Summary
Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) wurde durchgeführt, um zu versuchen, die wichtigsten Teile der Sehbahn darzustellen. Das Ziel war, verwenden ein von der FDA zugelassenen handelsüblichen Workstation, die für die tägliche Routine, um verwendet werden könnten, um zu versuchen, die postoperative Schädigung der Sehbahn bei den Patienten zu reduzieren.
Abstract
DTI ist eine Technik, die der weißen Substanz (WMT) nicht-invasiv bei gesunden und nicht gesunden Patienten mit Diffusionsmessungen identifiziert. Ähnlich wie der Sehbahn (VP), WMT sind nicht mit klassischen MRT oder intraoperativ mit Mikroskop sichtbar. DIT hilft Neurochirurgen zur Zerstörung der VP zu verhindern, während das Entfernen Läsionen neben diesem WMT. Wir haben DTI auf fünfzig Patienten vor und nach der Operation von März 2012 bis Januar 2014 durchgeführt, um zu navigieren verwendeten wir eine 3DT1-gewichtete Sequenz. Zusätzlich führten wir eine T2-gewichtete und DTI-Sequenzen. Die verwendeten Parameter waren, FOV: 200 x 200 mm, Schichtdicke: 2 mm, und die Erfassungsmatrix 96 x 96 ergibt nahezu isotropen Voxel von 2 x 2 x 2 mm. Axial MRI wurde mit einer 32 Gradientenrichtung und einer b0-Bild durchgeführt wird. Wir verwendeten Echo-Planar-Imaging (EPI) und Asset parallele Bildgebung mit einem Beschleunigungsfaktor von 2 und B-Wert von 800 s / mm ². Die Scanzeit betrug weniger als 9 min.
ent "> Die DTI-Daten gewonnen wurden mit einer FDA-Zulassung chirurgische Navigationssystem-Programm, das eine einfache Faser-Tracking-Ansatz als Faser Zuordnung durch kontinuierliche Verfolgung (FACT) bekannt nutzt verarbeitet. Dieses beruht auf der Ausbreitung von Linien zwischen den Regionen von Interesse (basierend ROI), die von einem Arzt festgelegt wird. einem Winkel von maximal 50, FA Anfangswert von 0,10 und ADC-Stoppwert von 0,20 mm ² / s wurden die für tractography verwendeten Parameter.Es gibt einige Einschränkungen dieser Technik. Die begrenzte Erwerb Zeitrahmen erzwingt Kompromisse in der Bildqualität. Ein weiterer wichtiger Punkt nicht zu vernachlässigen ist das Gehirn Verschiebung während der Operation. Was die letztere intra-operative MRT hilfreich sein könnte. Darüber hinaus ist das Risiko von falsch-positiven oder falsch-negativen Flächen muss berücksichtigt werden, die die endgültigen Ergebnisse beeinträchtigen könnten, getroffen werden.
Introduction
Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) wird verwendet, um WMT nicht-invasiv in das menschliche Gehirn 1 darzustellen. Es hat sich in den letzten zehn Jahren verwendet worden, um das Risiko während der Operation 1 beredten Bereichen des Gehirns zu schädigen verringern.
DTI wurde in fünfzig Patienten, zwischen März 2012 und Januar 2014 durchgeführt, um die Sehbahn zu porträtieren. DTI könnte Erhaltung der beredte Bereiche des Gehirns während der Operation zu verbessern, indem wichtige Informationen über die anatomische Lage von der weißen Substanz. Es hat sich in die strategische Planung für die Resektion von komplexen Hirnläsionen 1 integriert. , Die Darstellung der Sehbahn bleibt jedoch eine Herausforderung, denn es gibt keinen Standard für die Parameter des DTI, die Platzierung der Samenvolumen und Interpretation der Ergebnisse 12.
Verschiedene Algorithmen sind bisher 19-21 implementiert. Einige Ansätze konzentrierten sich auf deterministische Methoden 19, 22-25. Andere wurden mit probabilistischen Methoden, 26,27,29. In jüngerer Zeit Techniken mit Q-Ball Tensorfeldern, Diffusion Spectral Imaging und hohe Winkelauflösung Diffusionsbildgebung (HARDI) werden eingesetzt, um der weißen Substanz unter anderem die Sehbahn 1,13-15,18 darzustellen. Dennoch ist die erforderliche Zeit für HARDI signifikant länger mit 45 min ist die Software, die nicht im Handel erhältlich und betont wissenschaftliche Anwendungen 18. Die Vorlesungszeit für HARDI scheint länger als bei DTI 18 sein.
Das vorgestellte Protokoll ist einfach möglich und kann für die tägliche Routine in neurochirurgischen Operationen, um die Morbidität zu vermeiden und die postoperative Ergebnis verwendet werden. Die zusätzliche Zeit für dieses Protokoll von weniger als 9 Minuten, die deutlich schneller als andere Protokolle 1,9,12,16 ist. In Anerkennung der Tatsache, dass viele hoch entwickelte Algorithmen haben vor kurzem die Papier schränkt entwickeltsich auf die Verwendung eines im Handel erhältlichen und FDA zugelassenen Software. Es ist jedoch zwingend zu berücksichtigen, die Grenzen dieser Technik, die oben genannt sind, zu nehmen.
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Protocol
HINWEIS: Dieses Protokoll folgt den Richtlinien des Centre Hospitalier de Luxemburg in Luxemburg.
1. Herstellung der Diffusion Tensor Imaging für die Visual-Bahn für Neurochirurgie und Follow Up
- Führen Sie eine MRI-Scan mindestens einen Tag vor der Operation streng axial mit 32 Gradientenrichtungen und ein b0-Bild. Halten Sie in engem Kontakt mit der Neuroradiologie Einheit in jedem Augenblick.
HINWEIS: Machen Sie deutlich, auf die Neuroradiologen, dass die Bilder nach der Operation sind die gleichen wie jene, die vor der Operation. - Mit einem 3-Tesla-MRT, führen Sie eine 3DT1-gewichtet und DTI-Sequenz-Scans. Führen Sie eine 3DT1-gewichtete Sequenz nach der Operation als auch.
2. Mit der Planungsstation
- Übertragen Sie die T2-gewichteten, 3DT1-gewichtet und DTI-Sequenz von Scandaten an digitalen Bildbearbeitung und Kommunikation in der Medizin (DICOM). Dieser Vorgang dauert bis zu 7 min.
HINWEIS: Don `t Stop des Verfahrens before mit übertragen alle Sequenzen. Es ist möglich, zu stoppen und später fortsetzen je nach dem Zeitpunkt der Operation. - Öffnen Sie das chirurgische Navigationssystem-Programm. Klicken Sie auf Datei und dann auf Import DICOM. Wiederholen Sie diesen Vorgang drei Mal für alle oben genannten Sequenzen.
- Klicken Sie auf Hinzufügen, um anzuzeigen. Fügen Sie jede Sequenz getrennt. Don `t versuchen, mit Blick fortzufahren.
- Klicken Sie auf Extras. Öffnen DTI Tensor Vorbereitung. Beachten Sie ein neues Fenster in der Mitte des Bildschirms.
- Führen Sie die folgenden vier Schritte.
- Führen Gradient Zuordnung als ersten Schritt.
- Ändern Sie den Wert B-1000 bis 800 s / mm ² auf der rechten unteren Ecke des Fensters.
- Stellen Sie die Schwelle in der oberen rechten Bereich des Fensters. Tun Sie es manuell, indem Sie einfach eine Nummer oder schriftlich einen Cursor. 20 könnte ein akzeptabler Wert. Es ist eine persönliche Erfahrung und es ist nicht zwingend.
- Führen Gradient Registrierung als zweiten Schritt.
