Image guidance to improve reliability and data integrity of transcranial Doppler sonography

Background

Principles and accuracy of image-guided transcranial Doppler (IG TCD) sonography have been published recently. However, it remains open whether combination of image guidance and TCD offers an additional clinical advantage. This study scores the accuracy of conventional TCD examinations and investigates the potential improvement of TCD data integrity and reliability regarding the additional use of IG.

Methods

Conventional TCD was performed by a group of experienced investigators, who were blinded to images of a navigation system tracking the Doppler probe, whereas an independent observer documented the TCD findings, acquired by the investigators, due to saving spatial data of the TCD sample volume using IG for subsequent analysis. In a second set of experiments, image guidance was available to investigators without any previous TCD experience.

Results

The analysis of 3D data of vessels (n = 173) labeled by experienced investigators in conventional TCD, revealed a rate of 37% misinterpreted Doppler signals regarding the target vessel. Correctness of labeling was comparable between the different vascular segments. The rate of correct labeling was higher for right- (69%) than for left-sided vessels (57%). In comparison, by using IG, TCD investigators without any previous TCD experience achieved a significantly lower rate of 10% (n = 39) mislabeled vessels.

Conclusions

Our data suggest, that misinterpretation of the vascular source of the Doppler signal is a common source of errors in conventional TCD. Visualization of the vascular anatomy by image guidance offers improved accuracy and reliability of TCD results and may positively influence the learning curve for inexperienced investigators.     

Intraoperative 3D imaging control during subthalamic Deep Brain Stimulation procedures using O-arm® technology: Experience in 15 patients

ObjectiveO-arm^® now gives us the opportunity not only to perform 2D but also 3D scans during deep brain stimulation (DBS) procedures. We present our experience with the intraoperative use of this device. Our objective was to measure the geometrical accuracy of electrode placement during surgical procedures driven under O-arm^® control.MethodsFifteen patients underwent STN-DBS. For the first 4 patients, 3D scans were performed at the end of the procedure. We calculated the accuracy of electrode positioning, i.e. the distance between final electrode positioning and the planned trajectory. For the next 11 patients, who underwent both intraoperative and final 3D scan, we also calculated the accuracy of the microelectrode positioning.ResultsAverage stimulation-induced improvement of UPDRS-III score was 52.5 ± 15%. For the first 4 patients, the mean electrode positioning accuracy was 1.46 ± 0.56 mm. For the 11 patients who underwent intraoperative 3D scan, the mean microelectrodes positioning accuracy was 1.59 ± 1.1 mm. Aberrant positioning was detected in two cases, and was analyzed by fusing 3D scan with preoperative MR images. The definite electrodes positioning accuracy was 1.05 ± 0.54 mm.ConclusionIntraoperative 3D scan is feasible, and can help us detect and correct early aberrant trajectories.     

神经导航结合内窥镜在巨大垂体腺瘤手术中的应用

目的介绍神经导航结合内窥镜经蝶显微切除18例大型垂体腺瘤的手术操作技巧及经验.方法18例大型垂体腺瘤,手术采用神经导航结合内窥镜辅助经蝶显微外科,术中应用导航或导航棒定位,指导手术操作,以内窥镜辅助处理位于显微镜盲区的病灶.结果本组全切除7例,占38.9%.结论神经导航经蝶显微手术仍是一种较为实用手术,神经导航显微外科辅助内窥镜手术定位准确,减少显微镜盲区,有利于提高肿瘤切除率,减少手术并发症.     

立体定向与神经导航技术在少量大脑半球出血患者中的应用

目的对于少量自发性脑出血伴明显功能障碍的患者是采取保守治疗还是手术,通常有争议性,探讨通过立体定向技术清除血肿对患者预后的改善作用。方法选取近5 a大脑半球出血患者150例(出血量20~30 mL),其中50例采用立体定向技术给予血肿清除术,50例采用导航技术给予血肿清除术,分别为手术组1、手术组2,另50例为药物保守治疗组,对比3组患者的改良Barthel指数评分及mRS评分。结果入组患者单侧肢体肌力<3级,出血量≤30 mL,出血部位为基底节区或丘脑。通过6个月随访,手术组改良Barthel指数评分、mRS评分显著优于保守治疗组。手术组相对保守组有更好的功能改善,差异有统计学意义(P<0.05)。结论对于少量自发性脑出血伴明显功能障碍的患者,通过立体定向手术、神经导航技术能显著改善患者的日常生活功能,其中立体定向技术并发症及血肿清除率优于神经导航技术。     

