Summary
De SEEG-methodologie wordt vereenvoudigd en sneller gemaakt met een stereotactische robot. Er moet zorgvuldig aandacht worden besteed aan de registratie van de preoperatieve volumetrische MRI aan de patiënt voorafgaand aan het gebruik van de robot op de OK. De robot stroomlijnt de procedure, wat leidt tot kortere operatietijden en nauwkeurige implantaties.
Abstract
De SEEG-methodologie heeft het afgelopen decennium in Noord-Amerika aan populariteit gewonnen als een middel om de epileptogene zone (EZ) voorafgaand aan epilepsiechirurgie te lokaliseren. Onlangs is de toepassing van een robotisch stereotactisch geleidingssysteem voor implantatie van SEEG-elektroden populairder geworden in veel epilepsiecentra. De techniek voor het gebruik van de robot vereist extreme precisie in de pre-chirurgische planningsfase en vervolgens wordt de techniek gestroomlijnd tijdens het operatieve deel van de methodologie, terwijl de robot en de chirurg samenwerken om de elektroden te implanteren. Hierin is een gedetailleerde nauwkeurige operatieve methodologie van het gebruik van de robot om implantatie van SEEG-elektroden te begeleiden. Een belangrijke beperking van de procedure, namelijk de zware afhankelijkheid van het vermogen om de patiënt te registreren voor een preoperatief volumetrisch magnetisch resonantiebeeld (MRI), wordt ook besproken. Over het algemeen is aangetoond dat deze procedure een laag morbiditeitscijfer en een extreem laag sterftecijfer heeft. Het gebruik van een robotisch stereotactisch geleidingssysteem voor de implantatie van SEEG-elektroden is een efficiënt, snel, veilig en nauwkeurig alternatief voor conventionele handmatige implantatiestrategieën.
Introduction
Medisch refractaire epilepsie (MRE) treft naar schatting vijftien miljoen mensen wereldwijd1. Veel van deze patiënten kunnen daarom heel goed worden behandeld met een operatie. Epilepsiechirurgie is afhankelijk van de precieze lokalisatie van de getheoretiseerde epileptogene zone (EZ) om chirurgische resecties te begeleiden. Jean Tailarach en Jean Bancaud ontwikkelden de stereo-elektro-encefalografie (SEEG) methodologie in de jaren 1950 als een methode voor het nauwkeuriger lokaliseren van de EZ op basis van de in situ elektrofysiologie van het epileptische brein in zowel corticale als diepe structuren 2,3. Pas onlangs is de SEEG-methodologie echter in Noord-Amerika in de smaak gevallen4.
Verschillende technieken en technologieën worden over de hele wereld gebruikt als onderdeel van de SEEG-methodologie, gebaseerd op de klinische ervaring van verschillende professionals en epilepsiecentra 5,6,7. Onlangs is er echter een evolutie geweest van de chirurgische technieken die worden gebruikt om SEEG-elektroden te implanteren, buiten de klassieke handmatige headframe-gebaseerde strategieën. Met name het gebruik van robotische stereotactische geleidingssystemen is een nauwkeurig alternatief gebleken voor SEEG-implantatie8. Robotimplantatie kan veilig en effectief worden gebruikt door mensen met chirurgische expertise die op zoek zijn naar een snellere, meer geautomatiseerde benadering van elektrode-implantatie.
Hierin worden de specifieke stappen besproken die worden genomen bij het gebruik van een robotisch stereotactisch geleidingssysteem voor de implantatie van SEEG-elektroden. Hoewel de SEEG-methodologie al eerder is beschreven, wordt hierbij bijzondere aandacht besteed aan de chirurgische techniek die wordt gebruikt bij het gebruik van de robot9.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle apparaten die hierin worden gebruikt, zijn door de FDA goedgekeurd en het protocol dat hierin is opgenomen, vormt de zorgstandaard in onze instelling. Als zodanig was er geen IRB-goedkeuring nodig voor de detaillering van dit protocol.
1. Pre-implantatiefase
- Maak een anatamo-elektroklinische (AEC) hypothese.
