Ce protocole présente la stéréo-électroencéphalographie assistée par robot (sEEG), une méthode d’implantation stéréotaxique d’électrodes intracérébrales utilisée pour le suivi invasif des crises chez les patients atteints d’épilepsie réfractaire. Les techniques intégrant un guidage robotique stéréotaxique pour l’EEG sont sûres et précises et peuvent améliorer l’efficacité chirurgicale, en particulier lors de l’implantation d’un plus grand nombre d’électrodes.
Article de méthode
Stéréoélectroencéphalographie guidée par robot pour la surveillance de l’épilepsie invasive
Dans cet article
Résumé
Résumé
La stéréoélectroencéphalographie (sEEG) décrit une méthode précise pour l’implantation stéréotaxique d’électrodes intracérébrales. Les plans d’implantation d’électrodes sont établis selon une hypothèse de localisation formulée à partir de données sémiologiques, électrophysiologiques, anatomiques et d’imagerie. La mise en place de ces électrodes est une procédure invasive couramment pratiquée lors de l’investigation préopératoire chez les patients atteints d’épilepsie résistante aux médicaments qui sont en préparation d’un traitement chirurgical potentiel. La technique a évolué avec la création des systèmes de guidage robotique stéréotaxique, offrant une efficacité chirurgicale améliorée tout en maintenant la précision et l’exactitude des méthodes stéréotaxiques classiques basées sur le cadre.
Ici, nous présentons notre démonstration du sEEG guidé par robot, en passant en revue les principes de positionnement du patient, d’enregistrement et de placement sûr des électrodes. L’objectif du protocole est d’améliorer l’efficacité de la technique, en particulier dans les circonstances où de nombreuses électrodes sont implantées, tout en maintenant la précision, l’exactitude et la sécurité des techniques classiques basées sur le cadre. Cet article servira de guide étape par étape pour la technique générale, et mettra en évidence quelques considérations de sécurité clés et des nuances chirurgicales.
Introduction
La stéréoélectroencéphalographie (EEG) décrit une méthode précise pour l’implantation stéréotaxique d’électrodes intracérébrales selon une hypothèse de localisation formulée à l’aide de données sémiologiques, électrophysiologiques, anatomiques et d’imagerie 1,2. Les bases de cette méthode découlent des travaux précédemment publiés de Talairach et al., qui ont défini un système de coordonnées référentielles tridimensionnelles du cerveau en utilisant la commissure antérieure et la commissure postérieure comme repères internes, conduisant à la formation d’un « Atlas Talairach »3. Le cadre Talairach a été conçu en même temps pour permettre le placement stéréotaxique des électrodes à l’aide de l’imagerie bidimensionnelle telle que les rayons X et l’angiographie. Au cours des années suivantes, de nombreuses innovations ont été apportées aux modalités d’imagerie tridimensionnelles, à la conception de cadres stéréotaxiques, aux techniques de placement et d’enregistrement des électrodes et à la robotique peropératoire qui ont augmenté la vitesse, la précision et le flux de travail du placement des électrodes sEEG4. Ces innovations ont aidé les chirurgiens à créer de manière fiable et sûre des trajectoires dans le cerveau qui atteignent leurs cibles et évitent les structures critiques, telles que les vaisseaux sanguins corticaux, comme le montre l’atlas cérébral de Szikla (voir la figure supplémentaire 1 et la vidéo)5.
