A Pipeline para 3D Multimodality Integração imagem e Planejamento assistida por computador em Cirurgia de Epilepsia

O objetivo geral desta descrição do software Pipeline é permitir a disseminação do próprio software em outros centros, permitindo que outros grupos se beneficiem da integração de imagens multimodais 3D na cirurgia de epilepsia. As principais vantagens são que todas as etapas das avaliações pré-cirúrgicas da epilepsia, incluindo registro de imagem, segmentação de anatomia e planejamento assistido por computador, podem ser realizadas em uma plataforma de software. A visualização 3D das estruturas cerebrais, juntamente com a integração de imagens multimodais, e o planejador automático de múltiplas trajetórias para implante de eletrodos, são ferramentas relevantes para aumentar a eficácia e a segurança da cirurgia de epilepsia.

A exibição de imagens cerebrais estruturais e funcionais multimodais 3D, incluindo estruturas e funções normais e anormais, permite um planejamento e implantação mais precisos e rápidos de eletrodos de profundidade. Comece abrindo o software interno em um PC e carregue os dados. Observe a exibição da janela dois por dois, o gerenciador de dados na extrema esquerda, os ícones na parte superior representando diferentes ferramentas de processamento de imagem e a ferramenta selecionada na extrema direita.

Importe dados clicando no botão abrir"ícone. Percorra diferentes conjuntos de dados para garantir a integridade. Em seguida, registre imagens únicas selecionando a ferramenta NiftyReg nos ícones de velocidade.

Selecione neuronavegação T1 com gadolínio no gerenciador de dados para usar como imagem de referência. Em seguida, selecione a imagem flutuante a ser co-registrada na imagem de referência. Defina o nome e o local da imagem registrada.

Defina os parâmetros de otimização para o nível número quatro, o nível para executar como três, o número de iteração como cinco e o tipo de co-registro para corpo rígido. Clique em Executar para co-registrar o corpo rígido automatizado. Em seguida, verifique a precisão do co-registro inspecionando a imagem registrada sobre a imagem de referência.

Altere a transparência da imagem registrada clicando com o botão direito do mouse na imagem no gerenciador de dados e movendo o cursor de opacidade. Comece selecionando a imagem a ser segmentada no gerenciador de dados e, em seguida, selecione a ferramenta de edição de segmentação nos ícones de velocidade. Use ferramentas avançadas de segmentação para desenhar a região de interesse em várias fatias de imagem nos planos axial, coronal e sagital.

Por fim, selecione a interpolação 3D para visualizar a estrutura segmentada em evolução em uma janela 3D. Confirme a segmentação para gerar um novo arquivo Nifty da estrutura segmentada. Clique com o botão direito do mouse no arquivo Nifty no gerenciador de dados e selecione a superfície poligonal suave.

Comece selecionando o arquivo de imagem de toda a parcela cerebral no gerenciador de dados e certifique-se de que essa imagem esteja co-registrada com a imagem de referência. Selecione as ferramentas básicas de processamento nos ícones de velocidade. Aplique um limite de um a 5002 para criar uma máscara binarizada do córtex.

Clique com o botão direito do mouse no arquivo Nifty no gerenciador de dados e selecione a superfície poligonal suave. Selecione a ferramenta extratora de vasos para extrair os modelos de superfície dos vasos. Em seguida, escolha o conjunto de dados da imagem vascular.

Especifique o nome e o local do arquivo Nifty de extração de embarcação. Clique em Executar"para executar o extrator de embarcações. Aplique uma máscara intracraniana ao resultado usando a função multiplicar das ferramentas básicas de processamento de imagem para remover vasos extracranianos.

Por fim, para renderizar as regiões de interesse como superfícies 3D, selecione o ícone do extrator de superfície e defina o limite para a extração de superfície. Selecione aplicar e nomeie a renderização de superfície no gerenciador de dados. Comece executando um planejador de várias trajetórias selecionando o ícone do planejador de trajetória.

