Методическая статья

Роботизированная стереоэлектроэнцефалография для инвазивного мониторинга эпилепсии

2.3K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/67623

⸱

13 июня 2025 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Epilepsy Center, Neurological Institute, Cleveland Clinic, 2Department of Neurological Surgery, Neurological Institute, Cleveland Clinic, 3Department of Neurosurgery, University of Arizona, Tucson, 4Cleveland Clinic Lerner College of Medicine of Case Western Reserve University

В этой статье

Краткое содержание

В данном протоколе представлена роботизированная стереоэлектроэнцефалография (сЭЭГ) – метод стереотаксической имплантации внутримозговых электродов, используемый для инвазивного мониторинга приступов у пациентов с рефрактерной эпилепсией. Методы, включающие стереотаксическое роботизированное руководство для ЭЭГ, безопасны и точны и могут повысить эффективность хирургического вмешательства, особенно при имплантации большого количества электродов.

Аннотация

Стереоэлектроэнцефалография (ЭЭГ) описывает точный метод стереотаксической имплантации внутримозговых электродов. Планы имплантации электродов составляются в соответствии с гипотезой локализации, сформулированной с использованием семиологических, электрофизиологических, анатомических и визуализирующих данных. Установка этих электродов является инвазивной процедурой, обычно выполняемой во время предоперационного обследования у пациентов с лекарственно-устойчивой эпилепсией, которые проходят обследование для потенциального хирургического лечения. Этот метод эволюционировал с появлением стереотаксических роботизированных систем наведения, обеспечивающих повышенную хирургическую эффективность при сохранении точности и аккуратности классических стереотаксических методов, основанных на кадрах.

В этой статье мы представляем нашу демонстрацию роботизированной ЭЭГ, рассматривая принципы позиционирования, регистрации и безопасной установки электродов пациента. Целью протокола является повышение эффективности метода, особенно в условиях, когда имплантируется большое количество электродов, сохраняя при этом точность, аккуратность и безопасность классических методов, основанных на рамах. Эта статья послужит пошаговым руководством по общей технике, а также выделит несколько ключевых соображений безопасности и хирургических нюансов.

Введение

Стереоэлектроэнцефалография (ЭЭГ) описывает точный метод стереотаксической имплантации внутримозговых электродов в соответствии с гипотезой локализации, сформулированной с использованием семиологических, электрофизиологических, анатомических и визуализирующих данных 1,2. Основой для этого метода является ранее опубликованная работа Talairach et al., которые определили трехмерную референтную систему координат мозга, используя переднюю и заднюю спайки в качестве внутренних ориентиров, что привело к формированию «Атласа Талаираха»3. Рама Талайраха была одновременно разработана для обеспечения стереотаксической расстановки электродов с использованием двухмерной визуализации, такой как рентген и ангиография. В последующие годы было внесено множество инноваций, относящихся к методам трехмерной визуализации, дизайну стереотаксической рамки, методам размещения и записи электродов, а также интраоперационной робототехнике, которые увеличили скорость, точность и рабочий процесс установки электродов sEEG4. Эти инновации помогли хирургам надежно и безопасно создавать траектории в мозге, которые достигают своих целей и позволяют избежать критических структур, таких как корковые кровеносные сосуды, как показано в атласе мозга Сиклы (см. дополнительный рисунок 1 и видео).

Почти у половины всех пациентов с рефрактерной эпилепсией инвазивные записи обычно используются для выяснения и определения эпилептогенной зоны, определяемой как сеть организации припадков и их скорейшего распространения. ЭЭГ — это хирургический метод, который позволяет проводить сетевую выборку электрофизиологических записей из мозга, включая глубокие структуры, такие как мезиальная височная доля, задняя орбитофронтальная область, островковая доля и поясная извилина, а также другие внутримозговыелокализации. Пространственно-временное разрешение данных ЭЭГ полезно для принятия решений о дальнейших шагах на пути к принятию хирургических решений и может привести к успешнымхирургическим результатам. Кроме того, процедура имеет низкий профиль риска, при этом несколько больших серий сообщают о низком риске (0,04-0,08% на электрод) геморрагических осложнений 1,2,9,10. Важно отметить, что хирургический рабочий процесс с помощью метода ЭЭГ в последнее время выиграл от внедрения современных роботизированных технологий, которые мы стремимся проиллюстрировать здесь на примере презентации стереотаксической роботизированной процедуры ЭЭГ.