Pour près de la moitié de tous les patients atteints d’épilepsie réfractaire, les enregistrements invasifs sont couramment utilisés pour élucider et définir la zone épileptogène, définie comme le réseau d’organisation et de propagation précoce des crises 6,7. Le sEEG est une méthode chirurgicale qui permet l’échantillonnage en réseau d’enregistrements électrophysiologiques du cerveau, y compris des structures profondes telles que le lobe temporal mésial, la région orbitofrontale postérieure, l’insula et le gyrus cingulaire, entre autres localisations intracérébrales1. La résolution spatio-temporelle des données sEEG est utile pour décider des prochaines étapes de la prise de décision chirurgicale et peut conduire à des résultats chirurgicaux réussis8. De plus, la procédure bénéficie d’un profil de risque faible, plusieurs grandes séries signalant un faible risque (0,04-0,08 % par électrode) de complications hémorragiques 1,2,9,10. Il est important de noter que le flux de travail chirurgical de la méthode sEEG a récemment bénéficié de l’introduction des technologies robotiques modernes, que nous visons à illustrer ici par une présentation de la procédure sEEG stéréotaxique guidée par robot.
Présentation de cas :
Vous trouverez ci-dessous une présentation de l’un des cas utilisés pour le tournage. Il s’agit d’un homme de 46 ans ayant des antécédents d’épilepsie résistante aux médicaments dans le cadre d’une dysplasie corticale de l’hémisphère gauche associée à une polymicrogyrie. Il a subi un examen préopératoire approfondi, qui a abouti à une hypothèse pré-EEG d’épilepsie focale malgré la grande malformation hémisphérique. Cette hypothèse est à la base du plan d’implantation sEEG.
Planification sEEG :
La planification sEEG dans notre établissement se fait selon l’école française d’épileptologie, en utilisant l’atlas Talairach comme carte de planification. Il est important de noter que, selon la nomenclature standardisée de ce système, les étiquettes de trajectoire avec une apostrophe désignent le côté gauche. Par exemple, l’électrode A cible l’amygdale droite, tandis que l’électrode A' cible l’amygdale gauche. Une stratégie d’implantation orthogonale est utilisée, ce qui signifie que les cibles sont identifiées, puis que des trajectoires sont sélectionnées qui s’étendent à un angle orthogonal latéralement vers le crâne. Certaines régions d’intérêt, comme l’insula, nécessitent des trajectoires obliques, plutôt que les trajectoires orthogonales standard. De tels objectifs comportent un risque plus élevé et doivent être effectués par des chirurgiens spécifiquement formés à la méthode dans des centres d’épilepsie expérimentés. Il est important de noter que le nombre d’électrodes utilisées doit échantillonner l’hypothèse anatomo-électro-clinique formulée pour chaque patient par l’équipe multidisciplinaire de l’épilepsie. Dans notre établissement, cela varie généralement de 12 à 20 électrodes.
L’exemple de planification (figure supplémentaire 2 et dans la vidéo) montre un plan d’implantation typique du côté gauche, y compris les cibles, les points d’entrée et les étiquettes. Ceci est montré à la fois sous forme de tableau et intégré dans l’atlas Talairach, ce qui facilite une compréhension anatomique du plan d’implantation.
Protocole
Cette étude a été menée conformément aux directives du comité d’examen interne de la Cleveland Clinic sur la recherche sur des sujets humains. Numéro d’étude de l’IRB 09-847.
1. Planifier les trajectoires des électrodes
- Utilisez l’imagerie par résonance magnétique (IRM) avec contraste, ainsi que la phlénographie par tomodensitométrie, pour planifier soigneusement les trajectoires stéréotaxiques qui échantillonnent efficacement les cibles sélectionnées par l’équipe multidisciplinaire impliquée dans la planification préchirurgicale du patient.
- Identifiez les cibles et sélectionnez des trajectoires qui évitent les structures critiques, telles que les vaisseaux sanguins.
REMARQUE : La planification de trajectoire est effectuée avant l’opération, sur la station de planification robotique. L’IRM contrastée devrait clairement distinguer la matière blanche de la matière grise, car la grande majorité des cibles sélectionnées sont des structures de matière grise. L’IRM contrastée montre l’anatomie artérielle, tandis que le veinogramme CT montre l’anatomie veineuse, afin que le chirurgien puisse éviter d’endommager les vaisseaux avec leurs trajectoires. - Assurez-vous que l’équipe chirurgicale effectue une vérification finale le jour de l’opération. S’assurer que l’équipe de surveillance prend la mesure du système robotique pour sélectionner les électrodes avec la longueur et l’espacement de contact appropriés.
