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방법 논문

3D 시각화, 동적 문서화 및 최적화된 커뮤니케이션을 통한 두경부암의 수술 병리학 보고 발전

492 조회수

⸱

DOI:

10.3791/68818

⸱

2025년 9월 9일

 ,  ,  ,  ,  , 
1THANC (Thyroid, Head and Neck Cancer) Foundation, 2Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, 3Department of Pathology, Icahn School of Medicine at Mount Sinai

이 논문에서

요약

두경부암 관리에는 종양 제거를 달성하고 수술 후 관리를 안내하기 위해 정확한 수술 중 의사소통과 문서화가 필요합니다. 전통적인 병리학 보고서는 종종 수술 소견의 전체 범위를 포착하지 못합니다. 우리는 수술 중 의사소통 및 병리학적 보고를 향상시키기 위해 3D 스캐닝, 표준화된 시간 초과 및 새로운 소프트웨어를 사용하는 프로토콜을 제시합니다.

초록

두경부암의 성공적인 외과적 관리는 종양학적 제거를 달성하기 위해 수술 팀과 병리학 팀 간의 수술 중 의사소통에 의존합니다. 수술 중에 취한 조치와 얻은 병리학적 정보에 대한 정확한 문서화는 보조 치료를 계획하고 감시 영상을 의미 있게 해석하는 데 중요합니다. 암의 종양학적 제거를 달성하는 것은 재발 위험 감소, 복합 보조 요법의 필요성 감소 및 삶의 질 향상과 관련하여 중요한 의미를 갖습니다. 수술 병리학 보고서는 수술 후 관리를 안내하지만 수술 시 얻은 포괄적인 정보를 전달하기에는 부족합니다. 우리는 현재 수술 워크플로 및 최종 병리학 보고서를 개선하기 위해 3D 스캐닝 기술, 표준화 원칙 및 소프트웨어 개발의 사용을 보고합니다. 여기에 설명된 접근 방식은 동적 3차원(3D) 영상, 일련의 수술 중 시간 초과, 주석이 달린 방사선 사진 및 새로운 수술 병리학 보고 소프트웨어를 통합하여 수술 중 의사소통과 의료 및 방사선 종양 전문의의 수술 후 이해를 모두 향상시킵니다. 이 독특한 방법론은 병리학적 문서화에 대한 현재 정체된 치료 표준의 단점을 해결하고, 외과 병리학 보고의 중요한 혁신을 위한 길을 열며, 환자 결과를 개선할 가능성을 가지고 있습니다.

서론

두경부암은 구강, 인두, 부비동, 침샘, 피부 및 후두에서 발생합니다1. 이러한 악성 종양은 미국에서 매년 약 70,000건의 새로운 진단과 16,000건의 사망, 전 세계적으로 900,000건의 새로운 진단과 450,000건의 사망을 차지하는 가장 흔한 암 상위 10위 안에 들고 있습니다 2,3. 두경부암 치료에는 장기적인 다중 전문 및 복합 치료가 필요한 경우가 많습니다 4,5. 구강, 침샘, 부비동, 후두 및 하인두에서 발생하는 가장 진행된 단계의 암에는 1차 외과적 절제에 이어 보조 방사선(RT) 또는 화학방사선 요법(CRT)이 권장됩니다 6. 수술은 여전히 가장 효과적인 치료 방식입니다7. 이전 연구에서는 구강암, HPV 음성 구인두암, 초기 성문상암 및 진행성 후두암에서 최종 RT 또는 CRT에 비해 상당한 생존 이점이 입증되었습니다 8,9,10,11,12.

외과적 절제의 목표는 음성 절제면으로 기록된 종양 제거를 달성하는 것입니다13. 수술 절제면의 상태는 재발과 추가 치료의 필요성을 예측하는 독립적인 예후 인자입니다14. 양성 마진은 생존율 감소, 국소 재발 증가, 치료 비용 증가 및 치료 강화와 관련이 있습니다15. 수술 중 동결 절편 분석은 종양 제거를 달성하기 위한 모범 사례로 남아 있으며 수술 중 의사 결정 및 수술 중 추가 조직 채취를 안내하는 데 도움이 되도록 두경부 외과 의사가 널리 사용합니다16. 종양학적 동결 절편 마진 분석에는 절제된 표본(표본 구동) 또는 종양 침대(결함 구동)에서 전통적으로 채취된 조직 샘플을 분석하는 것이 포함되며, 전자는 우수한 국소 제어 비율과 관련이 있습니다 17,18,19,20,21. 그러나 이 과정은 다양한 수술 접근법, 의사소통 전략 및 마진 제거의 정의로 인해 정체되고 표준화되지 않은 상태로 남아 있습니다17,22. "위험"(<5mm 또는 양성)의 마진의 위치와 폭에 대한 정보는 추가 조직의 수확과 종양 제거 추구를 안내합니다. 그러나 외과 의사와 병리학자는 의사 소통을 위해 비공식적이고 문서화되지 않은 대화와 조잡한 2차원 도면에 의존하는 경우가 많습니다23. 개선의 여지가 충분합니다. 이전 조사에 따르면 보충 마진은 사례의 1/3에서 최대 1cm 정도 표적에서 벗어날 수 있는 것으로 나타났습니다24.

