Wir beschreiben die Schritte, um unsere kundenspezifische Software für die Bildintegration, Visualisierung und Planung in der Epilepsiechirurgie verwenden.
Epilepsie-Chirurgie ist eine Herausforderung und die Verwendung von 3D-multimodalen Bildintegration (3DMMI) präoperative Planung zu unterstützen ist gut etabliert. Multimodalität Bildintegration kann technisch anspruchsvoll sein und ist in der klinischen Praxis nicht ausgelastet. Wir haben eine einzige Software-Plattform für Bild Integration, 3D-Visualisierung und OP-Planung entwickelt. Hier unsere Pipeline wird in Schritt-für-Schritt-Mode beschrieben, beginnend mit der Bildaufnahme, ausgehend durch Bild Coausrichtung, manuelle Segmentierung, Gehirn und Gefäß Extraktion, 3D-Visualisierung und die manuelle Planung von stereoEEG (SEEG) Implantationen. Mit der Verbreitung der Software kann diese Pipeline in anderen Zentren reproduziert werden, so dass andere Gruppen von 3DMMI zu profitieren. Wir beschreiben auch die Verwendung eines automatisierten Mehrbahnplaner stereoEEG Implantationspläne zu erzeugen. Vorläufige Studien deuten darauf hin, dies ist eine schnelle, sichere und wirksame Ergänzung für SEEG Implantationen Planung. Schließlich ist eine einfache solutiauf für den Export von Plänen und Modellen zu kommerziellen Neuro Systeme für die Umsetzung der Pläne im Operationssaal beschrieben. Diese Software ist ein wertvolles Werkzeug, das die klinische Entscheidungsfindung in der gesamten Epilepsiechirurgie Weg unterstützen können.
In der chirurgischen Praxis ist es wichtig für den Chirurgen miteinander in drei Dimensionen anatomischen Strukturen und ihre räumlichen Beziehungen zu schätzen. Dies ist besonders wichtig in der Neurochirurgie, wo der Chirurg in einem beengten Raum arbeiten, mit begrenzter Visualisierung und Zugriff auf komplexe Anatomie. Trotzdem ist bisher die meisten Bildgebungs wurde Chirurgen in herkömmlichen planaren 2D-Form dargestellt, und verschiedene Bildgebungsmodalitäten werden oft nacheinander in Reihe dargestellt. Als Folge hat der Chirurg diese Daten für jeden Patienten geistig zu integrieren, und legen Sie sie in einem anatomischen Rahmen für die präoperative Planung. Es gibt klare Vorteil 3D – Computermodelle des einzelnen Patienten Gehirn bei der Erzeugung, die die Anatomie der Hirnrinde zeigt, die Blutgefäße, alle pathologischen Läsionen sowie andere relevante 3D – Orientierungspunkte in der gleichen räumlichen Kontext 1-4. Vor der Operation kann der Chirurg drehen und verändern die Transparenz of diese Modelle zu verstehen, in vollem Umfang die 3D-Beziehungen zwischen den verschiedenen Strukturen von Interesse. Dieses Prinzip ist 3D multimodale Bildgebung (3DMMI) bezeichnet.
Das Ziel der präoperativen Beurteilung für Epilepsie – Chirurgie ist die Lokalisierung der Bereich des Gehirns zu schließen , wo Anfälle auftreten, und sicherzustellen , dass diese sicher , ohne dass erhebliche Defizite 5 reseziert werden. Es gibt ein breites Spektrum an diagnostischen Bildgebungsmodalitäten, die dazu beitragen, einschließlich struktureller MRT, fluorodeoxyglucose Positronen-Emissions-Tomographie (FDG-PET), ictal Single-Photon-Emissions-Computertomographie (SPECT), Magnetenzephalographie (MEG) Dipole, funktionellen MRT (fMRT) und Diffusions – Tensor – Bildgebung (DTI) 6. Epilepsiechirurgie ist ideal für 3DMMI geeignet, da sie die gleichzeitige Interpretation von mehreren Datensätzen erfordert, und die Überlegung, wie jeder Datensatz zum anderen bezieht.
In vielen Fällen nicht-invasive Untersuchungen scheitern to bieten das Niveau der Beweis Resektion fortzufahren erforderlich. In diesen Fällen intrakraniellen EEG (IC EEG) Aufnahmen erforderlich, um die Region des Gehirns zu identifizieren, die Anfälle zu verhindern, entfernt werden müssen. Zunehmend wird IC EEG durch eine Technik durchgeführt genannt SEEG, in welchem eine Anzahl von Aufzeichnungstiefe Elektroden angeordnet sind intrazerebral den Ursprung und die Ausbreitung der elektrischen Aktivität zu erfassen , die mit Anfällen in 3D 1,7-10.
Der erste Schritt der SEEG Implantationen ist die Strategie der Implantation zu entwickeln, um die Bereiche des Gehirns definiert, die abgetastet werden müssen. Dies beinhaltet die klinische und nicht-invasive EEG Datum mit Strukturabbildungs Integration mit jeder Läsion, und funktionellen Bildgebungsdaten, die den Ort der Quelle der Epilepsie schließen.
Der zweite Schritt ist die genaue chirurgische Planung der Elektrodenbahnen. Der Chirurg muss sicher avascular Elektrodenbahnen zu gewährleisten, el Zentrierungectrode Einträge an der Krone des gyri und entfernt von kortikalen Oberfläche Venen und den Schädel orthogonal durchquert. Zusätzlich wird die gesamte Implantationsanordnung gut konzipiert werden, mit angemessenen Abstand zwischen den Elektroden und keine Elektrode Kollisionen.
