방법 논문

갑상선 수술에서 수술 전 평가를 위한 개인화된 3D 프린팅 모델

DOI:

10.3791/64508

⸱

2023년 2월 17일

 ,  ,  ,  , 
1Department of Thyroid Surgery, West China Hospital, Sichuan University, 2West China School/Hospital of Stomatology, Sichuan University, 3Encomomic School of New York University Shanghai

* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

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여기에서는 갑상선 수술의 수술 전 평가를 위한 개인화된 3D 프린팅 모델을 구축하는 새로운 방법을 제안합니다. 수술 전 논의에 도움이 되어 갑상선 수술의 어려움을 줄여줍니다.

초록

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갑상선암 수술 부위의 해부학적 구조는 복잡합니다. 수술 전에 종양 위치와 캡슐, 기관, 식도, 신경 및 혈관과의 관계를 종합적이고 신중하게 평가하는 것이 매우 중요합니다. 이 논문은 컴퓨터 단층 촬영(CT) DICOM 이미지를 기반으로 한 혁신적인 3D 프린팅 모델 설정 방법을 소개합니다. 갑상선 수술이 필요한 환자 한 명 한 명당 자궁경부 갑상선 수술 분야의 맞춤형 3D 프린팅 모델을 구축하여 임상의가 수술의 요점과 난이도를 평가하고 핵심 부분의 수술 방법을 기준으로 선택할 수 있도록 지원했습니다. 결과는 이 모델이 수술 전 논의와 수술 전략 수립에 도움이 되는 것으로 나타났습니다. 특히, 갑상선 수술 부위에서 재발성 후두신경과 부갑상선 위치가 명확하게 표시되기 때문에 수술 중 손상을 피할 수 있고, 갑상선 수술의 어려움이 감소하며, 수술 후 부갑상선기능저하증 및 재발성 후두신경 손상과 관련된 합병증의 발생률도 감소합니다. 또한 이 3D 프린팅 모델은 직관적이며 수술 전에 환자가 정보에 입각한 동의서에 서명하기 위한 의사 소통을 돕습니다.

서론

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갑상선 결절은 가장 흔한 내분비 질환 중 하나이며 그 중 갑상선암이 14%-21%를 차지합니다1. 갑상선암에 대한 선호되는 치료법은 수술입니다. 그러나 갑상선은 전방 경추 부위에 위치하기 때문에 부갑상선, 기관, 식도, 경추 대혈관 및 신경과 같은 수술 부위의 갑상선 가까이에 중요한 조직과 기관이 있습니다 2,3 수술이 상대적으로 어렵고 위험합니다. 가장 흔한 수술 합병증은 부갑상선 기능 손상 또는 잘못된 절제술로 인한 부갑상선 기능 저하와 재발성 후두 신경 손상으로 인한 쉰 목소리이다4. 위에서 언급 한 수술 합병증의 감소는 항상 외과 의사의 목표였습니다. 갑상선 수술 전 가장 일반적인 영상 방법은 초음파 영상이지만 부갑상선과 신경의 표시는 매우 제한적입니다5. 또한, 갑상선 수술 부위의 부갑상선과 재발 성 후두 신경의 위치 변화가 매우 커서 식별을 방해합니다 6,7. 수술 중 실시간으로 모델을 통해 각 환자의 해부학적 위치를 외과의에게 명확하게 표시할 수....

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프로토콜

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이 연구와 비디오의 모든 데이터와 정보가 익명으로 처리되었기 때문에 이 연구는 수행에 대한 승인이나 환자의 데이터 사용 및 게시에 대한 동의가 필요하지 않았습니다.

1. 이미지 데이터 수집

  1. 향상된 컴퓨터 단층 촬영(CT)으로 환자의 갑상선을 스캔하여 DICOM 형식의 이미지 데이터를 얻습니다. 이 과정은 작업 전 1주일 이내에 완료되었는지 확인하고 슬라이스 두께를 ≤1mm로 조절하십시오.

2. DICOM 데이터 처리

  1. 스캔한 환자 이미지 데이터를 소프트웨어로 가져오고( 재료 표 참조) 갑상선과 주변 조직 또는 기관 간의 회색 값 차이에 따라 적절한 임계값을 설정합니다. 다른 회색 값은 인체의 다른 영역의 밀도 차이를 반영하므로 회색조 임계값 (단위: hu, 소프트웨어에서)을 226-1,500 으로 설정하여 뼈 이미지를 표시합니다. 임계값 을 -200-226 으로 설정하여 갑상선 이미지를 표시합니다. 소프트웨어가 박스형 영역을 자동으로 식별하....

