Топографическая мрт нейронавигация головного мозга
Нейронавигацией называют использование различных технологий для осуществления прецизионной локализации цели во время операции у реального больного.
Современные навигационные системы:
- Системы классической стереотаксической нейрохирургии, которые используют жесткую привязку головы и всех интракраниальных структур больного к направляющей раме, к которой крепится хирургический инструмент. Однако независимо от конструкции в каждом аппарате сохраняется основной принцип стереотаксического метода- сопоставление координатной системы мозга с координатной системой стереотаксического прибора.
- Системы, использующие пространственную привязку больного не в пространстве ограниченного рамой, а в пространстве вокруг операционного стола. При этом отслеживается движения инструмента в руках хирурга и в реальном времени сообщается, где он находится.
Безрамочная нейронавигация Vector Vision (BrainLab, Германия). Проводили первый этап навигации — предоперационное планирование, которое заключалось в установке виртуальных точек планируемого доступа для предоперационного построения оптимальной траектории к патологическому очагу, а при необходимости делали трехмерное построение этого очага. Траектория доступа рассчитывалась таким образом, чтобы не повредить функционально значимые зоны.
Перед началом операции (после введения в наркоз) на некотором удалении от области вмешательства жестко крепится специальная навигационная рама с рядом светодиодов. К скобе Мейфилда прикреплялся своего рода «антенна»- активный следящий инфракрасный датчик.
Далее специальной указкой с лазерным излучателем хирургом очерчивается поверхность головы больного, используя естественные анатомические ориентиры (надбровные дуги, нижний край глазницы, переносицу и др.). Система связывает трехмерное изображение из своей памяти с реальным положением головы больного. После регистрации навигационная система выдает точность соответствия головы пациента и виртуальной модели на дисплее.
Под контролем данных дисплея навигационной установки в режиме реального времени с помощью инфракрасного зонда планировался экономный кожный разрез и краниотомия, определяли оптимальное место энцефалотомии, траекторию до опухоли и границы опухоли.
Хирург в любой момент может с точностью до 1-2 мм контролировать положение инструмента, планировать траекторию доступа, и достигать выбранной точки наиболее оптимальным и малоинвазивным путем.
Контроль положения хирургических инструментов осуществляется по монитору навигационной системы в трех плоскостях (аксиальной, сагитальной и коронарной) на различных этапах оперативного вмешательства.
Референтная рама так же закрепляется и на операцинном микроскопе. Теперь любые перемещения операционного микроскопа отображаются на мониторе навигационной станции. На мониторе навигационной станции совмещается интраоперационная картина в операционной ране от микроскопа с объемной реконструкцией мозга, патологического очага и сосудов.
При удалении менингиом хиазмально-селлярной области применение навигации и операционного микроскопа дает возможность выделить и сохранить внутреннюю сонную и передние мозговые артерии, предотвратить травму сосудов артериального круга мозга, обеспечить анатомическую сохранность стебля гипофиза и зрительных нервов.
При удалении внутримозговых новообразований функционально важных зон мозга с высокой точностью можно выявить расположение двигательных и чувствительных зон коры, а также основные речевые центры (Брока и Вернике), их топографическое взаимоотношение с опухолью. Трехмерная (3D) реконструкция кортикальных вен играет важную роль в визуализации крупных вен, находящихся в проекции объемного образования. Эти методы при их комплексном использовании дают возможность планировать хирургический доступ таким образом, чтобы снизить вероятность повреждения функционально значимых зон, церебральных сосудов, уменьшить травматизацию здоровой мозговой ткани при стремлении к максимальной резекции опухоли.
В ходе удаления новообразования нейронавигация позволяет точно ориентироваться в зоне хирургического воздействия, оптимизировать доступ к опухоли с учетом морфологических и функциональных особеностей паратуморозной зоны.
На сегодняшний день навигационные технологии получили широкое распространение в практической нейрохирургии. Безрамочная навигация, основанная на предоперационных КТ и МРТ, позволяет спланировать хирургический доступ, свести к минимуму кожный разрез, уменьшить размер трепанации, однако она не учитывает изменение анатомии головного мозга в ходе оперативного вмешательства. Причинами изменения анатомии являются, прежде всего, удаление объема опухоли, отек мозга, а также потеря цереброспинальной жидкости, которые и приводят к смещению мозга. Для решения этой проблемы в настоящее время используются различные методики интраоперационной визуализации (КТ, МРТ, ультразвуковая диагностика)
Безрамочная биопсия с использованием системы нейронавигации внутримозговых опухолей функционально значимых зон мозга, диффузном поражении опухолью полушарий головного мозга, глубинной межполушарной локализации является адекватной альтернативой рамочному стереотаксису.
