Aktivitetene som vises i videoen og beskrevet her faller innenfor en større-enn-minimal-risiko IRB ved University of Rochester Medical Center. 1. rekruttering Etablere et høyt gjennom-sette program for pre-operative kognitive og MRI-basert vurdering for å fange pasienter fra alle henvisende tilbydere på en betimelig og effektiv måte. Involvere de administrative og kliniske ansatte i den bredere innsats.Merk: et konkret skritt som har vist seg effektiv var etablering av en gruppe e-postliste som automatisk sendes av behandlende kirurg (eller noen på deres støttepersonell) når en ny pasient presenterer til klinikken som kan være en kandidat for rekruttering til Brain Kartlegging program. 2. pre-operative MRI-kartlegging Anskaffe MRI-data på en 3T MRI-skanner med en 64-kanals hode spole ved Center for Advanced Brain Imaging og nevrofysiologi (formelt kjent som “Rochester Center for Brain Imaging”) ved University of Rochester Medical School. Bruk standard sekvenser for fet Mr og DTI tillater full Brain Imaging, som beskrevet i tidligere publikasjoner7,8,9,10,11,12,13 ,14,15,16,17,18,19,20,21,22 ,23,24,25. Overvåke fiksering og registrere åndedrett og hjertefrekvens samlet under alle fMRI for regresjon avstøy forundrer.Merk: i løpet av de siste 10 årene har vi utviklet et bibliotek med funksjonelle Mr-eksperimenter for å kartlegge språk (talte, hørbar, enkeltord, hele setninger), motorisk funksjon (fra intransitive finger, tunge og fot bevegelser til høyt nivå Transitive handlinger), musikk evne, matematikk og tall kunnskap, og grunnleggende sensorisk funksjon (f. eks, retinotopic kartlegging til kart over lavt nivå visuell prosessering11,14,24). Alle eksperimenter, materialer og analyse skript er tilgjengelige på www.openbrainproject.org. 3. nevropsykologiske testing Vær forsiktig under alle kognitive tester for å sikre at pasientene er komfortable, sikres ved hjelp av en ergonomisk optimalisert oppsett (figur 1) og ved å bygge hyppige pauser (hver 8 min) inn i strukturen av alle tester. Har alle lav karakter svulst pasienter fullføre følgende tester 1 måned før operasjonen, 1 måned etter operasjonen, og 6 måneder etter operasjonen (tester 12 og 13 er fullført bare på pre-operative og 6 måneder etter-operative tid poeng)28,29 ,30,31,32. Spontan tale (cookie Theft Picture33, Askepott Story34,35,36). Kategori flyt (handlinger, semantiske kategorier, ord som begynner med F, A, S). Word Reading og repetisjon (substantiv, verb, adjektiv, ikke-ord, matchet på lengde og frekvens). Navngivning av Snodgrass objekt (n = 26037). Hørbar navngiving (n = 6038). Høy-Cloze setning ferdigstillelse (30 min). Birmingham objekt Recognition batteri (LUCASIANSK, inkludert lengde | Størrelse | Orientering | Gap Matching | Overlappende tall | Dømmer visninger | Objekt Virkelighets avgjørelse39). Hørsel minimal par diskriminering (f. eks , PA vs. da, ga vs. ta31,40). Setnings bilde Matching (inkludert reversibel Passives40). Color Naming og Farnsworth Munsell Hue sortering41. Cambridge Face test30,42. California verbal Learning test (43) Weshler IQ (44,45,46). De viktigste tiltakene for å evaluere språk utfall er tester 4-6; karakteriserer bredere evner sikrer nedsatt funksjonsevne på å navngi testene er ikke på grunn av generell ytelse nedgang47.Merk: i det siste har vi brukt en kombinasjon av programvare presentasjons plattformer for å kontrollere stimulans presentasjon og respons opptak under pre-og post-operative testing. Vi er for tiden å designe en enkelt plug-and-Play-plattform for å støtte alle kognitive tester (pre, intra-og post-operative testing) samt stimulans presentasjon og respons opptak under funksjonell MRI (se nedenfor for beskrivelse av StrongViewTM ). StrongView, sammen med bygget-inne nevropsykologiske prøver, ville være anvendelig for dataoverføre (åpen med lisens) for www.openbrainproject.org. 4. Neuroanesthesia og ergonomi av intraoperativ språk kartlegging Bruk bedøvelse teknikker for våken craniotomies48,49,50; ved University of Rochester, våken craniotomies er vanligvis utføres ved hjelp av en sovende-våken-sover tilnærming. Unngå premedications som antiepileptika og Anxiolytika som de kan svekke kognitiv funksjon og bidra til fremveksten delirium. Bruk standardskjermer (EKG, NIBP, puls oksymetri) og