Abstract

Primele atlase stereotactice ale creierului uman au fost construite pentru a sprijini instrumentele stereotactice umane [1]. Apariția tomografiei computerizate (CT) și a imaginii prin rezonanță magnetică (RMN) a permis imagistica creierului pacienților. În prezent, vizualizarea directă a structurilor țintă stereotactice este fezabilă [2, 3, 4, 5, 6, 7], iar descrierea lor, în special pe sistemele 3 Tesla, este de înaltă calitate [8, 9]. Achizițiile RMN, deși superioare scanărilor CT, au ca rezultat deformări imprevizibile și nereproductibile [10]. Există, de asemenea, anumite controverse cu privire la o nepotrivire între imagistică și electrofiziologie, precum și o incompletitudine a structurii țintă în scanări [11, 12, 13]. Prin urmare, în ciuda progreselor imense în imagistica de diagnostic, atlasul stereotactic, în special în format electronic (computerizat), este încă considerat un ajutor important [8, 14, 15, 16, 17].

atlasele

Cuvinte cheie

Note

Mulțumiri

Sunt profund recunoscător doctorilor. J Talairach și P Tournoux pentru discuții perspicace despre atlase. Este posibil ca această lucrare să nu fi fost avansată fără entuziasmul lor inițial cu privire la atlase.

Sunt cu adevărat îndatorat de Dr. AL Benabid, Grenoble, TT Yeo, Singapore și AM Lozano, Toronto pentru discuțiile stimulante și oportunitatea de a respecta procedurile lor. De asemenea, am fost inspirat de prezentările și discuțiile de la reuniunile din 1997, 2001 și 2005 ale Societății Mondiale pentru Neurochirurgie Stereotactică și Funcțională.

Crearea PFA și a portalului PFA pentru SFN a fost un efort comun cu Dr. AL Benabid. NeuroPlanner a fost dezvoltat în cadrul unui proiect comun cu Dr. TT Yeo din spitalul Tan Tock Seng, Singapore. Construirea primei versiuni electronice a atlasului TT și dezvoltarea ECBA au fost un proiect comun cu dr. RN Bryan de la spitalul Johns Hopkins. BAFI a fost dezvoltat în consultare cu Dr. DN Kennedy al Spitalului General din Massachusetts.

Figura 27-17a din StealthStation este oferită de Dr. J. Henderson din St. Centrul de Științe ale Sănătății al Universității Louis (acum la Centrul Medical al Universității Stanford). Figura 27-17b a iPlan este datorită lui Thomas Schwan de la BrainLAB; iPlan este o marcă înregistrată a BrainLAB AG în Germania și SUA.

Multe idei, soluții, atlase și aplicații propuse nu s-ar materializa fără implementarea lor eficientă. Numeroase persoane din laboratorul nostru de imagistică biomedicală, A * STAR, Singapore au contribuit la dezvoltarea instrumentelor pentru construcția de atlas și aplicații asistate de atlas, inclusiv A Thirunavuukarasuu (CD-ROM-urile atlasului cerebral), D Belov (PFA, portalul PFA pentru SFN, CNA), A Fang (instrumente atlas, 3D TT, versiunea inițială a NeuroPlanner), BT Nguyen (instrumente atlas), J Liu (interpolare, modelare, 3D TT), GL Yang (NeuroPlanner), L Serra (BrainBench), KN Bhanu Prakash (FTT), QM Hu (FTT) și GY Qian (FTT). Mulțumesc Aminei Bivi pentru asistența editorială.

Această lucrare a fost finanțată de A * STAR, Singapore.

Anexă: Creierul deblocat: Neurochirurgie Do-it-yourself

Domnul. Green, un capitalist de risc în comunicarea fără fir, a intrat în celebrul Brainsterium. El a dezvoltat o tumoare malignă pe creier, confirmată de o biopsie optică non-excizională. Sentimentele lui erau amestecate. Se așteptase să fie supus unei terapii genetice, dar i s-a oferit o rezecție tumorală clasică. Colegii săi din științele vieții au investit mult în terapia genică, așa că se aștepta să beneficieze de pe urma ei. Și-a dat seama că niciunul dintre ei nu a investit în operații ghidate prin imagini. Astfel, el a simțit că o tehnologie învechită va decide asupra vieții sale. Pe de altă parte, Brainsterium avea un nume de marcă și o reputație impecabilă pentru a fi cel mai bun.

Prima lui impresie la intrarea în Brainsterium a fost surprinzător de pozitivă. Mai degrabă se aștepta la un miros îngrozitor de spital, la pacienții mizerabili deplasați și la o mulțime zgomotoasă de vizitatori, așa cum a experimentat în timp ce vizita un spital ultima dată când tatăl său a suferit un accident vascular cerebral. Ceea ce a văzut în schimb arăta ca un laborator liniștit de înaltă tehnologie. S-a îndreptat către cabinetul neurochirurgului șef, Dr. Noki, care îi va explica procedura și va supraveghea operația. Supraveghează, nu operează; aceasta a fost diferența majoră pe care Brainsterium a oferit-o pacienților săi.

