需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用

方法文章

利用机器人立体定向引导系统进行立体定向脑电图（SEEG）方法的手术技术与操作要点

4.5K 次观看

⸱

DOI：

10.3791/59456

⸱

2023年6月9日

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neurological Surgery, Houston Methodist, 2Department of Neurological Surgery, University of Pittsburgh Medical Center, 3Epilepsy Center, University of Pittsburgh Medical Center

本文内容

摘要

立体定向机器人可简化立体脑电图（SEEG）技术并加快操作速度。在手术室使用机器人前，必须仔细完成术前容积MRI与患者之间的配准。该机器人可优化手术流程，缩短手术时间，并实现精确的电极植入。

摘要

近十年来，立体定向脑电图（SEEG）方法在北美地区逐渐成为癫痫手术前定位致痫区（EZ）的首选手段。近年来，许多癫痫中心 increasingly 采用机器人立体定向引导系统来植入 SEEG 电极。该机器人技术的应用要求在术前规划阶段具备极高的精确度，而在手术实施阶段则更为高效，机器人与外科医生协同操作完成电极植入。本文详细阐述了利用机器人引导植入 SEEG 电极的精确手术方法。同时讨论了该技术的一项主要局限性，即其高度依赖于将患者与术前容积磁共振成像（MRI）进行准确配准的能力。总体而言，该手术已被证实具有较低的并发症发生率和极低的死亡率。采用机器人立体定向引导系统植入 SEEG 电极是一种高效、快速、安全且准确的替代传统人工植入策略的方法。

引言

据估计，全球有一千五百万人患有药物难治性癫痫（MRE）1因此，这些患者中的许多人很可能需要接受手术治疗。癫痫手术依赖于对假定的致痫区（EZ）进行精确定位，以指导手术切除。20世纪50年代，Jean Tailarach 和 Jean Bancaud 开发了立体定向脑电图（SEEG）技术，作为一种更准确地基于电生理记录定位致痫区的方法 原位 癫痫脑组织皮层及深部结构的电生理学2,3然而，直到最近，SEEG 方法才开始在北美地区逐渐受到青睐4.

在全球范围内，不同专业人员和癫痫中心根据其临床经验，在立体定向脑电图（SEEG）方法中采用了多种技术和设备5,6,7。然而，近年来，用于植入SEEG电极的外科技术已逐步发展，超越了传统的依赖手动头架的策略。特别是，机器人辅助立体定向引导系统已被证明是SEEG电极植入的一种精确替代方案8。对于具备手术专业知识、并寻求更快速、更自动化电极植入方式的医生而言，机器人辅助植入技术可安全且有效地应用。

本文讨论了使用机器人立体定向引导系统植入立体定向脑电图（SEEG）电极时的具体操作步骤。尽管SEEG方法此前已有描述，但本文特别关注结合机器人使用时的手术技术9。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

方案

本文所使用的所有设备均已获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准，且本方案在本机构属于标准诊疗流程。因此，详细描述该方案无需经过机构审查委员会（IRB）批准。

1. 植入前阶段

  1. 建立解剖-电生理-临床（AEC）假说。
    注意：AEC假说的建立依赖于多种无创技术的协同应用，以识别潜在的致痫区（EZ）。通常由包括癫痫专科医生、放射科医生和癫痫外科医生在内的专家团队召开会议，讨论每位患者的临床资料，从而形成AEC假说，该假说作为患者致痫区的初步假设。具体实现方法超出本文范围。
  2. 根据AEC假说所涉及的脑区位置，确定最适合的有创监测方法。表1列出了在不同情况下优先选择立体定向脑电图（SEEG）而非硬膜下条/网（SDG）（联合或不联合深部电极）进行有创监测的各种情形。
  3. 在确定患者适合接受SEEG评估后，制定电极植入策略。
    注意：植入策略应充分覆盖AEC假说所涉及的区域，以及更广泛的致痫网络和邻近的功能皮层区域。这种监测有助于外科医生明确切除范围的边界。
    1. 获取术前容积MRI和CTA图像。
    2. 将图像以DICOM格式传输至立体定向机器人的原生规划软件中，并进行影像融合（T1增强MRI与CTA融合）。
      注意：影像融合由机器人软件自动完成，操作者只需选择需要融合的影像资料即可。
    3. 在MRI-CTA融合图像的三维重建中规划每个电极阵列的植入路径，确保尽可能广泛地采样多个区域，包括AEC假说范围内的表浅、中层以及深部皮层和皮层下区域。
      1. 通过手动选择每个电极的颅表入点和深部靶点来确定每条路径。
        注意：通常建议初始设定钻孔平台到深部靶点的工作距离为150 mm，随后调整深度以最大程度缩短该距离，从而提高植入准确性。
    4. 验证每条植入路径。
      1. 在三维MRI-CTA融合重建图像中逐一检查每个电极路径，确保其不损伤任何血管结构，并根据需要调整路径。
    5. 在三维MRI重建图像中整体审查植入方案，评估是否存在路径之间的碰撞。
    6. 确认所有颅表入点在皮肤表面的距离均至少为1.5 cm，若间距过小将影响后续的电极植入。

