Cet exposé retrace l'histoire de la chirurgie guidée par l'image au laboratoire de neuro-imagerie et de technologie chirurgicale (NIST) de l'Institut neurologique de Montréal. Elle mettra l'accent sur la joie de travailler avec des étudiants curieux, brillants et assidus. Le laboratoire NIST a été le premier à utiliser des techniques stéréotaxiques sans cadre avec des ultrasons intra-opératoires suivis pour améliorer le guidage pendant la chirurgie tout en tenant compte du déplacement du cerveau. La procédure consiste à faire correspondre les ultrasons peropératoires aux données IRM préopératoires en utilisant l'intensité des images ou les vaisseaux sanguins comme caractéristiques pour piloter la mise en corespondance. Le résultat de cette mise en correspondance est un champ de déformation qui peut être utilisé pour déformer les données préopératoires afin de les adapter à l'anatomie du patient pendant l'opération, corrigeant ainsi le déplacement du cerveau. Au cours des deux dernières décennies, grâce au travail de nombreux étudiants et boursiers, cette procédure de mise en correspondance a été améliorée par l'utilisation de repères anatomiques supplémentaires, d'ultrasons simulés, de fonctions de similarité basées sur l'intensité et gérées statistiquement, ainsi que par la mise en œuvre d'une implémentation GPU rapide. Outre le cerveau, le laboratoire du NIST a mis au point des outils permettant d'enregistrer la tomodensitométrie préopératoire de la colonne vertébrale sur le patient, toujours à l'aide d'ultrasons peropératoires, afin de faciliter l'insertion de la vis pédiculaire lors de l'instrumentation d'une ou de plusieurs vertèbres. Tous ces outils ont été mis à la disposition du public sous la forme d'un logiciel de neuronavigation open source appelé IBIS (http://ibisneuronav.org/) et de modèles et d'atlas (http://nist.mni.mcgill.ca/atlases/).

Version anglaise

Not without the students. A history of image-guided surgery in the NIST lab in the Montreal Neurological Institute
This talk will track the history of image guided surgery in the NeuroImaging and Surgical Technology (NIST) lab at the Montreal Neurological Institute. This talk will focus on the joy of working with curious, bright and hardworking students. The NIST lab was the first to use frameless stereotaxic techniques with tracked intra-operative ultrasound to improve guidance during surgery while accounting for brain shift. The procedure matches intra-operative ultrasound to the pre-operative MRI data using image intensities or blood vessels as features to drive the registration. The result of this mapping is a deformation field that can be used to warp the pre-operative data to fit the anatomy of the patient during surgery, thus correcting for brain shift. Over the past two decades, though the work of many students and fellows, this matching procedure has been improved by using additional anatomical landmarks, using simulated ultrasound, using statistically-driven intensity-based similarity functions and implemented with a fast GPU implementations. In addition to the brain, the NIST lab has developed tools to register preoperative spine CT to the patient, again with intra-operative ultrasound, to help in pedicle screw insertion when instrumenting one or more vertebrae. All these tools have been made publicly available as open source neuronavigation software known as IBIS (at http://ibisneuronav.org/) and templates and atlases (at http://nist.mni.mcgill.ca/atlases/).