Name: Verbesserte Kommunikation von Tumorrändern durch 3D-Scannen und -Mapping (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-12-15T14:55:00.000+00:00
Duration: 7 min 47 s
Description: Erfahren Sie ein 3D-Scanning-Protokoll für Krebsresektate zur Verbesserung der Kommunikation im multidisziplinären Tumorboard. Diese Methode ermöglicht präzisere Nachresektionen und optimiert die Strahlentherapieplanung.

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Diese Arbeit wurde durch ein Vanderbilt Clinical Oncology Research Career Development Program (K12 NCI 2K12CA090625-22A1), das NIH/National Institute for Deafness and Communication Disorders (R25 DC020728), den Vanderbilt-Ingram Cancer Center Support Grant (P30CA068485) und Swim Across America unterstützt.

Dieses Protokoll wurde am Vanderbilt University Medical Center unter IRB#221597 durchgeführt. Die Patienten gaben ihre schriftliche Zustimmung zum Ex-vivo-3D-Scannen und digitalen Mapping ihrer chirurgischen Probe vor der Operation und zum Hinzufügen ihres Scans zu einem 3D-Probenmodell-Biorepository. Einschlusskriterien waren Patienten ab 18 Jahren mit Verdacht auf oder biopsiebestätigtes Kopf-Hals-Neoplasma, die sich einer chirurgischen Resektion unterzogen. 3D-Probenkarten wurden basierend auf den Präferenzen von Chirurgen und Pathologen und der Verfügbarkeit von Mitarbeitern erstellt.
Dieses Protokoll folgt den Richtlinien der Ethikkommissionen für die Humanforschung des Institutional Review Board (IRB#221597) am Vanderbilt University Medical Center. Alle Probanden gaben vor der Teilnahme eine schriftliche Einverständniserklärung ab. Alle Patientendaten wurden anonymisiert.
1. Einrichten des 3D-Scanners
<ol><li>Identifizieren Sie eine 3 x 2 Fuß große flache Workstation, die für die Scannereinrichtung zur Verfügung steht. Stellen Sie sicher, dass sich die Workstation in einer dunklen Umgebung befindet, in der der Scanner eingeschlossen ist, oder dass das Licht im Raum ausgeschaltet ist. Alternativ können Sie 3D-Scans in einem mobilen Wagen-Setup durchführen, wie in Abbildung 1 gezeigt.</li>
	<li>Stellen Sie das dreibeinige Kamerastativ auf dem flachen Arbeitsplatz auf. Setzen Sie die 3D-Scankamera vorsichtig in das Stativ ein. Richten Sie die Kamera in einem Winkel von 60° nach unten zur Workstation aus.</li>
	<li>Schließen Sie das zweiteilige Netzkabel an eine externe Stromquelle und die Rückseite der Kamera an.</li>
	<li>Platzieren Sie den Scanner-Drehteller 1 Fuß vor dem 3D-Kamera- und Stativ-Setup. Verbinden Sie den Drehteller mit dem Micro-USB-Kabel mit der Kamera.</li>
	<li>Schließen Sie die Kamera über das Kamera-zu-USB-Kabel an den Laptop an. In Abbildung 2 finden Sie das beschriftete Setup. HINWEIS: Wenn der Laptop keinen USB-Anschluss hat, ist möglicherweise ein externer USB-Adapter erforderlich. Eine externe Maus wird empfohlen.</li>
	<li>Schalten Sie das Licht in der Workstation aus, um den Scanner auf die aktuellen Lichtverhältnisse zu kalibrieren.</li>
	<li>Halten Sie den Netzschalter auf der Rückseite der Kamera gedrückt, bis ein blaues Licht erscheint.</li>
	<li>Öffnen Sie die 3D-Erfassungssoftware auf dem Computer-Desktop. Zentrieren Sie die Drehscheibe in dem von der Kamera projizierten Kreuz. HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass die Kamera eingeschaltet und die Lichter aus sind, bevor Sie die Software öffnen.</li>
</ol>2. Handhabung der Probe
<ol><li>Entnehmen Sie die resezierte onkologische Probe vom Operationsteam.</li>
	<li>Spülen Sie die Probe aus, um Blut oder überschüssige Gerinnsel aus der Resektion zu entfernen. Vorsichtig trocken tupfen. HINWEIS: Dieser Schritt ist sehr wichtig, um einen qualitativ hochwertigen Scan zu erhalten. Der 3D-Scanner hat Schwierigkeiten, Daten zu erfassen, wenn eine Probe sehr glänzend ist oder Blutreste auf der Oberfläche hat.</li>
	<li>Legen Sie die Probe auf eine ebene, saubere Oberfläche.</li>
	<li>Erhalten Sie mit einer Smartphone-Kamera oder Digitalkamera hochwertige 2D-Bilder der Probe. Machen Sie ein Foto der Vorderfläche der Probe. Drehen Sie die Probe genau um 180° um und erhalten Sie ein zweites Foto der hinteren Oberfläche der Probe.</li>
</ol>3. 3D-Scanning nach En-bloc-Resektion eines soliden Tumors
