DTI della via visiva - White Matter Tracts e lesioni cerebrali

Riepilogo

Diffusione tensore di imaging (DTI) è stata eseguita per provare a descrivere le parti principali del percorso visivo. L'obiettivo era quello di utilizzare un farmaco approvato dalla workstation commerciale standard che potrebbe essere utilizzato per la routine di tutti i giorni per cercare di ridurre i danni post-operatoria del percorso visivo nei pazienti.

Abstract

DTI è una tecnica che identifica tratti di sostanza bianca (WMT) non invasiva in pazienti sani e non sani, utilizzando misure di diffusione. Simile a vie ottiche (VP), WMT non sono visibili con la risonanza magnetica classica o intra-operatoria con il microscopio. DIT aiuterà neurochirurghi per impedire la distruzione del VP, mentre la rimozione di lesioni adiacenti a questa WMT. Abbiamo effettuato DTI su cinquanta pazienti prima e dopo l'intervento chirurgico tra il marzo 2012 al gennaio 2014 Per navigare abbiamo utilizzato una sequenza 3DT1 ponderato. Inoltre, abbiamo effettuato un T2-pesate e DTI-sequenze. I parametri utilizzati sono stati, FOV: 200 x 200 mm, spessore di strato: 2 mm, e matrice di acquisizione: 96 x 96 cedendo voxel quasi isotropico di 2 x 2 x 2 mm. Assiale MRI è stata effettuata utilizzando un gradiente di direzione 32 e uno b0-immagine. Abbiamo usato Echo-Planar-Imaging (EPI) e ASSET imaging parallelo con un fattore di accelerazione di 2 e B-valore di 800 s / mm ². Il tempo di scansione è inferiore a 9 min. ent "> I DTI-dati ottenuti sono stati elaborati utilizzando un programma approvato dalla FDA chirurgico sistema di navigazione che utilizza un approccio diretto fibra-tracking noto come l'assegnazione di fibra da inseguimento continuo (FACT). Questa si basa sulla propagazione delle linee tra le regioni di interesse ( ROI) che è definito da un medico. un angolo massimo di 50, FA valore di 0,10 e ADC valore di arresto di 0,20 mm ² / s iniziare sono stati i parametri utilizzati per trattografia.

Ci sono alcune limitazioni a questa tecnica. Il telaio limitato tempo di acquisizione impone compromessi nella qualità dell'immagine. Un altro punto importante da non trascurare è il turno del cervello durante l'intervento chirurgico. Per quanto riguarda la seconda risonanza magnetica intraoperatoria potrebbe essere utile. Inoltre, il rischio di falsi tratti positivi o falsi negativi deve essere preso in considerazione che potrebbero compromettere i risultati finali.

Introduzione

Diffusione tensore di imaging (DTI) è utilizzato per ritrarre WMT non invasivo nel cervello umano ^1. E 'stato utilizzato negli ultimi dieci anni per ridurre il rischio di danneggiare le aree eloquenti del cervello durante l'intervento chirurgico ^1.

DTI è stata eseguita in una cinquantina di pazienti tra il marzo 2012 e il gennaio 2014 e il ritrarre il percorso visivo. DTI potrebbe migliorare la conservazione delle aree eloquenti del cervello durante l'intervento chirurgico, fornendo importanti informazioni sulla localizzazione anatomica dei tratti di sostanza bianca. E 'stato inserito nella pianificazione strategica per la resezione di lesioni cerebrali complesse ^1. Tuttavia, la rappresentazione del percorso visivo rimane una sfida, perché non esiste uno standard per i parametri del DTI, la collocazione dei volumi di semi e interpretazione dei risultati ^12.

Diversi algoritmi sono stati implementati finora ^19-21. Alcuni approcci concentrati su metodi deterministici ¹9, 22-25. Altri usavano metodi ^{probabilistici, 26,27,29.} Più di recente, le tecniche che utilizzano campi tensoriali Q-ball, immagini spettrali diffusione e ad alta risoluzione angolare Diffusion Imaging (HARDI) vengono utilizzati per raffigurare tratti di sostanza bianca tra gli altri il percorso visivo ^1,13-15,18. Tuttavia, il tempo necessario per HARDI è significativamente più lungo di 45 min, il software non è disponibile in commercio e sottolinea applicazioni scientifiche ^18. Il periodo di insegnamento per HARDI sembra essere più lungo per DTI ^18.