- <li> Klicken Sie auf die Schaltfläche Alle Auto. Dieser Vorgang dauert bis zu 5 min.
- Klicken Sie auf Überprüfen alle Registrierungen. Ohne Überprüfung der Registrierung ist es nicht möglich, fortzufahren.
- Führen Gradient Zuordnung als ersten Schritt.
- Führen Koregistrierung als dritte Stufe.
- Coregister MR1 und MR2 b0 Bilder manuell. Am Ende holte alle Anmeldungen.
Hinweis: Es ist möglich, diesen Schritt automatisch durchführen. Jedoch können die Ergebnisse nicht an das Ende immer zufriedenstellend.
- Coregister MR1 und MR2 b0 Bilder manuell. Am Ende holte alle Anmeldungen.
- Führen Tensor-Berechnung als vierte und letzte Schritt,
- Stellen Sie sicher, FA / DEC / ADC auf. Wenn nicht klicken Sie auf.
- Klicken Sie auf Compute. Dieses Verfahren wird nur einige Sekunden dauern.
3. Fibertracking
HINWEIS: Anatomische Kenntnisse der Sehbahn ist für die erfolgreiche Ergebnis sehr wichtig.
- Vorzubereiten, um die drei wichtigen Punkte, wo die Fasern zu durchlaufen zu finden.
- Bestimmen Sie die Chiasma mit anatomischen Kenntnissen.
- Verwenden Sie eine ROI als Ausgangspunkt und lassen sich die Fasern durch zu gehen. ROIs werden durch den Arzt festgelegt.
- Alternativ Segment der mutmaßliche Region. Klicken Sie Segmentierung auf der unten links und ein weiteres Fenster erscheint. Segmentiert Bereiche sind anatomisch definierten Bereichen.
- Die Region malen manuell. Blättern Sie nach oben und unten, um die ganze Chiasma gehören. Speichern Sie die Prozedur und gehen Sie zurück.
- Spur der Fasern entweder aus dem interessierenden Bereich oder dem Segmentbereich oder beides.
- Die Fasern erreichen die linke Kniehöcker (LGN), die der zweite wichtige Punkt der Sehbahn ist. Der maximale Winkel war 50. Das Risiko von Fehlwege mit, wenn der Winkel ist zu hoch steigen.
- Es besteht die Möglichkeit, dem Segment LGN wie Chiasma gezeigtenund dann verfolgen, der Fasern. Nachdem segmentiert Chiasma, Track Fasern, die von der LGN und Ziel in Chiasma oder umgekehrt laufen.
- Segment der visuelle Kortex. Gehen Sie wie im Fall des Chiasma. Dies könnte einige Zeit dauern, wie 3DT1-gewichteten Bild enthält 160 Scheiben.
- Verfolgen die Fasern aus dem visuellen Kortex zu der LGN. Es ist möglich, sie von der LGN dem visuellen Kortex sowie verfolgen.
- Wenn der visuelle Kortex durch einen Tumor oder Ödeme drangen dann mit einem Bereich von Interesse anstelle eines segmentierten Bereich und lassen Sie dann die in Richtung der LGN laufen Fasern.
HINWEIS: Wenn das Ödem ist segmentiert manchmal könnte die visuelle Kortex dann dringen dann könnte der Sehrinde nicht in der Lage, vollständig segmentiert, weil der Computer `t zwischen ihnen zu unterscheiden. That `s, warum es notwendig ist, um einen ROI setzen. - Wiederholen Sie alles, was für die andere Hemisphäre.
- Beginnen Sie mit der gesunden Hemisphäre zuerst.
Hinweis: Esmöglich ist, mit dem anderen zu starten, aber könnte es einfacher sein, um die Fasern der gesunden Hemisphäre erste Spur zu einer ersten Idee über die Lage zu werden. Es ist nicht zwingend, es ist nur eine Beratung ist.
- Segment der zerebrale Läsion und das Ödem. Gehen Sie wie oben in 3.2.2 erwähnt.
