Vascular neurosurgery simulation with bimanual haptic feedback

International audienceVirtual surgical simulators face many computational challenges: they need to provide biophysical accuracy, realistic feed-backs and high-rate responses. Better biophysical accuracy and more realistic feed-backs (be they visual, haptic.. .) induce more computational footprint. State-of-the-art approaches use high-performance hardware or find an acceptable trade-off between performance and accuracy to deliver interactive yet pedagogically relevant simulators. In this paper, we propose an interactive vascular neurosurgery simulator that provides bi-manual interaction with haptic feedback. The simulator is an original combination of states-of-the-art techniques that allows visual realism, bio-physical realism, complex interactions with the anatomical structures and the instruments and haptic feedback. Training exercises are also proposed to learn and to perform the different steps of intracranial aneurysm surgery (IAS). We assess the performance of our simulator with quantitative performance benchmarks and qualitative assessments of junior and senior clinicians

Jasmonate promotes auxin-induced adventitious rooting in dark-grown Arabidopsis thaliana seedlings and stem thin cell layers by a cross-talk with ethylene signalling and a modulation of xylogenesis

Background: Adventitious roots (ARs) are often necessary for plant survival, and essential for successful micropropagation. In Arabidopsis thaliana dark-grown seedlings AR-formation occurs from the hypocotyl and is enhanced by application of indole-3-butyric acid (IBA) combined with kinetin (Kin). The same IBA + Kin-treatment induces AR-formation in thin cell layers (TCLs). Auxin is the main inducer of AR-formation and xylogenesis in numerous species and experimental systems. Xylogenesis is competitive to AR-formation in Arabidopsis hypocotyls and TCLs. Jasmonates (JAs) negatively affect AR-formation in de-etiolated Arabidopsis seedlings, but positively affect both AR-formation and xylogenesis in tobacco dark-grown IBA + Kin TCLs. In Arabidopsis the interplay between JAs and auxin in AR-formation vs xylogenesis needs investigation. In de-etiolated Arabidopsis seedlings, the Auxin Response Factors ARF6 and ARF8 positively regulate AR-formation and ARF17 negatively affects the process, but their role in xylogenesis is unknown. The cross-talk between auxin and ethylene (ET) is also important for AR-formation and xylogenesis, occurring through EIN3/EIL1 signalling pathway. EIN3/EIL1 is the direct link for JA and ET-signalling. The research investigated JA role on AR-formation and xylogenesis in Arabidopsis dark-grown seedlings and TCLs, and the relationship with ET and auxin. The JA-donor methyl-jasmonate (MeJA), and/or the ET precursor 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid were applied, and the response of mutants in JA-synthesis and -signalling, and ET-signalling investigated. Endogenous levels of auxin, JA and JA-related compounds, and ARF6, ARF8 and ARF17 expression were monitored. Results: MeJA, at 0.01 μM, enhances AR-formation, when combined with IBA + Kin, and the response of the early-JA-biosynthesis mutant dde2–2 and the JA-signalling mutant coi1–16 confirmed this result. JA levels early change during TCL-culture, and JA/JA-Ile is immunolocalized in AR-tips and xylogenic cells. The high AR-response of the late JA-biosynthesis mutant opr3 suggests a positive action also of 12-oxophytodienoic acid on AR-formation. The crosstalk between JA and ET-signalling by EIN3/EIL1 is critical for AR-formation, and involves a competitive modulation of xylogenesis. Xylogenesis is enhanced by a MeJA concentration repressing AR-formation, and is positively related to ARF17 expression. Conclusions: The JA concentration-dependent role on AR-formation and xylogenesis, and the interaction with ET opens the way to applications in the micropropagation of recalcitrant species