„Tu ești cel care decide ce să păstrezi și ce să scoți din creier. Noi doar oferim mediul potrivit pentru a face acest lucru ”- a început Dr. Noki.

Domnul. Green părea surprins. Neurochirurgie faceți-o singur? Nu avea nicio idee despre acest segment de piață.

„Creierul tău va fi deblocat și îi vei putea vizualiza conținutul, cum ar fi cunoștințele, abilitățile și amintirile, și să examinezi cum sunt invadate de tumoră” - a continuat dr. Noki. „Această intervenție chirurgicală are două obiective contradictorii. Una este să distrugi complet toate celulele tumorale, iar cealaltă este să îți păstrezi la maximum funcțiile creierului. Vă voi oferi două regiuni extreme de rezecție a creierului: regiunea conservatoare numai cu tumoarea de bază și regiunea agresivă care conține tumoarea de bază împreună cu toate celulele tumorale care au migrat departe de ea. Trebuie să faceți un echilibru între ele pentru a vă planifica viața postoperatorie. Când toate celulele tumorale sunt complet îndepărtate, șansele de supraviețuire fizică sunt mai mari. Acesta este cel mai bun pentru corpul tău, dar nu neapărat pentru minte și carieră. Păstrarea maximă a funcțiilor creierului dvs. sună mai atractivă, dar vă pune viața într-un risc mai mare. ”

Domnul. Green și-a vizualizat brusc creierul ca un activ financiar și lucrurile au devenit clare. În calitate de proprietar exclusiv al creierului său și al conținutului său, el însuși a dorit să dețină un control deplin asupra acestui activ și să decidă despre riscul asociat. „Creierul cuiva este mult mai valoros decât contul său bancar” - credea el, „deci de ce de zeci de ani funcționează diferit?”

Era din ce în ce mai dornic să înțeleagă această tehnologie care merită investită. Odată a condus un departament de cercetare și dezvoltare înainte de a deveni capitalist de risc.

Dr. Noki a furnizat mai multe detalii operaționale. „Vi se va oferi acces la baza de date a pacienților noștri și veți avea permisiunea de a comunica cu oricine a fost supus acestui tip de intervenție chirurgicală. Dacă decideți să continuați și acceptați termenii și condițiile noastre, vi se va permite să accesați toate tutorialele și simulatoarele și puteți reda orice operație anterioară fără, desigur, acces la conținutul creierului pacienților noștri. ”

El a început-o de la Centrul de Resurse inaugurat de un robot-leu. I s-a cerut să pună degetele pe placa de scanare și să se uite într-un aparat de fotografiat pentru a-și surprinde biometria. Domnul. Green s-a conectat la baza de date a pacienților și a introdus lungimea lui de undă personală. Avea o bandă destul de largă, care a accelerat substanțial operațiunile. În primul rând, s-a înregistrat la sistem și a afișat lista pacienților care au suferit o procedură similară. Au fost câteva mii. Fără mortalitate, fără eșec tehnic în timpul intervenției chirurgicale; cu toate acestea, deficitele neurologice au fost destul de variabile. Cui să întrebe? El și-a introdus anul și locul nașterii. Era un nume familiar, Jack Case. Fuseseră colegi de școală în clasa a șasea înainte ca familia lui să se mute pe coasta de vest. Domnul. Green a solicitat o sesiune de videoconferință. A avut noroc. Jack era în grădina lui și dl. Green și-a recunoscut vechiul prieten. Jack a ales îndepărtarea completă a tumorii cu 2 ani în urmă. A renunțat la slujbă și și-a petrecut zilele oferindu-și grădina de pe ocean. Astăzi, Jack ar opta diferit. Domnul. Green a încheiat sesiunea și a fost condus la Centrul de deblocare a creierului.

O frumoasă asistentă cu accent din estul Europei l-a întâmpinat. I s-a cerut să furnizeze o listă detaliată a abilităților și cunoștințelor sale conexe. Chestionarul a fost destul de plictisitor, dar dl. Green și-a dat seama că este esențial pentru o planificare corectă a stimulării creierului său și a cartografierii cunoștințelor. Apoi, asistenta și-a pus o cască voluminoasă pe cap. „Acesta trebuie să fie acel celebru BCC, colectorul și colimatorul Brainsterium - unul dintre avantajele cheie neloiale ale Brainsterium. Cum au reușit să proiecteze acest gadget trei în unu capabil să dobândească date multi-modale și să colimineze nenumărate surse de energie, oferind în mod dinamic un acces neinvaziv la orice locație din creier la precizia micronilor pentru stimulare și excizie? - s-a mirat dl. Verde. Deși stimulat, a experimentat senzații neobișnuite. A văzut câteva efecte vizuale ciudate, a auzit voci amuzante, a mirosit plante orientale și a avut impresia că zboară în timp ce îngerii cântau. „Nu, încă nu” - a spus el. „Aceasta este doar o procedură de cartografiere a cunoștințelor.” Își privi corpul strâns legat de scaun.

