Computergestützte dreidimensionale Visualisierung bei der Behandlung von lokal fortgeschrittenem Schilddrüsenkrebs

Zusammenfassung

Bei der Diagnostik und Behandlung von lokal fortgeschrittenem Schilddrüsenkrebs kann die Anwendung der computergestützten dreidimensionalen Rekonstruktion zusätzliche Informationen über das Tumorumfang und die anatomischen Merkmale liefern und so die Risikoabschätzung und Operationsplanung unterstützen.

Zusammenfassung

Die Diagnose und Behandlung des lokal fortgeschrittenen Schilddrüsenkarzinoms ist eine Herausforderung. Die Herausforderung liegt in der Bewertung des Tumorumfangs und der Formulierung eines individualisierten Behandlungsplans. Die dreidimensionale (3D) Visualisierung hat ein breites Anwendungsspektrum im Bereich der Medizin, obwohl es nur begrenzte Anwendungen bei Schilddrüsenkrebs gibt. Wir haben die 3D-Visualisierung bereits für die Diagnose und Behandlung von Schilddrüsenkrebs eingesetzt. Durch Datenerfassung, 3D-Modellierung und präoperative Auswertung können wir 3D-Informationen über den Tumorumriss erhalten, das Ausmaß der Tumorinvasion bestimmen und eine angemessene präoperative Vorbereitung und chirurgische Risikobewertung durchführen. Ziel dieser Studie war es, die Machbarkeit der 3D-Visualisierung bei lokal fortgeschrittenem Schilddrüsenkrebs zu demonstrieren. Die computergestützte 3D-Visualisierung kann eine effektive Methode zur genauen präoperativen Beurteilung, zur Entwicklung von Operationsmethoden, zur Verkürzung der Operationszeit und zur Reduzierung der Operationsrisiken sein. Darüber hinaus kann es zur medizinischen Ausbildung und zur Arzt-Patienten-Kommunikation beitragen. Wir glauben, dass die Anwendung der 3D-Visualisierungstechnologie die Ergebnisse und die Lebensqualität von Patienten mit lokal fortgeschrittenem Schilddrüsenkrebs verbessern kann.

Einleitung

Schilddrüsenkrebs ist die siebthäufigste bösartige Erkrankung in China¹ und die Operation ist die wichtigste Behandlungsmethode ^2,3. Eine vollständige Resektion des Tumors ist bei Patienten mit lokal fortgeschrittenem Schilddrüsenkrebs stark mit hohen Überlebensraten und einer guten Lebensqualität assoziiert ^3,4; Diese Art der Resektion ist jedoch eine Herausforderung. Der Hals enthält wichtige Organe und Gewebe wie die Luftröhre, die Speiseröhre und die Halsschlagader. Die Resektion bei fortgeschrittenem Schilddrüsenkrebs ist noch riskanter und schwieriger, wenn man bedenkt, dass solche Tumoren in der Nähe wichtiger Organe und großer Blutgefäße im Hals und Mediastinum liegen ^5,6. Daher ist eine adäquate präoperative Abklärung notwendig.

Derzeit bieten Computertomographie (CT), Magnetresonanz (MRT) und Farbdopplersonographie, die im klinischen Umfeld weit verbreitet sind, eine zweidimensionale (2D) Ansicht, die die Beurteilung des Tumorvolumens, der Grenzen und der Beziehungen zu wichtigen umgebenden Strukturen einschränkt ^7,8. Umfangreiche klinische Erfahrung und effizientes Ausprobieren sind erforderlich, bevor Chirurgen 2D-Bilder in den 3D-Raum übersetzen können. Die computergestützte 3D-Visualisierung kann die 2D-Bildgebung nutzen, um ein intuitiveres 3D-Modell zu erstellen, das für die präoperative Planung und die Auswahl des Behandlungsplans verwendet werden kann, wodurch die Kommunikation zwischen Arzt und Patient intuitiver wird und die Meinungsverschiedenheiten zwischen Arzt und Patient reduziert werden. Obwohl das Modell eine 3D-Visualisierung bietet, ist es nicht greifbar. Diese 3D-gesteuerte präoperative Auswertung und Vorbereitung kann die Operationszeit verkürzen und die Operationsrisiken reduzieren. Der 3D-Ansatz ist in der hepatobiliären Chirurgie, in der Orthopädie sowie in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie weit verbreitet ^9,10. Bei Schilddrüsenkrebs wird die 3D-Visualisierung derzeit zur Unterstützung der Ultraschalldiagnostik und bei der Formulierung von Operationsplänen eingesetzt 11,12,13,14,15.

