Summary
Методология SEEG упрощена и сделана быстрее с помощью стереотаксического робота. Особое внимание необходимо уделить регистрации предоперационной объемной МРТ пациенту до использования робота в операционной. Робот упрощает процедуру, что приводит к сокращению времени операции и точной имплантации.
Abstract
Методология SEEG завоевала популярность в Северной Америке за последнее десятилетие как средство локализации эпилептогенной зоны (EZ) до операции по поводу эпилепсии. В последнее время применение роботизированной стереотаксической системы наведения для имплантации электродов SEEG стало более популярным во многих центрах эпилепсии. Техника использования робота требует предельной точности на этапе предоперационного планирования, а затем техника оптимизируется во время операционной части методологии, поскольку робот и хирург работают согласованно, чтобы имплантировать электроды. Здесь подробно описана точная оперативная методика использования робота для управления имплантацией электродов SEEG. Также обсуждается основное ограничение процедуры, а именно ее сильная зависимость от возможности регистрации пациента на предоперационном объемном магнитно-резонансном снимке (МРТ). В целом, было показано, что эта процедура имеет низкий уровень заболеваемости и чрезвычайно низкий уровень смертности. Использование роботизированной стереотаксической системы наведения для имплантации электродов SEEG является эффективной, быстрой, безопасной и точной альтернативой традиционным стратегиям ручной имплантации.
Introduction
По оценкам, рефрактерная с медицинской точки зрения эпилепсия (ПМР) поражает пятнадцать миллионов человек во всеммире1. Поэтому многие из этих пациентов вполне могут быть вылечены хирургическим путем. Хирургия эпилепсии опирается на точную локализацию теоретизированной эпилептогенной зоны (EZ) для проведения хирургических резекций. Жан Тайлараш и Жан Банко разработали методологию стереоэлектроэнцефалографии (SEEG) в 1950-х годах как метод более точной локализации EZ на основе электрофизиологии эпилептического мозга in situ как в корковых, так и в глубоких структурах 2,3. Однако только недавно методология SEEG начала завоевывать популярность в Северной Америке4.
В рамках методологии SEEG во всем мире используются различные методики и технологии, основанные на клиническом опыте разных специалистов и центров эпилепсии 5,6,7. Однако в последнее время наблюдается эволюция хирургических методов, используемых для имплантации электродов SEEG, выходящих за рамки классических стратегий, основанных на ручном использовании каркаса головы. В частности, было показано, что использование роботизированных стереотаксических систем наведения является точной альтернативой имплантации SEEG8. Роботизированная имплантация может безопасно и эффективно использоваться теми, кто имеет хирургический опыт и ищет более быстрый и автоматизированный подход к имплантации электродов.
Здесь обсуждаются конкретные шаги, предпринятые при использовании роботизированной стереотаксической системы наведения для имплантации электродов SEEG. Несмотря на то, что методология SEEG была описана ранее, здесь особое внимание уделяется хирургической технике, используемой с использованием робота9.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Все устройства, используемые здесь, одобрены FDA, и протокол, содержащийся в нем, представляет собой стандарт лечения в нашем учреждении. Таким образом, для детализации этого протокола не требовалось одобрения IRB.
1. Предимплантационный этап
- Создайте анатамо-электроклиническую (AEC) гипотезу.
ПРИМЕЧАНИЕ: Создание гипотезы AEC основано на координации нескольких неинвазивных методов для идентификации потенциального EZ. Группа экспертов, включая эпилептологов, радиологов и хирургов эпилепсии, обычно созывает совещание для обсуждения клинических данных для каждого пациента, чтобы создать гипотезу AEC, которая служит исходной гипотезой для EZ пациента. Подробности о том, как это достигается, выходят за рамки этой статьи. - Определите наилучшую методологию инвазивного мониторинга в зависимости от местоположения гипотезы AEC. В таблице 1 перечислены различные сценарии, для которых SEEG предпочтительнее субдуральных сеток (SDG) с глубинными электродами или без них для инвазивного мониторинга.
