Стереотаксическое наведение на глубинные структуры головного мозга с использованием методов вероятностной мр-трактографии Medline.ru - медико-биологический информационный портал Медлайн.ру

Стереотаксическое наведение на глубинные структуры головного мозга с использованием методов вероятностной мр-трактографии

Песков В.А., Холявин А.И., Богдан А.А.

Институт мозга человека им. Н. П. Бехтеревой Российской Академии Наук, Россия

Резюме
Цель. Оценка возможности применения технологии вероятностной трактографии для визуализации церебелло-таламического тракта в условиях использования стандартного диагностического МРТ-сканера при стереотаксическом планировании функциональных нейрохирургических вмешательств. Материалы и методы. Исследование включало оценку результатов стереотаксического наведения у 3 пациентов с болезнью Паркинсона, которым выполнялось хирургическое лечение методом глубинной стимуляции (DBS). Применялась технология получения данных диффузионно-взвешенной томографии в высоком угловом разрешении (HARDI) на магнитно-резонансном томографе Philips Achieva 3T. Моделирование трактов производилось с использованием вероятностного алгоритма ограниченной сферической деконволюции (CSD). Для оценки полученных результатов проводили наложение рассчитанных карт связности на стереотаксический атлас таламуса и базальных ганглиев. Результаты. Нам удалось визуализировать церебелло-таламический тракт, используя стандартный МРТ сканер. Сравнение стереотаксического атласа и рассчитанных карт связности указывает на сопоставимость данных, что говорит о возможности применения данной методики при стереотаксическом планировании операций. Заключение. Использование методов трактографии при стереотаксическом планировании функциональных нейрохирургических вмешательств у пациентов с двигательными расстройствами является шагом к персонифицированному подходу к лечению. Внедрение данной методики в стереотаксическое планирование хирургических вмешательств улучшит эффект оперативного лечения и послеоперационного ведения пациентов с двигательными расстройствами.

Ключевые слова
церебелло-таламический тракт, болезнь Паркинсона, HARDI-CSD, вероятностная трактография, стереотаксис.

(статья в формате PDF. Для просмотра необходим Adobe Acrobat Reader)

открыть статью в

новом окне

Список литературы

1. Левин О. С., Артемьев Д. В., Бриль Е. В., Кулуа Т. К. Болезнь Паркинсона: современные подходы к диагностике и лечению // Практическая медицина. - 2017. - Т. 1, 1(102). - С. 45-51. [Levin O. S., Artem'ev D. V., Bril' E. V., Kulua T. K. Bolezn' Parkinsona: sovremennye podkhody k diagnostike i lecheniyu // Prakticheskaya meditsina. - 2017. - Vol. 1, 1(102). - P. 45-51. (InRuss.)].

2. Abosch A. et al. An International Survey of Deep Brain Stimulation Procedural Steps // Stereotactic and Functional Neurosurgery. - 2013. - Vol. 91, 1. - P. 1-11. Doi: 10.1159/000343207.

3. Weaver F.M. et al. Bilateral Deep Brain Stimulation vs Best Medical Therapy for Patients With Advanced Parkinson DiseaseA Randomized Controlled Trial // JAMA. - 2009. - Vol. 301, 1. - P. 63-73. Doi: 10.1001/jama.2008.929.

4. Caire F. et al. A systematic review of studies on anatomical position of electrode contacts used for chronic subthalamic stimulation in Parkinson?s disease // Acta Neurochirurgica. - 2013. - Vol. 155, 9. - P. 1647-1654. Doi: 10.1007/s00701-013-1782-1.

5. Gallay M.N. et al. Human pallidothalamic and cerebellothalamic tracts: anatomical basis for functional stereotactic neurosurgery // Brain Structure and Function. - 2008. - Vol. 212, 6. - P. 443-463. Doi: 10.1007/s00429-007-0170-0.

6. Jakab A. et al. Feasibility of Diffusion Tractography for the Reconstruction of Intra-Thalamic and Cerebello-Thalamic Targets for Functional Neurosurgery: A Multi-Vendor Pilot Study in Four Subjects // Frontiers in Neuroanatomy. - 2016. - Vol. 10:76. Doi: 10.3389/fnana.2016.00076.