OPMERKING: Het creëren van de AEC-hypothese is afhankelijk van de coördinatie van meerdere niet-invasieve technieken voor het identificeren van de potentiële EZ. Een team van experts, waaronder epileptologen, radiologen en epilepsiechirurgen, zal meestal een vergadering bijeenroepen om de klinische gegevens voor elke patiënt te bespreken om de AEC-hypothese te creëren, die dient als de eerste hypothese voor de EZ van de patiënt. De details van hoe dit wordt bereikt, vallen buiten het bestek van dit artikel. - Identificeer de beste methodologie voor invasieve monitoring, afhankelijk van de locatie van de AEC-hypothese. Tabel 1 geeft een overzicht van de verschillende scenario's waarvoor SEEG de voorkeur heeft boven subdurale rasters (SDG) met of zonder diepte-elektroden voor invasieve monitoring.
- Nadat een patiënt in aanmerking komt voor SEEG-evaluatie, maakt u een implantatiestrategie.
OPMERKING: De implantatiestrategie moet voldoende betrekking hebben op het gebied dat is geïdentificeerd als onderdeel van de AEC-hypothese, evenals het bredere epileptogene netwerk in het algemeen en aangrenzende gebieden van de welsprekende cortex. Deze monitoring helpt de chirurg bij het bepalen van de grenzen van de resectie.- Verkrijg een pre-operatieve volumetrische MRI en CTA.
- Breng de beelden in DICOM-formaat over naar de native planningssoftware van de stereotactische robot en voer beeldfusie uit (T1 + Gadolinium MRI gefuseerd met CTA).
OPMERKING: Beeldfusie wordt automatisch uitgevoerd door de software van de robot. Men hoeft alleen maar de studies te selecteren die moeten worden samengevoegd. - Plan het traject van elke individuele elektrode-array binnen de 3D-reconstructie van de MRI-CTA-fusie, waarbij u ervoor zorgt dat de bemonstering uit een groot aantal gebieden wordt gemaximaliseerd, waaronder oppervlakkige, intermediaire en diepe corticale en subcorticale gebieden binnen de AEC-hypothese.
- Definieer elk traject door handmatig het oppervlakte-ingangspunt en het diepe doelpunt voor elke elektrode te selecteren.
OPMERKING: Over het algemeen is het het beste om in eerste instantie een werkafstand van 150 mm van het boorplatform tot het diepe doelpunt te gebruiken en vervolgens de diepte aan te passen om de werkafstand maximaal te verkleinen om de implantatienauwkeurigheid te verbeteren.
- Definieer elk traject door handmatig het oppervlakte-ingangspunt en het diepe doelpunt voor elke elektrode te selecteren.
- Controleer elk implantatietraject.
- Bekijk elke elektrode in de 3D MRI-CTA-fusiereconstructie afzonderlijk om er zeker van te zijn dat het traject geen vasculaire structuren in gevaar brengt en eventuele trajecten indien nodig aanpast.
- Bekijk het algemene implantatieschema in de 3D MRI-reconstructie en beoordeel op eventuele baanbotsingen.
- Controleer of de toegangspunten van het oppervlak allemaal minstens 1,5 cm uit elkaar liggen op het huidoppervlak, omdat alles wat dichterbij komt dan dit onbetaalbaar zou zijn voor implantatie later.
2. Operatietechniek
- Bereid in de OK de patiënt voor en plaats ze achterover terwijl u de stereotactische robot voorbereidt op een operatie.
- Intubate onder algemene anesthesie volgens de aanbevelingen van de anesthesist. Gebruik propofol voor voldoende anesthesie en controleer door adequate elektrofysiologische opnames zoals gecertificeerd door een klinische epileptoloog.
- Bevestig het hoofd van de patiënt met behulp van een driepuntsfixatiekophouder.
OPMERKING: Dit is een standaard 4-punts Lexell-frame. Af en toe wordt een van de voorste palen verwijderd om de registratie van de robot bij de patiënt te vergemakkelijken, zoals later beschreven. Daarom wordt de fixatie 3-punts genoemd. - Plaats de robot aan het hoofd van de patiënt, zodanig dat de afstand tussen de basis van de robotarm en het middelpunt van de schedel 70 cm is. Vergrendel de robot in positie en bevestig de driepuntshoofdhouder aan de robot.
