Method Article

خط أنابيب ل3D Multimodality صورة التكامل وبمساعدة الحاسوب، التخطيط في جراحة الصرع

DOI:

10.3791/53450

⸱

May 20th, 2016

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Clinical and Experimental Epilepsy, UCL Institute of Neurology, 2Center of Medical Imaging and Computing, UCL, 3Department of Neurosurgery, National Hospital for Neurology and Neurosurgery

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نحن تصف الخطوات لاستخدام عادتنا صمم هذا البرنامج لدمج الصورة والتصور والتخطيط في جراحة الصرع.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

جراحة الصرع هو التحدي واستخدام 3D التكامل صورة multimodality (3DMMI) للمساعدة في تخطيط سابق للجراحة هو راسخة. Multimodality التكامل صورة يمكن أن تكون صعبة من الناحية الفنية، وهناك نقصا في الممارسة السريرية. لقد قمنا بتطوير نظام برمجي واحد للتكامل الصورة، 3D التصور والتخطيط للعمليات الجراحية. هنا، يتم وصف خط أنابيب لدينا في خطوة بخطوة الأزياء، بدءا من الحصول على الصور، انطلاقا من خلال صورة المشارك التسجيل، وتجزئة اليدوية والدماغ واستخراج السفينة، 3D التصور والتخطيط اليدوي للstereoEEG (SEEG) زرع. مع نشر البرنامج هذا الخط يمكن استنساخها في مراكز أخرى، السماح للجماعات الأخرى للاستفادة من 3DMMI. وصفنا أيضا استخدام وسيلة، مخطط الآلي متعددة مسار لتوليد خطط زرع stereoEEG. وتشير الدراسات الأولية وهذا هو مساعد سريع وآمن وفعال للتخطيط لزرع SEEG. وأخيرا، soluti بسيطعلى لتصدير خطط ونماذج لأنظمة neuronavigation التجارية لتنفيذ الخطط في غرفة العمليات يوصف. هذا البرنامج هو أداة قيمة التي يمكن أن تدعم اتخاذ القرارات السريرية في جميع أنحاء مسار جراحة الصرع.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في الممارسة العملية الجراحية من الأهمية بمكان بالنسبة للجراح نقدر الهياكل التشريحية والعلاقات المكانية لبعضها البعض في ثلاثة أبعاد. هذا مهم بشكل خاص في جراحة المخ والأعصاب، حيث يعمل الجراح في مكان ضيق، مع التصور والوصول المحدود إلى تشريح المعقد. على الرغم من هذا، حتى الآن تم عرض معظم التصوير لالجراحين في شكل مستو 2D التقليدية، وغالبا ما تقدم طرائق التصوير المختلفة واحدا تلو الآخر في السلسلة. ونتيجة لذلك، الجراح أن دمج عقليا هذه البيانات لكل مريض، ووضعه في إطار التشريحية للتخطيط قبل الجراحة. وهناك فائدة واضحة في توليد نماذج الكمبيوتر 3D من الدماغ المريض الفردية، مما يدل على التشريح من القشرة، والأوعية الدموية، أي الآفات المرضية الحالية فضلا عن غيرها من المعالم 3D ذات الصلة في نفس السياق المكاني 1-4. قبل الجراحة الجراح يمكن أن تدور ويغير من الشفافية سو هذه النماذج، إلى فهم كامل للعلاقات بين 3D هياكل مختلفة من الفائدة. ويطلق على هذا المبدأ التصوير multimodality 3D (3DMMI).

والهدف من تقييم ما قبل الجراحة لجراحة الصرع هو استدلال على توطين منطقة الدماغ حيث تنشأ المضبوطات، والتأكد من أن هذا يمكن مقطوعة بأمان دون التسبب في عجز كبير 5. هناك مجموعة واسعة من طرائق التصوير التشخيصي التي تساهم في ذلك، بما في ذلك التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلي، fluorodeoxyglucose التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (FDG-PET)، نشبي انبعاث فوتون واحد التصوير المقطعي (SPECT)، الدماغ المغناطيسي (MEG) ثنائيات الاقطاب، وظيفية التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) و التصوير نشر الموترة (زارة التجارة والصناعة) 6. يناسب جراحة الصرع مثالي ل3DMMI لأنه يتطلب الترجمة الفورية من مجموعات البيانات متعددة، والنظر في كيفية ارتباط كل مجموعة بيانات إلى آخر.

في كثير من الحالات تفشل التحقيقات غير الغازية رس تقديم مستوى الأدلة اللازمة للشروع في استئصال. في هذه الحالات ضرورية لتحديد منطقة الدماغ التي يجب إزالتها لمنع النوبات EEG داخل الجمجمة (IC EEG) التسجيلات. على نحو متزايد، يتم تنفيذ IC التخطيط الدماغي بواسطة تقنية تسمى SEEG، التي وضعت عددا من تسجيل عمق الأقطاب intracerebrally للقبض على أصل وانتشار النشاط الكهربائي المرتبطة المضبوطات في 3D 1،7-10.

الخطوة الأولى لزرع SEEG هو وضع استراتيجية غرس، وتحديد مناطق الدماغ التي تحتاج إلى أخذ عينات. وهذا ينطوي على دمج تاريخ EEG السريرية وغير الغازية، مع التصوير الهيكلي، مع أي آفة، والبيانات التصوير الوظيفي الذي استدلال على موقع مصدر من الصرع.

