3D virtuelle modeller som et supplement til præoperativ kirurgisk planlægning

Kirurgi er den primære behandling for mavekræft, hvilket resulterer i over 50.000 operationer årligt i Storbritannien, hvor 10% af dem er for nyrekræft. Beslutninger om præoperativ kirurgi planlægning træffes af radiologer og kirurger ved visning af CT- og MR-scanninger. Udfordringen er mentalt at rekonstruere patientens 3D-anatomi ud fra disse 2D-billedsnit, inklusive tumorplacering og dens forhold til nærliggende strukturer såsom kritiske kar. Denne proces er tidskrævende og vanskelig, hvilket ofte resulterer i menneskelige fejl og suboptimal beslutningstagning. Det er endnu vigtigere at have en god operationsplan, når operationen skal udføres på en minimalt invasiv måde, da det er mere udfordrende at rette op på en uplanlagt komplikation end under åben operation. Derfor er bedre kirurgiske planlægningsværktøjer afgørende, hvis man skal forbedre patientresultatet og reducere omkostningerne ved kirurgiske uheld.

For at overvinde begrænsningerne ved den nuværende operationsplanlægning i et bløddelsonkologisk miljø har dedikerede softwarepakker og serviceudbydere givet mulighed for at klassificere scanningsvoxelerne i deres anatomiske komponenter i en proces kendt som billedsegmentering (se afsnit 6.1 for mere information). . Når de er segmenteret, genereres stereolitografifiler, som kan bruges til at visualisere anatomien og få komponenterne 3D-printede. Det har tidligere vist sig, at sådanne 3D-printede modeller påvirker kirurgisk beslutningstagning. Men relevansen af ​​en fysisk model til at planlægge en minimalt invasiv kirurgisk tilgang kan diskuteres, og de økonomiske og administrative omkostninger ved at opnå nøjagtige 3D-printede modeller til rutinemæssig operationsplanlægning er blevet spekuleret i at holde 3D-printede modeller tilbage fra at bryde ind i almindelig klinisk brug.

Som en nødvendig forløber for 3D-printede modeller, kan urologen bruge beregningsmæssige 3D overflade-renderede virtuelle modeller til at hjælpe med klinisk beslutningstagning. I litteraturen omtales sådanne modeller med en række navne såsom '3D-renderede billeder', '3D-rekonstruktioner' eller 'virtuelle 3D-modeller'. I denne protokol vil efterforskerne bruge sidstnævnte nomenklatur. Virtuelle 3D-modeller giver mange af fordelene ved deres fysiske 3D-printede modstykke uden udfordringen med printprocessen, de kan nemt ses på standard digitale enheder såsom bærbare computere eller smartphones og kan samtidigt ses og interageres med fra hvor som helst i verden, som kunne hjælpe med samarbejdsplanlægning af kirurgi mellem centre. Bemærk, at denne undersøgelses brug af virtuelle 3D-modeller ikke skal forveksles med Virtual-Reality-visualisering, som er et fordybende miljø og i øjeblikket kræver specialudstyr. Til støtte for denne undersøgelse har tidligere banebrydende undersøgelser allerede vist, at kirurger har gavn af beregningsmæssige 3D-modeller i teatret. Ud over de tilgængelige 2D medicinske billeder (CT, MRI, volumen-renderede billeder) er det dog ikke blevet vist, at virtuelle 3D-modeller, konstrueret ud fra de samme eksisterende medicinske scanningsdata, ville påvirke den kirurgiske beslutningsproces eller ændre kirurgens tillid til deres beslutninger. Det er afgørende, at det stadig skal vises, at sådanne 3D-modeller kan bygges pålideligt og i skala for at lette deres udbredte anvendelse.