实时超声联合神经导航监测在颅内肿瘤显微手术中的应用

目的 探讨实时超声联合神经导航在颅内肿瘤显微手术中定位及实时监测的作用。方法 筛选空军军医大学西京医院神经外科2014年10月至2016年7月收治的35例术中实时超声监测联合神经导航辅助显微手术切除的颅内肿瘤作为观察组,并以同期35例神经导航引导但未行术中实时超声监测的颅内肿瘤作为对照组。结果 观察组肿瘤全切率[91.42%（32/35）]与对照组[82.85%（29/35）]无明显差异（P<0.05）。观察组手术时间[（284.1±20.58）min]较对照组[（306.5±11.92）min]明显缩短（P<0.05）。术前,观察组KPS评分[（58.74±2.076）分]与对照组[（56.34±1.381）分]无明显差异（P>0.05）;术后1周,观察组KPS评分[（83.21±6.217）分]和对照组[（76.49±4.638）分]较术前均明显提高,而且,观察组明显高于对照组（P<0.05）。两组术后均未发生严重并发症（如出血、感染等）,围手术期没有死亡病例。术后3个月门诊复查,均未见肿瘤复发。结论 术中超声可精准定位并实时引导,监测肿瘤残余,提高手术效率并最大限度地保护神经功能。     

神经导航及神经电生理辅助下显微手术治疗脑干海绵状血 管瘤

目的 探讨脑干海绵状血管瘤的手术适应证、手术时机、手术入路及手术技巧。方法 回顾性分析2013年3月至2018年12月神经导航及术中电生理监测辅助下显微手术治疗的60例脑干海绵状血管瘤的临床资料。结果 肿瘤全切除57例;次全切除3例,术后辅助伽玛刀治疗。出院时神经功能障碍改善34例,无变化21例,加重8例。无手术死亡病例,无颅内感染及脑脊液漏。术后随访3~60个月,平均（27.1±13.5）个月,术后症状加重8例中,2例好转,3例恢复至术前,3例无明显变化。肿瘤全切除病例未见肿瘤复发。伽玛刀治疗3例中,1例再出血。结论 脑干海绵状血管瘤手术需严格掌握适应证,选择合理手术时机,根据病灶位置采取个体化入路,联合神经导航及电生理监测等辅助技术,可以完整切除肿瘤、减少并发症,改善病人预后。     

神经导航引导海马病灶切除联合皮质热灼治疗顽固性颞叶内侧癫痫

目的探讨神经导航引导、皮质电极监测下对海马病灶进行致痫灶切除,辅助以皮质痫灶横纤维热灼术治疗顽固性颞叶内侧癫痫的临床价值。方法通过对16例海马病灶的顽固性癫痫的病人,术前进行24小时脑电图描记定位致痫灶,手术前进行磁共振扫描,数据输人神经导航系统,手术当天进行导航注册配准．术中进行颞叶皮质电极描记,并在导航棒引导下找寻海马病灶,完整切除并辅以皮质热灼治疗致痫灶。结果术后0．5～3年内随访,按Engel癫痫疗效分级：发作完全消失11例(68．8％),明显改善4例(25％),改善1例(6．2％)。结论神经导航有助于海马病灶的准确找寻与切除,在皮质电极监测下,辅助皮质热灼是治疗顽固性颞叶内侧癫痫的一种有效、安全的方法。     