- После того, как пациент будет признан кандидатом на оценку SEEG, создайте стратегию имплантации.
ПРИМЕЧАНИЕ: Стратегия имплантации должна адекватно охватывать область, идентифицированную как часть гипотезы AEC, а также более широкую эпилептогенную сеть в целом и соседние области красноречивой коры. Этот мониторинг помогает хирургу определить границы резекции.- Сделайте предоперационную объемную МРТ и КТА.
- Перенесите изображения в формате DICOM в собственное программное обеспечение для планирования стереотаксического робота и выполните слияние изображений (T1 + гадолиниевая МРТ в сочетании с CTA).
ПРИМЕЧАНИЕ: Слияние изображений выполняется автоматически программным обеспечением робота. Нужно только выбрать исследования, которые необходимо объединить. - Спланируйте траекторию каждого отдельного массива электродов в рамках 3D-реконструкции слияния МРТ-КТА, убедившись, что максимизируйте выборку из множества областей, включая поверхностные, промежуточные и глубокие корковые и подкорковые области в рамках гипотезы AEC.
- Определите каждую траекторию, вручную выбрав точку входа на поверхность и глубокую целевую точку для каждого электрода.
ПРИМЕЧАНИЕ: Как правило, лучше всего сначала использовать рабочее расстояние 150 мм от буровой платформы до глубокой целевой точки, а затем отрегулировать глубину, чтобы максимально уменьшить рабочее расстояние для повышения точности имплантации.
- Определите каждую траекторию, вручную выбрав точку входа на поверхность и глубокую целевую точку для каждого электрода.
- Проверяйте каждую траекторию имплантации.
- Просмотрите каждый электрод в реконструкции слияния 3D МРТ-КТА индивидуально, чтобы убедиться, что траектория не ставит под угрозу какие-либо сосудистые структуры, корректируя любые траектории по мере необходимости.
- Просмотрите общую схему имплантации в 3D-реконструкции МРТ, оценив наличие столкновений траекторий.
- Убедитесь, что все точки входа на поверхность кожи находятся на расстоянии не менее 1,5 см друг от друга, так как все, что находится ближе к этому, будет препятствовать последующей имплантации.
2. Оперативная техника
- В операционной подготовьте пациента и поместите его на спину, готовя стереотаксического робота к операции.
- Интубировать под общим наркозом согласно рекомендациям анестезиолога. Используйте пропофол для достаточной анестезии и проверьте с помощью адекватных электрофизиологических записей, сертифицированных клиническим эпилептологом.
- Зафиксируйте голову пациента с помощью трехточечной фиксации держателя головы.
ПРИМЕЧАНИЕ: Это стандартная 4-точечная рама Lexell. Иногда одна из передних стоек будет удалена, чтобы облегчить регистрацию робота пациенту, как описано ниже. Поэтому фиксацию относят к 3-точечной. - Расположите робота у головы пациента так, чтобы расстояние между основанием роботизированной руки и средней точкой черепа составляло 70 см. Зафиксируйте робота в нужном положении и закрепите трехточечный держатель головы на роботе.
ПРИМЕЧАНИЕ: Не вносите больше никаких изменений в положение пациента или робота по истечении этого времени. Любая дальнейшая корректировка после этого момента потенциально может привести к неточностям имплантации. - Используйте полуавтоматическую лазерную систему распознавания лиц, чтобы зарегистрировать предоперационную объемную МРТ у пациента, следуя всем подсказкам, выданным роботом.
- Откалибруйте лазер с помощью установленного инструмента калибровки расстояния.
- Выберите предустановленные анатомические ориентиры лица вручную с помощью лазера. Затем регистрация завершается, так как робот автоматически сканирует лицевую поверхность.
- Подтвердите точность регистрации, сопоставив дополнительные независимые поверхностные ориентиры с зарегистрированными МРТ.
ПРИМЕЧАНИЕ: Запланированные траектории затем автоматически проверяются программным обеспечением робота.
