3D virtuelle modeller som et supplement til preoperativ kirurgisk planlegging

Kirurgi er hovedbehandlingen for magekreft, noe som resulterer i over 50 000 operasjoner årlig i Storbritannia, med 10 % av de for nyrekreft. Beslutninger om planlegging av preoperativ kirurgi tas av radiologer og kirurger når de ser på CT- og MR-skanninger. Utfordringen er å mentalt rekonstruere pasientens 3D-anatomi fra disse 2D-bildeskivene, inkludert tumorplassering og dens forhold til nærliggende strukturer som kritiske kar. Denne prosessen er tidkrevende og vanskelig, og resulterer ofte i menneskelige feil og suboptimal beslutningstaking. Det er enda viktigere å ha en god kirurgisk plan når operasjonen skal utføres på en minimalt invasiv måte, da det er mer utfordrende å rette opp en ikke-planlagt komplikasjon enn under åpen kirurgi. Derfor er bedre kirurgiske planleggingsverktøy avgjørende hvis man skal forbedre pasientresultatet og redusere kostnadene ved kirurgiske uhell.

For å overvinne begrensningene ved gjeldende operasjonsplanlegging i en mykvevsonkologisk setting, har dedikerte programvarepakker og tjenesteleverandører gitt muligheten til å klassifisere skanningsvokslene i deres anatomiske komponenter i en prosess kjent som bildesegmentering (se avsnitt 6.1 for mer informasjon) . Når de er segmentert, genereres stereolitografifiler som kan brukes til å visualisere anatomien og få komponentene 3D-printet. Det er tidligere vist at slike 3D-printede modeller påvirker kirurgiske beslutninger. Relevansen av en fysisk modell for å planlegge for en minimalt invasiv kirurgisk tilnærming kan imidlertid diskuteres, og de økonomiske og administrative kostnadene ved å skaffe nøyaktige 3D-printede modeller for rutinemessig kirurgiplanlegging har blitt spekulert i å holde tilbake 3D-printede modeller fra å bryte inn i vanlige kliniske bruk.

Som en nødvendig forløper til 3D-trykte modeller, kan beregningsbaserte 3D-overflategjengitte virtuelle modeller brukes av urologen for å hjelpe til med klinisk beslutningstaking. I litteraturen omtales slike modeller med en rekke navn, for eksempel '3D-gjengitte bilder', '3D-rekonstruksjoner' eller 'virtuelle 3D-modeller'. I denne protokollen vil etterforskerne bruke sistnevnte nomenklatur. Virtuelle 3D-modeller gir mange av fordelene til deres fysiske 3D-trykte motstykke uten utfordringen med utskriftsprosessen, de kan enkelt sees på standard digitale enheter som bærbare datamaskiner eller smarttelefoner og kan samtidig sees og samhandles med fra hvor som helst i verden, som kan hjelpe med samarbeidende kirurgiplanlegging mellom sentre. Merk at denne studiens bruk av virtuelle 3D-modeller ikke må forveksles med Virtual Reality-visualisering, som er et oppslukende miljø og for tiden krever spesialutstyr. Til støtte for denne studien har tidligere banebrytende studier allerede vist at kirurger drar nytte av beregningsbaserte 3D-modeller i teatret. I tillegg til de tilgjengelige 2D medisinske bildene (CT, MR, volumgjengitte bilder), har det imidlertid ikke blitt vist at virtuelle 3D-modeller, konstruert fra de samme eksisterende medisinske skanningsdataene, vil påvirke den kirurgiske beslutningsprosessen eller endre kirurgens tillit til sine beslutninger. Avgjørende er det også gjenstår å vise at slike 3D-modeller kan bygges pålitelig og i skala for å lette deres utbredte bruk.