В клинике «МИРТ» внедрена в работу хирургическая навигационная система BRAINLAB последнего поколения с приложением для спинальной хирургии. Систему установили в августе, и уже с её помощью провели первые операции. Комплекс значительно повысил хирургические возможности врачей.
Технология навигации в хирургии — очень похожа на распространенную, и теперь уже всем известную систему GPS-навигации. Для выполнения операции (“прохождения маршрута”) — нужны данные компьютерной томографии (“карты”) — поэтому сначала в навигационную станцию загружаются 3х-мерная “карта человека” (диск с КТ). Затем прокладывается “маршрут” — выполняется виртуальная операция, вычисляется наиболее оптимальная траектория установки транспедикулярных винтов, и эта траектория запоминается в памяти компьютера — проводится предоперационное планирование. Дальнейшие действия выполняются непосредственно во время самой операции. Загруженные в память компьютера “карты” (КТ позвоночника) — привязываются к операционному полю.
Для этого у навигационной станции есть 2 инфракрасных глаза, которыми станция отслеживает маячки — специальные шарики, отражающие ИК-лучи. 3 маячка в уникальной 3х-мерной конфигурации фиксированы на антенке, которая устанавливается на больной позвонок, или рядом с ним, в зависимости от ситуации. И навигационная станция, всегда знает, где находятся эта антенка, если в поле ее зрения попадают все 3 маячка. С помощью специального щупа, который имеет свою комбинацию из 2х маячков — хирург “ощупывает” позвонки пациента, отмечая на нем опорные точки. Когда опорных точек становится много — процессор производит “привязку к местности” — он совмещает карту компьютерной томографии — виртуальную модель позвоночника, видимую на экране — с реальными позвонками, которые видит хирург. После регистрации — на экране навигационной станции появляются виртуальные инструменты для операции, каждый — со своим уникальным набором шариков-отражателей, — и тогда все манипуляции, выполняемые в реальности отражаются на экране, с возможностью виртуально заглянуть вглубь раны, не делая в реальности никакой травмы.
По заранее запланированной траектории — “маршруту” — проводится установка конструкции, с высокой точностью, без единого рентгеновского снимка. Эта же технология позволяет также точно вычислять расположение новообразований позвоночника, грыж позвоночника, остеофитов, или костных отломков — для того чтобы минимизировать объем резекции кости,сократить время операции, и в конечном счете — достичь максимального хирургического результата.
Спинальная навигационная станция StealthStation до этого использовалась только в Федеральных центрах.
Система позволяет максимально безопасно, без осложнений проводить имплантации и при этом свести к минимуму количество рентгеновских снимков. Раньше пациенту в ходе операции в общей сложности делалось от 25 до 50 снимков. При использовании новой технологии хватает двух до и двух после операции. Таким образом снижается лучевая нагрузка на пациента и медицинскую бригаду.
Рентгеновские снимки затем передаются на компьютер навигационной станции, как и другие необходимые данные о пациенте. На мониторе в режиме онлайн хирурги видят, где располагается их инструментарий, а также имплант по отношению к позвонкам пациента.
Представьте только, нам нужно установить в позвоночник винт диаметром 6 мм, а корень дуги, через которую проходим, имеет диаметр 8 мм. И рядом с ней располагаются важные анатомические образования – спинной мозг, корешки – которые ни в коем случае нельзя повредить. То есть цена вопроса – всего 2 миллиметра. Стоит на миллиметр ошибиться, и получим компрессию или сдавление спинного мозга. Как результат – послеоперационные осложнения. К счастью, это происходит нечасто, но всё же новый комплекс позволяет добиться максимальной точности.
Базовыми компонентами большинства навигационных систем являются:
Камера
Трекеры-метки
Компьютер с ПО
Монитор для представления информации операционной бригаде
Важнейшей составляющей навигационных систем является программное обеспечение. Компьютер с ПО выполняет роль головного мозга навигационной системы. В компьютере содержатся результаты 3Dисследований (КТ, МРТ, ПЭТ), информация от следящей камеры о расположении референтного (нулевого) трекера и навигируемого хирургического инструмента.
Это позволяет проводить сопряжение данных инструментальных методов исследования с реальной топографией навигируемой области пациента и последующим представлением информации о местонахождении инструмента в трёхмерном пространстве по отношению к зонам интереса.
КТ и МРТ необходимо выполнять по специальному протоколу для правильного построения виртуальной трёхмерной модели головы на станции навигационной системы. Полученные данные переносят в формате DICOM на станцию нейронавигации, где осуществляется дальнейшая обработка и подготовка к оперативному лечению. Загрузка данных производится через дисковод (СD, DVD) или через сеть.
Выбор и индентификация референтных точек, используемых впоследствии для совмещения виртуального образа головы (позвоночника) и реального физического объекта. После окончания сбора система создает трёхмерную маску из полученного множества точек. Она накладывается на трёхмерную модель анатомии пациента.После регистрации пациента проводится следующий этап.
Хирургическое планирование.После загрузки снимков пациента в навигационную систему происходит автоматическая реконструкция индивидуального анатомического строения головы с точным определением очагов поражения в трёхмерном режиме. Первоначально навигационные системы использовали для точной краниотомии при удалении первичных и метастатических опухолей. Знание точного местоположения очага поражения и его взаимоотношения с магистральными сосудами и функционально значимыми зонами коры позволяет осуществить минимальную краниотомию, достаточную для проведения операции. В настоящее время область применения нейронавигации значительно расширилась. Под контролем данных дисплея навигационной установки в режиме реального времени с помощью инфракрасного зонда планировался экономный кожный разрез и краниотомия, определяли оптимальное место энцефалотомии, траекторию до опухоли и границы опухоли.
Хирург в любой момент может с точностью до 1-2 мм контролировать положение инструмента, планировать траекторию доступа, и достигать выбранной точки наиболее оптимальным и малоинвазивным путем.
Контроль положения хирургических инструментов осуществляется по монитору навигационной системы в трех плоскостях (аксиальной, сагитальной и коронарной) на различных этапах оперативного вмешательства.
Большинство операций, которые выполняются в МЦ «МИРТ», связаны с дегенеративными возрастными изменениями в позвоночнике или опухолями спинного мозга. Это смещения позвонков, позвоночные грыжи, опухоли позвонков и спинного мозга и так далее. Большинству пациентов за 60 лет.Навигационная система позволит Костромским врачам выполнять самые сложные операции на позвоночнике. Например, в такой анатомической области, как зона перехода головы в верхний шейный отдел позвоночника. В этой части элементы ещё меньшего размера. Дуга первого шейного позвонка порядка 4 мм. Такой же диаметр имеет и имплантируемый туда винт. А надо поставить его, ничего не повредив, ведь фактически это уже переход в головной мозг. Получат шанс на полноценную жизнь и пациенты с врождёнными аномалиями развития позвоночника или сложными приобретёнными после травм деформациями.
Приобретенное оборудование очень востребовано для лечения жителей Костромской области. А работает с ним команда высокопрофессиональных специалистов. Например, спинальную навигационную систему внедрили за очень короткое время – на её освоение нашим специалистам понадобилось меньше месяца. Хотя регламентный срок составлял три месяца.
Идёт вторая операция с применением хирургической навигационной системы StealthStation S8.
Основное направление в развитии МЦ «МИРТ», как и медицины в целом, это внедрение малоинвазивных методик хирургической помощи, новых диагностических комплексов.
К сожалению — есть. И связаны они, в первую очередь, с тем, что навигационной станции необходимо постоянно видеть инфракрасные маячки. Если маячок случайно скрылся за рукой хирурга, или за другим инструментом — навигационная станция теряет не просто маячок — она теряет из вида весь инструмент, и в этом случае падает точность манипуляции. Также маячок может загрязниться капелькой крови, или запотеть — тогда его отражающая способность пропадает, и навигация может ошибиться (как в жизни — GPS-навигация, если потеряет связь со спутниками, может “завести под кирпич”). Поэтому операции с использованием навигационной установки требуют тщательного планирования и деликатных манипуляций.
BRAINLAB — мировой лидер в хирургической навигации
BRAINLAB – это:
- Более 5000 систем, установленных по всему миру
- 50 навигационных и 14 радиохирургических систем в СНГ
- Пользователи более чем в 80 странах
- 1270 сотрудников по всему миру
- Из 700 сотрудников 450 разработчиков ПО в головном офисе в Германии
- 210 сервисных инженеров
В продуктах BRAINLAB более 50% решений/инструментов/возможностей, которые не имеют аналогов в мире
Мгновенная 3D отрисовка высокой четкости на основе данных КТ, МРТ, ПЭТ, ОФЭКТ, УЗИ
- Единственная система с бесконтактной регистрацией. Бесконтактная не стерильная лазерная указка на обычных батарейках позволяет зарегистрировать пациента за 5-10сек.
- Единственная система на рынке с моторизированной камерой, управлять которой можно с монитора. В работе с иКТ AIRO камера автоматически следить за КТ и пациентом (автоматическая регистрация).
- Единственная навигация в мире, совместимая со всеми типами диагностического интраоперационного ультразвука в нейрохирургии.
- Поддержка всех интраоперационных решений (КТ, МРТ, ЭОП, 3D ЭОП, УЗИ).
- Единственная система в мире, с возможностью видеозаписи и трансляции видеопотока через интернет, локальную сеть.
- Единственная система с роботизированной интеграцией микроскопов Zeiss, Leica, Haag-Streit Surgical (микроскоп автоматически следует за инструментом и автофокусируется на кончике). Позволяет запоминать места рабочего пространства и автоматически возвращаться к ним.
- Интеграция со всеми типами хирургического микроскопа с возможностью автофокусировки, проекцией по глубине и обработки видеосигнала, наложение DICOM данных на реальную картинку в окулярах, возможность отслеживание сосудов головного мозга и корректировать смещение структур.
- Единственная система, которая может анализировать и работать с данным фМРТ.
- Единственная станция с интегрированным в ПО модулем обработки данных DTI (трактография), совместимым с большинством производителей.
- Единственный инструмент для интеграции плоскопанельных С-дуг.
- Универсальный безрамный стереотаксис VarioGuide для инструментов диаметром от 1,8 до 8 мм.
КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАНИРОВАНИЯ В ХИРУРГИИ
Краниальное
- Нервно-сосудистые показания (кта и кт перфузия)
- Хирургия основания черепа
- Глиомы высокой степени злокачественности с контрастированием
- Опухоли на основе кт и мр данных – возможность выделить границы
- Реконструктивные операции и члх (в том числе stl экспорт данных)
- Слияние изображений для использования данных разных модальностей (кт, мрт, пэт, дтв, фмрт)
- Гематомы и дренирование желудочков (планирование «траектории»)
Спинальное
- Удаление опухоли
- Вертебропластика
- Спинальная травматология
- Транспедикулярные винты/ установка имплантата
Стереотаксис
- Для локализационного сканирования – в случае с безрамным стереотаксисом (биопсия), не требуется дополнительное исследование с локалайзером
- Для планирования установки электродов при dbs (рамный стереотаксис)
Лор
- Хирургия пазух
- Ревизионные операции
- Лор-нейро показания
КОМПЛЕКТАЦИЯ
| Модуль | CURVE | KICK | BUZZ | iPlan |
| Планирование | ||||
| Interactive DICOM Viewer | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Automatic Image Fusion | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Smart Brush | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Advanced 3D | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| HD Recording + Streaming | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Automatic Segmentation (Atlas) | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Fibertracking | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Bold fMRI Mapping (фМРТ) | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Stereotaxy (рамный) | ✓ | |||
| CMF (для ЧЛХ) | ✓ | |||
| Навигация | ||||
| Cranial, Spine, Trauma | ✓ | ✓ | ||
| Varioguide (безрамный) | ✓ | ✓ | ||
| Microscope, UltraSound | ✓ | ✓ | ✓ | |
| C-arm, 3D C-arm | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Advanced 3D | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Z-touch, Softouch | ✓ | ✓ | ||
| Planning Suite | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Интеграция | ||||
| Интеграция с микроскопом | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Интеграция с ультразвуком | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Интеграция с ЭОП | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Другое | ||||
| Surgical Checklist | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Video Conference | ✓ | |||
| HIS integration (HL7) | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Remote control | ✓ | |||
Более 50% решений не имеют аналогов в мире!
МОДУЛЬ ДЛЯ СТЕРЕОТАКСИЧЕСКОЙ РАМКИ STEREOTAXY
Автосегментация структур головного мозга на основе эластичного атласа, сделанного на 7Тл МРТ.
Мультипланирование электродов, трактов, выделенных структур и координат.
Автоматическое слияние модальностей и автокоррекция дисторсии.
Автоматическое определение положение электродов и их взаимодействие с глубинными структурами.
FIBERTRACKING
абсолютно полное использование возможностей трактографии
- Дтв — визуализация проводящих путей
- Автоматическая реконструкция проводящих путей через зону интереса
- Экспорт данных проводящих путей на навигацию в виде 3d объекта
- Совмещение с анатомическими или функциональными исследованиями
- Анализ данных дтв на системе планирования с учетом зоны интереса
- Использование при удалении глиом расположенных вблизи к основным проводящим путям
BOLD fMRI Mapping
Картирование – процедура расшифровки фМРТ BOLD данных
- Обработка функциональных данных для моторной и речевой зон
- Возможность настраивать различные функциональные парадигмы, возможность настраивать параметры обработки (пороговое значение и область интереса)
- Уникальная комбинация с анализом проводящих путей (есть только у brainlab)
- Преобразование функциональных зон в 3d данные для интеграции с навигационной системой
ИНТЕГРАЦИЯ МИКРОСКОПА
Роботизированной интеграцией микроскопов Zeiss, Leica, Haag-Streit Surgical позволяет микроскопу автоматически следовать за инструментом и автофокусируется на кончике.
Нейрохирург в окуляры видит тракты, очерченные структуры. DICOM данные накладываются на реальную картинку для специалиста, где он видит не только текущие размеры опухоли, но и так же отображается в проекции по глубине с очерченными границами.
Врач получает уникальную возможность отслеживание сосудов головного мозга и корректировать смещение структур по их расположению
Микроскоп запоминает места рабочего пространства и автоматически возвращаться к ним.
ИНТЕГРАЦИЯ УЛЬТРАЗВУКА
Поддержка более 40 различных ультразвуковых датчиков от 14 производителей.
Нейронавигация BRAINLAB обеспечивает обновление анатомической информации в режиме реального времени, которая накладывается непосредственно на предоперационные данные. Это позволяет клиницистам лучше контролировать резекцию и компенсировать смещение мозга. Также имеется возможность использования комбинированных интраоперационных ультразвуковых и КТ и МРТ данных.
Система интеграции ультразвука BRAINLAB позволяет улучшить 2D ультразвук до уравня 3D. На основе серии интраоперационных ультразвуковых изображений создается набор объемных данных, позволяющий выполнять навигацию в аксиальной, коронарной, сагиттальной и других плоскостях.
БЕЗРАМНЫЙ СТЕРЕОТАКСИС VARIOGUIDE
С помощью системы безрамной биопсии VarioGuide хирург может запланировать траекторию быстрее, чем за одну минуту.
VarioGuide поддерживает инструменты диаметром от 1.8 до 8.0 мм.
Используется исследование КТ или МРТ (не требуется локалайзер, не требуется сканировать пациента с рамой, сканировать можно за несколько дней до операции).
Любое количество траекторий.
Навигация: программно контролируемый инструмент Varioguide – направляющая для биопсии. Программная часть позволяет выставить направление с точностью до долей градуса и десятых долей миллиметра. Навигация осуществляется при жесткой фиксации пациента (Mayfield).
Совмещение изображений различных модальностей (КТ, МРТ, Трактография, функциональное МРТ) – позволяет соотнести объекты видимые на различных исследованиях (например, сосуды с КТ-ангио с опухолью на МРТ).
УНИКАЛЬНАЯ БЕСКОНТАКТНАЯ РЕГИСТРАЦИЯ Z-TOUCH.
Система нейронавигации BRAINLAB предлагает несколько методов регистрации пациента вне зависимости от его позиционирования. Метод регистрации с помощью Z-touch основан на сопоставлении поверхностей, что позволяет хирургу легко выполнить процедуру, на расстоянии зарегистрировав пациента лазерным лучом.
Устройство Z-touch позволяют регистрировать КТ и МРТ изображения без использования локалайзеров или маркеров, что устраняет необходимость в специальных процедурах сканирования и снижает стоимость нейронавигации.
- Простая техника регистрации
- Точки для регистрации оцифровываются автоматически в любом порядке
КЛИНИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
- Нет контакта с кожей – нет риска сдвига кожи, выше точность регистрации
- Быстрый алгоритм регистрации – не тратится время
- Регистрация может проводиться в стерильной области
СКОРО! РОБОТ ОТ BRAINLAB!
