Summary
La metodologia SEEG è semplificata e resa più veloce con un robot stereotassico. È necessario prestare particolare attenzione alla registrazione della risonanza magnetica volumetrica preoperatoria al paziente prima dell'uso del robot in sala operatoria. Il robot semplifica la procedura, portando a tempi operativi ridotti e impianti accurati.
Abstract
La metodologia SEEG ha guadagnato favore in Nord America nell'ultimo decennio come mezzo per localizzare la zona epilettogena (EZ) prima della chirurgia dell'epilessia. Recentemente, l'applicazione di un sistema di guida stereotassica robotica per l'impianto di elettrodi SEEG è diventata più popolare in molti centri per l'epilessia. La tecnica per l'utilizzo del robot richiede estrema precisione nella fase di pianificazione pre-chirurgica e poi la tecnica viene snellita durante la parte operatoria della metodologia, in quanto il robot e il chirurgo lavorano di concerto per impiantare gli elettrodi. Qui è dettagliata la precisa metodologia operativa di utilizzo del robot per guidare l'impianto degli elettrodi SEEG. Viene anche discussa una delle principali limitazioni della procedura, vale a dire la sua forte dipendenza dalla capacità di registrare il paziente a un'immagine di risonanza magnetica volumetrica (MRI) preoperatoria. Nel complesso, questa procedura ha dimostrato di avere un basso tasso di morbilità e un tasso di mortalità estremamente basso. L'uso di un sistema di guida stereotassica robotica per l'impianto di elettrodi SEEG è un'alternativa efficiente, veloce, sicura e accurata alle tradizionali strategie di impianto manuale.
Introduction
Si stima che l'epilessia refrattaria dal punto di vista medico (MRE) affligga quindici milioni di persone in tutto il mondo1. Molti di questi pazienti, quindi, potrebbero essere trattati con la chirurgia. La chirurgia dell'epilessia si basa sulla localizzazione precisa della zona epilettogena teorizzata (EZ) al fine di guidare le resezioni chirurgiche. Jean Tailarach e Jean Bancaud hanno sviluppato la metodologia della stereoelettroencefalografia (SEEG) nel 1950 come metodo per localizzare più accuratamente l'EZ basato sull'elettrofisiologia in situ del cervello epilettico sia nelle strutture corticali che profonde 2,3. Tuttavia, solo di recente la metodologia SEEG ha iniziato a guadagnare favore in tutto il Nord America4.
Varie tecniche e tecnologie sono utilizzate in tutto il mondo come parte della metodologia SEEG, basata sull'esperienza clinica di diversi professionisti e centri per l'epilessia 5,6,7. Recentemente, tuttavia, c'è stata un'evoluzione delle tecniche chirurgiche utilizzate per impiantare elettrodi SEEG, al di là delle classiche strategie manuali basate sulla testa. In particolare, l'uso di sistemi robotici di guida stereotassica ha dimostrato di essere un'alternativa accurata per l'impianto SEEG8. L'impianto robotico può essere utilizzato in modo sicuro ed efficace da coloro che hanno esperienza chirurgica e sono alla ricerca di un approccio più rapido e automatizzato all'impianto degli elettrodi.
Qui vengono discussi i passi specifici intrapresi quando si impiega l'uso di un sistema di guida stereotassica robotica per l'impianto di elettrodi SEEG. Sebbene la metodologia SEEG sia stata precedentemente descritta, qui particolare attenzione viene data alla tecnica chirurgica impiegata con l'uso del robot9.
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Protocol
Tutti i dispositivi utilizzati nel presente documento sono approvati dalla FDA e il protocollo contenuto nel presente documento costituisce lo standard di cura presso il nostro istituto. Come tale, non era necessaria alcuna approvazione dell'IRB per i dettagli di questo protocollo.
1. Fase preimpianto
- Creare un'ipotesi anatamo-elettroclinica (AEC).