Il protocollo presentato è facilmente realizzabile e può essere utilizzato per la routine quotidiana in operazioni neurochirurgiche per evitare morbilità e migliorare il risultato postoperatorio. Il tempo supplementare per questo protocollo è inferiore a 9 min, che è significativamente più veloce rispetto ad altri protocolli ^1,9,12,16. Riconoscendo il fatto che molti algoritmi sofisticati sono stati sviluppati recentemente le limita cartastesso per l'utilizzo di un software disponibile in commercio e approvato dalla FDA. Tuttavia è obbligatorio per tener conto delle limitazioni di questa tecnica che sono menzionati sopra.

Protocollo

NOTA: Questo protocollo segue le linee guida del Centre Hospitalier de Luxembourg in Lussemburgo.

1 Preparazione del tensore di diffusione Imaging per via visiva di Neurochirurgia e Follow Up

1. Eseguire una risonanza magnetica scansione almeno un giorno prima dell'intervento chirurgico rigorosamente assiale con 32 indicazioni di pendenza e un b0-immagine. Tenere in stretto contatto con l'unità di neuroradiologia in qualsiasi momento.
   NOTA: Rendere chiaro al neuroradiologo che le immagini dopo l'intervento chirurgico sono le stesse di quelle prima dell'operazione.
2. Utilizzando un 3-Tesla MRI, eseguire una scansione 3DT1 ponderate e DTI-sequenza. Eseguire una sequenza 3DT1 ponderato dopo l'intervento pure.

2 Utilizzo della stazione di pianificazione

1. Trasferire i dati di scansione T2-pesate, 3DT1 ponderato e DTI-sequenza per imaging digitale e le comunicazioni in medicina (DICOM). Questa procedura richiede fino a 7 min.
   NOTA: Don `t fermare la procedura di prire dopo aver trasferito tutte le sequenze. È possibile fermare e continuare successivamente a seconda della data di intervento chirurgico.
2. Aprire il programma di sistema di navigazione chirurgica. Fare clic su File e poi su Importa DICOM. Ripetere questa procedura per tre volte per tutte le sequenze di cui sopra.
   1. Fare clic su Aggiungi per visualizzare. Aggiungere ogni sequenza separatamente. Don `t cercare di procedere con Vista.
3. Fare clic su Strumenti. Aprire preparazione DTI Tensor. Osservare una nuova finestra al centro dello schermo.
4. Completare le seguenti quattro fasi.
   1. Eseguire Assegnazione gradiente come il primo passo.
      1. Modificare il valore-b da 1.000 a 800 s / mm ² in basso a destra della finestra.
      2. Regolare la soglia in alto a destra della finestra. Farlo manualmente semplicemente scrivendo un numero o spostamento di un cursore. 20 potrebbe essere un valore accettabile. Si tratta di una esperienza personale e non è obbligatorio.
   2. Eseguire la registrazione Gradiente nel secondo passo.
      1. Fare clic sul pulsante Tutti Auto. Questa procedura richiede fino a 5 min.
      2. Fare clic su Verifica tutte le registrazioni. Senza verifica delle registrazioni non è possibile continuare.
   3. Eseguire Coregistrazione come il terzo passo.
      1. COREGISTER MR1 e MR2 immagini B0 manualmente. Alla fine Verifica tutte le registrazioni.
         NOTA: E 'possibile eseguire questo passaggio automaticamente. Tuttavia, i risultati non sono sempre soddisfacenti, alla fine.
   4. Eseguire Tensor computazione come il quarto e ultimo passo,
      1. Assicurarsi che FA / DEC / ADC sono su. Se non fai clic su ON.
      2. Fare clic su Calcola. Questa procedura richiederà solo alcuni secondi.
5. Salvare tutti i dati e continuare con fibertracking. Non interrompere senza salvare tutto.

3 Fibertracking

NOTA: anatomico conoscenza della via visiva è molto importante per il risultato positivo.

