Estereoeletroencefalografia guiada por robótica para monitoramento invasivo de epilepsia

Resumo

Este protocolo apresenta a estereoeletroencefalografia assistida por robô (sEEG), um método para o implante estereotáxico de eletrodos intracerebrais utilizados para monitoramento de crises invasivas em pacientes com epilepsia refratária. As técnicas que incorporam orientação robótica estereotáxica para sEEG são seguras e precisas e podem melhorar a eficiência cirúrgica, especialmente ao implantar um número maior de eletrodos.

Resumo

A estereoeletroencefalografia (sEEG) descreve um método preciso para o implante estereotáxico de eletrodos intracerebrais. Os planos de implantação de eletrodos são feitos de acordo com uma hipótese de localização formulada usando dados semiológicos, eletrofisiológicos, anatômicos e de imagem. A colocação desses eletrodos é um procedimento invasivo comumente realizado durante a investigação pré-cirúrgica em pacientes com epilepsia resistente a medicamentos que estão sendo submetidos a investigação para possível tratamento cirúrgico. A técnica evoluiu com o início dos sistemas de orientação robótica estereotáxica, oferecendo maior eficiência cirúrgica, mantendo a precisão e exatidão dos métodos estereotáxicos clássicos baseados em quadros.

Aqui, apresentamos nossa demonstração de sEEG guiado por robótica, revisando os princípios de posicionamento, registro e colocação segura do eletrodo do paciente. O objetivo do protocolo é melhorar a eficiência da técnica, especialmente em circunstâncias em que vários eletrodos estão sendo implantados, mantendo a precisão, exatidão e segurança das técnicas clássicas baseadas em estrutura. Este artigo servirá como um guia passo a passo para a técnica geral, além de destacar algumas considerações importantes de segurança e nuances cirúrgicas.

Introdução

A estereoeletroencefalografia (sEEG) descreve um método preciso para o implante estereotáxico de eletrodos intracerebrais de acordo com uma hipótese de localização formulada usando dados semiológicos, eletrofisiológicos, anatômicos e de imagem ^1,2. A base para este método deriva do trabalho publicado anteriormente de Talairach et al., que definiram um sistema de coordenadas referenciais tridimensionais do cérebro usando a comissura anterior e a comissura posterior como marcos internos, levando à formação de um "Atlas de Talairach"³. A armação Talairach foi projetada concomitantemente para permitir a colocação estereotáxica de eletrodos usando imagens bidimensionais, como raios-X e angiografia. Nos anos subsequentes, houve inúmeras inovações relativas às modalidades de imagem tridimensional, design de estrutura estereotáxica, técnicas de colocação e gravação de eletrodos e robótica intraoperatória que aumentaram a velocidade, precisão e fluxo de trabalho da colocação de eletrodos de sEEG⁴. Essas inovações ajudaram os cirurgiões a criar trajetórias no cérebro de forma confiável e segura que atingem seus alvos e evitam estruturas críticas, como vasos sanguíneos corticais, conforme mostrado no atlas cerebral de Szikla (ver Figura 1 suplementar e vídeo)⁵.

Para quase metade de todos os pacientes com epilepsia refratária, registros invasivos são comumente usados para elucidar e definir a zona epileptogênica, definida como a rede de organização das crises e propagação mais precoce ^6,7. O EEGs é um método cirúrgico que permite a amostragem em rede de registros eletrofisiológicos do cérebro, incluindo estruturas profundas como o lobo temporal mesial, a região orbitofrontal posterior, a ínsula e o giro cingulado, entre outras localizações intracerebrais¹. A resolução espaço-temporal dos dados do sEEG é útil para decidir os próximos passos para a tomada de decisão cirúrgica e pode levar a resultados cirúrgicos bem-sucedidos⁸. Além disso, o procedimento se beneficia de um perfil de baixo risco, com várias grandes séries relatando um baixo risco (0,04-0,08% por eletrodo) de complicações hemorrágicas 1,2,9,10. É importante ressaltar que o fluxo de trabalho cirúrgico do método sEEG se beneficiou recentemente da introdução de tecnologias robóticas modernas, que pretendemos ilustrar aqui por meio de uma apresentação do procedimento de sEEG guiado por robótica estereotáxica.