Описание клинического случая:

В комплекте идет презентация по одному из корпусов, использованных в съемках. Пациентом является мужчина 46 лет с лекарственно-устойчивой эпилепсией в анамнезе на фоне дисплазии коры левого полушария головного мозга, ассоциированной с полимикрогирией. Он прошел обширное предоперационное обследование, в результате которого была установлена предЭЭГ-гипотеза фокальной эпилепсии, несмотря на обширную полушарную мальформацию. Эта гипотеза лежит в основе плана имплантации сЭЭГ.

Планирование ЭЭГ:
Планирование ЭЭГ в нашем учреждении осуществляется в соответствии с французской школой эпилептологии, используя атлас Талаираха в качестве карты планирования. Важно отметить, что согласно стандартизированной номенклатуре для этой системы, траекторные надписи с апострофом обозначают левую сторону. Например, электрод A нацелен на правую миндалину, в то время как электрод A' нацелен на левую миндалину. Используется стратегия ортогональной имплантации, что означает, что цели идентифицируются, а затем выбираются траектории, которые простираются под ортогональным углом латерально к черепу. Некоторые области интереса, такие как островковая доля, требуют наклонных траекторий, а не стандартных ортогональных траекторий. Такие цели несут более высокий риск и должны выполняться хирургами, специально обученными этому методу в опытных центрах эпилепсии. Важно отметить, что количество используемых электродов должно отражать анатомо-электроклиническую гипотезу, сформулированную для каждого пациента многопрофильной командой по эпилепсии. В нашем учреждении это обычно составляет от 12 до 20 электродов.

В примере планирования (на дополнительном рисунке 2 и на видео) показан типичный план левосторонней имплантации, включающий мишени, точки входа и метки. Это показано как в виде таблицы, так и занесено в атлас Талайраха, что облегчает анатомическое понимание плана имплантации.

Протокол

Это исследование было проведено в соответствии с руководящими принципами внутреннего наблюдательного совета Кливлендской клиники по исследованиям на людях. Номер исследования ЭСО 09-847.

1. Планирование траекторий электродов

  1. Используйте магнитно-резонансную томографию (МРТ) с контрастом вместе с КТ-венографией для тщательного планирования стереотаксических траекторий, которые эффективно отбирают мишени, выбранные многопрофильной командой, участвующей в предоперационном планировании пациента.
  2. Определите цели и выберите траектории, которые обходят критические структуры, такие как кровеносные сосуды.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Планирование траектории происходит до операции, на роботизированной станции планирования. Контрастная МРТ должна четко отличать белое вещество от серого, так как подавляющее большинство выбранных мишеней представляют собой структуры серого вещества. Контрастная МРТ показывает анатомию артерий, в то время как венограмма КТ показывает венозную анатомию, чтобы хирург мог избежать повреждения сосудов с их траекториями.
  3. Убедитесь, что операционная бригада выполнит заключительный осмотр в день операции. Убедитесь, что группа мониторинга выполняет измерения роботизированной системы, чтобы выбрать электроды с подходящей длиной и расстоянием между контактами.

2. Прикрепите стереотаксическую рамку к черепу пациента

  1. Затем прикрепите стереотаксическую рамку к черепу пациента с помощью булавок соответствующего размера. Следите за тем, чтобы позиционирование рамы не мешало запланированным траекториям электродов.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Рама Лекселла является хорошим вариантом для фиксации головы, так как она обеспечивает легкий доступ к лицу для распознавания лица (в случае лазерной регистрации) и к обеим сторонам головы, облегчая одно- или двустороннюю установку электродов1.

