Virtuel 3D-modellering til forbedret kirurgisk planlægning af robotassisteret partiel nefrektomi (VISP)

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 planlægning af præoperativ kirurgi træffes af radiologer og kirurger ved visning af CT (computertomografi) og MRI (magnetisk resonansbilleddannelse) 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 en mere udfordrende indstilling at rette op på en ikke-planlagt komplikation end under åben operation (Byrn, et al. 2007). Derfor er bedre kirurgiske planlægningsværktøjer afgørende, hvis vi ønsker at forbedre patientresultatet og reducere omkostningerne ved et kirurgisk uheld.

For at overvinde begrænsningerne ved den nuværende operationsplanlægning i en bløddelsonkologisk indstilling har dedikerede softwarepakker og serviceudbydere givet mulighed for at klassificere scanningsvoxelerne i deres anatomiske komponenter i en proces kendt som billedsegmentering. Når de er segmenteret, genereres stereolitografifiler, som kan bruges til at visualisere anatomien og få komponenterne 3D-printede. Det er tidligere blevet rapporteret, at sådanne 3D-printede modeller påvirker kirurgisk beslutningstagning (Wake, et al. 2017). Imidlertid er de økonomiske og administrative omkostninger ved at opnå nøjagtige 3D-printede modeller til rutinemæssig operationsplanlægning blevet spekuleret i at holde 3D-printede modeller tilbage fra at bryde ind i almindelig klinisk brug (Western, 2017).

Computational 3D overflade-renderede virtuelle modeller er blevet et naturligt fremskridt fra 3D printede modeller. I litteraturen omtales sådanne modeller med en række navne såsom '3D-renderede billeder', (Zheng, et al. 2016), '3D-rekonstruktioner', (Isotani, et al. 2015) eller 'virtuel 3D. modeller', (Wake, et al. 2017). I denne protokol vil vi bruge sidstnævnte nomenklatur.

Tidligere undersøgelser har allerede vist, at kirurger har gavn af virtuelle 3D-modeller i teatret (Hughes-Hallett, 2014; Fan, et al. 2018; Fotouhi, et al. 2018).

I en tidligere forundersøgelse (NIHR21460; IRAS 18/SW/0238) brugte vi avanceret CE-mærket software, kaldet Innersight3D, til at generere interaktive virtuelle 3D-modeller af patientens unikke anatomi fra deres modtagne CT-scanninger, for at give en detaljeret køreplan for kirurgen forud for operationen. Vi fandt ud af, at denne tilgang havde en positiv indflydelse på kirurgisk beslutningstagning.

RAPN er et kirurgisk område i hastig udvikling med robotter i 70+ britiske kirurgiske centre. Det vigtigste forskningsspørgsmål, der skal behandles i denne undersøgelse, er, om kirurgisk planlægning ved hjælp af virtuel 3D-modellering (Innersight 3D) i et randomiseret kontrolleret forsøg forbedrer resultatet og omkostningseffektiviteten af ​​RAPN.

Patienter vil potentielt have gavn af denne forskning af flere årsager;

1. På grund af operationer af højere kvalitet og en reduceret chance for komplikationer kan patienter gå hjem hurtigere (Shirk, et al. 2018).
2. Mindre sandsynlighed for en uplanlagt konvertering, som er når kirurgen må opgive den minimalt-invasive tilgang til fordel for åben kirurgi under operationen på grund af uforudsete anatomiske udfordringer.
3. Forbedret patientindflydelse og forbedret samtykke, hvilket resulterer i bedre patientbeslutningstagning. Vores tidligere feasibility-undersøgelse viste, at patienter var meget enige i, at 3D-modeller forbedrede deres forståelse af beslutninger om sygdomsbehandling og kirurgisk planlægning.
4. Det kan også reducere proceduretiden med mindre eksponering for bedøvelse. Der er også operationelle fordele, da disse modeller kan forbedre forudsigelsesnøjagtigheden af ​​operationskompleksitet og driftstid. Således kunne operationslisteplanlægning og hospital-patient-flow forbedres væsentligt. Ventelisten kan blive reduceret på grund af færre operationer. Derudover kunne samhørigheden i det kirurgiske team også forbedres. En reduktion af teatertid, opholdstid, ville have økonomiske fordele for sundhedsvæsenet.