Research Progresses in Understanding the Pathophysiology of Moyamoya Disease

Background: The pathogenesis of moyamoya disease (MMD) is still unknown. The detection of inflammatory molecules such as cytokines, chemokines and growth factors in MMD patients' biological fluids supports the hypothesis that an abnormal angiogenesis is implicated in MMD pathogenesis. However, it is unclear whether these anomalies are the consequences of the disease or rather causal factors as well as these mechanisms remain insufficient to explain the pathophysiology of MMD. The presence of a family history in about 9-15% of Asian patients, the highly variable incidence rate between different ethnic and sex groups and the age of onset support the role of genetic factors in MMD pathogenesis. However, although some genetic loci have been associated with MMD, few of them have been replicated in independent series. Recently, RNF213 gene was shown to be strongly associated with MMD occurrence with a founder effect in East Asian patients. However, the mechanisms leading from RNF213 mutations to MMD clinical features are still unknown. Summary: The research on pathogenic mechanism of MMD is in its infancy. MMD is probably a complex and heterogeneous disorder, including different phenotypes and genotypes, in which more than a single factor is implicated. Key Message: Since the diagnosis of MMD is rapidly increasing worldwide, the development of more efficient stratifying risk systems, including both clinical but also biological drivers became imperative to improve our ability of predict prognosis and to develop mechanism-tailored interventions. (C) 2016 S. Karger AG, BaselPeer reviewe

EVALUATION DES NOUVELLES TECHNIQUES D'IMAGERIE VASCULAIRE CEREBRALE POUR L'OPTIMISATION DU DIAGNOSTIC, DU TRAITEMENT ET DU SUIVI DES ANEVRISMES INTRACRANIENS OPERES