NOTA: La creazione dell'ipotesi AEC si basa sul coordinamento di più tecniche non invasive per identificare il potenziale EZ. Un team di esperti, tra cui epilettologi, radiologi e chirurghi dell'epilessia, in genere convoca una riunione per discutere i dati clinici per ciascun paziente al fine di creare l'ipotesi AEC, che funge da ipotesi iniziale per l'EZ del paziente. I dettagli di come questo viene realizzato vanno oltre lo scopo di questo articolo. - Identificare la migliore metodologia per il monitoraggio invasivo a seconda della posizione dell'ipotesi AEC. La Tabella 1 elenca i diversi scenari per i quali il SEEG è preferito rispetto alle griglie subdurali (SDG) con o senza elettrodi di profondità per il monitoraggio invasivo.
- Dopo che un paziente è considerato un candidato per la valutazione SEEG, creare una strategia di impianto.
NOTA: La strategia di impianto dovrebbe coprire adeguatamente l'area identificata come parte dell'ipotesi AEC e la più ampia rete epilettogena in generale e le aree limitrofe della corteccia eloquente. Questo monitoraggio aiuta il chirurgo a definire i bordi della resezione.- Ottenere una risonanza magnetica volumetrica preoperatoria e CTA.
- Trasferire le immagini in formato DICOM al software di pianificazione nativo del robot stereotassico ed eseguire la fusione delle immagini (risonanza magnetica T1+Gadolinio fusa con CTA).
NOTA: la fusione delle immagini viene eseguita automaticamente dal software del robot. Basta selezionare gli studi che devono essere fusi. - Pianificare la traiettoria di ogni singolo array di elettrodi all'interno della ricostruzione 3D della fusione MRI-CTA, assicurandosi di massimizzare il campionamento da una moltitudine di aree, comprese le aree corticali e sottocorticali superficiali, intermedie e profonde all'interno dell'ipotesi AEC.
- Definite ogni traiettoria selezionando manualmente il punto di ingresso della superficie e il punto di destinazione profondo per ciascun elettrodo.
NOTA: In genere, è meglio utilizzare inizialmente una distanza di lavoro di 150 mm dalla piattaforma di perforazione al punto di destinazione profondo e quindi regolare la profondità per ridurre al massimo la distanza di lavoro al fine di migliorare la precisione dell'impianto.
- Definite ogni traiettoria selezionando manualmente il punto di ingresso della superficie e il punto di destinazione profondo per ciascun elettrodo.
- Verificare ogni traiettoria di impianto.
- Rivedere ogni elettrodo nella ricostruzione di fusione 3D MRI-CTA singolarmente per assicurarsi che la traiettoria non comprometta alcuna struttura vascolare, regolando le traiettorie secondo necessità.
- Rivedere lo schema generale di impianto nella ricostruzione MRI 3D, valutando eventuali collisioni di traiettoria.
- Verificare che i punti di ingresso della superficie siano tutti distanti almeno 1,5 cm sulla superficie della pelle, poiché qualsiasi cosa più vicina di questo sarebbe proibitiva per l'impianto in seguito.
2. Tecnica operativa
- In sala operatoria, preparare il paziente e posizionarlo supino mentre prepara il robot stereotassico per la chirurgia.
- Intubare in anestesia generale secondo le raccomandazioni dell'anestesista. Utilizzare propofol per un'anestesia sufficiente e verificare mediante adeguate registrazioni elettrofisiologiche certificate da un epilettologo clinico.
- Fissare la testa del paziente utilizzando un supporto per la testa di fissaggio a tre punti.
NOTA: questo è un telaio Lexell standard a 4 punti. Occasionalmente uno dei pali anteriori verrà rimosso per facilitare la registrazione del robot al paziente, come descritto più avanti. Pertanto, la fissazione viene definita 3 punti. - Posizionare il robot alla testa del paziente, in modo tale che la distanza tra la base del braccio robotico e il punto medio del cranio sia di 70 cm. Blocca il robot in posizione e fissa il supporto della testa a tre punti al robot.
NOTA: Non apportare ulteriori modifiche alla posizione del paziente o del robot dopo questo tempo. Qualsiasi ulteriore aggiustamento dopo questo punto comporterà potenzialmente imprecisioni di impianto. - Utilizzare il sistema di riconoscimento facciale semiautomatico basato su laser per registrare la risonanza magnetica volumetrica preoperatoria con il paziente, seguendo tutte le istruzioni fornite dal robot.