indusere generell anestesi med intravenøs fentanyl (0,5 mg/kg), lidokain (1-1.5 mg/kg) og propofol (1-2 mg/kg). Bruk en luft luftveier for mekanisk ventilasjon. Plasser pasienten sideveis eller delvis sidelengs med hodet festet i en festet ramme; som beskrevet i videoen, pasient posisjonering avhenger av plasseringen av lesjon og den planlagte kraniotomi vinduet, samtidig som det tas hensyn til at typer kognitiv testing pasienten vil bli bedt om å utføre en gang våken under operasjonen. Påfør analgesi på pinnen og snittstedet (30 mL 0,5% lidokain, 30 mL 0,5% Sensorcaine ren, 6 mL av natrium bikarbonat). I denne perioden bør du plassere test utstyret (liten skjerm, videokameraer, retningsmikrofoner). Bestem størrelsen på kraniotomi vindu av flere faktorer, som varierer i sin vekting i henhold til resultatene av pre-operative klinisk kartlegging av pasientens hjerne, funksjonelle hjernen kartlegging studier, og planen for intra-operative kartlegging. I tilfellet som er beskrevet i videoen, den behandlende kirurg (Dr. Pilcher) valgte en stor kraniotomi for å få full tilgang til kart positive språk og motor nettsteder i den dominerende halvkule. I begynnelsen av våken-fase, avvikle sedasjon (lokale smertestillende brukes før snitt). Fjern luft luftveiene når pasienten gjenvinner bevisstheten. Det er ingen eller minimal sedasjon under våken fase. Bruk electrocorticography (ECoG) til å overvåke etter-utslipp (subklinisk epileptiform utslipp indusert av kortikale stimulering) for å sikre at DES nivåer er satt til rett under etter-utslippet terskel. DES kartlegging prosedyren starter ved å finne etter utslippet terskelen, og justering stimulering amplitude (i trinn av. 5 milliamp). Juster stimulering amplitude gjennom kartlegging sesjon (2 til 15 mA) ved skjønn av behandlende kirurg. Pasientene ser stimuli på en skjerm og kan snakke og flytte sine underarmer og hender. 5. prosedyrer for å anskaffe forsknings-grade data under intraoperativ direkte elektrisk stimulering kartlegging Kjør alle intraoperativ kognitive tester på en spesialbygd hardware/software system kalt ‘ StrongView ‘, tilgjengelig på www.openbrainproject.org. Maskinvaren fotavtrykk er selvforsynt på en liten vogn, og er utstyrt med en uavhengig backup batteristrøm kilde, høyttalere, tastatur og berøringsskjerm. Personen ladet med å kjøre den kognitive testingen kan starte, stoppe og pause stimulans presentasjonen, mens kontinuerlig opptak (lyd og video) i løpet av saken. Bruk et lyd system på handlevognen slik at en retningsbestemt mikrofon som er trent på pasientens munn, som strømmer gjennom en splitter. En kanal som kommer ut av splitteren går gjennom en forsterker og direkte til en høyttaler. Dette gjør at kirurger og forskere enkelt kan høre pasientens reaksjoner mot bakgrunnsstøyen fra operasjonsstuen med null merkbar forsinkelse (dvs. eliminerer ekko effekter). Den andre kanalen fra splitter går til PC på mobil cart, hvor det er tid-stemplet, innspilt og lagret (disse filene brukes for offline analyse). StrongView har også en egen (frittstående) lyd system som består av en andre retningsbestemt mikrofon også trent på pasienten, en retningsbestemt mikrofon trent på kirurger, og en “støy” mikrofon i et hjørne av operasjonsstuen for å prøverommet tone for subtraksjon fra de viktigste lydfilene. De tre lydkanaler mates til en MIDI, og til en annen datamaskin som registrerer hver kanal separat. Denne andre lyd system gir redundans bør det primære systemet mislykkes, alle verbale svar på pasienten vil være tilgjengelig for offline analyse. Fest en kommersielt tilgjengelig Eter skjerm L-brakett til operasjonsstuen (eller) ved hjelp av en eller bord klemme. Feste bevegelig armer (f. eks, Manfrotto 244 variabel friksjon Magic Arms) til Eter skjermen L-brakett, og de bevegelig armene støtte pasienten Monitor, retningsbestemt mikrofoner, videokamera trent på pasientens ansikt, og en ekstra skjerm til tillate et forskerteam medlem eller operasjonsstuen sykepleier for enkelt å se hva pasienten ser mens du samhandler med pasienten. Kjør alle nødvendige kabler for skjermer, mikrofoner og kamera langs armen og beskytte med plast slange sikret med borrelås.Merk: ingenting av dette utstyret må steriliseres slik det er (kun noen gang) på den ikke-sterile