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방법 논문

로봇 정위 유도 시스템을 활용한 입체뇌파(SEEG) 방법론에 대한 수술 기술 및 뉘앙스

4.4K 조회수

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DOI:

10.3791/59456

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2023년 6월 9일

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neurological Surgery, Houston Methodist, 2Department of Neurological Surgery, University of Pittsburgh Medical Center, 3Epilepsy Center, University of Pittsburgh Medical Center

이 논문에서

요약

SEEG 방법론은 정위 로봇으로 단순화되고 더 빨라집니다. 수술실에서 로봇을 사용하기 전에 수술 전 체적 MRI를 환자에게 등록하는 데 세심한 주의를 기울여야 합니다. 로봇은 절차를 간소화하여 수술 시간을 줄이고 정확한 이식을 가능하게 합니다.

초록

SEEG 방법론은 지난 10년 동안 간질 수술 전에 간질 발생 영역(EZ)을 국소화하는 수단으로 북미에서 선호되었습니다. 최근 SEEG 전극 이식을 위한 로봇 정위 유도 시스템의 적용이 많은 간질 센터에서 더욱 대중화되고 있습니다. 로봇을 사용하는 기술은 수술 전 계획 단계에서 극도의 정밀도가 필요하며, 로봇과 외과의가 협력하여 전극을 이식하기 때문에 방법론의 수술 부분에서 기술이 간소화됩니다. 여기에서는 SEEG 전극의 주입을 안내하기 위해 로봇을 사용하는 정확한 수술 방법을 상세히 설명한다. 절차의 주요 한계, 즉 수술 전 체적 자기 공명 영상(MRI)에 환자를 등록하는 능력에 대한 의존도가 높다는 점도 논의됩니다. 전반적으로 이 절차는 이환율이 낮고 사망률이 매우 낮은 것으로 나타났습니다. SEEG 전극 이식을 위한 로봇 정위 유도 시스템의 사용은 기존의 수동 주입 전략에 대한 효율적이고 빠르며 안전하며 정확한 대안입니다.

서론

의학적으로 난치성 간질(MRE)은 전 세계적으로 1,500만 명이 앓고 있는 것으로 추정된다1. 따라서 이러한 환자 중 상당수는 수술로 치료할 수 있습니다. 간질 수술은 외과적 절제를 안내하기 위해 이론화된 간질 발생 영역(EZ)의 정확한 국소화에 의존합니다. Jean Tailarach와 Jean Bancaud는 1950년대에 피질 및 심부 구조 모두에서 간질 뇌의 현장 전기생리학을 기반으로 EZ를 보다 정확하게 국소화하기 위한 방법으로 입체뇌파검사(SEEG) 방법론을 개발했습니다 2,3. 그러나 최근에야 SEEG 방법론이 북미 전역에서 호의를 얻기 시작했습니다4.

다양한 전문가 및 간질 센터의 임상 경험을 기반으로 SEEG 방법론의 일부로 전 세계적으로 다양한 기술과 기술이 사용됩니다 5,6,7. 그러나 최근에는 SEEG 전극을 이식하는 데 사용되는 수술 기술이 기존의 수동 헤드프레임 기반 전략을 넘어 진화하고 있습니다. 특히, 로봇 정위 유도 시스템의 사용은 SEEG 이식에 대한 정확한 대안으로 나타났다8. 로봇 이식은 전극 이식에 대한 더 빠르고 자동화된 접근 방식을 찾는 외과 전문 지식을 가진 사람들이 안전하고 효과적으로 사용할 수 있습니다.

여기에서는 SEEG 전극의 이식을 위해 로봇 정위 유도 시스템을 사용할 때 수행되는 특정 단계에 대해 설명합니다. SEEG 방법론이 이전에 설명되었지만, 여기서는 로봇(9)의 사용과 함께 사용되는 수술 기술에 특히 주의를 기울인다.

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프로토콜

여기에 사용된 모든 장치는 FDA 승인을 받았으며 여기에 포함된 프로토콜은 우리 기관의 치료 표준을 구성합니다. 따라서 이 프로토콜의 세부 사항에 대해 IRB 승인이 필요하지 않았습니다.

1. 착상 전 단계

  1. AEC(anatamo-electro-clinical) 가설을 만듭니다.
    참고: AEC 가설의 생성은 잠재적인 EZ를 식별하기 위한 여러 비침습적 기술의 조정에 의존합니다. 간질 전문의, 방사선 전문의 및 간질 외과 의사를 포함한 전문가 팀은 일반적으로 환자의 EZ에 대한 초기 가설 역할을 하는 AEC 가설을 생성하기 위해 각 환자의 임상 데이터를 논의하기 위해 회의를 소집합니다. 이 작업을 수행하는 방법에 대한 자세한 내용은 이 문서의 범위를 벗어납니다.
  2. AEC 가설의 위치에 따라 침습적 모니터링을 위한 최상의 방법론을 식별합니다. 표 1 은 침습적 모니터링을 위한 깊이 전극이 있거나 없는 경막하 그리드(SDG)보다 SEEG가 선호되는 다양한 시나리오를 나열합니다.
  3. 환자가 SEEG 평가 후보로 간주되면 이식 전략을 수립합니다.
    참고: 이식 전략은 AEC 가설의 일부로 식별된 영역과 일반적으로 더 넓은 간질 생성 네트워크 및 웅변 피질의 인접 영역을 적절하게 포함해야 합니다. 이 모니터링은 외과의가 절제술의 경계를 정의하는 데 도움이 됩니다.
    1. 수술 전 체적 MRI 및 CTA를 얻습니다.
    2. DICOM 형식의 이미지를 정위 로봇의 기본 계획 소프트웨어로 전송하고 이미징 융합(CTA와 융합된 T1+가돌리늄 MRI)을 수행합니다.
      알림: 이미징 융합은 로봇의 소프트웨어에 의해 자동으로 수행됩니다. 융합해야 하는 연구만 선택하면 됩니다.
    3. MRI-CTA 융합의 3D 재구성 내에서 각 개별 전극 어레이의 궤적을 계획하여 AEC 가설 내의 표면, 중간, 심부 피질 및 피질하 영역을 포함한 다양한 영역에서 샘플링을 최대화해야 합니다.
      1. 각 전극에 대한 표면 진입점과 깊은 목표점을 수동으로 선택하여 각 궤적을 정의합니다.
        알림: 일반적으로 처음에는 드릴링 플랫폼에서 깊은 목표 지점까지 150mm의 작동 거리를 사용한 다음 주입 정확도를 향상시키기 위해 깊이를 조정하여 작동 거리를 최대한 줄이는 것이 가장 좋습니다.
    4. 각 이식 궤적을 확인합니다.
      1. 3D MRI-CTA 융합 재구성의 각 전극을 개별적으로 검토하여 궤적이 혈관 구조를 손상시키지 않는지 확인하고 필요에 따라 궤적을 조정합니다.
    5. 3D MRI 재구성에서 전체 이식 스키마를 검토하여 궤적 충돌을 평가합니다.
    6. 이보다 더 가까우면 나중에 이식할 수 없으므로 표면 진입점이 모두 피부 표면에서 최소 1.5cm 떨어져 있는지 확인합니다.

