Summary
Imágenes de tensor de difusión (DTI) se llevó a cabo para tratar de representar las principales partes de la vía visual. El objetivo era utilizar una estación de trabajo aprobado por la FDA comercial estándar que se podría utilizar para la rutina diaria con el fin de tratar de reducir el daño postoperatorio de la vía visual en los pacientes.
Abstract
DTI es una técnica que identifica tractos de sustancia blanca (WMT) de forma no invasiva en pacientes sanos y no sanos utilizando mediciones de difusión. Al igual que en las vías visuales (VP), WMT no son visibles con la RM clásica o dentro de la cirugía con el microscopio. DIT ayudará neurocirujanos para evitar la destrucción de la VP, mientras que la eliminación de lesiones adyacentes a esta WMT. Hemos realizado DTI en cincuenta pacientes antes y después de la cirugía, entre marzo de 2012 hasta enero de 2014 Para navegar se utilizó una secuencia ponderada 3DT1. Adicionalmente, se realizó un T2 y DTI-secuencias. Los parámetros utilizados fueron, FOV: 200 x 200 mm, espesor de corte: 2 mm, y matriz de adquisición: 96 x 96 voxels rendimiento casi isotrópica de 2 x 2 x 2 mm. Axial MRI se llevó a cabo utilizando un gradiente de dirección 32 y una b0-imagen. Utilizamos Echo-Planar-Imaging (EPI) e imágenes en paralelo ASSET con un factor de aceleración de 2 y b-valor de 800 s / mm ². El tiempo de exploración fue de menos de 9 min.
ent "> Los-datos DTI obtenidos fueron procesados mediante un FDA aprobó el programa del sistema de navegación quirúrgico que utiliza un enfoque directo de fibra de seguimiento conocido como asignación de fibra mediante el seguimiento continuo (FACT). Esto se basa en la propagación de las líneas entre las regiones de interés ( ROI) que se define por un médico. un ángulo máximo de 50, FA valor inicial de 0,10 y ADC valor de parada de 0,20 mm ² / s fueron los parámetros utilizados para tractography.Hay algunas limitaciones a esta técnica. El marco de tiempo de adquisición limitada hace cumplir las compensaciones en la calidad de la imagen. Otro punto importante no descuidar es el cambio del cerebro durante la cirugía. En cuanto a esta última resonancia magnética intraoperatoria puede ser útil. Además, el riesgo de falsos tractos positivos o falsos negativos se debe tener en cuenta que podría comprometer los resultados finales.
Introduction
Imágenes de tensor de difusión (DTI) se utiliza para retratar WMT no invasiva en el cerebro humano 1. Se ha utilizado en la última década para reducir el riesgo de dañar áreas elocuentes del cerebro durante la cirugía 1.
DTI se realizó en cincuenta pacientes entre marzo de 2012 y enero de 2014 para retratar la vía visual. DTI puede mejorar la preservación de áreas elocuentes del cerebro durante la cirugía, proporcionando información importante acerca de la localización anatómica de los tractos de sustancia blanca. Se ha incorporado en la planificación estratégica para la resección de las lesiones cerebrales complejas 1. Sin embargo, la representación de la vía visual sigue siendo un reto, porque no existe un estándar para los parámetros de DTI, la colocación de los volúmenes de semillas y la interpretación de los resultados 12.
Diferentes algoritmos se han aplicado hasta la fecha 19-21. Algunos enfoques se concentran en métodos deterministas 19, 22-25. Otros estaban utilizando métodos probabilísticos, 26,27,29. Más recientemente, las técnicas que utilizan campos tensoriales Q-ball, la imagen espectral de difusión y de alta resolución angular Difusión Imaging (HARDI) están siendo utilizados para representar tractos de sustancia blanca entre otros la vía visual 1,13-15,18. Sin embargo, el tiempo necesario para HARDI es significativamente más larga con 45 min, el software no está disponible comercialmente y hace hincapié en aplicaciones científicas 18. El período de enseñanza para HARDI parece ser más largo que para DTI 18.
El protocolo presentado es fácil factible y puede ser utilizado para la rutina diaria en las operaciones de neurocirugía con el fin de evitar la morbilidad y mejorar el resultado postoperatorio. El tiempo adicional para este protocolo es menos de 9 minutos, que es significativamente más rápido que otros protocolos 1,9,12,16. Reconociendo el hecho de que muchos algoritmos sofisticados se han desarrollado recientemente los restringe de papelen sí con el uso de un software comercialmente disponible y aprobado por la FDA. Sin embargo, es obligatorio tener en cuenta las limitaciones de esta técnica que se ha mencionado anteriormente.
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Protocol
NOTA: Este protocolo sigue las directrices del Centro Hospitalario de Luxemburgo en Luxemburgo.
1 Preparación de Difusión Tensor Imaging para la vía visual para Neurocirugía y Seguimiento
- Realice una operación de imagen de resonancia magnética al menos un día antes de la cirugía estrictamente axial utilizando 32 direcciones de gradiente y una b0-imagen. Mantener un estrecho contacto con la unidad de neurorradiología en cualquier momento.
NOTA: Dejar claro a la neuro-radiólogo que las imágenes después de la cirugía son los mismos que los de antes de la operación. - El uso de un 3-Tesla MRI, realice unas exploraciones ponderados 3DT1 y DTI-secuencia. Lleve a cabo una secuencia ponderada 3DT1 después de la cirugía también.
2. Uso de la estación de Planificación
- La transferencia de los datos de exploración en T2, ponderado 3DT1 y DTI-secuencia de imágenes digitales y comunicaciones en medicina (DICOM). Este procedimiento tarda hasta 7 min.
NOTA: Don `t detener el procedimiento before haber transferido todas las secuencias. Es posible detener y continuar más tarde en función de la fecha de la cirugía. - Abra el programa del sistema de navegación quirúrgica. Haga clic en Archivo y luego en Importar DICOM. Repita este procedimiento tres veces para todas las secuencias mencionadas anteriormente.
- Haga clic en Agregar para ver. Añadir cada secuencia por separado. Don `t tratar de proceder con Vista.
- Haga clic en Herramientas. Abrir preparación DTI Tensor. Observar una nueva ventana en el centro de la pantalla.
- Complete los siguientes cuatro pasos.
- Realizar Asignación degradado como el primer paso.
- Cambie el valor b de 1.000 a 800 s / mm en la parte inferior derecha de la ventana.
- Ajuste el umbral en la parte superior derecha de la ventana. Hacerlo manualmente simplemente escribiendo un número o mover un cursor. 20 podría ser un valor aceptable. Es una experiencia personal y no es obligatorio.
- Realice Registro Gradiente como el segundo paso.
- <li> Haga clic en el botón All Auto. Este procedimiento tarda hasta 5 min.
- Haga clic en Verificar todos los registros. Sin verificar los registros no es posible continuar.
- Realizar Asignación degradado como el primer paso.
- Realizar Coregistro como el tercer paso.
- Coregister MR1 y MR2 b0 imágenes manualmente. Al final Verifique todos los registros.
NOTA: Es posible realizar este paso automáticamente. Sin embargo, los resultados pueden no ser siempre satisfactorio al final.
- Coregister MR1 y MR2 b0 imágenes manualmente. Al final Verifique todos los registros.
- Realizar Tensor de cálculo como el cuarto y último paso,
- Asegúrese de FA / DEC / ADC están encendidas. Si no, haga clic en ON.
- Haga clic en Calcular. Este procedimiento se llevará sólo unos segundos.
3. Fibertracking
NOTA: Anatomic conocimiento de la vía visual es muy importante para el resultado exitoso.
- Prepárese para encontrar los tres puntos importantes en los que las fibras tienen que pasar.
- Determinar el quiasma óptico utilizando conocimientos anatómicos.
- Utilice un retorno de la inversión como punto de partida y dejar que las fibras atraviesan. ROIs se definen por el médico.
- Alternativamente, el segmento de la región sospechosa. Haga clic en la segmentación en la parte inferior izquierda y aparecerá otra ventana. Zonas segmentadas son anatómicamente áreas definidas.
- Pinte la región manualmente. Desplácese hacia arriba y hacia abajo para incluir todo el quiasma óptico. Guarde el procedimiento y volver.
- Seguimiento de las fibras, ya sea de la región de interés o de la zona segmentada o ambos.
