Műtéti Tervezés
A diagnosztikai előkészítés után a műtéti terv összeállítható. Ezt egy külön panel támogatja, amely összerendezi a munkafolyamat lépéseit egy szisztematikus (hierarchiális) sorrendbe:
-
Keret tipusának kiválasztása;
-
Páciens orientáció kiválasztása (a keret teréhez képest; forgatott sztereotaxia);
-
Sztereotaxiás tér regisztrációja marker metszéspontok felhasználásával (alsó és felső referencia CT szeletek és a marker vonalak metszése; 2×12 metszéspont);
-
Páciens anatómiai tér kiválasztása (AC-PC-FALX) és transzformációja a CT térfogati model terébe;
-
Útvonal kiválasztása (Jobb-Bal) vagy, ha a keret forgatott felhelyezést igényel, („rotated mounting”: ANT-POST);
-
Útvonal tervezés DBS elektródához, biopsziás tűhőz diagnosztikai háttéren;
-
Műtéti terv archiválása az aktuális sztereotxiás keret beállított paramétereivel.
Áttekintés
CranioPass támogatja a következő beavatkozásokat: mély agyi stimuláció (DBS) Parkinsonos betegeknél, sztereotaxiás pallidotomy/thalamotomy és útvonal tervezés agyi biopsziához a következő körív alapú sztereotaxiás keretekkel végzett műtétekhez: Riechert-Mundinger, MHT, MHT-INVERSE és MHT-RM-PASTER valamint Leksell és CRW. A célpont trajektóriák tervezése megfelel az ismert, rögzített keret alapú sztereotaxiás módszereknek; cél az, hogy a keret terében a célpont (elektróda hegy vagy biopsziás tű) és annak eléréséhez szükséges gömbi koordináta paraméterek a diagnosztikai képsorozatok alapján számíthatóak legyenek. Keretes sztereotaxia előkészítése során lehetőség van a Referencia sorozat újra mintavételezésére. A program segítségével mindhárom (x-y-z) tengely körül, maximum 20°, forgatás lehetséges tetszőlegesen felvett forgási középponttal. Ezzel a módszerrel könnyen beállítható a pontos anatómiai irány, pl. az AC-PC sík. A tervezési műveletek során fuzionált CT-MR diagnosztikai háttér is használható. A munkafolyamat hierarchikus un. „top-down” lépéseket enged meg, ami azt jelenti, hogy bármely változtatás a magasabb szintű („top”) tervezési lépésben törli az összes utána következő tervezési beállítást.
Keret Választás
A sztereotaxiás tervezés első lépése a keret tipusának kiválasztása (CranioPass Tervező Panel: Célzó Tipus Kiválasztása (1)). Irodalmi adatok alapján ismert a különböző körív alapú keretek alaptipusainak leírása, így elsősorban a felhasznált markerezési technika és a keret sztereotaxiás tere közti kapcsolat. Az alaptipusok több módosítása ismert, néhány módosításra ad megoldást a program és megfelelő információ esetén további módosítások is könnyen illeszthetők a tervezési algoritmusokba. CranioPass által kezelhető keretek:
-
Riechert-Mundinger (RM);
-
MHT, MHT-Vister, MHT-INVERSE, MHT-RM-PASTER;
-
Leksell;
-
CRW.
A kiválasztás zárolása után a program automatikusan beállítja az aktuális keretnek megfelelő marker rendszerhez a mozgatható grafikát. Későbbiekben a regisztrációhoz ezt a mozgatható marker halmazt kell 2 szeletben (3D-ben) a látható metszéspontokkal fedésbe hozni.
Kép 11. Sztereotaxiás keret tipusának beállítása a kontrol ablakban. Marker lapok még nem regisztráltak, a CT szeleten látható metszéspontok és a mozgatható marker grafika nem esik egybe.
