Name: Een pijpleiding voor 3D Multimodaliteit Image Integratie en computer-aided planning in epilepsiechirurgie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 41 s
Description: Leer een softwarepijpleiding voor 3D multimodaliteit beeldintegratie en computerondersteunde planning in epilepsiechirurgie. Deze methode verbetert de veiligheid en efficiëntie van preoperatieve evaluaties en elektrode-implantatie.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Dit programma wordt ondersteund door Ministerie van Volksgezondheid en de Wellcome Trust Health Innovation Challenge Fund (HICF-T4-275, Programma Grant 97.914). We zijn dankbaar voor de Wolfson Trust en de Epilepsie Vereniging voor de ondersteuning van de Epilepsy Society MRI-scanner. Dit werk werd ondersteund door het National Institute for Health Research (NIHR) University College London Hospitals Biomedical Research Centre (BRC)

OPMERKING: Software commando&#39;s die hier zijn specifiek voor de huidige versie (2015/01/19) van de software en kunnen op latere software releases veranderen. Handleidingen voor afzonderlijke versies zijn beschikbaar op aanvraag. 1. Voer Afbeelding Integratie en Visualisatie <ol><li> Acquire beeldvorming. <ol><li> Verwerven neuronavigatie T1-gewogen MRI-scan met gadolinium enhancement- dit beeld referentie. (Let op: Afbeelding overname eisen zijn verkrijgbaar bij de neuronavigatie commerciële leverancier 11,12 Zie tabel 1.). </li><li> Verzamel alle andere beeldvormende gedaan tijdens presurgical evaluatie in DICOM of Nifti formaat (kunnen functionele MRI (fMRI), diffusion tensor imaging (DTI) tractografie, fluor-deoxyglucose positron emissie tomografie (FDG-PET), ictal-interictale single photon emissie CT ( SPECT), magneto (MEG) dipool, 3D-fase contrast MRI, CT-angiografie) Zie tabel 1. </li></ol></li><li> Run pre-processing buiten de in-house software. <ol><li> Proces isometrische T1-gewogen MRI met open source Freesurfer software, draaien op een Linux-werkstation met de opdracht &#39;recon-all&#39;, om corticale segmentaties te genereren. </li><li> Omzetten wmparc.mgz en ribbon.mgz bestanden naar Nifti formaat met behulp van de opdracht &#39;mrconvert&#39; </li></ol></li><li> Open in-house software op Windows-pc en load data (figuur 1). <ol><li> Noot 2 x 2 etalage, DataManager op uiterst links, pictogrammen op de top die verschillende beeldverwerking gereedschappen en geselecteerde tool op uiterst rechts. </li><li> Importeer gegevens met behulp van &#39;drag and drop&#39;, door de toegang tot het hoofdmenu &quot;Bestand / Open&quot;, of door een snelheid knop (icoon) &quot;Open&quot;. Blader door de verschillende datasets volledigheid garanderen. Let op de zoomfunctie door rechts te klikken en de muis te bewegen, en de hiërarchische aard van DataManager, met opeenvolgende beeldoverlay. </li></ol></li><li> Coregister beelden. &lt;ol&gt; <li> Single beelden. <ol><li> Selecteer NiftyReg tool van snelheid iconen. </li><li> Selecteer neuronavigatie T1 met gadolinium in DataManager- dit beeld referentie te zijn dat alle andere beeldvormende wordt coregistered aan. </li><li> Selecteer &#39;zwevende afbeelding&#39; worden coregistered afbeelding om te verwijzen. </li><li> Definieer naam en locatie van de geregistreerde afbeelding. Stel optimalisatie parameters naar niveau nummer 4, niveau 3, iteratie nummer 5, coregistration soort stijve carrosserie uit te voeren. </li><li> Run geautomatiseerde stijve carrosserie coregistration door te klikken op de knop &#39;Run&#39;. </li><li> Controleer nauwkeurigheid van coregistration. Controleer de geregistreerde image image de verwijzing over, en veranderen transparantie geregistreerde beeld van door rechts te klikken op de afbeelding in DataManager, en het verplaatsen van de &#39;Ondoorzichtigheid&#39; cursor. Controleer coregistration door de inspectie duidelijke anatomische oriëntatiepunten, zoals het foramen van Monroe. </li></ol></li><li> Gekoppelde afbeeldingen. <ol><li> Coregister &#39;ruimte definiëren image&#39; first (bijv. Fractional anisotrope kaart), met behulp van de NiftyReg gereedschap in stappen 1.4.1.1 - 1.4.1.6. </li><li> Selecteer RegResample tool van snelheid iconen. </li><li> Selecteer neuronavigatie T1 met gadolinium in DataManager referentiebeeld als. </li><li> Selecteer afbeelding met de resultaten van de verwerking (bv., Beeld tractografie) als afbeelding zweeft. </li><li> Gebruik txt-bestand gegenereerd op basis van eerdere registratie van &#39;de ruimte te definiëren image&#39; als input transformatie. </li><li> Definieer naam en locatie van de geregistreerde afbeelding. Selecteer type interpolatie als 0. </li><li> Run herbemonstering van &#39;gevolg van de verwerking&#39; door te klikken op de knop &#39;Run&#39;. </li><li> Bekijk nieuwe geproduceerd beeld door het selecteren in DataManager </li><li> Controleer de nauwkeurigheid van coregistration als in stap 1.4.1.6. </li></ol></li><li> Herhaal stap 1.4.1 - 1.4.2 voor alle reeksen gegevens. </li></ol></li><li> Segment beelden. <ol><li> Selecteer afbeelding te worden gesegmenteerd in DataManager en selecteer segmentatie Editor tool van snelheid iconen.</li><li> Gebruik geavanceerde segmentatie gereedschappen (handmatige segmentatie-regio groeit, aftrekken) naar regio van belang te trekken over de verschillende segmenten van de beeldvorming in de axiale, coronale en Sagittaal </li><li> Selecteer 3D interpolatie te visualiseren veranderende gesegmenteerde structuur in 3D venster. Bevestig segmentatie nieuwe Nifti bestand van gesegmenteerde structuur te genereren. </li><li> Herhaal stap 1.5.1 - 1.5.3 voor alle beelden, waar handmatige segmentatie is aangegeven. </li></ol></li><li> Genereren hersenen modellen. <ol><li> Selecteer afbeelding wmparc.nii op DataManager, en ervoor te zorgen wmparc.nii wordt coregistered met afbeelding verwijzing met behulp van stappen 1.4.1. </li><li> Selecteer Basic Processing Tools vanuit snelheid iconen. </li><li> Breng een drempel om wmparc.nii 1-5002 tot binarised masker van de cortex te creëren. </li></ol></li><li> Render gebieden van belang 3D oppervlak (figuur 2, 3). Opmerking: Visualisatie van gegevens opgeslagen 3D-oppervlak renderings (STL bestanden) kan op twee manieren: <ol><li> Oppervlakte Extractor tool. <ol><li> Selecteer Surface Extractor icoon. Definieer drempel voor oppervlakte extractie en selecteer Toepassen. Naam oppervlak rendering in DataManager. </li></ol></li><li> Klik met de rechtermuisknop op Nifti bestand in DataManager en selecteer &#39;Smooth Polygon Surface&#39;. </li></ol></li><li> Extract oppervlak modellen van schepen (figuur 4). Noot: Het halen van vaartuigen speciale vasculaire beeldvorming (3D fasecontrast MRI, CT-angiografie, T1 gewogen MRI met gadolinium) kan op twee manieren. <ol><li> Oppervlakte Extractor tool. <ol><li> Coregister de vasculaire imaging de verwijzing afbeelding met behulp van NiftiReg aan. 3D-oppervlak maken het beeld met behulp van Surface Extractor. </li><li> Genereer intracraniële masker door het toepassen van de dilatatie en sluiten functies in Basic Beeldverwerking aan de binarised masker van de cortex. Solliciteer intracraniële masker om de vasculaire beeldvorming met behulp van het vermenigvuldigen functie in Basic Beeldverwerking aan extracraniële vaten te verwijderen. </li><li> Verwijder lawaai van de STL file door de verwerking van buiten in-house software, met behulp van 3D mesh processing software pakket. Opmerking: Aanwijzingen voor het gebruik van dit instrument zijn online vrij beschikbaar. </li></ol></li><li> Gebruik VesselExtractor tool. <ol><li> Selecteer de VesselExtractor gereedschap uit de snelheid iconen. Selecteer vasculaire beelddata set en geef de naam en locatie van het schip-extractie Nifti bestand. </li><li> Run VesselExtractor door te klikken op &#39;Run&#39;. Solliciteer intracraniële masker om de resultaten van VesselExtractor met behulp van de vermenigvuldigen functie in Basic Beeldverwerking aan extracraniële vaten te verwijderen. Opmerking: Intracraniële masker gegenereerd door toepassing van de dilatatie en sluiten functies in Basic Beeldverwerking aan de binarised masker van de cortex als in 1.8.1.2. </li></ol></li><li> Herhaal de procedure van 1.8.1 of 1.8.2 voor CT-angiografie, 3D-fase contrast MRI en neuronavigatie