수술 병리보고서는 수술 중 수집된 병리학적 정보를 전달하고 수술 후 의사결정을 안내하는 역할을 합니다. 이전 연구에 따르면 병리학 보고서는 명확성이 부족하고 종종 잘못 해석되는 것으로 나타났습니다. Powsner et al. 외과의사 사이에서 병리학 보고서의 오해율이 30%라고 보고했습니다25. Mossanen et al. 외과 병리학 보고서의 명확성을 조사한 여러 기사를 검토하고 표준화와 보다 명확한 조직에 대한 요구를 확인했습니다26. 두경부암 전문의를 대상으로 한 설문 조사에서 응답자들은 보충 마진이 종양 제거를 반영하는지 여부, 수술 중 채취한 보충 마진의 범위 및 최종 마진 상태에 대해 명확하지 않다고 보고했습니다. 대부분의 방사선 및 종양 전문의(61%)는 병리학 보고서를 탐색하기 어렵고 중요한 정보에 쉽게 접근할 수 없다고 보고했습니다27. 이러한 결과는 수술 후 제공자가 치료 최적화에 필수적인 정확하고 상세한 정보에 접근할 수 있도록 최종 병리 보고서를 개선해야 할 필요성을 강조합니다.

수술 절제면의 예후적 중요성을 감안할 때 최종 절제면 상태가 병리학 보고서에서 명확하지 않다는 점이 특히 우려됩니다. 우리는 수술 중 병리학적 상담 과정이 수술 병리학 보고서의 명확성을 향상시키기 위한 수정 가능한 목표를 나타낸다고 믿습니다. 우리는 두경부암에 대한 수술 중 병리학적 상담 및 보고에서 실행 가능한 변화를 식별하고 구현하는 데 몇 년을 보냈습니다 22,23,28,29. 우리는 수술 표본과 절제 결손 모두의 3D 광학 스캐닝에 대해 자세히 발표했습니다23,28. 확립된 3D 스캐닝 방법과 함께 종양 절제 중 외과의-병리학자의 의사소통을 표준화하고 개선하기 위해 일련의 구조화된 수술 중 "타임아웃"을 구현했습니다. 우리는 또한 이러한 접근 방식을 용이하게 하는 새로운 병리학적 보고 소프트웨어인 MarginView3D(MV3D)를 개발했습니다. 여기에서는 의사소통을 개선하고 명확하고 확실한 수술 병리학 보고서를 작성하도록 설계된 수술 중 워크플로를 간략하게 설명합니다. 이 접근법은 동결 절편 분석이 치료의 표준인 모든 두경부암 절제술에 활용될 수 있습니다. 동결절편 분석을 활용하는 다른 형태의 외과 종양학에서도 유용할 것으로 기대된다.

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프로토콜

이 프로토콜은 IRB#23-0177에 따라 Mount Sinai West 병원에서 수행되었습니다. 프로토콜의 개략도는 그림 1에 나와 있습니다. 스캔은 의료 연수생과 연구원이 수행하며 MV3D에 정보를 입력합니다. 모든 시간 초과, 병리학적 분석 및 토론은 위원회 인증을 받은 병리학자와 외과 의사가 수행합니다.

1. 3차원 표본 스캔(그림 2)

참고: 스캔 하드웨어 및 소프트웨어 사용에 대한 자세한 지침은 보충 파일 1에서 찾을 수 있습니다.

  1. 3D 스캐너 및 관련 턴테이블을 냉동 절편 실험실의 평평한 표면에 설치합니다. 스캐너를 노트북에 연결하고 관련 스캔 소프트웨어를 엽니다.
  2. 수술팀으로부터 절제된 표본을 얻으십시오.
  3. 거즈나 종이 티슈를 사용하여 과도한 혈액을 제거하여 검체를 준비합니다. 거즈나 티슈는 생물학적 위험 폐기물 용기에 버리십시오.
    참고: 눈에 띄는 랜드마크(예: 치아 또는 뼈)가 없는 표본의 경우 외과의가 배치하고 라벨을 붙인 지리적 마커(클립 또는 봉합사)에 해당하는 표본 가장자리에 핀 하나를 놓습니다.
  4. 장갑을 끼고 시편을 턴테이블 중앙에 놓습니다. 사용 후에는 장갑을 생물학적 위험 폐기물 용기에 버리십시오.
  5. 조명을 끄고 스캔을 수행합니다.
  6. 시편을 180° 뒤집고 반대쪽을 스캔합니다.
  7. 안내를 위해 해부학적 랜드마크 및/또는 핀을 사용하여 두 스캔을 정렬합니다. 스캔이 표본의 색상과 밀접하게 일치하도록 필요에 따라 밝기를 조정합니다.
  8. 스캔을 . "SpecimenScan"이라는 OBJ 파일.

