Name: role of diffusion mri tractography in endoscopic endonasal skull base surgery
Uploaded: 2021-07-05T13:00:00
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우리는 신경 방사선 학 지역의 방사선 기술자와 간호사, IRCCS Istituto 델레 Scienze 신경학제 디 볼로냐, 그리고 그들의 코디네이터 마리아 Grazia Crepaldi, 그들의 협력에 감사드립니다.

이 의정서는 지역 연구위원회의 윤리 기준과 1964년 헬싱키 선언과 이후의 개정 또는 유사한 윤리 기준을 따르고 있습니다.
1. 환자의 선택
<ol><li>다음 포함 기준을 채택: 18 세 이상의 환자, 완전히 협력, 두개골 기지의 종양을 제시, 또는 뇌 하 수 체-폐 체 경 영역.</li>
	<li>MRI(즉, 심박동기 또는 강자성 물질)에 대한 금기 증증을 가진 환자(즉, 심박동기 또는 강자성 물질)를 제?...

제시된 프로토콜의 적용은3rd 심실을 침범하는 두개골 둘레 종양과 같은 가장 도전적인 두개내 종양 중 하나의 안전하고 효과적인 처리를 초래했으며, 아마도 약 100년 전 H. Cushing이 가장 당황스러운 내장 신생물으로정의한 병변에 대한 새로운 지평선을 열어줄 수 있습니다. 정확한 수술 전 계획의 조합, 고급 MRI 기술을 통합하고, 다학제 임상 평가는 우리가 가장 적합한 ?...