T1 met gadolinium. </li></ol></li><li> Genereren volumeweergave van hersenen (figuur 5). <ol><li> Selecteer wmparc.nii imleeftijd op DataManager, en ervoor te zorgen wmparc.nii wordt coregistered met afbeelding verwijzing met behulp van stappen 1.4.1. </li><li> Selecteer Basic Processing Tools vanuit snelheid iconen. </li><li> Solliciteer Gaussian smoothing afbeelding om wmparc.nii, met behulp van Basic Processing gereedschap. </li><li> Select volume rendering tool van snelheid iconen, en te zorgen voor glad wmparc.nii bestand wordt gemarkeerd in DataManager. </li><li> Tick ​​&#39;volume rendering&#39; doos in volume rendering hulpmiddel om het volume rendering van cortex te genereren. </li></ol></li></ol> 2. Voer handmatige planning <ol><li> Gebruik Traject Planner snelheid icoon. <ol><li> Selecteer neuronavigatie T1 te scannen als het referentiebeeld. Selecteer Nieuw Plan, en New bal. </li><li> Kies een richtpunt op vlakke beeldvorming door op &#39;Alt&#39; en klik met de rechtermuisknop op de muis, gebaseerd op de lijst van gewenste anatomische richtpunten door clinici. Opmerking: voorbeelden van doelstellingen omvatten mesiale temporale structuren (amygdala, hippocampus), insula, cingulate gyrus. </li><li> Vermelding selecteren punt op vlakke beeldvorming door op &#39;Alt&#39; en links klik op de muis, op basis van de lijst van gewenste item punten door clinici. Opmerking: voorbeelden van binnenkomst punten onder midden temporale gyrus, precentrale gyrus, supramarginale gyrus. </li><li> Observeer lineair traject gegenereerd tussen doel en entry point. </li></ol></li><li> Visualiseer risico. <ol><li> Selecteer Visualisatie snelheid pictogram Risico voor traject lengte te onderzoeken. </li><li> Selecteer &#39;Link oog vliegtuigen&#39; to Probes oog kijker te koppelen aan orthogonale view vliegtuigen in het hoofdvenster. </li><li> Scroll langs de baan, het onderzoeken Probes oog kijker avasculaire pad te verzekeren. </li></ol></li></ol> 3. Voer-computer aided planning <ol><li> Bereid data. <ol><li> Bereid grijze stof oppervlak. <ol><li> Selecteer de ribbon.nii bestand gegenereerd op basis van corticale segmentatie software. </li><li> ribbon.nii file Co-register image verwijzing naar het gebruik van NiftiReg. </li><li> 3D-oppervlak render co-geregistreerde beeld met behulp van de functie &#39;Smooth polygoon oppervlak&#39;. </li></ol></li><li> Bereid je hoofdhuid en de hoofdhuid uitsluiting template. <ol><li> image T1 neuronavigatie Selecteer referentiebeeld als. </li><li> Gebruik Basic Beeldverwerking instrument om Gauss-transformatie toe te passen. </li><li> Oppervlakte render afbeelding met behulp van Surface Extractor, om de hoofdhuid oppervlak te genereren. </li><li> image export als STL bestand op te slaan en. </li><li> Load stl fle in 3D-mesh processing software. </li><li> Voor de hoofdhuid, schoonmaakmiddelen en editing tools waarmee intracraniële inhoud te verwijderen. </li><li> Voor hoofdhuid uitsluiting sjabloon, handmatige editing tools om gebieden die niet geschikt is voor elektrode toegangspunten (dwz., Gezicht, oren, contralaterale hemisfeer, gebied onder tentorium cerebelli) te verwijderen. </li></ol></li><li> Bereid oppervlak sulci oppervlak. <ol><li> Genereer hele sulci. <ol><li> Binarise wmparc.nii bestand met de Basic Image Processing gereedschap zoals in stap 1.6.3. </li><li> Sluiten binarisedwmparc.nii bestand 3 met behulp van Basic Image Processing tool. </li><li> Aftrekken binarised bestand gegenereerd in 3.1.3.1.1 van Closed binarised bestand gegenereerd in 3.1.3.1.2 met behulp van Basic Image Processing tool. </li></ol></li><li> Verwijder de sulci op diepte het imago van de oppervlakte sulci genereren. Opmerking: beeldvlak sulci gebruikt als kritische constructie heeft het voordeel dat afstand trajecten vanaf sulci aan het oppervlak van de hersenen en waardoor trajecten te sulci benaderen op diepte, waar grijze massa ligt. <ol><li> Verminder de gesloten, binarised wmparc bestand gegenereerd in 3.1.3.1.2 met behulp van de Basic Image Processing tool. </li><li> Omkeren bestand gegenereerd in 3.1.3.2.1 met behulp van de Basic Image Processing tool. </li><li> Vermenigvuldig bestand in 3.1.3.2.2 gegenereerd door de hele sulci opgewekt in 3.1.3.1.3, het gebruik van de Basic Image Processing tool. </li></ol></li></ol></li></ol></li><li> Run multi-traject planner (figuur 6). LET OP: Automated multi-traject planning is afhankelijk van betrouwbare gegevens voorbereiding; oppervlakte renderings van de hoofdhuid, hoofdhuid uitsluiting masker, intracraniële vaatstelsel, oppervlakte sulci, cortex en grijze stof nodig zijn. <ol><li> Selecteer Traject Planner van snelheid iconen. image Kies een referentie als neuronavigatie T1 MRI. </li><li> Selecteer &#39;target punten&#39;; meerdere richtpunten kunnen worden ingevoerd door &#39;Shift&#39; en de muis naar links klikken, of door het laden van een opgeslagen richtpunt set. Opmerking: voorbeelden van het doel onder meer mesiale temporale structuren (amygdala, hippocampus), insula, cingulate gyrus. </li><li> Selecteer &#39;toegangspunten&#39;, en selecteer de hoofdhuid uitsluiting masker op de bijgevoegde dropdown menu. Opmerking: Dit is het doel van het onderzoek van mogelijke toegangen tot een beperkt gebied dat chirurgisch haalbaar uitvoering beperkt. </li><li> Selecteer kritische structuren, het markeren van de oppervlakken uit de keuzelijst dat de trajecten moet vermijden. Kies geavanceerde instellingen; Stel de gebruiker gedefinieerde constraints betreffende traject lengte, de hoek van binnenkomst en de afstand tussen de trajecten als de voorkeur. </li><li> Selecteer grijze materie-witte stof evaluatie en stratify risico soort om het aandeel van de banen die in de grijze stof liggen te optimaliseren. </li><li> Run multi-traject planner door het selecteren van Add New Plan en consang Plan. </li></ol></li><li> Visualiseer risico (Figuur 7). <ol><li> Beoordelen van risico en veiligheid profielen na traject planning, met behulp van het pictogram Risk Visualization snelheid. Opmerking: Voor elk traject zijn er metrics voor de lengte, de hoek van binnenkomst, de cumulatieve risico&#39;s, minimale afstand tot de bloedvaten en grijze stof witte stof verhoudingen, plus grafische voorstelling langs het traject pad van de afstand tot kritische structuren. Een sondes eye viewer is ook inbegrepen. </li><li> Kies Risk kaart in DataManager een kleurcode contour kaart bovenop de scalp uitsluiting masker, met een potentiële toetreding punten vertegenwoordigd en de daarmee samenhangende risico co tonenVan je gecodeerd, met rode die een hoog risico en groene vertegenwoordigen een laag risico op alle geselecteerde traject. </li></ol></li><li> Handmatige aanpassing van de trajecten. <ol><li> Kies een van de bal. </li><li> Selecteer nieuwe entry point door Alt en muis klik met de rechtermuisknop en nieuwe richtpunt door Alt en de muis naar links klikken. </li><li> Beoordelen van nieuwe traject met behulp van de snelheid icoon Risk Visualisatie zoals in stap 3.3. </li></ol></li></ol> 4. Export Plannen en modellen naar de operatiekamer <ol><li> Controleer of afbeelding verwijzing in DICOM formaat. Selecteer S7 Export van snelheid icoon. </li><li> Definieer de referentie-afbeelding, de plannen en de trajecten en de modellen die moeten worden uitgevoerd, en geef de bestemming van het opgeslagen archief. Run S7 export tool. </li><li> Upload gegenereerde archief op een USB-stick voor overdracht naar een neuronavigatie systeem in de operatiekamer, en de belasting gearchiveerd map op de neuronavigatie systeem voor klinische implementatie van de geplande trajectories. </li></ol> 5. Reconstructing Electrode Implantatie Post-operatief <ol><li> Acquire post-operatieve CT-beeldvorming. </li><li> Load CT-hoofd op in-house software, en de belasting eerder patiëntgegevens set opgeslagen. </li><li> Coregister CT T1 gewogen MRI verwijzen naar het gebruik van de NiftyReg tool. </li><li> Het genereren van 3D-oppervlak rendering van de elektroden met behulp van de SurfaceExtractor tool op de geregistreerde CT, met een hoge drempelwaarden. </li><li> Reinig het oppervlak gesmolten elektroden van lawaai, en draden met behulp van de schoonmaak en reparatie functies van 3D mesh processing software. </li></ol>