Emoția sa s-a declanșat când a intrat în Centrul de Explorare a Creierului. Semăna cu o cafenea cibernetică pe care obișnuise să o viziteze cu fiul său cu mult timp în urmă. Pacienții cu căști așezate în cabine au apărut jucând jocuri și navigând prin câteva labirinturi. Dar toată lumea s-a jucat serios, pentru că și-a putut câștiga sau pierde viața trecută și viitoare.

Domnul. Green a intrat într-o cabină și a atins butonul de pornire de pe ecran. A apărut un mesaj de bun venit cu numele său și a apărut o imagine colorată a creierului său. „Îmi recunoaște biometria” - gândi el. Au fost afișate trei funcții disponibile, „explorează-ți creierul”, „planifică-ți operația” și „îți păstrezi amintirile”.

Domnul. Green a început cu primul. El a fost uimit de ușurința în care își putea naviga creierul și de modul în care Atlasul Cerefy a reușit să-i dea numele oricărei mici structuri, împreună cu o descriere a funcției sale. Domnul. Green a început să-și aprecieze potențialul. Era timpul să începem să facem treaba.

Atinse al doilea buton. Asistenta medicală a apărut și a demonstrat cum să distingă pe imagini celulele normale de cele tumorale și cum să modifice regiunea rezecată. A fost destul de ușor cu afișajul stereoscopic Dextroscope și o interfață cu utilizatorul tactil 3D care diferențiază țesuturile normale de cele patologice. Mâinile lui au ajuns în spațiul creierului și au funcționat ca instrumentele care remodelează regiunea resecată. Viitorul lui era cu adevărat în mâinile lui. El nu și-a dat seama că era singura persoană din întregul Brainsterium autorizat să schimbe planul de rezecție, deoarece sistemul monitoriza datele biometrice ale utilizatorului.

El a început inventarul creierului său în zona de diferență dintre regiunile de rezecție conservatoare și agresive. Au fost acolo câteva abilități pe care ar putea să le piardă, cum ar fi urcarea, conducerea și cântatul la pian. Renunțase la visul său de a urca K2 cu mult timp în urmă. Șoferul său personal se descurca bine, astfel încât să-l țină. Cântarea la pian - fără compromisuri. El a continuat să remodeleze regiunea pentru a fi resecată.

Partea de la revedere a creierului său a fost în cele din urmă definită. Cunoștințele și abilitățile sale ar fi încercate să fie recuperate într-un proces postoperator. Acum la amintiri și dl. Green a atins ultimul buton. A apărut asistenta numită buton, și-a pus o cască BCC pe cap și a activat o serie de stimulatori magnetici transcranieni. „Sunt norocos” - se gândi el - „s-ar putea să fi fost un robot”.

El și-a proiectat imaginea creierului, a poziționat indicatorul în regiunea care urmează să fie rezecată și a apăsat butonul de stimulare. Nu s-a intamplat nimic. A schimbat locația și a apăsat din nou butonul. Acum urmărea filmul Titanic cu prima lui dragoste. A continuat să apese. A funcționat ca o mașină a timpului care îl mută înapoi la evenimente și locuri îndepărtate. Cu greu îi venea să creadă că erau atât de multe amintiri într-o bucată de țesut atât de mică. Fiecare amintire evocată a fost înregistrată. După operație, el ar reda orice piesă înregistrată pentru a o reintroduce în creier.

Planul chirurgical a fost finalizat. El a atins butonul de trimitere și i sa cerut să confirme planul și să accepte declarația legală. Sesiunea a fost încheiată și a fost invitat la ceai. Operația ar începe în jumătate de oră. I-au plăcut lucrurile astea. „Trebuie să mă abonez la Clubul Brainsterium, așa că pot veni aici în fiecare weekend pentru a naviga și a debloca creierul” - s-a gândit el.

A fost o zi lungă, deschisă pentru ochi pentru dl. Verde ca pacient și investitor. A trebuit să rămână peste noapte la Brainsterium sub supraveghere. Scanarea a fost efectuată automat în mod continuu. Totul era normal așa cum era de așteptat.

Dimineața dl. Green a fost externat. A intrat în Dr. Biroul lui Noki și l-a privit într-un mod pe care doar câțiva multi-miliardari și CEO l-au meritat până acum. „Până acum, atât de bine” - Dr. Noki l-a întâmpinat. „Mai avem ceva de făcut pentru a recupera conținutul părții rezecate a creierului tău.

Un disc a fost înmânat dlui. Verde. „Amintirile mele păstrate” - gândi el. Domnul. Green a fost rugat să continue monitorizarea acasă. I s-a oferit un monitor portabil capabil să-și transmită scanările de la domiciliu la Brainsterium fără fir. În cele din urmă, a găsit o parte din contribuția sa.

Domnul. Șoferul lui Green l-a adus înapoi acasă. Și-a dat seama că, în ciuda numeroaselor mesaje urgente, a făcut un singur telefon cerându-i secretarului său să doneze anonim la Centrul de cercetare și dezvoltare al Brainsterium. S-a așezat la vechiul său pian cu coadă și a început să cânte piesele sale preferate. A fost destul de mulțumit de performanțele sale tehnice și a avut impresia că a jucat chiar și cu o pasiune mai mare decât înainte. Acum știa în ce avea să investească.