<ol><li>Legen Sie eine dünne Plastikfolie auf den 3D-Scanner-Drehteller, um die Zielpunkte vor menschlichem Gewebe zu schützen. Legen Sie die Probe mit der vorderen Oberfläche nach oben auf die Kunststofffolie.</li>
	<li>Klicken Sie auf die 3D-Scanner-Softwareanwendung auf dem Desktop des Laptops.</li>
	<li>Klicken Sie auf das 3D-Scanner-Symbol auf der rechten Seite des Bildschirms. Klicken Sie auf die Schaltfläche Neue Arbeit .</li>
	<li>Erstellen Sie einen neuen Ordner mit einer leicht verständlichen Namenskonvention. HINWEIS: Empfehlung der Namenskonvention: JJJJ-MM-DD_SPECIMENTYPE</li>
	<li>Klicken Sie auf Textur-Scan. Lassen Sie den Abschnitt "Geöffnete globale Markerdatei" leer.</li>
	<li>Passen Sie alle festen Einstellungen im Menü auf der linken Seite des Bildschirms an (Abbildung 3). Wählen Sie HDR AUS. Wählen Sie die Option EIN für Mit Drehteller. Legen Sie den Ausrichtungsmodus = Drehteller-codierte Ziele, Drehscheibenschritte = 8, Drehscheibengeschwindigkeit = 10 und Drehscheibenumdrehungen = Eine Umdrehung fest.</li>
	<li>Passen Sie die Helligkeit an, indem Sie den Helligkeitsregler nach rechts schieben, um die Belichtung (Rötung) auf den dunklen Oberflächen der Probe zu maximieren, wie in Abbildung 3 dargestellt. Anmerkungen: Versuchen Sie, die Belichtung (Rötung) der dunklen Teile der Probe (Muskeln, Weichteile) zu maximieren, ohne die hellen Teile der Probe (Knochen, Zähne) zu überbelichten (zu rot).</li>
	<li>Klicken Sie auf die dreieckige Wiedergabeschaltfläche in der rechten Symbolleiste mit der Bezeichnung Scan starten oder drücken Sie die Leertaste , um die erste Scanrunde zu starten. Warten Sie, bis die Plattform alle acht Umdrehungen abgeschlossen hat (~4 Minuten). Berühren Sie während dieses Schritts nicht den Scanner oder den Drehteller.</li>
	<li>Wenn Sie fertig sind, drehen Sie den Scan, um zu sehen, ob Scandaten außerhalb der auf dem Bildschirm angezeigten grünen Punkte oder offensichtliche Artefakte erfasst wurden. Wenn Sie zufrieden sind, klicken Sie auf das Häkchen auf der rechten Seite des Bearbeitungsbildschirms , um mit der nächsten Hälfte des Scans fortzufahren.<ol><li>Wenn ein Artefakt entdeckt wird, drücken Sie die Umschalttaste und ziehen Sie mit dem Cursor einen Kreis um das Artefakt außerhalb des vorgesehenen Scans. Suchen Sie nach einem roten Kreis, der um das unerwünschte Artefakt herum erscheint. Klicken Sie auf die Schaltfläche Daten löschen in der rechten Symbolleiste, die durch ein Mülleimersymbol gekennzeichnet ist.</li>
	</ol></li>
	<li>Drehen Sie die Probe mit Handschuhen um, um die gegenüberliegende Oberfläche freizulegen. Passen Sie die Helligkeit nach Bedarf an und lassen Sie alle anderen Einstellungen unverändert. Wiederholen Sie die Schritte 3.8-3.9.</li>
</ol>4. Ausrichtung und Vernetzung
<ol><li>Das Programm versucht, die Probe automatisch auszurichten. Wenn die Ausrichtung genau ist (selten), fahren Sie mit Schritt 4.4 fort. Wenn die Ausrichtung schlecht ist (siehe Hinweis), fahren Sie mit Schritt 4.2 fort. HINWEIS: Die genaue Ausrichtung zeichnet sich durch eine vollständig geformte Probe ohne Lücken oder Überlappungen an den Seiten aus. Die gelben Teile stellen das Innere des Scans dar, und die optimale Ausrichtung zeigt die geringstmögliche Menge an Gelb.</li>
	<li>Für die manuelle Ausrichtung drücken Sie die Schaltfläche "Ausrichten ", die durch ein Puzzleteil in der rechten Symbolleiste angezeigt wird.</li>
	<li>Führen Sie eine Dreipunkt-Kreuzregistrierung durch, um die beiden 3D-Scans geometrisch auszurichten.<ol><li>Klicken Sie auf einen Satz von Scandaten (Gruppe 1 und Gruppe 2) und ziehen Sie ihn in jeden der Achsrahmen. Platzieren Sie Gruppe 1 im Feld Fest und Gruppe 2 im Feld Schwebend .</li>
		<li>Verwenden Sie die Rechtsklickfunktion , um die beiden Hälften so zu drehen und zu positionieren, dass eine Seite die Außenseite der Probe (3D-gescannte Oberfläche) und die andere Hälfte die Innenseite der Probe (gelb) zeigt. Richten Sie die beiden Hälften so aus, dass die Silhouetten die gleiche Form ergeben, wenn sie übereinander gelegt werden. Verwenden Sie die mittlere Scrolltaste der Maus, um die Probe zu vergrößern und zu verkleinern.</li>