<ol><li>Cardinale, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stereoelectroencephalography%3A+surgical+methodology%2C+safety%2C+and+stereotactic+application+accuracy+in+500+procedures%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Stereoelectroencephalography: surgical methodology, safety, and stereotactic application accuracy in 500 procedures.</a> Neurosurgery. 72, discussion 366 353-366 (2013).</li>
<li>Murphy, M., O'Brien, T. J., Morris, K., Cook, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multimodality+image-guided+epilepsy+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Multimodality image-guided epilepsy surgery.</a> J Clin Neurosci. 8, 534-538 (2001).</li>
<li>Murphy, M. A., O'Brien, T. J., Morris, K., Cook, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multimodality+image-guided+surgery+for+the+treatment+of+medically+refractory+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Multimodality image-guided surgery for the treatment of medically refractory epilepsy.</a> J Neurosurg. 100, 452-462 (2004).</li>
<li>Harput, M. V., Gonzalez-Lopez, P., Ture, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+reconstruction+of+the+topographical+cerebral+surface+anatomy+for+presurgical+planning+with+free+OsiriX+Software%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional reconstruction of the topographical cerebral surface anatomy for presurgical planning with free OsiriX Software.</a> Neurosurgery. 10, (Suppl 3) 426-435 (2014).</li>
<li>Duncan, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selecting+patients+for+epilepsy+surgery%3A+synthesis+of+data%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsy+Behav%22%5BJournal%5D)">Selecting patients for epilepsy surgery: synthesis of data.</a> Epilepsy Behav. 20, 230-232 (2011).</li>
<li>Duncan, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+in+the+surgical+treatment+of+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Neurol%22%5BJournal%5D)">Imaging in the surgical treatment of epilepsy.</a> Nat Rev Neurol. 6, 537-550 (2010).</li>
<li>Cossu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stereoelectroencephalography+in+the+presurgical+evaluation+of+focal+epilepsy%3A+a+retrospective+analysis+of+215+procedures%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Stereoelectroencephalography in the presurgical evaluation of focal epilepsy: a retrospective analysis of 215 procedures.</a> Neurosurgery. 57, 706-718 (2005).</li>
<li>Cossu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stereo-EEG+in+children%5BTitle%5D)+AND+%22Childs+Nerv+Syst%22%5BJournal%5D)">Stereo-EEG in children.</a> Childs Nerv Syst. 22, 766-778 (2006).</li>
<li>Gonzalez-Martinez, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stereotactic+placement+of+depth+electrodes+in+medically+intractable+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Stereotactic placement of depth electrodes in medically intractable epilepsy.</a> J Neurosurg. 120, 639-644 (2014).</li>
<li>Gonzalez-Martinez, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stereoelectroencephalography+in+the+%27%27difficult+to+localize%27%27+refractory+focal+epilepsy%3A+Early+experience+from+a+North+American+Epilepsy+Center%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Stereoelectroencephalography in the ''difficult to localize'' refractory focal epilepsy: Early experience from a North American Epilepsy Center.</a> Epilepsia. 54, 1-8 (2012).</li>
<li>Rodionov, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feasibility+of+multimodal+3D+neuroimaging+to+guide+implantation+of+intracranial+EEG+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsy+Res%22%5BJournal%5D)">Feasibility of multimodal 3D neuroimaging to guide implantation of intracranial EEG electrodes.</a> Epilepsy Res. 107, 91-100 (2013).</li>
<li>Nowell, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Utility+of+3D+multimodality+imaging+in+the+implantation+of+intracranial+electrodes+in+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Utility of 3D multimodality imaging in the implantation of intracranial electrodes in epilepsy.</a> Epilepsia. 56, 403-413 (2015).</li>
<li>Zombori, G., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZombori%2C+G+%22Information+Processing+in+Computer-Assisted+Interventions%22">Information Processing in Computer-Assisted Interventions</a>. , Fukuoka, Japan. (2014).</li>
<li>Clarkson, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+NifTK+software+platform+for+image-guided+interventions%3A+platform+overview+and+NiftyLink+messaging%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Comput+Assist+Radiol+Surg%22%5BJournal%5D)">The NifTK software platform for image-guided interventions: platform overview and NiftyLink messaging.</a> Int J Comput Assist Radiol Surg. , (2014).</li>
<li>Zuluaga, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZuluaga%2C+MA+%22Medical+Image+Computing+and+Computer-Assisted+Intervention-MICCAI.+2014%22">Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention-MICCAI. 2014</a>. , Springer International Publishing. 651-658 (2014).</li>
<li>Nowell, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+computer-assisted+planning+and+manual+planning+for+depth+electrode+implantations+in+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Comparison of computer-assisted planning and manual planning for depth electrode implantations in epilepsy.</a> J Neurosurg. , In Press (2015).</li>
</ol>