- Weisen Sie eine Farbe für jeden Segmentbereich oder Läsion, um besser zu unterscheiden.
- Speichern Sie die Prozedur nach jedem Schritt den Fall unvorhergesehener Ereignisse oder in einem Notfall.
- Exportieren Sie die gesamte Daten lokal. Es ist möglich, sie in den Operationssaal unmittelbar exportieren, aber es isn `empfohlen.
- Drücken Sie auf Datei und dann Export 3D-Objekte. Achten Sie darauf, nur die Navigation Exam exportieren.
- Don `t exportieren Hybrid Exam.
- Geben Hirn. Wählen Sie den richtigen Patienten und drücken Sie dann Stealthmerge. Wählen Sie 3DT1-gewichteten Aufnahmen als Referenz-Prüfung.
- Erstellen Sie ein 3D-Modell und setzen alles.
- Importieren Sie die Daten, die ichn der Betrieb Raum.
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Representative Results
Dieses Protokoll ermöglicht es dem Arzt, angemessen darzustellen, die große Teile der VP. Es kann mit einer kleinen Menge an Zeit, um Schäden bei Patienten mit zerebralen Läsionen neben beredten Bereichen zu verhindern verwendet werden. Postoperative Kontrollen zeigen auch gute Ergebnisse. VP ist in Figur 7 dargestellt, nachdem der Patient aus einem Glioblastom betrieben. 2 zeigt das VP nach Rezidiv eines Glioblastoms. Die Autoren erkennen die Tatsache der Schwierigkeiten, mit diesem Protokoll vorgestellt, um die Meyer-Schleife, die eine große Herausforderung bleibt darzustellen.
Abbildung 1. VP 1:. Glioblastoma vor der Operation Der Tumor ist rot. Ödem in lila dargestellt und Gold steht für die VP. Verschiebung der VP auf der anderen Seite dargestellt.1946fig1large.jpg "target =" _blank "> Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 2. VP 2:. Glioblastoma Wiederkehr Der Tumor ist rot. Das Ödem (lila) umgibt die VP (Gold). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 3. VP 3:. Glioblastoma Hinterhaupt Der Tumor ist rot. Störung der VP (gold) vorn durch Tumor und Ödem (lila). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 4. VP. 4: Zeitliche Glioblastom Der Tumor (rot) berührt die VP (gold) vorn. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 5. VP. 5: Glioblastoma des Corpus callosum Der Tumor (rot) mit Ödem (lila) umgeben das VP (Gold). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
< br /> Abbildung 6. VP. 6:. Glioblastoma Vorder Der Tumor (rot) und das Ödem (lila) umgeben die VP (gold) Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 7 VP 7:. VP nach Glioblastom Operation Schwarz darstellt, die den Hohlraum des Tumors. Ödeme (lila) ist neben dem VP (Gold). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 8. Vorbereitung für fibertracking. ref = "https://www.jove.com/files/ftp_upload/51946/51946fig8large.jpg" target = "_blank"> Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 9. Vorbereitung für fibertracking / VP. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 10. Vorbereitung für fibertracking 3. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
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Abbildung 11. Vorbereitung für fibertracking 4. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 12. Vorbereitung für fibertracking 5.
