Operationstechnik und Nuancen für die stereoelektroenzephalographische (SEEG) Methodik unter Verwendung eines robotischen stereotaktischen Leitsystems

Zusammenfassung

Die SEEG-Methodik wird mit einem stereotaktischen Roboter vereinfacht und beschleunigt. Vor dem Einsatz des Roboters im OP muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass die präoperative volumetrische MRT beim Patienten registriert wird. Der Roboter rationalisiert den Eingriff, was zu kürzeren Operationszeiten und präzisen Implantationen führt.

Zusammenfassung

Die SEEG-Methodik hat in den letzten zehn Jahren in Nordamerika an Popularität gewonnen, um die epileptogene Zone (EZ) vor einer Epilepsieoperation zu lokalisieren. In jüngster Zeit ist die Anwendung eines robotergestützten stereotaktischen Führungssystems zur Implantation von SEEG-Elektroden in vielen Epilepsiezentren immer beliebter geworden. Die Technik für den Einsatz des Roboters erfordert äußerste Präzision in der präoperativen Planungsphase, und dann wird die Technik während des operativen Teils der Methodik optimiert, da Roboter und Chirurg zusammenarbeiten, um die Elektroden zu implantieren. Hierin wird die präzise operative Methodik der Verwendung des Roboters zur Steuerung der Implantation von SEEG-Elektroden detailliert beschrieben. Eine wesentliche Einschränkung des Verfahrens, nämlich die starke Abhängigkeit von der Möglichkeit, den Patienten für ein präoperatives volumetrisches Magnetresonanzbild (MRT) zu registrieren, wird ebenfalls diskutiert. Insgesamt hat sich gezeigt, dass dieses Verfahren eine niedrige Morbiditätsrate und eine extrem niedrige Mortalitätsrate aufweist. Der Einsatz eines robotischen stereotaktischen Führungssystems für die Implantation von SEEG-Elektroden ist eine effiziente, schnelle, sichere und genaue Alternative zu herkömmlichen manuellen Implantationsstrategien.

Einleitung

Es wird geschätzt, dass weltweit fünfzehn Millionen Menschen von medizinisch refraktärer Epilepsie (MRE) betroffen sind¹. Viele dieser Patienten können daher durchaus operativ behandelt werden. Die Epilepsiechirurgie beruht auf der präzisen Lokalisation der theoretischen epileptogenen Zone (EZ), um chirurgische Resektionen zu steuern. Jean Tailarach und Jean Bancaud entwickelten in den 1950er Jahren die Methode der Stereoelektroenzephalografie (SEEG) als Methode zur genaueren Lokalisierung der EZ auf der Grundlage der In-situ-Elektrophysiologie des epileptischen Gehirns sowohl in kortikalen als auch in tiefen Strukturen ^2,3. Allerdings hat die SEEG-Methodik erst vor kurzem begonnen, in Nordamerika an Popularität zu gewinnen⁴.

Im Rahmen der SEEG-Methodik werden weltweit verschiedene Techniken und Technologien eingesetzt, die auf den klinischen Erfahrungen verschiedener Fachleute und Epilepsiezentren basieren ^5,6,7. In jüngster Zeit hat sich jedoch eine Entwicklung der chirurgischen Techniken zur Implantation von SEEG-Elektroden vollzogen, die über die klassischen manuellen Headframe-basierten Strategien hinausgeht. Insbesondere hat sich gezeigt, dass der Einsatz von stereotaktischen Roboterführungssystemen eine genaue Alternative für die SEEG-Implantation^{darstellt 8}. Die robotergestützte Implantation kann sicher und effektiv von Personen mit chirurgischem Fachwissen eingesetzt werden, die nach einem schnelleren und automatisierteren Ansatz für die Elektrodenimplantation suchen.

