहार के रूप में अच्छी तरह से अन्य प्रासंगिक 3 डी स्थलों। सर्जरी से पहले सर्जन बारी बारी से और पारदर्शिता ओ को बदल सकते हैंइन मॉडलों च, पूरी तरह से ब्याज की विभिन्न संरचनाओं के बीच 3 डी रिश्तों को समझने के लिए। इस सिद्धांत को 3 डी multimodality इमेजिंग (3DMMI) करार दिया है।

मिर्गी सर्जरी के लिए पूर्व शल्य मूल्यांकन करने के उद्देश्य मस्तिष्क जहां बरामदगी उठता के क्षेत्र के स्थानीयकरण अनुमान, और सुनिश्चित करें कि यह सुरक्षित रूप से महत्वपूर्ण घाटा ⁵ कारण के बिना उच्छेदन किया जा सकता है। वहाँ नैदानिक ​​इमेजिंग तौर तरीकों कि इस में योगदान, संरचनात्मक एमआरआई, fluorodeoxyglucose पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी (FDG-पीईटी), ictal एक फोटान उत्सर्जन गणना टोमोग्राफी (SPECT), magnetoencephalography (एमईजी) द्विध्रुव, कार्यात्मक एमआरआई (fMRI) और सहित, की एक विस्तृत श्रृंखला है प्रसार tensor इमेजिंग (डीटीआई) ^6। मिर्गी सर्जरी आदर्श 3DMMI के लिए अनुकूल है, क्योंकि यह कई डेटा सेट के एक साथ व्याख्या, और कैसे एक डेटा सेट एक और करने के लिए संबंधित के विचार की आवश्यकता है।

कई मामलों में गैर-आक्रामक जांच टी असफलओ लकीर को आगे बढ़ने के लिए आवश्यक साक्ष्य के स्तर प्रदान करते हैं। इन मामलों में intracranial ईईजी (आईसी ईईजी) रिकॉर्डिंग है कि मस्तिष्क के दौरे को रोकने के लिए हटा दिया जाना चाहिए के क्षेत्र की पहचान करने के लिए आवश्यक हैं। तेजी से, आईसी ईईजी एक तकनीक SEEG कहा जाता है, जिसमें रिकॉर्डिंग गहराई इलेक्ट्रोड के एक नंबर intracerebrally रखा जाता है उत्पत्ति और 3 डी ^1,7-10 में बरामदगी के साथ जुड़े विद्युत गतिविधि के प्रचार-प्रसार पर कब्जा करने के द्वारा किया जाता है।

SEEG implantations का पहला कदम जांचा जा करने की जरूरत है कि मस्तिष्क के क्षेत्रों को परिभाषित करने, आरोपण की रणनीति विकसित करने के लिए है। यह किसी भी घाव, और कार्यात्मक इमेजिंग डेटा है कि मिर्गी के स्रोत के स्थान अनुमान के साथ, नैदानिक ​​और गैर इनवेसिव ईईजी तारीख को एकीकृत संरचनात्मक इमेजिंग के साथ शामिल है।

दूसरे चरण के लिए इलेक्ट्रोड प्रक्षेप पथ की सटीक शल्य चिकित्सा की योजना बना रहा है। सर्जन सुरक्षित avascular इलेक्ट्रोड प्रक्षेप पथ यह सुनिश्चित करना चाहिए, एल केंद्रितgyri और cortical सतह नसों से दूरस्थ, और orthogonally खोपड़ी से गुजर के मुकुट पर ectrode प्रविष्टियों। इसके अतिरिक्त पूरे आरोपण व्यवस्था ठीक है, कल्पना की जा करने के लिए उचित अंतर-इलेक्ट्रोड रिक्ति और कोई इलेक्ट्रोड टक्करों के साथ है।

3DMMI मॉडल पैदा व्यस्त मिर्गी सर्जरी व्यवहार में आईसी ईईजी इलेक्ट्रोड का आरोपण मार्गदर्शन करने की व्यवहार्यता पहले ¹¹ प्रदर्शित किया गया है। हम यह भी सिद्धांत है कि 3DMMI के उपयोग के नैदानिक ​​निर्णय लेने में मूल्य वर्धित प्रदान प्रदर्शन किया है। एक भावी अध्ययन में, 3DMMI के प्रकटीकरण 43/54 (80%) के मामलों में प्रबंधन के कुछ पहलू बदल गया है, और विशेष रूप से गहराई इलेक्ट्रोड ¹² के 158/212 (75%) की स्थिति बदल दिया है।

वहाँ सॉफ्टवेयर संकुल है कि 3DMMI की सुविधा की एक सीमा है। इन व्यावसायिक रूप से उपलब्ध neuronavigation प्लेटफॉर्म है कि ऑपरेटिंग थिएटर में इस्तेमाल कर रहे हैं, विशेष योजना बना सॉफ्टवेयर सुइट्स संबद्ध शामिलneuronavigation प्लेटफार्मों और अनुसंधान केंद्रित खड़े अकेले छवि एकीकरण और दृश्य प्लेटफार्म के साथ। कार्यक्षमता, लचीलापन और बहुमुखी प्रतिभा के इन प्लेटफार्मों की वृद्धि, प्रयोज्य और संभावना उन्हें नैदानिक ​​अभ्यास में अनुवाद के रूप में तदनुसार कम हो जाती है।