2. 수술 기술

  1. 수술실에서 환자를 준비하고 앙와위 자세로 수술을 위해 정위 로봇을 준비합니다.
    1. 마취 전문의의 권고에 따라 전신 마취하에 삽관하십시오. 충분한 마취를 위해 프로포폴을 사용하고 임상 간질 전문의가 인증한 적절한 전기생리학적 기록으로 확인하십시오.
    2. 3점 고정 헤드 홀더를 사용하여 환자의 머리를 고정합니다.
      알림: 이것은 표준 4포인트 Lexell 프레임입니다. 때때로, 후술하는 바와 같이, 환자에게 로봇의 등록을 용이하게 하기 위해 프론트 포스트 중 하나가 제거될 것이다. 따라서 고정을 3점이라고 합니다.
    3. 로봇 팔의 기저부와 두개골의 중간 지점 사이의 거리가 70cm가되도록 로봇을 환자의 머리에 배치합니다. 로봇을 제자리에 고정하고 3점 헤드 홀더를 로봇에 고정합니다.
      알림: 이 시간 이후에는 환자나 로봇의 위치를 더 이상 조정하지 마십시오. 이 시점 이후에 추가 조정을 하면 잠재적으로 이식 부정확성이 발생할 수 있습니다.
    4. 반자동 레이저 기반 안면 인식 시스템을 사용하여 로봇이 제공하는 모든 프롬프트에 따라 수술 전 체적 MRI를 환자에게 등록합니다.
      1. 설정된 거리 보정 도구를 사용하여 레이저를 보정합니다.
      2. 미리 설정된 해부학적 얼굴 랜드마크를 레이저로 수동으로 선택합니다. 그런 다음 로봇이 자동으로 얼굴 표면을 스캔하므로 등록이 완료됩니다.
      3. 등록된 MRI와 추가적인 독립적인 표면 랜드마크를 연관시켜 등록의 정확성을 확인합니다.
        알림: 계획된 궤적은 로봇 소프트웨어에 의해 자동으로 확인됩니다.
    5. 표준 멸균 방식으로 환자를 준비하고 드레이프합니다.
    6. 멸균 플라스틱을 사용하여 로봇 작업 팔을 드레이프합니다.
    7. 2.5mm 작동 캐뉼라가 있는 드릴링 플랫폼을 로봇 팔에 부착합니다.
  2. 지정된 궤적을 따라 볼트를 이식합니다.
    1. 로봇의 터치 스크린에서 원하는 궤적을 선택합니다.
    2. 로봇 페달을 밟으면 로봇 팔이 올바른 궤적으로 움직이기 시작합니다. 올바른 위치에 도달하면 로봇이 팔을 자동으로 잠급니다.
    3. 작동하는 캐뉼라를 통해 2mm 드릴을 삽입하고 이를 사용하여 두개골의 전체 두께를 관통하는 핀홀을 만듭니다.
    4. 낮은 설정에서 단극 소작을 사용하여 절연 경막 천공기로 경막을 엽니다.
      알림: 경막을 여는 것은 어린 아이들에게 특히 어려울 수 있습니다. 경막은 두개골의 내부 층에 완전히 부착되지 않기 때문에 눈치 채지 않고 경막을 여는 것보다 변위하기가 매우 쉽습니다.
    5. 가이드 볼트를 각 핀 구멍에 단단히 조입니다.
    6. 멸균 자를 사용하여 드릴링 플랫폼에서 가이드 볼트까지의 거리를 측정합니다.
      알림: 이것은 드릴링 어댑터의 길이와 관련된 고정 거리입니다.
      1. 궤적을 계획하는 데 사용된 "플랫폼과 목표"의 거리 값에서 이 측정된 거리를 뺍니다.
        알림: 이 거리를 변경해야 하는 경우가 아니면 항상 표준 150mm 플랫폼을 목표 거리로 사용하는 것이 좋습니다. 이 표준을 사용하면 OR에서 이 단계를 단순화할 수 있습니다.
      2. 나중에 이식된 전극의 최종 길이로 사용될 결과를 기록하고 기록하십시오.
    7. 전극의 최종 길이를 측정하고 기록하고 새로 계산된 볼트 길이와 일치하는지 확인합니다. 나중에 전극을 이식하는 동안 혼동을 방지하기 위해 전극과 볼트에 일치하는 레이블이 있는지 확인하십시오.
    8. 모든 볼트에 대해 2.2.1 – 2.2.7 단계를 반복하고(즉, 모든 볼트 이식) 그에 따라 모든 전극을 표시합니다.
  3. 수술용 장갑을 교체하고 새로운 멸균 필드를 엽니다.
  4. 이식된 볼트를 통해 모든 전극을 목표 깊이에 이식합니다.
    1. 이전에 볼트를 이식한 후 계산된 대로 가이드 볼트를 통해 최종 전극의 의도한 깊이까지 직경 2mm 스타일릿을 삽입합니다.
    2. 탐침을 제거한 후 즉시 볼트를 통해 전극을 삽입하고 고정을 위해 전극을 볼트에 나사로 고정합니다.
    3. 전극에 적절한 라벨이 붙어 있는지 확인하십시오.
    4. 모든 전극에 대해 2.4.1 – 2.4.3단계를 반복합니다.
  5. 전극을 임상 전기생리학 하드웨어에 연결합니다.
  6. 표준 머리 붕대 기술을 사용하여 환자의 머리를 감쌉니다.

