Summary
Diffusione tensore di imaging (DTI) è stata eseguita per provare a descrivere le parti principali del percorso visivo. L'obiettivo era quello di utilizzare un farmaco approvato dalla workstation commerciale standard che potrebbe essere utilizzato per la routine di tutti i giorni per cercare di ridurre i danni post-operatoria del percorso visivo nei pazienti.
Abstract
DTI è una tecnica che identifica tratti di sostanza bianca (WMT) non invasiva in pazienti sani e non sani, utilizzando misure di diffusione. Simile a vie ottiche (VP), WMT non sono visibili con la risonanza magnetica classica o intra-operatoria con il microscopio. DIT aiuterà neurochirurghi per impedire la distruzione del VP, mentre la rimozione di lesioni adiacenti a questa WMT. Abbiamo effettuato DTI su cinquanta pazienti prima e dopo l'intervento chirurgico tra il marzo 2012 al gennaio 2014 Per navigare abbiamo utilizzato una sequenza 3DT1 ponderato. Inoltre, abbiamo effettuato un T2-pesate e DTI-sequenze. I parametri utilizzati sono stati, FOV: 200 x 200 mm, spessore di strato: 2 mm, e matrice di acquisizione: 96 x 96 cedendo voxel quasi isotropico di 2 x 2 x 2 mm. Assiale MRI è stata effettuata utilizzando un gradiente di direzione 32 e uno b0-immagine. Abbiamo usato Echo-Planar-Imaging (EPI) e ASSET imaging parallelo con un fattore di accelerazione di 2 e B-valore di 800 s / mm ². Il tempo di scansione è inferiore a 9 min.
ent "> I DTI-dati ottenuti sono stati elaborati utilizzando un programma approvato dalla FDA chirurgico sistema di navigazione che utilizza un approccio diretto fibra-tracking noto come l'assegnazione di fibra da inseguimento continuo (FACT). Questa si basa sulla propagazione delle linee tra le regioni di interesse ( ROI) che è definito da un medico. un angolo massimo di 50, FA valore di 0,10 e ADC valore di arresto di 0,20 mm ² / s iniziare sono stati i parametri utilizzati per trattografia.Ci sono alcune limitazioni a questa tecnica. Il telaio limitato tempo di acquisizione impone compromessi nella qualità dell'immagine. Un altro punto importante da non trascurare è il turno del cervello durante l'intervento chirurgico. Per quanto riguarda la seconda risonanza magnetica intraoperatoria potrebbe essere utile. Inoltre, il rischio di falsi tratti positivi o falsi negativi deve essere preso in considerazione che potrebbero compromettere i risultati finali.
Introduction
Diffusione tensore di imaging (DTI) è utilizzato per ritrarre WMT non invasivo nel cervello umano 1. E 'stato utilizzato negli ultimi dieci anni per ridurre il rischio di danneggiare le aree eloquenti del cervello durante l'intervento chirurgico 1.
DTI è stata eseguita in una cinquantina di pazienti tra il marzo 2012 e il gennaio 2014 e il ritrarre il percorso visivo. DTI potrebbe migliorare la conservazione delle aree eloquenti del cervello durante l'intervento chirurgico, fornendo importanti informazioni sulla localizzazione anatomica dei tratti di sostanza bianca. E 'stato inserito nella pianificazione strategica per la resezione di lesioni cerebrali complesse 1. Tuttavia, la rappresentazione del percorso visivo rimane una sfida, perché non esiste uno standard per i parametri del DTI, la collocazione dei volumi di semi e interpretazione dei risultati 12.
Diversi algoritmi sono stati implementati finora 19-21. Alcuni approcci concentrati su metodi deterministici 19, 22-25. Altri usavano metodi probabilistici, 26,27,29. Più di recente, le tecniche che utilizzano campi tensoriali Q-ball, immagini spettrali diffusione e ad alta risoluzione angolare Diffusion Imaging (HARDI) vengono utilizzati per raffigurare tratti di sostanza bianca tra gli altri il percorso visivo 1,13-15,18. Tuttavia, il tempo necessario per HARDI è significativamente più lungo di 45 min, il software non è disponibile in commercio e sottolinea applicazioni scientifiche 18. Il periodo di insegnamento per HARDI sembra essere più lungo per DTI 18.