Selecione a ressonância magnética T1 de neuronavegação como imagem de referência. Em seguida, selecione os pontos-alvo, como a amígdala, o hipocampo, a ínsula ou o giro cingulado, mantendo pressionada a tecla Shift e clicando com o botão esquerdo do mouse. Ou carregue os pontos de destino do arquivo salvo anteriormente.

Em seguida, selecione os pontos de entrada, bem como a máscara de exclusão do couro cabeludo no menu suspenso em anexo, a fim de restringir a pesquisa de possíveis pontos de entrada apenas a uma área cirurgicamente viável. Marque as superfícies de estruturas críticas que as trajetórias devem evitar na lista suspensa. Selecione as configurações avançadas e ajuste as restrições definidas pelo usuário em relação ao comprimento da trajetória, ângulo de entrada e distância entre as trajetórias.

Em seguida, execute um planejador de várias trajetórias selecionando adicionar novo plano e recalcular o plano. Em seguida, use o ícone de velocidade de visualização de risco para avaliar os perfis de risco e segurança após o planejamento da trajetória. Observe as métricas de comprimento, ângulo de entrada, risco cumulativo, distância mínima até o vaso sanguíneo e proporções de substância cinzenta / branca.

Selecione o mapa de risco"no gerenciador de dados clicando em uma trajetória específica para mostrar um mapa de contorno codificado por cores sobreposto à máscara de exclusão do couro cabeludo. Observe que os pontos de entrada potenciais são codificados por cores com base no nível de risco, de modo que o vermelho representa alto risco e o verde representa baixo risco para qualquer trajetória selecionada. Em seguida, exporte os planos e modelos para a sala de cirurgia.

Para fazer isso, primeiro certifique-se de que a imagem de referência foi carregada no formato de ícone e, em seguida, abra a ferramenta de exportação S7. Defina a imagem de referência, as plantas, as trajetórias e os modelos que devem ser exportados e especifique o destino do arquivo salvo. Em seguida, execute a ferramenta de exportação do S7.

Por fim, carregue o arquivo salvo em um pendrive para transferência para um sistema de neuronavegação na sala de cirurgia. Carregue a pasta arquivada no sistema de neuronavegação para implementação clínica das trajetórias planejadas. Este protocolo permite uma integração de imagem mais simplificada, bem como visualização e planejamento 3D antes de uma cirurgia de epilepsia.

O planejamento assistido por computador gera implantações mais seguras e eficientes, que podem ser concluídas de maneira eficiente em termos de tempo em comparação com o planejamento manual. Aqui, um resultado típico é mostrado a partir do planejador 3D de várias trajetórias. As estruturas críticas que foram inseridas são veias, artérias e solcios de superfície, que permitem implantes de eletrodos mais precisos.

Este vídeo deve fornecer uma boa compreensão dos princípios da integração de imagens multimodais e do uso do planejamento assistido por computador. Dependendo da quantidade de imagens a serem incluídas, a preparação dos componentes de imagem é difícil de ser integrada ao display multimodal 3D, pode levar horas. Se houver algum erro nos dados de origem, eles permanecerão após a integração.

Ao tentar este protocolo, é importante lembrar que a qualidade das estruturas anatômicas segmentadas é fundamental para garantir resultados precisos de planejamento assistido por computador. Este software fornece ferramentas fáceis de usar em uma única plataforma, de modo que não requer treinamento ou experiência especializada, é econômico e é facilmente traduzido para a prática clínica. Além disso, este software pode ser facilmente aplicado a outras áreas da neurocirurgia, como ressecção de tumores próximos ao córtex eloquente, lesão focal e entrega de estimulação alvo.

A plataforma de software interna está em desenvolvimento contínuo com novas ferramentas e funcionalidades sendo adicionadas para dar suporte a todos os estágios do gerenciamento pré-cirúrgico e avaliação cirúrgica. Não se esqueça de que a neurocirurgia e a implantação de dispositivos no cérebro acarretam riscos significativos e precisam ser cuidadosamente verificados a cada passo do caminho. Incluindo a execução propriamente dita das trajetórias, que implantam os eletrodos.