2. 手术技术

  1. 在手术室中，准备患者并使其仰卧，同时准备立体定向机器人以进行手术。
    1. 根据麻醉医师的建议，在全身麻醉下进行气管插管。使用丙泊酚确保充分麻醉，并由临床癫痫专家通过充分的电生理记录确认麻醉效果。
    2. 使用三点固定头架固定患者头部。
      注意：此为标准的四点式Lexell头架。有时会拆除前方其中一个支柱，以便后续将机器人与患者进行配准，因此称为三点固定。
    3. 将机器人置于患者头部上方，使机械臂基座与颅骨中点之间的距离为70 cm。锁定机器人位置，并将三点头架牢固连接至机器人。
      注意：此后不得再对患者或机器人的位置进行任何调整。此后任何进一步的调整都可能导致植入位置不准确。
    4. 按照机器人提示，使用基于半自动激光的面部识别系统，将术前容积MRI与患者进行配准。
      1. 使用设定距离校准工具对激光进行校准。
      2. 用手持激光手动选择预设的解剖面部标志点。机器人将自动扫描面部表面以完成配准。
      3. 通过将额外的独立表面标志点与已配准的MRI进行比对，确认配准的准确性。
        注意：计划的轨迹将由机器人软件自动验证。
    5. 按照标准无菌操作对患者进行准备和铺巾。
    6. 使用无菌塑料布覆盖机器人的工作臂。
    7. 将带有2.5 mm工作套管的钻孔平台安装至机械臂上。
  2. 沿预定轨迹植入螺栓。
    1. 在机器人触摸屏上选择所需轨迹。
    2. 踩下机器人脚踏开关，启动机械臂移动至正确轨迹位置。到达正确位置后，机械臂将由机器人自动锁定。
    3. 将直径2 mm的钻头穿过工作套管，在颅骨全层钻出一个小孔。
    4. 使用绝缘的硬脑膜穿刺器，在单极电凝低功率设置下切开硬脑膜。
      注意：在小儿患者中，切开硬脑膜可能尤为困难。由于硬脑膜未完全贴附于颅骨内层，容易在未察觉的情况下发生移位而非被切开。
    5. 将导向螺栓牢固旋入每个钻孔中。
    6. 使用无菌直尺测量钻孔平台至导向螺栓的距离。
      注意：该距离为与钻孔适配器长度相关的固定值。
      1. 从计划轨迹时使用的“平台至靶点”距离数值中减去该测量值。
        注意：请记住，除非有特殊需要，建议始终使用标准的150 mm平台至靶点距离。采用此标准将简化手术室中的此步骤。
      2. 记录并注明该结果，因其将在后续作为植入电极的最终长度使用。
    7. 测量并记录电极的最终长度，确保其与新计算出的螺栓长度一致。确保电极与螺栓标签匹配，以避免后续电极植入时发生混淆。
    8. 对每个螺栓重复步骤2.2.1 – 2.2.7（即完成所有螺栓的植入），并相应标记所有电极。
  3. 更换外科手套，并建立新的无菌区域。
  4. 通过已植入的螺栓，将所有电极植入至目标深度。
    1. 将直径2 mm的导丝通过导向螺栓插入，深度为此前螺栓植入后计算出的电极最终植入深度。
    2. 在取出导丝后立即插入电极，并将电极旋入螺栓以固定。
    3. 确保电极已正确标记。
    4. 对每个电极重复步骤2.4.1 – 2.4.3。
  5. 将电极连接至临床电生理设备。
  6. 使用标准头部包扎技术包扎患者头部。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

结果

使用立体脑电图（SEEG）方法后，判断成功的绝对指标是患者实现无发作，这最终依赖于电极成功植入、电生理记录成功以及致痫区（EZ）的成功切除。此类病例如图1所示。图1的A和B图分别展示了两种有助于建立假设性癫痫网络（AEC）的检查方法：单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和磁脑电图（MEG）。然而，关于致痫区的确定及后续切除手术的完成不在本文讨论范围之内。当SEEG评估显示患者因各种原因不适合手术（如AEC与功能重要皮层重叠、多灶性致痫性等）时，帮助患者避免不必要的手术也可被视为一项成功的研究。本文关注的重点在于电极的准确解剖定位以及无并发症发生，将其作为该方法应用成功的判断指标。因此，图1C展示了电极在额叶岛盖区及背侧岛叶区域的放置位置。图1D则显示术后T1加权MRI图像中右侧岛盖区和岛叶的切除情况。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