In dieser Arbeit werden die spezifischen Schritte diskutiert, die beim Einsatz eines robotergestützten stereotaktischen Führungssystems für die Implantation von SEEG-Elektroden unternommen werden. Obwohl die SEEG-Methodik bereits zuvor beschrieben wurde, wird hier besonderes Augenmerk auf die chirurgische Technik gelegt, die bei der Verwendung des Roboters⁹ angewendet wird.

Protokoll

Alle hier verwendeten Geräte sind von der FDA zugelassen und das hierin enthaltene Protokoll stellt den Behandlungsstandard in unserer Einrichtung dar. Daher war für die Detaillierung dieses Protokolls keine IRB-Genehmigung erforderlich.

1. Präimplantationsphase

1. Erstellen Sie eine anatamo-elektroklinische (AEC) Hypothese.
   HINWEIS: Die Erstellung der AEC-Hypothese beruht auf der Koordination mehrerer nicht-invasiver Techniken zur Identifizierung der potenziellen EZ. Ein Expertenteam, bestehend aus Epileptologen, Radiologen und Epilepsiechirurgen, beruft in der Regel ein Treffen ein, um die klinischen Daten für jeden Patienten zu besprechen und die AEC-Hypothese zu erstellen, die als Ausgangshypothese für die EZ des Patienten dient. Die Details, wie dies erreicht wird, würden den Rahmen dieses Artikels sprengen.
2. Identifizieren Sie die beste Methodik für die invasive Überwachung in Abhängigkeit von der Lokalisation der AEC-Hypothese. Tabelle 1 listet die verschiedenen Szenarien auf, für die SEEG gegenüber subduralen Gittern (SDG) mit oder ohne Tiefenelektroden für die invasive Überwachung bevorzugt wird.
3. Nachdem ein Patient als Kandidat für die SEEG-Bewertung eingestuft wurde, erstellen Sie eine Implantationsstrategie.
   HINWEIS: Die Implantationsstrategie sollte den Bereich, der als Teil der AEC-Hypothese identifiziert wurde, sowie das breitere epileptogene Netzwerk im Allgemeinen und benachbarte Bereiche des eloquenten Kortex angemessen abdecken. Diese Überwachung hilft dem Chirurgen bei der Festlegung der Grenzen der Resektion.
   1. Durchführen Sie ein präoperatives volumetrisches MRT und CTA.
   2. Übertragen Sie die Bilder im DICOM-Format an die native Planungssoftware des stereotaktischen Roboters und führen Sie eine bildgebende Fusion durch (T1+Gadolinium-MRT fusioniert mit CTA).
      HINWEIS: Die bildgebende Fusion wird automatisch von der Software des Roboters durchgeführt. Man muss nur die Studien auswählen, die zusammengeführt werden sollen.
   3. Planen Sie die Flugbahn jedes einzelnen Elektrodenträgers innerhalb der 3D-Rekonstruktion der MRT-CTA-Fusion und stellen Sie sicher, dass die Probenahme aus einer Vielzahl von Bereichen, einschließlich oberflächlicher, intermediärer und tiefer kortikaler und subkortikaler Bereiche innerhalb der AEC-Hypothese, maximiert wird.
      1. Definieren Sie jede Trajektorie, indem Sie den Oberflächeneintrittspunkt und den tiefen Zielpunkt für jede Elektrode manuell auswählen.
         HINWEIS: Im Allgemeinen ist es am besten, zunächst einen Arbeitsabstand von 150 mm von der Bohrplattform bis zum tiefen Zielpunkt zu verwenden und dann die Tiefe so einzustellen, dass der Arbeitsabstand maximal reduziert wird, um die Implantationsgenauigkeit zu verbessern.
   4. Überprüfen Sie jede Implantationsbahn.
      1. Überprüfen Sie jede Elektrode in der 3D-MRT-CTA-Fusionsrekonstruktion einzeln, um sicherzustellen, dass die Trajektorie keine Gefäßstrukturen beeinträchtigt, und passen Sie die Trajektorien nach Bedarf an.
   5. Überprüfen Sie das gesamte Implantationsschema in der 3D-MRT-Rekonstruktion und beurteilen Sie es auf Kollisionen mit der Flugbahn.
   6. Vergewissern Sie sich, dass die Eintrittspunkte auf der Hautoberfläche alle mindestens 1,5 cm voneinander entfernt sind, da alles, was näher daran liegt, eine spätere Implantation verhindern würde.

