我们描述的步骤来使用我们的形象整合,可视化和规划癫痫外科的定制设计的软件。
癫痫手术是具有挑战性和使用3D多模态融合图像(3DMMI),以帮助手术前设计是行之有效的。多模态形象整合可以技术要求高,并在临床实践中没有得到充分利用。我们已经开发出形象整合,三维可视化和手术计划的单一软件平台。这里,我们的管道在一步一步的方式描述的,开始图像获取,通过图像配准,手工分割,脑和血管提取,三维可视化和stereoEEG(SEEG)植入的人工规划进行。用软件的传播这个管道可以在其他中心被再现,允许其它组从3DMMI受益。我们还描述了使用自动,多轨迹规划师产生stereoEEG植入计划。初步研究表明,这是规划SEEG植入一个快速,安全,有效的辅助手段。最后,一个简单的soluti对计划和车型出口到商业神经导航系统的实施在手术室计划描述。这个软件是一个有价值的工具,可以支持整个癫痫手术途径的临床决策。
在外科实践中是至关重要的,外科医生欣赏解剖结构以及它们在三维空间彼此的空间关系。这是在神经外科,其中外科医生工作在一个密闭的空间,用有限的可视化,并获得复杂解剖结构尤其重要。尽管如此,到目前为止大多数成像已经向外科医生在传统的平面2D的形式,不同的成像方式往往呈现一个又一个系列。因此,外科医生具有这个数据对于每个患者精神上整合,并将其放置到用于手术前规划解剖学框架。有生成个别病人的大脑,这表明了皮质的解剖3D计算机模型明显的好处,血管,任何存在的病理损伤,以及在同一空间范围1-4其他相关的3D地标。手术前医生可以旋转和改变透明胶片O˚F这些模型中,要充分了解不同的兴趣结构之间的关系,3D。这一原则被称为3D多模态成像(3DMMI)。
手术前评估为癫痫手术的目的是来推断,其中癫痫发作产生的脑的区域的定位,并确保该而不引起显著赤字5被安全地切除。有广泛的诊断成像方式有助于此,包括结构的MRI,氟正电子发射断层扫描(FDG-PET),发作性单光子发射计算机断层摄影(SPECT),脑磁图(MEG)的偶极子,功能磁共振成像(fMRI)和弥散张量成像(DTI)6。癫痫手术非常适合3DMMI,因为它需要的多个数据集的同时解释和考虑的每一个数据集如何与另一个。
在许多情况下,非侵入性的调查失败ŤØ提供的进行切除所需证据的水平。在这些情况下,颅内脑电图(IC EEG)记录是必要的,以确定必须除去,以防止癫痫发作的脑的区域。越来越多的IC脑电图由称为SEEG技术,其中一些记录深度电极放置脑内捕获与癫痫发作在3D 1,7-10相关的电活动的起源和传播进行。
SEEG注入的第一步骤是开发植入的策略,确定脑的需要被取样的区域。这涉及整合临床和非侵入性的脑电图日期,具有结构成像,与任何病变,以及功能成像数据推断癫痫的源的位置。
第二步骤是电极轨迹的精确手术计划。外科医生必须确保安全股骨头缺血性电极轨迹,围绕埃尔在脑回和远离皮质表面静脉和正交穿越骷髅冠ectrode条目。另外整个植入的安排已被精心构思,以合理的电极间距,无电极碰撞。
产生3DMMI模型来指导集成电路EEG电极植入在一个繁忙的癫痫手术实践的可行性先前已被证明11。我们还证明,使用3DMMI的加入赋予在临床决策的价值原则。在前瞻性研究中,3DMMI披露变更管理的某些方面在43/54(80%)的情况下,和特别是改变的二百十二分之一百五十八(75%)深部电极12的定位。
有一系列的软件包,可以方便3DMMI。这些措施包括盟军了在手术室使用市售神经导航平台,专业的规划软件套件与神经导航平台和研究型的独立形象整合和可视化平台。作为这些平台增加它们转化为临床实践的功能性,灵活性和通用性,实用性和可能性相应地减小。
我们已经开发的多模态图像融合,先进的三维可视化和SEEG电极放置规划为12,13治疗癫痫定制设计的软件。强调的是便于在临床方案的使用,从而允许临床医生实时使用的软件,并迅速结合到临床管道。该软件平移成像平台14,结合NiftyReg,NiftySeg和NiftyView上运行。
本文在临床实践中使用该软件的协议列明。图像配准,感兴趣区域的分割,分割大脑,提取的步骤血管从致力于血管影像15,建立3D模型,规划SEEG植入,并迅速出口车型,并计划在手术室进行了说明。一种新的工具,也用于自动多轨迹规划13描述的,增加了注入的安全性和有效性,并大大降低了规划的持续时间。
总之,图像融合和三维可视化的关键步骤是图像配准,脑的分割,血管和其它结构或感兴趣的领域,并且出口到一个神经导航系统。该方法是在组中使用市售的图像集成软件先前执行。这个管道的一个缺点是服用,服用与2的整个过程时间 – 4小时。使用我们的内部软件平台,该管道被大大简化,并且可以在1完成 – 2小时。此外,还存在对这样的软件SEEG电极轨迹手术计划,可手动或使用计算机协助来完成的附加功能。 CAP比手动规划的优点是可提高精度,降低风险和提高速度,并且已经在别处讨论(诺埃尔等 ,In出版社,Sparks 等人 ,提交)。
酒店内的软件平台是在连续ð才有发展,以新的工具和功能被添加到支持术前评估和手术管理的各个阶段。因此,有必要在每个新版本发行严格测试。该软件的当前限制包括缺乏高质量的体绘制,这是目前在其他平台,是一个有价值的除了先进的三维可视化。还出口仅与选定的神经导航公司在目前的时间兼容。这些限制都没有影响我们的单元中的软件的临床效用,并没有减缓了技术的传播到其他中心。
该软件的意义是,它消除了前面的团体已引为理由不使用3DMMI的障碍。该解决方案提供简单的在一个单一的平台上,不需要专门培训或专业技术使用的工具,是时间和成本效益,很容易转化为临床实践。有P局域网,以进一步创新添加到软件来支持癫痫手术。此外,该方法可以很容易地应用于神经外科的其他领域,如切除接近运动性语言中枢,焦损毁和有针对性的刺激交付低品位肿瘤。 3DMMI和精确的手术规划工具有可能成为现代手术日益重要,因为更具挑战性的案件采取和微创治疗进入普遍的做法。
The authors have nothing to disclose.
这个方案已经由卫生署和威康信托基金会健康创新挑战基金(HICF-T4-275,计划资助97914)的支持。我们感谢沃尔夫森基金会和癫痫协会支持癫痫协会MRI扫描仪。这项工作是由美国国家卫生研究院(NIHR)支持伦敦大学学院医院的生物医学研究中心(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 |