Daher glauben wir, dass die 3D-Visualisierung bequem auf die Diagnose und Behandlung von lokal fortgeschrittenem Schilddrüsenkrebs angewendet werden kann. Diese Visualisierungsmethode umfasst die CT-Aufnahme, die computergestützte 3D-Modellierung und die präoperative Auswertung anhand von 3D-Modellen. Anhand der 3D-Modelle können chirurgische Schwierigkeiten, Operationsrisiken und der mögliche postoperative Funktionsstatus ermittelt werden. Chirurgen können sich an einer detaillierten Arzt-Patienten-Kommunikation, der Erstellung eines Operationsplans und der entsprechenden chirurgischen Vorbereitung beteiligen¹⁶. Darüber hinaus kann diese Methode eine angemessene präoperative Beurteilung der Patienten ermöglichen, die chirurgischen Risiken reduzieren und die Patientenzufriedenheit verbessern, ohne das Trauma des Patienten zu erhöhen.

Protokoll

Dieses Studienprotokoll wurde von der Ethikkommission des Sichuan Cancer Hospital genehmigt (Datum der Genehmigung: 27. September 2019). Alle Verfahren, an denen Menschen beteiligt waren, wurden in Übereinstimmung mit den ethischen Standards der institutionellen und nationalen Forschungsausschüsse sowie der Deklaration von Helsinki von 1964 und ihren späteren Änderungen durchgeführt. Vor der Operation wurde von allen Patienten eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt.

1. Ein- und Ausschlusskriterien

1. Patienten einschließen, wenn (1) sie pathologisch bestätigten Schilddrüsenkrebs haben und eine chirurgische Behandlung benötigen; (2) sie haben eine ausgedehnte lokale Tumorinfiltration, wie z. B. T3-T4 (American Joint Committee on Cancer TNM Staging, achte Ausgabe), oder wenn metastasierende Läsionen in wichtige Strukturen wie die Luftröhre, die Speiseröhre und große Gefäße eingedrungen sind; (3) sie und ihre Familienangehörigen engagieren sich freiwillig für computergestützte 3D-Visualisierungen; und (4) sie hatten keine Kontraindikationen für eine Anästhesie.
2. Schließen Sie Patienten aus, wenn sie sich keiner chirurgischen Behandlung unterziehen.

2. Bildaufnahme

1. Erhalten Sie einfache und verbesserte CT-Bilder (einschließlich venöser und arterieller Phasen) der Patienten mit einem 256-Schichten-Spiral-CT-System. Die Scanparameter lauten wie folgt: 120 kV, 120 mA, 512 x 512 Matrix, 0,625 mm Schichtdicke, 150 HU Schwelle und 10-20 s arterielle Scanverzögerung.
2. Beziehen Sie die Scandaten vom CT-System im DICOM-Format.

3. Computergestützte 3D-Modellierung

1. Importieren Sie die Daten in die 3D-Visualisierungssoftware (Abbildung 1A).
   1. Klicken Sie auf die Schaltfläche Öffnen , um das Dokument mit den Patientendaten im DICOM-Format auszuwählen. Importieren Sie die Daten in die Software.
   2. Verarbeiten Sie die Daten für die Gaußsche Glättung, wenn die Originaldaten viel Bildrauschen enthalten (Abbildung 1B). Wählen Sie die Daten mit der rechten Maustaste aus und klicken Sie dann auf die Schaltfläche Gaußsche Glättung .
2. Rekonstruieren Sie verschiedene Strukturen im Zielbereich (Brust und Hals) individuell.
   1. Wählen Sie in der Software verschiedene Modelle (z. B. Haut und Knochen) entsprechend der zu rekonstruierenden Struktur aus (Abbildung 2A).
   2. Legen Sie die Farbe, den maximalen Schwellenwert und den minimalen Schwellenwert basierend auf der rekonstruierten Struktur im CT fest (Abbildung 2B). Legen Sie unterschiedliche Schwellenwerte für Knochen und Haut fest. Passen Sie den oberen und unteren Schwellenwert basierend auf dem beobachteten Vorschaueffekt an (Abbildung 2C).
   3. Klicken Sie auf die Schaltfläche Berechnung , um die vorläufige Rekonstruktion des 3D-Modells abzuschließen (Abbildung 2D).
3. Ändern Sie die segmentierten Daten.
   1. Sobald die Segmentierungsdaten von Strukturen wie Blutgefäßen, Haut und Knochen erhalten sind (Abbildungen 3A-C), verwenden Sie die Schaltfläche Glättungsalgorithmus, um die segmentierten Daten zu optimieren und sicherzustellen, dass die rekonstruierten Sägezahnkanten mit dem tatsächlichen Gewebe übereinstimmen.
   2. Verwenden Sie dann die Schaltfläche "Ein-Klick-Navigation ", um die 2D- und 3D-Bilder (Abbildung 3D) zu suchen und festzustellen, ob der Segmentierungseffekt korrekt war. Verwenden Sie das Zeichenstift - oder Pinselwerkzeug , um die falschen Ebenen zu korrigieren (Abbildung 3E).
      HINWEIS: Die 3D-Modellierung erfolgt nach Erhalt der Segmentierungsdaten aller Strukturen.

