Virtuella 3D-modeller som ett komplement till preoperativ kirurgisk planering

Kirurgi är grundbehandlingen för bukcancer, vilket resulterar i över 50 000 operationer årligen i Storbritannien, varav 10 % är för njurcancer. Beslut om planering av preoperativ kirurgi fattas av radiologer och kirurger när de tittar på CT- och MRI-skanningar. Utmaningen är att mentalt rekonstruera patientens 3D-anatomi från dessa 2D-bildskivor, inklusive tumörplacering och dess förhållande till närliggande strukturer såsom kritiska kärl. Denna process är tidskrävande och svår, vilket ofta resulterar i mänskliga fel och suboptimalt beslutsfattande. Det är ännu viktigare att ha en bra operationsplan när operationen ska utföras på ett minimalt invasivt sätt, eftersom det är mer utmanande att åtgärda en oplanerad komplikation än under öppen operation. Därför är bättre kirurgiska planeringsverktyg viktiga om man ska förbättra patientresultatet och minska kostnaderna för kirurgiska missöden.

För att övervinna begränsningarna med nuvarande operationsplanering i en mjukdelsonkologisk miljö, har dedikerade mjukvarupaket och tjänsteleverantörer tillhandahållit möjligheten att klassificera skanningsvoxlarna i deras anatomiska komponenter i en process som kallas bildsegmentering (se avsnitt 6.1 för mer information) . När de har segmenterats genereras stereolitografifiler som kan användas för att visualisera anatomin och få komponenterna 3D-utskrivna. Det har tidigare visat sig att sådana 3D-printade modeller påverkar kirurgiskt beslutsfattande. Men relevansen av en fysisk modell för att planera för ett minimalt invasivt kirurgiskt tillvägagångssätt kan diskuteras, och de ekonomiska och administrativa kostnaderna för att erhålla korrekta 3D-utskrivna modeller för rutinkirurgisk planering har spekulerats hålla tillbaka 3D-utskrivna modeller från att bryta in i vanliga kliniska användande.

Som en nödvändig föregångare till 3D-utskrivna modeller kan beräkningsbaserade 3D-ytrenderade virtuella modeller användas av urologen för att hjälpa till med kliniskt beslutsfattande. I litteraturen hänvisas till sådana modeller med en mängd olika namn som "3D-renderade bilder", "3D-rekonstruktioner" eller "virtuella 3D-modeller". I detta protokoll kommer utredarna att använda den senare nomenklaturen. Virtuella 3D-modeller ger många av fördelarna med deras fysiska 3D-utskrivna motsvarighet utan utmaningen med utskriftsprocessen, de kan enkelt ses på vanliga digitala enheter som bärbara datorer eller smartphones och kan samtidigt ses och interageras med var som helst i världen, som skulle kunna hjälpa till med samverkande operationsplanering mellan centra. Observera att denna studies användning av virtuella 3D-modeller inte ska förväxlas med Virtual-Reality-visualisering, som är en uppslukande miljö och för närvarande kräver specialutrustning. Till stöd för denna studie har tidigare banbrytande studier redan visat att kirurger drar nytta av beräkningsbaserade 3D-modeller på teatern. Utöver de tillgängliga medicinska 2D-bilderna (CT, MRI, volymrenderade bilder) har det dock inte visats att virtuella 3D-modeller, konstruerade från samma befintliga medicinska skanningsdata, skulle påverka den kirurgiska beslutsprocessen eller ändra kirurgens förtroende för sina beslut. Av avgörande betydelse återstår det också att visa att sådana 3D-modeller kan byggas tillförlitligt och i stor skala för att underlätta deras utbredda användning.