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결과

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이 논문은 환자 갑상선의 개인화된 3D 프린팅 모델 구축을 위한 프로토콜을 제시합니다. 그림 1 은 환자의 갑상선에 대한 개인화된 3D 프린팅 모델을 구축하기 위한 흐름도를 보여줍니다. 그림 2 는 환자의 갑상선을 위한 개인화된 3D 프린팅 모델 프린팅 장치를 보여줍니다. 그림 3 은 갑상선 환자를 위한 개인화된 3D 프린팅 모델을 구축하기 위한 소프트웨어 인터페이스를 보여줍니다. 표시된 인터페이스는 비디오에 자세히 설명되어 있습니다. 그림 4 는 환자의 갑상선에 대한 개인화된 3D 프린팅 모델의 완성품을 보여줍니다. 동일한 환자의 3D 모델의 다양한 해부학적 수준과 상태를 보여줍니다. 왼쪽은 근육 제거 후 갑상선 수술 부위입니다. 오른쪽은 흉쇄유돌근으로 감싼 갑상선 수술 부위입니다. .......

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토론

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초음파는 갑상선 수술을 받는 대부분의 환자들에게 유일한 수술 전 영상 시술일 수 있다15. 그러나, 잘 분화된 몇몇 사례는 주변 조직이나 장기를 침범하여 수술을 방해하는 진행성 질환을 앓고 있을 수 있다16. 이 모델은 진행성 갑상선암 환자에게 더 적합할 수 있습니다. 질병이 진행되면 추가 CT 스캔이 추가 진단에 도움이 됩니다. 이 모델은 CT 스캔을 기반으로 하며, 현재 접근 가능한 일괄 생산 갑상선 팬텀보다 더 많은 해부학적 및 형태학적 정보를 제공합니다. 또한 갑상선 종양과 갑상선 사이의 관계뿐만 아니라 갑상선 종양과 주변 조직 사이의 관계를 명확하게 보여줄 수 있습니다.

결과 모델은 수술 전에 주요 구조적 변화와 기형을 예측하는 데 사용할 수 있습니다. 임상 실습에서는 다양한 환자에 대한 의사의 맞춤형 수술 평가의 효율성을 크게 향상시킵니다. 외과 의사의 경험에 따르면 이 모델은 수술의.......

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공개 사항

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저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.

감사의 글

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이 연구는 중국 쓰촨성 보건 위원회(보조금 번호 20PJ061), 중국 국립 자연 과학 재단(보조금 번호 32101188) 및 중국 쓰촨성 과학 기술부 일반 프로젝트(보조금 번호 2021YFS0102)의 지원을 받았습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
3D 컬러 프린터주하이 시나 3D 기술 공동J300PLUS기능 지원 : 자동 최적화 배치, 자동 모델 조판, 자동 생성 지원, 실시간 적층 가장자리 절단 및 인쇄, 슬라이스 내보내기, 사용자 정의 색상 두께, 사용자 정의 배치 / 스케일링, 인시 평가, 재료 소비 평가, 인쇄 상태 모니터링, 재료 잔량 표시, 재료 및 색상 변경, 작업 대기열 관리, 전체 / 반 밀폐형 인쇄, 모델 간섭 자동 감지, 레이어 미리보기, 잉크 부족 자동 일시 중지, 인쇄 재개 실패 자동 청소 노즐, 자동 채널 적응, 잉크 교체, 자동 청소 파이프라인, 후속 배치. 선택 재료의 범위: RGD 시리즈 투명 성형 재료, RGD 시리즈 불투명 성형 재료, FLX 시리즈 소프트 성형 재료, 시리즈 성형 재료와 같은 ABS, 고온 내성 성형 재료, Med 시리즈 성형 재료(일류 의료 기록 인증), 일반 지지 재료, 수용성 지지 재료.
Mimics 21.0 소프트웨어 Materialise, 벨기에DICOM 데이터 처리

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Haugen, B. R., et al. 2015 American Thyroid Association management guidelines for adult patients with thyroid nodules and differentiated thyroid cancer: The American Thyroid Association Guidelines Task Force on thyroid nodules and differentiated thyroid cancer. Thyroid. 26 (1), 1-133 (2016).

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