		<li>Identifizieren Sie drei eindeutige Orientierungspunkte auf jedem Satz von Scandaten, die als Ausrichtungspunkte ausgewählt werden sollen, die in beiden Datensätzen vorhanden sind. HINWEIS: Wählen Sie drei Punkte, die an den Kanten der Probe ungefähr gleich weit voneinander entfernt sind. Verwenden Sie die einzigartige Topographie der Scans, um diese Punkte auszuwählen.</li>
		<li>Drücken Sie die Umschalttaste, und klicken Sie mit der linken Maustaste, um den ersten von drei entsprechenden Ausrichtungspunkten für jede Datengruppe auszuwählen, wie oben beschrieben. Suchen Sie nach der Auswahl durch Klicken auf die beiden entsprechenden Punkte nach einem roten Punkt, der an den ausgewählten entsprechenden Positionen angezeigt wird. Wiederholen Sie diesen Vorgang 2x und suchen Sie nach grünen Punkten für den zweiten Satz ausgewählter Ausrichtungspunkte und orangefarbenen Punkten für den dritten Satz.</li>
		<li>Suchen Sie nach dem Ausrichtungsergebnis, das im größeren Bereich unter den beiden Hälften angezeigt wird. Wenn der Scan gut ausgerichtet ist (siehe HINWEIS in Abschnitt 4.1 für Empfehlungen zur optimalen Ausrichtung), fahren Sie mit Schritt 4.4 fort. Um den Ausrichtungsprozess zu wiederholen, fahren Sie mit Schritt 4.3.6 fort.</li>
		<li>Um die Ausrichtungspunkte erneut auszuwählen, drücken Sie einfach die Strg-Taste + Z-Taste , um vorherige Arbeiten rückgängig zu machen, oder klicken Sie auf das X-Feld in der oberen rechten Ecke jedes Fensters und kehren Sie zu Schritt 4.3.1 zurück.</li>
		<li>Führen Sie diese Schritte aus, bis die Vorschau des Ausrichtungsergebnisses korrekt ist.</li>
	</ol></li>
	<li>Wählen Sie die quadratische Schaltfläche Globale Optimierung in der unteren rechten Symbolleiste. Fahren Sie mit den Optimierungsbildschirmen fort und klicken Sie jedes Mal auf die Schaltfläche Bestätigen , wenn Sie dazu aufgefordert werden.</li>
	<li>Sobald die Optimierung abgeschlossen ist, wählen Sie die dreieckige Schaltfläche Netzmodell unten rechts auf dem Bildschirm aus.</li>
	<li>Wählen Sie die wasserdichte Modelloption, wenn Sie dazu aufgefordert werden. Klicken Sie auf die Option für Mittlere Details. HINWEIS: Das Rendern von hohen Details dauert viel länger und ist visuell nicht besser als mittlere Details.</li>
	<li>Verwenden Sie die Schieberegler, die auf der linken Seite des Bildschirms angezeigt werden, um die Helligkeit auf 50 und den Kontrast auf 0 einzustellen, wenn Sie dazu aufgefordert werden.</li>
	<li>Klicken Sie auf die Schaltfläche Scan speichern in der unteren rechten Symbolleiste. Halten Sie das Skalierungsverhältnis bei 100 %, um alle ursprünglichen Abmessungen der Probe zu erhalten.</li>
	<li>Exportieren Sie das Modell in die Dateiformate 3MF und OBJ und speichern Sie die Datei in dem Ordner, der zu Beginn des Scans erstellt wurde. Verwenden Sie die Namenskonvention wie in Schritt 2.3 beschrieben.</li>
</ol>5. Aufräumen
<ol><li>Nehmen Sie die Probe mit Handschuhen vom Drehteller. Geben Sie die Probe sicher an das Pathologieteam zurück.</li>
	<li>Entfernen Sie die Plastikfolie und desinfizieren Sie sie mit einem Tuch. Lege es in den Beutel zurück.</li>
	<li>Setzen Sie den Scanner-Drehteller und die Kamera wieder in die entsprechenden Steckplätze in der Box ein. Stellen Sie sicher, dass die Kamera mit einer Plastiktüte oder einem Karton geschützt ist.</li>
	<li>Ziehen Sie alle Kabel ab und setzen Sie sie wieder in die Box ein.</li>
	<li>Reinigen Sie den Scanbereich mit einem Desinfektionstuch.</li>
</ol>6. Virtuelle 3D-Probenkartierung
<ol><li>Wenn die Probe für die Verarbeitung bereit ist, richten Sie die Workstation so ein, dass sie mit dem Mitglied des Pathologieteams zusammenarbeitet, das die Probe bearbeitet. HINWEIS: Es ist hilfreich, einen rollenden Computerständer zu verwenden, um Mobilität zu ermöglichen und die Kommunikation mit dem Pathologieteam zu erleichtern.</li>
	<li>Richten Sie den Laptop und die externe Maus auf der Workstation ein. Öffnen Sie die computergestützte Konstruktionssoftware vom Laptop-Desktop aus, um das 3D-Modell virtuell zu kommentieren.</li>
	<li>Klicken Sie auf die Schaltfläche Importieren , die durch das Pluszeichen gekennzeichnet ist, und importieren Sie die zuvor gespeicherte 3mf-Datei des Rohscans aus Schritt 4.9. HINWEIS: Diese Software verfügt nicht über eine Löschfunktion . Es erlaubt dem Benutzer nur, vorherige Arbeiten rückgängig zu machen, indem er Strg Z drückt. Achten Sie darauf, dass der Benutzer nach dem Speichern der Karte nicht zurückgehen und Markierungen auf der Probe ändern oder löschen kann.</li>