والخطوة الثانية هي التخطيط الجراحي الدقيق لمسارات الكهربائي. الجراح يجب أن يضمن آمنة مسارات القطب اوعائية، تركز ايلإدخالات ectrode في تاج التلافيف والمناطق النائية من الأوردة السطحية القشرية، وتعبر الجمجمة متعامد. بالإضافة إلى ذلك الترتيب زرع كامل لابد من تصور جيدا، مع معقول تباعد بين القطب وليس التصادم الكهربائي.

وقد سبق أن أثبتت جدوى توليد نماذج 3DMMI لتوجيه زرع أقطاب كهربائية IC التخطيط الدماغي في ممارسة جراحة الصرع مشغول 11. لقد أثبتنا أيضا مبدأ أن استخدام 3DMMI يضفي قيمة في صنع القرار السريري وأضاف. في دراسة استطلاعية، تغيرت الكشف عن 3DMMI بعض جوانب إدارة في 43/54 (80٪) من الحالات، وتغير وجه التحديد المواقع من 158/212 (75٪) من أقطاب عمق 12.

وهناك مجموعة من حزم البرامج التي تسهل 3DMMI. وتشمل هذه المنصات neuronavigation المتاحة تجاريا التي يتم استخدامها في غرفة العمليات، وأجنحة برمجيات تخطيط المتخصصة المتحالفةمع منصات neuronavigation والتكامل الصورة والتصور منصات مستقل الموجه البحوث. كما وظائف ومرونة وتنوع هذه الزيادة المنصات، وسهولة الاستخدام واحتمال ترجمتها إلى الممارسة السريرية النقصان تبعا لذلك.

لقد قمنا بتطوير برنامج مصمم خصيصا لدمج صورة multimodality، متقدمة 3D التصور وSEEG القطب وضع التخطيط 12،13 لعلاج الصرع. وينصب التركيز على سهولة الاستخدام في سيناريو السريري، مما يتيح استخدام الوقت الحقيقي من البرنامج عن طريق الأطباء، والتأسيس السريع في خط أنابيب السريري. البرنامج يعمل على منصة التصوير متعدية 14، الذي يجمع بين NiftyReg، NiftySeg وNiftyView.

في هذه الورقة يتم تعيين بروتوكول لاستخدام البرنامج في الممارسة السريرية بها. الخطوات لصورة المشارك التسجيل، وتجزئة المناطق ذات الأهمية، وتجزئة الدماغ، واستخراجووصف الأوعية الدموية من مخصص التصوير الوعائي 15، وبناء نماذج 3D، والتخطيط زرع SEEG وبسرعة تصدير نماذج وخطط لغرفة العمليات. ووصف أداة جديدة أيضا الآلي لتخطيط 13 متعددة مسار، والتي تزيد من سلامة وفعالية زرع وإلى حد كبير يقلل من مدة التخطيط.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: الأوامر البرامج المقدمة هنا هي محددة إلى الإصدار الحالي (2015/01/19) من البرنامج وقد تتغير بناء على إصدارات البرامج اللاحقة. متوفرة عند الطلب كتيبات عن الإصدارات الفردية.

