Questo protocollo presenta l'elettroencefalografia stereo robot-assistita (sEEG), un metodo per l'impianto stereotassico di elettrodi intracerebrali utilizzato per il monitoraggio invasivo delle crisi epilettiche in pazienti con epilessia refrattaria. Le tecniche che incorporano la guida robotica stereotassica per l'sEEG sono sicure e precise e possono migliorare l'efficienza chirurgica, soprattutto quando si impianta un numero maggiore di elettrodi.
Articolo metodologico
Stereoelettroencefalografia robotica guidata per il monitoraggio dell'epilessia invasiva
In questo articolo
Sommario
Abstract
La stereoelettroencefalografia (sEEG) descrive un metodo preciso per l'impianto stereotassico di elettrodi intracerebrali. I piani di impianto degli elettrodi sono realizzati secondo un'ipotesi di localizzazione formulata utilizzando dati semiologici, elettrofisiologici, anatomici e di imaging. Il posizionamento di questi elettrodi è una procedura invasiva comunemente eseguita durante l'indagine pre-chirurgica in pazienti con epilessia resistente ai farmaci che sono sottoposti a work-up per un potenziale trattamento chirurgico. La tecnica si è evoluta con l'introduzione dei sistemi di guida robotica stereotassica, offrendo una migliore efficienza chirurgica pur mantenendo la precisione e l'accuratezza dei classici metodi stereotassici basati su frame.
Qui presentiamo la nostra dimostrazione del sEEG a guida robotica, esaminando i principi del posizionamento del paziente, della registrazione e del posizionamento sicuro degli elettrodi. L'obiettivo del protocollo è quello di migliorare l'efficienza della tecnica, soprattutto in circostanze in cui vengono impiantati numerosi elettrodi, mantenendo la precisione, l'accuratezza e la sicurezza delle tecniche classiche basate su frame. Questo articolo fungerà da guida passo passo per la tecnica generale, oltre a evidenziare alcune considerazioni chiave sulla sicurezza e sfumature chirurgiche.
Introduzione
La stereoelettroencefalografia (sEEG) descrive un metodo preciso per l'impianto stereotassico di elettrodi intracerebrali secondo un'ipotesi di localizzazione formulata utilizzando dati semiologici, elettrofisiologici, anatomici e di imaging 1,2. Le basi di questo metodo derivano dal lavoro precedentemente pubblicato di Talairach et al., che hanno definito un sistema di coordinate referenziali tridimensionali del cervello utilizzando la commessura anteriore e la commessura posteriore come punti di riferimento interni, portando alla formazione di un "Atlante di Talairach"3. Il telaio di Talairach è stato progettato in concomitanza per consentire il posizionamento stereotassico degli elettrodi utilizzando l'imaging bidimensionale come i raggi X e l'angiografia. Negli anni successivi, ci sono state numerose innovazioni relative alle modalità di imaging tridimensionale, alla progettazione del telaio stereotassico, al posizionamento e alle tecniche di registrazione degli elettrodi e alla robotica intraoperatoria che hanno aumentato la velocità, la precisione e il flusso di lavoro del posizionamento degli elettrodi sEEG4. Queste innovazioni hanno aiutato i chirurghi a creare in modo affidabile e sicuro traiettorie nel cervello che raggiungono i loro obiettivi ed evitano strutture critiche, come i vasi sanguigni corticali, come mostrato nell'atlante cerebrale di Szikla (vedi Figura 1 supplementare e video)5.