हम multimodality छवि एकीकरण, उन्नत 3 डी दृश्य और SEEG इलेक्ट्रोड नियुक्ति मिर्गी के इलाज के लिए ^12,13 योजना बनाने के लिए कस्टम डिजाइन सॉफ्टवेयर विकसित किया है। जोर वास्तविक समय नैदानिक ​​पाइप लाइन में चिकित्सकों द्वारा सॉफ्टवेयर के उपयोग, और तेजी से समावेश अनुमति देता है, एक नैदानिक ​​परिदृश्य में उपयोग में आसानी पर है। सॉफ्टवेयर एक translational इमेजिंग मंच ^14, कि NiftyReg, NiftySeg और NiftyView को जोड़ती है पर चलाता है।

इस पत्र में नैदानिक ​​अभ्यास में सॉफ्टवेयर का उपयोग करने के लिए प्रोटोकॉल बाहर सेट है। छवि के सह पंजीकरण, हित के क्षेत्रों का विभाजन, विभाजन मस्तिष्क निकालने के लिए कदमसमर्पित संवहनी इमेजिंग ^15, 3 डी मॉडल के निर्माण की योजना बना SEEG implantations और तेजी से मॉडल और ऑपरेशन थियेटर करने की योजना के निर्यात से रक्त वाहिकाओं वर्णित हैं। एक उपन्यास उपकरण भी स्वचालित बहु प्रक्षेपवक्र ¹³ योजना बनाने के लिए वर्णित है, कि सुरक्षा और implantations की प्रभावकारिता को बढ़ाता है और काफी हद तक नियोजन की अवधि कम कर देता है।