讨论

精确界定 AEC 假说，并特别细致地设计植入策略，最终将决定每位患者 SEEG 方法的成功与否。因此，术前的周密规划至关重要，这有助于使手术过程相对简单且风险较低。通常情况下，最好将电极植入路径与矢状面中线垂直，以便未来更易于进行解剖-电生理相关性分析，同时在植入过程中实现更高的精确度。然而，在某些情况下也可采用斜向路径。具体而言，当斜向路径能够覆盖 AEC 假说中的多个目标区域时，该方案可能更为理想，因为它可减少为充分取样所需植入的电极总数。因此，植入策略应充分考虑癫痫活动及其传导通路所具有的三维性、动态性及多方向时空组织特征。

由于立体定向机器人在本手术技术中至关重要，建议外科医生在手术室使用前，先对这类术中机器人进行实际操作培训。熟悉立体定向导航系统相关的硬件和软件操作，不仅有助于提高患者安全性，还能加快手术速度，使手术过程更加顺畅高效。此外，如本方案所述，外科医生及所有助手在植入所有螺钉后、植入电极前，必须更换外科手套并开启新的无菌区域。此举旨在预防感染。

该方法的一个注意事项是，必须准确定位患者与术前MRI的三维重建...

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

披露

作者无任何利益冲突需要披露。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
2 mm 钻头DIXIKIP-ACS-510用于打开颅骨
硬脑膜凝固电极DIXIKIP-ACS-600用于切开并凝固硬脑膜
无线电钻Stryker4405-000-000用于驱动钻头
Leksell 定向头架 G 型Elekta14611用于头部固定
Microdeep 深部电极DIXID08-**AM植入式立体定向脑电图（SEEG）电极，包含说明书所述的导向螺栓和导丝
ROSAMedtechn/a带机械臂的立体定向引导系统，包含说明书所述的机械臂、校准工具、注册激光、头架连接装置及配套软件
导丝DIXIACS-770S-10用于在脑实质中为电极建立植入通路

参考文献

  1. World Health Organization. Epilepsy. , (2018).
  2. Talairach, J., Bancaud, J. Stereotaxic approach to epilepsy. Progress in neurological surgery. 5, 297-354 (1973).
  3. Bancaud, J., Talairach, J. Functional organization of the supplementary motor area. Data obtained by stereo-E.E.G. Neurochirurgie. 13, 343-356 (1967).
  4. Jehi, L. The Epileptogenic Zone: Concept and Definition. Epilepsy Currents. 18 (1), 12-16 (2018).
  5. Nowell, M., et al. A novel method for implementation of frameless StereoEEG in epilepsy surgery. Operative Neurosurgery. 10 (4), 525-534 (2014).
  6. Abel, T. J., et al. Frameless robot-assisted stereoelectroencephalography in children: technical aspects and comparison with Talairach frame technique. Journal of Neurosurgery: Pediatrics. 1, 1-10 (2018).
  7. van der Loo, L. E., et al. Methodology, outcome, safety and in vivo accuracy in traditional frame-based stereoelectroencephalography. Acta neurochirurgica. 159 (9), 1733-1746 (2017).
  8. González-Martínez, J., et al. Technique, results, and complications related to robot-assisted stereoelectroencephalography. Neurosurgery. 78 (2), 169-180 (2015).
  9. Mullin, J. P., Smithason, S., Gonzalez-Martinez, J. Stereo-electro-encephalo-graphy (SEEG) with robotic assistance in the presurgical evaluation of medical refractory epilepsy: a technical note. Journal of visualized experiments. , 112(2016).
  10. Jones, J. C., et al. Techniques for placement of stereotactic electroencephalographic depth electrodes: Comparison of implantation and tracking accuracies in a cadaveric human study. Epilepsia. 59 (9), 1667-1675 (2018).
  11. Mullin, J. P., et al. Is SEEG safe? A systematic review and meta-analysis of stereo-electroencephalography-related complications. Epilepsia. 57 (3), 386-401 (2016).
  12. Serletis, D., et al. The stereotactic approach for mapping epileptic networks: a prospective study of 200 patients. Journal of Neurosurgery. 121, 1239-1246 (2014).
  13. Taussig, D., et al. Stereo-electroencephalography (SEEG) in 65 children: an effective and safe diagnostic method for pre-surgical diagnosis, independent of age. Epileptic Disorders. 16, 280-295 (2014).
  14. Munyon, C., et al. The 3-dimensional grid: a novel approach to stereoelectroencephalography. Neurosurgery. 11, 127-133 (2015).
  15. Ortler, M., et al. Frame-based vs frameless placement of intrahippocampal depth electrodes in patients with refractory epilepsy: a comparative in vivo (application) study. Neurosurgery. 68, 881-887 (2011).

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

重印与许可

标签

立体脑电图SEEG电极致痫区术前MRI配准三点固定螺栓植入电极植入X线透视
利用机器人立体定向引导系统进行立体定向脑电图（SEEG）方法的手术技术与操作要点
联系我们
向图书馆推荐

隐私政策

使用条款

政策

版权所有 © 2026 MyJoVE Corporation。保留所有权利。