Per quasi la metà di tutti i pazienti con epilessia refrattaria, le registrazioni invasive sono comunemente utilizzate per chiarire e definire la zona epilettogena, definita come la rete di organizzazione delle crisi e la propagazione precoce 6,7. Il sEEG è un metodo chirurgico che consente il campionamento in rete di registrazioni elettrofisiologiche provenienti dal cervello, comprese le strutture profonde come il lobo temporale mesiale, la regione orbitofrontale posteriore, l'insula e il giro cingolato, tra le altre sedi intracerebrali1. La risoluzione spazio-temporale dei dati sEEG è utile per decidere i passi successivi verso il processo decisionale chirurgico e può portare a risultati chirurgici di successo8. Inoltre, la procedura beneficia di un profilo di rischio basso, con più grandi serie che riportano un basso rischio (0,04-0,08% per elettrodo) di complicanze emorragiche 1,2,9,10. È importante sottolineare che il flusso di lavoro chirurgico del metodo sEEG ha recentemente beneficiato dell'introduzione delle moderne tecnologie robotiche, che qui miriamo a illustrare attraverso una presentazione della procedura stereotassica sEEG guidata da robot.
Presentazione del caso:
È inclusa una presentazione per una delle custodie utilizzate nelle riprese. Il paziente è un uomo di 46 anni con una storia di epilessia resistente ai farmaci nel contesto della displasia corticale dell'emisfero sinistro associata a polimicrogiria. Ha avuto un ampio esame pre-chirurgico, che ha portato a un'ipotesi pre-sEEG di epilessia focale nonostante la grande malformazione emisferica. Questa ipotesi è alla base del piano di impianto sEEG.
Pianificazione sEEG:
La pianificazione sEEG presso il nostro istituto viene eseguita secondo la scuola francese di epilettologia, utilizzando l'atlante di Talairach come mappa di pianificazione. È importante sottolineare che, secondo la nomenclatura standardizzata per questo sistema, le etichette di traiettoria con un apostrofo denotano il lato sinistro. Ad esempio, l'elettrodo A si rivolge all'amigdala destra, mentre l'elettrodo A' prende di mira l'amigdala sinistra. Viene impiegata una strategia di impianto ortogonale, il che significa che vengono identificati i bersagli e quindi vengono selezionate le traiettorie che si estendono ad angolo ortogonale lateralmente fino al cranio. Alcune regioni di interesse, come l'insula, richiedono traiettorie oblique, piuttosto che le traiettorie ortogonali standard. Bersagli come questi comportano un rischio più elevato e dovrebbero essere eseguiti da chirurghi specificamente addestrati nel metodo presso centri esperti di epilessia. È importante sottolineare che il numero di elettrodi utilizzati deve campionare l'ipotesi anatomo-elettro-clinica formulata per ogni paziente dall'équipe multidisciplinare di epilessia. Nel nostro istituto, questo varia in genere da 12 a 20 elettrodi.
L'esempio di pianificazione (Figura 2 supplementare e nel video) mostra un tipico piano di impianto sul lato sinistro, inclusi i target, i punti di ingresso e le etichette. Questo è mostrato sia sotto forma di tabella che incorporato nell'atlante di Talairach, il che facilita la comprensione anatomica del piano di impianto.
Protocollo
Questo studio è stato condotto in conformità con le linee guida del comitato di revisione interno della Cleveland Clinic sulla ricerca sui soggetti umani. Numero di studio IRB 09-847.
1. Pianificare le traiettorie degli elettrodi
- Utilizzare la risonanza magnetica (RM) con contrasto, insieme alla venografia TC, per pianificare attentamente le traiettorie stereotassiche che campionano efficacemente i bersagli selezionati dal team multidisciplinare coinvolto nella pianificazione pre-chirurgica del paziente.
- Identifica i bersagli e seleziona le traiettorie che evitano strutture critiche, come i vasi sanguigni.
NOTA: La pianificazione della traiettoria viene eseguita prima dell'intervento chirurgico, sulla stazione di pianificazione robotica. La risonanza magnetica contrastata dovrebbe distinguere chiaramente la materia bianca da quella grigia, poiché la stragrande maggioranza dei bersagli selezionati sono strutture di materia grigia. La risonanza magnetica contrastata mostra l'anatomia arteriosa, mentre la TC venogramma mostra l'anatomia venosa, in modo che il chirurgo possa evitare di danneggiare i vasi con le loro traiettorie. - Assicurarsi che l'équipe operatoria esegua un controllo finale il giorno dell'intervento. Assicurarsi che il team di monitoraggio esegua la misurazione del sistema robotico per selezionare gli elettrodi con lunghezza e spaziatura dei contatti appropriate.