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결과

SEEG 방법론 사용 후 성공의 절대적인 지표는 환자의 발작 자유이며, 이는 궁극적으로 성공적인 전극 이식, 성공적인 전기생리학적 기록 및 EZ의 성공적인 절제에 뒤따릅니다. 이러한 경우는 그림 1에 나와 있습니다. 그림 1 의 패널 A와 B는 AEC 가설 작성에 도움이 되는 두 가지 테스트(각각 단일 양전자 방출 컴퓨터 단층 촬영(SPECT) 및 자기 뇌파 검사(MEG))를 보여줍니다. 그러나 EZ의 식별 및 후속 절제의 완료에 대한 논의는 이 기사의 범위를 벗어납니다. 그러나 SEEG 평가에서 환자가 여러 가지 이유로(AEC가 웅변 피질과 겹침, 다발성 상피질 등) 환자가 수술을 피하도록 돕는 것이 성공적인 연구로 분류될 수 있습니다. 여기서는 전극의 성공적인 해부학적 배치와 이 방법론을 사용한 성공의 지표로서 합병증의 부재에 초점을 맞춥니다. 이와 같이,

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토론

이식 전략 설계에 대한 특히 세부적인 관심과 결합된 AEC 가설의 세심한 정의는 궁극적으로 각 개별 환자에 대한 SEEG 방법론의 성공을 결정하는 것입니다. 따라서 절차에 대한 신중한 수술 전 계획이 중요하며 비교적 간단하고 위험도가 낮은 수술을 만듭니다. 일반적으로 궤적을 시상 정중선에 직각으로 배향하는 것이 가장 좋으며, 따라서 향후 해부학-전기생리학적 상관관계를 용이하게 하고 이식 중에 더 높은 정밀도를 얻을 수 있습니다. 그러나 경우에 따라 비스듬한 궤적을 사용할 수 있습니다. 특히, 경사 궤적이 AEC 가설 내에서 여러 표적의 샘플링을 허용하는 경우, 이는 적절한 샘플링을 위해 이식되어야 하는 전극의 총 수를 감소시키기 때문에 바람직할 수 있습니다. 따라서 이식 전략은 간질 활동의 3차원적, 역동적, 다방향 시공간 조직과 그것이 따르는 경로를 설명해야 합니다.

정위 로봇의 사용은 여기에 설명된 전체 수술 기술에 매우 중요하기 때문에 외과의는 수술실에서 사용하기 전에 이러...

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공개 사항

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감사의 글

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
2mm 드릴 비트DIXIKIP-ACS-510두개골
응고 전극Dura DIXIKIP-ACS-600듀라 무선 드라이버 열기 및 응고용
Stryker4405-000-000드릴 비트 구동용
Leksell 좌표 프레임 GElekta14611헤드 고정용
Microdeep 깊이 전극DIXID08-**AMSEEG 전극은 원고에 설명된 대로 가이드 볼트와 탐침이 포함되어 있습니다.
ROSAMedtech는원고에 설명된 대로 로봇 팔, 보정 도구, 등록 레이저, 헤드 프레임 부착 장치 및 소프트웨어를 갖춘 로봇 팔이 있는 정위 유도 시스템이 없습니다.
전극의 실질을 통과하는 경로를 만들기 위한StyletDIXIACS-770S-10
개폐용

참고문헌

  1. World Health Organization. Epilepsy. , (2018).
  2. Talairach, J., Bancaud, J. Stereotaxic approach to epilepsy. Progress in neurological surgery. 5, 297-354 (1973).
  3. Bancaud, J., Talairach, J. Functional organization of the supplementary motor area. Data obtained by stereo-E.E.G. Neurochirurgie. 13, 343-356 (1967).
  4. Jehi, L. The Epileptogenic Zone: Concept and Definition. Epilepsy Currents. 18 (1), 12-16 (2018).
  5. Nowell, M., et al. A novel method for implementation of frameless StereoEEG in epilepsy surgery. Operative Neurosurgery. 10 (4), 525-534 (2014).
  6. 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).
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  14. Munyon, C., et al. The 3-dimensional grid: a novel approach to stereoelectroencephalography. Neurosurgery. 11, 127-133 (2015).
  15. 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).

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