Protocol

नोट: यहाँ प्रदान की सॉफ्टवेयर आदेशों सॉफ्टवेयर के वर्तमान संस्करण (19.01.2015) के लिए विशिष्ट हैं और बाद में सॉफ्टवेयर रिलीज पर बदल सकता है। अलग-अलग संस्करणों के लिए नियमावली अनुरोध पर उपलब्ध हैं। 1. छवि एकता और दृश्य प्रदर्शन करना इमेजिंग मोल। मोल neuronavigation T1 भारित एमआरआई स्कैन gadolinium साथ enhancement- इस संदर्भ छवि किया जाएगा। (नोट: छवि अधिग्रहण की आवश्यकताओं neuronavigation वाणिज्यिक आपूर्तिकर्ता 11,12 से उपलब्ध हैं 1 टेबल देखें।)। लीजिए सभी अन्य इमेजिंग DICOM या निफ्टी प्रारूप में presurgical मूल्यांकन के दौरान किया (कार्यात्मक एमआरआई (fMRI), प्रसार tensor इमेजिंग (डीटीआई) tractography, फ्लोरो deoxyglucose पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी (FDG-पीईटी), ictal-interictal एक फोटान उत्सर्जन सीटी शामिल हो सकते हैं ( SPECT), magnetoencephalography (एमईजी) द्विध्रुवीय, 3 डी चरण विपरीत एमआरआई, सीटी एंजियोग्राफी) 1 टेबल देखें। बाहर घर में सॉफ्टवेयर चलाने के लिए पूर्व प्रसंस्करण। प्रक्रिया सममितीय T1 खुला स्रोत सॉफ्टवेयर FreeSurfer साथ भारित एमआरआई, एक लिनक्स कार्य केंद्र पर चलने 'टोह' सभी आदेश का उपयोग, cortical के सेगमेंटेशन उत्पन्न करते हैं। wmparc.mgz और निफ्टी प्रारूप करने के लिए फ़ाइलों ribbon.mgz कमांड 'mrconvert' का उपयोग कर कन्वर्ट विंडोज पीसी और लोड डेटा (चित्रा 1) पर घर में सॉफ्टवेयर खोलें। नोट 2 एक्स 2 खिड़की प्रदर्शन, दूर छोड़ दिया, अलग छवि प्रसंस्करण उपकरण और अभी तक सही पर चयनित उपकरण का प्रतिनिधित्व शीर्ष पर माउस पर DataManager। आयात डाटा, 'खींचें और ड्रॉप' का उपयोग मुख्य मेनू "फ़ाइल / ओपन" तक पहुँचने के द्वारा या एक गति बटन (आइकन) "ओपन" के द्वारा। अलग डेटा सेट के माध्यम से स्क्रॉल पूर्णता सुनिश्चित करने के लिए। नोट लगातार छवि ओवरले के साथ राइट क्लिक करें और आगे बढ़ माउस, और DataManager की श्रेणीबद्ध स्वभाव से समारोह ज़ूम। Coregister छवियों। <राजभाषा> एकल छवियों। गति माउस से NiftyReg उपकरण का चयन करें। DataManager- इस में gadolinium के साथ चयन neuronavigation T1 संदर्भ छवि किया जाएगा कि अन्य सभी इमेजिंग के लिए coregistered है। चुनें 'चल छवि' छवि के संदर्भ के coregistered किया जाना है। नाम और पंजीकृत छवि के स्थान को परिभाषित करें। स्तर 4 नंबर, स्तर के लिए अनुकूलन मानकों सेट 3, चलना संख्या 5, coregistration प्रकार कठोर शरीर प्रदर्शन करने के लिए। 'भागो' बटन पर क्लिक करके स्वचालित कठोर शरीर coregistration चलाएँ। coregistration की सटीकता की जाँच करें। संदर्भ छवि से अधिक पंजीकृत छवि का निरीक्षण, और DataManager में छवि पर राइट क्लिक करके पंजीकृत छवि की पारदर्शिता को बदलने, और 'अस्पष्टता' कर्सर घूम रहा है। ऐसे मुनरो के रंध्र के रूप में स्पष्ट संरचनात्मक स्थलों का निरीक्षण द्वारा coregistration सत्यापित करें। बनती छवियों। Coregister 'अंतरिक्ष परिभाषित छवि' पहले (जैसे। आंशिक anisotropic नक्शा), कदम 1.4.1.1 के रूप में NiftyReg उपकरण का उपयोग कर – 1.4.1.6। गति माउस से RegResample उपकरण का चयन करें। संदर्भ छवि के रूप में DataManager में gadolinium साथ neuronavigation T1 का चयन करें। अस्थायी छवि के रूप में प्रसंस्करण के परिणाम (उदा।, Tractography छवि) के साथ छवि का चयन करें। इनपुट परिवर्तन 'के रूप में अंतरिक्ष को परिभाषित छवि' के पिछले पंजीकरण से उत्पन्न txt फ़ाइल का प्रयोग करें। नाम और पंजीकृत छवि के स्थान को परिभाषित करें। 0 के रूप में प्रक्षेप प्रकार का चयन करें। 'भागो' बटन पर क्लिक करके भागो 'प्रसंस्करण के परिणाम' की resampling। DataManager में चयन करके नए उत्पन्न छवि देखें कदम 1.4.1.6 के रूप में coregistration की सटीकता की जाँच करें। दोहराएँ 1.4.1 कदम – 1.4.2 सभी डेटा सेट के लिए। खंड छवियों। छवि का चयन करें DataManager में खंडित किया जा करने के लिए है, और गति माउस से विभाजन संपादक उपकरण का चयन करें। अक्षीय में इमेजिंग के कई स्लाइस, राज्याभिषेक और बाण के विमानों पर ब्याज के क्षेत्र आकर्षित करने के लिए उन्नत विभाजन उपकरण (मैनुअल विभाजन, क्षेत्र से बढ़ रही है, घटाने) का प्रयोग करें 3 डी विंडो में खंडित संरचना विकसित हो रहा कल्पना करने के लिए 3 डी प्रक्षेप का चयन करें। खंडित संरचना के नए निफ्टी फ़ाइल उत्पन्न करने के लिए विभाजन की पुष्टि करें। जहां मैनुअल विभाजन संकेत दिया है सभी छवियों के लिए 1.5.3 – दोहराएँ 1.5.1 कदम। मस्तिष्क मॉडल उत्पन्न। DataManager पर wmparc.nii छवि का चयन करें, और यह सुनिश्चित wmparc.nii कदम 1.4.1 संदर्भ छवि का उपयोग कर के साथ coregistered है। चयन गति माउस से बेसिक प्रसंस्करण उपकरण। 1-5002 से wmparc.nii करने के कोर्टेक्स के binarised मुखौटा बनाने के लिए एक सीमा से लागू करें। 