Forgatott Sztereotaxia
A sztereotaxiás tervezés második lépése lehetőséget ad a keret forgatott pozícióban való rögzítéséhez a koponyához (CranioPass Tervező Panel: Célzó Keret Forgatása (2)). Ez a beállítás csak a Riechert-Mundinger tipusú keretek esetén használható. Különböző, koponyához képest elfordított (0°,90°,180°,270° ill. Y-Z síkra tükrözött) pozíciójú keret segítséget ad olyan műtétekhez ahol a célpont egyébként nehezen elérhető térbeli koordinátákkal jelölhető ki. A CT laboratórium elfogadott beállításának megfelelően a beteg mindig a hátán fekszik a szkennelés alatt, de a műtét elvégezhető a beteg elforgatott pozíciója mellett a keret rögzítésének megfelelően. A marker rendszer mindig fix pozicióban marad a szkenner terében. CranioPass sztereotaxiás tervezés támogatja a műtéti nézetnek megfelelő marker beállítást és útvonal tervezést. CranioPass a forgatott keretnek megfelelő tervezést csak a sztereotaxiás tervező nézetben engedélyezi. A tervező panel más orthografikus nézetében a program automatikusan kompenzálja a forgatott képet és normál (háton fekvő) műtéti beállítást jelenít meg. Az archív file tárolja a forgási szöget és rekonstruálja a forgatott műtéti nézetet.
Image 12. Tervezési nézet a keret, koponyához képest, forgatott felhelyezése mellett. A keret sztereotaxiás tere 270° -al elfordított a referencia pozícióhoz képest, a műtét során a beteg a jobb oldalán fekszik (a forgatási irány az óramutató járásának megfelelő). Az elektródák ennél a forgatási beállításnál anterior ill. posterior irányultságúak lehetnek. A markerek a referencia pozícióban rögzítettek így a CT tér és a markerek regisztrációja hasonló a referencia beállításhoz, a nézet és a marker grafika egyenlő elforgatása mellett. Megjelenítés: fuzionált CT-MR diagnosztika.
Image 13. Jobb agyi biopszia tervezése forgatott sztereotaxiás keret felhelyezésekor (90°). A beteg a bal oldalán fekszik, biopsziás tű pozíciója posterior. Megjelenítés: fuzionált CT-MR diagnosztika.
Sztereotaxiás Tér Regisztrációja
A keret tipusának és a koponyához viszonyított forgatásának beállítása után történik a kerethez kötött sztereotaxiás tér regisztrálása (CranioPass Tervező Panel: Markerek Kijelölése (3)). Ez lehetőséget ad a referencia (diagnosztikai) tér (általában CT képsorozat) bármely pontjához egy sztereotaxiás térben megadott pontot rendelni. Mindegyik keret tipushoz tartozik egy markerező rendszer, ami általában marker lapokon elhelyezett fémszálakat jelent. A CT felvétel a marker lapokkal együtt történik, mindig egy referencia pozícióban; ez lehetőséget ad arra, hogy a forgatott keret/nézet beállításoknál, mindig ugyanazt a markerezést tudjuk használni. Az ellenőrző panelen kiválasztott és beállított felső és alsó szeletekkel való metszések jelölik a regisztrációs pontokat. 12-12 ilyen metszéspont CT koordinátái a felhasználó által grafikusan jelölhetők ki úgy, hogy a program folyamatos visszajelzést ad az aktuális pontosságról. Ennek mérőszámai: (1) un. T/M arány a felső és alsó metszéspontokra, ami ideális esetben közelít 1,0-hez (2) MT távolság (marker lapok távolsága) becslése, ideális esetben 0 rms hiba értékkel.
