Una pipeline per il 3D multimodalità integrazione di immagini e progettazione assistita da computer in chirurgia dell'epilessia

L'obiettivo generale di questa descrizione della pipeline del software è quello di consentire la diffusione del software stesso in altri centri, consentendo ad altri gruppi di beneficiare dell'integrazione di immagini multimodali 3D nella chirurgia dell'epilessia. I principali vantaggi sono che tutte le fasi delle valutazioni pre-chirurgiche dell'epilessia, tra cui la registrazione delle immagini, la segmentazione anatomica e la pianificazione assistita da computer, possono essere eseguite su un'unica piattaforma software. La visualizzazione 3D delle strutture cerebrali, abbinata all'integrazione di immagini multimodali e al pianificatore automatico di traiettorie multiple per l'impianto di elettrodi, sono strumenti rilevanti per aumentare l'efficacia e la sicurezza della chirurgia dell'epilessia.

La visualizzazione 3D multimodale dell'imaging cerebrale strutturale e funzionale, comprese le strutture e le funzioni normali e anormali, consente una pianificazione e un impianto più accurati e rapidi degli elettrodi di profondità. Inizia aprendo il software interno su un PC e carica i dati. Si noti la visualizzazione della finestra due a due, il gestore dati all'estrema sinistra, le icone in alto che rappresentano diversi strumenti di elaborazione delle immagini e lo strumento selezionato all'estrema destra.

Importa i dati facendo clic sull'icona "Apri". Scorri i diversi set di dati per garantirne la completezza. Successivamente, co-registra le singole immagini selezionando lo strumento NiftyReg dalle icone della velocità.

Selezionare neuronavigazione T1 con gadolinio in data manager da utilizzare come immagine di riferimento. Quindi, selezionare l'immagine mobile da co-registrare nell'immagine di riferimento. Definire il nome e la posizione dell'immagine registrata.

Impostate i parametri di ottimizzazione sul livello numero quattro, il livello su prestazioni come tre, il numero di iterazione su cinque e il tipo di co-registrazione su corpo rigido. Fare clic su Esegui per co-registrare il corpo rigido automatizzato. Quindi, verificare l'accuratezza della co-registrazione ispezionando l'immagine registrata rispetto all'immagine di riferimento.

Modificare la trasparenza dell'immagine registrata facendo clic con il pulsante destro del mouse sull'immagine in Gestione dati e spostando il cursore di opacità. Inizia selezionando l'immagine da segmentare in Gestione dati, quindi seleziona lo strumento Editor di segmentazione dalle icone della velocità. Utilizza strumenti di segmentazione avanzati per disegnare la regione di interesse su diverse sezioni di imaging sui piani assiale, coronale e sagittale.

Infine, selezionare Interpolazione 3D per visualizzare la struttura segmentata in evoluzione in una finestra 3D. Conferma la segmentazione per generare un nuovo file Nifty della struttura segmentata. Fare clic con il pulsante destro del mouse sul file Nifty in Gestione dati e selezionare la superficie del poligono liscia.

Inizia selezionando il file immagine dall'intera parcellazione cerebrale su Data Manager e assicurati che questa immagine sia co-registrata con l'immagine di riferimento. Seleziona gli strumenti di elaborazione di base dalle icone della velocità. Applicare una soglia da uno a 5002 per creare una maschera binaria della corteccia.

Fare clic con il pulsante destro del mouse sul file Nifty in Gestione dati e selezionare la superficie del poligono liscia. Selezionare lo strumento di estrazione del recipiente per estrarre i modelli di superficie dei recipienti. Quindi, scegli il set di dati dell'immagine vascolare.

Specificare il nome e la posizione del file Nifty di estrazione del recipiente. Fare clic su Esegui"per eseguire l'estrattore del vaso. Applicare una maschera intracranica al risultato utilizzando la funzione di moltiplicazione degli strumenti di elaborazione delle immagini di base per rimuovere i vasi extracranici.

Infine, per eseguire il rendering delle regioni di interesse come superfici 3D, selezionare l'icona dell'estrattore di superfici e definire la soglia per l'estrazione delle superfici. Selezionare Applica e assegnare un nome al rendering della superficie in Gestione dati. Per iniziare, eseguire un pianificatore di traiettorie multiple selezionando l'icona del pianificatore di traiettorie.