Financiering: Mark Nowell, Gergely Zombori, Rachel Vonken en Roman Rodionov worden ondersteund door het ministerie van Volksgezondheid en de Wellcome Trust door de Health Innovation Challenge Fund (HICF-T4-275, Programma Grant 97.914). John Duncan heeft Institutionele subsidies gekregen van Eisai, UCB Pharma, GSK, Janssen Cilag, Medtronic, en GE Healthcare. Andrew McEvoy heeft steun gekregen van UCB, Baxter en Cyberonics. De overige auteurs hebben geen belangenconflicten. Deze publicatie bevat onafhankelijk onderzoek wordt ondersteund door de Health Innovation Challenge Fund (HICF-T4-275, Programma Grant 97.914), een parallelle financiering samenwerkingsverband tussen het ministerie van Volksgezondheid en de Wellcome Trust. De standpunten in deze publicatie zijn die van de auteur (s) en niet noodzakelijk die van het ministerie van Volksgezondheid of Wellcome Trust.

Samengevat zijn de cruciale stappen voor het integratie en 3D-visualisatie zijn beeld co-registratie, segmentering van de hersenen, schepen en andere structuren of gebieden van belang, en de uitvoer naar een neuronavigatie systeem. Deze werkwijze is eerder uitgevoerd in de groep met in de handel verkrijgbaar beeld integratiesoftware. Een nadeel van deze leiding was de tijd, het hele proces dat 2-4 uur. Met behulp van onze in-house software platform, wordt deze pijpleiding aanzienlijk vereenvoudigd, en kan in 1 worden afgerond - 2 uur. Verder is er toegevoegde functionaliteit chirurgische planning van SEEG elektrode trajecten van deze software, die handmatig of computer-assistance kan. De voordelen van het GLB dan handmatige planning zijn grotere precisie, minder risico en een verhoogde snelheid en zijn elders besproken (Nowell et al, in de pers, Sparks et al, ingediend). De in-house software platform is continu in development, met nieuwe instrumenten en functionaliteit worden toegevoegd aan alle stadia van presurgical evaluatie en chirurgische behandeling te ondersteunen. Er is derhalve behoefte aan strenge tests bij elke nieuwe versie release. Karakteristieken van de software zijn het gebrek aan hoge kwaliteit volume rendering, dat in andere platformen en is een waardevolle aanvulling voor geavanceerde 3D-visualisatie. Ook de export is alleen compatibel met een geselecteerde neuronavigatie bedrijf op dit moment. Deze beperkingen zijn niet van invloed op de klinische bruikbaarheid van de software in onze eenheid, en zijn niet vertraagd de verspreiding van de technologie om andere centra. De betekenis van deze software is dat het verwijdert de barrières die vorige groepen als redenen voor het niet gebruik 3DMMI hebben geciteerd. De oplossing biedt een makkelijk te gebruiken hulpmiddelen in één enkel platform, die geen gespecialiseerde opleiding of deskundigheid vereist, is tijd en kosten-effectief en is gemakkelijk vertaald naar de klinische praktijk. We hebben plans verdere vernieuwingen toevoegen software epilepsiechirurgie ondersteunen. Voorts kon methoden gemakkelijk worden toegepast op andere gebieden van neurochirurgie, zoals resectie van laaggradige tumoren nabij welsprekende cortex, focale laesie en levering van gerichte stimulatie. 3DMMI en precieze chirurgische planning tools zijn waarschijnlijk steeds belangrijker in de moderne chirurgie te worden, omdat er meer uitdagende gevallen worden genomen op en als minimaal invasieve behandelingen in te voeren gangbare praktijk.

In chirurgische praktijk is cruciaal voor de chirurg om anatomische structuren en hun ruimtelijke relaties tot elkaar in drie dimensies waarderen. Dit is vooral belangrijk in neurochirurgie, waarbij de chirurg werkt in een kleine ruimte met beperkte visualisatie en toegang tot complexe anatomie. Ondanks dit, tot nu toe de meeste imaging is voorgelegd aan chirurgen in conventionele vlakke 2D-vorm, en verschillende beeldvormende modaliteiten worden vaak gepresenteerd ene na het andere in serie. Bijgevolg moet de chirurg om deze informatie mentaal te integreren voor elke patiënt, en plaats deze in een anatomische kader prechirurgische planning. Er is duidelijk voordeel bij het ​​genereren van 3D-computermodellen van de individuele patiënt hersenen, die de anatomie van de cortex toont, de bloedvaten, geen pathologische laesies aanwezig alsmede andere relevante 3D oriëntatiepunten op dezelfde ruimtelijke context 1-4. Voor de operatie kan de chirurg draaien en de transparantie o wijzigenf deze modellen, om volledig te begrijpen van de 3D-relaties tussen verschillende structuren van belang. Dit principe wordt genoemd 3D multimodale beeldvorming (3DMMI). Doel van pre-operatieve beoordeling epilepsie operatie is om de lokalisatie van het gebied van de hersenen waar aanvallen voordoen afleiden en zorgen dat deze veilig kan worden weggesneden gepaard gaande grote tekorten 5. Er is een breed scala van diagnostische beeldvormende technieken die bijdragen aan deze, met inbegrip van structurele MRI, fluorodeoxyglucose positron emissie tomografie (FDG-PET), ictal SPECT-scan (SPECT), magneto (MEG) dipolen, functionele MRI (fMRI) en diffusion tensor imaging (DTI) 6. Epilepsiechirurgie is bij uitstek geschikt voor 3DMMI omdat het de simultaanvertaling van meerdere datasets en de overweging van hoe elke dataset betrekking op een andere vereist. In veel gevallen falen niet-invasieve onderzoeken to zorgen voor het niveau van de vereiste stukken over te gaan tot resectie. In deze gevallen intracraniële EEG (IC EEG) opnames nodig om het gebied van de hersenen dat moet worden verwijderd om aanvallen te voorkomen identificeren. In toenemende mate wordt IC EEG uitgevoerd door een techniek genaamd SEEG, waarbij een aantal opgenomen diepte elektroden intracerebraal wordt geplaatst om de oorsprong en de verspreiding van elektrische activiteit geassocieerd met convulsies in 3D 1,7-10 vangen. De eerste stap van SEEG implantaties is de strategie van de implantatie ontwikkeling, waarin de gebieden van de hersenen die moeten worden bemonsterd. Hierbij integreren klinische en niet-invasieve EEG datum structurele beeldvorming, met enige laesie en functionele beeldgegevens die de locatie van de bron van de epilepsie afleiden. De tweede stap is de precieze chirurgische planning van de elektrode trajecten. De chirurg moet zorgen voor een veilige avasculaire elektrode trajecten, centreren electrode inzendingen op de kroon van de gyri en op afstand van corticale oppervlak aderen, en het doorkruisen van de schedel orthogonaal. Daarnaast is de gehele implantatie regeling moet goed worden opgezet, met een redelijke inter-elektrode afstand en er geen elektrode botsingen. De haalbaarheid van het genereren van 3DMMI modellen om de implantatie van IC EEG-elektroden te begeleiden in een drukke epilepsiechirurgie praktijk heeft al eerder aangetoond 11. We hebben ook aangetoond dat het principe dat het gebruik van 3DMMI het karakter van de toegevoegde waarde in de klinische besluitvorming. In een prospectieve studie, de openbaarmaking van 3DMMI veranderde een bepaald aspect van het management in 43/54 (80%) gevallen, en in het bijzonder veranderde de positionering van 158/212 (75%) van de diepte elektroden 12. Er is een scala aan software-pakketten die 3DMMI vergemakkelijken. Deze omvatten in de handel verkrijgbare neuronavigatie platforms die worden gebruikt in de operatiekamer, gespecialiseerd planning software suites geallieerdemet neuronavigatie platforms en op onderzoek gerichte stand-alone image-integratie en visualisatie platforms. Als de functionaliteit, flexibiliteit en veelzijdigheid van deze platforms te verhogen, de bruikbaarheid en de waarschijnlijkheid van deze vertalen naar de klinische praktijk navenant af. We hebben speciaal ontworpen software voor het multimodaliteit integratie, geavanceerde 3D-visualisatie en SEEG plaatsing van de elektroden van plan 12,13 voor de behandeling van epilepsie ontwikkeld. De nadruk ligt op het gebruiksgemak in een klinische scenario, waardoor real-time gebruik van software door clinici, en snelle integratie in de klinische pijplijn. De software draait op een translationeel imaging platform 14, dat NiftyReg, NiftySeg en NiftyView combineert. In deze paper het protocol voor het gebruik van de software in de klinische praktijk wordt uiteengezet. De stappen voor het co-registratie, segmentering van de regio&#39;s van belang, hersenen segmentatie, extraherenbloedvaten van gewijd vasculaire beeldvorming 15, het opbouwen van 3D-modellen, de planning SEEG implantaties en snel exporteren modellen en plannen om de operatiekamer worden beschreven. Een nieuwe aanpak is ook beschreven voor geautomatiseerde meervoudige traject planning 13, dat verhoogt de veiligheid en werkzaamheid van de implantaties en vermindert aanzienlijk de duur van planning.