1. قم بإجراء صورة التكامل والتخيل

  1. الحصول التصوير.
    1. يكتسب neuronavigation T1 مرجح التصوير بالرنين المغناطيسي مع الجادولينيوم enhancement- ستكون هذه الصورة المرجعية. (ملاحظة: هي متطلبات الحصول على الصور المتاحة من المورد التجاري 11،12 في neuronavigation انظر الجدول 1).
    2. جمع كل التصوير الآخرين القيام به خلال التقييم قبل الجراحة في DICOM أو شكل Nifti (قد تشمل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي)، نشر الموترة التصوير (DTI) tractography، الفلورية deoxyglucose التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (FDG-PET)،-نشبي النشبات انبعاث فوتون واحد CT ( SPECT)، الدماغ المغناطيسي (MEG) ثنائي القطب، 3D النقيض من المرحلة MRI، CT تصوير الأوعية) انظر الجدول 1.
  2. تشغيل ما قبل المعالجة خارج البرنامج في المنزل.
    1. عملية T1 متساوي القياس مرجح التصوير بالرنين المغناطيسي مع البرمجيات مفتوحة المصدر Freesurfer، تعمل على محطة عمل لينكس باستخدام الأمر "ريكون للجميع"، لتوليد الإنقسامات القشرية.
    2. تحويل wmparc.mgz وملفات ribbon.mgz إلى تنسيق nifti باستخدام الأمر "mrconvert"
  3. البرمجيات مفتوحة في المنزل على جهاز كمبيوتر ويندوز وتحميل البيانات (الشكل 1).
    1. ملاحظة 2 × 2 نافذة العرض، DataManager على أقصى اليسار، والرموز على رأس يمثلون مختلف أدوات معالجة الصور وأداة المختارة على اليمين المتطرف.
    2. استيراد البيانات باستخدام "السحب والإسقاط"، عن طريق الوصول إلى القائمة "ملف / فتح" الرئيسي أو بواسطة زر السرعة (رمز) "فتح". انتقل من خلال مجموعات البيانات المختلفة لضمان اكتمالها. لاحظ ظيفة التكبير والتصغير عن طريق النقر الأيمن وتحريك الماوس، والطبيعة الهرمية للDataManager، مع تراكب الصور التوالي.
  4. صور Coregister. <رأ>
  5. صور واحدة.
    1. حدد أداة NiftyReg من الرموز السرعة.
    2. سيتم تحديد T1 neuronavigation مع الجادولينيوم في DataManager- هذا يكون صورة إشارة أن كل التصوير الآخر coregistered ل.
    3. اختر "صورة العائم 'أن coregistered مرجع الصورة.
    4. تحديد اسم وموقع الصورة المسجلة. تعيين المعلمات الأمثل لمستوى عدد 4، ومستوى لأداء 3، عدد التكرار 5، نوع coregistration هيئة جامدة.
    5. تشغيل الآلي coregistration هيئة جامدة عن طريق النقر على زر "تشغيل".
    6. تحقق دقة coregistration. تفقد صورة تسجيل أكثر من صورة إشارة، وتغيير شفافية صورة مسجلة بالنقر بزر الماوس الأيمن على الصورة في DataManager، وتحريك "التعتيم" المؤشر. تحقق coregistration عن طريق التفتيش المعالم التشريحية واضحة مثل الثقبة مونرو.
  6. الصور المقترنة.
    1. Coregister "صورة تعريف الفضاء" لأول مرة (على سبيل المثال. خريطة متباين الخواص كسور)، وذلك باستخدام أداة NiftyReg كما في الخطوات 1.4.1.1 - 1.4.1.6.
    2. حدد أداة RegResample من الرموز السرعة.
    3. اختر T1 neuronavigation مع الجادولينيوم في DataManager كصورة مرجعية.
    4. اختر صورة مع نتائج المعالجة (على سبيل المثال، صورة tractography) كصورة العائمة.
    5. استخدام ملف txt ولدت من التسجيل السابق من "صورة تعريف الفضاء" كما تحول المدخلات.
    6. تحديد اسم وموقع الصورة المسجلة. حدد نوع الاستيفاء ك 0.
    7. تشغيل اختزال من "نتيجة المعالجة عن طريق النقر على زر" تشغيل ".
    8. مشاهدة صورة جديدة تم إنشاؤها بواسطة اختيار في DataManager
    9. تحقق دقة coregistration كما في الخطوة 1.4.1.6.
  7. كرر الخطوات من 1.4.1 - 1.4.2 لجميع مجموعات البيانات.
  • الصور القطاع.
    1. اختر الصورة التي سيتم مجزأة في DataManager، وحدد الإنقسام أداة محرر من الرموز السرعة.
    2. استخدام أدوات متقدمة تجزئة (تقسيم اليدوية، التي تشهد نموا المنطقة، الطرح) لرسم المنطقة من اهتمام على عدة شرائح من التصوير في محوري والطائرات الاكليلية والسهمي
    3. اختر الاستيفاء 3D لتصور تطور بنية مجزأة في نافذة 3D. تأكيد تجزئة لتوليد ملف Nifti جديد من بنية مجزأة.
    4. كرر الخطوات من 1.5.1 - 1.5.3 لجميع الصور التي يشار تجزئة اليدوية.
  • توليد نماذج الدماغ.
    1. اختر صورة wmparc.nii على DataManager، وضمان wmparc.nii وcoregistered مع صورة مرجع باستخدام الخطوات 1.4.1.
    2. حدد أدوات معالجة بسيطة من الرموز السرعة.
    3. تطبيق عتبة wmparc.nii 1-5002 لإنشاء قناع binarised من القشرة.
  • جعل المناطق ذات الاهتمام كما السطوح 3D (الشكل 2، 3). ملاحظة: تصور مجموعات البيانات والاداءات سطح 3D (ملفات المحكمة الخاصة بلبنان) ويمكن أن يتم بطريقتين:
    1. استخدام سطح النازع رمونغوشيفيتش.
      1. حدد رمز النازع السطح. تحديد الحد الأدنى لاستخراج المياه السطحية وحدد تطبيق. اسم جعل السطح في DataManager.
    2. انقر بزر الماوس الأيمن فوق الملف Nifti في DataManager واختر 'السلس مضلع السطح.
  • استخراج نماذج سطح السفن (الشكل 4). ملاحظة: استخراج السفن من تصوير الأوعية الدموية مخصصة (3D النقيض من المرحلة MRI، CT تصوير الأوعية، T1 التصوير بالرنين المغناطيسي المرجح مع الجادولينيوم) يمكن أن يتم بطريقتين.
    1. استخدام سطح أداة النازع.
      1. Coregister التصوير الوعائي للصورة مرجع باستخدام NiftiReg. 3D سطح تجعل الصورة باستخدام النازع السطح.
      2. توليد قناع الجمجمة عن طريق تطبيق تمدد وإغلاق وظائف في معالجة الصور Basic إلى قناع binarised من القشرة. تطبيق قناع الجمجمة لتصوير الأوعية الدموية باستخدام وظيفة مضاعفة في معالجة الصور Basic لإزالة الأوعية خارج القحف.
      3. إزالة الضوضاء من سن الفيل المحكمة الخاصة بلبنانه من خلال تجهيز خارج البرنامج في المنزل، وذلك باستخدام 3D حزمة برامج معالجة شبكة. ملاحظة: تعليمات لاستخدام هذه الأداة متوفرة مجانا على الانترنت.
    2. استخدام أداة VesselExtractor.
      1. حدد أداة VesselExtractor من الرموز السرعة. تحديد الأوعية الدموية مجموعة بيانات الصورة وتحديد اسم وموقع الملف Nifti سفينة استخراج.
      2. تشغيل VesselExtractor عن طريق النقر على 'تشغيل'. تطبيق قناع الجمجمة لنتائج VesselExtractor باستخدام وظيفة مضاعفة في معالجة الصور Basic لإزالة الأوعية خارج القحف. ملاحظة: قناع داخل الجمجمة الناتج عن تطبيق تمدد وإغلاق وظائف في معالجة الصور Basic إلى قناع binarised من القشرة كما في 1.8.1.2.
    3. كرر عملية 1.8.1 أو 1.8.2 لCT تصوير الأوعية، المرحلة 3D النقيض من التصوير بالرنين المغناطيسي وT1 neuronavigation مع الجادولينيوم.
  • توليد جعل حجم الدماغ (الشكل 5).
    1. اختر ايم wmparc.niiوcoregistered العمر على DataManager، وضمان wmparc.nii مع صورة مرجع باستخدام الخطوات 1.4.1.
    2. حدد أدوات معالجة بسيطة من الرموز السرعة.
    3. تطبيق تجانس الضبابي لwmparc.nii صورة، وذلك باستخدام أدوات المعالجة الأساسية.
    4. يتم تمييز حدد حجم جعلها أداة من الرموز السرعة، وملف wmparc.nii ضمان ممهدة في DataManager.
    5. القراد "جعل حجم" مربع داخل أداة جعل حجم لتوليد جعل حجم القشرة.

