DTI de la voie visuelle - la substance blanche cérébrale Tracts et lésions

Résumé

L'imagerie du tenseur de diffusion (DTI) a été réalisée pour tenter de décrire les principales parties de la voie visuelle. Le but était d'utiliser un poste de travail approuvé par la FDA commercial standard qui pourrait être utilisé pour la routine quotidienne afin d'essayer de réduire les dommages post-opératoire de la voie visuelle chez les patients.

Résumé

DTI est une technique qui identifie les secteurs de la substance blanche (WMT) non-invasive chez les patients sains et non sains en utilisant des mesures de diffusion. Semblable à des voies visuelles (VP), WMT ne sont pas visibles à l'IRM classique ou intra-opératoire au microscope. DIT aider les neurochirurgiens pour empêcher la destruction de la VP tout en retirant les lésions adjacentes à cette WMT. Nous avons effectué DTI sur cinquante patients avant et après la chirurgie entre Mars 2012 et Janvier 2014 Pour naviguer, nous avons utilisé une séquence 3DT1 pondéré. En outre, nous avons réalisé un T2 et DTI-séquences. Les paramètres utilisés étaient, FOV: 200 x 200 mm, épaisseur de coupe: 2 mm, et l'acquisition matrice: 96 x 96 voxels rendement presque isotropes de 2 x 2 x 2 mm. Axial IRM a été réalisée en utilisant une direction de gradient et d'une 32 image-b0. Nous avons utilisé Echo-Planar Imaging (EPI) et l'imagerie parallèle d'actifs avec un facteur d'accélération de 2 et b-valeur de 800 s / mm ². Le temps de balayage est inférieure à 9 min. ent "> Les DTI-données obtenues ont été traitées à l'aide d'un FDA a approuvé chirurgicale programme de système de navigation qui utilise une approche fibre de suivi simple connu comme mission de fibre par un suivi continu (FACT). Ceci est basé sur la propagation des lignes entre les régions d'intérêt ( ROI) qui est définie par un médecin. Un angle maximum de 50, la valeur de départ FA de 0,10 et la valeur d'arrêt de l'ADC de 0,20 mm ² / s sont les paramètres utilisés pour la tractographie.

Il ya des limites à cette technique. Le délai d'acquisition limitée impose des compromis dans la qualité d'image. Un autre point important à ne pas négliger est le déplacement du cerveau pendant la chirurgie. Quant à la dernière IRM intra-opératoire pourrait être utile. En outre, le risque de faux tracts positifs ou faussement négatifs doit être pris en compte ce qui pourrait compromettre les résultats finaux.

Introduction

L'imagerie du tenseur de diffusion (DTI) est utilisé pour décrire WMT non-invasive du cerveau humain ^1. Il a été utilisé dans la dernière décennie pour réduire le risque de porter atteinte à des zones éloquentes du cerveau pendant la chirurgie ^1.

DTI a été réalisée dans une cinquantaine de patients entre Mars 2012 et Janvier 2014 pour représenter la voie visuelle. DTI pourrait améliorer la conservation des zones éloquentes du cerveau pendant la chirurgie en fournissant des informations importantes sur la localisation anatomique des faisceaux de matière blanche. Il a été incorporé dans la planification stratégique pour la résection de lésions cérébrales complexes ^1. Toutefois, la représentation de la voie visuelle demeure un défi, car il n'existe pas de norme pour les paramètres de DTI, le placement des volumes et l'interprétation des résultats ¹² graines.

Différents algorithmes ont été mis en œuvre à ce jour ^19-21. Certaines approches concentrées sur les méthodes déterministes ¹9, 22-25. D'autres utilisent des méthodes ^{probabilistes, 26,27,29.} Plus récemment, des techniques utilisant des champs de tenseurs Q-ball, imagerie de diffusion spectrale et haute résolution angulaire Diffusion Imaging (HARDI) sont utilisés pour dépeindre voies de la matière blanche chez les autres la voie visuelle ^1,13-15,18. Toutefois, le temps nécessaire pour HARDI est significativement plus longue avec 45 min, le logiciel n'est pas disponible dans le commerce et met l'accent sur ^​​18 des applications scientifiques. La période d'enseignement pour HARDI semble être plus longue que pour DTI ^18.

Le protocole présenté est facile possible et peut être utilisé pour la routine quotidienne des opérations neurochirurgicales afin d'éviter la morbidité et améliorer le résultat post-opératoire. Le temps supplémentaire pour ce protocole est inférieure à 9 min qui est nettement plus rapide que les autres protocoles ^1,9,12,16. Reconnaissant le fait que de nombreux algorithmes sophistiqués ont été développés récemment limité par le papierelle-même à l'aide d'un logiciel disponible dans le commerce et approuvé par la FDA. Cependant il est impératif de tenir compte des limites de cette technique qui sont mentionnés ci-dessus.

Protocole

NOTE: Ce protocole suit les directives du Centre Hospitalier de Luxembourg à Luxembourg.

1 Préparation de Diffusion Tensor Imaging pour la voie visuelle de Neurochirurgie et suivi

1. Effectuer une IRM-scan au moins un jour avant l'intervention strictement axiale en utilisant 32 directions de gradient et un b0 image. Restez en contact étroit avec l'unité de neuroradiologie à tout moment.
   REMARQUE: Assurez-clair pour le neuroradiologue que les images après la chirurgie sont les mêmes que ceux d'avant l'opération.
2. L'utilisation d'un IRM 3 Tesla, effectuer une scans 3DT1 pondérés et DTI-séquence. Effectuez une séquence 3DT1 pondérée après chirurgie.

2 Utilisation de la station de la planification

1. Transférer les données de numérisation T2, 3DT1 pondérés et DTI-séquences à l'imagerie numérique et les communications en médecine (DICOM). Cette procédure peut prendre jusqu'à 7 min.
   NOTE: Don `t arrêter la procédure before avoir transféré toutes les séquences. Il est possible d'arrêter et de reprendre plus tard en fonction de la date de l'opération.
2. Ouvrir le programme du système de navigation chirurgical. Cliquez sur Fichier, puis sur Importer DICOM. Répéter cette opération trois fois pour l'ensemble des séquences mentionnées ci-dessus.
   1. Cliquez sur Ajouter pour afficher. Ajouter chaque séquence séparément. Don `t essayer de procéder à vue.
3. Cliquez sur Outils. Ouvrir préparation DTI Tensor. Observez une nouvelle fenêtre dans le milieu de l'écran.
4. Suivez les quatre étapes suivantes.
   1. Effectuer Affectation dégradé comme la première étape.
      1. Changez la valeur b de 1000 à 800 s / mm ² en bas à droite de la fenêtre.
      2. Réglez le seuil en haut à droite de la fenêtre. Le faire manuellement en écrivant simplement un numéro ou le déplacement d'un curseur. 20 pourrait être une valeur acceptable. Il s'agit d'une expérience personnelle et il n'est pas obligatoire.
   2. Effectuer l'enregistrement dégradé comme la deuxième étape.
      1. Cliquez sur le bouton Tout Auto. Cette procédure dure jusqu'à 5 min.
      2. Cliquez sur Vérifier toutes les inscriptions. Sans vérification des inscriptions, il n'est pas possible de continuer.
   3. Effectuer Coregistration que la troisième étape.
      1. COREGISTER MR1 et MR2 b0 images manuellement. En fin de vérifier toutes les inscriptions.
         NOTE: Il est possible d'effectuer cette étape automatiquement. Cependant, les résultats ne sont pas toujours satisfaisants à la fin.
   4. Effectuer Tensor calcul que la quatrième et dernière étape,
      1. Assurez-vous que FA / DEC / ADC sont allumés. Sinon, cliquez dessus.
      2. Cliquez sur Calculer. Cette procédure ne vous prendra que quelques secondes.
5. Sauvegarder toutes les données et continuer avec fibertracking. Ne vous arrêtez pas sans enregistrer tout.

3. Fibertracking

REMARQUE: anatomique connaissance de la voie visuelle est très important pour le résultat positif.

1. Préparez-vous à trouver les trois points importants où les fibres ont à passer.
2. Déterminer le chiasma optique en utilisant les connaissances anatomiques.
   1. Utilisez un retour sur investissement comme un point de départ et de laisser les fibres passent par. ROI sont définies par le médecin.
   2. Sinon, le segment de la région suspectée. Cliquez sur la segmentation en bas à gauche et une autre fenêtre apparaît. Domaines sectoriels sont anatomiquement zones définies.
      1. Peindre la région manuellement. Défiler vers le haut et vers le bas pour inclure l'ensemble chiasma optique. Enregistrez la procédure et revenir en arrière.
   3. Suivre les fibres soit de la région d'intérêt ou de la région segmentée ou les deux.
   4. Les fibres atteignent le noyau géniculé gauche (LGN), qui est le deuxième point de la voie visuelle importante. L'angle maximum était 50 Le risque de faux tracts se lèvera avec si l'angle est trop élevé.
      1. Il est possible de segmenter le LGN comme montré avec le chiasma optiquepuis suivre les fibres. Après avoir segmenté le chiasma optique, les fibres de piste qui vont de la CGL et la finition dans le chiasma optique ou vice versa.
   5. Segment le cortex visuel. Procédez comme dans le cas du chiasma optique. Cela peut prendre un certain temps que l'image 3DT1 pondérée contient 160 tranches.
   6. Suivre les fibres du cortex visuel de la CGL. Il est possible de les suivre à partir de la CGL au cortex visuel ainsi.
   7. Si le cortex visuel est envahi par une tumeur ou un oedème alors utiliser une région d'intérêt en place d'une zone segmentée, puis de laisser les fibres dirigées dans le sens de la CGL.
      REMARQUE: Si l'œdème est segmenté parfois pourraient envahir le cortex visuel, puis ensuite le cortex visuel pourrait ne pas être en mesure de segmenter entièrement parce que l'ordinateur peut le `t de distinction entre eux. C `est pourquoi il est nécessaire de mettre un retour sur investissement.
   8. Répétez tout pour l'autre hémisphère.
   9. Commencez avec l'hémisphère sain en premier.
      NOTE: Ilest possible de commencer avec l'autre aussi, mais il pourrait être plus facile de suivre les fibres de l'hémisphère sain d'abord devenir une première idée de la situation. Il n'est pas obligatoire, il est seulement un avis.
3. Le segment de lésion cérébrale et l'œdème. Procédez comme mentionné ci-dessus en 3.2.2.
   1. Attribuez une couleur pour chaque zone segmentée ou lésion afin de mieux distinguer.
4. Enregistrez la procédure après chaque étape en cas d'événements imprévus ou en cas d'urgence.
5. Exporter l'ensemble des données localement. Il est possible de l'exporter vers la salle d'opération directement, mais il n `est pas recommandé.
   1. Appuyez sur Fichier puis Exporter objets 3D. Assurez-vous d'exporter uniquement l'examen de navigation.
   2. N `exporter l'examen hybride.
6. Entrez crânienne. Choisissez le bon patient puis appuyez sur Stealthmerge. Choisissez des images 3DT1 pondérés comme examen de référence.
7. Créer un modèle 3D et insérer tout.
8. Importer les données in la salle d'opération.

Résultats

Ce protocole permet au médecin de représenter adéquatement les principales parties de la VP. Il peut être utilisé avec une petite quantité de temps afin d'éviter des dommages chez des patients atteints de lésions cérébrales prochaines zones éloquentes. Contrôles post-opératoires montrent également de bons résultats. VP est représenté dans la figure 7 après que le patient a été opéré d'un glioblastome. Figure 2 montre le vice-président après la réci...

Discussion

DTI est une technique permettant de visualiser le neurochirurgien faisceaux de matière blanche in vivo ^8. La voie visuelle est l'un de ces tracts. Bien que cette méthode fournit aux médecins de nouvelles possibilités en ce qui concerne le traitement des patients avec des lésions concernant les régions éloquentes du cerveau, nous devons dire que certaines limites de cette technique font existent encore. La première et la plus évidente est défi cerveau changement, qui reste un problème ?...

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
3-Tesla-MRI	General Electric	Signa LX version 9.1
Surgical Navigation System Program	Medtronic	9734478
Surgical Navigation System Program	Medtronic	4500810331  20016318