Il sistema di guida assistito dall'elaboratore semplifica il trattamento chirurgico per i disordini di movimento

Decine di migliaia di gente che avverte i disordini di movimento si è associata con Parkinson e varie altre circostanze neurologiche sta per trarre giovamento da un nuovo sistema di guida che usa automatizzato cervello-mappando le tecniche per migliorare significativamente una procedura sempre più popolare chiamata stimolo profondo del cervello.

DBS è risultato essere altamente efficace nel trattamento dei disordini di movimento quando le terapie farmacologiche standard non funzionano o hanno perso la loro efficacia. Tuttavia, il fatto che è estremamente un lungo, difficile ed operazione costosa, che comprende impiantare gli elettrodi in profondità nel cervello, ha limitato la sua disponibilità.

Dall'approvazione della procedura nel 1998, il numero delle operazioni di DBS realizzate si è sviluppato gradualmente annualmente a circa 3.000, sebbene più di 100,000 persone che un anno potrebbe stare per trarre giovamento da come modo di trattamento del tremito, rigidità, rigidezza e movimento rallentato sperimentano come conseguenza dei disordini neurologici che variano dalla distonia alla sclerosi a placche, alla malattia del Parkinson, alla malattia ossessiva.

Per migliorare la procedura più ulteriormente, un gruppo degli elettrotecnici ed i neuroscenziati alla Vanderbilt University ha messo a punto un sistema di guida pilota che automatizza la parte più difficile dell'operazione: identificazione della posizione adeguata per inserire gli elettrodi. Per funzionare, gli elettrodi devono passare attraverso i piccoli nuclei in profondità nel cervello che sono circa la dimensione di un pisello e non sono visibili nelle scansioni di cervello o all'occhio nudo. I ricercatori - scrittura in un numero speciale delle transazioni di IEEE del giornale su imaging biomedico ha pubblicato questo mese - riferiscono che il nuovo sistema può fare un migliore processo dell'identificazione della posizione iniziale per inserire gli elettrodi che un neurochirurgo con esperienza.

“Il più grande problema con la procedura è che i chirurghi non possono vedere la struttura in cui devono mettere l'elettrodo e, di conseguenza, devono spendere un considerevole lasso di tempo che cerca,„ dice Benoit Dawant, professore di ingegneria elettrica, di ingegneria informatica e di scienze radiologiche alla Vanderbilt University, che sta mettendo a punto il sistema di guida in collaborazione con Peter Konrad, professore associato di ambulatorio neurologico e di assistenza tecnica biomedica.

Il solo modo che la regione dell'obiettivo può essere identificata è dalle sue caratteristiche elettriche. Così i chirurghi devono in primo luogo inserire un elettrodo della registrazione e riflettere l'attività elettrica dei neuroni che tocca. A volte devono eliminare e reinserire gli elettrodi due o più volte. A volte devono inserire tre o quattro elettrodi allo stesso tempo per trovare il punto evasivo.

“Dico i pazienti che è qualcosa come il gioco del gran gioco della nave da guerra,„ dico Konrad, che ha aiutato il pioniere la procedura. “Come la cacciagione, non non sapere dove l'obiettivo è finché non abbiate fatto un colpo.„

Ogni volta i chirurghi sono costretti a reinserire l'elettrodo, aumenta il rischio di danneggiamento del cervello e della lunghezza dell'operazione. Quando i chirurghi decidono che hanno colpito il punto giusto, impiantano un elettrodo di stimolazione e lo provano per determinare se diminuisce i sintomi del paziente. Poiché i disordini del muscolo accadono tipicamente soltanto mentre una persona è sveglia, il paziente deve rimanere cosciente con l'intera procedura.

L'operazione può catturare finchè otto - 12 ore ad correttamente collocano un elettrodo. (La maggior parte dei pazienti richiedono due, uno in ogni emisfero.) “Questo è estremamente ruvido sui pazienti, che devono essere svegli attraverso l'ambulatorio e devono essere bloccati al letto,„ dice Konrad. “Qualcuno che esegua rapidamente questa chirurgia apprezza la necessità di sistemare la procedura giù ad un più breve trattamento.„

Il sistema di guida assistito dall'elaboratore compensa le variazioni nella struttura tridimensionale di ogni paziente, qualcosa del cervello che è molto difficile affinchè i chirurghi faccia da sè. Ciò diminuisce i tempi di funzionamento aumentando le probabilità che i chirurghi cominciano a cercare più vicino all'obiettivo. Il sistema consiste di un atlante tridimensionale del cervello che è stato sviluppato combinando le scansioni di cervello di 21 paziente operativo del paletto DBS in uno un altro facendo uso dei metodi dimappatura specializzati. Per predire la posizione dell'area di obiettivo in un nuovo paziente, i ricercatori mappano l'atlante di riferimento sulla scansione di cervello del paziente. Quando i neurochirurghi hanno usato le previsioni del sistema, hanno colpito l'area di obiettivo sulla prima inserzione due su tre volte, rispetto ad una su cinque volte quando lavora senza.

“Ora, con l'uso dell'atlante, che cosa stiamo facendo basicamente sta inserendo la scansione di cervello del MRI del paziente il computer e circa tre - quattro ore più successivamente che sputa indietro un obiettivo che possiamo usare per pianificazione l'ambulatorio della settimana seguente,„ dice Konrad. Questa innovazione, con altri miglioramenti quale l'uso delle piattaforme determinato fatte di inserzione, ha diminuito sostanzialmente la lunghezza dell'operazione: “Abbiamo ridotto una procedura di due giorni giù a cinque ore,„ dice.

Non solo il sistema di guida salva il paziente dal rischio di procedura prolungata o subendo due procedure, anche dovrebbe ridurre significativamente i costi dell'ospedale, Konrad aggiunge.

I ricercatori pianificazione una serie di miglioramenti al sistema di guida. Hanno cominciato a raccogliere i dati sull'efficacia delle operazioni ed useranno quello per raffinare le loro previsioni. Egualmente hanno installato un sistema che raccoglierà i dati elettrofisiologici dai cervelli del paziente che sono raccolti durante la procedura in modo da possono aggiungerlo all'atlante del cervello pure. E definitivo intendono cominciare a creare i diversi atlanti per le circostanze differenti - Parkinson, tremito essenziale, distonia, ecc. - nel caso la posizione precisa del danno neurologico possa differire.