OPMERKING: Pas na deze tijd de positie van de patiënt of de robot niet meer aan. Elke verdere aanpassing na dit punt zal mogelijk leiden tot implantatie-onnauwkeurigheden. - Gebruik het semi-automatische lasergebaseerde gezichtsherkenningssysteem om de preoperatieve volumetrische MRI bij de patiënt te registreren, volgens alle aanwijzingen van de robot.
- Kalibreer de laser met het ingestelde afstandskalibratiegereedschap.
- Selecteer de vooraf ingestelde anatomische gezichtsherkenningspunten handmatig met de laser. De registratie wordt vervolgens voltooid omdat de robot automatisch het gezichtsoppervlak scant.
- Bevestig de nauwkeurigheid van de registratie door aanvullende onafhankelijke oppervlakteoriëntatiepunten te correleren met de geregistreerde MRI.
OPMERKING: De geplande trajecten worden vervolgens automatisch geverifieerd door de robotsoftware.
- Bereid de patiënt voor en drapeer deze op standaard steriele wijze.
- Drapeer de robotwerkarm met steriel plastic.
- Bevestig het boorplatform, met een 2,5 mm werkende canule, aan de robotarm.
- Implanteer de bouten langs hun aangewezen trajecten.
- Selecteer het gewenste traject op het touchscreen van de robot.
- Stap op het robotpedaal om de beweging van de robotarm naar het juiste traject te initiëren. Wanneer de juiste positie is bereikt, wordt de arm automatisch vergrendeld door de robot.
- Steek een boor van 2 mm door de werkcanule en gebruik deze om een gaatje te maken door de gehele dikte van de schedel.
- Open de dura met een geïsoleerde durale perforator met behulp van monopolaire cautery op een lage stand.
OPMERKING: Het openen van de dura kan bijzonder uitdagend zijn bij kleine kinderen. Omdat de dura niet volledig hecht aan de interne lagen van de schedel, is het heel gemakkelijk om de dura te verplaatsen in plaats van te openen zonder het te merken. - Schroefgeleidingsbout stevig in elk pengat.
- Meet de afstand van het boorplatform tot de geleidingsbout met behulp van een steriele liniaal.
OPMERKING: Dit is een vaste afstand gerelateerd aan de lengte van de booradapter.- Trek deze gemeten afstand af van de waarde van de afstand "platform tot doel" die wordt gebruikt bij het plannen van het traject.
OPMERKING: Vergeet niet dat de aanbeveling is om altijd het standaard 150 mm-platform te gebruiken om de doelafstand te bepalen, tenzij het nodig is om deze afstand te wijzigen. Het gebruik van deze standaard vereenvoudigt deze stap in de OK. - Noteer en noteer het resultaat omdat het later zal worden gebruikt als de uiteindelijke lengte van de geïmplanteerde elektrode.
- Trek deze gemeten afstand af van de waarde van de afstand "platform tot doel" die wordt gebruikt bij het plannen van het traject.
- Meet en noteer de uiteindelijke lengte van de elektrode en zorg ervoor dat deze overeenkomt met de nieuw berekende lengte voor de bout. Zorg ervoor dat de elektrode en bout bijpassende labels hebben om verwarring later tijdens de elektrode-implantatie te voorkomen.
- Herhaal stap 2.2.1 – 2.2.7 voor elke bout (d.w.z. implanteer alle bouten) en markeer alle elektroden dienovereenkomstig.
- Vervang chirurgische handschoenen en open een nieuw steriel veld.
- Implanteer alle elektroden op de doeldiepte via de geïmplanteerde bouten.
- Steek een stylet met een diameter van 2 mm door de geleidingsbout naar de beoogde diepte van de eindelektrode zoals berekend na implantatie van de bout eerder.
- Steek de elektrode onmiddellijk door de bout na het verwijderen van de stylet en schroef de elektrode in de bout voor fixatie.
- Zorg ervoor dat de elektrode op de juiste manier is gelabeld.
