Un pipeline pour la 3D multimodalité Intégration image et assistée par ordinateur Planification en chirurgie de l'épilepsie

L'objectif général de cette description du logiciel Pipeline est de permettre la diffusion de ce logiciel dans d'autres centres, offrant ainsi à d'autres équipes la possibilité de bénéficier de l'intégration d'images 3D multimodales en chirurgie de l'épilepsie. Les principaux avantages résident dans le fait que toutes les étapes de l'évaluation préchirurgicale de l'épilepsie, incluant l'enregistrement d'images, la segmentation anatomique et la planification assistée par ordinateur, peuvent être réalisées sur une seule plateforme logicielle. La visualisation 3D des structures cérébrales, associée à l'intégration d'images multimodales et au planificateur automatique de trajectoires multiples pour l'implantation d'électrodes, constitue un outil pertinent pour améliorer l'efficacité et la sécurité de la chirurgie de l'épilepsie.

L'affichage 3D multimodal de l'imagerie cérébrale structurelle et fonctionnelle, incluant les structures et fonctions normales et anormales, permet une planification et une implantation plus précises et plus rapides des électrodes profondes. Commencez par ouvrir le logiciel interne sur un ordinateur personnel et chargez les données. Remarquez l'affichage en fenêtres deux par deux, le gestionnaire de données situé tout à gauche, les icônes en haut représentant différents outils de traitement d'images, et l'outil sélectionné tout à droite.

Importez les données en cliquant sur l'icône « ouvrir ». Parcourez les différents jeux de données pour en assurer l'exhaustivité. Ensuite, co-enregistrez les images individuelles en sélectionnant l'outil NiftyReg parmi les icônes rapides.

Sélectionnez la T1 de neuronavigation avec gadolinium dans le gestionnaire de données à utiliser comme image de référence. Ensuite, sélectionnez l'image flottante à co-enregistrer sur l'image de référence. Définissez le nom et l'emplacement de l'image enregistrée.

Définissez les paramètres d'optimisation sur le niveau quatre, le niveau à exécuter sur trois, le nombre d'itérations sur cinq et le type de co-registration sur corps rigide. Cliquez sur Exécuter pour effectuer la co-registration automatique du corps rigide. Ensuite, vérifiez la précision de la co-registration en examinant l'image enregistrée par rapport à l'image de référence.

Modifiez la transparence de l'image enregistrée en cliquant avec le bouton droit sur l'image dans le gestionnaire de données, puis en déplaçant le curseur d'opacité. Commencez par sélectionner l'image à segmenter dans le gestionnaire de données, puis choisissez l'outil d'édition de segmentation parmi les icônes rapides. Utilisez les outils avancés de segmentation pour dessiner la région d'intérêt sur plusieurs coupes d'imagerie dans les plans axial, coronal et sagittal.

Enfin, sélectionnez l'interpolation 3D pour visualiser la structure segmentée en évolution dans une fenêtre 3D. Validez la segmentation afin de générer un nouveau fichier Nifty de la structure segmentée. Cliquez avec le bouton droit sur le fichier Nifty dans le gestionnaire de données, puis sélectionnez « lissage de la surface polygonale ».

Commencez par sélectionner le fichier image de la parcellisation complète du cerveau dans le gestionnaire de données, et assurez-vous que cette image est co-registrée avec l'image de référence. Sélectionnez les outils de traitement de base parmi les icônes rapides. Appliquez un seuil compris entre 1 et 5002 pour créer un masque binaire du cortex.

Cliquez avec le bouton droit sur le fichier Nifty dans le gestionnaire de données, puis sélectionnez l'option de lissage de la surface polygonale. Sélectionnez l'outil d'extraction de vaisseaux pour extraire les modèles surfaciques des vaisseaux. Ensuite, choisissez le jeu de données d'image vasculaire.

Spécifiez le nom et l'emplacement du fichier Nifty d'extraction des vaisseaux. Cliquez sur Exécuter pour lancer l'outil d'extraction des vaisseaux. Appliquez un masque intracrânien au résultat en utilisant la fonction de multiplication des outils de traitement d'image de base afin d'éliminer les vaisseaux extracrâniens.

Enfin, pour rendre les régions d'intérêt sous forme de surfaces 3D, sélectionnez l'icône d'extraction de surface et définissez le seuil d'extraction de la surface. Cliquez sur appliquer et nommez le rendu de surface dans le gestionnaire de données. Commencez par exécuter un planificateur de trajectoires multiples en sélectionnant l'icône du planificateur de trajectoires.