Diagnosis, surgical treatment and follow-up of intracranial aneurysms were usually relying on conventional cerebral angiography. Recently the angiography technique itself improved (three-dimensional angiogram) and new imaging techniques (magnetic resonance imaging and computerized tomography angiography) became sufficiently sophisticated to replace in some circumstances the gold standard. The objective of this work was to evaluate the usefulness of those new imaging techniques at each stage of the surgical management of intracranial aneurysms.Progress in computerized tomography angiography (multi-detectors) allowed the initial assessment of ruptured intracranial aneurysms with a more accessible, faster and non invasive exam. In this work, we studied this technique at the diagnosis stage and proved its ability to reliably select patients for the surgical or the endovascular treatment. Some aneurysmal locations, as paraclinoid aneurysms, are more difficult to treat because of their anatomical relationships. In this particular group, it is mandatory to correctly identify those requiring obliteration (intradural aneurysms). We first developed a specific MR protocol (1.5 Tesla) by the mean of a radioanatomical model, then we proved its clinical interest in the management of paraclinoid aneurysms and finally we optimized the MR protocol on a 3.0 Tesla scan allowing a higher spatial resolution.Because of the advance in the endovascular treatment, aneurysms referred to surgery are more frequently complex. Tools improving the planning, the treatment decision or the surgical technique itself will have a positive impact on the surgical results. Our work allowed to increase the benefit obtained with three-dimensional angiography in those fields. We first developed a semi-automatic protocol directly providing surgical views of the vascular tree carrying the aneurysm from 3D angiogram. Then, we demonstrated the interest of intraoperative biplanar rotational angiography during neurovascular surgery (proximal control of the aneurysm by the mean of a carotid balloon occlusion or immediate screening for aneurysm remnant).The postoperative evaluation of the surgical obliteration quality is essential. MRA became progressively in many centres the first choice technique for the follow-up of coiled aneurysms. Conventional angiogram is the gold standard for clipped aneurysms. We demonstrated the interest and limits of 64-detectors computerized tomography angiography for the postoperative assessment of clipped aneurysms and extracranial-intracranial bypasses associated to the treatment of an intracranial aneurysm.In conclusion, this work underlines the interest of new vascular imaging techniques for the improvement of the surgical management of intracranial aneurysms. New post-treatment softwares (Amira®) will allow in the future to simulate the surgical clipping.Le diagnostic, le traitement chirurgical et le suivi des anévrismes intracrâniens opérés reposaient classiquement sur l'artériographie cérébrale conventionnelle. Récemment, des améliorations de la technique d'angiographie elle-même (angiographie cérébrale tridimensionnelle) ou de nouvelles méthodes d'imagerie (IRM et angioscanner cérébral) se sont développées et sont devenues assez performantes pour compléter ou parfois supplanter la technique de référence. L'objectif de ce travail a donc été d'évaluer l'apport de ces nouvelles techniques d'imagerie aux différentes étapes de la prise en charge chirurgicale des anévrismes intracrâniens.Les progrès apportés aux appareils d'angioscanner cérébral (scanners multi-détecteurs) ont ouvert la voie du bilan initial des anévrismes rompus à un examen plus accessible, plus confortable, plus rapide et non invasif. Au cours de ce travail, nous avons étudié cette technique à la phase diagnostique et montré la possibilité grâce à celle-ci de diriger les patients de façon fiable vers le traitement chirurgical ou endovasculaire. Certains anévrismes, comme les anévrismes paraclinoïdiens, sont de part leurs rapports anatomiques plus difficiles à traiter chirurgicalement. Sélectionner dans ce groupe d'anévrismes ceux qui nécessitent potentiellement d'être exclus (anévrismes intraduraux) est donc primordial. Dans un premier temps, nous avons développé, à l'aide d'un modèle radio-anatomique dédié, un protocole d'IRM (1.5 Tesla) permettant cette analyse, puis nous avons évalué et montré l'intérêt de celui-ci dans la prise en charge d'une population de patients porteurs d'anévrismes paraclinoïdiens, et, enfin nous avons optimisé le protocole lui-même à l'aide d'une machine d'IRM utilisant un aimant plus puissant (3.0 Tesla) et offrant une résolution spatiale supérieure.Avec les progrès du traitement endovasculaire, les anévrismes orientés vers le traitement chirurgical sont plus fréquemment complexes. Les outils permettant d'optimiser le planning pré-opératoire, la décision peropératoire ou le geste chirurgical lui-même vont permettre d'améliorer les résultats de la chirurgie. Nos travaux ont permis de potentialiser l'aide apportée dans ces domaines par l'angiographie rotationnelle tridimensionnelle. Nous avons, d'une part, mis en oeuvre un protocole permettant d'obtenir de façon semi-automatisée la vue 3D de l'arbre vasculaire porteur de l'anévrisme orientée selon la disposition opératoire. D'autre part, nous avons montré l'intérêt de la réalisation d'une angiographie rotationnelle biplan peropératoire comme aide directe au geste chirurgical (contrôle proximal de l'anévrisme avec occlusion carotidienne par ballonnet ou recherche immédiate d'un reliquat).Le contrôle post-opératoire de la qualité du traitement chirurgical est devenu également une priorité. Si l'ARM s'est progressivement imposée dans de nombreux centres comme l'examen privilégié du contrôle des anévrismes embolisés, l'angiographie conventionnelle, examen invasif, restait encore la référence pour les anévrismes traités chirurgicalement. Nos travaux ont permis d'évaluer l'intérêt et les limites de l'angioscanner cérébral 64-détecteurs pour le contrôle post-opératoire immédiat des anévrismes traités par technique de clippage standard, et pour la mise en évidence de la perméabilité d'un pontage extracrânien-intracrânien associé au traitement d'un anévrisme intracrânien.En conclusion, les nouvelles techniques d'imagerie vasculaire cérébrale étudiées dans notre travail permettent d'optimiser à tous les stades la prise en charge chirurgicale des anévrismes intracrâniens. Le développement de nouveaux logiciels de post-traitement d'image (Amira®) pourrait permettre dans un avenir proche et à partir de l'angioscanner de simuler la taille et l'orientation à la pose du ou des clips au niveau du collet anévrismal

Evaluation des nouvelles techniques d'imagerie vasculaire cérébrale pour l'optimisation du diagnostic, du traitement et du suivi des anévrismes intracrâniens opérés