Il protocollo presentato è facilmente realizzabile e può essere utilizzato per la routine quotidiana in operazioni neurochirurgiche per evitare morbilità e migliorare il risultato postoperatorio. Il tempo supplementare per questo protocollo è inferiore a 9 min, che è significativamente più veloce rispetto ad altri protocolli 1,9,12,16. Riconoscendo il fatto che molti algoritmi sofisticati sono stati sviluppati recentemente le limita cartastesso per l'utilizzo di un software disponibile in commercio e approvato dalla FDA. Tuttavia è obbligatorio per tener conto delle limitazioni di questa tecnica che sono menzionati sopra.
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Protocol
NOTA: Questo protocollo segue le linee guida del Centre Hospitalier de Luxembourg in Lussemburgo.
1 Preparazione del tensore di diffusione Imaging per via visiva di Neurochirurgia e Follow Up
- Eseguire una risonanza magnetica scansione almeno un giorno prima dell'intervento chirurgico rigorosamente assiale con 32 indicazioni di pendenza e un b0-immagine. Tenere in stretto contatto con l'unità di neuroradiologia in qualsiasi momento.
NOTA: Rendere chiaro al neuroradiologo che le immagini dopo l'intervento chirurgico sono le stesse di quelle prima dell'operazione. - Utilizzando un 3-Tesla MRI, eseguire una scansione 3DT1 ponderate e DTI-sequenza. Eseguire una sequenza 3DT1 ponderato dopo l'intervento pure.
2 Utilizzo della stazione di pianificazione
- Trasferire i dati di scansione T2-pesate, 3DT1 ponderato e DTI-sequenza per imaging digitale e le comunicazioni in medicina (DICOM). Questa procedura richiede fino a 7 min.
NOTA: Don `t fermare la procedura di prire dopo aver trasferito tutte le sequenze. È possibile fermare e continuare successivamente a seconda della data di intervento chirurgico. - Aprire il programma di sistema di navigazione chirurgica. Fare clic su File e poi su Importa DICOM. Ripetere questa procedura per tre volte per tutte le sequenze di cui sopra.
- Fare clic su Aggiungi per visualizzare. Aggiungere ogni sequenza separatamente. Don `t cercare di procedere con Vista.
- Fare clic su Strumenti. Aprire preparazione DTI Tensor. Osservare una nuova finestra al centro dello schermo.
- Completare le seguenti quattro fasi.
- Eseguire Assegnazione gradiente come il primo passo.
- Modificare il valore-b da 1.000 a 800 s / mm ² in basso a destra della finestra.
- Regolare la soglia in alto a destra della finestra. Farlo manualmente semplicemente scrivendo un numero o spostamento di un cursore. 20 potrebbe essere un valore accettabile. Si tratta di una esperienza personale e non è obbligatorio.
- Eseguire la registrazione Gradiente nel secondo passo.
- <li> Fare clic sul pulsante Tutti Auto. Questa procedura richiede fino a 5 min.
- Fare clic su Verifica tutte le registrazioni. Senza verifica delle registrazioni non è possibile continuare.
- Eseguire Assegnazione gradiente come il primo passo.
- Eseguire Coregistrazione come il terzo passo.
- COREGISTER MR1 e MR2 immagini B0 manualmente. Alla fine Verifica tutte le registrazioni.
NOTA: E 'possibile eseguire questo passaggio automaticamente. Tuttavia, i risultati non sono sempre soddisfacenti, alla fine.
- COREGISTER MR1 e MR2 immagini B0 manualmente. Alla fine Verifica tutte le registrazioni.
- Eseguire Tensor computazione come il quarto e ultimo passo,
- Assicurarsi che FA / DEC / ADC sono su. Se non fai clic su ON.
- Fare clic su Calcola. Questa procedura richiederà solo alcuni secondi.
3 Fibertracking
NOTA: anatomico conoscenza della via visiva è molto importante per il risultato positivo.
- Preparatevi a scoprire i tre punti importanti in cui le fibre devono passare attraverso.
- Determinare il chiasma ottico utilizzando conoscenze anatomiche.
- Utilizzare un ROI come punto di partenza e lasciare che le fibre passano attraverso. ROI sono definiti dal medico.
- In alternativa, segmento regione sospetto. Clicca Segmentazione in basso a sinistra e apparirà un'altra finestra. Aree segmentate sono anatomicamente aree definite.
- Dipingi la regione manualmente. Scorrere verso l'alto e verso il basso per includere tutto il chiasma ottico. Salvare la procedura e tornare indietro.
- Traccia le fibre sia della regione di interesse o dalla zona segmentati o entrambi.
- Le fibre raggiungono il nucleo genicolato sinistra (LGN), che è il secondo punto importante della via visiva. L'angolo massimo è stato 50 il rischio di falsi tratti salirà con se l'angolo è troppo alto.
- C'è la possibilità di segmentare il LGN come mostrato con il chiasma otticoe poi seguire le fibre. Dopo aver segmentato il chiasma ottico, fibre pista che corrono dal LGN e finire nel chiasma ottico o viceversa.
- Segmento della corteccia visiva. Procedere come nel caso del chiasma ottico. Questo potrebbe richiedere del tempo come immagine 3DT1 ponderate contiene 160 fette.
- Traccia le fibre della corteccia visiva al LGN. È possibile seguire loro dal LGN alla corteccia visiva pure.
- Se la corteccia visiva è invaso da un tumore o edema quindi utilizzare una regione di interesse in luogo di una superficie segmentata e poi lasciare che le fibre correre in direzione del LGN.
NOTA: Se l'edema è segmentato a volte potrebbe invadere la corteccia visiva, allora poi la corteccia visiva potrebbe non essere in grado di segmentazione del tutto perché il computer può `t distinguere tra di loro. Quel `s perché è necessario mettere un ROI. - Ripetere tutto per l'altro emisfero.
- Inizia con l'emisfero sano prima.
NOTA: SiÈ possibile iniziare con l'altra troppo ma potrebbe essere più facile per tenere traccia delle fibre dell'emisfero sano prima di diventare una prima idea della situazione. Non è obbligatorio, è solo un consiglio.
- Segmento la lesione cerebrale e l'edema. Procedere come indicato al 3.2.2.
- Assegnare un colore per ogni area segmentato o lesione per distinguere meglio.
- Salvare la procedura dopo ogni passaggio in caso di eventi imprevisti o in caso di emergenza.
- Esportare tutti i dati in locale. E 'possibile esportarlo in sala operatoria direttamente, ma `t di isn consigliato.
- Premere File e quindi esportare oggetti 3D. Assicurarsi di esportare solo l'esame di navigazione.
- Don `t esportare l'esame Hybrid.
- Inserisci cranica. Scegli il paziente giusto, quindi premere Stealthmerge. Scegliere le immagini 3DT1 ponderato esame di riferimento.
- Creazione di un modello 3D e inserire tutto.
- Importare il i datin la sala operatoria.
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Representative Results
Questo protocollo consente al medico di rappresentare adeguatamente le parti principali del VP. Può essere utilizzato con una piccola quantità di tempo al fine di evitare danni in pazienti con lesioni cerebrali prossimi alle aree eloquenti. Controlli postoperatori mostrano anche buoni risultati. VP è ritratto in figura 7 dopo che il paziente è stato operato da un glioblastoma. Figura 2 mostra il VP dopo recidiva di un glioblastoma. Gli autori riconoscono il fatto delle difficoltà presentate da questo protocollo per descrivere il ciclo Meyer che resta una sfida importante.
Figura 1 VP 1:. Glioblastoma prima della chirurgia Il tumore è rosso. L'edema è mostrato in viola e oro rappresenta il VP. È mostrato lo spostamento del VP sull'altro lato.1946fig1large.jpg "target =" _blank "> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2 VP 2:. Glioblastoma recidiva Il tumore è rosso. L'edema (viola) circonda il VP (oro). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 3 VP 3:. Glioblastoma occipitale Il tumore è rosso. Turbativa del VP (oro) anteriormente da tumore ed edema (viola). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 4 VP 4:. Glioblastoma temporale Il tumore (rosso) tocca il VP (oro) anteriormente. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 5 VP 5:. Glioblastoma del corpo calloso Il tumore (rosso) con edema (viola) circondano il VP (oro). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
< br /> Figura 6 VP 6:.. Glioblastoma anteriore Il tumore (rosso) e l'edema (viola) circondano il VP (oro) Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 7 VP. 7: VP dopo l'intervento glioblastoma nero rappresenta la cavità del tumore. Edema (viola) è adiacente alla VP (oro). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 8 Preparazione fibertracking. ref = target "https://www.jove.com/files/ftp_upload/51946/51946fig8large.jpg" = "_blank"> Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 9 Preparazione fibertracking / VP. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 10 Preparazione per la fibertracking 3. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
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Figura 11 Preparazione fibertracking 4. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 12 Preparazione fibertracking 5.