2. Fixez le cadre stéréotaxique au crâne du patient
- Ensuite, fixez le cadre stéréotaxique sur le crâne du patient à l’aide d’épingles de taille appropriée. Assurez-vous que le positionnement du cadre n’interfère pas avec les trajectoires d’électrodes prévues.
REMARQUE : Le cadre Leksell est une bonne option pour la fixation de la tête, car il permet un accès facile au visage pour la reconnaissance faciale (en cas d’enregistrement laser), et des deux côtés de la tête, facilitant le placement d’électrodes uni- ou bilatérales1.
3. Co-inscrire le cadre Leksell à l’anatomie du patient sur l’imagerie
- Fixez des repères de co-enregistrement soit à l’anatomie du patient, soit au cadre stéréotaxique. Obtenez un scan peropératoire de l’O-arm, qui capture l’anatomie et les repères du patient.
- Fusionnez le scan peropératoire du bras torique avec les scans préopératoires et utilisez le bras robotique pour enregistrer les emplacements des repères. Le logiciel du bras robotique va ensuite co-enregistrer la localisation de l’anatomie du patient avec les images de planification et les trajectoires cibles.
REMARQUE : Il existe diverses options pour le co-enregistrement stéréotaxique, y compris le recalage facial (basé sur le laser), ou par l’utilisation de l’imagerie CT peropératoire couplée à l’utilisation de repères montés sur le crâne ou non invasifs fixés au cadre lui-même (comme dans ce dernier cas illustré ici, à l’aide d’un nouveau dispositif repère qui a été récemment validé11. L’utilisation de repères fixés de manière rigide couplés à une tomodensitométrie peropératoire offre une précision et une fiabilité maximales, et s’intègre bien dans le flux de travail robotique opérationnel 2,3.
4. Fixez le dispositif robotique au cadre de tête Leksell
- Une fois l’enregistrement terminé, fixez le robot au cadre de tête stéréotaxique à l’aide d’un accessoire en étoile.
5. Préparez et drapez
- Appliquez la préparation stérile et les champs sur la peau du patient. Marquez les limites pour l’exposition chirurgicale.
- Drapez le bras du robot. Par la suite, fixez la partie distale du bras robotique, à l’aide d’un porte-instruments, à travers le drapé.
6. Percer des trous de bavure
- Conduisez le bras robotique dans la position en fonction de la trajectoire de chaque électrode individuelle selon l’étape de planification stéréotaxique préopératoire.
- Utilisez les mouvements axiaux du bras robotique pour des mouvements précis le long de la trajectoire de l’électrode.
- Avec le bras robotique verrouillé en position, percez le trou de bavure à travers un tube de guidage de 2,55 mm solidement fixé dans le support d’instrument.
- Utilisez la protection de la perceuse comme butée de guidage pour éviter de plonger trop profondément à travers l’os.
- Utilisez les mouvements axiaux du bras robotique pour ajuster finement la profondeur de perçage, réduisant ainsi la manipulation fastidieuse de la protection elle-même.
7. Ouvrez la dure-mère
- Appliquez la cautérisation monopolaire sur la dure-mère à l’aide de la sonde de cautérisation monopolaire (voir tableau des matériaux) à travers le tube de guidage de 2,55 mm.
8. Implantez le boulon de fixation de l’électrode
- Vissez le boulon crânien (voir tableau des matériaux) en place le long de la trajectoire de l’électrode.
- Appliquez un capuchon de fixation d’électrode doté d’un joint interne caoutchouté, qui minimise la perte de liquide céphalo-rachidien (LCR).
9. Placez l’électrode
- Positionnez le bras robotique à 190 mm de la cible visée.