    • 2. تنفيذ التخطيط اليدوي

    1. استخدام مسار رمز سرعة مخطط.
      1. مسح تحديد neuronavigation T1 كصورة مرجعية. حدد خطة الجديدة، ومسار جديد.
      2. حدد نقطة الهدف على التصوير مستو عن طريق الضغط على مفتاح "Alt" وانقر بالزر الايمن على الماوس، استنادا إلى قائمة المرجوة نقطة الهدف التشريحية من قبل الأطباء. ملاحظة: تشمل الأمثلة على أهداف الهياكل إنسية الزمنية (اللوزة، الحصين)، العزل، التلفيف الحزامي.
      3. تحديد نقطة الدخول على موقع التصوير مستو عن طريق الضغط على 'بديل' واليسار انقر على الماوس، استنادا إلى قائمة من نقاط الدخول المطلوبة من قبل الأطباء. ملاحظة: تشمل الأمثلة على نقاط الدخول التلفيف الصدغي الأوسط، التلفيف أمام المركزي، التلفيف فوق الهامش.
      4. مراقبة مسار خطي ولدت بين الهدف ونقطة الدخول.
    2. يتصور خطر.
      1. حدد المخاطر رمز سرعة التصور لفحص طول المسار.
      2. اختر "وصلة عرض الطائرات" لربط المسابر المشاهد العين لطائرات رأي المتعامدة في النافذة الرئيسية.
      3. انتقل على طول مسار، ودراسة تحقيقات المشاهد العين لضمان مسار اوعائية.

    3. تنفيذ التخطيط بمساعدة الحاسوب

    1. إعداد البيانات.
      1. إعداد سطح المادة الرمادية.
        1. حدد الملف ribbon.nii المتولدة من البرامج تجزئة القشرية.
        2. شارك في تسجيل ملف ribbon.nii إلى صورة مرجع باستخدام NiftiReg.
        3. ريندي سطح 3Dصورة ص شارك في تسجيل باستخدام وظيفة "السلس سطح مضلع.
      2. إعداد فروة الرأس وقالب استبعاد فروة الرأس.
        1. حدد T1 صورة neuronavigation كصورة مرجعية.
        2. استخدام أداة معالجة الصور بسيطة لتطبيق التحول الضبابي.
        3. سطح تجعل الصورة باستخدام مستخرج سطح، لتوليد سطح فروة الرأس.
        4. حفظ وتصدير صورة كملف المحكمة الخاصة بلبنان.
        5. تحميل STL FLE إلى 3D برامج معالجة شبكة.
        6. لفروة الرأس، واستخدام التنظيف وأدوات التحرير لحذف محتويات داخل الجمجمة.
        7. لقالب استبعاد فروة الرأس، واستخدام أدوات التحرير اليدوي لإزالة المناطق غير المناسبة للحصول على نقاط دخول القطب (أي والوجه والأذنين ونصف الكرة الأرضية المقابل، منطقة أسفل المخيخ خيمة).
      3. تحضير السطح سطح تلم.
        1. توليد تلم كله.
          1. Binarise ملف wmparc.nii باستخدام أداة معالجة الصور بسيطة كما في الخطوة 1.6.3.
          2. إغلاق binarisedملف wmparc.nii من 3 باستخدام أداة معالجة الصور بسيطة.
          3. طرح ملف binarised ولدت في 3.1.3.1.1 من ملف binarised مغلقة ولدت في 3.1.3.1.2 باستخدام أداة معالجة الصور بسيطة.
        2. إزالة تلم في عمق لتوليد صورة تلم السطح. ملاحظة: استخدام صورة تلم سطح كهيكل حاسما في الاستفادة من مسارات تباعد بعيدا عن تلم على سطح الدماغ، والسماح مسارات الاقتراب تلم في العمق، وهو حيث تكمن المادة الرمادية.
          1. تقليل مغلقة، ملف wmparc binarised ولدت في 3.1.3.1.2 باستخدام أداة معالجة الصور بسيطة.
          2. ملف المقلوب ولدت في 3.1.3.2.1 باستخدام أداة معالجة الصور بسيطة.
          3. مضاعفة الملفات التي تم إنشاؤها في 3.1.3.2.2 التي تلم كله ولدت في 3.1.3.1.3، وذلك باستخدام أداة معالجة الصور بسيطة.
    2. تشغيل مخطط متعدد مسار (الشكل 6).
      ملاحظة: المطعم الآليإد التخطيط متعدد مسار يعتمد على إعداد بيانات قوية. مطلوبة الاداءات سطح فروة الرأس، وفروة الرأس قناع الإقصاء والأوعية الدموية داخل الجمجمة، تلم السطح، اللحاء والمادة الرمادية.
      1. حدد مخطط مسار من الرموز السرعة. اختر صورة المرجعية باعتبارها neuronavigation T1 التصوير بالرنين المغناطيسي.
      2. اختر 'نقطة الهدف؛ نقطة الهدف متعددة يمكن إدخالها من قبل "Shift" والماوس اليسار نقرة، أو عن طريق تحميل مجموعة نقطة الهدف المحفوظة. ملاحظة: تشمل الأمثلة على الهدف الهياكل إنسية الزمنية (اللوزة، الحصين)، العزل، التلفيف الحزامي.
      3. تحديد "نقاط الدخول"، وحدد قناع استبعاد فروة الرأس من القائمة المنسدلة المرفقة. ملاحظة: وهذا له غرض تقييد بحثا عن نقاط الدخول المحتملة إلى المنطقة المحظورة التي هو ممكن جراحيا لتنفيذها.
      4. تحديد الهياكل الحيوية، بمناسبة السطوح من القائمة المنسدلة أن المسارات يجب تجنبها. اختر إعدادات متقدمة. ضبط سلبيات المعرفةtraints بشأن طول مسار، زاوية الدخول والمسافة بين المسارات كما يفضل.
      5. اختيار اللون الرمادي matter- تقييم المادة البيضاء ونوع المخاطر تطبق لتحسين نسبة من المسارات التي تكمن في المادة الرمادية.
      6. تشغيل متعددة مسار مخطط طريق تحديد إضافة خطة الجديدة، وخطة إعادة حساب.
    3. خطر يتصور (الشكل 7).
      1. تقييم المخاطر والسلامة بعد تخطيط المسار المنحنى، وذلك باستخدام رمز المخاطر سرعة التصور.
        ملاحظة: للحصول على كل مسار هناك مقاييس الطول، زاوية الدخول، خطر التراكمي، الحد الأدنى من المسافة إلى الأوعية الدموية والمادة الرمادية نسب المادة البيضاء، بالإضافة إلى التمثيل البياني على طول مسار مسار المسافة إلى هياكل الحرجة. كما يتم تضمين عارض تحقيقات العين.
      2. حدد خريطة المخاطر في DataManager لإظهار مرمزة خريطة كنتورية تغمر قناع استبعاد فروة الرأس، مع نقاط الدخول المحتملة ممثلة، وعلى مستوى المرتبطة المشترك خطرتجهم مشفرة، مع تمثل الأحمر مخاطر عالية، ويمثل اللون الأخضر منخفض المخاطر لأي مسار المحدد.
    4. التعديل اليدوي للمسارات.
      1. حدد مسار.
      2. تحديد نقطة دخول جديدة بالضغط على Alt والماوس انقر بزر الماوس الأيمن، ونقطة الهدف جديدة بالضغط على Alt والماوس اليسار فوق.
      3. تقييم مسار جديد باستخدام رمز سرعة التصور المخاطر كما في الخطوة 3.3.