	<li>Virtuelle Freihandeingabe<ol><li>Wählen Sie das Pinselwerkzeug mit der Größeneinstellung 15-30 aus, um die Ränder jeder eingefärbten Region zu umreißen. Verwenden Sie die Farbpalette, um jede eingefärbte Oberfläche grafisch darzustellen, indem Sie Softwarefarben verwenden, die mit den echten Tintenfarben übereinstimmen.</li>
		<li>Verwenden Sie das Pinselwerkzeug bei der Größeneinstellung 35-45, um jeden eingefärbten Abschnitt mit der entsprechenden Farbe zu füllen.</li>
		<li>Bestätigen Sie mit dem Prosektor, dass alle eingefärbten Seiten korrekt sind, und notieren Sie sich die anatomische Ausrichtung (anterior, posterior, medial, lateral, tief) jeder eingefärbten Seite für den Schlüssel.</li>
	</ol></li>
	<li>Rand-Stichproben<ol><li>Verwenden Sie das Pinselwerkzeug bei der Größeneinstellung 20-25, um senkrechte und rasierte (En-Face-) Ränder zu zeichnen, die durch Farbcodierung unterschieden werden. HINWEIS: Verwenden Sie z. B. Weiß, um senkrechte Ränder zu kennzeichnen, und Fuschia, um Rasurränder zu kennzeichnen.</li>
		<li>Beschriften Sie jeden gesampelten Abschnitt mit der Nummer oder dem Buchstaben, der der Kassette entspricht, in der sich jeder Abschnitt befindet.</li>
	</ol></li>
	<li>Flache Schnitte<ol><li>Wählen Sie für alle ebenen Schnitte (d. h. Brotlaibschnitte vollständig durch die Probe) das Ebenenschnittwerkzeug aus der linken Symbolleiste. Wählen Sie in der oberen linken Symbolleiste Beides beibehalten .</li>
		<li>Zeichnen Sie die Ebenenschnitte durch die Probe genau so, wie es der Prosector ausgeführt hat. Stellen Sie sicher, dass die Schnitte korrekt sind, und klicken Sie dann auf Akzeptieren.</li>
	</ol></li>
	<li>3D-Probenkartenvervollständigung und -export<ol><li>Bestätigen Sie dies mit dem Prosektor, um die Richtigkeit der fertigen 3D-Probenkarte zu überprüfen. Überarbeiten Sie alle Diskrepanzen, und stellen Sie die Karte fertig. HINWEIS: Ein Beispiel für eine vollständige Probenkarte ist in Abbildung 4 dargestellt.</li>
		<li>Klicken Sie in der oberen Symbolleiste auf Datei | Speichern Sie, um die Probenkarte zu speichern. Klicken Sie auf Datei | Exportieren | auswählen. 3mf , um die Datei als .3mf-Datei zu exportieren.</li>
	</ol></li>
</ol>7. Erstellen eines verteilbaren Videos
<ol><li>Öffnen Sie die Präsentationssoftware vom Laptop-Desktop aus.</li>
	<li>Benennen Sie die Objektträgerdatei mit dem entsprechenden Namen der Probe, die kartiert wurde.</li>
	<li>Fügen Sie die 2D-Bilder der Probe ein und ordnen Sie sie auf einer Seite des Objektträgers an.</li>
	<li>Wählen Sie Einfügen aus der oberen Symbolleiste. Klicken Sie auf das Quietscheenten-Symbol und wählen Sie 3D-Modell einfügen.</li>
	<li>Importieren Sie die .3mf-Datei des in Schritt 4.9 generierten Rohscans und die .3mf-Datei der in Schritt 6.7.2 generierten zugeordneten Probe.</li>
	<li>Ordnen Sie die 3D-Modelle mit dem Rohscan und dem zugeordneten Scan nebeneinander an. Ordnen Sie die beiden Modelle so an, dass sie sich in der gleichen Ausrichtung/Ausrichtung befinden und die gleiche Größe haben.</li>
	<li>Klicken Sie in der oberen Symbolleiste auf Animationen | Wählen Sie Modell #1 | Wählen Sie Animation hinzufügen | Drehscheibe | Dauer auf 10 s ändern | Wählen Sie Beim Klicken aus.</li>
	<li>Wählen Sie Modell #2 und wiederholen Sie Schritt 6.8 für den zugeordneten Scan, aber wählen Sie im letzten Schritt Mit vorherigem anstelle von Bei Klick.</li>
	<li>Wählen Sie Modell #1 und wiederholen Sie Schritt 6.8, aber wählen Sie Effektoptionen, ändern Sie die Drehtellerrichtung auf Nach oben und wählen Sie Nach vorherigem aus.</li>
	<li>Wählen Sie Modell #2 aus, und wiederholen Sie Schritt 7.9, aber wählen Sie im letzten Schritt Mit vorherigem aus.</li>
	<li>Wählen Sie den Animationsbereich aus und klicken Sie auf Alle wiedergeben , um zu überprüfen, ob sich die Scans gleichzeitig in die gleiche Richtung drehen.</li>
	<li>Um ein teilbares Video zu erstellen, klicken Sie auf Datei | Exportieren | Video erstellen | Wählen Sie eine mittelgroße Datei, um ein .mp4 Video zu exportieren, das per E-Mail geteilt oder in eine Präsentation integriert werden soll. HINWEIS: Ein Beispiel für das endgültige Video ist in Abbildung 5 dargestellt.</li>
</ol>

