このプロトコルは、難治性てんかん患者の侵襲性発作モニタリングに使用される脳内電極の定位移植方法であるロボット支援立体脳波法(sEEG)を提示します。脳波の定位ロボットガイダンスを組み込んだ技術は、安全で正確であり、特により多くの電極を埋め込む場合に、手術効率を向上させる可能性があります。
この記事について
サマリー
要約
立体脳波記録法(sEEG)は、脳内電極の定位移植のための正確な方法を説明しています。電極注入計画は、記号論的、電気生理学的、解剖学的、およびイメージングデータを使用して定式化されたローカリゼーション仮説に従って作成されます。これらの電極の配置は、潜在的な外科的治療のための精密検査を受けている薬剤耐性てんかん患者の術前調査中に一般的に行われる侵襲的な手順です。この技術は、定位ロボット誘導システムの開始とともに進化し、従来のフレームベースの定位法の精度と精度を維持しながら、手術効率を向上させました。
ここでは、ロボット誘導脳波のデモンストレーションを紹介し、患者の位置決め、登録、安全な電極配置の原理を確認します。このプロトコルの目標は、特に多数の電極が埋め込まれている状況で、従来のフレームベースの技術の精度、精度、および安全性を維持しながら、技術の効率を向上させることです。この記事は、一般的な技術のステップバイステップガイドとして役立つだけでなく、いくつかの重要な安全性に関する考慮事項と外科的ニュアンスを強調します。
概要
立体脳波記録法(sEEG)は、記号学的、電気生理学的、解剖学的、および画像データ1,2を使用して定式化された局在仮説に従って、脳内電極の定位移植のための正確な方法を説明しています。この方法の基礎は、以前に発表されたTalairachらの研究に由来し、彼は前交連と後交連を内部ランドマークとして使用して脳の3次元参照座標系を定義し、「Talairach Atlas」3の形成につながりました。Talairachフレームは、X線や血管造影などの2次元イメージングを使用して電極の定位配置を可能にするために同時に設計されました。その後の数年間で、3次元イメージングモダリティ、定位フレーム設計、電極配置および記録技術、および術中ロボット工学に関連する多数の革新が行われ、脳波電極配置の速度、精度、およびワークフローが向上しました4。これらのイノベーションにより、外科医は、Szikla脳アトラスに示されているように、標的に到達する脳内の軌道を確実かつ安全に作成し、皮質血管などの重要な構造を回避することができました(補足図1およびビデオを参照)5。
全難治性てんかん患者のほぼ半数にとって、侵襲的記録は、発作組織と最も初期の増殖のネットワークとして定義されるてんかん原性ゾーンを解明および定義するために一般的に使用されています6,7。sEEGは、脳からの電気生理学的記録のネットワークサンプリングを可能にする外科的方法であり、近心側頭葉、後眼窩前頭領域、島、帯状回などの深部構造、他の脳内位置1。sEEGデータの時空間分解能は、外科的意思決定に向けた次のステップを決定するのに役立ち、成功した外科的結果8につながる可能性があります。さらに、この手順は低リスクプロファイルの恩恵を受けており、複数の大規模なシリーズが出血性合併症1,2,9,10のリスクが低い(電極あたり0.04-0.08%)と報告しています。重要なことに、sEEG法の外科的ワークフローは、最近、現代のロボット技術の導入の恩恵を受けており、ここでは定位ロボット誘導sEEG手順のプレゼンテーションを通じて説明することを目指しています。
ケースプレゼンテーション:
撮影に使用したケースの1つのプレゼンテーションが含まれています。患者は 46 歳の男性で、多小脳回に関連する左半球皮質異形成の状況で薬剤耐性てんかんの病歴があります。彼は広範な術前精密検査を受け、その結果、大きな半球奇形にもかかわらず、限局性てんかんの脳波前仮説が立てられました。この仮説は、脳波移植計画の基礎です。
脳波計画:
当院での脳波計画は、フランスのてんかん学派に従って行われ、計画マップとしてTalairachアトラスを使用しています。重要なことに、このシステムの標準化された命名法によれば、アポストロフィ付きの軌道ラベルは左側を示します。たとえば、A電極は右扁桃体を標的とし、A'電極は左扁桃体を標的にします。直交移植戦略が採用され、ターゲットが特定され、次に頭蓋骨に対して横方向に直交する角度で伸びる軌道が選択されます。島嶼部などの一部の対象領域では、標準の直交軌道ではなく、斜めの軌道が必要です。このような標的はリスクが高いため、経験豊富なてんかんセンターでこの方法の特別な訓練を受けた外科医が実施する必要があります。重要なことは、使用される電極の数は、集学的てんかんチームによって各患者に対して策定された解剖学的電気臨床仮説をサンプリングする必要があります。私たちの機関では、これは通常12〜20個の電極の範囲です。
計画例(補足図2 およびビデオ内)は、ターゲット、エントリーポイント、ラベルを含む典型的な左側移植計画を示しています。これは表形式で示され、Talairachアトラスに埋め込まれているため、移植計画の解剖学的理解が容易になります。
プロトコル
この研究は、クリーブランドクリニックの内部審査委員会のヒト被験者の研究に関するガイドラインに従って実施されました。IRB研究番号09-847。