Apresentação do caso:

Está incluída uma apresentação para um dos casos usados nas filmagens. O paciente é um homem de 46 anos com história de epilepsia resistente a medicamentos no contexto de displasia cortical do hemisfério esquerdo associada à polimicrogiria. Ele teve uma extensa investigação pré-cirúrgica, que resultou em uma hipótese pré-sEEG de epilepsia focal, apesar da grande malformação hemisférica. Essa hipótese é a base do plano de implantação do sEEG.

Planejamento de sEEG:
O planejamento do sEEG em nossa instituição é feito de acordo com a escola francesa de epileptologia, usando o Atlas de Talairach como mapa de planejamento. É importante ressaltar que, de acordo com a nomenclatura padronizada para este sistema, os rótulos de trajetória com um apóstrofo denotam o lado esquerdo. Por exemplo, o eletrodo A tem como alvo a amígdala direita, enquanto o eletrodo A' tem como alvo a amígdala esquerda. Uma estratégia de implantação ortogonal é empregada, o que significa que os alvos são identificados e, em seguida, são selecionadas trajetórias que se estendem em um ângulo ortogonal lateralmente ao crânio. Algumas regiões de interesse, como a ínsula, requerem trajetórias oblíquas, em vez das trajetórias ortogonais padrão. Alvos como esses apresentam um risco maior e devem ser realizados por cirurgiões especificamente treinados no método em centros de epilepsia experientes. É importante ressaltar que o número de eletrodos utilizados deve amostrar a hipótese anátomo-eletroclínica formulada para cada paciente pela equipe multidisciplinar de epilepsia. Em nossa instituição, isso normalmente varia de 12 a 20 eletrodos.

O exemplo de planejamento (Figura Suplementar 2 e no vídeo) mostra um plano típico de implantação do lado esquerdo, incluindo os alvos, pontos de entrada e rótulos. Isso é mostrado em forma de tabela e incorporado ao atlas de Talairach, o que facilita a compreensão anatômica do plano de implantação.

Protocolo

Este estudo foi conduzido de acordo com as diretrizes do conselho de revisão interna da Cleveland Clinic sobre pesquisa em seres humanos. Estudo IRB número 09-847.

1. Planeje as trajetórias dos eletrodos

1. Use a ressonância magnética (RM) com contraste, juntamente com a venografia por TC, para planejar cuidadosamente as trajetórias estereotáxicas que amostram efetivamente os alvos selecionados pela equipe multidisciplinar envolvida no planejamento pré-cirúrgico do paciente.
2. Identifique alvos e selecione trajetórias que evitem estruturas críticas, como vasos sanguíneos.
   NOTA: O planejamento da trajetória é feito antes da cirurgia, na estação de planejamento robótico. A ressonância magnética contrastada deve distinguir claramente a substância branca da substância cinzenta, pois a grande maioria dos alvos selecionados são estruturas de substância cinzenta. A ressonância magnética contrastada mostra a anatomia arterial, enquanto o venograma da TC mostra a anatomia venosa, para que o cirurgião possa evitar danos aos vasos com suas trajetórias.
3. Certifique-se de que a equipe cirúrgica realize uma verificação final no dia da cirurgia. Certifique-se de que a equipe de monitoramento faça a medição do sistema robótico para selecionar os eletrodos com comprimento e espaçamento de contato apropriados.

2. Prenda a estrutura estereotáxica ao crânio do paciente

1. Em seguida, fixe a estrutura estereotáxica no crânio do paciente usando pinos de tamanho apropriado. Certifique-se de que o posicionamento da armação não interfira nas trajetórias planejadas dos eletrodos.
   NOTA: A armação Leksell é uma boa opção para fixação da cabeça, pois permite fácil acesso à face para reconhecimento facial (no caso de registro a laser) e a ambos os lados da cabeça, facilitando a colocação de eletrodos uni ou bilaterais¹.

3. Co-registre o quadro de Leksell na anatomia do paciente na imagem

1. Anexe fiduciais de co-registro à anatomia do paciente ou ao quadro estereotáxico. Obtenha uma varredura intraoperatória do braço O, que captura a anatomia do paciente e os fiduciais.
2. Mescle a varredura intraoperatória do braço O com as varreduras pré-operatórias e use o braço robótico para registrar a localização dos fiduciais. O software do braço robótico irá então co-registrar a localização da anatomia do paciente com as imagens de planejamento e as trajetórias alvo.
   NOTA: Existem várias opções para o co-registro estereotáxico, incluindo o registro facial (baseado em laser), ou através do uso de imagens de TC intra-operatórias juntamente com o uso de fiduciais montados no crânio ou não invasivos anexados ao próprio quadro (como no último caso exemplificado aqui, usando um novo dispositivo fiducial que foi recentemente validado¹¹. O uso de fiduciais rigidamente fixados acoplados a uma TC intraoperatória fornece a mais alta precisão e confiabilidade e se encaixa bem no fluxo de trabalho baseado em robótica operatória ^2,3.