Fortschrittliche CAD-Bildgebung für die chirurgische Randanalyse in der Krebsbehandlung

<ol><li>Looser, K. G., Shah, J. P., Strong, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+significance+of+%26%2334%3Bpositive%26%2334%3B+margins+in+surgically+resected+epidermoid+carcinomas%5BTitle%5D)+AND+%22Head+Neck+Surg%22%5BJournal%5D)">The significance of &#34;positive&#34; margins in surgically resected epidermoid carcinomas.</a> Head Neck Surg. 1 (2), 107-111 (1978).</li>
<li>Binahmed, A., Nason, R. W., Abdoh, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+clinical+significance+of+the+positive+surgical+margin+in+oral+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Oral+Oncol%22%5BJournal%5D)">The clinical significance of the positive surgical margin in oral cancer.</a> Oral Oncol. 43 (8), 780-784 (2007).</li>
<li>Orosco, R. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Positive+surgical+margins+in+the+10+most+common+solid+cancers%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Positive surgical margins in the 10 most common solid cancers.</a> Sci Rep. 8 (1), 5686(2018).</li>
<li>Prasad, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trends+in+positive+surgical+margins+in+cT3-T4+oral+cavity+squamous+cell+carcinoma%5BTitle%5D)+AND+%22Otolaryngol+Head+Neck+Surg%22%5BJournal%5D)">Trends in positive surgical margins in cT3-T4 oral cavity squamous cell carcinoma.</a> Otolaryngol Head Neck Surg. 169 (5), 1200-1207 (2023).</li>
<li>Byers, R. M., Bland, K. I., Borlase, B., Luna, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+prognostic+and+therapeutic+value+of+frozen+section+determinations+in+the+surgical+treatment+of+squamous+carcinoma+of+the+head+and+neck%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Surg%22%5BJournal%5D)">The prognostic and therapeutic value of frozen section determinations in the surgical treatment of squamous carcinoma of the head and neck.</a> Am J Surg. 136 (4), 525-528 (1978).</li>
<li>DiNardo, L. J., Lin, J., Karageorge, L. S., Powers, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accuracy%2C+utility%2C+and+cost+of+frozen+section+margins+in+head+and+neck+cancer+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Laryngoscope%22%5BJournal%5D)">Accuracy, utility, and cost of frozen section margins in head and neck cancer surgery.</a> Laryngoscope. 110 (10 Pt 1), 1773-1776 (2000).</li>
<li>Gandour-Edwards, R. F., Donald, P. J., Lie, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+utility+of+intraoperative+frozen+section+diagnosis+in+head+and+neck+surgery%3A+a+quality+assurance+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Head+Neck%22%5BJournal%5D)">Clinical utility of intraoperative frozen section diagnosis in head and neck surgery: a quality assurance perspective.</a> Head Neck. 15 (5), 373-376 (1993).</li>
<li>Ikemura, K., Ohya, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+accuracy+and+usefulness+of+frozen-section+diagnosis%5BTitle%5D)+AND+%22Head+Neck%22%5BJournal%5D)">The accuracy and usefulness of frozen-section diagnosis.</a> Head Neck. 12 (4), 298-302 (1990).</li>
<li>Remsen, K. A., Lucente, F. E., Biller, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+frozen+section+diagnosis+in+head+and+neck+neoplasms%5BTitle%5D)+AND+%22Laryngoscope%22%5BJournal%5D)">Reliability of frozen section diagnosis in head and neck neoplasms.</a> Laryngoscope. 94 (4), 519-524 (1984).</li>
<li>Weinstock, Y. E., Alava, I. 3rd, Dierks, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pitfalls+in+determining+head+and+neck+surgical+margins%5BTitle%5D)+AND+%22Oral+Maxillofac+Surg+Clin+North+Am%22%5BJournal%5D)">Pitfalls in determining head and neck surgical margins.</a> Oral Maxillofac Surg Clin North Am. 26 (2), 151-162 (2014).</li>
<li>Catanzaro, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intraoperative+navigation+in+complex+head+and+neck+resections%3A+indications+and+limits%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Comput+Assist+Radiol+Surg%22%5BJournal%5D)">Intraoperative navigation in complex head and neck resections: indications and limits.</a> Int J Comput Assist Radiol Surg. 12 (5), 881-887 (2017).</li>
<li>Black, C., Marotti, J., Zarovnaya, E., Paydarfar, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Critical+evaluation+of+frozen+section+margins+in+head+and+neck+cancer+resections%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer%22%5BJournal%5D)">Critical evaluation of frozen section margins in head and neck cancer resections.</a> Cancer. 107 (12), 2792-2800 (2006).</li>
<li>Miller, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Virtual+3D+specimen+mapping+in+head+%26+neck+oncologic+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Laryngoscope%22%5BJournal%5D)">Virtual 3D specimen mapping in head & neck oncologic surgery.</a> Laryngoscope. , (2023).</li>
<li>Sharif, K. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+computer-aided+design+margin%3A+Ex+vivo+3D+specimen+mapping+to+improve+communication+between+surgeons+and+pathologists%5BTitle%5D)+AND+%22Head+Neck%22%5BJournal%5D)">The computer-aided design margin: Ex vivo 3D specimen mapping to improve communication between surgeons and pathologists.</a> Head Neck. 45 (1), 22-31 (2023).</li>
<li>Sharif, K. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+intraoperative+communication+of+tumor+margins+using+3D+scanning+and+mapping%3A+the+computer-aided+design+margin%5BTitle%5D)+AND+%22The+Laryngoscope%22%5BJournal%5D)">Enhanced intraoperative communication of tumor margins using 3D scanning and mapping: the computer-aided design margin.</a> The Laryngoscope. 133 (8), 1914-1918 (2023).</li>
</ol>