<table><tbody><tr><td>EpiNav</td><td>UCL</td><td></td><td>Inhouse softwareplatform voor beeldintegratie, segmentatie, visualisatie en chirurgische planning</td></tr><tr><td>Freesurfer</td><td>Martinos Centre for Biomedical Imaging</td><td></td><td>Software voor corticale segmentatie</td></tr><tr><td>S7 Stealthstation</td><td>Medtronic</td><td></td><td>Neuronavigatiesysteem</td></tr><tr><td>MeshLab</td><td>ISTI-CNR</td><td></td><td>3D mesh verwerkingssoftware</td></tr><tr><td>NiftiK</td><td>UCL</td><td></td><td>Translationele beeldvormingsplatform</td></tr><tr><td>AMIRA</td><td>Visualisation Sciences Group</td><td></td><td>Beeldintegratiesoftware</td></tr></tbody></table>

een pijpleiding voor 3d multimodaliteit image integratie en computer-aided planning in epilepsiechirurgie

A Pipeline for 3D Multimodality Image Integration and Computer-assisted Planning in Epilepsy Surgery

Epilepsiechirurgie is uitdagend en het gebruik van 3D-beeld multimodaliteit integratie (3DMMI) naar prechirurgische planning hulp is gerenommeerde. Multimodaliteit image integratie kan technisch veeleisend zijn, en wordt onderbenut in de klinische praktijk. We hebben een enkel softwareplatform voor het integratie, 3D-visualisatie en chirurgische planning uitgewerkt. Hier wordt onze pijplijn beschreven in stap-voor-stap mode, te beginnen met het verwerven, over te gaan door middel van het co-registratie, handmatige segmentatie, de hersenen en schip extractie, 3D-visualisatie en handmatige planning van stereoEEG (SEEG) implantaties. Met de verspreiding van de software deze pijpleiding kan worden gereproduceerd in andere centra, waardoor andere groepen om te profiteren van 3DMMI. We beschrijven ook het gebruik van een geautomatiseerde, multi-baan planner stereoEEG implantatie plannen genereren. Voorlopige studies suggereren dat dit is een snelle, veilige en effectieve aanvulling voor het plannen van SEEG implantaties. Ten slotte is een eenvoudige Solutivoor de uitvoer van de plannen en modellen om commerciële neuronavigatie systemen voor de uitvoering van de plannen in de operatiekamer wordt beschreven. Deze software is een waardevol instrument dat de klinische besluitvorming kan ondersteunen gedurende de epilepsiechirurgie route.

De beschreven voor het integratie, visualisatie, handmatige planning en de uitvoer naar een geselecteerde neuronavigatie systeem protocol is werkzaam bij de Nationale Ziekenhuis voor Neurologie en Neurochirurgie sinds augustus 2013. Deze bestaat uit 35 gevallen van SEEG implantatie 12, met de inplanting van 319 diepte-elektroden. 27/35 (77%) van de patiënten voortgeschreden corticale resectie na implantatie, wat bewijst dat de implantatie geïdentificeerde gebied van aanval optreden. Er is één hemorragische complicatie in verband met de plaatsing van de elektroden diepte, en dit werd conservatief behandeld. De beeldvormende modaliteiten die tijdens de pre-operatieve evaluatie wordt beslist van geval tot geval, en worden beschreven in tabel 1. Het protocol is flexibel, en kan elke beeldvormende modaliteit die in DICOM of Nifti formaat kan worden geïmporteerd op te nemen. Figuur 1 toont de fundamentele viewer voor onze interne software platform, en Figuren 2, 3, 4 en 5 illustreren typische schermafbeeldingen tijdens de bouw van het multimodale 3D-modellen. De naadloze integratie van dit protocol in onze klinische pijplijn, en de verspreiding van deze software naar andere centra, is een nuttig surrogaat &#39;marker&#39; van het succes. De problemen bestaan ​​klinisch voordeel in de epilepsiechirurgie bevolking bekend en elders 12 beschreven. Deze pijpleiding heeft een gestroomlijnde oplossing, die flexibel, relatief gebruiksvriendelijk en makkelijk te repliceren in andere centra. Computerondersteunde planning (GLB) is een recente ontwikkeling die met terugwerkende kracht op eerdere handmatig geplande implantaties 16 heeft getest. Voorlopige resultaten wijzen erop dat het GLB genereert veiliger, efficseerde implantaties, die haalbaar te implementeren zijn en die zijn voltooid in een tijd effectieve manier 16. Tabel 2 toont dit kwantitatieve vergelijking. Een prospectieve studie van het gebruik van het GLB in de klinische praktijk is aan de gang. Het algoritme dat GLB drijft is eerder beschreven 13. Figuur 6 toont een kenmerkend resultaat van de geautomatiseerde meervoudige traject planner. De kritische structuren die zijn ingevoerd zijn aders, slagaders en oppervlak sulci. Let op de centrering van de banen op de kroon van de gyri en de beperkende traject van toegangen tot hoofdhuid uitsluiting masker. Figuur 7 toont een typische grafiek visualisatie risico voor een individu traject, met bijbehorende statistieken en grafische weergave van trajectlengte. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/53450/53450fig1.jpg"/&gt; Figuur 1. Basic Viewer Weergave van In-house Software Platform. LINKS- DataManager, TOP- werkbalk die snelkoppelingen plug-in instrumenten, RECHTS- huidige plug in gereedschap in gebruik bevat, CENTRE- 4 Ortho-view display. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53450/53450fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/53450/53450fig2.jpg" /> Figuur 2. segmentatie en 3D-visualisatie in In-house Software. (A) axiale T1 MRI met bovenliggende oppervlak modellen, (B) 3D-oppervlak rendering van modellen (cyaan-aders, groen- motor de hand van transcraniële magnetische stimulatie, oranje- gebogen fasciculus tractografie, blauw- corticospinal tractografie, roze-optische straling tractografie, geel- uncinate fasciculus tractografie, paars- thalamus segmentation). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53450/53450fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="figuur 3" src="/files/ftp_upload/53450/53450fig3.jpg" /> Figuur 3. Genereren van Cortex Surface Models. (A) axiale weergave van wmparc bestand, (B) wmparc bestand thresholded 1-5002, (C) oppervlakte teruggeven van binarised wmparc bestand. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53450/53450fig3large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="figuur 4" src="/files/ftp_upload/53450/53450fig4.jpg" /> Figuur 4. Schip Extraction In-house Software met behulp van Vesselness. (A) Axial CT angiogram co-geregistreerd met 3D-fase contrast MRI. (B) 3D-oppervlak rendering van aderen (cyaan) en slagaders (rood). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53450/53450fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="figuur 5" src="/files/ftp_upload/53450/53450fig5.jpg" /> Figuur 5. Het genereren van Cortex Volume Model 3D Volume rendering van de cortex (grijs) en de oppervlakte teruggeven van de hoofdhuid oppervlak (wit). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53450/53450fig5large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="figuur 6" src="/files/ftp_upload/53450/53450fig6.jpg" /> Figuur 6. 3D Multimodaliteit Modellen van computer-ondersteunde Traject Planning. (A) hoofdhuid (wit), de hoofdhuid uitsluiting masker (geel) en trajecten (purple). (B), de hoofdhuid en het masker transparant is voor de hersenen (roze) vertonen, sulci (groen), aders (cyaan) en slagaders (rood). (C) hoofdhuid en masker verwijderd om trajecten en hersenshow. (D) de hersenen verwijderd om trajecten, oppervlakte sulci, aders en slagaders te laten zien. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53450/53450fig6large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="figuur 7" src="/files/ftp_upload/53450/53450fig7.jpg" /> Figuur 7. Grafische voorstelling van Metrics geassocieerd met individuele trajecten. Top- lengte, hoek doorkruisen schedel, risico&#39;s, G / W-verhouding en minimale afstand van een bloedvat&gt; 1 mm in diameter. Middle- grafische weergave van dichtst kritische structuur langs de lengte van de baan (rood-slagader, cyaan-ader, y-as- afstand tot de structuur (maximaal 10 mm), x-as- afstand langs trajectvan hersenen toegang te richten, SM veiligheidsmarge voorgesteld als horizontale rode lijn die 3 mm scheiding van traject om kritische structuur) markeert. Bottom-grafische weergave van het traject pad door grijze en witte stof (groen-extracerebrale, grijs-grijze stof, witte witte stof). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53450/53450fig7large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> Modaliteit </td><td> plaats </td><td> Voorverwerking </td><td> Gezichtsveld (AP x RL x IS) </td><td> Voxel grootte (AP x RL x IS) </td></tr><tr><td> 3D-T1 FSPGR </td><td> ES </td><td> Nee </td><td> 256 x 256 x 166 </td><td> 0,94 x 0,94 x 1.1 </td></tr><tr><td> Coronale T2 FLAIR </td><td> ES </td><td> Nee </td><td> 256 x 160 x 32 </td><td> 0,94 x 1,5 x 3,5 </td></tr><tr> &lt;td&gt; Navigatie T1 met gadolinium </td><td> NHNN </td><td> Nee </td><td> 512 x 512 x 144 </td><td> 0,5 x 0,5 x 1,5 </td></tr><tr><td> 3D MRI fasecontrast </td><td> NHNN </td><td> Nee </td><td> 256 x 256 x 160 </td><td> 0,85 x 0,85 x 1 </td></tr><tr><td> CT angiogram </td><td> NHNN </td><td> Nee </td><td> 512 x 512 x 383 </td><td> 0,43 x 0,43 x 0,75 </td></tr><tr><td> MEG dipool </td><td> NHNN </td><td> Ja </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Ictal-interictale SPECT </td><td> UCLH </td><td> Ja </td><td> 128 x 128 x 49 </td><td> 3.9 x 3.9 x 3.9 </td></tr><tr><td> FDG-PET </td><td> UCLH </td><td> Ja </td><td> 128 x 128 x 47 </td><td> 1.95 x 1.95 x 3.3 </td></tr><tr><td> DTI </td><td> ES </td><td> Ja </td><td> 128 x 128 x 60 </td><td> 1,88 x 1,88 x 2,4 </td></tr><tr><td> Functionele MRI, EEG-gecorreleerde fMRI </td><td> ES </td><td> Ja </td><td> 128 x 128 x 58 </td><td&gt; 1,87 x 1,87 x 2,5 </td></tr></tbody></table> Tabel 1. beeldvormende technieken gebruikt voor Image Integration ((ES-Epilepsy Society, NHNN-National Hospital voor Neurologie en Neurochirurgie, UCLH- University College London Hospital, FSPGR-FastSpoiledGradientRecalledEcho, MEG-magnetoencephalography, SPECT-SPECT-scan, FDG-PET - fluorodeoxyglucose positron emissie tomografie, DTI-diffusion tensor imaging, AP anterior posterior, RL - RV, IS - inferieur superior). <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td></td><td> Manual Planning * </td><td> CAP * </td><td> Geschatte Verschil (Manual-CAP) </td><td> Fout </td><td> P waarde </td></tr><tr><td> Elektrode Lengte (mm, 1 dp) </td><td> 57,9 (21,8) </td><td> 53,9 (15,6) </td><td> 4.74 </td><td> 1.59 </td><td> &lt;0,05 </td></tr><tr><td> Hoek van Entry (graden loodrecht uit, 1 dp) </td><td> 16,2 (12,8) </td><td> 13,0 (7,6) </td><td> 5.89 </td><td> 1.07 </td><td> &lt;0,05 </td></tr><tr><td> Risk (genormaliseerde eenheden, 2 dp) </td><td> 0,41 (0,79) </td><td> 0,36 (0,42) </td><td> 0.19 </td><td> 0.03 </td><td> &lt;0,05 </td></tr><tr><td> Minimale Afstand van Blood Vessel (mm, 1 dp) </td><td> 4,5 (3,0) </td><td> 4,5 (3,0) </td><td> -0,56 </td><td> 0.2 </td><td> &lt;0,05 </td></tr><tr><td> Aandeel van intracerebrale elektrode in Grey Matter (2 dp) </td><td> 0,33 (0,33) </td><td> 0,48 (0,28) </td><td> -0.11 </td><td> 0.02 </td><td> &lt;0,05 </td></tr></tbody></table> Tabel 2. statistische vergelijking tussen Manual en Computer-assisted Planning (CAP). * eerste waarde is mediaan, tweede waarde tussen haakjes is interkwartielbereik. Deze tabel is overgenomen met toestemming van 16.

We beschrijven de stappen om onze op maat ontworpen software voor het integratie, visualisatie en planning in epilepsiechirurgie gebruiken.

Een pijpleiding voor 3D Multimodaliteit Image Integratie en computer-aided planning in epilepsiechirurgie

Epilepsy surgery is challenging and the use of 3D multimodality image integration (3DMMI) to aid presurgical planning is well-established. Multimodality ...

Het algemene doel van deze beschrijving van de software Pipeline is om de verspreiding van de software zelf naar andere centra mogelijk te maken, zodat andere groepen kunnen profiteren van 3D multi-modale beeldintegratie bij epilepsiechirurgie. De belangrijkste voordelen zijn dat alle stappen in de pre-chirurgische evaluaties van epilepsie, inclusief beeldregistratie, anatomische segmentatie en computerondersteunde planning, op één softwareplatform kunnen worden uitgevoerd. De 3D-visualisatie van hersenstructuren, in combinatie met multi-modale beeldintegratie en de automatische multi-trajectplanner voor elektrode-implantatie, zijn relevante instrumenten om de effectiviteit en veiligheid van epilepsiechirurgie te verhogen.De 3D multi-modale structurele en functionele hersenbeeldvormingsweergave, inclusief normale en abnormale structuren en functies, maakt een nauwkeurigere en snellere planning en implantatie van diepte-elektroden mogelijk. Begin met het openen van de eigen software op een pc en laad de gegevens. Let op de weergave met vier vensters, de gegevensbeheerder uiterst links, de pictogrammen bovenaan die verschillende beeldbewerkingsinstrumenten vertegenwoordigen, en het geselecteerde instrument uiterst rechts.Importeer gegevens door op het open-icoon te klikken. Scroll door verschillende datasets om de volledigheid te controleren. Co-registreer vervolgens enkelvoudige afbeeldingen door de NiftyReg-tool te selecteren uit de snelkoppelingen.Selecteer in de datamanager de neuronavigatie-T1 met gadolinium om als referentiebeeld te gebruiken. Selecteer vervolgens het zwevende beeld dat moet worden gecoregistreerd aan het referentiebeeld. Definieer de naam en locatie van het geregistreerde beeld.Stel de optimalisatieparameters in op niveau vier, het aantal uitvoeringen op drie, het aantal iteraties op vijf en het type co-registratie op 'rigid body'. Klik op Run om de geautomatiseerde rigid body co-registratie uit te voeren. Controleer vervolgens de nauwkeurigheid van de co-registratie door het geregistreerde beeld over het referentiebeeld te inspecteren.Pas de transparantie van het geregistreerde beeld aan door met de rechtermuisknop op het beeld in de datamanager te klikken en de opaciteitscursor te verschuiven. Begin met het selecteren van het te segmenteren beeld in de datamanager en kies vervolgens de segmentatie-editor uit de snelpictogrammen. Gebruik geavanceerde segmentatietools om het interessegebied op verschillende beeldsneden te tekenen in de axiale, coronale en sagittale vlakken.Select ten slot 3D-interpolatie om de evoluerende gesegmenteerde structuur in een 3D-venster te visualiseren. Bevestig de segmentatie om een nieuw Nifty-bestand van de gesegmenteerde structuur te genereren. Klik met de rechtermuisknop op het Nifty-bestand in de datamanager en selecteer smooth polygon surface.Begin met het selecteren van het afbeeldingsbestand van de parcellatie van de gehele hersenen in de datamanager en zorg ervoor dat dit beeld is co-geregistreerd met het referentiebeeld. Selecteer de basisverwerkingstools uit de snelkoppelingen. Pas een drempelwaarde van 1 tot 5002 toe om een gebinariseerd masker van de cortex te maken.Klik met de rechtermuisknop op het Nifty-bestand in de datamanager en selecteer smooth polygon surface. Selecteer de vessel extractor tool om de oppervlaktemodellen van de vaten te extraheren. Kies vervolgens de dataset van de vasculaire beelden.Specificeer de naam en locatie van het Nifty-bestand voor de extractie van de bloedvaten. Klik op "Run" om de bloedvatextractor uit te voeren. Pas een intracranieel masker toe op het resultaat door de vermenigvuldigingsfunctie van de basisinstrumenten voor beeldbewerking te gebruiken om extracraniële vaten te verwijderen.Ten slotte, om de regio's van belang weer te geven als 3D-oppervlakken, selecteert u het pictogram voor de oppervlakte-extractor en definieert u de drempelwaarde voor de oppervlakte-extractie. Selecteer 'apply' en geef de oppervlakte-rendering een naam in de datamanager. Begin met het uitvoeren van een multi-trajectplanner door het pictogram voor de trajectplanner te selecteren.Selecteer de neuronavigatie T1-MRI als referentiebeeld. Selecteer vervolgens doelpunten, zoals de amygdala, hippocampus, insula of gyrus cinguli, door de Shift-toets ingedrukt te houden en met de linkermuisknop te klikken. Of laad de doelpunten vanuit het eerder opgeslagen bestand.Select vervolgens de instappunten, evenals het masker voor uitsluiting van de hoofdhuid in het bijbehorende vervolgkeuzemenu, om de zoektocht naar mogelijke instappunten te beperken tot een chirurgisch haalbaar gebied. Markeer in de vervolgkeuzelijst de oppervlakken van kritieke structuren die de trajecten moeten vermijden. Selecteer de geavanceerde instellingen en pas de door de gebruiker gedefinieerde beperkingen aan met betrekking tot trajectlengte, instaphoek en de afstand tussen de trajecten.Voer vervolgens een multi-trajectory planner uit door 'add new plan' en 'recompute plan' te selecteren. Gebruik daarna het risico-visualisatie-"snelheidsicoon" om de risico- en veiligheidsprofielen na de trajectplanning te beoordelen. Noteer de metrieken voor lengte, insteekhoek, cumulatief risico, minimale afstand tot het bloedvat en de ratio's van grijze en witte stof.Selecteer "risk map" in de datamanager door op een specifieke trajectie te klikken om een kleurgecodeerde contourkaart weer te geven over het masker voor scalp-exclusie. Let op dat de potentiële toegangspunten kleurgecodeerd zijn op basis van het risiconiveau, waarbij rood staat voor een hoog risico en groen voor een laag risico voor elke geselecteerde trajectie. Exporteer vervolgens de plannen en modellen naar de operatiekamer.Om dit te doen, zorg er eerst voor dat de referentieafbeelding in icoonformaat is geladen en open vervolgens de S7-exporttool. Definieer de referentieafbeelding, plannen, trajecten en modellen die geëxporteerd moeten worden en specificeer de bestemming van het opgeslagen archief. Voer daarna de S7-exporttool uit.Upload ten slotte het opgeslagen archief naar een USB-stick om het over te dragen naar een neuronavigatiesysteem in de operatiekamer. Laad de gearchiveerde map in het neuronavigatiesysteem voor de klinische implementatie van de geplande trajecten. Dit protocol maakt een meer gestroomlijnde beeldintegratie mogelijk, evenals 3D-visualisatie en planning voorafgaand aan een epilepsieoperatie.Computerondersteunde planning resulteert in veiligere en efficiëntere implantaties, die tijdsefficiënter kunnen worden voltooid in vergelijking met handmatige planning. Hier wordt een typisch resultaat getoond van de 3D multi-trajectory planner. De ingevoerde kritieke structuren zijn venen, arteriën en oppervlakesulci, wat nauwkeurigere elektrodeimplantaties mogelijk maakt.Deze video moet u een goed inzicht geven in de principes van multi-modale beeldintegratie en het gebruik van computerondersteunde planning. Afhankelijk van de hoeveelheid beelden die moeten worden opgenomen, kan de voorbereiding van de beeldcomponenten om in het 3D multi-modale display te worden geïntegreerd uren in beslag nemen. Als er fouten in de brondata staan, zullen deze na de integratie aanwezig blijven.Bij het uitvoeren van dit protocol is het belangrijk om te onthouden dat de kwaliteit van de gesegmenteerde anatomische structuren essentieel is voor het waarborgen van nauwkeurige resultaten bij computerondersteunde planning. Deze software biedt gebruiksvriendelijke tools in één enkel platform, waardoor er geen specialistische training of expertise vereist is, het kosteneffectief is en het eenvoudig kan worden vertaald naar de klinische praktijk. Daarnaast zou deze software eenvoudig kunnen worden toegepast op andere gebieden van de neurochirurgie, zoals de resectie van tumoren nabij de eloquente cortex, focale lesionering en het leveren van doelgerichte stimulatie.Het interne softwareplatform is in continue ontwikkeling, waarbij voortdurend nieuwe tools en functionaliteiten worden toegevoegd om alle stadia van het presurgische beheer en de chirurgische evaluatie te ondersteunen. Houd er rekening mee dat neurochirurgie en de implantatie van apparaten in de hersenen aanzienlijke risico's met zich meebrengen en dat elke stap zorgvuldig gecontroleerd moet worden. Dit geldt ook voor de feitelijke uitvoering van de trajecten, waaronder de implantatie van de elektroden.