- Las fibras llegan al núcleo geniculado izquierda (LGN), que es el segundo punto importante de la vía visual. El ángulo máximo era 50. El riesgo de falsos tractos se levantará con si el ángulo es demasiado alto.
- Existe la posibilidad de segmentar el LGN como se muestra con el quiasma ópticoy luego rastrear las fibras. Después de haber segmentado el quiasma óptico, fibras de pistas que discurren desde el LGN y terminar en el quiasma óptico o viceversa.
- Segmento de la corteza visual. Proceder como en el caso del quiasma óptico. Esto puede llevar algún tiempo como imagen ponderada 3DT1 contiene 160 rebanadas.
- Seguimiento de las fibras de la corteza visual del LGN. Es posible realizar un seguimiento de ellos desde el LGN a la corteza visual.
- Si la corteza visual es invadido por un tumor o edema luego usar una región de interés en lugar de un espacio segmentado y luego dejar que las fibras corren en dirección del LGN.
NOTA: Si el edema se segmenta a veces podría invadir la corteza visual a continuación, a continuación, la corteza visual no podría ser capaz de segmentar por completo porque el equipo `t distinguir entre ellos. That `s por eso que es necesario poner un retorno de la inversión. - Repetir todo para el otro hemisferio.
- Comience con el hemisferio sano primero.
NOTA: Sees posible empezar con el otro también, pero podría ser más fácil de rastrear las fibras del hemisferio sano primero en convertirse en una primera idea acerca de la situación. No es obligatorio, es sólo un consejo.
- Segmento de la lesión cerebral y el edema. Proceda como se mencionó anteriormente en el punto 3.2.2.
- Asignar un color para cada área segmentada o la lesión a fin de distinguir mejor.
- Guarde el procedimiento después de cada paso en caso de acontecimientos imprevistos o en caso de una emergencia.
- Exportar todos los datos a nivel local. Es posible exportar a la sala de operaciones directamente pero `t del isn recomienda.
- Pulse Archivo y luego Exportar objetos 3D. Asegúrese de exportar sólo el Examen de navegación.
- Don `t exportar el Examen híbrido.
- Ingrese craneal. Elija el paciente adecuado a continuación, pulse Stealthmerge. Seleccione las imágenes potenciadas en 3DT1 como examen de referencia.
- Crear un modelo 3D e insertar todo.
- Importe el i datosn la sala de operaciones.
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Representative Results
Este protocolo permite al médico adecuado para retratar las principales partes de la VP. Se puede utilizar con una pequeña cantidad de tiempo a fin de evitar daños en los pacientes con lesiones cerebrales próximos a las áreas elocuentes. Controles postoperatorios muestran también buenos resultados. VP es representado en la figura 7 después de que el paciente fue operado de un glioblastoma. Figura 2 muestra la VP después de la recurrencia de un glioblastoma. Los autores reconocen el hecho de las dificultades que presenta este protocolo para representar el bucle Meyer que sigue siendo un gran desafío.
Figura 1. VP 1:. Glioblastoma antes de la cirugía el tumor es de color rojo. El edema se muestra en la púrpura y el oro representa la VP. Se muestra el desplazamiento de la VP en el otro lado.1946fig1large.jpg "target =" _blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2. VP 2:. Recurrencia Glioblastoma El tumor es de color rojo. El edema (púrpura) rodea la VP (oro). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3. VP 3:. Glioblastoma occipital El tumor es de color rojo. La interrupción de la VP (oro) anterior por el tumor y el edema (púrpura). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4. VP 4:. Glioblastoma temporal El tumor (rojo) toca el VP (oro) anterior. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5. VP 5:. Glioblastoma del cuerpo calloso El tumor (rojo) con edema (púrpura) rodean la VP (oro). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
< br /> Figura 6. VP 6:.. Glioblastoma anterior El tumor (rojo) y el edema (púrpura) rodean la VP (oro) Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 7. VP 7:. VP después de la cirugía glioblastoma Negro representa la cavidad del tumor. Edema (púrpura) se encuentra junto a la VP (oro). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 8. Preparación para fibertracking. ref = target "https://www.jove.com/files/ftp_upload/51946/51946fig8large.jpg" = "_blank"> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 9 Preparación para fibertracking / VP. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 10 Preparación para fibertracking 3. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
"Src =" / files / ftp_upload / 51946 / 51946fig11highres.jpg "/>
Figura 11 Preparación para fibertracking 4. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 12 Preparación para fibertracking 5.