- Подготовьте и задрапируйте пациента стандартным стерильным способом.
- Задрапируйте роботизированную рабочую руку стерильным пластиком.
- Прикрепите буровую платформу с рабочей канюлей диаметром 2,5 мм к манипулятору робота.
- Вживите болты по назначенным траекториям.
- Выберите нужную траекторию на сенсорном экране робота.
- Нажмите на педаль робота, чтобы начать движение роботизированной руки по правильной траектории. При достижении правильного положения манипулятор автоматически блокируется роботом.
- Вставьте сверло диаметром 2 мм в рабочую канюлю и с его помощью создайте точечное отверстие по всей толщине черепа.
- Вскрывайте твердую мозговую оболочку изолированным перфоратором из твердой мозговой оболочки с помощью монополярного прижигания на низких настройках.
ПРИМЕЧАНИЕ: Вскрытие твердой мозговой оболочки может быть особенно сложным у маленьких детей. Поскольку твердая мозговая оболочка не полностью прилипает к внутренним слоям черепа, ее очень легко сместить, а не открыть твердую мозговую оболочку, не заметив этого. - Плотно вкрутите направляющий болт в каждое отверстие штифта.
- Измерьте расстояние от буровой платформы до направляющего болта с помощью стерильной линейки.
ПРИМЕЧАНИЕ: Это фиксированное расстояние, связанное с длиной сверлильного адаптера.- Вычтите это измеренное расстояние из значения расстояния «платформа до цели», используемого при планировании траектории.
ПРИМЕЧАНИЕ: Помните, что рекомендуется всегда использовать стандартную платформу 150 мм для нацеливания на расстояние, если нет необходимости изменить это расстояние. Использование этого стандарта упростит этот шаг в операционной. - Запишите и запишите результат, так как он будет использоваться позже в качестве окончательной длины имплантированного электрода.
- Вычтите это измеренное расстояние из значения расстояния «платформа до цели», используемого при планировании траектории.
- Измерьте и запишите окончательную длину электрода и убедитесь, что она соответствует вновь рассчитанной длине болта. Убедитесь, что электрод и болт имеют одинаковые этикетки, чтобы избежать путаницы во время имплантации электрода.
- Повторите шаги 2.2.1 – 2.2.7 для каждого болта (т. е. имплантируйте все болты) и соответствующим образом отметьте все электроды.
- Смените хирургические перчатки и откройте новое стерильное поле.
- Имплантируйте все электроды на целевую глубину с помощью имплантированных болтов.
- Вставьте стилет диаметром 2 мм через направляющий болт на предполагаемую глубину конечного электрода, рассчитанную после предварительной имплантации болта.
- Сразу же вставьте электрод через болт после снятия стилета и вкрутите электрод в болт для фиксации.
- Убедитесь, что электрод имеет соответствующую маркировку.
- Повторите шаги 2.4.1 – 2.4.3 для каждого электрода.
- Подключите электроды к аппарату клинической электрофизиологии.
- Оберните голову пациента, используя стандартную технику перевязки головы.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Абсолютным показателем успеха после использования методики SEEG является отсутствие судорог у пациента, что в конечном итоге следует за успешной имплантацией электродов, успешными электрофизиологическими записями, а также успешной резекцией ЭЗ. Такой случай показан на рисунке 1. На панелях A и B рисунка 1 показаны два теста (одиночная позитронно-эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) и магнитоэлектроэнцефалография (МЭГ) соответственно), которые помогают в создании гипотезы AEC. Однако обсуждение идентификации ЭЗ и завершения последующей резекции выходит за рамки данной статьи. Однако, когда оценка SEEG показывает, что пациент является плохим кандидатом на хирургическое вмешательство по ряду причин (AEC перекрывается с красноречивой корой, мультифокальная эпилиптогенность и т. Д.), Помощь пациенту избежать хирургического вмешательства, безусловно, может быть классифицирована как успешное исследование. Здесь основное внимание уделяется успешному анатомическому размещению электродов и отсутствию осложнений в качестве показателя успеха при использовании этой методологии. Таким образом, на рисунке 1C показано расположение электрода в лобной оперкулярной и дорсальной островковой области. На рисунке 1D показана резекция правого оперкулума и островковой доли на послеоперационном МРТ T1.