    4. خطط التصدير ونماذج للمسرح التشغيل

    1. تأكد من أن الصورة المرجعية هي في شكل DICOM. اختر S7 التصدير من رمز السرعة.
    2. تحديد الصورة المرجعية، والخطط والمسارات والنماذج التي سيتم تصديرها، وتحديد وجهة أرشيف المحفوظة. تشغيل أداة تصدير S7.
    3. ولدت تحميل أرشيف على عصا USB لنقل إلى نظام neuronavigation في غرفة العمليات، وتحميل مجلد أرشفة على النظام neuronavigation لتنفيذ السريري للآر المخططajectories.

    5. إعادة بناء الكهربائي زرع ما بعد الجراحة

    1. اكتساب بعد الجراحة التصوير المقطعي.
    2. رئيس تحميل CT على البرمجيات في المنزل، وتحميل حفظ سابقا مجموعة بيانات المريض.
    3. Coregister CT مرجع T1 التصوير بالرنين المغناطيسي المرجح باستخدام أداة NiftyReg.
    4. توليد جعل سطح 3D من الأقطاب الكهربائية باستخدام أداة SurfaceExtractor على CT مسجلة، مع العتبة عالية.
    5. سطح نظيف أقطاب المقدمة من الضوضاء، والأسلاك باستخدام وظائف تنظيف وإصلاح 3D برامج معالجة شبكة.

    Results

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    وقد تم استخدام بروتوكول صفها للتكامل الصورة والتصور، والتخطيط اليدوي والتصدير إلى نظام neuronavigation المختارة في المستشفى الوطني لعلم الأعصاب وجراحة المخ والأعصاب منذ أغسطس 2013. ويشمل 35 حالة من SEEG غرس 12، مع غرس 319 عمق الأقطاب. 27/35 (77٪) من المرضى قد تقدمت إلى القشرية زرع استئصال التالية، وهو مؤشر على أن غرس تحديد منطقة بداية النوبة. كان هناك واحد المضاعفات النزفية المتعلقة موضع عمق الأقطاب، وهذا كان يعامل متحفظ.

    وقرر طرائق التصوير المستخدمة خلال عملية التقييم قبل الجراحة على أساس كل حالة على حدة من قبل، وصفت في الجدول 1. إن البروتوكول هو مرن، ويمكن أن تتضمن أي طريقة التصوير التي يمكن استيرادها إلى DICOM أو شكل Nifti. ويوضح الشكل 1 المشاهد الأساسية لدينا منصة البرمجيات في المنزل، وأرقام 2 و 3 و 4 و 5 توضيح لقطات نموذجية خلال بناء نماذج multimodality 3D.