- Calibrare il laser utilizzando lo strumento di calibrazione della distanza impostata.
- Selezionare manualmente i punti di riferimento anatomici del viso preimpostati con il laser. La registrazione viene quindi completata poiché il robot scansiona automaticamente la superficie facciale.
- Confermare l'accuratezza della registrazione correlando ulteriori punti di riferimento di superficie indipendenti con la risonanza magnetica registrata.
NOTA: Le traiettorie pianificate vengono quindi verificate automaticamente dal software del robot.
- Preparare e avvolgere il paziente in modo sterile standard.
- Coprire il braccio di lavoro robotico utilizzando plastica sterile.
- Fissare la piattaforma di perforazione, con una cannula di lavoro da 2,5 mm, al braccio robotico.
- Impiantare i bulloni lungo le traiettorie designate.
- Selezionare la traiettoria desiderata sul touch screen del robot.
- Premere il pedale del robot per avviare il movimento del braccio robotico sulla traiettoria corretta. Quando viene raggiunta la posizione corretta, il braccio viene automaticamente bloccato dal robot.
- Inserire un trapano da 2 mm attraverso la cannula di lavoro e usarlo per creare un foro stenopeico attraverso l'intero spessore del cranio.
- Aprire la dura con un perforatore durale isolato usando il cauterizzazione monopolare a bassa impostazione.
NOTA: L'apertura della dura può essere particolarmente impegnativa nei bambini piccoli. Poiché la dura non è completamente aderente agli strati interni del cranio, è molto facile spostare piuttosto che aprire la dura senza accorgersene. - Bullone guida vite saldamente in ciascun foro del perno.
- Misurare la distanza dalla piattaforma di perforazione al bullone di guida utilizzando un righello sterile.
NOTA: si tratta di una distanza fissa correlata alla lunghezza dell'adattatore di foratura.- Sottrarre questa distanza misurata dal valore della distanza "dalla piattaforma al bersaglio" utilizzata nella pianificazione della traiettoria.
NOTA: Ricorda che la raccomandazione è di utilizzare sempre la piattaforma standard da 150 mm per la distanza target, a meno che non sia necessario modificare questa distanza. L'utilizzo di questo standard semplificherà questo passaggio in sala operatoria. - Registrare e annotare il risultato in quanto verrà utilizzato in seguito come lunghezza finale dell'elettrodo impiantato.
- Sottrarre questa distanza misurata dal valore della distanza "dalla piattaforma al bersaglio" utilizzata nella pianificazione della traiettoria.
- Misurare e annotare la lunghezza finale dell'elettrodo e assicurarsi che corrisponda alla lunghezza appena calcolata per il bullone. Assicurarsi che l'elettrodo e il bullone abbiano etichette corrispondenti per evitare confusione in seguito durante l'impianto dell'elettrodo.
- Ripetere i passaggi 2.2.1 – 2.2.7 per ogni bullone (cioè impiantare tutti i bulloni) e contrassegnare tutti gli elettrodi di conseguenza.
- Cambia i guanti chirurgici e apri un nuovo campo sterile.
- Impiantare tutti gli elettrodi alla profondità target tramite i bulloni impiantati.
- Inserire uno stiletto di 2 mm di diametro attraverso il bullone guida alla profondità desiderata dell'elettrodo finale calcolata dopo l'impianto del bullone in precedenza.
- Inserire immediatamente l'elettrodo attraverso il bullone dopo aver rimosso lo stiletto e avvitare l'elettrodo nel bullone per il fissaggio.
- Assicurarsi che l'elettrodo sia etichettato in modo appropriato.
- Ripetere i passaggi 2.4.1 – 2.4.3 per ogni elettrodo.
- Collegare gli elettrodi all'hardware di elettrofisiologia clinica.
- Avvolgere la testa del paziente utilizzando la tecnica standard di bendaggio della testa.