3 डी सतहों के रूप में ब्याज के क्षेत्रों प्रस्तुत करना (चित्रा 2, 3)। नोट: 3 डी सतह renderings (एसटीएल फ़ाइलें) के रूप में डेटा सेट के दृश्य दो तरीकों से किया जा सकता है: भूतल चिमटा टी का उपयोगool। भूतल चिमटा आइकन चुनें। सतह निकासी के लिए सीमा को परिभाषित करने और लागू करें चुनें। DataManager में सतह प्रतिपादन नाम दें। सही DataManager में निफ्टी फाइल पर क्लिक करें और 'चिकनी सतह बहुभुज'। जहाजों की सतह मॉडल निकालें (चित्रा 4)। नोट: समर्पित संवहनी इमेजिंग से जहाजों निकालने (3 डी चरण विपरीत एमआरआई, सीटी एंजियोग्राफी, gadolinium साथ T1 भारित एमआरआई) दो तरीकों से किया जा सकता है। भूतल चिमटा उपकरण का उपयोग करें। NiftiReg का उपयोग कर संदर्भ छवि को संवहनी इमेजिंग Coregister। 3 डी सतह सतह चिमटा का उपयोग कर छवि प्रस्तुत करना। फैलाव को लागू करने और कॉर्टेक्स के binarised मुखौटा करने के लिए बेसिक इमेज प्रोसेसिंग कार्यों में बंद करके intracranial मुखौटा उत्पन्न करता है। संवहनी इमेजिंग बेसिक छवि प्रसंस्करण में गुणा समारोह का उपयोग extracranial वाहिकाओं को दूर करने के लिए intracranial मुखौटा लागू करें। एसटीएल fil से शोर को दूरबाहर घर में सॉफ्टवेयर प्रसंस्करण, 3 डी जाल संसाधन सॉफ्टवेयर पैकेज का उपयोग कर ई। नोट: इस उपकरण के उपयोग के लिए निर्देश ऑनलाइन आसानी से उपलब्ध हैं। VesselExtractor उपकरण का उपयोग करें। गति माउस से VesselExtractor उपकरण का चयन करें। संवहनी छवि डेटा सेट का चयन करें और नाम और पोत-निष्कर्षण निफ्टी फ़ाइल का स्थान निर्दिष्ट करें। 'भागो' पर क्लिक करके VesselExtractor चलाएँ। बेसिक छवि प्रसंस्करण में गुणा समारोह का उपयोग extracranial वाहिकाओं को दूर करने के VesselExtractor के परिणामों के intracranial मुखौटा लागू करें। नोट: फैलाव को लागू करने और 1.8.1.2 के रूप में कॉर्टेक्स के binarised मुखौटा करने के लिए बेसिक इमेज प्रोसेसिंग कार्यों में बंद करके उत्पन्न Intracranial मुखौटा। 1.8.1 या सीटी एंजियोग्राफी, 3 डी चरण विपरीत एमआरआई और gadolinium साथ neuronavigation T1 के लिए 1.8.2 की प्रक्रिया को दोहराएँ। मस्तिष्क की मात्रा प्रतिपादन (चित्रा 5) उत्पन्न करता है। wmparc.nii आईएम का चयन करेंDataManager पर उम्र, और यह सुनिश्चित wmparc.nii कदम 1.4.1 संदर्भ छवि का उपयोग कर के साथ coregistered है। चयन गति माउस से बेसिक प्रसंस्करण उपकरण। गाऊसी समरेखण लागू की छवि wmparc.nii करने के लिए, बेसिक प्रसंस्करण उपकरण का उपयोग कर। चयन मात्रा गति माउस से उपकरण प्रतिपादन, और यह सुनिश्चित smoothed wmparc.nii फ़ाइल DataManager में प्रकाश डाला है। टिक 'मात्रा प्रतिपादन' मात्रा प्रतिपादन उपकरण के अंदर बॉक्स कोर्टेक्स की मात्रा प्रतिपादन उत्पन्न करते हैं। 2. मैनुअल योजना बना रहे प्रक्षेपवक्र नियोजक गति आइकन का उपयोग करें। चयन neuronavigation T1 संदर्भ छवि के रूप में स्कैन। नई योजना और नई प्रक्षेपवक्र का चयन करें। 'Alt' दबाने और माउस पर राइट क्लिक करें, चिकित्सकों द्वारा वांछित संरचनात्मक लक्ष्य अंक की सूची के आधार पर तलीय इमेजिंग पर लक्ष्य बिंदु का चयन करें। नोट: लक्ष्य का उदाहरण बीच का अस्थायी ढांचे (प्रमस्तिष्कखंड, हिप्पोकैम्पस), Insula, सिंगुलेट गाइरस शामिल हैं। माउस पर क्लिक करें छोड़ दिया 'Alt' और दबाकर तलीय इमेजिंग पर प्रवेश बिंदु का चयन करें, चिकित्सकों द्वारा वांछित प्रवेश बिंदुओं की सूची के आधार पर। नोट: प्रवेश बिंदुओं का उदाहरण बीच अस्थायी गाइरस, PreCentral गाइरस, supramarginal गाइरस शामिल हैं। रेखीय प्रक्षेपवक्र लक्ष्य और प्रवेश बिंदु के बीच उत्पन्न निरीक्षण करें। जोखिम कल्पना। चुनें जोखिम दृश्य गति आइकन प्रक्षेपवक्र लंबाई जांच करने के लिए। 'लिंक को देखने के विमानों' मुख्य विंडो में ओर्थोगोनल देखें विमानों के लिए जांच आंख दर्शक से जोड़ने के लिए चयन करें। प्रक्षेपवक्र साथ स्क्रॉल, जांच आंख दर्शक की जांच avascular पथ सुनिश्चित करने के लिए। 3. प्रदर्शन करना कम्प्यूटर की सहायता योजना डेटा तैयार करें। ग्रे बात सतह तैयार करें। ribbon.nii cortical विभाजन सॉफ्टवेयर से उत्पन्न फ़ाइल का चयन करें। NiftiReg का उपयोग कर संदर्भ छवि को ribbon.nii फ़ाइल सह रजिस्टर। 3 डी सतह Rende'चिकनी सतह बहुभुज' समारोह का उपयोग करके आर सह पंजीकृत छवि। खोपड़ी और खोपड़ी बहिष्कार टेम्पलेट तैयार करें। संदर्भ छवि के रूप में टी 1 neuronavigation छवि का चयन करें। गाऊसी परिवर्तन लागू करने के लिए बेसिक छवि प्रसंस्करण उपकरण का उपयोग करें। भूतल भूतल चिमटा का उपयोग कर, खोपड़ी सतह उत्पन्न करने के लिए छवि प्रस्तुत करना। सहेजें और एसटीएल फ़ाइल के रूप में निर्यात छवि। 3 डी जाल संसाधन सॉफ्टवेयर में लोड एसटीएल fle। खोपड़ी के लिए, intracranial सामग्री को नष्ट करने की सफाई और संपादन उपकरण का उपयोग करें। खोपड़ी बहिष्कार टेम्पलेट के लिए, क्षेत्रों इलेक्ट्रोड प्रवेश बिंदुओं के लिए उपयुक्त नहीं है (यानी।