siden av feltet (figur 1). Denne måten å støtte stimulans presentasjon og respons opptaksutstyr gir maksimal fleksibilitet til å ta hensyn til ulike ergonomi av kognitiv testing i henhold til pasientens posisjonering som varierer saken etter sak, men gir en pålitelig og stabil plattform for å feste utstyr. Også, og viktigst, fordi alle skjermer, mikrofoner og kameraer er festet til OR-tabellen via én enhet (Eter skjermen L-brakett), hvis plasseringen av tabellen er justert i tilfelle dette ikke påvirker testingen oppsettet. (Merk at oppsettet som vises i figur 1 er fra en tidligere generasjon oppsett der en gulv-montert stativ støttet pasienten skjermen, mikrofon og videokamera, at gulvet montert stativet har blitt erstattet siden 2018 med Eter skjermen L-brakett). Også, og viktigst for pasientens sikkerhet, hele oppsettet for kognitiv testing kan brytes ned i mindre enn 20 sekunder i tilfelle bør en emergent situasjon presentere seg selv som mandater full og uhindret tilgang til pasienten (f. eks, til pasientens luftveiene). Hjertet av StrongView er et fleksibelt programvaresystem for i) å presentere stimuli (visuell, hørbar) til pasienter og registrere pasientens svar (verbal, knappe respons, video), II) å registrere alle eksperimentelt-relevante hendelser midlertidig og tiltak (stimulans på, ECoG, kontakt med hjernen av direkte elektrisk stimulator sonde, pasientens svar); III) og kommunikasjon med skallen navigasjonssystemer for å oppnå den 3 dimensjonale koordinat for hver påføring av direkte elektrisk stimulering. StrongView tillater on-line re-kalibrering av eksperimentelle variabler som stimulans varighet, Inter-stimulans-intervaller, tilfeldig, antall repetisjoner eller blokker av stimuli, og kontroll av pasientens video-og lydkanaler. StrongView streamer pasienten videokamera, den elektroniske ECoG data, og stimulans at pasienten er for tiden ser/hørsel til en stasjonær skjerm, som også er speilet på en stor skjerm som er i siktelinjen av kirurgen. Fest en PHOTODIODE til pasient monitoren, og lever inn i en åpen kanal på ECoG-forsterkeren. Dette gir en timelig sync mellom presentasjon av hver stimulans og ECoG for offline analyse. Bruk skallen navigasjon maskinvare og programvare (ved University of Rochester, BrainLab Inc., München, Tyskland) i alle tilfeller av kirurgisk team for intra-operative skallen navigasjon basert på pre-operative Mr. Dette er et optisk system bestående av et sett med kameraer som viser operasjonsfeltet og registrerer pasientens hode via en fast registrerings stjerne som er festet til drifts tabellen (se figur 1). Nærmere bestemt, etter at pasienten er satt i headholder, men før drapering, bruk ansikts fysiognomi av pasienten til å registrere pasientens hode til preoperativ MRI. Dette gjør at pre-operative MRI (funksjonell og strukturell) skal bringes i direkte innretting med pasientens hjerne på operasjonsbordet. Fest en ekstra (mye mindre) registrerings stjerne til den bipolare stimulator (se figur 1) og bruk til å registrere stimulator lengde og posisjon i feltet. Dette gjør det mulig for Forskergruppen å tilegne seg den nøyaktige plasseringen av hvert punkt for stimulering, samt margene i reseksjon, i forhold til pre-operative MRI. Som nevnt ovenfor, er StrongView forbundet med skallen navigasjonssystem (ved University of Rochester, BrainLab, tilkobling via IGT link) for å tillate for sanntids streaming (og tid stempling) av koordinatene til direkte elektrisk stimulering kartlegging. StrongView er nå utviklet for å grensesnitt med andre skallen navigasjonssystemer (f. eks stryker).Merk: aspekter av StrongView som støtter administrasjon og datainnsamling under kognitive og fMRI eksperimenter, sammen med et bibliotek med tester, vil være tilgjengelig (åpen tilgang) på OpenBrainProject.org. Beta-versjoner er tilgjengelige før fullversjonen ved å kontakte den tilsvarende forfatteren. Hele StrongView Suite, som inkluderer hardware-systemer for å integrere med Electrocorticography og skallen navigasjonsprogramvare, er tilgjengelig for klinikere og forskere ved å kontakte den tilsvarende forfatteren. Disse datainnsamlings verktøyene vil bli confluent med en pipeline for etterbehandling og åpne data konsortium, som skal lanseres i 2020 på OpenBrainProject.org.