3. Совмещенная регистрация рамки Лекселла с анатомией пациента на визуализации

  1. Прикрепите реперные точки для совместной регистрации либо к анатомии пациента, либо к стереотаксической рамке. Получите интраоперационное сканирование O-руки, которое фиксирует анатомию пациента и реперные точки.
  2. Объедините интраоперационное сканирование O-arm с предоперационным сканированием и используйте роботизированную руку для регистрации местоположения реперных точек. Затем программное обеспечение роботизированной руки будет совместно регистрировать местоположение анатомии пациента с планирующими изображениями и целевыми траекториями.
    Примечание: Существуют различные варианты стереотаксической корегистрации, включая лицевую (лазерную) регистрацию или использование интраоперационной компьютерной томографии в сочетании с использованием установленных на черепе или неинвазивных реперных точек, прикрепленных к самой раме (как в последнем случае, как в данном случае, с использованием нового реперного устройства, которое недавнобыло валидировано). Использование жестко прикрепленных реперных точек в сочетании с интраоперационной компьютерной томографией обеспечивает высочайшую точность и надежность, а также хорошо вписывается в операционный роботизированный рабочий процесс 2,3.

4. Прикрепите роботизированное устройство к раме головы Leksell

  1. После завершения регистрации прикрепите робота к стереотаксической раме головы с помощью насадки-звезды.

5. Подготовка и драпировка

  1. Нанесите стерильный препарат и простыни на кожу пациента. Обозначьте границы для хирургического воздействия.
  2. Задрапируйте руку робота. Затем прикрепите дистальную часть роботизированной руки с держателем инструмента через простыню.

6. Просверлите отверстия для заусенцев

  1. Приведите роботизированную руку в положение, соответствующее траектории для каждого отдельного электрода на этапе предоперационного стереотаксического планирования.
  2. Используйте осевые движения роботизированной руки для точных перемещений по траектории электрода.
  3. Зафиксировав роботизированную руку, просверлите отверстие для заусенцев через направляющую трубу диаметром 2,55 мм, надежно закрепленную в держателе инструмента.
    1. Используйте защитный кожух на дрели в качестве направляющего упора, чтобы предотвратить слишком глубокое погружение в кость.
    2. Используйте осевые движения роботизированной руки для точной регулировки глубины сверления, тем самым сокращая трудоемкие манипуляции с самим защитным кожухом.

7. Откройте твердую мозговую оболочку

  1. Нанесите монополярное прижигание на твердую мозговую оболочку с помощью монополярного зонда прижигания (см. Таблицу материалов) через направляющую трубку диаметром 2,55 мм.

8. Вживите болт крепления электрода

  1. Вкрутите краниальный болт (см. Таблицу материалов) на место вдоль траектории электрода.
  2. Наденьте колпачок для фиксации электродов с внутренней прорезиненной прокладкой, который сводит к минимуму потерю спинномозговой жидкости (СМЖ).

9. Установите электрод

  1. Расположите роботизированную руку на расстоянии 190 мм от намеченной цели.
  2. Осторожно ослабив колпачок на болте, с помощью внутричерепного обтуратора (см. Таблицу материалов) аккуратно создайте паренхиматозную траекторию. Аккуратно пальпируйте на предмет возможных кровеносных сосудов по всей длине траектории.
  3. Затем подайте внутричерепной электрод через направляющую диаметром 2,55 мм (которая остается неподвижной на роботизированной руке) вдоль его траектории на заранее измеренную целевую глубину.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Эти электроды предварительно промаркированы на расстоянии 190 мм, поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы робот был правильно расположен на той же глубине от мишени (т. е. на 190 мм) для безопасной и точной доставки каждого электрода.
  4. Наконец, зафиксируйте колпачок, чтобы зафиксировать электрод на месте.