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Representative Results
L'indicatore assoluto del successo dopo l'uso della metodologia SEEG è la libertà convulsiva per il paziente, che alla fine segue il successo degli impianti di elettrodi, le registrazioni elettrofisiologiche di successo e la resezione di successo dell'EZ. Tale caso è illustrato nella Figura 1. I pannelli A e B della Figura 1 mostrano due test (tomografia computerizzata a emissione di positroni singoli (SPECT) e magnetoelettroencefalografia (MEG), rispettivamente) che aiutano nella creazione dell'ipotesi AEC. Tuttavia, la discussione sull'identificazione dell'EZ e sul completamento della successiva resezione esula dallo scopo di questo articolo. Tuttavia, quando la valutazione SEEG dimostra che un paziente è un candidato chirurgico scadente per una serie di motivi (sovrapposizione AEC con corteccia eloquente, epilitogenicità multifocale, ecc.) aiutare un paziente a evitare l'intervento chirurgico può certamente essere classificato come uno studio di successo. Qui l'attenzione è invece sul posizionamento anatomico di successo degli elettrodi e sull'assenza di complicanze come indicatore di successo utilizzando questa metodologia. Come tale, la Figura 1C mostra il posizionamento di un elettrodo nell'area opercolare frontale e insulare dorsale. La figura 1D mostra la resezione dell'opercolo destro e dell'insula in un'immagine di risonanza magnetica T1 post-operatoria.
La Figura 2 illustra la configurazione appropriata della sala operatoria, il corretto posizionamento dei bulloni e l'impianto dell'elettrodo per la metodologia SEEG. In uno studio su 200 pazienti sottoposti a un totale di 2.663 impianti di elettrodi SEEG presso il nostro centro, solo 5 pazienti hanno avuto complicanze. I tassi di infezione della ferita, complicanze emorragiche e deficit neurologico transitorio erano 0,08% / elettrodo, 0,08% / elettrodo e 0,04% / elettrodo per un tasso di morbilità totale del 2,5% / paziente e un tasso di mortalità dello 0% / paziente.
| Scenario clinico | Metodo di scelta | Seconda opzione |
| Risonanza magnetica lesionale: la potenziale lesione epilettogena è localizzata superficialmente, vicino o in prossimità della corteccia eloquente. -O- Risonanza magnetica non lesionale: EZ ipotetica situata in prossimità della corteccia eloquente |
SBG | SEEG |
| Risonanza magnetica lesionale: la potenziale lesione epilettogena si trova nelle aree corticali e sottocorticali profonde. -O- Risonanza magnetica non lesionale: l'ipotetica EZ è profondamente localizzata o localizzata in aree non eloquenti. |
SEEG | SBG con profondità |
| Necessità di esplorazioni e/o reoperazioni bilaterali | SEEG | SBG con profondità |
| Dopo il guasto delle griglie subdurali | SEEG | SBG con profondità |
| Quando l'ipotesi AEC suggerisce il coinvolgimento di una rete epilettica multilobare più estesa. | SEEG | SBG con profondità |
| Sospetta epilessia del lobo frontale in uno scenario di risonanza magnetica non lesionale. | SEEG | SEEG |
Tabella 1. Criteri di selezione per SDG (con o senza elettrodi di profondità) vs. SEEG per il monitoraggio invasivo di pazienti con epilessia focale refrattaria dal punto di vista medico.