1. 電極の軌道を計画する
- コントラスト付きの磁気共鳴(MR)イメージングとCT静脈造影法を使用して、患者の術前計画に関与する集学的チームが選択したターゲットを効果的にサンプリングする定位軌道を慎重に計画します。
- ターゲットを特定し、血管などの重要な構造を回避する軌道を選択します。
注:軌道計画は、手術前にロボット計画ステーションで行われます。コントラストMRIは、選択されるターゲットの大部分が灰白質構造であるため、白質と灰白質を明確に区別する必要があります。対照的なMRIは動脈の解剖学的構造を示し、CT静脈造影は静脈の解剖学的構造を示すため、外科医は血管の軌道による損傷を避けることができます。 - 手術当日に手術チームが最終チェックを行うようにしてください。監視チームがロボットシステムの測定を行い、適切な長さと接触間隔の電極を選択していることを確認します。
2.定位フレームを患者の頭蓋骨に取り付けます
- 次に、定位フレームを適切なサイズのピンを使用して患者の頭蓋骨に取り付けます。フレームの位置が計画された電極軌道に干渉しないことを確認してください。
注:Leksellフレームは、顔認識(レーザー登録の場合)のための顔へのアクセスや、頭の両側へのアクセスが容易なため、頭の固定に適したオプションであり、片側または両側の電極配置が容易になります1。
3. Leksellフレームをイメージング上の患者の解剖学的構造に共登録します
- 共レジストレーションフィデューシャルを患者の解剖学的構造または定位フレームに取り付けます。術中のOアームスキャンを取得し、患者の解剖学的構造と基準をキャプチャします。
- 術中Oアームスキャンを術前スキャンと統合し、ロボットアームを使用して基準の位置を登録します。その後、ロボットアームのソフトウェアは、患者の解剖学的構造の位置を計画画像および目標軌道と同時登録します。
注:定位同時登録には、顔面(レーザーベース)登録、または術中CTイメージングの使用と、フレーム自体に取り付けられた頭蓋骨マウントまたは非侵襲的基準の使用を組み合わせたさまざまなオプションがあります(後者の場合のように、ここで例示されるように、最近検証された新しい基準デバイスを使用します11.術中CTと組み合わせた剛体取り付けフィデューシャルの使用は、最高の精度と信頼性を提供し、手術ロボットベースのワークフロー2,3にうまく適合します。
4.ロボットデバイスをLeksellヘッドフレームに取り付けます
- 登録が完了したら、スターバーストアタッチメントを使用してロボットを定位ヘッドフレームに取り付けます。
5. 下ごしらえとドレープ
- 滅菌準備とドレープを患者の皮膚に塗布します。外科的露出のために境界をマークします。
- ロボットアームをドレープします。続いて、インスツルメントホルダーを備えたロボットアームの遠位部分をドレープを通して取り付けます。
6.バリ穴を開ける
- ロボットアームを、術前の定位計画段階に従って、個々の電極の軌道に沿った位置に駆動します。
- ロボットアームの軸方向の動きを利用して、電極の軌道に沿った正確な動きを実現します。
- ロボットアームを所定の位置に固定した状態で、機器ホルダー内にしっかりと固定された2.55mmガイドチューブにバリ穴を開けます。
- ドリルのガードをガイドストップとして使用して、骨に深く突っ込みすぎないようにします。
- ロボットアームの軸方向の動きを利用して穴あけ深さを微調整し、ガード自体の時間のかかる操作を削減します。
7.硬膜を開きます
- モノポーラ焼灼プローブ( 材料の表を参照)を使用して、2.55 mmガイドチューブを介して硬膜にモノポーラ焼灼を塗布します。
8.電極固定ボルトを埋め込みます
- 頭蓋ボルト( 材料の表を参照)を電極の軌道に沿って所定の位置にねじ込みます。
- 内部にゴム引きガスケットを備えた電極固定キャップを装着することで、脳脊髄液(CSF)の損失を最小限に抑えます。
9.電極を配置します
- ロボットアームを目的のターゲットから190mmの位置に配置します。
- ボルトのキャップを緩めた状態で、頭蓋内閉塞器( 材料の表を参照)を使用して、実質の軌道を穏やかに作成します。軌道の長さに沿って潜在的な血管がないか優しく触診します。
- 次に、2.55 mmガイド(ロボットアームに固定されたまま)を介して、頭蓋内電極をその軌道に沿って、事前に測定されたターゲット深度まで送達します。
注:これらの電極は術前に190mmでマークされているため、各電極を安全かつ正確に送達するために、ロボットがターゲットから同じ深さ(つまり、190mm)に適切に配置されるように注意する必要があります。 - 最後に、キャップをロックして電極を所定の位置に固定します。
10.電極を固定します
- ボルトキャップを使用して、個々の電極を目的の目標深さに固定します。
注意: 電極の設計と製造元によっては、機器ホルダーのガイドチューブを使用するのではなく、埋め込まれたボルトのみに頼って電極を配置する必要がある場合があります。
11. アドレスの出血
- 時折、ボルトの部位に出血が見られます。穏やかな灌漑で出血に対処します。大量の出血をさらに調査する 4,6.