Kép 14. Marker mozgatás a regisztrációs számításokhoz (felül: felső szelet, alól: alsó szelet). A referencia metszéspontok egy alsó és egy felső szeletben állíthatók be úgy hogy a sztereotaxiás tér és a CT referencia közti transzformáció folyamatosan frissül az aktuális hibával együtt (T/M Felső Alsó, MT (rms)). 12+12 marker pozíció bármelyike módosítja a sztereotaxiás tér origóját a CT referenciában, ami az „Origó” paraméterrel követhető. A regisztrációs számítások ismételten alapállapotba hozhatók a „Reset” paranccsal. Az aktuális transzformációhoz tartozó hiba adatok a kerethez tartozó marker lapok geometriáján alapulnak, amit a becsült geometriával hasonlít össze a program. Ez a geometriai kontrol speciálisan polár koordináta rendszerrel felépített kereteknél használható. Megjelenítés: fuzionált CT-MR diagnosztika.
A 3D regisztrációs algoritmus, a markerek mozgatásával egyidőben, folyamatosan frissíti az optimális, orthogonális transzformációt a CT referencia pozíciók és a sztereotaxiás pozíciók között, egyúttal kijelzi az aktuális hibát. A felső és alsó, metszéspontokat tartalmazó szeletek kiválasztása módosítható a megfelelő láthatósághoz. A regisztrációs algoritmus képes integrálni az orthogonális transzformáció optimumának keresését egy olyan visszacsatolással, ami folytonos információt ad a marker beállítás pontosságáról. Ezzel a program, az ismert sztereotaxiás tervező programoknál nem használt, kényelmes interaktív regisztrációt valósít meg (Kép 14).
Páciens Tér (AC-PC) Regisztrációja
Anatómiai pozíciók (AC, PC, FALX) meghatarozzák a páciens saját koordináta rendszerét (CranioPass Tervező Panel: Páciens Adatok RM Keret (CT)-ben (4)). Az előző lépésben számolt regisztrációs leképzés, a sztereotaxiás tér és a CT referencia tér között, lehetőséget ad ahhoz, hogy a páciens anatómiai markereivel mind a Páciens tér – CT referencia mind a Páciens tér – sztereotaxiás tér közti transzformáció megadható legyen. Az így (3 anatómiai markerrel) regisztrált agyi anatómiai tér bármely pontja transzformálható mindkét referenciába. A páciens saját agyi anatómiai terének jellegzetes pontjai anatómiai atlasz alapján behatárolhatók és ezzel pontosíthatók a célpont pozíciók a DBS vagy biopszás beavatkozásoknál. A program saját adatbázist használ anatómiai területek kiválasztására elektróda célpont kezdeti értékének beállításához. A páciens térben számolt koordináták a keret sztereotaxiás terében illetve a CT referenciában is megjeleníthetők („CT Koord.: Mutat”).
Kép 15. Páciens saját koordináta rendszerének regisztrációja anatómiai pontok segítségével (AC: vörös, PC: kék, FALX: zöld). A 3 anatómiai pozíció a CT-MR fuzionált képsorozat terében kijelölhető. A korábbi regisztráció (CT referencia – sztereotaxiás tér között) eredményeit felhasználva számítható a helyi anatómiai térben kijelölt pont transzformált pozíciója a CT referenciában vagy a keret sztereotaxiás terében (CT opcionális: „CT Koord.:Mutat”). Ezzel egyúttal lehetőség van a Páciens tér koordinátáiban megadott anatómiai célterületek pontos beállítására (pl. DBS elektróda útvonal tervezésnél).
DBS Trajectória Tervezés (BAL-JOBB)
DBS elektróda útvonalak tervezése interaktív módon lehetséges CT-MR fuzionált nézeten és a CranioPass 3D tervező panelen (Célpont Választás (5), Célpont Páciens Térben (6)) (Kép 18). Az elektróda belépési- és célpontjainak mozgatásával egyidőben megjelennek az adott pont sztereotaxiás keret koordinátái, CT referencia koordinátái és a célzóív beállítási paraméterei is automatikusan módosulnak (Riechert-Mundinger keret esetén ez egy távolság (NT) és 4 szög paraméter (lateral SW, vertical HW és lateral NS, vertical NV inclinációk). Két útvonal jelölhető ki: JOBB-BAL illetve forgatott keret beállítás esetén ANTERIOR-POSTERIOR (Célpont Választás (5)). A páciens anatómiai terében DBS stimuláció esetén fontos anatómiai magok, mint célterületek jelölhetők ki, amivel a célpont kezdeti pozíciója megszabható (Célpont Páciens Térben (6): Vim, STN, GPi, Nacc, CM-Pf). Az útvonal belépési -, ill. cél pozíciójának kiválasztásával a program beállítja a legközelebbi szelet nézetet. A kiválasztott pont X-Y síkban az egérrel mozgatható, míg a szeletek között az egér görgővel léptethető. A nézetben az útvonal és az aktuális szelet metszéspontja megjelenik. A diagnosztikai háttér referencia pozíciója, középső szelet pozíció kiválasztható. Az elektróda útvonal végpontjainak koordinátái a sztereotaxiás és CT térben és irányultsága a páciens anatómiai (AC-PC-FALX) terében visszacsatolt módon, az előző lépéseknél kapott regisztrációs transzformációkkal történik. Az elektróda útvonal beállítása lehetséges numerikusan a páciens helyi anatómiai koordinátáinak módosításával (Célpont Páciens Térben (6)).
Kép 16. DBS elektróda tervező panel és a JOBB célpontot tartalmazó szelet (CT-MR fuzionált nézet) kiválasztása. Jobb alsó sarokban a belépési pontnak megfelelő szelet kiválasztása. Célzó ív beállítási paraméterei automatikusan frissülnek az elektróda célpontjának vagy belépési pontjának mozgatásával.
Elektróda Model és Trajectória Választása
CranioPass nagyszámú elektróda tipus modeljét képes megjeleníteni és a tervezési műveletekbe illeszteni.
Kép 17. Medtronic DBS elektróda választás CranioPass tervező paneljében. Csak stimuláló tipusú elektródák mellett módosított (stimuláló-aktivitás érzékelő, „irányított”) tipusokhoz is tárol grafikus modelt a program.
Szabályzott DBS Trajectória (HW-Orientáció)
Riechert-Mundinger tipusú körív alapú sztereotaxiás kerethez a program képes kettős (JOBB/BAL) útvonalakat un. szabályzott (vagy kényszeres, HW, vertikális szög által szabályzott) beállítással tervezni. Ehhez a 2 útvonal egyikét referenciának kell kijelölni (HW referencia: JOBB vagy BAL). Két oldali DBS implantáció egy gyakori, de igen nehéz műtéti eljárás, ami – ha mindkét trajektória ugyanazon a vertikális íven helyezkedik el -, könnyebben kivitelezhető. Ezért CranioPass kiegészült egy szabályzó algoritmussal, ami tervezés közben ugyanazon az íven (állandó HW referencia mellett) tartja mindkét útvonalat. A program ehhez automatikusan módosítja az ellenőrzött útvonal belépési pontját. A program figyeli a keret paraméterek változásait, és az elfogadható értékhatárokon való átlépést hibaként azonnal jelzi. Ez a paraméter hiba figyelő funkció normál üzemmmódban is működik és segíti a gyors tervezést.
Kép 18. HW vertikális szög által szabályzott DBS tervezés Riechert-Mundinger tipusú kerethez. A BAL oldali útvonal belépési pontját a JOBB oldali útvonal HW értéke befolyásolja. A program a célzóív beállításokat a JOBB-BAL egyforma HW értékek megtartása mellett frissíti.
Thermokoaguláció Tervezése (Irányított TC) Electródával
Termolézió (hőkezelés) használatos neuropátiás fájdalom kezelésénél. Ennek kivitelezéséhez CranioPass rendelkezik, egy un. „irányított TC” elektróda tervező opcióval. A termolézió eredményessége a kitolható aktív elektróda végződéssel növelhető (Kép 21). A TC elektróda lehetséges pozíciója, orientációja tervezhető úgy hogy az korreráljon a keret beállítható paramétereivel. Az aktív végződés mérete, forgási szöge egy második tervezési lépésben beállítható, amihez különböző grafikus kiegészítések használhatók. Jelenleg a TCU033 tipus grafikus modeljét kezeli a program, ami a Neuro N50 RF lézió generátor használ (Inomed Inc) (Kép 22). A célpont nem módosítható miután a kitolt aktív elektróda hegy megjelent. A felhasználó (egér dupla klikkel a végponton) visszatérhet a normál útvonal tervezési üzemmódhoz.
Kép 19. A tervező program által használt TC elektróda model illusztrációja. Aktív végződés pirossal van jelölve. A kitolt elektróda elem hossza változtatható 10 egyforma lépésben (klaviatúra jobb, bal nyíl). CranioPass támogatja a sztereotaxiás tervezést TC elektródához. Miután az útvonalterv kész (DBS elektródához hasonlóan) az útvonal végpontja dupla egér klikkel kiegészíthető TC aktív végződéssel. Ez a kitolt elektróda hegy növelhető 10 lépésben (klaviatúra jobb, bal nyíl) és forgatható az elektróda egyenes tengely körül (egér görgő). A páciens térben (AC, PC, FALX) megadott koordináták megjeleníthetők és a forgás a műtéti nézetnek (koponya felöl) megfelelően egy forgó grafikán látható.
Irányított Stimuláció Programozása (DBSJudeDir, DBSBostonDir)
Legújabb, un. irányított DBS agyi elektróda kezelés teljes 3d flexibilitást nyújt az elektróda hegy körüli területek stimulációjára. CranioPass tervezési platformot tartalmaz a St. Jude Medical által fejlesztett elektródákhoz:
valamint a Boston Scientific által fejlesztett DBS rendszerhez:
A két rendszer hasonló és a programozás során, az aktív felületeken kilépő áram egyedileg modellezhető és az intenzitási mintázat az aktív felületekkel együtt az elektróda tengelye körül forgatható. Az irányított elektróda tipus kiválasztása után a program előrehoz egy modellező ablakot, ahol az aktív felület kiválasztható és a beállítandó töltés intenzitás modellezhető gömbfelületekkel.
Kép 20. Irányított DBS elektróda model megjelenítése a tervező programban. Külön ablak jelenik meg az aktív felületek kiválasztásához és az intenzitás értékek beállításához. Az elektróda egér görgővel forgatható a tengelye körül (grafikus kiegészítéssel). A szelet lépések a klaviatúráról az előzőeknek megfelelően fel-le nyíllal és page up, page down-al változtatható.
Biopszia Tervezés
Biopszia mintavételi pozíciók interaktívan tervezhetők a Biopszia Panel segítségével. Előzetesen a DBS tervezéshez hasonlóan a trajektória (célpont, belépési pont) beállítható. A mintavételi pozíciók, a célpont környezetében az útvonal mentén, az egérrel beállíthatók CT vagy CT-MR fuzionált háttéren. Az útvonal és az aktuális szelet közötti metszéspontot kijelöli a program. A Biopszia Tervező Panelen beállítható a mintavételek száma és több paraméter leolvasható: 1/ belépési és célpont koordináták a keret koordináta rendszerében; 2/ az első és utolsó minta koordinátái a keret terében; 3/ az első minta távolsága a trajektórián és a teljes mintavételi tartomány.
Kép 21. Biopszia tervező mód és a Biopszia Panel bekapcsolása. Az útvonal beállítása után a mintavételi pontok az egérrel kijelölhetők. Biopsziás mintavétel diagnosztikai háttérrel történő elmentése későbbi ellenőrzéshez. Az egyes mintavételi pontokhoz legközelebbi szeletet egy sorozatban archiválja a program (alsó sor).
CranioPass
CranioPassCranioPassCranioPass
CranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPassCranioPass