Nous décrivons les étapes à utiliser notre logiciel personnalisé conçu pour l'intégration de l'image, la visualisation et la planification dans la chirurgie de l'épilepsie.
la chirurgie de l'épilepsie est difficile et l'utilisation de la 3D image multimodalité intégration (3DMMI) pour faciliter la planification préopératoire est bien établie. Multimodalité l'image intégration peut être techniquement difficile, et est sous-utilisé dans la pratique clinique. Nous avons développé une plate-forme logicielle unique pour l'intégration de l'image, la visualisation 3D et la planification chirurgicale. Ici, notre pipeline est décrit dans la mode étape par étape, en commençant par l'acquisition d'image, en procédant par l'image de co-enregistrement, segmentation manuelle, le cerveau et l'extraction de la cuve, la visualisation 3D et de la planification manuelle de stereoEEG (SEEG) implantations. Avec la diffusion du logiciel de ce pipeline peut être reproduit dans d'autres centres, permettant à d'autres groupes de bénéficier de 3DMMI. Nous décrivons également l'utilisation d'un système automatisé, multi-trajectoire planificateur pour générer des plans d'implantation stereoEEG. Des études préliminaires suggèrent que c'est un complément rapide, sûr et efficace pour la planification des implantations SEEG. Enfin, une soluti simple,sur l'exportation de plans et de modèles pour systèmes de neuronavigation commerciaux pour la mise en œuvre des plans dans le bloc opératoire est décrit. Ce logiciel est un outil précieux qui peut soutenir la prise de décision clinique tout au long de la voie de la chirurgie de l'épilepsie.
Dans la pratique chirurgicale, il est essentiel pour le chirurgien d'apprécier les structures anatomiques et de leurs relations dans l'espace les uns aux autres en trois dimensions. Ceci est particulièrement important en neurochirurgie, où le chirurgien travaille dans un espace confiné, avec visualisation limitée et l'accès à l'anatomie complexe. Malgré cela, à ce jour plus d'imagerie a été présenté à des chirurgiens sous forme plane en 2D classique, et différentes modalités d'imagerie sont souvent présentés l'un après l'autre en série. En conséquence, le chirurgien doit intégrer mentalement ces données pour chaque patient, et le placer dans un cadre anatomique pour la planification préopératoire. Il y a des avantages évidents dans la génération de modèles informatiques 3D du cerveau du patient individuel, ce qui démontre l'anatomie du cortex, les vaisseaux sanguins, des lésions pathologiques présents ainsi que d' autres repères 3D pertinents dans le même contexte spatial 1-4. Avant la chirurgie, le chirurgien peut faire pivoter et modifier la transparence of ces modèles, pour bien comprendre les relations 3D entre les différentes structures d'intérêt. Ce principe est appelé imagerie multimodalité 3D (3DMMI).
Le but de l' évaluation pré-opératoire pour la chirurgie de l' épilepsie est de déduire la localisation de la zone du cerveau où les crises surviennent, et veiller à ce que cela peut être réséquée en toute sécurité sans provoquer d' importants déficits 5. Il existe un large éventail de modalités d'imagerie diagnostique qui contribuent à cela, y compris l'IRM structurelle, fluorodeoxyglucose tomographie par émission de positons (TEP), ictale émission de photon unique tomographie (SPECT), magnétoencéphalographie (MEG) dipôles, IRM fonctionnelle (IRMf) et imagerie du tenseur de diffusion (DTI) 6. la chirurgie de l'épilepsie est idéalement adapté pour 3DMMI car elle nécessite l'interprétation simultanée de plusieurs ensembles de données, et la prise en compte de la façon dont chaque ensemble de données se rapporte à un autre.
Dans de nombreux cas, les enquêtes non invasives ne to fournir le niveau de preuve requis pour procéder à la résection. Dans ces cas, l'EEG intracrânienne (IC EEG) sont nécessaires pour identifier la région du cerveau qui doit être enlevé pour prévenir les crises. De plus en plus, IC EEG est réalisée par une technique appelée SEEG, dans lequel un certain nombre d'électrodes d' enregistrement de profondeur sont placées intracerebrale pour capturer l'origine et la propagation de l' activité électrique associée à des saisies en 3D 1,7-10.
La première étape est d'implantations SEEG pour développer la stratégie de l'implantation, en définissant les zones du cerveau qui ont besoin d'être échantillonnés. Cela implique l'intégration de la date de l'EEG clinique et non invasive par imagerie structurale, toute lésion, et des données d'imagerie fonctionnelle en déduire la localisation de la source de l'épilepsie.
La seconde étape est la planification chirurgicale précise des trajectoires d'électrodes. Le chirurgien doit assurer des trajectoires d'électrodes avasculaires sécurité, centrage elentrées ectrode à la couronne de la gyri et à distance des veines de surface corticale, et traversant le crâne orthogonale. De plus, l'ensemble du dispositif d'implantation doit être bien conçu, avec un espacement inter-électrodes raisonnable et aucune collision d'électrodes.
La faisabilité de la génération de modèles 3DMMI pour guider l' implantation d'électrodes IC EEG dans une pratique de la chirurgie de l' épilepsie occupée a déjà été démontrée 11. Nous avons également démontré le principe selon lequel l'utilisation de 3DMMI confère une valeur à la prise de décision clinique ajouté. Dans une étude prospective, la divulgation de 3DMMI modifié certains aspects de la gestion dans 43/54 (80%) des cas, et en particulier a changé le positionnement de 158/212 (75%) des électrodes de profondeur 12.