- Herhaal stap 2.4.1 – 2.4.3 voor elke elektrode.
- Sluit de elektroden aan op de hardware voor klinische elektrofysiologie.
- Wikkel het hoofd van de patiënt met behulp van de standaard hoofdverbandtechniek.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De absolute indicator van succes na gebruik van de SEEG-methodologie is aanvalsvrijheid voor de patiënt, die uiteindelijk volgt op succesvolle elektrode-implantaties, succesvolle elektrofysiologische opnames en succesvolle resectie van de EZ. Een dergelijk geval is weergegeven in figuur 1. Panelen A en B van figuur 1 tonen twee tests (respectievelijk computertomografie met enkele positronemissie (SPECT) en magneto-elektro-encefalografie (MEG)) die helpen bij het opstellen van de AEC-hypothese. De bespreking van de identificatie van de EZ en de voltooiing van de daaropvolgende resectie valt echter buiten het bestek van dit artikel. Wanneer SEEG-evaluatie echter aantoont dat een patiënt om een aantal redenen een slechte chirurgische kandidaat is (AEC overlapt met welsprekende cortex, multifocale epiliptogeniciteit, enz.), Kan het helpen van een patiënt om een operatie te vermijden zeker worden geclassificeerd als een succesvolle studie. Hier ligt de focus in plaats daarvan op de succesvolle anatomische plaatsing van de elektroden en de afwezigheid van complicaties als de indicator voor succes met behulp van deze methodologie. Als zodanig toont figuur 1C de positionering van een elektrode in het frontale operculaire en dorsale insulaire gebied. Figuur 1D toont de resectie van het rechter operculum en insula in een postoperatief T1 MRI-beeld.
Figuur 2 toont de juiste OK-instelling, succesvolle plaatsing van bouten en succesvolle elektrode-implantatie voor de SEEG-methodologie. In een studie van 200 patiënten die in totaal 2.663 SEEG-elektrode-implantaties in ons centrum ondergingen, ondervonden slechts 5 patiënten complicaties. De percentages van wondinfectie, hemorragische complicaties en voorbijgaand neurologisch tekort waren 0,08% / elektrode, 0,08% / elektrode en 0,04% / elektrode voor een totaal morbiditeitspercentage van 2,5% / patiënt en een sterftecijfer van 0% / patiënt.
| Klinisch scenario | Methode van keuze | Tweede optie |
| Laesie-MRI: Potentiële epileptogene laesie bevindt zich oppervlakkig, in de buurt van of in de nabijheid van de welsprekende cortex. -OF- Niet-laesie-MRI: Hypothetische EZ in de nabijheid van eloquente cortex |
SBG | SEEG |
| Laesie-MRI: Potentiële epileptogene laesie bevindt zich in diepe corticale en subcorticale gebieden. -OF- Niet-laesie-MRI: Hypothetische EZ bevindt zich diep of bevindt zich in niet-welsprekende gebieden. |
SEEG | SBG met dieptes |
| Noodzaak van bilaterale verkenningen en/of heroperaties | SEEG | SBG met dieptes |
| Na uitval van subdurale roosters | SEEG | SBG met dieptes |
| Wanneer de AEC-hypothese de betrokkenheid van een uitgebreider multilobair epileptisch netwerk suggereert. | SEEG | SBG met dieptes |
| Vermoedelijke frontale kwab epilepsie in niet-laesie MRI scenario. | SEEG | SEEG |
Tabel 1. Selectiecriteria voor SDG (met of zonder diepte-elektroden) versus SEEG voor invasieve monitoring van patiënten met medisch refractaire focale epilepsie.