a-pipeline-for-3d-multimodality-image-integration-computer-assisted

Research

JoVE Journal

Medicine

Geneeskunde

Stereo-elektro-encefalografie (SEEG) helpt bij het lokaliseren van epileptogene zones, maar wordt in de Verenigde Staten relatief weinig gebruikt. Het doel van dit abstract is om een korte introductie te geven over de techniek van SEEG en verder een gedetailleerde techniek van het gebruik van robotische assistentie bij het plaatsen van SEEG-elektroden.

Stereo-Electro-Encephalo-Graphy (SEEG) Met Robotic Bijstand bij de prechirurgische Evaluatie van Medische refractaire epilepsie: A Technische noot

Functionele connectiviteit in rusttoestand MRI heeft afwijkingen geïdentificeerd bij patiënten met een breed scala aan neuropsychiatrische stoornissen, inclusief epilepsie als gevolg van malformaties van corticale ontwikkeling. Transcraniële magnetische stimulatie in combinatie met EEG kan aantonen dat patiënten met epilepsie corticale hyperexcitabiliteit hebben in regio's met abnormale connectiviteit.

Een Multimodaal Beeldverwerking en-stimulatie gebaseerde methode voor de beoordeling Connectivity-gerelateerde Brain Exciteerbaarheid bij patiënten met epilepsie

Dit artikel biedt een overzicht van een multimodale Brain Mapping programma ontworpen om regio's van de hersenen die kritische cognitieve functies in individuele Neurochirurgie patiënten ondersteunen identificeren.

Translationele hersen toewijzing aan de Universiteit van Rochester Medical Center: behoud van de geest door gepersonaliseerde hersenen mapping

Het protocol beschrijft de fabricage van volledig gekleurde driedimensionale afdrukken van patiënt-specifieke, anatomische schedel modellen te gebruiken voor chirurgische simulatie. De cruciale stappen van het combineren van verschillende beeldvormings modaliteiten, beeldsegmentatie, driedimensionale model extractie en de productie van de prints worden toegelicht.

Multicolor 3D printen van complexe intracraniële tumoren in Neurochirurgie

De onderstaande methode is bedoeld om een uitgebreid protocol te bieden voor de voorbereiding van niet-menselijke primaten (NHP) neurochirurgie met behulp van een nieuwe combinatie van driedimensionale (3D) printmethoden en MRI-gegevensextractie.

Een MRI-gebaseerde toolbox voor neurochirurgische planning bij niet-menselijke primaten

De bloed-hersenbarrière (BBB) kan tijdelijk worden verstoord met microbubble-gemedieerde gerichte echografie (FUS). Hier beschrijven we een stapsgewijs protocol voor BBB-opening met hoge doorvoer in vivo met behulp van een modulair FUS-systeem dat toegankelijk is voor niet-echografie-experts.

Een high-throughput beeldgeleide stereotactische neuronavigatie en gericht echografiesysteem voor het openen van bloed - hersenbarrière bij knaagdieren

Vooruitgang in endovasculaire behandeling heeft complexe open chirurgische ingrepen vervangen door minimaal invasieve opties, zoals klepvervanging en aneurysmaherstel. Dit artikel stelt voor om driedimensionale (3D) modellering en virtual reality te gebruiken om te helpen bij het positioneren van de C-boog, hoekmetingen en het genereren van een routekaart voor procedurele planning van neuro-interventionele katheterisatielaboratoria, waardoor de proceduretijd wordt geminimaliseerd.

Baanbrekende patiëntspecifieke benaderingen voor precisiechirurgie met behulp van beeldvorming en virtual reality

Magneto-encefalografie (MEG) en high-density elektro-encefalografie (HD-EEG) worden zelden tegelijkertijd geregistreerd, hoewel ze bevestigende en aanvullende informatie opleveren. Hier illustreren we de experimentele opzet voor het registreren van gelijktijdige MEG en HD-EEG en de methodologie voor het analyseren van deze gegevens met als doel epileptogene en welsprekende hersengebieden te lokaliseren bij kinderen met resistente epilepsie.

Beeldvorming van elektromagnetische bronnen bij preoperatieve evaluatie van kinderen met resistente epilepsie

Transcraniële ultrasone stimulatie (TUS) is een opkomende niet-invasieve neuromodulatietechniek die een zorgvuldige planning van akoestische en thermische simulaties vereist. De methodologie beschrijft een pijplijn voor beeldverwerking en ultrasone simulatie voor efficiënte, gebruiksvriendelijke, gestroomlijnde planning voor menselijke TUS-experimenten.

Pijplijn voor planning en uitvoering van transcraniële ultrasone neuromodulatie-experimenten bij mensen

Dit protocol presenteert robotgeassisteerde stereo-elektro-encefalografie (sEEG), een methode voor de stereotactische implantatie van intracerebrale elektroden die worden gebruikt voor monitoring van invasieve aanvallen bij patiënten met refractaire epilepsie. Technieken met stereotactische robotgeleiding voor sEEG zijn veilig en nauwkeurig en kunnen de chirurgische efficiëntie verbeteren, vooral bij het implanteren van grotere aantallen elektroden.

Robotgeleide stereo-elektro-encefalografie voor invasieve epilepsiemonitoring

Leer een softwarepijpleiding voor 3D multimodaliteit beeldintegratie en computerondersteunde planning in epilepsiechirurgie. Deze methode verbetert de veiligheid en efficiëntie van preoperatieve evaluaties en elektrode-implantatie.

Een pijpleiding voor 3D Multimodaliteit Image Integratie en computer-aided planning in epilepsiechirurgie

Meer video's verkennen