私たちは、てんかん手術における画像統合、可視化および計画のために私たちのカスタム設計されたソフトウェアを使用するための手順を説明します。
てんかん手術は、困難であり、術前計画を補助するための3Dマルチモダリティ画像の統合(3DMMI)の使用は十分に確立されています。マルチモダリティ画像の統合は、技術的に厳しいことができ、臨床現場で十分に活用されています。我々は、画像統合、3次元可視化と手術計画のための単一のソフトウェア・プラットフォームを開発しました。ここでは、私たちのパイプラインは、画像の共同登録、マニュアルセグメンテーション、脳や血管抽出、3次元可視化とstereoEEG(SEEG)注入のマニュアル計画を通じて進み、画像取得から始めて、ステップバイステップの方法で記載されています。ソフトウェアの普及により、このパイプラインは、他のグループが3DMMIから利益を得ることができ、他のセンターで再生することができます。我々はまた、stereoEEG移植計画を生成するために、自動化された多軌道プランナの使用を記載しています。予備研究では、これがSEEG注入を計画するための、迅速、安全かつ効果的な補助剤であることを示唆しています。最後に、単純なsoluti手術室での計画の実施のための商業的なニューロシステムの計画とモデルの輸出のために記載されています。このソフトウェアは、てんかんの手術経路を通じて臨床意思決定を支援することができる貴重なツールです。
外科医は三次元で相互に解剖学的構造とその空間的関係を理解することのための外科実際には非常に重要です。これは、外科医が限られて可視化し、複雑な解剖学的構造へのアクセスを、限られたスペースで働いている神経外科において特に重要です。それにもかかわらず、今日まで最もイメージングは、従来の平面的な2次元状に外科医に提供されており、別のイメージングモダリティは、多くの場合、直列に次々に提示されます。その結果、外科医は、精神的に患者ごとにこのデータを統合し、術前計画のための解剖学的枠組みにそれを配置する必要があります。皮質の解剖学を示している個々の患者の脳、血管、存在する任意の病変だけでなく、同じ空間コンテキスト1-4内の他の関連する3Dランドマークの3Dコンピュータモデルを生成する際に明らかな利点があります。手術前に外科医は、回転及びo透明性を変更することができますこれらのモデルfは、完全に関心の異なる構造間の3D関係を理解します。この原理は、3Dマルチモダリティイメージング(3DMMI)と呼ばれます。
てんかん手術の術前評価の目的は、発作が起こる脳の領域の局在化を推定し、これを安全に重大な欠損5を引き起こすことなく、切除することができることを保証することです。構造的MRI、フルオロ陽電子放出断層撮影(FDG-PET)、発作単光子放出コンピュータ断層撮影(SPECT)、磁(MEG)双極子、機能的MRI(fMRIの)を含む、これに寄与する画像診断モダリティの広い範囲があります拡散テンソルイメージング(DTI)6。それは複数のデータセットの同時通訳、各データセットは、別の関係を考慮を必要とするのでてんかん手術は3DMMIために理想的に適しています。
多くの場合、非侵襲性の研究は、TフェイルO切除に進むために必要な証拠のレベルを提供します。これらのケースでは、頭蓋内EEG(IC EEG)記録は、発作を防止するために除去しなければならない脳の領域を識別するために必要です。ますます、IC EEG記録深電極の数は、3D 1,7-10に発作と関連する電気的活動の起源と伝播を捕獲するために脳内に配置されているSEEGと呼ばれる技術によって行われます。
SEEG注入の最初のステップは、サンプリングする必要がある脳の領域を定義し、移植の戦略を開発することです。これは、病変を有する、構造的イメージングを用いて、臨床的および非侵襲的なEEG日付を統合、およびてんかんの発生源の位置を推定する機能的撮像データを含みます。
第二段階は、電極軌道の正確な手術計画です。外科医は、エルを中心に、安全な無血管電極の軌道を確認する必要がありますectrodeの皮質表面の静脈から脳回とリモートの冠でエントリー、及び直交頭蓋骨を横断します。さらに全体の注入装置は、十分に妥当電極間の間隔と無電極の衝突で、考案されなければなりません。
ビジーてんかん手術実際にIC EEG電極の移植を案内する3DMMIモデルを生成する可能性は、以前に11実証されています。また、3DMMIの使用は、臨床的意思決定に付加価値を与えるという原則を実証しました。前向き研究では、3DMMIの開示は、54分の43(80%)のケースでは、管理のいくつかの側面を変更し、特に深電極12の212分の158(75%)の位置を変更しました。