2. Fissare la cornice stereotassica al cranio del paziente
- Quindi, fissare la cornice stereotassica al cranio del paziente utilizzando perni di dimensioni adeguate. Assicurarsi che il posizionamento del telaio non interferisca con le traiettorie pianificate degli elettrodi.
NOTA: La montatura Leksell è una buona opzione per il fissaggio della testa, in quanto consente un facile accesso al viso per il riconoscimento facciale (in caso di registrazione laser) e a entrambi i lati della testa, facilitando il posizionamento dell'elettrodo unilaterale o bilaterale1.
3. Co-registrare il frame Leksell con l'anatomia del paziente durante l'imaging
- Collegare i fiduciali di co-registrazione all'anatomia del paziente o al telaio stereotassico. Ottieni una scansione intraoperatoria del braccio a O, che acquisisce l'anatomia del paziente e i fiduciali.
- Unire la scansione intraoperatoria del braccio a O con le scansioni preoperatorie e utilizzare il braccio robotico per registrare le posizioni dei fiduciali. Il software del braccio robotico registrerà quindi la posizione dell'anatomia del paziente con le immagini di pianificazione e le traiettorie target.
NOTA: Esistono varie opzioni per la co-registrazione stereotassica, inclusa la registrazione facciale (basata su laser), o attraverso l'uso di imaging TC intraoperatorio accoppiato con l'uso di fiduciali montati sul cranio o non invasivi attaccati al telaio stesso (come in quest'ultimo caso esemplificato qui, utilizzando un nuovo dispositivo fiduciale che è stato recentemente convalidato11. L'uso di fiducial rigidamente attaccati accoppiati con una TC intraoperatoria fornisce la massima precisione e affidabilità e si adatta bene al flusso di lavoro operativo basato su robotica 2,3.
4. Collegare il dispositivo robotico al telaio della testa Leksell
- Una volta completata la registrazione, collegare il robot al telaio della testa stereotassica utilizzando un attacco a stella.
5. Prepara e drappeggia
- Applicare la preparazione sterile e i teli sulla pelle del paziente. Segnare i confini per l'esposizione chirurgica.
- Drappeggiare il braccio del robot. Successivamente, fissare la parte distale del braccio robotico, dotata di un portastrumenti, attraverso il telo.
6. Praticare dei fori di fresatura
- Guidare il braccio robotico nella posizione in linea con la traiettoria di ogni singolo elettrodo secondo la fase di pianificazione stereotassica preoperatoria.
- Utilizzare i movimenti assiali del braccio robotico per movimenti precisi lungo la traiettoria dell'elettrodo.
- Con il braccio robotico bloccato in posizione, praticare il foro della fresa attraverso un tubo guida da 2,55 mm fissato saldamente all'interno del portastrumenti.
- Utilizzare la protezione sul trapano come arresto guida per evitare di immergersi troppo in profondità nell'osso.
- Utilizzare i movimenti assiali del braccio robotico per regolare con precisione la profondità di foratura, riducendo così la manipolazione dispendiosa in termini di tempo della protezione stessa.
7. Aprire la dura madre
- Applicare il cauterismo monopolare alla dura madre utilizzando la sonda cauterizzazione monopolare (vedi Tabella dei materiali) attraverso il tubo guida da 2,55 mm.
8. Impiantare il bullone di fissaggio dell'elettrodo
- Avvitare il bullone cranico (vedi Tabella dei materiali) in posizione lungo la traiettoria dell'elettrodo.
- Applicare un cappuccio di fissaggio dell'elettrodo dotato di una guarnizione interna gommata, che riduce al minimo la perdita di liquido cerebrospinale (CSF).
9. Posizionare l'elettrodo
- Posizionare il braccio robotico a 190 mm dal bersaglio previsto.
- Con il cappuccio delicatamente allentato sul bullone, utilizzare un otturatore intracranico (vedi Tabella dei materiali) per creare delicatamente la traiettoria parenchimale. Palpare delicatamente per individuare eventuali vasi sanguigni lungo la traiettoria.