Die Durchführbarkeit der Erzeugung 3DMMI Modelle Implantation von IC – EEG – Elektroden in einer belebten Epilepsiechirurgie Praxis zu führen hat bisher 11 gezeigt. Wir haben gezeigt, auch das Prinzip, dass die Verwendung von 3DMMI klinischen Wert bei der Entscheidungsfindung hinzugefügt verleihen. In einer prospektiven Studie, die Offenlegung von 3DMMI geändert , einige Aspekte des Managements in 43/54 (80%) Fällen und verändert insbesondere die Positionierung von 158/212 (75%) von Tiefenelektroden 12.
Es gibt eine Reihe von Software-Paketen, die 3DMMI erleichtern. Dazu gehören im Handel erhältliche Neuro-Plattformen, die im Operationssaal verwendet werden, spezialisiert Planungssoftware Suiten verbündetemit Neuro Plattformen und forschungsorientierte eigenständige Bildintegration und Visualisierungsplattformen. Da die Funktionalität, Flexibilität und Vielseitigkeit dieser Plattformen zu erhöhen, die Nutzbarkeit und die Wahrscheinlichkeit, sie in die klinische Praxis zu übersetzen entsprechend abnimmt.
Wir haben kundenspezifische Software für multimodalen Bildintegration, erweiterte 3D – Visualisierung und SEEG Elektrodenplatzierung 12,13 für die Behandlung von Epilepsie Planung entwickelt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf einfache Bedienung in einem klinischen Szenario, so dass Echtzeit-Nutzung von Software, die von Klinikern und eine schnelle Einarbeitung in die klinische Pipeline. Die Software läuft auf einer translatorischen Imaging – Plattform 14, die NiftyReg, NiftySeg und NiftyView kombiniert.
In diesem Papier wird das Protokoll der Software in der klinischen Praxis für die Verwendung festgelegt. Die Schritte für die Bild Coausrichtung, Segmentierung von Regionen von Interesse, Hirnsegmentierung, ExtrahierenBlutgefäße aus gewidmet Gefäßbildgebung 15, 3D – Modelle bauen, die Planung SEEG Implantationen und schnell Modelle und Pläne in den OP Export beschrieben. Ein neues Werkzeug wird auch für eine automatisierte Multi Trajektorie 13 beschrieben Planung, das erhöht die Sicherheit und Wirksamkeit der Implantationen und reduziert wesentlich die Dauer der Planung.
Zusammengefasst sind die entscheidenden Schritte für die Bildintegration und 3D-Visualisierung Bild Co-Registrierung, Segmentierung von Gehirn, Gefäße und andere Strukturen oder Bereiche von Interesse und den Export in ein Neuro System. Dieses Verfahren wurde zuvor in der Gruppe durchgeführt im Handel erhältlichen Bildintegrationssoftware. Ein Nachteil dieser Pipeline war die Zeit genommen, mit den gesamten Prozess: 2 – 4 Stunden. Mit unserer hauseigenen Software-Plattform wird diese Pipeline erheblich vereinfacht und kann in 1 abgeschlossen sein – 2 Std. Ferner gibt es die zusätzliche Funktionalität der chirurgischen Planung von SEEG Elektrodenbahnen auf dieser Software, die manuell oder mit Computerhilfe erfolgen kann. Die Vorteile der GAP über die manuelle Planung Genauigkeit erhöht werden, ein geringeres Risiko und die Geschwindigkeit erhöht, und an anderer Stelle diskutiert (Nowell et al, In Press, Sparks et al, eingereicht).
Die hauseigene Software-Plattform ist in kontinuierlichen development, mit neuen Tools und Funktionen hinzugefügt alle Stufen der präoperative Bewertung und chirurgische Behandlung zu unterstützen. Es besteht daher ein Bedürfnis nach strengen Tests bei jeder neuen Version Release. Aktuelle Einschränkungen der Software gehören der Mangel an qualitativ hochwertigen Volumenrendering, die in anderen Plattformen ist und ist eine wertvolle Ergänzung für die erweiterte 3D-Visualisierung. Auch Export ist nur kompatibel mit einem ausgewählten Neuro Unternehmen in der heutigen Zeit. Diese Einschränkungen haben nicht den klinischen Nutzen der Software in unserer Einheit betroffen sind, und haben nicht die Verbreitung der Technologie auf andere Zentren verlangsamt.
Die Bedeutung dieser Software ist, dass es die Barrieren beseitigt, die vorherigen Gruppen als Gründe angeführt haben nicht 3DMMI verwenden. Die Lösung bietet eine einfache Werkzeuge zu verwenden, in einer einzigen Plattform, die nicht Fachausbildung oder Know-how erfordert, ist zeit- und kosteneffizient und leicht in die klinische Praxis umgesetzt. Wir haben plans weitere Innovationen zur Software hinzuzufügen Epilepsiechirurgie zu unterstützen. Darüber hinaus könnten die Verfahren leicht auf andere Bereiche der Neurochirurgie eingesetzt werden, wie zum Beispiel Resektion von low grade Tumoren der Nähe von eloquent Kortex, fokale Läsion und Lieferung der gezielten Stimulation. 3DMMI und präzise chirurgische Planungstools sind wahrscheinlich in der modernen Chirurgie zunehmend an Bedeutung gewinnen, da immer mehr herausfordernde Fälle auf genommen werden und als minimal-invasive Behandlungen geben gängige Praxis.
The authors have nothing to disclose.
Dieses Programm wurde durch das Department of Health and Wellcome Trust Health Innovation Challenge Fund (HICF-T4-275, Programm Grants 97914) unterstützt. Wir sind dankbar, dass die Wolfson Trust und der Epilepsy Society für die Epilepsy Society MRI-Scanner unterstützen. Diese Arbeit wurde durch das Nationale Institut für Gesundheitsforschung (NIHR) University College London Hospitals Biomedical Research Centre (BRC) unterstützt
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 |