3DMMIを容易にするソフトウェアパッケージの範囲が存在します。これらは、手術室で使用されている市販のニューロプラットフォーム、専門的な計画ソフトウェア・スイート同盟を含みますニューロプラットフォームと研究志向のスタンドアローン画像の統合と可視化プラットフォームと。これらのプラットフォームの増加の機能性、柔軟性と汎用性としては、臨床実践にそれらを翻訳の使いやすさと可能性が相応に減少します。
私たちは、てんかんの治療のためのマルチモダリティ画像の統合、高度な3Dの視覚化とSEEG電極の配置計画12,13用のカスタム設計されたソフトウェアを開発しました。重点は、臨床パイプラインにリアルタイムの臨床医によってソフトウェアの使用、および迅速な取り込みを可能にする、臨床シナリオで使いやすさにあります。ソフトウェアはNiftyReg、NiftySegとNiftyViewを組み合わせた翻訳イメージングプラットフォーム14上で動作します。
本稿では臨床現場でソフトウェアを使用するためのプロトコルが出て設定されています。画像の共同登録、関心領域のセグメント化、脳分割、抽出するステップ専用の血管イメージング15、、3Dモデルを構築するSEEG注入を計画し、急速に手術室にモデルや計画をエクスポートから血管が記載されています。新規ツールは、注入の安全性および有効性を増加させ、実質的に計画の継続時間を減少させる、多軌道13を計画自動化のために記載されています。
要約すると、画像の統合および3D視覚化のための重要なステップは、ニューロシステムへの画像の同時登録、脳のセグメンテーション、血管および他の構造や領域、およびエクスポートがあります。このプロセスは、以前に市販されている画像統合ソフトウェアを使用して、グループで行いました。 4時間 – このパイプラインの欠点は、2を取るプロセス全体で、撮影した時間でした。当社の社内のソフトウェア・プラットフォームを使用して、このパイプラインは大幅に簡略化され、そして1で完了することができます – 2時間。また、手動又はコンピュータ支援で行うことができます。このソフトウェアにSEEG電極軌道の手術計画の追加機能があります。マニュアル計画の上にCAPの利点は、精度を増加したリスクを低減し、速度を増加し、他の場所で議論されているされている(Nowell らは 、プレスでは、スパークスら 、投稿中)。
社内のソフトウェアプラットフォームは、連続(d)にあります新しいツールと機能を備えたevelopmentは、術前評価および外科的管理のすべての段階をサポートするために追加されています。それぞれの新しいバージョンのリリースで厳密な試験が必要です。ソフトウェアの現在の制限は、他のプラットフォームに存在し、高度な3D可視化のために貴重な追加で高品質のボリュームレンダリングの欠如が挙げられます。また、輸出は、現時点で選択されたニューロ会社とのみ互換性があります。これらの制限は、私たちのユニット内のソフトウェアの臨床的有用性に影響を与えていない、と他のセンターへの技術の普及を遅らせていません。
このソフトウェアの重要性は、それが前のグループが3DMMIを使用していない理由として挙げているの障壁を除去することです。解決策は、専門のトレーニングや専門知識を必要とせず、1つのプラットフォームでツールを使用して簡単に提供し、時間と費用対効果であり、容易に臨床診療に翻訳されています。我々は、pを持っていますLANはてんかん外科をサポートするために、ソフトウェアにさらなる革新を追加します。さらに、方法は簡単にそのような雄弁皮質、焦点lesioningと標的刺激の配信に近い低悪性度の腫瘍の切除などの脳神経外科の他の領域に適用することができます。より挑戦的な例は、上に取られるとのような低侵襲性治療が一般的な慣行を入力として3DMMIで正確な手術計画ツールは、現代の手術においてますます重要になる可能性があります。
The authors have nothing to disclose.
このプログラムは、保健省とウェルカム・トラスト健康イノベーション・チャレンジ基金(HICF-T4-275、プログラムグラント97914)によってサポートされています。私たちはてんかん学会MRIスキャナをサポートするためのウォルフソン・トラストおよびてんかん学会に感謝しています。この作品は、ヘルスリサーチ研究所(NIHR)によってサポートされていましたロンドン大学病院バイオメディカル研究センター(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 |