4. Conecte o dispositivo robótico à estrutura da cabeça Leksell

1. Assim que o registro estiver concluído, conecte o robô à estrutura da cabeça estereotáxica usando um acessório starburst.

5. Prepare e arme

1. Aplique preparação estéril e cortinas na pele do paciente. Marque as bordas para exposição cirúrgica.
2. Cubra o braço do robô. Em seguida, prenda a parte distal do braço robótico, com um suporte de instrumento, através do caimento.

6. Faça furos de rebarbas

1. Conduza o braço robótico para a posição de acordo com a trajetória de cada eletrodo individual de acordo com o estágio de planejamento estereotáxico pré-operatório.
2. Use movimentos axiais do braço robótico para movimentos precisos ao longo da trajetória do eletrodo.
3. Com o braço robótico travado na posição, faça o orifício da rebarba através de um tubo guia de 2.55 mm firmemente preso dentro do suporte do instrumento.
   1. Use a proteção na broca como um batente guia para evitar mergulhar muito fundo no osso.
   2. Use movimentos axiais do braço robótico para ajustar com precisão a profundidade de perfuração, reduzindo assim a manipulação demorada da própria proteção.

7. Abra a dura-máter

1. Aplique cautério monopolar na dura-máter usando a sonda de cautério monopolar (consulte a Tabela de Materiais) através do tubo guia de 2.55 mm.

8. Implante o parafuso de fixação do eletrodo

1. Aparafuse o parafuso craniano (consulte a Tabela de Materiais) no lugar ao longo da trajetória do eletrodo.
2. Aplique uma tampa de fixação do eletrodo com uma junta interna emborrachada, que minimiza a perda de qualquer líquido cefalorraquidiano (LCR).

9. Coloque o eletrodo

1. Posicione o braço robótico a 190 mm do alvo pretendido.
2. Com a tampa suavemente afrouxada no parafuso, use um obturador intracraniano (consulte a Tabela de Materiais) para criar suavemente a trajetória do parênquima. Palpe suavemente quaisquer vasos sanguíneos potenciais ao longo do comprimento da trajetória.
3. Em seguida, entregue um eletrodo intracraniano através da guia de 2,55 mm (que permanece fixa no braço robótico), ao longo de sua trajetória, até a profundidade alvo pré-medida.
   NOTA: Esses eletrodos são marcados no pré-operatório em 190 mm e, portanto, deve-se tomar cuidado para garantir que o robô esteja posicionado adequadamente na mesma profundidade do alvo (ou seja, 190 mm) para entrega segura e precisa de cada eletrodo.
4. Por fim, trave a tampa para prender o eletrodo na posição.

10. Prenda os eletrodos

1. Prenda cada eletrodo individual na profundidade alvo pretendida, usando uma tampa de parafuso.
   NOTA: Dependendo do design e do fabricante do eletrodo, pode ser necessário colocar o eletrodo apenas confiando no parafuso implantado em vez de usar o tubo guia no suporte do instrumento.

11. Sangramento de tratamento

1. Ocasionalmente, é encontrado sangramento no local do parafuso. Aborde o sangramento com irrigação suave. Investigar mais sangramento abundante ^4,6.

12. Registros intraoperatórios

1. Depois que todos os eletrodos forem colocados, coloque e prenda eletrodos de aterramento adicionais. Conecte toda a configuração ao equipamento de gravação e obtenha uma gravação intraoperatória.
2. A qualidade dos registros intracranianos é interpretada pelas equipes de Neurologia e Neurocirurgia para garantir que os sinais adequados sejam obtidos de cada eletrodo e para confirmar que tudo está funcionando corretamente.

13. Embrulhar

1. Aplique pomada de bacitracina em cada local individual do eletrodo/parafuso. Em seguida, enrole cuidadosamente (individualmente) cada eletrodo/parafuso usando gaze embebida em betadine.
2. Desconecte o dispositivo robótico do quadro Leksell.
3. Remova suavemente a cabeça do paciente da estrutura Leksell, tomando cuidado para proteger os eletrodos/parafusos.
4. Aplique um curativo estéril para prender com segurança os fios que estão enrolados e presos.

