Wirtualne modelowanie 3D w celu lepszego planowania chirurgicznego częściowej nefrektomii wspomaganej robotem (VISP)

Chirurgia jest podstawową metodą leczenia raka jamy brzusznej, co skutkuje ponad 50 000 operacji rocznie w Wielkiej Brytanii, z czego 10% dotyczy raka nerki. Przedoperacyjne decyzje dotyczące planowania operacji są podejmowane przez radiologów i chirurgów po obejrzeniu skanów tomografii komputerowej (CT) i rezonansu magnetycznego (MRI). Wyzwaniem jest mentalna rekonstrukcja trójwymiarowej anatomii pacjenta z tych wycinków obrazu 2D, w tym lokalizacji guza i jego relacji z pobliskimi strukturami, takimi jak krytyczne naczynia. Proces ten jest czasochłonny i trudny, często prowadzi do błędów ludzkich i podejmowania nieoptymalnych decyzji. Posiadanie dobrego planu chirurgicznego jest jeszcze ważniejsze, gdy operacja ma być przeprowadzona w sposób minimalnie inwazyjny, ponieważ naprawa nieplanowanych powikłań jest trudniejsza niż podczas operacji otwartej (Byrn i wsp. 2007). Dlatego lepsze narzędzia planowania operacji są niezbędne, jeśli chcemy poprawić wyniki leczenia pacjentów i zmniejszyć koszty nieszczęśliwego wypadku chirurgicznego.

Aby przezwyciężyć ograniczenia obecnego planowania operacji w onkologii tkanek miękkich, dedykowane pakiety oprogramowania i dostawcy usług zapewnili możliwość klasyfikowania skanowanych wokseli na ich komponenty anatomiczne w procesie znanym jako segmentacja obrazu. Po segmentacji generowane są pliki stereolitograficzne, które można wykorzystać do wizualizacji anatomii i wydrukowania komponentów w 3D. Wcześniej informowano, że takie drukowane modele 3D wpływają na podejmowanie decyzji chirurgicznych (Wake i in. 2017). Spekuluje się jednak, że koszty finansowe i administracyjne uzyskania dokładnych wydrukowanych modeli 3D do rutynowego planowania operacji powstrzymują wydrukowane modele 3D przed wejściem do regularnego użytku klinicznego (Western, 2017).

Obliczeniowe modele wirtualne 3D renderowane powierzchniowo stały się naturalnym postępem w stosunku do modeli drukowanych w 3D. W literaturze takie modele są określane różnymi nazwami, takimi jak „obrazy renderowane w 3D” (Zheng i in. 2016), „rekonstrukcje 3D” (Isotani i in. 2015) lub „wirtualny obraz 3D modeli” (Wake i in. 2017). W tym protokole będziemy używać tej drugiej nomenklatury.

Wcześniejsze badania wykazały już, że chirurdzy odnoszą korzyści z wirtualnych modeli 3D na sali operacyjnej (Hughes-Hallett, 2014; Fan i in. 2018; Fotouhi i in. 2018).

W poprzednim studium wykonalności (NIHR21460; IRAS 18/SW/0238) wykorzystaliśmy najnowocześniejsze oprogramowanie z oznaczeniem CE, zwane Innersight3D, do wygenerowania interaktywnych wirtualnych modeli 3D unikalnej anatomii pacjenta na podstawie otrzymanych skanów TK, aby przed operacją podać szczegółową mapę drogową dla chirurga. Stwierdziliśmy, że takie podejście miało pozytywny wpływ na podejmowanie decyzji chirurgicznych.

RAPN to szybko rozwijająca się dziedzina chirurgii, z robotami w ponad 70 brytyjskich ośrodkach chirurgicznych. Głównym pytaniem badawczym, na które należy odpowiedzieć w niniejszym badaniu, jest to, czy planowanie chirurgiczne z wykorzystaniem wirtualnego modelowania 3D (Innersight 3D) w randomizowanym badaniu kontrolowanym poprawia wyniki i opłacalność RAPN.

Pacjenci odniosą potencjalne korzyści z tych badań z kilku powodów;

1. Ze względu na wyższą jakość operacji i mniejsze ryzyko powikłań pacjenci mogą szybciej wrócić do domu (Shirk i in. 2018).
2. Mniejsze prawdopodobieństwo nieplanowanej konwersji, kiedy chirurg musi zrezygnować z podejścia małoinwazyjnego na rzecz operacji otwartej podczas operacji, ze względu na nieprzewidziane wyzwania anatomiczne.
3. Lepsze wzmocnienie pozycji pacjentów i lepsze wyrażanie zgody, co skutkuje lepszym podejmowaniem decyzji przez pacjentów. Nasze poprzednie studium wykonalności wykazało, że pacjenci zdecydowanie zgodzili się, że modele 3D poprawiają ich zrozumienie decyzji dotyczących leczenia choroby i planowania operacji.
4. Może również skrócić czas zabiegu przy mniejszej ekspozycji na środek znieczulający. Istnieją również korzyści operacyjne, ponieważ modele te mogą poprawić dokładność przewidywania złożoności operacji i czasu operacji. W ten sposób można znacznie poprawić planowanie listy operacji i przepływ pacjentów w szpitalu. Lista oczekujących może zostać zmniejszona z powodu mniejszej liczby operacji. Ponadto można by zwiększyć spójność zespołu chirurgicznego. Skrócenie czasu pobytu w teatrze, długości pobytu w szpitalu, przyniosłoby korzyści finansowe dla służby zdrowia.