, चेहरे, कान, contralateral गोलार्द्ध, tentorium अनुमस्तिष्क नीचे क्षेत्र) को हटाने के लिए मैनुअल संपादन उपकरण का उपयोग करें। सतह से सतह sulci तैयार करें। पूरे sulci उत्पन्न करता है। Binarise wmparc.nii फ़ाइल कदम 1.6.3 के रूप में बेसिक छवि प्रसंस्करण उपकरण का उपयोग। बंद binarised3 से wmparc.nii फ़ाइल बेसिक छवि प्रसंस्करण उपकरण का उपयोग। बंद binarised बेसिक छवि प्रसंस्करण उपकरण का उपयोग 3.1.3.1.2 में उत्पन्न फ़ाइल से 3.1.3.1.1 में उत्पन्न binarised फ़ाइल घटाएँ। गहराई में sulci हटाये सतह sulci छवि को उत्पन्न करने के लिए। नोट: गहराई पर sulci दृष्टिकोण करने के लिए है, जो जहां ग्रे बात निहित है सतह sulci छवि का उपयोग कर एक महत्वपूर्ण संरचना रिक्ति प्रक्षेप पथ का लाभ दिया है के रूप में sulci से दूर मस्तिष्क की सतह पर, और अनुमति प्रक्षेप पथ। बेसिक छवि प्रसंस्करण उपकरण का उपयोग 3.1.3.1.2 में उत्पन्न बंद, binarised wmparc फ़ाइल कम करें। पलटना फ़ाइल बेसिक छवि प्रसंस्करण उपकरण का उपयोग 3.1.3.2.1 में उत्पन्न। 3.1.3.1.3 में उत्पन्न पूरे sulci द्वारा 3.1.3.2.2 में उत्पन्न फ़ाइल गुणा, मूल छवि प्रसंस्करण उपकरण का उपयोग। भागो बहु प्रक्षेपवक्र योजनाकार (चित्रा 6)। नोट: आटोमैटिकएड बहु प्रक्षेपवक्र नियोजन मजबूत डेटा तैयारी पर निर्भर है; खोपड़ी की सतह renderings, खोपड़ी बहिष्कार मुखौटा, intracranial वाहिका, सतह sulci, छाल से ग्रे बात के लिए आवश्यक हैं। गति माउस से प्रक्षेपवक्र प्लानर का चयन करें। के रूप में neuronavigation T1 एमआरआई संदर्भ छवि का चयन करें। 'लक्ष्य अंक' का चयन करें; एकाधिक लक्ष्य अंक 'शिफ्ट' और माउस छोड़ दिया क्लिक करें, या द्वारा एक बचाया लक्ष्य बिंदु सेट लोड करके प्रवेश किया जा सकता है। नोट: लक्ष्य का उदाहरण बीच का अस्थायी ढांचे (प्रमस्तिष्कखंड, हिप्पोकैम्पस), Insula, सिंगुलेट गाइरस शामिल हैं। 'प्रविष्टि अंक' का चयन करें, और संलग्न लटकती मेनू पर खोपड़ी बहिष्कार मुखौटा का चयन करें। नोट: यह एक प्रतिबंधित क्षेत्र है कि शल्य चिकित्सा को लागू करने के लिए संभव है करने के लिए संभव प्रवेश बिंदुओं की खोज को सीमित करने का उद्देश्य है। महत्वपूर्ण संरचनाओं का चयन करें, लटकती सूची है कि प्रक्षेप पथ से बचना चाहिए सतहों अंकन। उन्नत सेटिंग्स का चयन करें; उपयोगकर्ता परिभाषित विपक्ष को समायोजितके रूप में पसंद प्रक्षेपवक्र लंबाई, प्रवेश के कोण और प्रक्षेप पथ के बीच की दूरी के बारे में traints। प्रक्षेप पथ है कि भूरे रंग के मामले में झूठ के अनुपात में अनुकूलन करने के लिए ग्रे matter- सफेद पदार्थ मूल्यांकन और जोखिम विभक्त प्रकार का चयन करें। नई योजना का चयन, और Recompute योजना जोड़े द्वारा बहु-प्रक्षेपवक्र योजनाकार चलाएँ। कल्पना जोखिम (चित्रा 7)। प्रक्षेपवक्र नियोजन के बाद जोखिम और सुरक्षा प्रोफाइल आकलन, जोखिम दृश्य गति चिह्न का उपयोग। नोट: प्रत्येक प्रक्षेपवक्र के लिए वहाँ लंबाई के लिए मैट्रिक्स, प्रवेश के कोण, संचयी जोखिम, रक्त वाहिका और ग्रे बात सफेद पदार्थ अनुपात, प्लस महत्वपूर्ण संरचनाओं के लिए दूरी की गति मार्ग के किनारे ग्राफिक प्रतिनिधित्व करने के लिए कम से कम दूरी पर हैं। एक जांच आंख दर्शक भी शामिल है। DataManager में चयन जोखिम नक्शा एक कलर-कोडेड समोच्च और नक्शा खोपड़ी बहिष्कार मुखौटा overlying प्रतिनिधित्व संभावित प्रवेश बिंदुओं के साथ जोखिम सह के जुड़े स्तर को दिखाने के लिएभ्रूभंग लाल उच्च जोखिम का प्रतिनिधित्व करने और हरे रंग की किसी भी चयनित प्रक्षेपवक्र के लिए कम जोखिम प्रतिनिधित्व करने के साथ, कोडित। प्रक्षेप पथ के मैनुअल समायोजन। प्रक्षेपवक्र का चयन करें। राइट क्लिक करें Alt और माउस दबाकर नया प्रवेश बिंदु का चयन करें, और Alt और माउस दबाकर नया लक्ष्य बिंदु बाएँ क्लिक करें। 3.3 कदम के रूप में जोखिम दृश्य गति आइकन का उपयोग कर नए प्रक्षेपवक्र का आकलन करें। 4. निर्यात योजनाओं और ऑपरेटिंग थियेटर के लिए मॉडल जाँच करें कि संदर्भ छवि DICOM प्रारूप में है। गति चिह्न से S7 निर्यात का चयन करें। संदर्भ छवि, योजनाओं और प्रक्षेप पथ और मॉडल है कि निर्यात हो रहे हैं परिभाषित करें, और बचाया संग्रह गंतव्य निर्दिष्ट करें। S7 निर्यात उपकरण चलाएँ। अपलोड ऑपरेशन थियेटर में एक neuronavigation प्रणाली के हस्तांतरण के लिए एक यूएसबी स्टिक पर संग्रह उत्पन्न, और योजना बनाई टीआर के नैदानिक ​​कार्यान्वयन के लिए neuronavigation सिस्टम पर संग्रहीत फ़ोल्डर लोडajectories। 5. पुनर्निर्माण इलेक्ट्रोड आरोपण के बाद ऑपरेशन मोल पोस्ट ऑपरेटिव सीटी इमेजिंग। घर में सॉफ्टवेयर पर लोड सीटी सिर, और लोड पहले से रोगी डेटा सेट बचाया। Coregister सीटी संदर्भ के लिए T1 भारित एमआरआई NiftyReg उपकरण का उपयोग। पंजीकृत सीटी पर SurfaceExtractor उपकरण का उपयोग कर इलेक्ट्रोड की 3 डी सतह प्रतिपादन, उच्च thresholding के साथ उत्पन्न करता है। शोर की साफ सतह प्रदान की गई इलेक्ट्रोड, और 3 डी जाल संसाधन सॉफ्टवेयर की सफाई और मरम्मत कार्यों का उपयोग कर तार।