Resultados

O uso de orientação robótica estereotáxica para sEEG resultou em uma colocação segura, precisa e eficiente em termos de tempo do eletrodo. Um exemplo representativo de colocação de eletrodos de sEEG é ilustrado na Figura 1. Para examinar a eficiência desse método, compilamos os registros cirúrgicos de todos os casos de sEEG realizados em 2023 (n=66). Foram extraídos o tempo desde a entrada do paciente na sala até a incisão (tempo de preparação), a entrada do paciente na sala até o fechamento (tempo da sala) e o tempo desde a incisão até o fechamento (tempo cirúrgico). É importante ressaltar que o tempo de configuração abrange o tempo de anestesia (e toda a sua variabilidade inerente), além da colocação da estrutura Leksell G, imagem com a estrutura no lugar e configuração (incluindo registro) do robô. O número médio de eletrodos implantados foi de 19,2; o tempo médio de sala foi de 279,6 minutos; e o tempo cirúrgico médio foi de 181,0 minutos. Dividimos a sala e o tempo cirúrgico pelo número de eletrodos implantados em cada caso para calcular o 'tempo de sala por eletrodo' e o 'tempo cirúrgico por eletrodo'. O tempo médio de sala por eletrodo foi de 14,9 minutos e o tempo cirúrgico médio por eletrodo foi de 9,6 minutos. Descobrimos que ambas as medidas "por eletrodo" tenderam a diminuir à medida que a contagem de eletrodos implantados aumentou (Figura 2). Os fiduciais montados em estrutura foram usados para 23/66 casos, nos quais a tomografia computadorizada intraoperatória (via O-arm) foi usada para registro estereotáxico adicional. O tempo de configuração foi aumentado nesses casos com os fiduciais montados em estrutura e o fluxo de trabalho de TC intra-operatório (118,6 min vs. 88,3 min), bem como o tempo de sala por eletrodo (18,7 min vs 12,9 min).

Figura 1: Raio-X representativo do implante de sEEG: Imagem de raio-X fluoroscópica intraoperatória de uma visão anteroposterior. A imagem demonstra a colocação linear de eletrodos de estereoeletroencefalografia (sEEG) do lado esquerdo sem qualquer deformação de trajetória. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Tempo de fluxo de trabalho operatório para sEEG. O tempo cirúrgico é calculado desde a incisão até o fechamento. O tempo de sala é calculado desde a entrada até o fechamento da sala. Cada vez é dividido pelo número de eletrodos implantados no caso para dar um tempo "por eletrodo" e, em seguida, a média em todos os casos com um determinado número de eletrodos implantados. As barras de erro demonstram o erro padrão e o R² mostra o coeficiente de determinação para um modelo linear simples. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura suplementar 1: Imagens cerebrais da linha média e lateral, destacando a vascularização do cérebro. Esta figura foi reimpressa de Szikla et al (1977)⁵ com permissão. Clique aqui para baixar este arquivo.

Figura suplementar 2: Exemplo de planejamento. Esta figura foi reimpressa do Cleveland Clinic Epilepsy Center, com permissão. Clique aqui para baixar este arquivo.

Discussão

O uso de armações estereotáxicas para colocação de eletrodos intracerebrais de EEG está bem estabelecido na literatura, apoiando-o como um método seguro e preciso 1,2,9,10,12. Além disso, há uma variedade de números de eletrodos que podem ser usados no sEEG, às vezes exigindo mais eletrodos para investigar hipóteses mais amplas de organização e propagação precoce de convulsões, especialmente na epilepsia negativa para RM (não lesional)⁷. O uso de orientação robótica durante a colocação do sEEG demonstrou aumentar a velocidade e a facilidade de colocação do eletrodo, mantendo a exatidão e a precisão das técnicas clássicas. Por exemplo, séries anteriores mostraram uma redução de 40% no tempo de implantação por eletrodo ao comparar o uso de um braço robótico com técnicas clássicas baseadas em armação⁷. Este benefício é particularmente observado nos casos em que um grande número de eletrodos é colocado. O tempo de configuração e desmontagem do robô permanece constante, enquanto a eficiência aprimorada dos movimentos do braço robótico em relação aos ajustes manuais da estrutura é agravada à medida que o número de trajetórias aumenta. Por exemplo, em nossa série, ao comparar o implante de 13 eletrodos com o implante de 25 eletrodos, o tempo ambiente por eletrodo diminui de 15,1 minutos para 6,2 minutos (Figura 2). Embora nossos dados não levem em conta fatores de confusão significativos, que podem incluir tempo de anestesia variável e familiaridade dos estagiários de enfermagem ou neurocirurgia com o método, uma regressão linear simples comparando a contagem de eletrodos com os tempos cirúrgicos é responsável por >70% da variância. Isso demonstra ainda mais o valor da orientação robótica estereotáxica em casos de sEEG em que um número maior de eletrodos é implantado.