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Discussion
DTI ist eine Technik, so dass der Neurochirurg an der weißen Substanz in vivo 8 visualisieren. Sehbahn ist eine dieser Bahnen. Obwohl dieses Verfahren bietet Ärzten neue Möglichkeiten hinsichtlich der Behandlung von Patienten mit Läsionen über eloquent Regionen des Gehirns wir sagen, dass einige Einschränkungen dieser Technik noch nicht existieren. Die erste und offensichtlichste Herausforderung Gehirn Verschiebung, die ein Problem in Untersuchung 4 bleibt. Nach dem Öffnen der Dura mater und nach Manipulation im Gehirn durch das Entfernen des Tumors oder die Rückenmarksflüssigkeit Verlust wir don `t die gleichen Bedingungen wie vor der Operation haben. Darüber DTI ist nicht in der Lage, die Überfahrt oder Küssen von Fasern zu lösen und mit Genauigkeit zu bestimmen den Ursprung und das Ziel der Fasern, wodurch mehrere Artefakte und falsche Verträge 1-3. Ein weiteres Problem ist die Auflösung der Fasern in Bereichen gestörter Diffusion, beispielsweise aufgrund von Tumor oder peritumoral edema 22. Kleine Flächen mit unterschiedlichen Richtungen innerhalb eines Voxel nicht aufgrund sekundäre Teilvolumenartefakten 28 abgebildet werden. Die Möglichkeit von falsch positiven und falsch negativen Flächen sollte immer berücksichtigt werden. Die Ergebnisse beeinträchtigt werden könnte. Andere Algorithmen haben die VP in einer vollständigeren Weg gezeigt, aber ein international standardisiertes Verfahren, um die VP doesn `t auf dem neuesten Stand, die werden zusätzlich verwirrend existieren könnte darzustellen. Die Darstellung der Meyer Kreis bleibt eine Herausforderung für dieses Protokoll. Eine weitere Einschränkung könnte in der Darstellung des Baum-Schleife bestehen. Aber couldn `finden wir keine Kenntnis von der Darstellung dieser Schleife anderswo.
Wie zuvor erwähnt, ist diesem Protokoll für den Alltag leicht durchführbar ist. Allerdings ist für einen zufriedenstellenden Ergebnis eine gute Vorbereitung erforderlich. Es ist darauf zu achten, dass die Bilder streng axial durchgeführt werden. Es könnte die Qualität der Bilder zu beeinträchtigen, wenn danach das nichtberücksichtigt. Ein 3DT1-gewichteten Bild ist immer für die Navigation benötigt. Die Scheiben sollte dünn genug sein, um gute Ergebnisse zu haben. Für dieses Protokoll verwenden wir 2 mm Scheiben ohne Lücken dazwischen. Wahrung des Protokolls wird auf eine gute Darstellung der wichtigsten Teile des VP führen. Die VP wurde mit mehreren ROIs dargestellt. Der VC wurde immer zusätzlich segmentiert. Andere haben auch eine Mehrfach ROI Ansatz 16,17. DTI-Winkelung wurde auch ausprobiert. Es könnte gute Ergebnisse für ap fiberbundles haben aber andere Fasern in einer unglücklichen Position 12 kommen könnte. Weitere Methoden umfassen Impfen der Faser-Tracking von mehreren Referenzmarken auf der Sehbahn in der Nähe der LGN 11 angeordnet.
Zukünftige Anwendungen umfassen die Verwendung von DTI im Gehirn Ischämie, Multiple Sklerose, Alzheimer, Darstellung von Hirnnerven, Gamma-Knife-Chirurgie und andere 7, 13,28. Sie werden bereits in einigen Institutionen, sondern t verwendetsein ist keine Routine überall. Intra Mapping von optischen Strahlung mit subkortikalen elektrische Stimulation ist eine zuverlässige Methode zur Identifizierung und heben Sie diese Wege während der Operation 6 Gliom. Eine andere Möglichkeit, um die funktionelle Integrität der Sehbahn überwachen die intraoperative Verwendung kortikal aufgezeichnet VEPs 5,10. Intraoperativen Einsatz von MRI könnte eine Möglichkeit, das Problem, das mit der Hirnschalt alternativ die Anwendung eines 3D-Ultraschall könnte eine Alternative 18 vorhanden entsteht reduzieren. Andere Diffusionsbildgebung und Rekonstruktion Systeme sind zunehmend relevant, um die Sehbahn zu porträtieren. Die Sehbahn hat mehr Fasern und die Meyer-Schleife mehr zuverlässig angezeigt 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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