    اندماج هذا البروتوكول إلى خط أنابيب السريري لدينا، ونشر هذا البرنامج لمراكز أخرى، هو مفيد البديلة "علامة" للنجاح. الصعوبات في تقييم فائدة سريرية في السكان جراحة الصرع معروفة جيدا وصفت في مكان آخر (12). هذا الخط يقدم حلا مبسطا، والتي تتسم بالمرونة، نسبيا سهلة الاستعمال، وسهلة لتكرار في مراكز أخرى.

    تخطيط بمساعدة الكمبيوتر (CAP) هو تطور الأخيرة التي تم اختبارها بأثر رجعي على زرع المخطط يدويا السابقة 16. وتشير النتائج الأولية إلى أن السياسة الزراعية المشتركة تولد أكثر أمانا، أكثر efficيتم الانتهاء من زرع ient، التي هي عمليا لتنفيذ وأنه في الوقت يوضح فعالة بطريقة 16. الجدول 2 هذه المقارنة الكمية. والمحاكمة المرتقبة استخدام CAP في الممارسة السريرية جارية. الخوارزمية التي يدفع CAP وقد وصفت سابقا 13.

    ويبين الشكل 6 نتيجة نموذجية من الآلية مخطط متعدد مسار. الهياكل الأساسية التي تم إدخالها هي الأوردة والشرايين وتلم السطح. لاحظ تمركز للمسارات على التاج من التلافيف، وتقييدا ​​من نقاط الدخول مساره إلى قناع استبعاد فروة الرأس. ويبين الشكل 7 نموذجية الرسم البياني التصور خطر لمسار فردي، مع المقاييس المرتبطة بها والتمثيل البياني للطول المسار.

    figure-results-1 الشكل 1. عارض الأساسية العرض من منصة البرمجيات منزل في. اليسارية DataManager، شريط الأدوات الأعلى- أن يحتوي على اختصارات في المكونات والأدوات، والمكونات الحالي اليمين في أداة قيد الاستخدام، CENTRE- 4 أورثو عرض عرض. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

    figure-results-2
    الشكل 2. الإنقسام والتصور 3D في برنامج البيت و. (A) المحوري T1 التصوير بالرنين المغناطيسي مع نماذج سطح فرضه، (ب) مما يجعل 3D سطح نماذج (السماوي-الأوردة، ومن ناحية المحرك الدفيئة من التحفيز عبر الجمجمة المغناطيسي، أورانج المقوس tractography الحزمة، tractography القشري المزرق، pink- tractography الأشعة الضوئية، yellow- tractography الحزمة الكلابي، purple- المهاد الصورةegmentation). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

    figure-results-3
    الرقم 3. توليد نماذج اللحاء السطح. (أ) عرض المحوري للملف wmparc، (ب) wmparc thresholded ملف 1-5002، (C) مما يجعل سطح ملف wmparc binarised. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

    figure-results-4
    الشكل (4). استخراج سفينة في برنامج البيت وفي باستخدام Vesselness. (A) المحوري CT عائية المشارك مسجل مع 3D النقيض من المرحلة MRI. (ب) مما يجعل 3D سطح الأوردة (السماوي) والشرايين (الحمراء). اضغط هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

    figure-results-5
    الشكل 5. الجيل من اللحاء حجم نموذج 3D حجم جعل من القشرة (الرمادي) وجعل سطح سطح فروة الرأس (أبيض). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

    figure-results-6
    الشكل 6. نماذج 3D Multimodality التخطيط مسار المنحنى بمساعدة الحاسوب. (A) فروة الرأس (أبيض)، وقناع استبعاد فروة الرأس (الصفراء) ومسارات (صurple). (ب) فروة الرأس وقناع شفاف لإظهار الدماغ (وردي)، تلم (الأخضر)، وعروق (السماوي) والشرايين (الحمراء). (C) فروة الرأس وقناع إزالة لإظهار مسارات والدماغ. (D) إزالة لإظهار مسارات، تلم السطح، وعروق وشرايين الدماغ. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

    figure-results-7
    الرقم 7. التصور البياني للمقاييس أسوشيتد مع مسارات فردية. طول الأعلى-، زاوية تعبر الجمجمة، والمخاطر، G / W نسبة ومسافة لا تقل من الأوعية الدموية> 1 مم في القطر. بعد عرض الرسوم البيانية المتوسطة من أقرب هيكل حاسم على طول مسار (الأحمر الشريان، سماوي-الوريد، بعد ذ-axis- إلى هيكل (الحد الأقصى 10 ملم)، الأشعة axis- على طول مسارمن دخول الدماغ لاستهداف، هامش أمان SM- ممثلة على النحو خط أحمر الأفقي الذي يصادف فصل مم 3 من مسار إلى هيكل حرج). من الأسفل عرض الرسوم البيانية من مسار المسار المنحنى من خلال المادة الرمادية والمادة البيضاء (الأخضر خارج الدماغ، الأمر الرمادي والرمادي، وايت والمادة البيضاء). الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