Representative Results

प्रोटोकॉल एक चयनित neuronavigation प्रणाली के लिए छवि एकीकरण, दृश्य, मैनुअल योजना और निर्यात के लिए वर्णित अगस्त 2013 के बाद से न्यूरोलॉजी और न्यूरोसर्जरी के लिए राष्ट्रीय अस्पताल में नियोजित किया गया है इस SEEG आरोपण 12 में से 35 मामलों में शामिल हैं, 319 गहराई इलेक्ट्रोड का आरोपण के साथ। मरीजों की 27/35 (77%) एक cortical लकीर निम्नलिखित आरोपण है, जो एक संकेत के आरोपण जब्ती शुरुआत के क्षेत्र की पहचान की है कि करने के लिए आगे बढ़े हैं। वहाँ एक रक्तस्रावी गहराई इलेक्ट्रोड की नियुक्ति के लिए संबंधित जटिलता कर दिया गया है, और यह परंपरागत ढंग से इलाज किया गया था। इमेजिंग तौर तरीकों presurgical मूल्यांकन के दौरान इस्तेमाल एक मामले दर मामले के आधार पर तय की जाती हैं, और तालिका 1 में वर्णित हैं। प्रोटोकॉल लचीला है, और किसी भी इमेजिंग साधन कि DICOM या निफ्टी प्रारूप में आयात किया जा सकता शामिल कर सकते हैं। चित्रा 1 हमारे घर में सॉफ्टवेयर मंच के लिए बुनियादी दर्शक को दर्शाता है, और आंकड़ों के 2, 3, 4 और 5 3 डी multimodality मॉडल के निर्माण के दौरान उदाहरण देकर स्पष्ट ठेठ स्क्रीनशॉट। हमारे नैदानिक ​​पाइपलाइन में इस प्रोटोकॉल, और अन्य केन्द्रों के लिए इस सॉफ्टवेयर के प्रचार-प्रसार के सहज एकीकरण, एक उपयोगी किराए की सफलता का 'मार्कर' है। मिर्गी सर्जरी जनसंख्या में नैदानिक ​​लाभ का आकलन करने में कठिनाइयों का अच्छी तरह से जाना जाता है और कहीं और 12 में वर्णित हैं। इस पाइप लाइन के एक सुव्यवस्थित समाधान है, जो लचीला है, अपेक्षाकृत उपयोगकर्ता के अनुकूल है, और अन्य केंद्रों में नकल करने के लिए आसान प्रदान करता है। कम्प्यूटर की सहायता योजना (कैप) हाल ही में एक विकास है कि पूर्वव्यापी पिछले मैन्युअल योजना बनाई implantations 16 पर परीक्षण किया गया है। प्रारंभिक परिणाम बताते हैं कि टोपी सुरक्षित, अधिक effic उत्पन्न करता हैient implantations, को लागू करने के लिए संभव है और कहा कि एक समय में पूरा कर रहे हैं प्रभावी ढंग से 16. 2 टेबल इस मात्रात्मक तुलना दर्शाता है। नैदानिक ​​अभ्यास में टोपी का उपयोग का एक संभावित परीक्षण चल रहा है। एल्गोरिथ्म है कि टोपी ड्राइव पहले से 13 में वर्णित किया गया है। चित्रा 6 स्वचालित बहु प्रक्षेपवक्र योजनाकार से एक विशिष्ट परिणाम से पता चलता है। महत्वपूर्ण संरचनाओं दर्ज किया गया है कि नसों, धमनियों और सतह sulci हैं। Gyri के मुकुट पर प्रक्षेप पथ से एकत्रित करना, और एक खोपड़ी बहिष्कार मुखौटा करने के लिए प्रक्षेपवक्र प्रवेश बिंदुओं की बाधा ध्यान दें। चित्रा 7 एक व्यक्ति प्रक्षेपवक्र के लिए एक विशिष्ट जोखिम दृश्य ग्राफ से पता चलता संबद्ध मैट्रिक्स और प्रक्षेपवक्र लंबाई के ग्राफिक प्रतिनिधित्व के साथ। <img alt="आकृति 1" src="/files/ftp_upload/53450/53450fig1.jpg"/> चित्रा 1. घर में सॉफ्टवेयर प्लेटफार्म के बेसिक व्यूअर का प्रदर्शन। बाएँ DataManager, टॉप- उपकरण पट्टी है कि शामिल शॉर्टकट प्लग में उपकरण, उपयोग में उपकरण में सही वर्तमान प्लग, केंद्र-4 ऑर्थो-दृश्य प्रदर्शित करते हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें। चित्रा 2. विभाजन और घर में सॉफ्टवेयर में 3 डी दृश्य। (ए) आरोपित सतह मॉडल के साथ अक्षीय T1 एमआरआई, मॉडल (सियान-नसों का (बी) 3 डी सतह प्रतिपादन, Transcranial चुंबकीय उत्तेजना, नारंगी चापाकार पुलिका tractography, नीले corticospinal tractography, pink- ऑप्टिक विकिरण tractography से ग्रीन मोटर हाथ, पीले uncinate पुलिका tractography, बैंगनी चेतक रोंegmentation)। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें। 3. कॉर्टेक्स सतह मॉडल की पीढ़ी चित्रा। (ए) wmparc फ़ाइल का अक्षीय देखने के लिए, (बी) wmparc फ़ाइल 1-5002 से thresholded, (सी) binarised wmparc फ़ाइल की सतह प्रतिपादन। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें। घर में सॉफ्टवेयर में चित्रा 4। पोत निकालना Vesselness का उपयोग कर। 3 डी चरण विपरीत एम के साथ (ए) अक्षीय सीटी एंजियोग्राम सह पंजीकृतआरआई। नसों (सियान) और धमनियों (लाल) (बी) 3 डी सतह प्रतिपादन। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें। चित्रा 5. कोर्टेक्स (ग्रे) और खोपड़ी की सतह (सफेद) की सतह के प्रतिपादन के कोर्टेक्स मात्रा मॉडल 3 डी की मात्रा प्रतिपादन की पीढ़ी। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें। चित्रा 6 3 डी multimodality कम्प्यूटर की सहायता प्रक्षेपवक्र योजना के मॉडल। (ए) खोपड़ी (सफेद), खोपड़ी बहिष्कार मुखौटा (पीला) और प्रक्षेप पथ (Purple)। (बी) खोपड़ी और मस्तिष्क मुखौटा (गुलाबी) दिखाने के लिए पारदर्शी, sulci (हरा), नसों (सियान) और धमनियों (लाल)। (सी) खोपड़ी और मुखौटा प्रक्षेप पथ और मस्तिष्क को दिखाने के लिए हटा दिया। (डी) मस्तिष्क प्रक्षेप पथ, सतह sulci, नसों और धमनियों को दिखाने के लिए हटा दिया। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें। चित्रा 7। व्यक्तिगत trajectories के साथ मेट्रिक्स एसोसिएटेड के ग्राफिक दृश्य। टॉप- लंबाई, कोण से गुजर खोपड़ी, जोखिम, जी / डब्ल्यू अनुपात और कम से कम दूरी एक रक्त वाहिका> 1 व्यास में मिमी से। प्रक्षेपवक्र साथ प्रक्षेपवक्र (लाल-धमनी, सियान-नस, संरचना (अधिकतम 10 मिमी के लिए वाई-axis- दूरी) की लंबाई के साथ करीबी महत्वपूर्ण संरचना के मध्य ग्राफिक प्रदर्शन, एक्स-axis- दूरीमस्तिष्क से प्रवेश लक्षित करने, SM- सुरक्षा मार्जिन क्षैतिज लाल रेखा है कि महत्वपूर्ण संरचना करने के लिए प्रक्षेपवक्र 3 मिमी जुदाई) के निशान के रूप में प्रतिनिधित्व किया। ग्रे और सफेद पदार्थ के माध्यम से प्रक्षेपवक्र पथ (हरा-extracerebral, ग्रे, ग्रे बात, सफेद सफेद पदार्थ) की bottom- ग्राफिक प्रदर्शन। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें। साधन साइट पूर्व प्रसंस्करण देखने के फील्ड (एपी एक्स आर एल एक्स) Voxel आकार (एपी एक्स आर एल एक्स) 3 डी टी 1 FSPGR ते नहीं 256 x 256 x 166 0.94 x 0.94 x 1.1 कोरोनल T2 FLAIR ते नहीं 256 x 160 x 32 0.94 x 1.5 x 3.5 <gadolinium साथ टीडी> नेविगेशन T1 NHNN नहीं 512 x 512 x 144 0.5 x 0.5 x 1.5 एमआरआई 3 डी चरण विपरीत NHNN नहीं 256 x 256 x 160 0.85 x 0.85 x 1 सीटी एंजियोग्राम NHNN नहीं 512 x 512 x 383 0.43 x 0.43 x 0.75 एमईजी द्विध्रुवीय NHNN हाँ Ictal-interictal SPECT UCLH हाँ 128 x 128 x 49 3.9 x 3.9 x 3.9 FDG-पीईटी UCLH हाँ 128 x 128 x 47 1.95 x 1.95 x 3.3 डीटीआई ते हाँ 128 x 128 x 60 1.88 x 1.88 x 2.4 कार्यात्मक एमआरआई, ईईजी सहसंबद्ध fMRI ते हाँ 128 x 128 x 58 <td> 1.87 x 1.87 x 2.5 तालिका 1. इमेजिंग तौर तरीकों न्यूरोलॉजी और न्यूरोसर्जरी, UCLH- यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन के अस्पताल, FSPGR-FastSpoiledGradientRecalledEcho, एम ई जी-magnetoencephalography, SPECT-एक फोटान उत्सर्जन गणना टोमोग्राफी, FDG पीईटी के लिए छवि एकता ((ते-मिर्गी सोसायटी, NHNN-नेशनल अस्पताल के लिए इस्तेमाल किया – fluorodeoxyglucose पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी, डीटीआई-प्रसार tensor इमेजिंग, एपी पूर्वकाल पीछे, आर एल – सही छोड़ दिया है – अवर बेहतर)। मैनुअल योजना * टोपी * अनुमानित अंतर (मैनुअल-कैप) त्रुटि पी मूल्य इलेक्ट्रोड लंबाई (मिमी, 1 डी पी) 57.9 (21.8) 53.9 (15.6) 4.74 1.59 <0.05 प्रवेश के कोण (सीधा बंद डिग्री, 1 डी पी) 16.2 (12.8) 13.0 (7.6) 5.89 1.07 <0.05 जोखिम (सामान्यीकृत इकाइयों, 2 डी पी) 0.41 (0.79) 0.36 (0.42) 0.19 0.03 <0.05 रक्त वाहिनियों से न्यूनतम दूरी (मिमी, 1 डी पी) 4.5 (3.0) 4.5 (3.0) -0.56 0.2 <0.05 ग्रे मैटर में इन्ट्रासेरेब्रल इलेक्ट्रोड का अनुपात (2 डी पी) 0.33 (0.33) 0.48 (0.28) -0.11 0.02 <0.05 मैनुअल और कंप्यूटर-Assis के बीच तालिका 2 सांख्यिकीय तुलनाटेड योजना (कैप)। * पहली मूल्य मंझला है, कोष्ठक में दूसरा मूल्य सीमा अन्तःचतुर्थक है। इस टेबल 16 से अनुमति के साथ reproduced किया गया है।

Discussion

सारांश में, छवि एकीकरण और 3 डी दृश्य के लिए महत्वपूर्ण कदम छवि के सह पंजीकरण, मस्तिष्क के विभाजन, बर्तन और अन्य संरचनाओं या हित के क्षेत्रों, और निर्यात एक neuronavigation व्यवस्था करने के लिए कर रहे हैं। यह प्रक्रिया पहले से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध छवि एकीकरण सॉफ्टवेयर का उपयोग कर समूह में प्रदर्शन किया गया था। 4 घंटा – इस पाइप लाइन के लिए एक नुकसान यह समय लिया पूरे 2 लेने की प्रक्रिया के साथ किया गया था। हमारे घर में सॉफ्टवेयर मंच का उपयोग, इस पाइप लाइन काफी सरल है, और 1 में पूरा किया जा सकता है – 2 घंटा। इसके अलावा, वहाँ इस सॉफ्टवेयर पर SEEG इलेक्ट्रोड प्रक्षेप पथ की शल्य चिकित्सा की योजना बना, कि स्वयं या कंप्यूटर की सहायता से किया जा सकता है का जोड़ा की कार्यक्षमता है। मैनुअल नियोजन पर टोपी के लाभों, सटीक बढ़ रहे खतरे को कम करने और वृद्धि की गति, और कहीं चर्चा की गई है (नोवेल एट अल, प्रेस में, Sparks एट अल, प्रस्तुत)।

घर में सॉफ्टवेयर मंच सतत विकास में हैevelopment, नए उपकरणों और कार्यक्षमता के साथ presurgical मूल्यांकन और शल्य चिकित्सा प्रबंधन के सभी चरणों का समर्थन करने के लिए जोड़ा जा रहा है। अत: प्रत्येक नए संस्करण के रिलीज पर कठोर परीक्षण के लिए एक की जरूरत है। सॉफ्टवेयर के वर्तमान सीमाओं उच्च गुणवत्ता मात्रा प्रतिपादन की कमी है, जो अन्य प्लेटफार्मों में मौजूद है और उन्नत 3 डी दृश्य के लिए एक मूल्यवान इसके अतिरिक्त है शामिल हैं। इसके अलावा निर्यात वर्तमान समय में एक चयनित neuronavigation कंपनी के साथ ही संगत है। इन सीमाओं हमारी यूनिट में सॉफ्टवेयर के नैदानिक ​​उपयोगिता प्रभावित नहीं किया है, और अन्य केन्द्रों के लिए प्रौद्योगिकी के प्रसार को धीमा नहीं है।

इस सॉफ्टवेयर का महत्व यह है कि यह अवरोध है कि पिछले समूहों 3DMMI का उपयोग नहीं करने के लिए कारण के रूप में उद्धृत किया है को दूर करता है। समाधान एक ही मंच, कि विशेषज्ञ प्रशिक्षण या विशेषज्ञता की आवश्यकता नहीं है में उपकरणों का उपयोग करने के लिए आसान प्रदान करता है, समय और लागत प्रभावी है और आसानी से नैदानिक ​​अभ्यास में अनुवाद किया है। हम पी हैएलएएन मिर्गी सर्जरी का समर्थन करने के लिए सॉफ्टवेयर के लिए आगे नवाचारों जोड़ने के लिए। इसके अलावा, तरीकों आसानी से इस तरह कम ग्रेड वाक्पटु कोर्टेक्स, फोकल lesioning और लक्षित उत्तेजना के वितरण के लिए बंद ट्यूमर की लकीर के रूप में न्यूरोसर्जरी के अन्य क्षेत्रों के लिए लागू किया जा सकता है। 3DMMI और सटीक शल्य चिकित्सा की योजना बना उपकरण, आधुनिक सर्जरी में तेजी से महत्वपूर्ण बन जाने की संभावना है के रूप में अधिक चुनौतीपूर्ण मामलों पर लिया जाता है और के रूप में न्यूनतम इनवेसिव उपचार आम बात दर्ज करें।

Materials

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