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Discussion
DTI es una técnica que permite al neurocirujano para visualizar tractos de sustancia blanca en vivo 8. La vía visual es una de estas extensiones. Aunque este método proporciona a los médicos nuevas posibilidades en materia de tratamiento de los pacientes con lesiones en relación con las regiones elocuentes del cerebro que tenemos que decir que algunas limitaciones de esta técnica hacen todavía existen. El primero y más obvio desafío es el cambio del cerebro, que sigue siendo un problema bajo investigación 4. Después de abrir la duramadre y después de la manipulación en el cerebro por la extirpación del tumor o de la pérdida de líquido cefalorraquídeo que el `t tenemos las mismas condiciones que antes de la cirugía. Además DTI es incapaz de resolver el cruce o besos de fibras y para determinar con precisión el origen y destino de las fibras, produciendo múltiples artefactos y falsas extensiones 1-3. Otro problema es la resolución de las fibras en las zonas de difusión perturbado, por ejemplo debido a un tumor o ede peritumoralma 22. Extensiones pequeñas con diferentes direcciones dentro de un voxel no obtener imágenes debido secundaria a los artefactos de volumen parcial 28. La posibilidad de falsos tractos positivos y falsos negativos siempre debe tenerse en cuenta. Los resultados podrían verse comprometidos. Otros algoritmos han mostrado la VP de una manera más completa, sin embargo, un procedimiento estandarizado internacional para representar la VP doesn`t existe hasta la fecha, que puede ser confusa adicionalmente. La representación del bucle Meyer sigue siendo un reto para este protocolo. Otra limitación podría consistir en la representación del bucle Baum. Sin embargo, no encuentra ninguna de nota de la representación de este bucle en otros lugares.
Como se ha mencionado antes de este protocolo es fácilmente factible para la rutina de todos los días. Sin embargo se requiere una buena preparación para un resultado satisfactorio. Es necesario tener cuidado de que las imágenes se realizan estrictamente axial. Podría poner en peligro la calidad de las imágenes después si esto no estenido en cuenta. Una imagen ponderada 3DT1 siempre es necesaria para la navegación. Las rebanadas deben ser lo suficientemente delgada para tener buenos resultados. Para este protocolo utilizamos 2 rebanadas mm sin espacios intermedios. Respetando el protocolo dará lugar a una buena representación de las partes principales de la VP. El VP fue retratada usando varias regiones de interés. El VC siempre fue segmentada adicionalmente. Otros también han utilizado un enfoque ROI múltiples 16,17. DTI-angulación también ha sido probado. Se podría tener buenos resultados para fiberbundles anteroposterior pero otras fibras podría venir en una posición lamentable 12. Otros métodos incluyen la siembra de la fibra de seguimiento de múltiples fiduciales colocados en la vía óptica cerca del LGN 11.
Las aplicaciones futuras incluyen el uso de DTI en la isquemia cerebral, la esclerosis múltiple, enfermedad de Alzheimer, la representación de los nervios craneales, cirugía con cuchillo gamma y otros 7, 13,28. Ellos se están utilizando ya en algunas instituciones, sino tla suya no es una rutina en todas partes. Cartografía intraoperatoria de la radiación óptica utilizando la estimulación eléctrica subcortical es un método fiable para identificar y preservar este tratado durante la cirugía del glioma 6. Otra posibilidad para controlar la integridad funcional de la vía visual es el uso intraoperatorio de VEPs cortical grabadas 5,10. Utilización intraoperatoria de MRI podría ser una posibilidad para reducir el problema que surge con el cambio de cerebro, alternativamente, la aplicación de un ultrasonido 3D podría presentar una alternativa 18. Otros esquemas de formación de imágenes de difusión y de reconstrucción se han convertido en cada vez más relevante para retratar la vía visual. La vía visual tiene más fibras y el bucle Meyer se muestra de forma más fiable 18.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3-Tesla-MRI | General Electric | Signa LX version 9.1 | |
| Surgical Navigation System Program | Medtronic | 9734478 | |
| Surgical Navigation System Program | Medtronic | 4500810331 20016318 |
References
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