- Avec le capuchon doucement desserré sur le boulon, utilisez un obturateur intracrânien (voir Tableau des matériaux) pour créer doucement la trajectoire parenchymateuse. Palpez doucement pour détecter tout vaisseau sanguin potentiel le long de la trajectoire.
- Ensuite, délivrez une électrode intracrânienne à travers le guide de 2,55 mm (qui reste fixé sur le bras robotique), le long de sa trajectoire, jusqu’à la profondeur cible pré-mesurée.
REMARQUE : Ces électrodes sont marquées préopératoirement à 190 mm, et par conséquent, des précautions doivent être prises pour s’assurer que le robot est correctement positionné à la même profondeur de la cible (c’est-à-dire 190 mm) pour une livraison sûre et précise de chaque électrode. - Enfin, verrouillez le capuchon pour fixer l’électrode en position.
10. Fixez les électrodes
- Fixez chaque électrode individuelle à la profondeur cible prévue, à l’aide d’un capuchon de boulon.
REMARQUE : Selon la conception et le fabricant de l’électrode, il peut être nécessaire de placer l’électrode en s’appuyant uniquement sur le boulon implanté plutôt que d’utiliser le tube de guidage sur le support de l’instrument.
11. Traiter les saignements
- Parfois, des saignements à l’endroit du boulon sont rencontrés. Traitez les saignements avec une irrigation douce. Enquêter davantage sur les saignements abondants 4,6.
12. Enregistrements peropératoires
- Une fois que toutes les électrodes ont été placées, placez et fixez des électrodes de terre supplémentaires. Connectez l’ensemble de l’installation à l’équipement d’enregistrement et obtenez un enregistrement peropératoire.
- La qualité des enregistrements intracrâniens est interprétée par les équipes de neurologie et de neurochirurgie afin de s’assurer que des signaux adéquats sont obtenus de chaque électrode et de confirmer que tout fonctionne correctement.
13. Concluez
- Appliquez la pommade à la bacitracine sur chaque site d’électrode/boulon. Ensuite, enveloppez soigneusement (individuellement) à la main chaque électrode/boulon à l’aide d’une gaze imbibée de bétadine.
- Déconnectez l’appareil robotique du cadre Leksell.
- Retirez délicatement la tête du patient du cadre Leksell, en prenant soin de protéger les électrodes/boulons.
- Appliquez un pansement stérile pour fixer en toute sécurité les fils qui sont enroulés et sécurisés.
Résultats
L’utilisation du guidage robotique stéréotaxique pour l’EEG a permis de placer les électrodes de manière sûre, précise et rapide. La figure 1 illustre un exemple représentatif de placement d’électrodes sEEG. Pour examiner l’efficacité de cette méthode, nous avons compilé les journaux chirurgicaux de tous les cas de sEEG réalisés en 2023 (n=66). Le temps écoulé entre l’entrée du patient dans la pièce et l’incision (temps de préparation), l’entrée du patient dans la pièce jusqu’à la fermeture (temps de la chambre) et le temps écoulé entre l’incision et la fermeture (temps chirurgical) ont été extraits. Il est important de noter que le temps de configuration comprend le temps d’anesthésie (et toute sa variabilité inhérente), en plus du placement du cadre Leksell G, de l’imagerie avec le cadre en place et de la configuration (y compris l’enregistrement) du robot. Le nombre moyen d’électrodes implantées était de 19,2 ; la durée moyenne d’une chambre était de 279,6 minutes ; et la durée chirurgicale moyenne était de 181,0 minutes. Nous avons divisé le temps de salle et le temps chirurgical par le nombre d’électrodes implantées dans chaque cas pour calculer le « temps de salle par électrode » et le « temps chirurgical par électrode ». Le temps moyen de chambre par électrode était de 14,9 minutes et le temps chirurgical moyen par électrode était de 9,6 minutes. Nous avons constaté que les deux mesures « par électrode » avaient tendance à diminuer à mesure que le nombre d’électrodes implantées augmentait (Figure 2). Les repères montés sur le cadre ont été utilisés dans 23/66 cas, dans lesquels l’imagerie tomodensitométrique peropératoire (via le bras O) a été utilisée pour un enregistrement stéréotaxique supplémentaire. Le temps de configuration a été augmenté dans ces cas avec les repères montés sur cadre et le flux de travail de tomodensitométrie peropératoire (118,6 min contre 88,3 min), ainsi que le temps de salle par électrode (18,7 min contre 12,9 min).
Figure 1 : Radiographie représentative de l’implantation EEG : Imagerie radioscopique fluoroscopique peropératoire à partir d’une vue antéropostérieure. L’image montre le placement linéaire d’électrodes de stéréoélectroencéphalographie (sEEG) du côté gauche sans aucune déformation de trajectoire. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Temps de fonctionnement du sEEG. Le temps chirurgical est calculé de l’incision à la fermeture. Le temps de la chambre est calculé de l’entrée à la fermeture de la salle. Chaque temps est divisé par le nombre d’électrodes implantées dans le boîtier pour donner un temps « par électrode », puis moyenné sur tous les cas avec un nombre donné d’électrodes implantées. Les barres d’erreur représentent l’erreur type, et les barres R2 indiquent le coefficient de détermination d’un modèle linéaire simple. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure supplémentaire 1 : Images cérébrales médianes et latérales, mettant en évidence la vascularisation du cerveau. Cette figure est tirée de Szikla et al (1977)5 avec autorisation. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Figure supplémentaire 2 : Exemple de planification. Cette figure est reproduite à partir du Cleveland Clinic Epilepsy Center, avec autorisation. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Discussion
L’utilisation de cadres stéréotaxiques pour placer des électrodes sEEG intracérébrales est bien établie dans la littérature, ce qui confirme qu’il s’agit d’une méthode sûre et précise 1,2,9,10,12. De plus, il existe une gamme de nombres d’électrodes qui peuvent être utilisés dans l’EEG, nécessitant parfois plus d’électrodes pour étudier des hypothèses plus larges d’organisation et de propagation précoces des crises, en particulier dans l’épilepsie MR-négative (non lésionnelle)7. Il a été démontré que l’utilisation d’un guidage robotique lors de la mise en place d’un sEEG augmente la vitesse et la facilité de placement des électrodes tout en maintenant l’exactitude et la précision des techniques classiques. Par exemple, des séries antérieures ont montré une réduction de 40 % du temps d’implantation par électrode en comparant l’utilisation d’un bras robotique aux techniques classiques basées sur le cadre7. Cet avantage est particulièrement observé dans les cas où un grand nombre d’électrodes sont placées. Le temps de montage et de démontage du robot reste constant, tandis que l’efficacité améliorée des mouvements du bras robotique par rapport aux ajustements manuels du cadre est aggravée par l’augmentation du nombre de trajectoires. Par exemple, dans notre série, lorsque l’on compare l’implantation de 13 électrodes à l’implantation de 25 électrodes, le temps de pièce par électrode passe de 15,1 minutes à 6,2 minutes (Figure 2). Bien que nos données ne tiennent pas compte des facteurs de confusion significatifs, qui peuvent inclure le temps d’anesthésie variable et la familiarité des stagiaires en soins infirmiers ou en neurochirurgie avec la méthode, une simple régression linéaire comparant le nombre d’électrodes aux temps chirurgicaux représente >70 % de la variance. Cela démontre une fois de plus la valeur du guidage robotique stéréotaxique dans les cas sEEG où un plus grand nombre d’électrodes sont implantées.
En ce qui concerne les étapes critiques de l’intervention, il convient de souligner que la co-inscription du cadre à l’anatomie du patient sur l’imagerie est impérative. Cela peut être accompli à l’aide d’un enregistrement facial (basé sur le laser), de repères implantés de manière rigide dans le crâne du patient ou de marqueurs repères appliqués sur le cadre lui-même, comme le montre la vidéo ci-dessous. D’après notre expérience, les temps chirurgicaux sont plus courts lors de l’utilisation de la technique de co-enregistrement de reconnaissance faciale intégrée (basée sur le laser) du système robotique, et l’imagerie peropératoire supplémentaire pour le repérage de la monture/repère est renonce. Cependant, la précision stéréotaxique lors de l’utilisation de repères rigides et basés sur des cadres permet une erreur de repérage légèrement plus avantageuse (de l’ordre moyen de 0,77 mm)11.
Une autre étape critique de la méthode d’implantation sEEG repose sur une précision minutieuse dans le perçage des trous de bavure à travers lesquels les électrodes sont placées. Ceci est effectué par le tube de guidage de 2,55 mm solidement fixé au porte-instruments du bras robotique. L’exploitation des mouvements axiaux du bras robotique (et l’utilisation du porte-instrument lui-même comme dispositif de protection) peut accélérer le flux de travail opérationnel en réduisant le temps passé à ajuster un dispositif de protection séparé sur le foret lui-même.
Une autre étape critique finale de la méthode sEEG est la mise en place de l’électrode, qui est conventionnellement effectuée après l’utilisation d’un obturateur fin pour préparer le tractus parenchymateux cérébral (tout en palpant les vaisseaux sanguins pour assurer un passage sûr). L’électrode elle-même peut être placée soit à travers le support d’instrument du bras robotique avant l’insertion à travers le matériel du boulon sEEG, soit simplement (directement) à travers le boulon sEEG implanté. Ce flux de travail dépend en grande partie de la marque, de la conception et du fabricant de la technologie d’électrode sEEG utilisée pour la procédure. Dans les deux cas, il faut prendre soin de mesurer la longueur de l’électrode qui sera placée à l’intérieur du crâne, de manière à ce qu’elle soit conforme au plan préopératoire.
Enfin, le risque le plus important de l’EEG est lié au risque d’hémorragie, qui est cité dans de grandes séries cliniques comme étant aussi faible que 0,04 % à 0,08 % par électrode 1,2,9,10. Cela peut inclure la formation d’un hématome épidural, sous-dural ou intracérébral. Par conséquent, le patient est soigneusement examiné postopératoire et une tomodensitométrie immédiate est obtenue après la procédure pour exclure la possibilité d’une complication. Il convient de noter que le risque d’hémorragie est atténué par une planification préopératoire minutieuse des trajectoires des électrodes à l’aide de deux modalités d’imagerie (TDM et IRM avec contraste), afin d’assurer un échantillonnage précis par des trajectoires stéréotaxiques qui évitent les collisions avec les structures vasculaires. Néanmoins, la vigilance de l’équipe chirurgicale doit être maintenue pendant l’intervention pour tout signe inquiétant de saignement, qui doit être traité rapidement s’il se produit. D’autres risques notables de l’EEG sont liés à l’infection et au déficit neurologique transitoire/permanent, entre autres.
Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Kit de boulon crânien d’ancrage, style LSB | Ad-Tech | LSB-BX-05 | L’une des nombreuses tailles disponibles |
| Sonde de cautérisation monopolaire jetable | Kirwan | 30-6021 | 25,0 cm |
| GE OEC 9900 Elite Mobile C-Arm | GE | ge oec 9900 | |
| O-Arm peropératoire CT | Medtronic | BI-700-00273 | |
| Obturateur intracrânien (stylet) avec butée | de profondeurDixi | ACS-770S-10 | Obturateur pour la création de trajectoire |
| ROSA One Brain : Neurochirurgie robotique | Zimmer | Biomet ROSAS00203 | |
| Spencer Sonde Profondeur Électrode | Ad-Tech | SD06R-SP05X-000 | L’une des nombreuses tailles et configurations disponibles |
Références
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