Die Autoren haben keine konkurrierenden finanziellen Interessen, die offengelegt werden müssen.

Traditionell gibt es keine visuelle Darstellung einer resezierten Krebsprobe. Pathologische Verarbeitung zerstört die Probe oft. Frühere Arbeiten haben die Machbarkeit und den Nutzen des 3D-Scannens von onkologischen Proben mit anschließender virtueller Annotation der Modelle zur Erstellung von 3D-Probenkarten gezeigt, die für die pathologische Verarbeitung repräsentativ sind 13,14,15. Dies bietet dem multidisziplinären Pflegete...

Das Ziel der onkologischen Resektion ist die vollständige Entfernung von Krebs mit mikroskopisch frei von Tumorzellen liegenden Operationsrändern. Bei Kopf-Hals-Tumoren ist der chirurgische Randstatus der wichtigste pathologische Risikofaktor1. Ein positiver chirurgischer Rand erhöht das Risiko eines 5-Jahres-Lokalrezidivs und der Gesamtmortalität um >90 %2. Trotz der Fortschritte in der Medizintechnik und den Operationstechniken in den letzten Jahren sind die positiven Margenraten bei Kopf- und Halskrebs nach wie vor hoch3. Bei lokal fortgeschrittenem Mundhöhlenkrebs beträgt die positive Margenrate in den Vereinigten Staaten 18,1 %4.
Um eine vollständige onkologische Resektion zu gewährleisten und gleichzeitig die Störung der umgebenden Strukturen zu minimieren, wird für Kopf- und Halschirurgen eine intraoperative Probenahme der Ränder mittels Schnellschnittanalyse (FSA) durchgeführt. FSA bietet eine schnelle intraoperative Pathologieberatung, die weit verbreitet ist und den Behandlungsstandard darstellt 5,6,7,8,9. Frisches Gewebe wird eingefroren, in dünne Scheiben geschnitten, auf einen Objektträger gelegt und zur sofortigen Interpretation gefärbt, während der Patient noch unter Narkose steht.
Onkologische Kopf- und Halsproben stellen mehrere besondere Herausforderungen bei der genauen Beurteilung des Randstatus dar, darunter die anatomische Komplexität von Kopf- und Halskrebsproben, die minimale Reserve im Kopf- und Halsbereich für eine breite Exzision aufgrund der Nähe zu lebenswichtigen Strukturen wie Augen, Gesicht und wichtigen Nerven und Gefäßen sowie die verschiedenen Gewebetypen, die häufig in der resezierten Probe vorhanden sind (z. B. Schleimhaut, Knorpel, Muskel, Knochen)10,11. Daher erfordert ein probenbasierter Ansatz zur Randanalyse ein verbessertes Maß an Kommunikation zwischen Chirurg und Pathologe12. Ein persönliches Gespräch ist oft gerechtfertigt, um die korrekte Ausrichtung der Proben und die Diskussion der betreffenden Ränder zu gewährleisten. Dies ist jedoch nicht immer sicher oder machbar, da entweder der Chirurg den Operationssaal (OP) verlassen muss, während der Patient unter Vollnarkose bleibt, oder der Pathologe das Labor für grobe Pathologie verlassen muss, wodurch der Arbeitsablauf unterbrochen wird. Darüber hinaus kann es zu einer erheblichen Reisezeit zwischen dem OP und dem Pathologielabor kommen, oder in einigen Fällen kann das Pathologielabor ganz außerhalb des Standorts sein.
Nach der FSA wird die onkologische Probe in Formalin fixiert und durch Einfärben, Schneiden und Randprobenahme formell verarbeitet. Objektträger werden vom Pathologen erstellt und mikroskopisch interpretiert, um einen endgültigen pathologischen Bericht zu erstellen. Bei einer komplexen Resektion von Kopf- und Halskrebs kann dies oft 1-2 Wochen dauern. Leider führt die Verarbeitung der Probe häufig zur Zerstörung der resezierten Krebsprobe. Dies kann zu weiterer Verwirrung führen, da der endgültige pathologische Bericht, multidisziplinäre Tumorboard-Diskussionen, die Planung der adjuvanten Strahlentherapie und die Resektion bei positiver Peripherie ohne visuelle Aufzeichnung der onkologischen Probe und ihrer pathologischen Verarbeitung durchgeführt werden müssen.
Um diesen klinisch ungedeckten Bedarf zu decken, haben wir ein 3D-Scan- und Probenkartierungsprotokoll entwickelt, um die Kommunikation zwischen Chirurgen, Pathologen und anderen Mitgliedern des multidisziplinären Krebsbehandlungsteams zu verbessern.