Figura 1: Componenti della metodologia STEREO-ELETTRO-ENCEFALOGRAFIA. I pannelli A e B mostrano test di localizzazione preimpianto non invasivi (come SPECT ictale - A e MEG - B) che dimostrano una potenziale epilettogenicità localizzata nelle aree opercolari-insulari destre. Il pannello C raffigura la posizione dell'elettrodo R, nell'area opercolare frontale e insulare dorsale, da cui l'attività epilettica è stata dimostrata da potenziali di campo locali. Il pannello D raffigura l'immagine MRI T1 post-operatoria (vista sagittale), che dimostra la resezione opercolare destra e insulare. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 2: Metodo robotico STEREO-ELETTRO-ENCEFALOGRAFIA. La figura rappresenta un'immagine digitale intraoperatoria della tecnica robotica, durante la fase di perforazione. Il braccio robotico guida con precisione la fase di foratura, consentendo (dopo aver aperto la dura e la posizione del bullone di guida) l'impianto finale dell'elettrodo di profondità. Il braccio robotico è dotato di un adattatore da 2,55 mm, che consente un allineamento preciso della punta da 2,5 mm. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
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Discussion
La definizione meticolosa dell'ipotesi AEC unita a un'attenzione particolarmente dettagliata alla progettazione della strategia di impianto è in definitiva ciò che determinerà il successo della metodologia SEEG per ogni singolo paziente. Pertanto, un'attenta pianificazione pre-chirurgica della procedura è fondamentale e rende relativamente semplice un intervento chirurgico a basso rischio. Generalmente è meglio orientare le traiettorie ortogonalmente alla linea mediana sagittale, facilitando così una più facile correlazione anatomo-elettrofisiologica in futuro e ottenendo anche una maggiore precisione durante l'impianto. Tuttavia, in alcuni casi è possibile utilizzare traiettorie oblique. In particolare, quando una traiettoria obliqua consente il campionamento di più bersagli all'interno dell'ipotesi AEC, ciò può essere preferibile in quanto ridurrà il numero totale di elettrodi che devono essere impiantati per un campionamento adeguato. La strategia di impianto dovrebbe quindi tenere conto dell'organizzazione spaziotemporale tridimensionale, dinamica e multidirezionale dell'attività epilettica e dei percorsi che segue.
Poiché l'uso del robot stereotassico è così critico per l'intera tecnica operatoria qui descritta, si raccomanda che un chirurgo acquisisca esperienza pratica nel lavorare con uno di questi robot intraoperatori prima di utilizzarlo in sala operatoria. La familiarità con il funzionamento dell'hardware e del software associati al sistema di guida stereotassica non solo migliorerà la sicurezza del paziente, ma aumenterà anche la velocità della procedura e faciliterà un'esperienza operativa semplificata. Inoltre, come dettagliato nel protocollo, è importante che il chirurgo e tutti gli assistenti cambino i guanti chirurgici e apra un nuovo campo sterile dopo l'impianto di tutti i bulloni e prima dell'impianto degli elettrodi. Questo è fatto per prevenire l'infezione.
Un'attenzione a questa metodologia è l'importanza di registrare accuratamente il paziente per la ricostruzione 3D della risonanza magnetica preoperatoria. Qualsiasi variazione nella registrazione, o deviazione da essa, si manifesterà in una diminuzione dell'accuratezza dell'impianto per ciascun elettrodo. È quindi fondamentale che la registrazione sia meticolosamente controllata durante tutta la procedura di impianto per assicurarsi che inizi correttamente e rimanga tale. Qualsiasi preoccupazione di un impianto impreciso dovrebbe essere soddisfatta con la verifica della registrazione e, se necessario, la nuova registrazione.
In definitiva, ci sono molti modi per completare l'impianto stereotassico di questi elettrodi di profondità, ma nell'esperienza degli autori, l'uso del robot stereotassico fornisce un'esperienza operativa molto preferibile (efficiente e precisa), nonché un tasso di morbilità molto basso e un tasso di mortalità estremamente basso. Inoltre, uno studio precedente sull'accuratezza dell'impianto ottenuta con questo protocollo ha mostrato alti livelli di accuratezza dell'impianto10. I risultati e le conclusioni qui riportati sono congruenti con la letteratura precedentemente pubblicata riguardante la morbilità della metodologia SEEG 11,12,13,14,15.
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Disclosures
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Acknowledgments
Gli autori non hanno riconoscimenti.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2 mm drill bit | DIXI | KIP-ACS-510 | For opening the cranium |
| Coagulation Electrode Dura | DIXI | KIP-ACS-600 | for opening and coagulating the dura |
| Cordless driver | Stryker | 4405-000-000 | to drive the drill bit |
| Leksell Coordinate Frame G | Elekta | 14611 | For head fixation |
| Microdeep Depth Electrode | DIXI | D08-**AM | SEEG electrodes that are implanted, complete with: guide bolt and stylet, as described in manuscript. |
| ROSA | Medtech | n/a | stereotactic guidance system with robotic arm, complete with: robotic arm, calibration tool, registration laser, head frame attachment, and software, as described in the manuscript. |
| Stylet | DIXI | ACS-770S-10 | for creating a path through the parenchyma for the electrode |
References
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