Le diagnostic, le traitement chirurgical et le suivi des anévrismes intracrâniens opérés reposaient classiquement sur l'artériographie cérébrale conventionnelle. Récemment, des améliorations de la technique d'angiographie elle-même (angiographie cérébrale tridimensionnelle) ou de nouvelles méthodes d'imagerie (IRM et angioscanner cérébral) se sont développées et sont devenues assez performantes pour compléter ou parfois supplanter la technique de référence. L'objectif de ce travail a donc été d'évaluer l'apport de ces nouvelles techniques d'imagerie aux différentes étapes de la prise en charge chirurgicale des anévrismes intracrâniens. Les progrès apportés aux appareils d'angioscanner cérébral (scanners multi-détecteurs) ont ouvert la voie du bilan initial des anévrismes rompus à un examen plus accessible, plus confortable, plus rapide et non invasif. Au cours de ce travail, nous avons étudié cette technique à la phase diagnostique et montré la possibilité grâce à celle-ci de diriger les patients de façon fiable vers le traitement chirurgical ou endovasculaire. Certains anévrismes, comme les anévrismes paraclinoïdiens, sont de part leurs rapports anatomiques plus difficiles à traiter chirurgicalement. Sélectionner dans ce groupe d'anévrismes ceux qui nécessitent potentiellement d'être exclus (anévrismes intraduraux) est donc primordial. Dans un premier temps, nous avons développé, à l'aide d'un modèle radio-anatomique dédié, un protocole d'IRM (1.5 Tesla) permettant cette analyse, puis nous avons évalué et montré l'intérêt de celui-ci dans la prise en charge d'une population de patients porteurs d'anévrismes paraclinoïdiens, et, enfin nous avons optimisé le protocole lui-même à l'aide d'une machine d'IRM utilisant un aimant plus puissant (3.0 Tesla) et offrant une résolution spatiale supérieure. Avec les progrès du traitement endovasculaire, les anévrismes orientés vers le traitement chirurgical sont plus fréquemment complexes. Les outils permettant d'optimiser le planning pré-opératoire, la décision peropératoire ou le geste chirurgical lui-même vont permettre d'améliorer les résultats de la chirurgie. Nos travaux ont permis de potentialiser l'aide apportée dans ces domaines par l'angiographie rotationnelle tridimensionnelle. Nous avons, d'une part, mis en oeuvre un protocole permettant d'obtenir de façon semi-automatisée la vue 3D de l'arbre vasculaire porteur de l'anévrisme orientée selon la disposition opératoire. D'autre part, nous avons montré l'intérêt de la réalisation d'une angiographie rotationnelle biplan peropératoire comme aide directe au geste chirurgical (contrôle proximal de l'anévrisme avec occlusion carotidienne par ballonnet ou recherche immédiate d'un reliquat). Le contrôle post-opératoire de la qualité du traitement chirurgical est devenu également une priorité. Si l'ARM s'est progressivement imposée dans de nombreux centres comme l'examen privilégié du contrôle des anévrismes embolisés, l'angiographie conventionnelle, examen invasif, restait encore la référence pour les anévrismes traités chirurgicalement. Nos travaux ont permis d'évaluer l'intérêt et les limites de l'angioscanner cérébral 64-détecteurs pour le contrôle post-opératoire immédiat des anévrismes traités par technique de clippage standard, et pour la mise en évidence de la perméabilité d'un pontage extracrânien-intracrânien associé au traitement d'un anévrisme intracrânien. En conclusion, les nouvelles techniques d'imagerie vasculaire cérébrale étudiées dans notre travail permettent d'optimiser à tous les stades la prise en charge chirurgicale des anévrismes intracrâniens. Le développement de nouveaux logiciels de post-traitement d'image (Amira®) pourrait permettre dans un avenir proche et à partir de l'angioscanner de simuler la taille et l'orientation à la pose du ou des clips au niveau du collet anévrismal.LILLE2-BU Santé-Recherche (593502101) / SudocSudocFranceF

Intérêt du protocole d'IRM paraclinoïdien pour la localisation des anévrismes asymptomatiques de l'artère carotide interne paraclinoïdienne

LILLE2-BU Santé-Recherche (593502101) / SudocPARIS-BIUM (751062103) / SudocSudocFranceF

Intérêt du protocole d'IRM paraclinoïdien pour la localisation des anévrismes asymptomatiques de l'artère carotide interne paraclinoïdienne

LILLE2-BU Santé-Recherche (593502101) / SudocPARIS-BIUM (751062103) / SudocSudocFranceF

Malformation artério-veineuse cérébrale maternelle et grossesse (à propos de 138 grossesses)

LILLE2-BU Santé-Recherche (593502101) / SudocSudocFranceF

Subacute involvement of the medulla oblongata and occipital neuralgia revealing an intracranial dural arteriovenous fistula of the craniocervical junction

A 58-year-old woman with cervicomedullary dural arteriovenous fistula (AVF) presenting with myelopathy, ipsilateral occipital neuralgia, and signs of involvement of the brainstem is reported and the previously published cases have been reviewed. The dural AVF was successfully treated surgically after an attempt of embolization