- Successivamente, erogare un elettrodo intracranico attraverso la guida da 2,55 mm (che rimane fissata sul braccio robotico), lungo la sua traiettoria, fino alla profondità target pre-misurata.
NOTA: Questi elettrodi sono contrassegnati prima dell'intervento a 190 mm e, pertanto, è necessario prestare attenzione per garantire che il robot sia posizionato in modo appropriato alla stessa profondità dal bersaglio (ad esempio, 190 mm) per un'erogazione sicura e precisa di ciascun elettrodo. - Infine, bloccare il cappuccio per fissare l'elettrodo in posizione.
10. Fissare gli elettrodi
- Fissare ogni singolo elettrodo alla profondità target prevista, utilizzando un cappuccio per bulloni.
NOTA: A seconda del design e del produttore dell'elettrodo, potrebbe essere necessario posizionare l'elettrodo basandosi esclusivamente sul bullone impiantato piuttosto che utilizzando il tubo guida sul supporto dello strumento.
11. Affrontare l'emorragia
- Occasionalmente, si riscontra sanguinamento nel sito del bullone. Affronta il sanguinamento con un'irrigazione delicata. Indagare ulteriormente il sanguinamento copioso 4,6.
12. Registrazioni intraoperatorie
- Una volta posizionati tutti gli elettrodi, posizionare e fissare gli elettrodi di terra aggiuntivi. Collegare l'intera configurazione all'apparecchiatura di registrazione e ottenere una registrazione intraoperatoria.
- La qualità delle registrazioni intracraniche viene interpretata dai team di Neurologia e Neurochirurgia per garantire che vengano ottenuti segnali adeguati da ogni elettrodo e per confermare che tutto funzioni correttamente.
13. Incartare
- Applicare l'unguento alla bacitracina su ogni singolo sito dell'elettrodo/bullone. Quindi, avvolgere accuratamente (singolarmente) a mano ogni elettrodo/bullone utilizzando una garza imbevuta di betadine.
- Scollegare il dispositivo robotico dal telaio Leksell.
- Rimuovere delicatamente la testa del paziente dal telaio Leksell, avendo cura di proteggere gli elettrodi/bulloni.
- Applicare una medicazione sterile per fissare in modo sicuro i fili avvolti e fissati.
Risultati
L'uso della guida robotica stereotassica per il sEEG ha portato a un posizionamento sicuro, preciso ed efficiente in termini di tempo. Un esempio rappresentativo di posizionamento dell'elettrodo sEEG è illustrato nella Figura 1. Per esaminare l'efficienza di questo metodo, abbiamo compilato i registri chirurgici di tutti i casi di sEEG eseguiti nel 2023 (n=66). Sono stati estratti il tempo dall'ingresso del paziente nella stanza fino all'incisione (tempo di configurazione), l'ingresso del paziente nella stanza fino alla chiusura (tempo di sala) e il tempo dall'incisione alla chiusura (tempo chirurgico). È importante sottolineare che il tempo di configurazione comprende il tempo di anestesia (e tutta la sua variabilità intrinseca), oltre al posizionamento del frame G di Leksell, all'imaging con il frame in posizione e alla configurazione (inclusa la registrazione) del robot. Il numero medio di elettrodi impiantati è stato di 19,2; la durata media della camera è stata di 279,6 minuti; e il tempo medio chirurgico è stato di 181,0 minuti. Abbiamo diviso la stanza e il tempo chirurgico per il numero di elettrodi impiantati in ciascun caso per calcolare il "tempo di stanza per elettrodo" e il "tempo chirurgico per elettrodo". Il tempo medio in camera per elettrodo è stato di 14,9 minuti e il tempo chirurgico medio per elettrodo è stato di 9,6 minuti. Abbiamo scoperto che entrambe le misure "per elettrodo" diminuivano all'aumentare del numero di elettrodi impiantati (Figura 2). I fiduciali montati su telaio sono stati utilizzati per 23/66 casi, in cui l'imaging TC intraoperatorio (tramite l'O-arm) è stato utilizzato per un'ulteriore registrazione stereotassica. Il tempo di configurazione è stato aumentato in quei casi con i fiduciali montati su telaio e il flusso di lavoro TC intraoperatorio (118,6 min rispetto a 88,3 minuti), nonché il tempo di stanza per elettrodo (18,7 minuti rispetto a 12,9 minuti).