    شكل موقع ما قبل المعالجة مجال الرؤية (ا ف ب خ RL X هو) فوكسل حجم (ا ف ب خ RL X هو)
    3D T1 FSPGR ES لا 256 × 256 × 166 0.94 X 0.94 X 1.1
    الاكليلية FLAIR T2 ES لا 256 × 160 × 32 0.94 × 1.5 × 3.5
    T1 الملاحة مع الجادولينيوم NHNN لا 512 × 512 × 144 0.5 X 0.5 × 1.5
    النقيض من المرحلة التصوير بالرنين المغناطيسي 3D NHNN لا 256 × 256 × 160 0.85 X 0.85 × 1
    CT عائية NHNN لا 512 × 512 × 383 0.43 X 0.43 X 0.75
    MEG ثنائي القطب NHNN نعم فعلا
    SPECT-نشبي النشبات UCLH نعم فعلا 128 × 128 × 49 3.9 خ 3.9 خ 3.9
    FDG-PET UCLH نعم فعلا 128 × 128 × 47 1.95 X 1.95 X 3.3
    زارة التجارة والصناعة ES نعم فعلا 128 × 128 × 60 1.88 X 1.88 × 2.4
    وظيفية التصوير بالرنين المغناطيسي، EEG المترابطة الرنين المغناطيسي الوظيفي ES نعم فعلا 128 × 128 × 58

    الجدول 1. التصوير الطرائق المستخدمة لصورة التكامل ((جمعية ES-الصرع،-NHNN الوطنية مستشفى الأمراض العصبية وجراحة المخ والأعصاب في مستشفى جامعة UCLH- لندن، FSPGR-FastSpoiledGradientRecalledEcho، MEG-الدماغ المغناطيسي،-SPECT واحد الفوتون التصوير المقطعي، FDG PET - fluorodeoxyglucose التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، زارة التجارة والصناعة، نشر الموترة التصوير، واملوافقة الخلفي الأمامي، RL - اليمين واليسار، IS - أدنى متفوقة).

    التخطيط اليدوي * قبعة* الفرق المقدرة (يدوي CAP) خطأ قيمة P
    القطب الطول (مم، 1 موانئ دبي) 57.9 (21.8) 53.9 (15.6) 4.74 1.59 <0.05
    زاوية الدخول (درجة قبالة عمودي (1)، موانئ دبي) 16.2 (12.8) 13.0 (7.6) 5.89 1.07 <0.05
    خطر (وحدات طبيعية، 2 موانئ دبي) 0.41 (0.79) 0.36 (0.42) 0.19 0.03 <0.05
    الحد الأدنى من المسافة من الأوعية الدموية (ملم، 1 موانئ دبي) 4.5 (3.0) 4.5 (3.0) -0.56 0.2 <0.05
    نسبة الدماغي الكهربائي في الرمادية (2 موانئ دبي) 0.33 (0.33) 0.48 (0.28) -0.11 0.02 <0.05

    الجدول 2. الإحصائية مقارنة بين اليدوي والحاسوب أسيسالتخطيط تيد (CAP). * القيمة الأولى هي الوسيط، والقيمة الثانية بين قوسين هي الشرائح الربعية النطاق. وقد تم استنساخ هذا الجدول بإذن من 16.

    Discussion

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    وباختصار، فإن خطوات حاسمة للتكامل الصورة والتصور 3D هي صورة المشارك التسجيل، وتجزئة من الدماغ والسفن وغيرها من الهياكل أو المجالات ذات الاهتمام، وتصديرها إلى نظام neuronavigation. تم تنفيذ هذه العملية من قبل في المجموعة باستخدام المتاحة تجاريا برامج التكامل صورة. وكان من العيب أن هذا الخط الوقت الذي يستغرقه، مع العملية برمتها أخذ 2-4 ساعة. باستخدام منزلنا في منصة البرمجيات، وتبسيط هذا الخط إلى حد كبير، ويمكن أن تكتمل في 1-2 ساعة. وعلاوة على ذلك، هناك وظيفة إضافية للتخطيط الجراحي لمسارات القطب SEEG على هذا البرنامج، الذي يمكن القيام به يدويا أو مع مساعدة الكمبيوتر. وزادت فوائد CAP على التخطيط اليدوي الدقة، تخفيض المخاطر وزيادة السرعة، وتم مناقشتها في مكان آخر (نويل وآخرون، في الصحافة، سباركس وآخرون، المقدمة).

    منصة البرمجيات في المنزل هو في د المستمرevelopment، مع الأدوات والوظائف الجديدة التي تضاف إلى دعم جميع مراحل التقييم قبل الجراحة وإدارة العمليات الجراحية. ولذا فإن هناك حاجة لاختبارات صارمة في كل إصدار النسخة الجديدة. وتشمل القيود الحالية من البرنامج لعدم جودة عالية حجم التقديم، التي هي موجودة في منصات أخرى، وإضافة قيمة للالمتقدمة 3D التصور. أيضا تصدير متوافق فقط مع شركة neuronavigation المختارة في الوقت الحاضر. وهذه القيود لا يتأثر فائدة سريرية من البرنامج في وحدتنا، ولم تباطأ نشر التكنولوجيا إلى مراكز أخرى.

    وتكمن أهمية هذا البرنامج هو أنه يزيل الحواجز التي استشهد المجموعات السابقة كأسباب لعدم استخدام 3DMMI. الحل يوفر سهولة الاستخدام والأدوات في منصة واحدة واحدة، وهذا لا يتطلب تدريب أو خبرة متخصص، حان الوقت وفعالة من حيث التكلفة وتترجم بسهولة إلى الممارسة السريرية. لدينا عالشبكات المحلية لإضافة مزيد من الابتكارات لبرنامج لدعم جراحة الصرع. وعلاوة على ذلك، يمكن بسهولة أن تطبق الأساليب إلى مناطق أخرى من جراحة المخ والأعصاب، مثل استئصال الأورام درجة منخفضة قريبة من القشرة بليغة، lesioning التنسيق وتقديم التحفيز المستهدفة. هي 3DMMI وأدوات التخطيط جراحية دقيقة المرجح أن تصبح ذات أهمية متزايدة في الجراحة الحديثة، كما تؤخذ حالات أكثر صعوبة على وكعلاجات التنظيرية تدخل ممارسة شائعة.