2. Operationstechnik

1. Bereiten Sie den Patienten im OP vor und legen Sie ihn in Rückenlage, während Sie den stereotaktischen Roboter auf die Operation vorbereiten.
   1. Intubieren Sie unter Vollnarkose gemäß den Empfehlungen des Anästhesisten. Verwenden Sie Propofol für eine ausreichende Anästhesie und überprüfen Sie dies durch geeignete elektrophysiologische Aufzeichnungen, die von einem klinischen Epileptologen zertifiziert wurden.
   2. Fixieren Sie den Kopf des Patienten mit einem Dreipunkt-Fixierkopfhalter.
      HINWEIS: Dies ist ein Standard-4-Punkt-Lexell-Rahmen. Gelegentlich wird einer der vorderen Pfosten entfernt, um die Registrierung des Roboters für den Patienten zu erleichtern, wie später beschrieben. Daher wird die Fixierung als 3-Punkt bezeichnet.
   3. Positionieren Sie den Roboter am Kopf des Patienten, so dass der Abstand zwischen der Basis des Roboterarms und dem Mittelpunkt des Schädels 70 cm beträgt. Verriegeln Sie den Roboter in Position und befestigen Sie den Dreipunkt-Kopfhalter am Roboter.
      HINWEIS: Nehmen Sie nach dieser Zeit keine weiteren Anpassungen an der Position des Patienten oder des Roboters vor. Jede weitere Anpassung nach diesem Zeitpunkt führt möglicherweise zu Implantationsungenauigkeiten.
   4. Verwenden Sie das halbautomatische, laserbasierte Gesichtserkennungssystem, um das präoperative volumetrische MRT beim Patienten zu registrieren, indem Sie alle Anweisungen des Roboters befolgen.
      1. Kalibrieren Sie den Laser mit dem eingestellten Entfernungskalibrierungswerkzeug.
      2. Wählen Sie die voreingestellten anatomischen Gesichtsmarkierungen manuell mit dem Laser aus. Die Registrierung ist dann abgeschlossen, da der Roboter automatisch die Gesichtsoberfläche scannt.
      3. Bestätigen Sie die Genauigkeit der Registrierung, indem Sie zusätzliche unabhängige Oberflächenorientierungspunkte mit dem registrierten MRT korrelieren.
         HINWEIS: Die geplanten Trajektorien werden dann automatisch von der Robotersoftware überprüft.
   5. Bereiten Sie den Patienten vor und decken Sie ihn steril ab.
   6. Drapieren Sie den Roboter-Arbeitsarm mit sterilem Kunststoff.
   7. Befestigen Sie die Bohrplattform mit einer 2,5 mm Arbeitskanüle am Roboterarm.
2. Implantieren Sie die Schrauben entlang der vorgesehenen Bahnen.
   1. Wählen Sie die gewünschte Trajektorie auf dem Touchscreen des Roboters aus.
   2. Treten Sie auf das Roboterpedal, um die Bewegung des Roboterarms in die richtige Flugbahn einzuleiten. Wenn die richtige Position erreicht ist, wird der Arm automatisch vom Roboter verriegelt.
   3. Führen Sie einen 2 mm Bohrer durch die Arbeitskanüle und erzeugen Sie damit ein Nadelloch durch die gesamte Dicke des Schädels.
   4. Öffnen Sie die Dura mit einem isolierten Duraperforator mit monopolarer Kauterisation bei niedriger Einstellung.
      HINWEIS: Das Öffnen der Dura kann bei kleinen Kindern besonders schwierig sein. Da die Dura nicht vollständig an den inneren Schichten des Schädels haftet, ist es sehr einfach, die Dura zu verschieben, anstatt sie zu öffnen, ohne sie zu bemerken.
   5. Schrauben Sie den Führungsbolzen fest in jedes Stiftloch.