神经导航和神经电生理辅助下脑功能区肿瘤手术

目的 探讨脑功能区肿瘤治疗的策略和技巧.方法 分析2008年5月至2009年5月手术治疗的脑功能区41例肿瘤.使用神经导航和神经电生理辅助的有23例(辅助组),未使用18例(未辅助组).未辅助组直接行显微手术切除肿瘤.辅助组采用神经导航、皮层神经电刺激(MEP)、体感诱发电位(SEP)、术中唤醒麻醉等技术确定肿瘤和脑功能区,根据肿瘤和功能区的关系切除肿瘤.结果 未辅助组肿瘤全切4例(22%),3例(17%)次全切,11例(61%)大部切除.术后功能良好6例(33%),无变化2例(11%),10例(56%)功能障碍加重.辅助组肿瘤全切12例(52%),4例(17%)次全切,7例(31%)大部切除.术后功能良好16例(70%),无变化3例(13%),4例(17%)功能障碍加重.两组肿瘤全切率及术后功能障碍发生率差异有统计学意义(P<0.05).结论 在神经导航和神经电生理监测的辅助下,可以做到精确的病灶解剖和脑功能区定位,加上运用娴熟的显微手术技巧,脑功能区的肿瘤也能取得良好疗效.     

fMRI功能导航下切除汉语运动性语言区附近病变

目的探讨功能磁共振(functional magnetic resonance imaging,fMRI)导航在汉语运动性语言区附近病变手术中的应用价值。方法对43例大脑皮层运动性语言区附近病变患者,通过组块设计的汉语朗读任务,利用血氧水平依赖性功能磁共振成像(BOLD-fMRI)获得运动性语言区激活,利用磁共振弥散张量成像技术(diffusion tensori maging,DTI)获得白质纤维束走行,将结构影像、fMRI功能影像与DTI的各项异性系数(FA)图像同时传入导航系统,术中定位fMRI确定的语言区,在唤醒状态利用皮层电刺激技术进行语言区验证,避开运动性语言区在显微镜下切除病变。结果本组患者29例术前语言功能正常,14例有不同程度语言功能障碍。38例获得了有效的fM-RI语言区激活,进行了36例核心激活脑区与皮层电刺激比较:25例为重叠关系,11例为邻近关系。手术全切除17例,次全切除14例,大部份切除12例。术后语言功能8例较术前好转,31例无变化,4例出现短暂性运动性失语。结论汉语朗读任务所获得的fMRI运动性语言区激活具有良好的敏感性与准确性;fMRI导航手术可以提高汉语运动性语言区附近病变切除程度,减少术后运动性失语的发生。     

神经导航辅助内镜治疗高血压脑出血的疗效对比分析

目的 分析对比神经导航辅助内镜与传统开颅手术治疗高血压脑出血疗效,探讨其临床应用及价值.方法 收集自2012年1月-2015年11月应用神经导航辅助内镜手术治疗的患者,随机抽取30例为试验组;收集开颅手术治疗高血压脑出血的患者,随机抽取30例为对照组.记录两组患者术后GCS评分,皮肤切口长度、手术时间、手术出血量、住院时间、术后并发症及术后随访第6个月KPS评分进行比较分析.结果 试验组与对照组相比,术后GCS昏迷评分两组差异无统计学意义(P＞0.05);在皮肤切口上,试验组平均切口长度为(4.25 ±0.44) cm,对照组平均切口长度为(13.27±1.01)cm,两组差异有统计学意义(P＜0.05);在手术时间上,试验组平均手术时间为(93.93±21.04) min,对照组的平均手术时间为(176.50 ±35.65) min,两组差异有统计学意义(P＜0.05);在手术出血量上,试验组平均出血量为(69.83 ±23.83) ml,对照组平均出血量为(196.17±33.83) ml,两组对比差异有统计学意义(P＜0.05);在住院天数上,试验组平均住院天数为(13.33 ±1.79)d,对照组的平均住院天数为(16.20±4.31)d,两组对比差异有统计学意义(P＜0.05);在并发症上,试验组发病率明显低于对照组,两组对比差异有统计学意义(P＜0.05);术后随访6个月KPS评分试验组预后优于对照组,两组对比差异有统计学意义(P＜0.05).结论 神经导航辅助内镜治疗高血压脑出血定位准确、微创、直视、省时、止血充分,出血量少,可缩短住院天数、降低并发症发病率,术后恢复好.