12. 術中録音
- すべての電極を配置したら、追加の接地電極を配置して固定します。セットアップ全体を記録装置に接続し、術中記録を取得します。
- 頭蓋内記録の品質は、神経内科チームと脳神経外科チームによって解釈され、すべての電極から適切な信号が得られていることを確認し、すべてが適切に機能していることを確認します。
13. まとめ
- バシトラシン軟膏を個々の電極/ボルト部位に塗布します。.次に、ベタジンを染み込ませたガーゼを使用して、各電極/ボルトを慎重に(個別に)手で包みます。
- ロボットデバイスをLeksellフレームから外します。
- 電極/ボルトを保護するように注意しながら、患者の頭をレクセルフレームからそっと取り外します。
- 滅菌ヘッドドレッシングを適用して、包まれて固定されているワイヤーを安全に固定します。
結果
脳波に定位ロボットガイダンスを使用することで、安全で正確、かつ時間効率の良い電極配置が可能になりました。sEEG電極の配置の代表例を 図1に示します。この方法の有効性を調べるために、2023年に実施されたすべてのsEEG症例の手術ログをまとめました(n = 66)。患者が部屋に入るから切開するまでの時間(セットアップ時間)、患者が部屋に入るから閉鎖までの時間(部屋時間)、および切開から閉鎖までの時間(手術時間)を抽出しました。重要なのは、セットアップ時間には、Leksell Gフレームの配置、フレームを所定の位置に設置した状態でのイメージング、ロボットのセットアップ(登録を含む)に加えて、麻酔時間(およびその固有の変動性)が含まれることです。埋め込まれた電極の平均数は19.2でした。平均滞在時間は279.6分でした。平均手術時間は181.0分でした。部屋と手術時間を各ケースに埋め込まれた電極の数で割って、「電極あたりの部屋時間」と「電極あたりの手術時間」を計算しました。電極あたりの平均手術時間は14.9分、電極あたりの平均手術時間は9.6分でした。その結果、埋め込まれた電極の数が増えるにつれて、両方の「電極あたり」の測定値が減少する傾向があることがわかりました(図2)。フレームマウントされたフィデューシャルは、23/66 の症例に使用され、術中 CT イメージング (O アーム経由) が追加の定位登録に使用されました。フレームマウント型フィデューシャルと術中CTワークフロー(118.6分対88.3分)、電極あたりのルームタイム(18.7分対12.9分)により、これらのケースではセットアップ時間が増加しました。
図1:代表的なsEEG移植X線: 前後の視点からの術中透視X線イメージング。この画像は、軌道変形のない左側立体脳波(sEEG)電極の直線配置を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図2:sEEGの運用ワークフロー時間。 手術時間は、切開から閉鎖まで計算されます。ルームタイムは、ルームの入室から閉室まで計算されます。各時間は、ケースに埋め込まれた電極の数で割られて「電極あたり」の時間を求められ、次に、所定の数の電極が埋め込まれたすべてのケースで平均化されます。誤差バーは標準誤差を示し、R2 は単純な線形モデルの決定係数を示します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
補足図1:脳の血管新生を強調する正中線と外側の脳画像。 この図は、Szikla et al (1977)5 から許可を得て転載したものです。 このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。
補足図 2: 計画の例。 この図は、許可を得てクリーブランドクリニックてんかんセンターから転載されています。 このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。
ディスカッション
脳内 sEEG 電極を配置するための定位フレームの使用は文献で十分に確立されており、これを安全で正確な方法として支持しています 1,2,9,10,12。さらに、sEEGで使用できる電極番号にはさまざまな種類があり、特にMR陰性(非病変性)てんかん7において、早期の発作組織化と伝播のより広範な仮説を調査するために、より多くの電極が必要になることがあります。脳波留置中にロボット誘導を使用すると、従来の技術の精度と精度を維持しながら、電極留置の速度と容易さが向上することが示されています。例えば、以前のシリーズでは、ロボットアームの使用を従来のフレームベースの技術と比較した場合、電極あたりの埋め込み時間が40%短縮されたことが示されています7。この利点は、多数の電極が配置されている場合に特に観察されます。ロボットのセットアップとテイクダウンの時間は一定に保たれ、軌道の数が増えると、手動のフレーム調整よりもロボットアームの動きの効率が向上します。例えば、本シリーズでは、13個の電極を埋め込んだ場合と25個の電極を埋め込んだ場合を比較すると、電極1個あたりの滞留時間は15.1分から6.2分に減少しています(図2)。私たちのデータは、麻酔時間の変動や、この方法に対する看護師または脳神経外科の研修生の親しみやすさなど、重大な交絡因子を考慮していませんが、電極数と手術時間を比較する単純な線形回帰は、分散の>70%を占めています。これは、より多くの電極が埋め込まれる脳波の場合における定位ロボット誘導の価値をさらに示しています。
手順の重要なステップに関しては、イメージング上の患者の解剖学的構造へのフレームの同時登録が不可欠であることを強調する必要があります。これは、顔面(レーザーベース)レジストレーション、患者の頭蓋骨に堅固に埋め込まれた基準、または本明細書のビデオで示されているように、フレーム自体に適用される基準マーカーを用いて達成されてもよい。私たちの経験では、ロボット システムの組み込み顔認識 (レーザーベース) 共登録技術を使用すると、手術時間が短くなり、フレーム/基準登録のための追加の術中イメージングが省略されます。しかし、しっかりと取り付けられたフレームベースの基準マーカーを使用した場合の定位精度は、わずかに有利なレジストレーションエラー(平均0.77mmオーダー)をもたらします11。
脳波移植法のもう一つの重要なステップは、電極が配置されるバリ穴を慎重に正確に開けることにかかっています。これは、ロボットアームのインスツルメントホルダーにしっかりと固定された2.55mmのガイドチューブを介して行われます。ロボットアームの軸方向の動きを活用する(そしてインスツルメントホルダー自体をガードデバイスとして使用する)ことで、ドリルビット自体の別のガードデバイスの調整に費やす時間を短縮し、ここでの作業ワークフローをスピードアップできます。
脳波法のもう一つの重要なステップは、電極の配置であり、これは従来、脳実質路を準備するための微細なオブチュレーターの使用後に行われていました(安全な通過を確保するために血管を触診しながら)。電極自体は、sEEGボルトハードウェアを介して挿入する前に、ロボットアームの機器ホルダーを介して配置することも、単に(直接)埋め込まれたsEEGボルトを介して配置することもできます。このワークフローは、手順に使用される sEEG 電極技術のメーカー、設計、および製造元に大きく依存します。どちらの場合も、頭蓋内に配置される電極の長さを測定するように注意する必要があります。これは、術前計画に準拠するようにする必要があります。
最後に、sEEGの最も重要なリスクは出血のリスクに関連しており、これは大規模な臨床シリーズ全体で引用されており、電極あたり0.04%から0.08%と低い10,2,9,10。これには、硬膜外血腫、硬膜下血腫、または脳内血腫の形成が含まれる場合があります。したがって、患者は術後に慎重に検査され、合併症の可能性を排除するために、手順の後にすぐにCTスキャンが取得されます。注目すべきは、2つのイメージングモダリティ(造影CTとMRイメージング)を使用した電極軌道の術前慎重な計画により、出血のリスクが軽減され、血管構造との衝突を回避する定位軌道による正確なサンプリングが保証されます。それにもかかわらず、手術チームによる警戒は、出血の懸念される兆候がないか処置中に維持する必要があり、出血が発生した場合は迅速に対処する必要があります。脳波のその他の注目すべきリスクは、とりわけ、感染や一過性/永続的な神経学的欠損に関連しています。
開示事項
著者には、開示すべき利益相反はありません。
材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| アンカー頭蓋ボルトキット、LSBスタイル | Ad-Tech | LSB-BX-05 | 利用可能な多くのサイズの1つ |
| 捨てモノポーラ焼灼プローブ | Kirwan | 30-6021 | 25.0 cm |
| GE OEC 9900 エリートモバイルCアーム | GE | GE oec 9900 | |
| 術中Oアーム | メドトロニック | BI-700-00273 | |
| デプスストップ付き頭蓋内オブチュレーター(スタイレット) | Dixi | ACS-770S-10 | 軌道作成用オブチュレーター |
| ROSA One Brain: ロボット脳神経外科 | Zimmer Biomet | ROSAS00203 | |
| Spencer プローブ 深さ電極 | Ad-Tech | SD06R-SP05X-000 | 多くのサイズと構成の1つ |
参考文献
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