    Disclosures

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    التمويل: يتم دعم كافة نويل، جيرجيلى Zombori، راشيل سباركس والرومانية روديونوف من قبل وزارة الصحة ويلكوم ترست من خلال صندوق تحدي الابتكار الصحة (HICF-T4-275، برنامج المنح 97914).

    تلقى جون دنكان منح الدعم المؤسسي من ايساي، UCB فارما، شركة جلاكسو سميث كلاين، يانسن سيلاج، ميدترونيك، وشركة جنرال الكتريك للرعاية الصحية. تلقى أندرو ماك إيفوي الدعم من UCB، باكستر، وCyberonics. الكتاب المتبقية ليس لها أي تضارب في المصالح.

    ويعرض هذا المنشور البحوث المستقلة التي يدعمها الصندوق الصحة التحدي والإبداع (HICF-T4-275، برنامج المنح 97914)، وهي شراكة التمويل الموازي بين وزارة الصحة ويلكوم ترست. الآراء الواردة في هذه النشرة هي آراء الكاتب (ق) و لا تعبر بالضرورة عن وزارة الصحة أو ويلكوم ترست.

    Acknowledgements

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

    وقد تم دعم هذا البرنامج من قبل وزارة الصحة ويلكوم الصندوق الاستئماني الصحة التحدي والإبداع (HICF-T4-275، برنامج المنح 97914). ونحن ممتنون للثقة وولفسون وجمعية الصرع لدعم الماسح الضوئي الصرع جمعية التصوير بالرنين المغناطيسي. وأيد هذا العمل من قبل المعهد الوطني للبحوث الصحية (NIHR) كلية جامعة لندن المستشفيات مركز البحوث الطبية الحيوية (BRC)

    Materials

    List of materials used in this article
    NameCompanyCatalog NumberComments
    برمجيات EpiNavUCLالداخلية لتكامل الصور والتجزئة والتصور والتخطيط الجراحي
    FreesurferMartinos للتصويرالحيوي للتجزئة القشرية
    S7 StealthstationMedtronicنظام الملاحة العصبية
    MeshLabISTI-CNRبرنامج معالجة شبكة ثلاثية الأبعاد
    NiftiKUCLمنصة التصوير الانتقالي
    AMIRAبرامج تكامل الصور
    منصة برنامج الطبي

    References

    $$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
    1. Cardinale, F., et al. Stereoelectroencephalography: surgical methodology, safety, and stereotactic application accuracy in 500 procedures. Neurosurgery. 72, discussion 366 353-366 (2013).
    2. Murphy, M., O'Brien, T. J., Morris, K., Cook, M. J. Multimodality image-guided epilepsy surgery. J Clin Neurosci. 8, 534-538 (2001).
    3. Murphy, M. A., O'Brien, T. J., Morris, K., Cook, M. J. Multimodality image-guided surgery for the treatment of medically refractory epilepsy. J Neurosurg. 100, 452-462 (2004).
    4. Harput, M. V., Gonzalez-Lopez, P., Ture, U. Three-dimensional reconstruction of the topographical cerebral surface anatomy for presurgical planning with free OsiriX Software. Neurosurgery. 10, (Suppl 3) 426-435 (2014).
    5. Duncan, J. S. Selecting patients for epilepsy surgery: synthesis of data. Epilepsy Behav. 20, 230-232 (2011).
    6. Duncan, J. S. Imaging in the surgical treatment of epilepsy. Nat Rev Neurol. 6, 537-550 (2010).
    7. Cossu, M., et al. Stereoelectroencephalography in the presurgical evaluation of focal epilepsy: a retrospective analysis of 215 procedures. Neurosurgery. 57, 706-718 (2005).
    8. Cossu, M., et al. Stereo-EEG in children. Childs Nerv Syst. 22, 766-778 (2006).
    9. Gonzalez-Martinez, J., et al. Stereotactic placement of depth electrodes in medically intractable epilepsy. J Neurosurg. 120, 639-644 (2014).
    10. Gonzalez-Martinez, J. A., et al. Stereoelectroencephalography in the ''difficult to localize'' refractory focal epilepsy: Early experience from a North American Epilepsy Center. Epilepsia. 54, 1-8 (2012).
    11. Rodionov, R., et al. Feasibility of multimodal 3D neuroimaging to guide implantation of intracranial EEG electrodes. Epilepsy Res. 107, 91-100 (2013).
    12. Nowell, M., et al. Utility of 3D multimodality imaging in the implantation of intracranial electrodes in epilepsy. Epilepsia. 56, 403-413 (2015).
    13. Zombori, G., et al. Information Processing in Computer-Assisted Interventions. , Fukuoka, Japan. (2014).
    14. Clarkson, M. J., et al. The NifTK software platform for image-guided interventions: platform overview and NiftyLink messaging. Int J Comput Assist Radiol Surg. , (2014).
    15. Zuluaga, M. A., et al. Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention-MICCAI. 2014. , Springer International Publishing. 651-658 (2014).
    16. Nowell, M., et al. Comparison of computer-assisted planning and manual planning for depth electrode implantations in epilepsy. J Neurosurg. , In Press (2015).

    Reprints and Permissions

    Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

    Request Permission

    Tags

    3D Multimodality Image IntegrationEpilepsy Surgery PlanningImage Co registrationManual SegmentationBrain Vessel Extraction3D VisualizationStereoEEG ImplantationMulti trajectory PlannerNeuronavigation ExportComputer assisted Planning

    Related Articles