Figuur 1: Componenten van de STEREO-ELECTRO-ENCEPHALOGRAPHY methodologie. Panelen A en B tonen niet-invasieve pre-implantatielokalisatietests (als ictale SPECT - A en MEG-scan - B) die potentiële epileptogeniteit aantonen die zich in de rechter operculair-insulaire gebieden bevindt. Paneel C toont de locatie van de R-elektrode, in het frontale operculaire en dorsale insulaire gebied, van waaruit epileptische activiteit werd aangetoond door lokale veldpotentialen. Paneel D toont postoperatief T1 MRI-beeld (sagittale weergave), dat rechter operculaire en insula-resectie aantoont. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: STEREO-ELECTRO-ENCEPHALOGRAPHY robotmethode. De figuur geeft een intra-operatief digitaal beeld weer van de robottechniek, tijdens de boorfase. De robotarm leidt de boorstap nauwkeurig, waardoor (na het openen van de dura en de positie van de geleidingsbout) de uiteindelijke implantatie van de diepte-elektrode mogelijk is. De robotarm is uitgerust met een 2,55 mm adapter, die een nauwkeurige uitlijning van de 2,5 mm boor mogelijk maakt. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Het nauwkeurig definiëren van de AEC-hypothese in combinatie met bijzonder gedetailleerde aandacht voor het ontwerp van de implantatiestrategie is uiteindelijk wat het succes van de SEEG-methodologie voor elke individuele patiënt zal bepalen. Als zodanig is een zorgvuldige pre-chirurgische planning van de procedure van cruciaal belang en zorgt voor een relatief eenvoudige operatie met een laag risico. Over het algemeen is het het beste om de trajecten orthogonaal op de sagittale middellijn te oriënteren, waardoor in de toekomst een gemakkelijkere anatomo-elektrofysiologische correlatie wordt vergemakkelijkt en ook een hogere precisie tijdens implantatie wordt verkregen. In sommige gevallen kunnen echter schuine trajecten worden gebruikt. In het bijzonder, wanneer een schuin traject de bemonstering van meerdere doelen binnen de AEC-hypothese mogelijk maakt, kan dit de voorkeur hebben omdat het het totale aantal elektroden dat moet worden geïmplanteerd voor adequate bemonstering zal verminderen. De implantatiestrategie moet daarom rekening houden met de driedimensionale, dynamische, multidirectionele spatiotemporele organisatie van epileptische activiteit en de paden die deze volgt.
Omdat het gebruik van de stereotactische robot zo cruciaal is voor de hele operatieve techniek die hierin wordt beschreven, wordt aanbevolen dat een chirurg hands-on ervaring opdoet in het werken met een van deze intraoperatieve robots voordat hij deze in de OK gebruikt. Bekendheid met de werking van de hardware en software in verband met het stereotactische geleidingssysteem zal niet alleen de patiëntveiligheid verbeteren, maar ook de snelheid van de procedure verhogen en een gestroomlijnde operatie-ervaring vergemakkelijken. Bovendien is het, zoals beschreven in het protocol, belangrijk dat de chirurg en alle assistenten chirurgische handschoenen vervangen en een nieuw steriel veld openen na de implantatie van alle bouten en voorafgaand aan de implantatie van de elektroden. Dit wordt gedaan om infectie te voorkomen.
Een waarschuwing voor deze methodologie is het belang van het nauwkeurig registreren van de patiënt voor 3D-reconstructie van de preoperatieve MRI. Elke variantie in de registratie, of afwijking daarvan, zal zich manifesteren in een verminderde implantatienauwkeurigheid voor elke elektrode. Het is daarom van cruciaal belang dat de registratie tijdens de implantatieprocedure zorgvuldig wordt gecontroleerd om er zeker van te zijn dat deze correct begint en als zodanig blijft. Elke bezorgdheid over een onnauwkeurige implantatie moet worden beantwoord met verificatie van de registratie en, indien nodig, herregistratie.
Uiteindelijk zijn er veel manieren om de stereotactische implantatie van deze diepte-elektroden te voltooien, maar in de ervaring van de auteurs biedt het gebruik van de stereotactische robot een veel betere (efficiënte en nauwkeurige) operatieve ervaring, evenals een zeer laag morbiditeitscijfer en een extreem laag sterftecijfer. Bovendien heeft een eerdere studie naar de implantatienauwkeurigheid die met dit protocol is bereikt, een hoge mate van implantatienauwkeurigheidaangetoond 10. De resultaten en conclusies hierin zijn congruent met eerder gepubliceerde literatuur over de morbiditeit van de SEEG-methodologie 11,12,13,14,15.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
De auteurs hebben geen erkenningen.
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).
