Virtuell 3D-modellering for forbedret kirurgisk planlegging av robotassistert partiell nefrektomi (VISP)

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 (Computed Tomography) og MR (Magnetic Resonance Imaging) 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 operasjonsplan når operasjonen skal utføres på en minimalt invasiv måte, da det er en mer utfordrende setting å rette opp en ikke-planlagt komplikasjon enn ved åpen operasjon (Byrn, et al. 2007). Derfor er bedre kirurgiske planleggingsverktøy avgjørende hvis vi ønsker å forbedre pasientresultatet og redusere kostnadene ved et kirurgisk 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. Når de er segmentert, genereres stereolitografifiler, som kan brukes til å visualisere anatomien og få komponentene 3D-printet. Det er tidligere rapportert at slike 3D-printede modeller påvirker kirurgiske beslutninger (Wake, et al. 2017). Imidlertid har de økonomiske og administrative kostnadene ved å skaffe nøyaktige 3D-trykte modeller for rutinemessig kirurgiplanlegging blitt spekulert i å holde tilbake 3D-trykte modeller fra å bryte inn i vanlig klinisk bruk (Western, 2017).

Beregningsbaserte 3D-overflategjengitte virtuelle modeller har blitt et naturlig fremskritt fra 3D-trykte modeller. I litteraturen blir slike modeller referert til med en rekke navn som '3D-gjengitte bilder', (Zheng, et al. 2016), '3D-rekonstruksjoner', (Isotani, et al. 2015), eller 'virtuell 3D. modeller', (Wake, et al. 2017). I denne protokollen vil vi bruke sistnevnte nomenklatur.

Tidligere studier har allerede vist at kirurger drar nytte av virtuelle 3D-modeller i teatret (Hughes-Hallett, 2014; Fan, et al. 2018; Fotouhi, et al. 2018).

I en tidligere mulighetsstudie (NIHR21460; IRAS 18/SW/0238) brukte vi toppmoderne CE-merket programvare, kalt Innersight3D, for å generere interaktive virtuelle 3D-modeller av pasientens unike anatomi fra deres mottatte CT-skanninger, for å gi et detaljert veikart for kirurgen før operasjonen. Vi fant at denne tilnærmingen hadde en positiv innflytelse på kirurgisk beslutningstaking.

RAPN er et kirurgisk felt i rask utvikling, med roboter i over 70 britiske kirurgiske sentre. Det viktigste forskningsspørsmålet som skal tas opp i denne studien er om kirurgisk planlegging ved bruk av virtuell 3D-modellering (Innersight 3D) i en randomisert kontrollert studie, forbedrer resultatet og kostnadseffektiviteten til RAPN.

Pasienter vil potensielt ha nytte av denne forskningen av flere grunner;

1. På grunn av høyere kvalitet på kirurgi og redusert sjanse for komplikasjoner, kan pasienter reise hjem tidligere (Shirk, et al. 2018).
2. Mindre sannsynlighet for en ikke-planlagt konvertering, som er når kirurgen må forlate den minimalt-invasive tilnærmingen til fordel for åpen kirurgi under operasjonen, på grunn av uforutsette anatomiske utfordringer.
3. Forbedret pasientstyrke og forbedret samtykke, noe som resulterer i bedre pasientbeslutninger. Vår forrige mulighetsstudie viste at pasientene var svært enige i at 3D-modeller forbedret deres forståelse av beslutninger om sykdomsbehandling og kirurgisk planlegging.
4. Det kan også redusere prosedyretiden med mindre eksponering for anestesi. Det er også operasjonelle fordeler, siden disse modellene kan forbedre prediksjonsnøyaktigheten av operasjonskompleksitet og driftstid. Dermed kan operasjonslisteplanlegging og sykehus-pasientflyt kunne forbedres betydelig. Ventelisten kan reduseres på grunn av mindre driftsoverskridelse. I tillegg kan samholdet i det kirurgiske teamet også forbedres. En reduksjon i teatertid, liggetid, vil gi økonomiske fordeler for helsevesenet.