Sélectionnez l'IRM T1 de neuronavigation comme image de référence. Ensuite, sélectionnez les points cibles, tels que l'amygdale, l'hippocampe, l'insula ou le gyrus du cingulum, en maintenant la touche Maj enfoncée et en cliquant avec le bouton gauche de la souris. Ou chargez les points cibles à partir du fichier précédemment enregistré.

Ensuite, sélectionnez les points d'entrée ainsi que le masque d'exclusion du cuir chevelu dans le menu déroulant joint afin de limiter la recherche des points d'entrée possibles à une zone uniquement chirurgicalement praticable. Indiquez les surfaces des structures critiques que les trajectoires doivent éviter, à partir de la liste déroulante. Sélectionnez les paramètres avancés et ajustez les contraintes définies par l'utilisateur concernant la longueur de la trajectoire, l'angle d'entrée et la distance entre les trajectoires.

Ensuite, exécutez un planificateur multi-trajectoires en sélectionnant « ajouter un nouveau plan » puis en recalculant le plan. Utilisez ensuite l'icône « vitesse » de la visualisation des risques pour évaluer les profils de risque et de sécurité après la planification des trajectoires. Notez les métriques relatives à la longueur, à l'angle d'entrée, au risque cumulatif, à la distance minimale par rapport au vaisseau sanguin, ainsi qu'aux rapports matière grise/matière blanche.

Sélectionnez la « carte de risque » dans le gestionnaire de données en cliquant sur une trajectoire spécifique pour afficher une carte de contours codée par couleurs superposée au masque d'exclusion du cuir chevelu. Notez que les points d'entrée potentiels sont codés par couleurs selon le niveau de risque, le rouge indiquant un risque élevé et le vert un risque faible pour toute trajectoire sélectionnée. Ensuite, exportez les plans et les modèles vers la salle d'opération.

Pour ce faire, assurez-vous tout d'abord que l'image de référence a été chargée au format icône, puis ouvrez l'outil d'exportation S7. Définissez l'image de référence, les plans, les trajectoires et les modèles à exporter, puis spécifiez la destination de l'archive enregistrée. Exécutez ensuite l'outil d'exportation S7.

Enfin, transférez l'archive enregistrée sur une clé USB pour son transfert vers un système de neuronavigation en salle d'opération. Chargez le dossier archivé sur le système de neuronavigation afin de mettre en œuvre cliniquement les trajectoires planifiées. Ce protocole permet une intégration d'images plus fluide, ainsi qu'une visualisation et une planification en 3D avant une chirurgie d'épilepsie.

La planification assistée par ordinateur permet des implantations plus sûres et plus efficaces, réalisables en un temps réduit par rapport à la planification manuelle. Ici, un résultat typique est présenté à partir du planificateur 3D à trajectoires multiples. Les structures critiques saisies sont les veines, les artères et les sillons superficiels, ce qui permet des implantations d'électrodes plus précises.

Ce vidéo devrait vous permettre de bien comprendre les principes de l'intégration d'images multimodales et de la planification assistée par ordinateur. Selon la quantité d'images à inclure, la préparation des composants d'imagerie peut être difficile à intégrer à l'affichage tridimensionnel multimodal, et peut prendre plusieurs heures. S'il existe des erreurs dans les données sources, celles-ci subsisteront après l'intégration.

Lors de la mise en œuvre de ce protocole, il est essentiel de garder à l'esprit que la qualité des structures anatomiques segmentées est déterminante pour garantir des résultats précis dans la planification assistée par ordinateur. Ce logiciel met à disposition des outils faciles à utiliser sur une seule et même plateforme, ne nécessitant ni formation spécialisée ni expertise particulière, tout en étant rentable et facilement transposable à la pratique clinique. De plus, ce logiciel pourrait être aisément appliqué à d'autres domaines de la neurochirurgie, tels que l'ablation de tumeurs situées à proximité du cortex éloquent, les lésions focales et la stimulation ciblée.

La plateforme logicielle interne est en développement continu, de nouveaux outils et fonctionnalités étant ajoutés pour soutenir toutes les étapes de la prise en charge préchirurgicale et de l'évaluation chirurgicale. N'oubliez pas que la neurochirurgie et l'implantation de dispositifs dans le cerveau comportent des risques importants et doivent être soigneusement vérifiées à chaque étape du processus, y compris lors de l'exécution effective des trajectoires, qui correspond à l'implantation des électrodes.