Em relação às etapas críticas do procedimento, deve-se destacar que o co-registro do quadro para a anatomia do paciente na imagem é imperativo. Isso pode ser feito usando registro facial (baseado em laser), fiduciais rigidamente implantados no crânio do paciente ou marcadores fiduciais aplicados ao próprio quadro, conforme demonstrado no vídeo aqui. Em nossa experiência, os tempos cirúrgicos são menores ao usar a técnica de co-registro de reconhecimento facial incorporado (baseada em laser) do sistema robótico, e imagens intraoperatórias adicionais para registro de quadro/fiducial são dispensadas. No entanto, a precisão estereotáxica ao usar marcadores fiduciais rigidamente fixados e baseados em quadros proporciona um erro de registro um pouco mais vantajoso (na ordem média de 0,77 mm)¹¹.

Outra etapa crítica no método de implantação de sEEG depende da precisão cuidadosa na perfuração dos orifícios de rebarba através dos quais os eletrodos são colocados. Isso é feito através do tubo guia de 2,55 mm firmemente fixado ao suporte do instrumento do braço robótico. Aproveitar os movimentos axiais do braço robótico (e usar o próprio suporte do instrumento como um dispositivo de proteção) pode acelerar o fluxo de trabalho operacional aqui, reduzindo o tempo gasto no ajuste de um dispositivo de proteção separado na própria broca.

Outra etapa crítica final do método sEEG é a colocação do eletrodo, que é convencionalmente realizada após o uso de um obturador fino para preparar o trato parenquimatoso cerebral (enquanto palpa os vasos sanguíneos para garantir a passagem segura). O eletrodo em si pode ser colocado através do suporte do instrumento do braço robótico antes da inserção através do hardware do parafuso sEEG ou simplesmente (diretamente) através do parafuso sEEG implantado. Esse fluxo de trabalho depende em grande parte da marca, design e fabricante da tecnologia de eletrodo sEEG usada para o procedimento. Em ambos os casos, deve-se ter o cuidado de medir o comprimento do eletrodo que será colocado dentro do crânio, de modo que esteja de acordo com o plano pré-operatório.

Por fim, o risco mais importante do sEEG está relacionado ao risco de hemorragia, que é citado em grandes séries clínicas como sendo tão baixo quanto 0,04% a 0,08% por eletrodo 1,2,9,10. Isso pode incluir a formação de hematoma epidural, subdural ou intracerebral. Assim, o paciente é cuidadosamente examinado no pós-operatório e uma tomografia computadorizada imediata é obtida após o procedimento para descartar a possibilidade de uma complicação. É importante observar que o risco de hemorragia é mitigado pelo planejamento pré-operatório cuidadoso das trajetórias dos eletrodos usando duas modalidades de imagem (TC com contraste e ressonância magnética), para garantir uma amostragem precisa por trajetórias estereotáxicas que evitam colisões com estruturas vasculares. No entanto, a vigilância da equipe cirúrgica deve ser mantida durante o procedimento para quaisquer sinais preocupantes de sangramento, que devem ser tratados prontamente caso ocorram. Outros riscos notáveis do sEEG estão relacionados à infecção e déficit neurológico transitório/permanente, entre outros.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
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de Cauterização Monopolar Descartável	Kirwan	30-6021	25,0 cm
GE OEC 9900 Elite Mobile C-Arm	GE	ge oec 9900
Intraoperatório O-Arm CT	Medtronic	BI-700-00273
Obturador Intracraniano (estilete) com Batente	de ProfundidadeDixi	ACS-770S-10	Obturador para criação de trajetória
ROSA One Brain: Neurocirurgia Robótica	Zimmer Biomet	ROSAS00203
Spencer Sonda Eletrodo	de Profundidade Ad-Tech	SD06R-SP05X-000	Um dos muitos tamanhos e configurações disponíveis