На рисунке 2 показана подходящая установка операционной, успешная установка болтов и успешная имплантация электродов для методологии SEEG. В исследовании 200 пациентов, перенесших в общей сложности 2 663 имплантации электродов SEEG в нашем центре, только у 5 пациентов возникли осложнения. Частота раневой инфекции, геморрагических осложнений и преходящего неврологического дефицита составила 0,08% на электрод, 0,08% на электрод и 0,04% на электрод при общей заболеваемости 2,5% на пациента и смертности 0% на пациента.
| Клинический сценарий | Метод выбора | Второй вариант |
| МРТ поражения: потенциальное эпилептогенное поражение расположено поверхностно, рядом или в непосредственной близости от красноречивой коры. -ИЛИ- МРТ без поражения: гипотетическая ЭЗ, расположенная в непосредственной близости от красноречивой коры |
СБГ | СИГ |
| МРТ поражения: потенциальное эпилептогенное поражение локализуется в глубоких корковых и подкорковых областях. -ИЛИ- МРТ без поражения: гипотетический EZ расположен глубоко или расположен в невыразительных областях. |
СИГ | SBG с глубинами |
| Необходимость проведения двусторонних разведок и/или повторных операций | СИГ | SBG с глубинами |
| После выхода из строя субдуральных решеток | СИГ | SBG с глубинами |
| Когда гипотеза AEC предполагает участие более обширной мультилобарной эпилептической сети. | СИГ | SBG с глубинами |
| Подозрение на эпилепсию лобной доли в сценарии МРТ без поражения. | СИГ | СИГ |
Таблица 1. Критерии отбора ЦУР (с глубинными электродами или без них) по сравнению с SEEG для инвазивного мониторинга пациентов с рефрактерной с медицинской точки зрения фокальной эпилепсией.
Рисунок 1: Компоненты методики СТЕРЕО-ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИИ. Панели А и В показывают неинвазивные предимплантационные локализационные тесты (например, иктальный ОФЭКТ-А и МЭГ-сканирование - В), демонстрирующие потенциальную эпилептогенность, локализованную в правых оперкулярно-островковых областях. На панели C показано расположение электрода R в лобной оперкулярной и дорсальной островковой области, из которой эпилептическая активность была продемонстрирована локальными полевыми потенциалами. На панели D показано послеоперационное МРТ-изображение Т1 (сагиттальный вид), демонстрирующее резекцию правой оперкулярной и островковой долей. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: СТЕРЕО-ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЯ роботизированный метод. На рисунке представлена интраоперационная цифровая картина роботизированной техники на этапе бурения. Роботизированная рука точно направляет шаг сверления, позволяя (после открытия твердой мозговой оболочки и положения направляющего болта) окончательно имплантировать глубинный электрод. Роботизированная рука оснащена адаптером 2,55 мм, который позволяет точно выровнять сверло диаметром 2,5 мм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Тщательное определение гипотезы AEC в сочетании с особенно детальным вниманием к разработке стратегии имплантации - это то, что в конечном итоге определит успех методологии SEEG для каждого отдельного пациента. Таким образом, тщательное предоперационное планирование процедуры имеет решающее значение и делает операцию относительно простой и с низким риском. Как правило, лучше всего ориентировать траектории ортогонально к сагиттальной средней линии, тем самым облегчая анатомо-электрофизиологическую корреляцию в будущем, а также получая более высокую точность во время имплантации. Однако в некоторых случаях могут использоваться косые траектории. В частности, когда косая траектория позволяет отбирать несколько мишеней в рамках гипотезы AEC, это может быть предпочтительнее, поскольку это уменьшит общее количество электродов, которые должны быть имплантированы для адекватного отбора проб. Поэтому стратегия имплантации должна учитывать трехмерную, динамическую, разнонаправленную пространственно-временную организацию эпилептической активности и пути, по которым она следует.