<table><tbody><tr><td>Computer Aided Design Software</td><td>MeshMixer</td><td></td><td>Virtuelle Anmerkungssoftware für 3D-Modelle</td></tr><tr><td>Digitalkamera oder Kamerahandy</td><td>iPhone</td><td></td><td>Kann eine iPhone-Kamera oder eine andere verfügbare Digitalkamera verwenden&nbsp;</td></tr><tr><td>EinScan SP V2 Platinum Desktop 3D-Scanner</td><td>Shining 3D</td><td></td><td>3D-Scanner</td></tr><tr><td>Hardware ExScan Software; Solid Edge SHINING 3D Edition</td><td>Shining 3D</td><td></td><td>3D-Erfassungssoftware im Lieferumfang der externen 3D-Scanner-Maus von</td></tr><tr><td></td><td>Microsoft enthalten.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Laptop Computer</td><td>Dell XP5</td><td>00355-60734-40310-AAOEM</td><td>Laptop Anforderungen: USB: 1 & mal; USB 2.0 oder 3.0; Betriebssystem: Win 7, 8 oder 10 (64 Bit); -Grafikkarte: Nvidia-Serie; Grafikspeicher: >1 G; CPU: Dual-Core i5 oder höher; Arbeitsspeicher: >8 G</td></tr><tr><td>Microsoft Office Suite</td><td>Microsoft</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mobile Präsentationswagen</td><td>Oklahoma Sound</td><td>PRC450</td><td></td></tr><tr><td>PowerPoint Software</td><td>Microsoft Office</td><td></td><td>Präsentationssoftware</td></tr><tr><td>Sitz-Stand Mobiler Schreibtischwagen</td><td>Sevilla Classics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>USB-c Device Converter</td><td>TRIPP-LITE</td><td>U442-DOCK3-B</td><td>Notwendig nur wenn der Laptop nicht über USB verfügt</td></tr></tbody></table>

verbesserte kommunikation von tumorrändern durch 3d-scannen und -mapping

Enhanced Communication of Tumor Margins Using 3D Scanning and Mapping

Nach der onkologischen Resektion von bösartigen Tumoren werden die Proben zur Verarbeitung zur Bestimmung des chirurgischen Randstatus an die Pathologie geschickt. Diese Ergebnisse werden in Form eines schriftlichen pathologischen Berichts mitgeteilt. Der aktuelle pathologische Standardbericht enthält eine schriftliche Beschreibung der Probe und der Stellen der Randprobenahme ohne visuelle Darstellung des resezierten Gewebes. Die Probe selbst wird typischerweise während des Schneidens und Analysierens zerstört. Dies führt oft zu einer schwierigen Kommunikation zwischen Pathologen und Chirurgen, wenn der endgültige pathologische Bericht bestätigt wird. Darüber hinaus sind Chirurgen und Pathologen die einzigen Mitglieder des multidisziplinären Krebsbehandlungsteams, die die resezierte Krebsprobe sichtbar machen. Wir haben ein 3D-Scan- und Probenkartierungsprotokoll entwickelt, um diesen ungedeckten Bedarf zu decken. Computer-Aided Design (CAD)-Software wird verwendet, um die virtuelle Probe zu kommentieren und die Stellen der Farb- und Randprobenahme deutlich zu zeigen. Diese Karte kann von verschiedenen Mitgliedern des multidisziplinären Krebsbehandlungsteams verwendet werden.

Von Oktober 2021 bis April 2023 wurden 28 onkologische Kopf-Hals-Proben 3D-gescannt und nach diesem Protokoll virtuell kartiert. Diese Ergebnisse wurden zuvorveröffentlicht 13. Bei der Mehrzahl der chirurgischen Proben handelte es sich um Plattenepithelkarzinome (SCC) (86%, n = 24), wobei die häufigsten anatomischen Unterstellen Mundhöhle (54%, n = 15) und Kehlkopf (29%, n = 8) waren.
In allen Fällen wurden die Probenkarten vor der Auswertung der Pathologie-Objektträger...

Eine neuartige Methode zum 3D-Scannen und zur virtuellen Kartierung von Krebsresektionen wird vorgeschlagen, um die Kommunikation zwischen dem multidisziplinären Krebsbehandlungsteam zu verbessern.

Verbesserte Kommunikation von Tumorrändern durch 3D-Scannen und -Mapping

After oncologic resection of malignant tumors, specimens are sent to pathology for processing to determine the surgical margin status. These results are ...

Der Umfang unserer Forschung besteht darin, 3D-Scan- und Augmented-Reality-Technologie einzusetzen, um die Kommunikation von Krebsoperationsergebnissen innerhalb des multidisziplinären Krebsbehandlungsteams zu verbessern. Genauer gesagt hoffen wir, dass ein Chirurg Krebs präziser resezieren und eine präzisere Strahlentherapie ermöglichen kann. Im Krankenhausumfeld ist der Platz oft begrenzt, und es kann schwierig sein, zusätzlichen Platz für zusätzliches Personal und Ausrüstung zu finden.Die Lernkurve für dieses Protokoll kann ebenfalls eine Herausforderung sein, insbesondere für diejenigen, die keine Erfahrung mit 3D-Scannen und computergestütztem Design haben. Wir haben ein 3D-Scan- und virtuelles Mapping-Protokoll für Krebsproben erstellt, das neben schriftlichen Pathologieberichten eine dauerhafte visuelle Aufzeichnung bietet. Dies ist ein leistungsfähiges Kommunikationsinstrument für das gesamte Krebsbehandlungsteam und wird nun in multidisziplinären Tumorboard-Diskussionen sowie in der adjuvanten Strahlentherapieplanung untersucht.Wenn ein chirurgisches Präparat für die pathologische Analyse verarbeitet wird, wird es oft ohne visuelle Dokumentation zerstört. Dies führt zu langwierigen schriftlichen Pathologieberichten und kann bei knapper oder positiver Marge oft zu herausfordernden klinischen Szenarien führen. Unser Forschungsprotokoll erstellt eine interaktive, dauerhafte visuelle Aufzeichnung der resezierten Krebsprobe.Unser Protokoll bietet eine neuartige visuelle Darstellung einer chirurgisch resezierten onkologischen Probe und eine Karte, wie sie pathologisch verarbeitet wurde. Diese Daten gab es bisher nicht und ermöglichen es den Anbietern nun, auf eine Probe als Referenz, multidisziplinäre Pflegegespräche und zukünftige Behandlungsplanung zurückzublicken.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Medicine