Il existe une gamme de progiciels qui facilitent 3DMMI. Ceux-ci incluent disponibles dans le commerce des plates-formes de neuronavigation qui sont utilisés dans la salle d'opération, des suites de logiciels de planification spécialisés connexesavec les plates-formes de neuronavigation et d'intégration d'image et de visualisation des plates-formes autonomes de recherche orientée. Comme la fonctionnalité, la flexibilité et la polyvalence de ces plates-formes augmentent, la facilité d'utilisation et de la probabilité de les traduire dans la pratique clinique diminue en conséquence.
Nous avons développé un logiciel conçu sur mesure pour l' intégration de l' image de la multimodalité, avancée visualisation 3D et la SEEG placement des électrodes planification 12,13 pour le traitement de l' épilepsie. L'accent est mis sur la facilité d'utilisation dans un scénario clinique, permettant l'utilisation réelle du temps des logiciels par les cliniciens, et l'incorporation rapide dans le pipeline clinique. Le logiciel fonctionne sur une plate – forme d'imagerie translationnelle 14, qui combine NiftyReg, NiftySeg et NiftyView.
Dans cet article, le protocole pour l'utilisation du logiciel dans la pratique clinique est défini. Les étapes de l'image de co-enregistrement, la segmentation de régions d'intérêt, le cerveau segmentation, extractionles vaisseaux sanguins de l' imagerie vasculaire dédiée 15, la construction de modèles 3D, la planification des implantations et rapidement SEEG exporter des modèles et des plans à la salle d'opération sont décrits. Un nouvel outil est également décrit pour automatisé multi-trajectoire planification 13, ce qui augmente la sécurité et l' efficacité des implantations et réduit la durée de la planification sensiblement.
En résumé, les étapes cruciales pour l'intégration de l'image et la visualisation 3D sont l'image de co-enregistrement, la segmentation du cerveau, les vaisseaux et d'autres structures ou des domaines d'intérêt, et l'exportation vers un système de neuronavigation. Ce processus a déjà été effectué dans le groupe utilisant un logiciel commercial d'intégration d'image. Un inconvénient de ce pipeline était le temps, avec l'ensemble du processus en prenant 2-4 heures. Grâce à notre in-house plate-forme logicielle, ce pipeline est considérablement simplifiée, et peut être complété en 1 – 2 h. En outre, il y a la fonctionnalité ajoutée de la planification chirurgicale des électrodes SEEG trajectoires sur ce logiciel, qui peut être fait manuellement ou avec un ordinateur-assistance. Les avantages de la PAC sur la planification manuelle augmentent la précision, le risque réduit et la vitesse ont augmenté, et ont été discutées ailleurs (Nowell et al, In Press, Sparks et al, soumis).
La plate-forme logicielle en maison est d continueéveloppement, avec de nouveaux outils et fonctionnalités étant ajouté à soutenir toutes les étapes de l'évaluation préopératoire et prise en charge chirurgicale. Il y a donc un besoin pour des tests rigoureux à chaque nouvelle version de presse. Les limites actuelles du logiciel incluent un manque de volume rendu de haute qualité, qui est présent dans d'autres plates-formes et est un ajout précieux pour la visualisation 3D avancée. Aussi l'exportation est uniquement compatible avec une société de neuronavigation sélectionnée à l'heure actuelle. Ces limitations ne sont pas touchées par l'utilité clinique du logiciel dans notre unité, et n'ont pas ralenti la diffusion de la technologie à d'autres centres.
L'importance de ce logiciel est qu'il supprime les barrières que les groupes précédents ont cités comme raisons pour ne pas utiliser 3DMMI. La solution fournit des outils faciles à utiliser en une seule plate-forme, qui ne nécessite pas de formation ou de l'expertise de spécialistes, est le temps et le coût-efficacité et est facile à traduire dans la pratique clinique. Nous avons plans pour ajouter d'autres innovations au logiciel pour soutenir la chirurgie de l'épilepsie. En outre, les méthodes pourraient facilement être appliquées à d'autres domaines de la neurochirurgie, telles que la résection des tumeurs de bas grade proches de cortex éloquent, lesioning focal et la livraison de la stimulation ciblée. 3DMMI et outils de planification chirurgicale précis sont susceptibles de devenir de plus en plus important dans la chirurgie moderne, comme les cas les plus difficiles sont prises et que les traitements minimalement invasives entrent dans la pratique courante.
The authors have nothing to disclose.
Ce programme a été soutenu par le ministère de la Santé et le Fonds Wellcome Trust Santé Innovation Challenge (HICF-T4-275, Programme Grant 97914). Nous sommes reconnaissants à la Fiducie Wolfson et la Société de l'épilepsie pour soutenir le scanner IRM Epilepsy Society. Ce travail a été soutenu par l'Institut national de recherche en santé (NIHR) University College London Hospitals Biomedical Research Centre (BRC)
EpiNav | UCL | Inhouse software platform for image integration, segmentation, visualisation and surgical planning | |
Freesurfer | Martinos Centre for Biomedical Imaging | Software for cortical segmentation | |
S7 Stealthstation | Medtronic | Neuronavigation system | |
MeshLab | ISTI-CNR | 3D mesh processing software | |
NiftiK | UCL | Translational imaging platform | |
AMIRA | Visualisation Sciences Group | Image integration software |