Поскольку использование стереотаксического робота настолько важно для всей операционной техники, описанной в настоящем документе, рекомендуется, чтобы хирург приобрел практический опыт работы с одним из этих интраоперационных роботов, прежде чем использовать его в операционной. Знакомство с работой аппаратного и программного обеспечения, связанного со стереотаксической системой наведения, не только повысит безопасность пациента, но и увеличит скорость процедуры и облегчит оптимизированный оперативный опыт. Кроме того, как подробно описано в протоколе, важно, чтобы хирург и все ассистенты меняли хирургические перчатки и открывали новое стерильное поле после имплантации всех болтов и до имплантации электродов. Это делается для предотвращения заражения.
Предостережением к этой методике является важность точной регистрации пациента на 3D-реконструкцию предоперационной МРТ. Любое отклонение в регистрации или отклонение от нее будет проявляться в снижении точности имплантации для каждого электрода. Поэтому крайне важно, чтобы регистрация тщательно проверялась на протяжении всей процедуры имплантации, чтобы убедиться, что она начинается правильно и остается таковой. Любые опасения по поводу неточной имплантации должны быть устранены с проверкой регистрации и, при необходимости, перерегистрацией.
В конечном счете, существует множество способов завершения стереотаксической имплантации этих глубинных электродов, но, по опыту авторов, использование стереотаксического робота обеспечивает гораздо более предпочтительный (эффективный и точный) оперативный опыт, а также очень низкий уровень заболеваемости и чрезвычайно низкий уровень смертности. Кроме того, предыдущее исследование точности имплантации, достигнутой с помощью этого протокола, показало высокий уровень точности имплантации10. Приведенные здесь результаты и выводы согласуются с ранее опубликованной литературой о заболеваемости по методике SEEG 11,12,13,14,15.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторам раскрывать нечего.
Acknowledgments
У авторов нет благодарностей.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2 mm drill bit | DIXI | KIP-ACS-510 | For opening the cranium |
| Coagulation Electrode Dura | DIXI | KIP-ACS-600 | for opening and coagulating the dura |
| Cordless driver | Stryker | 4405-000-000 | to drive the drill bit |
| Leksell Coordinate Frame G | Elekta | 14611 | For head fixation |
| Microdeep Depth Electrode | DIXI | D08-**AM | SEEG electrodes that are implanted, complete with: guide bolt and stylet, as described in manuscript. |
| ROSA | Medtech | n/a | stereotactic guidance system with robotic arm, complete with: robotic arm, calibration tool, registration laser, head frame attachment, and software, as described in the manuscript. |
| Stylet | DIXI | ACS-770S-10 | for creating a path through the parenchyma for the electrode |
References
- World Health Organization. Epilepsy. , (2018).
- Talairach, J., Bancaud, J.
- Bancaud, J., Talairach, J. Functional organization of the supplementary motor area. Data obtained by stereo-E.E.G. Neurochirurgie. 13, 343-356 (1967).
- Jehi, L. The Epileptogenic Zone: Concept and Definition. Epilepsy Currents. 18 (1), 12-16 (2018).
- Nowell, M., et al. A novel method for implementation of frameless StereoEEG in epilepsy surgery. Operative Neurosurgery. 10 (4), 525-534 (2014).
- 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).
- 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).
- González-Martínez, J., et al. Technique, results, and complications related to robot-assisted stereoelectroencephalography. Neurosurgery. 78 (2), 169-180 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- Serletis, D., et al. The stereotactic approach for mapping epileptic networks: a prospective study of 200 patients. Journal of Neurosurgery. 121, 1239-1246 (2014).
- 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).
- Munyon, C., et al. The 3-dimensional grid: a novel approach to stereoelectroencephalography. Neurosurgery. 11, 127-133 (2015).
- 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).