7. Ohye C. et al. Tremor-Mediating Thalamic Zone Studied in Humans and in Monkeys // Stereotactic and Functional Neurosurgery. - 1993. - Vol. 60. - P. 136-145. Doi: 10.1159/000100600.

8. Schlaier J. et al. Deep Brain Stimulation for Essential Tremor: Targeting the Dentato-Rubro-Thalamic Tract // Neuromodulation: Technology at the Neural Interface. - 2015. - Vol. 18, 2. - P. 105-112. Doi: 10.1111/ner.12238.

9. Xiao Y. Imaging and image processing for the surgical treatment of Parkinsons disease. - 2016. - P. 204.

10. Petersen M.V. et al. Probabilistic versus deterministic tractography for delineation of the cortico-subthalamic hyperdirect pathway in patients with Parkinson disease selected for deep brain stimulation // Journal of Neurosurgery. - 2017. - P. 1657-1668. Doi: 10.3171/2016.4.JNS1624.

11. Middlebrooks E.H. et al. Segmentation of the Globus Pallidus Internus Using Probabilistic Diffusion Tractography for Deep Brain Stimulation Targeting in Parkinson Disease // American Journal of Neuroradiology. - 2018. - Vol. 39, 6. - P. 1127-1134. Doi: 10.3174/ajnr.A5641.

12. Аничков А.Д., Полонский Ю.З., Низковолос В.Б. Стереотаксические системы. - СПБ.: Наука, 2006. - 142 с. [Anichkov A.D., Polonskii Yu.Z., Nizkovolos V.B. Stereotaksicheskie sistemy. - SPB: Nauka, 2006. - 142 p. (InRuss.)].

13. Bejjani B.-P. et al. Bilateral subthalamic stimulation for Parkinson?s disease by using three-dimensional stereotactic magnetic resonance imaging and electrophysiological guidance // Journal of Neurosurgery. - 2000. - P. 615-625. Doi: 10.3171/jns.2000.92.4.0615.

14. Veraart J., Fieremans E., Novikov D.S. Diffusion MRI noise mapping using random matrix theory: Diffusion MRI Noise Mapping // Magnetic Resonance in Medicine. - 2016. - Vol. 76, 5. - P. 1582-1593. Doi: 10.1002/mrm.26059.

15. Kellner E. et al. Gibbs-ringing artifact removal based on local subvoxel-shifts: Gibbs-Ringing Artifact Removal // Magnetic Resonance in Medicine. - 2016. - Vol. 76, 5. - P. 1574-1581. Doi: 10.1002/mrm.26054.

16. Smith S.M. et al. Advances in functional and structural MR image analysis and implementation as FSL // NeuroImage. - 2004. - Vol. 23. - P. 208-219. Doi: 10.1016/j.neuroimage.2004.07.051.

17. Tournier J.-D., Calamante F., Connelly A. Robust determination of the fibre orientation distribution in diffusion MRI: Non-negativity constrained super-resolved spherical deconvolution // NeuroImage. - 2007. - Vol. 35, 4. - P. 1459-1472. Doi: 10.1016/j.neuroimage.2007.02.016.

18. Morel A. Stereotactic Atlas of the Human Thalamus and Basal Ganglia. CRC Press, 2007. Doi: 10.3109/9781420016796.

19. Yushkevich P.A. et al. User-guided 3D active contour segmentation of anatomical structures: Significantly improved efficiency and reliability // NeuroImage. - 2006. - Vol. 31, 3. - P. 1116-1128. Doi: 10.1016/j.neuroimage.2006.01.015.

20. Krauth A. et al. A mean three-dimensional atlas of the human thalamus: Generation from multiple histological data // NeuroImage. - 2010. - Vol. 49, 3. - P. 2053-2062. Doi: 10.1016/j.neuroimage.2009.10.042.

21. Akram H. et al. Connectivity derived thalamic segmentation in deep brain stimulation for tremor // NeuroImage: Clinical. - 2018. - Vol. 18. - P. 130-142. Doi: 10.1016/j.nicl.2018.01.008.

22. Kholyavin A. I., Nizkovolos V. B., Anichkov A. D. Tomography of brain and stereotactic guidance // Biomedical Engineering. - 2014. - Vol. 48. - P. 24-26.