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Discussion
DTI è una tecnica che consente di visualizzare il neurochirurgo tratti di sostanza bianca in vivo 8. Il percorso visivo è uno di questi tratti. Anche se questo metodo fornisce ai medici con nuove possibilità per quanto riguarda il trattamento di pazienti con lesioni riguardanti le regioni eloquenti del cervello dobbiamo dire che alcuni limiti di questa tecnica esistono ancora. La prima e più ovvia sfida è spostamento del cervello, che rimane una questione in esame 4. Dopo l'apertura della dura madre e dopo manipolazione nel cervello rimuovendo il tumore o la perdita di fluido cerebrospinale abbiamo don `t hanno le stesse condizioni prima dell'intervento chirurgico. Inoltre DTI è in grado di risolvere l'attraversamento o baci di fibre e per determinare con precisione l'origine e la destinazione di fibre, producendo più artefatti e falsi tratti 1-3. Un altro problema è la risoluzione delle fibre nelle zone di diffusione disturbato, per esempio a causa di tumore o ede peritumoralema 22. Piccoli tratti con direzioni diverse all'interno di un voxel non saranno esposte a causa secondaria di artefatti parziali del volume 28. La possibilità di falsi tratti positivi e falsi negativi dovrebbe essere sempre presa in considerazione. I risultati potrebbero essere compromessi. Altri algoritmi hanno mostrato il VP in modo più completo, tuttavia una procedura standardizzata internazionale per rappresentare il VP doesn `t esiste fino a data che potrebbe essere fonte di confusione in più. La rappresentazione del ciclo Meyer rimane una sfida per questo protocollo. Un'altra limitazione potrebbe consistere nella rappresentazione del ciclo Baum. Tuttavia abbiamo couldn troviamo qualsiasi atto della rappresentazione di questo ciclo altrove.
Come accennato prima questo protocollo è facilmente realizzabile per la routine di tutti i giorni. Tuttavia è necessaria una buona preparazione per un risultato soddisfacente. E 'necessario fare attenzione che le immagini sono eseguite rigorosamente assiale. Si potrebbe compromettere la qualità delle immagini in seguito se questo non èprese in considerazione. Un'immagine 3DT1 ponderato è sempre necessaria per la navigazione. Le fette devono essere sufficientemente sottile per avere buoni risultati. Per questo protocollo usiamo 2 fette mm senza spazi in mezzo. Rispettando il protocollo porterà ad una buona rappresentazione delle parti principali del VP. Il VP è stato ritratto con più ROI. Il VC è stato sempre segmentato ulteriormente. Altri hanno usato anche un approccio multiplo ROI 16,17. DTI-angolazione è stato anche provato. Si potrebbe avere buoni risultati per fiberbundles antero-posteriore, ma altre fibre potrebbe venire in una sfortunata posizione 12. Altri metodi includono semina la fibra di monitoraggio da più fiducials immessi sul tratto ottico vicino al LGN 11.
Le applicazioni future includono l'uso di DTI in ischemia cerebrale, sclerosi multipla, morbo di Alzheimer, ritratto di nervi cranici, chirurgia Gamma Knife e altri 7, 13,28. Essi vengono utilizzati già in alcune istituzioni, ma tla sua non è una routine ovunque. Mappatura intraoperatoria della radiazione ottica con stimolazione elettrica sottocorticale è un metodo affidabile per identificare e preservare questo tratto durante l'intervento glioma 6. Un'altra possibilità di monitorare l'integrità funzionale della via visiva è l'uso intraoperatorio della PEV corticale registrati 5,10. Uso intraoperatorio della RM potrebbe essere una possibilità di ridurre il problema che sorge con lo spostamento cervello in alternativa l'applicazione di una ecografia 3D potrebbe presentare un'alternativa 18. Altri sistemi di imaging di diffusione e di ricostruzione sono diventati sempre più rilevante per ritrarre il percorso visivo. Il percorso visivo ha più fibre e il ciclo Meyer viene visualizzato in modo più affidabile 18.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3-Tesla-MRI | General Electric | Signa LX version 9.1 | |
| Surgical Navigation System Program | Medtronic | 9734478 | |
| Surgical Navigation System Program | Medtronic | 4500810331 20016318 |
References
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