전방 경로를 통해 두개골 기지 미드라인과 파라메디아 지역에 접근할 가능성은 비강 포사를 자연 충치로 채택하여1세기이상의 역사를 가지고 있습니다. 그러나, 지난 20년 동안, 시각화 및 수술 기술은 수막종, 코르도마, 연골육종, 및 두개골 인두종1과 같은 가장 복잡한 종양의 치료를 포함할 가능성을 확대할 만큼 충분히 개선되었으며, 이는 내시경의 파노라마 및 상세한 2D/3D 뷰를 제공하는 내시경의 도입으로 인해, 이 지역의 전형적이고 상세한 2D/3D 뷰를 제공하므로, 이 지역의 전형적이고 상세한 2D/3D 뷰를 제공합니다. (2) 수술 내 신경 항행 시스템의 개발, (3) 전용 수술 기구의 구현. Kassam et al.에 의해 근면하게 입증되고 다중 검토 및 메타 분석에 의해 확인된 바와 같이, 이 외과 적 접근법의 장점은 주로 어떤 직접적인 두뇌 후퇴 또는 신경 조작을 피하고, 도전적인 두개골 기본 종양을 절제할 수있는 기회로 표현되므로 외과 합병증및 장기 신경 학적 및 시각 속편2,3,4의위험을 감소시킵니다. 5,6,7,8,9,10,11, 12.
다중 두개골 염기 및 뇌하수체-폐신성 종양의 경우, 환자의 삶의 질을 보존하기 위해 신경 기능의 보존을 통해 가장 광범위한 종양 제거에서 가장 안전한 제거로 지난 몇 년 동안 이상적인 외과 목표가 변경되었습니다3. 이러한 제한은 방사선 요법(양성자 또는 탄소 이온과 같은 거대 입자를 적절히 채택)과 같은 혁신적이고 효과적인 보조 치료에 의해 보상될 수 있으며, 선택된 신생물의 경우, 두개골두증종(13,14,15)에대한 BRAF/MEK 통로의 억제제로서 화학요법에 의해 보상될 수 있다.
그러나 이러한 목표를 추구하기 위해 각 사례의 특정 기능2에대한 외과 전략을 조정하기 위해 신중한 수술 전 평가가 중요합니다. 대부분의 센터에서 MRI 수술 전 프로토콜은 일반적으로 병변의 형태학적 특성을 제공하는 표준 구조 서열만 수행됩니다. 그러나, 이러한 기술로 종양의 해부학적 관계를 안정적으로 3인접 구조와 평가하는 것이 항상 가능하지는않다. 더욱이, 각 환자는 확산 MRI 기관도법 및 기능성 MRI(fMRI)로만 검출가능한 상이한 병리학 유도 기능적 재구성 프로파일을 제시할 수 있으며, 이는 수술 계획 및 수술 내단계(16,17)에서모두 지침을 제공하는 데 사용될 수 있다.
현재, fMRI는 뇌 기능 활동 및 연결을 매핑하는 데 가장 일반적으로 사용되는 신경 이미징 양식이며, 수술 계획18,19에 대한 지침으로 환자의결과(20)를개선한다. 태스크 기반 fMRI는 특정 작업 성능(예: 손가락 두드리는, 전화 유창성)에 기능적으로 관여하는 "웅변" 뇌 영역을 식별하는 선택의 양상이지만 두개골 염기 종양 연구에는 적용되지 않습니다.
확산 MRI 기관도는 뇌 호고학적 구조를 조사하는 두개골 신경뿐만 아니라 백색 물질 뇌 연결의 생체 및 비침습적 재구성을허용한다. 각 뇌 복셀 내에서 평가된 수분 분자 확산성 프로파일을 연결하여 축축경로를 재구성하기 위해 다양한 요로그래피 알고리즘이 개발되었습니다. 결정적인 적법학은 지배적 인 확산 방향을 따르는 반면 확률 적 학로는 가능한 경로의 연결 분포를 평가합니다. 또한, 각 복셀 내에서 확산도를 평가하기 위해 상이한 모델을 적용할 수 있으며, 단일 섬유 배향이 평가되는 확산 텐서 모델과 같은 단일 섬유 모델, 여러 교차 섬유 배향이 재구성되는 구형 디포볼루션과 같은 다중 섬유 모델의 두 가지 주요 범주를 정의할 수있다. 확산 MRI 학로학에 대한 방법론적 논쟁에도 불구하고, 신경 외과 워크플로우의 유틸리티는 현재 확립되어 있습니다. 특정 백색 물질 연결을 보존하여 종양에 대한 백색 물질 기관 탈구 및 거리를 평가할 수 있습니다. 더욱이, 확산 텐서 이미징(DTI) 맵, 특히 분수 이방성(FA) 및 평균 확산성(MD),은 가능한 종양 침투 및 경도 모니터링과 관련된 미세구조 백색 물질 변경을 평가하기 위해 적용될 수 있다. 이러한 모든 기능은 확산 MRI 학문 신경 탐색 시스템(24)을통해 수술 전 계획 및 수술 내 의사 결정을위한 강력한 도구입니다.
그러나, 두개골 기지 수술에 대한 학로 기술의 적용은 특수 기술 지식과 확산 MRI 서열 취득, 분석 프로토콜 및 통합 된 기관법 결과를 최적화하기 위한 전문 기술 지식 및 시간이 많이 소요되는 작업 업의 필요성에 의해 제한되었습니다(25) 신경 내비게이션시스템(25). 마지막으로, 추가 제한은 두개골 신경으로, 여분의 완두콩 백색 물질 구조에 intraparenchymal에서 이 분석을 확장하는 기술적 어려움 때문입니다. 실제로, 최근 연구 만 고급 MRI와 두개골 기본 수술을 통합하려고 예비 결과를 제시26,27,28.
본 논문은 확산 MRI 기관도법을 사용하여 뇌하수체-디엔셀립 및 두개골 염기 종양의 다학제적 관리를 위한 프로토콜을 제시합니다. 기관에서이 프로토콜의 구현은 신경 외과 의사, 신경 내분비학자 및 신경 이미징 팀 (임상 및 생물 정보학 전문 지식을 포함)이 환자에게 효과적인 통합 다중 축 접근법을 제공하는 협력에서 비롯되었습니다.
중앙에서, 우리는 두개골 염기 종양환자를 관리하고, 가능한 가장 유익한 설명을 제공하고, 수술 계획을 조정하고 개인화하기 위한 다분야 프로토콜을 통합했습니다. 우리는 이 프로토콜이 치료 전략을 안내하고 이러한 병변에 의해 유도된 뇌 수정에 대한 지식을 향상시키기 위해 두개골 염기 종양을 가진 모든 환자를 위한 임상 및 연구 설정 모두에서 채택될 수 있음을 보여줍니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>BRAF V600E-specific clone VE1</td>
			<td>Ventana</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dural Substitute</td>
			<td>Biodesign, Cook Medical</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Endoscope</td>
			<td>Karl Storz, 4mm in diameter, 18 cm in length, Hopkins II &#8211; Karl Storz Endoscopy</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Immunohistochemical staining instrument&#160;</td>
			<td>Ventana Benchmark, Ventana Medical Systems</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MRI</td>
			<td>3T Magnetom Skyra, Siemens Health Care</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neuronavigator</td>
			<td>Stealth Station S8 Surgical Navigation System, MEDTRONIC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