Figura 1: Radiografia rappresentativa dell'impianto sEEG: Imaging a raggi X fluoroscopico intraoperatorio da una vista anteroposteriore. L'immagine mostra il posizionamento lineare degli elettrodi stereoelettroencefalografici (sEEG) del lato sinistro senza alcuna deformazione della traiettoria. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: Tempo di flusso operativo per sEEG. Il tempo chirurgico viene calcolato dall'incisione alla chiusura. Il tempo di permanenza della camera viene calcolato dall'ingresso alla chiusura della camera. Ogni tempo viene diviso per il numero di elettrodi impiantati nella custodia per ottenere un tempo "per elettrodo", e quindi calcolato la media tra tutti i casi con un dato numero di elettrodi impiantati. Le barre di errore mostrano l'errore standard e R2 mostra il coefficiente di determinazione per un modello lineare semplice. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 1 supplementare: Immagini cerebrali della linea mediana e laterale, che evidenziano la vascolarizzazione del cervello. Questa figura è ristampata da Szikla et al (1977)5 con il permesso. Clicca qui per scaricare questo file.
Figura supplementare 2: Esempio di pianificazione. Questa figura è ristampata dal Cleveland Clinic Epilepsy Center, con il permesso. Clicca qui per scaricare questo file.
Discussione
L'uso di frame stereotassici per posizionare elettrodi sEEG intracerebrali è ben consolidato in letteratura, supportandolo come un metodo sicuro e preciso 1,2,9,10,12. Inoltre, esiste una gamma di numeri di elettrodi che possono essere utilizzati nel sEEG, che a volte richiedono più elettrodi per indagare ipotesi più ampie di organizzazione e propagazione precoce delle crisi, specialmente nell'epilessia MR-negativa (non lesionale)7. È stato dimostrato che l'uso della guida robotica durante il posizionamento sEEG aumenta la velocità e la facilità di posizionamento degli elettrodi, mantenendo l'accuratezza e la precisione delle tecniche classiche. Ad esempio, le serie precedenti hanno mostrato una riduzione del 40% del tempo di impianto per elettrodo confrontando l'uso di un braccio robotico con le classiche tecniche basate su frame7. Questo vantaggio è particolarmente osservato nei casi in cui viene posizionato un gran numero di elettrodi. Il tempo di allestimento e smontaggio del robot rimane costante, mentre la maggiore efficienza dei movimenti del braccio robotico rispetto alle regolazioni manuali del telaio si aggrava all'aumentare del numero di traiettorie. Ad esempio, nella nostra serie, quando si confronta l'impianto di 13 elettrodi con l'impianto di 25 elettrodi, il tempo di stanza per elettrodo diminuisce da 15,1 minuti a 6,2 minuti (Figura 2). Sebbene i nostri dati non tengano conto di fattori confondenti significativi, che possono includere il tempo di anestesia variabile e la familiarità dei tirocinanti infermieristici o neurochirurgici con il metodo, una semplice regressione lineare che confronta il numero di elettrodi con i tempi chirurgici rappresenta il >70% della varianza. Ciò dimostra ulteriormente il valore della guida robotica stereotassica nei casi sEEG in cui viene impiantato un numero maggiore di elettrodi.