1. Preparatevi a scoprire i tre punti importanti in cui le fibre devono passare attraverso.
2. Determinare il chiasma ottico utilizzando conoscenze anatomiche.
   1. Utilizzare un ROI come punto di partenza e lasciare che le fibre passano attraverso. ROI sono definiti dal medico.
   2. In alternativa, segmento regione sospetto. Clicca Segmentazione in basso a sinistra e apparirà un'altra finestra. Aree segmentate sono anatomicamente aree definite.
      1. Dipingi la regione manualmente. Scorrere verso l'alto e verso il basso per includere tutto il chiasma ottico. Salvare la procedura e tornare indietro.
   3. Traccia le fibre sia della regione di interesse o dalla zona segmentati o entrambi.
   4. Le fibre raggiungono il nucleo genicolato sinistra (LGN), che è il secondo punto importante della via visiva. L'angolo massimo è stato 50 il rischio di falsi tratti salirà con se l'angolo è troppo alto.
      1. C'è la possibilità di segmentare il LGN come mostrato con il chiasma otticoe poi seguire le fibre. Dopo aver segmentato il chiasma ottico, fibre pista che corrono dal LGN e finire nel chiasma ottico o viceversa.
   5. Segmento della corteccia visiva. Procedere come nel caso del chiasma ottico. Questo potrebbe richiedere del tempo come immagine 3DT1 ponderate contiene 160 fette.
   6. Traccia le fibre della corteccia visiva al LGN. È possibile seguire loro dal LGN alla corteccia visiva pure.
   7. Se la corteccia visiva è invaso da un tumore o edema quindi utilizzare una regione di interesse in luogo di una superficie segmentata e poi lasciare che le fibre correre in direzione del LGN.
      NOTA: Se l'edema è segmentato a volte potrebbe invadere la corteccia visiva, allora poi la corteccia visiva potrebbe non essere in grado di segmentazione del tutto perché il computer può `t distinguere tra di loro. Quel `s perché è necessario mettere un ROI.
   8. Ripetere tutto per l'altro emisfero.
   9. Inizia con l'emisfero sano prima.
      NOTA: SiÈ possibile iniziare con l'altra troppo ma potrebbe essere più facile per tenere traccia delle fibre dell'emisfero sano prima di diventare una prima idea della situazione. Non è obbligatorio, è solo un consiglio.
3. Segmento la lesione cerebrale e l'edema. Procedere come indicato al 3.2.2.
   1. Assegnare un colore per ogni area segmentato o lesione per distinguere meglio.
4. Salvare la procedura dopo ogni passaggio in caso di eventi imprevisti o in caso di emergenza.
5. Esportare tutti i dati in locale. E 'possibile esportarlo in sala operatoria direttamente, ma `t di isn consigliato.
   1. Premere File e quindi esportare oggetti 3D. Assicurarsi di esportare solo l'esame di navigazione.
   2. Don `t esportare l'esame Hybrid.
6. Inserisci cranica. Scegli il paziente giusto, quindi premere Stealthmerge. Scegliere le immagini 3DT1 ponderato esame di riferimento.
7. Creazione di un modello 3D e inserire tutto.
8. Importare il i datin la sala operatoria.

Risultati

Questo protocollo consente al medico di rappresentare adeguatamente le parti principali del VP. Può essere utilizzato con una piccola quantità di tempo al fine di evitare danni in pazienti con lesioni cerebrali prossimi alle aree eloquenti. Controlli postoperatori mostrano anche buoni risultati. VP è ritratto in figura 7 dopo che il paziente è stato operato da un glioblastoma. Figura 2 mostra il VP dopo recidiva di un glioblastoma. Gli autori riconoscono il fatto delle diffico...

Discussione

DTI è una tecnica che consente di visualizzare il neurochirurgo tratti di sostanza bianca in vivo ^8. Il percorso visivo è uno di questi tratti. Anche se questo metodo fornisce ai medici con nuove possibilità per quanto riguarda il trattamento di pazienti con lesioni riguardanti le regioni eloquenti del cervello dobbiamo dire che alcuni limiti di questa tecnica esistono ancora. La prima e più ovvia sfida è spostamento del cervello, che rimane una questione in esame ^4. Dopo l'apertu...

Materiali

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