role of diffusion mri tractography in endoscopic endonasal skull base surgery

내시경 전도 수술은 복잡한 두개골 기본 종양의 관리에 중요한 역할을 얻고있다. 그것은 자연적인 해부학 적 초두 통로를 통해 양성 및 악성 병변의 큰 그룹의 절제술을 허용, 비강 구멍으로 표현, 뇌 후퇴및 신경 혈관 조작을 피하기. 이것은 환자의 신속한 임상 회복과 기존의 두개골 베이스 수술의 주요 주의 사항을 나타내는 영구 신경 학적 후유증의 낮은 위험에 의해 반영됩니다. 이 수술은 각 특정 경우에 맞게 조정되어야하며, 그 특징과 주변 신경 구조와의 관계를 고려하여 주로 수술 전 신경 이미징을 기반으로합니다. 기관지와 같은 고급 MRI 기술은 기술적 인 문제로 인해 두개골 기본 수술에서 거의 채택되지 않았습니다 : 신경 내비게이션 시스템에 포함될 신뢰할 수있는 재건을 생성하는 길고 복잡한 과정. 
이 논문은 기관에서 구현된 프로토콜을 제시하고 신경외과 의사와 신경 이미징 팀(신경학자, 신경방사선학자, 신경심리학자, 물리학자 및 생물공학자)의 시너지 협력과 팀워크를 강조하고, 각 환자에 대한 최적의 치료를 선택하고, 수술 결과를 개선하고, 이 분야에서 개인화된 의학의 발전을 추구하는 최종 목표를 제시합니다.

55세의 한 여성이 진보적인 시각 적자를 제시했습니다. 그녀의 병력은 눈에 띄지 않았다. 안과 평가에서 시력의 양측 감소(오른쪽 눈의 6/10 및 왼쪽 눈의 8/10)가 밝혀졌으며, 전산화된 시야는 완전한 물린 구형 대혈증을 보였다. 신경학적 검사에서 더 이상의 적자는 뚜렷하지 않았지만, 환자는 지속적인 asthenia와 지난 2-3 개월 동안 굶주림과 갈증의 증가를보고했으며, 체중 ?...

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Role of Diffusion MRI Tractography in Endoscopic Endonasal Skull Base Surgery

우리는 두개골 기본 종양에 대한 내시경 적 박상 수술에 환자 작업 업에서 확산 MRI 학법을 통합하는 프로토콜을 제시한다. 수술 전 및 수술 내 단계에서 이러한 신경 이미징 연구를 채택하는 방법이 설명되어 있습니다.

내시경 성 상반신 두개골 기본 수술에서 확산 MRI 기관도법의 역할

Endoscopic endonasal surgery has gained a prominent role in the management of complex skull base tumors. It allows the resection of a large group of ...