4. Präoperative Beurteilung

1. Sehen Sie sich das 3D-Modell an und achten Sie genau auf das Tumorvolumen und die Lage sowie auf die Beziehungen zwischen dem Tumor und den angrenzenden Geweben, indem Sie die Funktionen Vergrößerung, Rotation, Gewebetransparenz und Trennung sowie eine Kombination verschiedener Strukturen verwenden. Beobachten Sie zum Beispiel das Ausmaß der Tumorinvasion in der gemeinsamen Halsschlagader, der Speiseröhre und der Luftröhre.
2. Bestimmen Sie den Umfang der chirurgischen Resektion, den Grad der funktionellen Beeinträchtigung nach der Resektion und den postoperativen adjuvanten Therapieplan auf der Grundlage der 3D-Modellbewertung. Implementieren Sie eine effektive und intuitive Arzt-Patienten-Kommunikation, um die Erwartungen des Patienten zu erfüllen und den Behandlungsplan des Chirurgen zu erklären.

5. Chirurgie

1. Entfernen Sie den Tumor gemäß dem präoperativen Plan und den intraoperativen Beobachtungen des Tumors und der betroffenen lebenswichtigen Organe.
2. Führen Sie eine tumorreduzierende Operation mit intraoperativer Markierung für die postoperative adjuvante Therapie durch, wenn kein Reparaturplan vorliegt.
3. Beheben Sie die durch die Resektion verursachten Defekte und führen Sie bei Bedarf eine funktionelle Rekonstruktion auf der Grundlage des Operationsplans und der intraoperativen Situation durch.

Ergebnisse

Von Dezember 2017 bis Juli 2021 wurden 23 Patienten mit lokal fortgeschrittenem Schilddrüsenkrebs einer 3D-Modellierung unterzogen. Von diesen 23 Patienten wurden 4 aufgrund von Operationsrisiken von der Operation ausgeschlossen, und die restlichen 19 Patienten wurden mit einer Operation nach 3D-Modellierung behandelt (Tabelle 1). Alle 19 Patienten hatten lokal fortgeschrittenes Schilddrüsenkarzinom, darunter 14, bei denen dies die Erstdiagnose war, 16 bei unterschiedlich starker Dyspnoe und 18 bei große...

Diskussion

Beim rezidivierenden und metastasierten differenzierten Schilddrüsenkarzinom (DTC) wird nach wie vor eine chirurgische Behandlung bevorzugt¹⁷. Die krankheitsspezifische 5-Jahres-Überlebensrate von Patienten mit DTC- und R0-Resektion liegt bei 94,4 % und damit deutlich höher als die von Patienten mit R1-Resektion (67,9 %)². Das Erreichen einer Krankheitskontrolle im Nacken ist entscheidend für eine bessere Lebensqualität und ein krankheitsspezifisches Überleben der Patienten...

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Brilliance 256-Lagen-Spiral-CT-System	Philips Healthcare, Andover, MA, USA	N/A	Wird für einfache und verbesserte CT-Bildgebung
verwendet 3D-Matic digitale medizinische Softwareanwendung	Anhui King Star Digital S& T Co. Ltd.	N/A	Wird für die computergestützte 3D-Visualisierungsrekonstruktion verwendet