Per quanto riguarda le fasi critiche della procedura, va sottolineato che la co-registrazione del frame all'anatomia del paziente all'imaging è imperativa. Ciò può essere ottenuto utilizzando la registrazione facciale (basata su laser), fiduciali impiantati rigidamente nel cranio del paziente o marcatori fiduciali applicati al telaio stesso, come dimostrato nel video qui. Nella nostra esperienza, i tempi chirurgici sono inferiori quando si utilizza la tecnica di co-registrazione di riconoscimento facciale (basata su laser) integrata nel sistema robotico e si rinuncia all'imaging intraoperatorio aggiuntivo per la registrazione frame/fiducial. Tuttavia, l'accuratezza stereotassica quando si utilizzano marcatori fiduciali basati su frame rigidamente attaccati offre un errore di registrazione leggermente più vantaggioso (dell'ordine medio di 0,77 mm)11.
Un altro passaggio critico nel metodo di impianto sEEG si basa su un'attenta precisione nella perforazione dei fori di fresatura attraverso i quali vengono posizionati gli elettrodi. Questa operazione viene eseguita attraverso il tubo di guida da 2,55 mm saldamente fissato al portastrumenti del braccio robotico. Sfruttando i movimenti assiali del braccio robotico (e utilizzando il portastrumenti stesso come dispositivo di protezione) è possibile accelerare il flusso di lavoro operativo riducendo il tempo impiegato per regolare un dispositivo di protezione separato sulla punta del trapano stessa.
Un'altra fase critica del metodo sEEG è il posizionamento dell'elettrodo, che viene convenzionalmente eseguito dopo l'uso di un otturatore fine per preparare il tratto parenchimale cerebrale (durante la palpazione dei vasi sanguigni per garantire un passaggio sicuro). L'elettrodo stesso può essere posizionato attraverso il portastrumenti del braccio robotico prima dell'inserimento attraverso l'hardware del bullone sEEG, o semplicemente (direttamente) attraverso il bullone sEEG impiantato. Questo flusso di lavoro dipende in gran parte dalla marca, dalla progettazione e dal produttore della tecnologia degli elettrodi sEEG utilizzata per la procedura. In entrambi i casi, bisogna fare attenzione a misurare la lunghezza dell'elettrodo che verrà posizionato all'interno del cranio, in modo che sia conforme al piano preoperatorio.
Infine, il rischio più importante di sEEG riguarda il rischio di emorragia, che è citato in ampie serie cliniche per essere compreso tra lo 0,04% e lo 0,08% per elettrodo 1,2,9,10. Ciò può includere la formazione di ematomi epidurali, subdurali o intracerebrali. Pertanto, il paziente viene esaminato attentamente dopo l'intervento e dopo la procedura viene ottenuta una TAC immediata per escludere la possibilità di una complicanza. Da notare che il rischio di emorragia è mitigato da un'attenta pianificazione preoperatoria delle traiettorie degli elettrodi utilizzando due modalità di imaging (TC con mezzo di contrasto e RM), per garantire un campionamento accurato mediante traiettorie stereotassiche che evitano la collisione con le strutture vascolari. Tuttavia, durante la procedura deve essere mantenuta la vigilanza da parte dell'équipe chirurgica per eventuali segni di sanguinamento preoccupanti, che dovrebbero essere affrontati prontamente nel caso in cui si verifichino. Altri rischi notevoli della sEEG riguardano, tra gli altri, l'infezione e il deficit neurologico transitorio/permanente.
Dichiarazioni
Gli autori non hanno conflitti di interesse da rivelare.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Kit di bulloni cranici di ancoraggio, stile LSB | Ad-Tech | LSB-BX-05 | Una delle tante misure disponibili |
| Sonda per cauterizzazione monopolare monouso | Kirwan | 30-6021 | 25,0 cm |
| GE OEC 9900 Elite Mobile C-Arm | GE | ge oec 9900 | |
| Intraoperatorio O-Arm CT | Medtronic | BI-700-00273 | |
| Otturatore intracranico (stiletto) con arresto di profondità | Otturatore Dixi | ACS-770S-10 | per la creazione di traiettorie |
| ROSA One Brain: Neurochirurgia robotica | Zimmer Biomet | ROSAS00203 | |
| Elettrodo di profondità della sonda Spencer | Ad-Tech | SD06R-SP05X-000 | Una delle tante dimensioni e configurazioni disponibili |
Riferimenti
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