Virtuelle 3D-Modelle als Ergänzung zur präoperativen Operationsplanung

Chirurgie ist die Hauptbehandlungsmethode bei Bauchkrebs. Im Vereinigten Königreich werden jedes Jahr über 50.000 Operationen durchgeführt, davon 10 % wegen Nierenkrebs. Entscheidungen zur präoperativen Operationsplanung werden von Radiologen und Chirurgen anhand der Betrachtung von CT- und MRT-Scans getroffen. Die Herausforderung besteht darin, aus diesen 2D-Bildschnitten die 3D-Anatomie des Patienten gedanklich zu rekonstruieren, einschließlich der Lage des Tumors und seiner Beziehung zu nahegelegenen Strukturen wie kritischen Gefäßen. Dieser Prozess ist zeitaufwändig und schwierig und führt oft zu menschlichem Versagen und suboptimalen Entscheidungen. Umso wichtiger ist ein guter Operationsplan, wenn die Operation minimalinvasiv durchgeführt werden soll, da die Behebung einer ungeplanten Komplikation schwieriger ist als bei einer offenen Operation. Daher sind bessere chirurgische Planungsinstrumente unerlässlich, wenn man das Ergebnis für den Patienten verbessern und die Kosten chirurgischer Missgeschicke senken will.

Um die Einschränkungen der aktuellen Operationsplanung in der Weichteilonkologie zu überwinden, haben spezielle Softwarepakete und Dienstanbieter die Möglichkeit bereitgestellt, die Scan-Voxel in einem als Bildsegmentierung bekannten Prozess in ihre anatomischen Komponenten zu klassifizieren (weitere Informationen finden Sie in Abschnitt 6.1). . Nach der Segmentierung werden Stereolithographiedateien generiert, die zur Visualisierung der Anatomie und zum 3D-Drucken der Komponenten verwendet werden können. Es wurde bereits gezeigt, dass solche 3D-gedruckten Modelle die chirurgische Entscheidungsfindung beeinflussen. Die Relevanz eines physischen Modells für die Planung eines minimal-invasiven chirurgischen Ansatzes ist jedoch umstritten, und es wird spekuliert, dass die finanziellen und administrativen Kosten für die Beschaffung genauer 3D-gedruckter Modelle für die routinemäßige Operationsplanung 3D-gedruckte Modelle davon abhalten, in die reguläre klinische Praxis Einzug zu halten Verwendung.

Als notwendiger Vorläufer von 3D-gedruckten Modellen könnten rechnerisch 3D-oberflächengerenderte virtuelle Modelle vom Urologen zur Unterstützung der klinischen Entscheidungsfindung verwendet werden. In der Literatur werden solche Modelle mit verschiedenen Namen bezeichnet, beispielsweise „3D-gerenderte Bilder“, „3D-Rekonstruktionen“ oder „virtuelle 3D-Modelle“. In diesem Protokoll verwenden die Forscher die letztgenannte Nomenklatur. Virtuelle 3D-Modelle bieten viele der Vorteile ihres physischen 3D-gedruckten Gegenstücks ohne die Herausforderung des Druckprozesses. Sie können problemlos auf herkömmlichen digitalen Geräten wie Laptops oder Smartphones angezeigt und von überall auf der Welt gleichzeitig angezeigt und interagiert werden. Dies könnte bei der kollaborativen Operationsplanung zwischen Zentren hilfreich sein. Beachten Sie, dass die Verwendung virtueller 3D-Modelle in dieser Studie nicht mit der Virtual-Reality-Visualisierung verwechselt werden darf, bei der es sich um eine immersive Umgebung handelt, für die derzeit spezielle Ausrüstung erforderlich ist. Zur Untermauerung dieser Studie haben frühere bahnbrechende Studien bereits gezeigt, dass Chirurgen im Operationssaal von computergestützten 3D-Modellen profitieren. Es wurde jedoch nicht nachgewiesen, dass zusätzlich zu den verfügbaren medizinischen 2D-Bildern (CT, MRT, volumengerenderte Bilder) virtuelle 3D-Modelle, die aus denselben vorhandenen medizinischen Scandaten erstellt wurden, den chirurgischen Entscheidungsprozess beeinflussen oder verändern würden Vertrauen des Chirurgen in seine Entscheidungen. Entscheidend ist auch, dass noch gezeigt werden muss, dass solche 3D-Modelle zuverlässig und maßstabsgetreu erstellt werden können, um ihre breite Akzeptanz zu erleichtern.