Neuronavigation

Neuronavigation
MeSH

Neuronavigation är en uppsättning datorstödda tekniker som används av neurokirurger för att guida eller "navigera" inom gränserna för skallen eller kotpelaren under operation, och som används av psykiatriker för att exakt rikta in sig på rTMS (Transcranial Magnetic Stimulation). Uppsättningen av hårdvara för dessa syften kallas en neuronavigator .

Stereotaktisk kirurgi

Neuronavigation är erkänt som nästa evolutionära steg i stereotaktisk kirurgi , en uppsättning tekniker som går tillbaka till tidigt 1900-tal och som vann popularitet under 1940-talet, särskilt i Tyskland, Frankrike och USA, med utvecklingen av kirurgi för behandling av rörelser sjukdomar som Parkinsons sjukdom och dystonier . I sin linda var syftet med denna teknologi att skapa en matematisk modell som beskriver ett föreslaget koordinatsystem för utrymmet inom en sluten struktur, t.ex. skallen. Detta "fiducial rumsliga koordinatsystem" använder referensmarkörer för att med hög noggrannhet beskriva positionen för specifika strukturer inom detta godtyckligt definierade utrymme. Kirurgen hänvisar sedan till dessa data för att rikta in sig på specifika strukturer i hjärnan. Denna teknik har förstärkts av insamling av data om människans anatomi i "stereotaktiska atlaser", som utökar de kvantitativt definierade "målen" som lätt kan användas inom kirurgi. Slutligen, tillkomsten av moderna neuro-avbildningsteknologier som datortomografi (CT) och magnetisk resonanstomografi (MRT) )—tillsammans med digitaliseringens ständigt ökande förmåga, datorgrafisk modellering och accelererad manipulering av data genom komplexa matematiska algoritmer via robusta datorteknologier—gjorde det möjligt att realtidskvantitativ rumslig sammansmältning av bilder av patientens hjärna med den skapade "fiducial" koordinatsystem” i syfte att styra kirurgens instrument eller sond till ett valt mål. På detta sätt är observationerna som görs via mycket sofistikerade neuro-avbildningsteknologier (CT, MRI, angiografi ) relaterade till den faktiska patienten under operationen.

Neurobildbehandling

Förmågan att relatera positionen för ett verkligt kirurgiskt instrument i kirurgens hand eller mikroskopets brännpunkt till platsen för den avbildade patologin, uppdaterad i "realtid" i en "integrerad operationssal", framhäver den moderna versionen av denna uppsättning av tekniker. I sin nuvarande form började neuronavigering på 1990-talet och har anpassat sig till nya neuroavbildningstekniker, realtidsavbildningsmöjligheter, ny teknik för att överföra informationen i operationssalen för 3D-lokalisering, neuroövervakning i realtid, robotik , och nya och bättre algoritmer för att hantera data via mer sofistikerad datorteknik.

Kirurgisk virtualisering

I sin senare konceptualisering har termen neuronavigation börjat överlappa samman med kirurgisk-virtualisering där en neurokirurg kan visualisera scenariot för operation i en 3-D-modell av manipulerbar datordata. På så sätt kan läkaren "öva och kontrollera" operationen, prova alternativa tillvägagångssätt, bedöma eventuella svårigheter, etc. innan den verkliga operationen äger rum.

Vänster Dorsolateral Prefrontal Cortex riktad med högupplöst MRI. Den röda sfären är den främre nedre vänstra DLPFC, den gröna sfären är den indikerade spolplatsen. Left DLPFC stimuleras för behandling av depression och andra tillstånd

Neuronavigation för transkraniell magnetisk stimulering

Standard TMS-protokollet som godkändes av FDA 2008 uppskattar platsen för DLPFC genom att hitta den vänstra motoriska cortex och markera en punkt 5 cm framför den. Senare introducerades ytterligare två metoder med hjälp av mätningar av huvudet och beräkning av platsen för DLPFC som 1) F3 (EEG 10/20-systemet) eller 2) Beam-metoden. Båda var uppskattningar med vissa begränsningar. Med införandet av Neuronavigation kan direkt visualisering av strukturer uppnås antingen med en individs (speciellt beställda) MRI eller en genomsnittlig hjärna (MNI) sträckt till individens dimensioner. Det finns nu större betydelse av denna ökade noggrannhet på grund av nya bevis för att stimulering av gyralkronan är mindre effektiv än stimulering av sulkalbanken. Införandet av robotstyrd TMS kan också göra Neuronavigation viktigare. Flera tillverkare erbjuder kompletta system inklusive Ant Neuro eller Axilum Robotics.

En annan lösning för TMS-spolepositionering är 3d-utskrivna patientspecifika guider i form av en hjälm baserad på MRI-data.

3d-tryckt transkraniell magnetisk stimulering patientspecifik guide baserad på MRI-data som kan hålla 2 Magventure MCF-B65-spolar i utvalda regioner på båda frontalloberna.

CAD-modell av patientspecifik TMS-guide

Neuronavigation för ryggradskirurgi

Assisterande tekniker används under spinal fusionskirurgi för att öka noggrannheten, särskilt för placeringen av pedikelskruvar . En översyn av navigeringstekniker för ryggradskirurgi publicerad 2019 listade fyra för närvarande tillgängliga alternativ:

• Medtronic Stealth-system
• BrainLab
• Stryker Navigation
• 7D kirurgiskt system

externa länkar

• American Association of Neurological Surgeons (AANS.org) | Bibliotek. Forskningslista.
•   Neggers SF, Langerak TR, Schutter DJ, et al. (april 2004). "En stereotaktisk metod för bildstyrd transkraniell magnetisk stimulering validerad med fMRI och motorframkallade potentialer". NeuroImage . 21 (4): 1805–17. doi : 10.1016/j.neuroimage.2003.12.006 . PMID 15050601 .