10. Закрепите электроды

  1. Закрепите каждый отдельный электрод на предполагаемой целевой глубине с помощью болтового колпачка.
    ПРИМЕЧАНИЕ: В зависимости от конструкции и производителя электрода может потребоваться размещение электрода исключительно на имплантированном болте, а не с помощью направляющей трубки на держателе инструмента.

11. Устраните кровотечение

  1. Изредка встречается кровотечение в месте затвора болта. Устраните кровотечение с помощью щадящего орошения. Далее исследовать обильные кровотечения 4,6.

12. Интраоперационная запись

  1. После установки всех электродов установите и закрепите дополнительные заземляющие электроды. Подключите всю установку к записывающему оборудованию и получите интраоперационную запись.
  2. Качество внутричерепных записей интерпретируется бригадами неврологов и нейрохирургов, чтобы гарантировать получение адекватных сигналов от каждого электрода и подтверждение того, что все работает правильно.

13. Заключение

  1. Нанесите мазь с бацитрацином на каждый отдельный участок электрода/болта. Затем осторожно (по отдельности) вручную оберните каждый электрод/болт марлей, пропитанной бетадином.
  2. Отсоедините роботизированное устройство от рамы Лекселла.
  3. Аккуратно снимите голову пациента с рамы Лекселла, заботясь о защите электродов/болтов.
  4. Наложите стерильную головную уборку, чтобы надежно закрепить обернутые и закрепленные провода.

Результаты

Использование стереотаксического роботизированного наведения для сЭЭГ привело к безопасной, точной и эффективной по времени установке электродов. Репрезентативный пример размещения электродов для ЭЭГ показан на рисунке 1. Чтобы изучить эффективность этого метода, мы составили хирургические журналы всех случаев сЭЭГ, выполненных в 2023 году (n=66). Было извлечено время от входа пациента в комнату до разреза (время подготовки), пациента при входе в комнату до закрытия (время в комнате) и время от разреза до закрытия (время операции). Важно отметить, что время настройки включает в себя время анестезии (и всю присущую ей вариативность), в дополнение к размещению рамы Leksell G, визуализации с установленной рамой и настройке (включая регистрацию) робота. Среднее количество имплантированных электродов составило 19,2; Среднее время в зале составило 279,6 минуты; а среднее время операции составило 181,0 минуты. Мы разделили комнату и время операции на количество имплантированных электродов в каждом случае, чтобы рассчитать «время в комнате на электрод» и «хирургическое время на электрод». Среднее время работы в одной комнате на одном электроде составило 14,9 минуты, а среднее время операции на одном электроде — 9,6 минуты. Мы обнаружили, что оба показателя «на электрод» имели тенденцию к снижению по мере увеличения количества имплантированных электродов (Рисунок 2). В 23 из 66 случаев были использованы реперные кости, установленные на раме, в которых для дополнительной стереотаксической регистрации использовалась интраоперационная компьютерная томография (через У-руку). Время настройки было увеличено в тех случаях, когда использовался каркасный реперный механизм и рабочий процесс интраоперационной КТ (118,6 мин против 88,3 мин), а также время работы в помещении на один электрод (18,7 мин против 12,9 мин).

figure-results-1
Рисунок 1: Репрезентативная рентгенография для имплантации ЭЭГ: Интраоперационная рентгеноскопическая визуализация с переднезаднего вида. На изображении показано линейное размещение электродов левосторонней стереоэлектроэнцефалографии (сЭЭГ) без каких-либо траекторных деформаций. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-2
Рисунок 2: Время рабочего процесса для sEEG. Время операции рассчитывается от разреза до закрытия. Время работы комнаты рассчитывается с момента входа в комнату до ее закрытия. Каждое время делится на количество имплантированных электродов в корпус, чтобы получить время «на электрод», а затем усредняется по всем случаям с заданным количеством имплантированных электродов. Полосы погрешностей демонстрируют стандартную погрешность, а R2 показывает коэффициент детерминации для простой линейной модели. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Дополнительный рисунок 1: Изображения средней и боковой линии мозга, подчеркивающие васкуляризацию мозга. Этот рисунок перепечатан из Szikla et al (1977)5 с разрешения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Дополнительный рисунок 2: Пример планирования. Эта цифра перепечатана с разрешения Центра эпилепсии Кливлендской клиники. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Обсуждение

Использование стереотаксических рамок для установки внутримозговых электродов ЭЭГ хорошо известно в литературе, что подтверждает это как безопасный и точный метод 1,2,9,10,12. Кроме того, существует диапазон количества электродов, которые могут быть использованы при сЭЭГ, иногда требуя большего количества электродов для исследования более широких гипотез организации и распространения ранних приступов, особенно при МР-негативной (непораженной) эпилепсии7. Было показано, что использование роботизированного наведения во время установки ЭЭГ увеличивает скорость и простоту установки электродов при сохранении точности и прецизионности классических методов. Например, предыдущие серии показали сокращение времени имплантации одного электрода на 40% при сравнении использования роботизированной руки с классическимиметодами на основе рамы. Это преимущество особенно заметно в тех случаях, когда размещается большое количество электродов. Время настройки и демонтажа робота остается постоянным, в то время как повышенная эффективность движений роботизированной руки по сравнению с ручной регулировкой рамы усугубляется по мере увеличения количества траекторий. Например, в нашей серии при сравнении имплантации 13 электродов с имплантацией 25 электродов время работы одного электрода уменьшается с 15,1 минуты до 6,2 минуты (рис. 2). Хотя наши данные не учитывают значимые искажающие факторы, которые могут включать переменное время анестезии и знакомство медсестер или нейрохирургов-стажеров с методом, простая линейная регрессия, сравнивающая количество электродов с хирургическим временем, составляет >70% дисперсии. Это еще раз демонстрирует ценность стереотаксического роботизированного наведения в случаях сЭЭГ, когда имплантируется большее количество электродов.

Что касается критических этапов процедуры, следует подчеркнуть, что совмещение каркаса с анатомией пациента на визуализации является обязательным. Это может быть достигнуто с помощью лицевой (лазерной) регистрации, реперных точек, жестко имплантированных в череп пациента, или реперных меток, нанесенных на саму раму, как показано на видео в настоящем документе. По нашему опыту, хирургическое время сокращается при использовании встроенной в роботизированную систему технологии распознавания лиц (на основе лазера) совместной регистрации, а дополнительная интраоперационная визуализация для кадровой/реперной регистрации исключается. Однако стереотаксическая точность при использовании жестко прикрепленных реперных маркеров на основе кадра дает несколько более выгодную погрешность регистрации (в среднем порядка 0,77 мм)11.

Еще одним важным этапом метода имплантации сЭЭГ является тщательная точность сверления отверстий для заусенцев, через которые помещаются электроды. Это осуществляется с помощью направляющей трубы диаметром 2,55 мм, прочно закрепленной на держателе инструмента роботизированной руки. Использование осевых движений роботизированной руки (и использование самого держателя инструмента в качестве защитного устройства) может ускорить рабочий процесс за счет сокращения времени, затрачиваемого на регулировку отдельного защитного устройства на самом сверле.

Еще одним заключительным важным этапом метода сЭЭГ является установка электрода, которая обычно выполняется после использования тонкого обтуратора для подготовки паренхиматозного тракта головного мозга (при пальпации кровеносных сосудов для обеспечения безопасного прохода). Сам электрод может быть помещен либо через держатель инструмента роботизированной руки перед введением через болт sEEG, либо просто (напрямую) через имплантированный болт sEEG. Этот рабочий процесс в значительной степени зависит от производителя, конструкции и производителя технологии электродов sEEG, используемой для процедуры. В обоих случаях необходимо позаботиться о том, чтобы измерить длину электрода, который будет помещен в черепную коробку, чтобы он соответствовал предоперационному плану.

Наконец, наиболее важный риск сЭЭГ связан с риском кровотечения, который в больших клинических сериях составляет от 0,04% до 0,08% на электрод 1,2,9,10. Это может включать образование эпидуральной, субдуральной или внутримозговой гематомы. Таким образом, пациент тщательно обследуется после операции, и после процедуры немедленно проводится компьютерная томография, чтобы исключить возможность осложнения. Следует отметить, что риск кровотечения снижается за счет тщательного предоперационного планирования траекторий электродов с использованием двух методов визуализации (КТ с контрастированием и МРТ), чтобы обеспечить точную выборку по стереотаксическим траекториям, которые избегают столкновения с сосудистыми структурами. Тем не менее, хирургическая бригада должна сохранять бдительность во время процедуры в отношении любых тревожных признаков кровотечения, которые должны быть немедленно устранены в случае их возникновения. Другие заметные риски ЭЭГ связаны, в частности, с инфекцией и транзиторным/постоянным неврологическим дефицитом.

Раскрытие информации

У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Набор анкерных краниальных болтов, LSB StyleAd-TechLSB-BX-05Один из многих доступных размеров
Одноразовый монополярный зонд для прижиганияKirwan30-602125,0 см
GE OEC 9900 Elite Mobile C-ArmGEge oec 9900
Интраоперационная O-Arm CTMedtronicBI-700-00273
Внутричерепная обтуратор (стилет) с ограничителемглубиныDixiACS-770S-10Обтюратор для создания траектории
ROSA One Brain: Роботизированная нейрохирургияZimmer BiometROSAS00203
Spencer Probe Depth ElectrodeAd-TechSD06R-SP05X-000Один из множества доступных размеров и конфигураций

Ссылки

  1. Serletis, D., Bulacio, J., Bingaman, W., Najm, I., González-Martínez, J. The stereotactic approach for mapping epileptic networks: a prospective study of 200 patients. J Neurosurg. 121 (5), 1239-1246 (2014).
  2. Cardinale, F., et al. Stereoelectroencephalography: retrospective analysis of 742 procedures in a single centre. Brain. 142 (9), 2688-2704 (2019).
  3. Talairach, J., David, M., Tournoux, P., Corredor, H., Kvasina, T. Atlas d'anatomie stéréotaxique. , Masson. Paris. (1957).
  4. Fomenko, A., Serletis, D. Robotic stereotaxy in cranial neurosurgery: a qualitative systematic review. Neurosurgery. 83 (4), 642-650 (2018).
  5. Szikla, G., Bouvier, G., Hori, T., Petrov, V. 1977 Angiography of the human brain cortex. , Springer-Verlag. Berlin. (1977).
  6. Talairach, J., Bancaud, J. "Stereotaxic approach to epilepsy: Methodology of Anatomo-functional stereotaxic investigations." Krayenbuhl, Maspes and Sweet (Eds). Prog Neurol Surg. 5, 297-354 (1973).
  7. Guenot, M., et al. Neurophysiological monitoring for epilepsy surgery: The Talairach SEEG method: Indications, results, complications and therapeutic applications in a series of 100 consecutive cases. Stereotact Funct Neurosurg. 77 (1-4), 29-32 (2002).
  8. Bulacio, J. C., et al. Determinants of seizure outcome after resective surgery following stereoelectroencephalography. J Neurosurg. 136 (6), 1638-1646 (2021).
  9. Mullin, J. P., et al. A systematic review and meta-analysis of stereo-electroencephalography-related complications. Epilepsia. 57 (3), 386-401 (2016).
  10. Bourdillon, P., et al. Stereotactic electroencephalography is a safe procedure, including for insular implantations. World Neurosurg. 99, 353-361 (2017).
  11. Sharma, A., et al. Validation and safety profile of a novel, Noninvasive fiducial attachment for stereotactic robotic-guided stereoelectroencephalography: A case series. Operative Neurosurg (Hagerstown, Md). , (2024).
  12. Cardinale, F., et al. A new tool for touch-free patient registration for robot-assisted intracranial surgery: application accuracy from a phantom study and a retrospective surgical series. Neurosurg Focus. 42 (5), E8(2017).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи