Virtuell 3D-modellering för förbättrad kirurgisk planering av robotassisterad partiell nefrektomi (VISP)

Kirurgi är grundbehandlingen för bukcancer, vilket resulterar i över 50 000 operationer årligen i Storbritannien, där 10 % av dem är för njurcancer. Beslut om planering av preoperativ kirurgi fattas av radiologer och kirurger när de tittar på CT (datortomografi) och MRI (magnetisk resonanstomografi). 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 en mer utmanande miljö att åtgärda en oplanerad komplikation än vid öppen operation (Byrn, et al. 2007). Därför är bättre kirurgiska planeringsverktyg viktiga om vi vill förbättra patientresultatet och minska kostnaderna för ett kirurgiskt missöde.

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. När de har segmenterats genereras stereolitografifiler som kan användas för att visualisera anatomin och få komponenterna 3D-utskrivna. Det har tidigare rapporterats att sådana 3D-printade modeller påverkar kirurgiskt beslutsfattande (Wake, et al. 2017). De ekonomiska och administrativa kostnaderna för att erhålla korrekta 3D-utskrivna modeller för rutinoperationsplanering har dock spekulerats i att hålla tillbaka 3D-tryckta modeller från att bryta in i vanlig klinisk användning (Western, 2017).

Beräkningsbaserade 3D-ytrenderade virtuella modeller har blivit ett naturligt framsteg från 3D-utskrivna modeller. I litteraturen hänvisas till sådana modeller med en mängd olika namn som '3D-renderade bilder', (Zheng, et al. 2016), '3D-rekonstruktioner', (Isotani, et al. 2015) eller 'virtuell 3D. modeller', (Wake, et al. 2017). I detta protokoll kommer vi att använda den senare nomenklaturen.

Tidigare studier har redan visat att kirurger drar nytta av virtuella 3D-modeller i teatern (Hughes-Hallett, 2014; Fan, et al. 2018; Fotouhi, et al. 2018).

I en tidigare genomförbarhetsstudie (NIHR21460; IRAS 18/SW/0238) använde vi den senaste CE-märkta programvaran, kallad Innersight3D, för att generera interaktiva virtuella 3D-modeller av patientens unika anatomi från deras mottagna CT-skanningar, för att tillhandahålla en detaljerad färdplan för kirurgen innan operationen. Vi fann att detta tillvägagångssätt hade en positiv inverkan på kirurgiskt beslutsfattande.

RAPN är ett snabbt växande kirurgiskt område, med robotar i över 70 brittiska kirurgiska centra. Den huvudsakliga forskningsfrågan som ska behandlas i denna studie är huruvida kirurgisk planering med virtuell 3D-modellering (Innersight 3D) i en randomiserad kontrollerad studie förbättrar resultatet och kostnadseffektiviteten av RAPN.

Patienter kommer potentiellt att dra nytta av denna forskning av flera skäl;

1. På grund av högre kvalitet på kirurgi och minskad risk för komplikationer kan patienter gå hem tidigare (Shirk, et al. 2018).
2. Mindre sannolikhet för en oplanerad konvertering, vilket är när kirurgen måste överge det minimalt invasiva tillvägagångssättet till förmån för öppen kirurgi under operationen, på grund av oförutsedda anatomiska utmaningar.
3. Förbättrat patientinflytande och förbättrat samtycke, vilket resulterar i bättre patientbeslutsfattande. Vår tidigare genomförbarhetsstudie visade att patienterna var mycket överens om att 3D-modeller förbättrade deras förståelse för beslut om sjukdomsbehandling och kirurgisk planering.
4. Det kan också minska ingreppstiden med mindre exponering för bedövningsmedel. Det finns också operativa fördelar, eftersom dessa modeller kan förbättra prediktionsnoggrannheten för operationens komplexitet och drifttid. Sålunda kan operationslistans schemaläggning och sjukhus-patientflöde förbättras avsevärt. Väntelistan kan minska på grund av färre operationer som överskrids. Dessutom skulle sammanhållningen i det kirurgiska teamet också kunna förbättras. En minskning av teatertiden, vistelsetid, skulle ge ekonomiska fördelar för sjukvården.