통합 신경 이미징 및 신경 외과 프로토콜을 사용하여, 환자 특정 종양 절제술 수술을 조정하기 위해 시너지 프레임 워크에서 다른 전문 지식을 병합 할 수 있습니다. MRI 학로를 사용하여 백색 물질 기관 탈구 및 종양 거리를 시각화할 수 있습니다. 신경 교종 수술에 그것의 다재 다능함이 확립되고 또한 약 저항하는 초점 간질에서 적용될 수 있습니다.뇌 하 수 체, diencephalic 및 두개골 기반 종양에 대 한 내시경 건전도 수술에서 고급 신경 이미징 기술의 통합은 외과 안전을 증가, 합병증을 감소, 환자 결과 및 삶의 질을 개선에 효과적. 작업 fMRI와 결합 된 MRI 기관도는 수술 후 뇌 구조적 및 기능적 재구성의 모니터링을 할 수 있습니다. 또한 임상 결과와의 상관 관계는 임상 및 연구 제안에 유용합니다.내시경 건선 수술과 고급 신경 이미징 모두 긴 훈련 기간이 필요합니다. 우리는 이러한 기술이 구현되는 학술 고등 교육 추천 센터에서 관찰자 또는 펠로우십을 제안한다. 가시적인 데모를 통해 아직 표준화되지 않은 이 방법의 단계를 수행하고 다양한 전문 지식을 통합하는 방법을 명확히 할 수 있습니다.표준화된 멀티모달 MRI 프로토콜 하이필드 스캐너를 사용하여 T1 가중 전 및 후 가돌리늄 조영제 투여 및 FLAIR T2 가중 이미징을 사용하여 고해상도 및 체피 해부학 서열을 획득합니다. 연속 적 시상 슬라이스를 획득하여 시퀀스당 약 5분의 1/1 의 1입방 밀리미터 스캔 시간의 등위위축 해상도를 제공합니다. 고해상도 T2 계열을 획득하여 두개골 신경 시각화를 위한 종양 영역을 국소화하여 0.5 x 0.5 x 0.5/0.5 입방 밀리미터 및 약 9분의 스캐닝 시간으로 0.5 x 0.5의 상류 상태 복셀 치수를 사용하여 종양 영역을 국소화한다.단일 샷 에코 플래나 이미지를 사용하여 확산 가중 시퀀스를 획득, 2 x 2 입방 밀리미터 복셀 치수, 64 평방 밀리미터 B 값당 2, 000 초, 98 밀리초 에코 시간, 4, 300 밀리초 휴식 시간을 가진 64 자기 그라데이션 방향. 전방 후방으로 설정된 위상 인코딩 방향과 5분의 스캐닝 시간으로 확산 가중 획득 초기에 null B 값으로 5개의 볼륨을 획득합니다. 그런 다음 null B 값으로 세 개의 볼륨을 획득하지만, 에코 평면 이미지 획득 및 42초의 스캔 시간으로 인해 이미징 왜곡을 수정하기 위해 후방 전방 위상 인코딩 방향을 반전시켰다.축 조각 근처 연속 획득됩니다. 종양의 세분화를 위해, ITK-SNAP 소프트웨어에 심상을 로드하고 t1에서 종양을 검사한다. 니, 재능.니, 그리고 t1_contrast. nii 이미지. 그런 다음 병변을 그릴 때 따라야 할 해부학 평면을 선택합니다.분할된 종양의 기관 분석의 경우, fsl-dtifit 기능을 실행하여 상이한 공간 방향에서 확산성을 모델링하고 fa. nii, md를 얻습니다. ii, 그리고 v1.nii 확산 텐서지도. 확산 텐서 이미징 맵을 평가하여 종양 부종 또는 침투가 있을 때 발생할 수 있는 비정상적인 확산도 값을 평가하고 seed_image 선택하고 종자 표적 접근법을 채택하기 위한 우선 해부학 적 지식을 기반으로 하는 옵션을 포함한다. 그런 다음 관심 영역을 수동으로 그려 길학에 대한 종자 또는 대상을 설정합니다.확산 텐서 이미징 매개변수에 대한 정확한 설명을 보려면 라플라키아 연산자 특성으로 표면 도 기하학을 모델링하는 MATLAB 기반 알고리즘과 같은 긴 요로 알고리즘을 사용합니다. 서프 아이스 소프트웨어에서 3D 볼륨 렌더링을 시각화하려면 파일을 클릭하고 명령 패널에서 열고 obj 파일을 선택합니다. 