Selezionare la risonanza magnetica Neuronavigation T1 come immagine di riferimento. Quindi, seleziona i punti target, come l'amigdala, l'ippocampo, l'insula o il giro cingolato, tenendo premuto il tasto Maiusc e facendo clic con il pulsante sinistro del mouse. Oppure carica i punti target dal file precedentemente salvato.

Successivamente, selezionare i punti di ingresso e la maschera di esclusione del cuoio capelluto nel menu a discesa allegato, al fine di limitare la ricerca di possibili punti di ingresso solo a un'area chirurgicamente fattibile. Contrassegnare dall'elenco a discesa le superfici delle strutture critiche che le traiettorie devono evitare. Selezionate le impostazioni avanzate e regolate i vincoli definiti dall'utente relativi alla lunghezza della traiettoria, all'angolo di entrata e alla distanza tra le traiettorie.

Quindi, eseguire un pianificatore multi-traiettoria selezionando Aggiungi nuovo piano e ricalcolare il piano. Quindi, utilizzare l'icona della velocità di visualizzazione del rischio per valutare i profili di rischio e sicurezza dopo la pianificazione della traiettoria. Prendi nota delle metriche per la lunghezza, l'angolo di ingresso, il rischio cumulativo, la distanza minima dal vaso sanguigno e i rapporti tra sostanza grigia e bianca.

Seleziona la mappa dei rischi" in Gestione dati facendo clic su una traiettoria specifica per mostrare una mappa di contorno con codice colore che sovrasta la maschera di esclusione del cuoio capelluto. Si noti che i potenziali punti di ingresso sono codificati a colori in base al livello di rischio, in modo che il rosso rappresenti un rischio elevato e il verde rappresenti un rischio basso per qualsiasi traiettoria selezionata. Successivamente, esporta i piani e i modelli in sala operatoria.

Per fare ciò, assicurati prima che l'immagine di riferimento sia stata caricata in formato icona, quindi apri lo strumento di esportazione S7. Definire l'immagine di riferimento, i piani, le traiettorie e i modelli da esportare e specificare la destinazione dell'archivio salvato. Quindi eseguire lo strumento di esportazione S7.

Infine, caricare l'archivio salvato su una chiavetta USB per il trasferimento a un sistema di neuronavigazione in sala operatoria. Caricare la cartella archiviata sul sistema di neuronaivgation per l'implementazione clinica delle traiettorie pianificate. Questo protocollo consente un'integrazione delle immagini più semplificata, nonché la visualizzazione e la pianificazione 3D prima di un intervento chirurgico per l'epilessia.

La pianificazione assistita da computer genera impianti più sicuri ed efficienti, che possono essere completati in modo rapido rispetto alla pianificazione manuale. In questo caso, viene mostrato un risultato tipico del pianificatore 3D multi-traiettoria. Le strutture critiche che sono state inserite sono vene, arterie e solci superficiali, che consentono impianti di elettrodi più precisi.

Questo video dovrebbe fornire una buona comprensione dei principi dell'integrazione di immagini multimodali e dell'uso della pianificazione assistita da computer. A seconda della quantità di imaging da includere, la preparazione dei componenti di imaging è difficile da integrare nel display multimodale 3D, può richiedere ore. Se sono presenti errori nei dati di origine, questi rimarranno dopo l'integrazione.

Durante il tentativo di questo protocollo, è importante ricordare che la qualità delle strutture anatomiche segmentate è la chiave per garantire risultati accurati della pianificazione assistita da computer. Questo software fornisce strumenti facili da usare in un'unica piattaforma, in modo tale da non richiedere formazione o competenza specialistica, è conveniente ed è facilmente traducibile nella pratica clinica. Inoltre, questo software potrebbe essere facilmente applicato ad altre aree della neurochirurgia, come la resezione di tumori vicino alla corteccia eloquente, la lesione focale e l'erogazione di stimolazione target.

La piattaforma software interna è in continuo sviluppo con l'aggiunta di nuovi strumenti e funzionalità per supportare tutte le fasi della gestione pre-chirurgica e della valutazione chirurgica. Non dimenticare che la neurochirurgia e l'impianto di dispositivi nel cervello comportano un rischio significativo e devono essere controllati attentamente in ogni fase del processo. Compresa l'esecuzione effettiva delle traiettorie, quale impianto degli elettrodi.