Medizin

Die Dualphasen-Cone-Beam-Computertomographie (DP-CBCT) ist eine nützliche intraprozedurale Bildgebungstechnik für die transarterielle Chemoembolisationsbehandlung mit medikamentenfreisetzenden Kügelchen des hepatozellulären Karzinoms. Die DP-DVT wurde verwendet, um drei Hauptschritte in der onkologischen interventionellen Radiologie durchzuführen: Tumorlokalisation (SIE), Navigation und intraprozedurale Katheterführung (REACH) sowie intraprozedurale Bewertung des Behandlungserfolgs (Treat).

Zweiphasen-Cone-Beam-Computertomographie zur Erkennung, Erreichung und Behandlung von hepatozellulärem Karzinom während der transarteriellen Chemoembolisation von Beads

Das Protokoll beschreibt die Herstellung von vollständig farbigen dreidimensionalen Drucken patientenspezifischer, anatomischer Schädelmodelle, die für die chirurgische Simulation verwendet werden. Die entscheidenden Schritte der Kombination verschiedener bildgebender Modalitäten, der Bildsegmentierung, der dreidimensionalen Modellextraktion und der Produktion der Drucke werden erläutert.

Mehrfarbiger 3D-Druck komplexer intrakranieller Tumoren in der Neurochirurgie

Hier stellen wir ein Protokoll zur Vorbereitung und Kultivierung einer Bluthirnschranke metastasierenden Tumor Mikro-Umgebung und dann quantifizieren seinen Zustand mit konfokaler Bildgebung und künstliche Intelligenz (Machine Learning).

Quantifizierung der metastasierenden Tumor-Mikroumgebung des Gehirns mit einem Organ-On-A-Chip-3D-Modell, maschinellem Lernen und konfokaler Tomographie

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.

Computergestützte dreidimensionale Visualisierung bei der Behandlung von lokal fortgeschrittenem Schilddrüsenkrebs

Die Translation von Befunden der Intravitalmikroskopie wird durch das geringe Eindringen in das Gewebe erschwert. Hier beschreiben wir ein Mausmodell mit dorsaler Fensterkammer, das die Co-Registrierung der Intravitalmikroskopie und klinisch anwendbarer Bildgebungsmodalitäten (z. B. CT, MRT) für eine direkte räumliche Korrelation ermöglicht und so die klinische Translation von Befunden der Intravitalmikroskopie möglicherweise rationalisiert.

Ein Mausmodell eines dorsalen Hautfaltenfensterkammertumors für die kombinierte Intravitalmikroskopie und Magnetresonanztomographie in der translationalen Krebsforschung

Dieser Artikel beschreibt ein Protokoll für Multiplex-Immunfluoreszenz, das optimiert wurde, um die dreidimensionale Architektur von Peritonealmetastasen zu charakterisieren.

Dreidimensionale Bildgebung von tumortragendem Gewebe mit dem iterativen Bleaching erweitert den Multiplexitätsansatz

Der Einsatz von 3D-Rekonstruktionen und virtuellen Simulationen in der präoperativen Planung von Leberresektionen stellt einen bedeutenden Fortschritt in der chirurgischen Onkologie dar. Die 3D-LAST-Technik (dreidimensionaler Ortungsansatz mit dem Seidenfaden) unseres Teams ermöglicht eine sichere, effiziente und präzise Tumorentfernung mit praktischer intraoperativer Navigation und verspricht eine breite medizinische Akzeptanz.

Dreidimensionaler Lokalisierungsansatz mit Seidenfaden-geführter laparoskopischer Segmentektomie bei Lebertumor

Kontrastverstärkte Kleintier-Schiff Bildgebung durch MicroCT ist eine schnelle, kostengünstige und High-Throughput-Verfahren für die...

Kontrastverstärkten Vessel Imaging mit MicroCT

Hier beschreiben wir eine Methode zur molekularen Heterogenität in histologischen Schnitten von Tumormaterial mittels quantitativer Immunfluoreszenz, Bildanalyse und ein statistisches Maß an Heterogenität quantifizieren. Die Methode ist für den Einsatz in klinischen Biomarker-Entwicklung und Analyse bestimmt.

Heterogenität Mapping von Protein Expression in Tumoren mittels quantitativer Immunfluoreszenz

Eine schnelle Weg zum Bildschirm für die Melanom-Modifikatoren mit einem Zebrafisch autochthonen Tumormodell vorgestellt. Es nutzt die miniCoopR Vektor, der zur Expression von Melanom-Kandidat Gene in Melanozyten ermöglicht. Verfahren zur Melanom Überleben Kurven, eine Invasion Assay, ein Protokoll für Antikörperfärbung Maßstab von Melanozyten und Melanomzellen eine Transplantation Assay erhalten werden beschrieben.

Screening für Melanom Modifiers mit einem Zebrafisch Autochthone Tumormodell

Erfahren Sie ein 3D-Scanning-Protokoll für Krebsresektate zur Verbesserung der Kommunikation im multidisziplinären Tumorboard. Diese Methode ermöglicht präzisere Nachresektionen und optimiert die Strahlentherapieplanung.

Verbesserte Kommunikation von Tumorrändern durch 3D-Scannen und -Mapping

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