시술을 예약하기 전에 체중 증가, 기아 감각, 24 시간 동안 2 분마다 직장 온도를 지속적으로 모니터링하고 24 시간 수면 / 각 주기 기록에 대한 anamnestic 정보의 컬렉션과 신경 신체 검사를 수행하십시오.종양 세분화의 결과와 기능성 웅변 신경 구조와의 관계에 기초하여, 가장 적합한 외과 적 접근법을 결정하기 위해 대학 팀 회의에서 수술에 대한 환자 후보에 대해 토론하십시오. 신경 구조에 상해의 가장 최소한의 위험과 수술 복도를 선택한 후, 각 경우에 대한 안전한 절제술 영역을 정의, 상설 손상을 방지하기 위해 절제를 체포해야하는 근접하는 중요한 신경 구조를 지역화. 그런 다음 가장 관련성이 있는 MRI 서열을 병합하고 법조계 재구성을 포함한 서열을 수술 상 신경 탐색 시스템으로 가져옵니다.절차를 시작하기 전에 뇌 수술 전자기 등록 양식도 선택합니다. 환자에 신경 네비게이션 시스템을 등록하고, 무료 추적 기술 또는 외부 마커를 채택하고, 달성된 등록의 정확성을 제어하고, 수입된 MRI에 외부 마커의 위치를 확인한다. 환자가 준비되면 내시경을 0도 사용하여 내시경을 사용하여 내시경을 수확하십시오.다음으로, 전방 스페노이데절제술과 후방 중격 절제술 및 심층 절제술을 수행하여 가능한 한 중간 터비네이트를 유지합니다. 지하실과 결핵 뼈를 엽니다. 우수한 내구 부비동을 응고한 후, 두라 층에서 H자형 절개를 합니다.거미막이 평면에 의해 종양을 두고 중앙적으로 종양을 탈벌. 주변 디엔셀릭 신경 구조에서 종양 캡슐을 제거하고 각진 광학을 사용하여 남은 종양 조각에 대한 수술 용 캐비티를 탐구하십시오. 모든 종양이 제거되면, 골-수막 개구부를 닫기 위해 두개내 대용의 두개내 층을 사용한다.그런 다음 복부 지방으로 접힌 두개 내 대용품 스캐폴드를 배치하고 결국 뼈를 뼈로 덮고 폐를 나부실 플랩으로 덮습니다. 이 대표적인 환자에서 뇌 MRI는 검안시립소를 점유하고 불규칙한 다낭성 형태로 세 번째 심실을 침범하는 수프라셀라 종양을 밝혀냈습니다. 광학 경로 로소그래피와 양측 시광학 두개골 신경은 재구성되었지만, 뇌뼈와 혈관 사이의 인터페이스 내의 감수성 유물은 시신경에 대한 광학 치아즘을 연결하는 섬유의 완전한 재구성을 허용하지 않았다.피라미드관 확산성 프로파일 및 긴 요도 확산 텐서 이미징 맵 통계를 조사한 결과, 내부 캡슐의 오른쪽 후방 사지 수준에서 초점 FLAIR T2 가중 하이퍼강도의 존재를 보여주었으며, 이는 좌측에 비해 우측 평균 확산성 측정의 5% 증가에 해당한다. 내시경 확장 이식 경구 접근법을 사용하여 종양은 낭포성 성분의 배수와 함께 중앙에서 부적 해제되었습니다. 그 때 두개골 인두종은 분열 평면으로 거미를 채택하기 위하여 신경 구조물에서 점진적으로 분리될 수 있었습니다.수술이 끝나면 시상 하 부 해부학의 보존과 함께 완전한 종양 제거가 이루어졌습니다. 골-두루 결점의 수리는 복부 지방과 나소세플랩을 사용하여 수행되었다. 수술 후 3개월 후, 남은 종양이나 재발없이 완전한 종양 제거가 관찰되었다.수술 전 작업에서 가장 관련성이 있는 단계는 정확한 확산 가중 서열 획득 및 종양 세분화입니다. 수술 중 핵심은 신경 구조의 정확한 식별입니다. 이 방법에 의해 제공되는 신경 구조의 시각화는 모든 두개골 기반 영역에 대해 채택될 수 있으며, 다른 많은 종양에 대한 영구적 인 장애의 위험을 감소시킵니다.두개골 신경과 신경 통로의 기관 재구성은 종양과 구조물 사이 관계의 우리의 이해를 용이하게 할 수 있습니다, 잠재적으로 참을성 있는 현상을 위한 혁신적인 결과 예측기를 제공하.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

초음파 혈액 - 뇌 장벽 파괴 및 망간 향상된 MRI를 사용하여 기능성 Neuroimaging

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

연구

신경과학

Diffusion Imaging in the Rat Cervical Spinal Cord

쥐 자궁 경부 척수에 확산 이미징

Magnetic resonance imaging (MRI) is the state of the art approach for assessing the status of the spinal cord noninvasively, and can be used as a ...

Live Imaging of Nicotine Induced Calcium Signaling and Neurotransmitter Release Along Ventral Hippocampal Axons

니코틴 유도 칼슘 신호 전달 및 복부 해마 축삭을 따라 신경 전달 물질 방출의 라이브 영상

Sustained enhancement of axonal signaling and increased neurotransmitter release by the activation of pre-synaptic nicotinic acetylcholine receptors ...

Optogenetic Functional MRI

Optogenetic 기능 MRI

The investigation of the functional connectivity of precise neural circuits across the entire intact brain can be achieved through optogenetic functional ...

Utilizing Combined Methodologies to Define the Role of Plasma Membrane Delivery During Axon Branching and Neuronal Morphogenesis

결합 된 방법론을 활용하여 축삭 분기 및 신경 세포 형태 형성 동안 플라즈마 멤브레인 배달의 역할을 정의합니다

During neural development, growing axons extend to multiple synaptic partners by elaborating axonal branches. Axon branching is promoted by extracellular ...

Measuring Connectivity in the Primary Visual Pathway in Human Albinism Using Diffusion Tensor Imaging and Tractography

확산 텐서 영상 및 Tractography를 사용하여 인간의 백색증의 기본 시각 통로에 연결 측정

In albinism, the number of ipsilaterally projecting retinal ganglion cells (RGCs) is significantly reduced. The retina and optic chiasm have been proposed ...

Endoscopic Endonasal Trans-sphenoidal Approach: Minimally Invasive Surgery for Pituitary Adenomas

내 시경 비 트랜스-sphenoidal 접근법: 뇌 하 수 체 Adenomas에 대 한 최소 침 습 수술

Endoscopic endonasal trans-sphenoidal surgery has become the gold standard for the surgical treatment of pituitary adenomas and many other pituitary ...

Minimally Invasive Endoscopic Intracerebral Hemorrhage Evacuation

최소 침습적 내시경 출혈 대피

Intracerebral hemorrhage (ICH) is a subtype of stroke with high mortality and poor functional outcomes, largely because there are no evidence-based ...

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in Chronic Spinal Cord Compression

확산 텐서 만성 척수 압축에서 자기 공명 이미징

Chronic spinal cord compression is the most common cause of spinal cord impairment in patients with nontraumatic spinal cord damage. Conventional magnetic ...

Functional MRI in Conjunction with a Novel MRI-compatible Hand-induced Robotic Device to Evaluate Rehabilitation of Individuals Recovering from Hand Grip Deficits

손 그립 적자에서 회복하는 개인의 재활을 평가하기 위해 새로운 MRI 호환 손 유도 로봇 장치와 함께 기능MRI

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a non-invasive magnetic resonance imaging technique that images brain activation in vivo, using endogenous ...