   6. Messen Sie den Abstand von der Bohrplattform zum Führungsbolzen mit einem sterilen Lineal.
      Anmerkungen: Dies ist ein fester Abstand, der sich auf die Länge des Bohradapters bezieht.
      1. Subtrahieren Sie diese gemessene Entfernung vom Wert der Entfernung "Plattform zum Ziel", der bei der Planung der Trajektorie verwendet wird.
         HINWEIS: Denken Sie daran, dass empfohlen wird, immer die Standardplattform von 150 mm zu verwenden, um die Entfernung anzustreben, es sei denn, es besteht die Notwendigkeit, diese Entfernung zu ändern. Die Verwendung dieses Standards vereinfacht diesen Schritt im OP.
      2. Notieren und notieren Sie das Ergebnis, da es später als endgültige Länge der implantierten Elektrode verwendet wird.
   7. Messen und notieren Sie die endgültige Länge der Elektrode und stellen Sie sicher, dass sie mit der neu berechneten Länge für die Schraube übereinstimmt. Stellen Sie sicher, dass die Elektrode und der Bolzen übereinstimmende Etiketten haben, um spätere Verwechslungen während der Elektrodenimplantation zu vermeiden.
   8. Wiederholen Sie die Schritte 2.2.1 – 2.2.7 für jede Schraube (d.h. alle Schrauben implantieren) und markieren Sie alle Elektroden entsprechend.
3. Wechseln Sie die OP-Handschuhe und öffnen Sie ein neues steriles Feld.
4. Implantieren Sie alle Elektroden über die implantierten Schrauben auf die Zieltiefe.
   1. Führen Sie ein Mandrin mit einem Durchmesser von 2 mm durch den Führungsbolzen bis zur vorgesehenen Tiefe der endgültigen Elektrode ein, wie nach vorheriger Implantation des Bolzens berechnet.
   2. Führen Sie die Elektrode sofort nach dem Entfernen des Mandretts durch die Schraube ein und schrauben Sie die Elektrode zur Fixierung in die Schraube.
   3. Stellen Sie sicher, dass die Elektrode ordnungsgemäß beschriftet ist.
   4. Wiederholen Sie die Schritte 2.4.1 – 2.4.3 für jede Elektrode.
5. Verbinden Sie die Elektroden mit der Hardware für die klinische Elektrophysiologie.
6. Wickeln Sie den Kopf des Patienten mit der Standard-Kopfverbandstechnik ein.

Ergebnisse

Der absolute Erfolgsindikator nach Anwendung der SEEG-Methodik ist die Anfallsfreiheit des Patienten, die letztlich auf erfolgreiche Elektrodenimplantationen, erfolgreiche elektrophysiologische Ableitungen sowie eine erfolgreiche Resektion der EZ folgt. Ein solcher Fall ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Tafeln A und B von Abbildung 1 zeigen zwei Tests (Einzel-Positronen-Emissions-Computertomographie (SPECT) bzw. Magnetoelektroe...

Diskussion

Die akribische Definition der AEC-Hypothese gepaart mit einer besonders detaillierten Berücksichtigung des Designs der Implantationsstrategie entscheidet letztendlich über den Erfolg der SEEG-Methodik für jeden einzelnen Patienten. Daher ist eine sorgfältige präoperative Planung des Eingriffs von entscheidender Bedeutung und ermöglicht eine relativ einfache, risikoarme Operation. Im Allgemeinen ist es am besten, die Trajektorien orthogonal zur sagittalen Mittellinie auszurichten, um in Zukunft eine einfachere anato...

Materialien

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