2. 3차원 결함 스캔(그림 3)

참고: 스캔 하드웨어 및 소프트웨어 사용에 대한 자세한 지침은 보충 파일 1에서 찾을 수 있습니다.

  1. 노트북과 휴대용 스캐너를 수술실로 가져와 작은 카트에 올려 놓습니다. 스캐너를 노트북에 연결하고 관련 스캔 소프트웨어를 엽니다.
  2. 지혈을 달성한 다음 수술실 머리 위 조명을 결함에서 멀리 옮기고 결함 주위에 멸균 수건을 놓습니다.
  3. 결함 바로 위(30-40cm)에 스캐너를 놓고 재생 버튼을 눌러 미리보기 모드를 시작합니다.
  4. 필요에 따라 스캐너의 위치와 밝기를 조정하여 스캔 소프트웨어에 결함의 녹색 윤곽선이 표시되는지 확인합니다.
  5. 재생 버튼을 다시 눌러 실제 스캔을 시작합니다.
  6. 약 2분 동안 결함을 스캔합니다. 스캐너를 제자리에 놓고 약 1분 동안 결함 위 중앙에 놓은 상태에서 시작합니다. 1분 후 앞유리 와이퍼 동작으로 스캐너를 양쪽으로 천천히 움직입니다.
    알림: 소프트웨어에 "추적 손실" 메시지가 나타나면 원래 위치로 돌아가 이미지를 다시 찾으십시오.
  7. 스캔을 . "DefectScan"이라는 OBJ 파일.

3. 3차원 해부학적 모델

  1. MV3D 해부학 라이브러리를 엽니다.
  2. 모델 선택을 선택합니다.
  3. 특정 절차와 관련된 라이브러리에서 모든 관련 해부학적 부분을 선택하십시오.
  4. 저장을 클릭하고 MV3D 내의 특정 절차에 추가합니다.

4. 오리엔테이션 타임아웃(병리팀)

  1. MV3D를 열고 프로시저 생성을 선택하거나, 프로시저가 이미 생성된 경우 날짜별 최근 프로시저 목록에서 프로시저를 선택합니다.
  2. 두 3D 스캔이 모두 생성되면 Import Specimen 및 Import Defect를 선택하여 MV3D로 가져옵니다.
  3. MV3D를 수술실 모니터에 투사하여 스캔과 3D 해부학적 모델을 표시합니다.
  4. 병리학 실험실과 수술실 사이에 시청각 연결을 설정합니다.
  5. 외과 의사와 함께 방향을 잡기 위해 세 개의 해부학적 축을 선택합니다.
  6. 외과 팀과 병리학 팀 간에 상호 합의가 이루어질 때까지 회전하여 선택한 축을 따라 표본 스캔의 방향을 지정합니다.
  7. 결함 스캔 및 해부학적 모델에 대해 반복합니다.
  8. 필요에 따라 3D 시각 자료를 사용하여 동결 절편 마진을 가져갈 위치를 논의하고 임상적으로 관심 있는 특정 영역을 식별합니다.

5. 동결 절편 타임아웃(병리팀)

  1. 동결 단면 분석이 완료된 후 표본 스캔에 주석을 달아 샘플링된 모든 마진의 위치를 나타냅니다.
  2. 각 주석에 대해 설명이 포함된 이름, 여백 상태(긍정, 부정, 닫힘), 진단 및 관련 메모(예: "깊이에서 2mm")를 입력합니다.
  3. MV3D를 수술실 모니터에 투사합니다.
  4. 병리학 실험실과 수술실 사이에 시청각 연결을 설정합니다.
  5. 주석이 달린 표본 스캔의 시각적 지원을 사용하여 냉동 절편 분석 결과를 수술팀에 보고합니다.
  6. 3D 스캔을 사용하여 표본의 위험한 마진을 해결하기 위해 결함에서 추가 마진을 가져와야 하는 위치에 대해 논의합니다(그림 4).
  7. 위험에 처한 마진을 해결하기 위해 추가 마진을 수확하고 동결 절편 분석을 위한 적절한 지리적 방향 마커와 함께 보냅니다(외과의)

6. 조정 시간 초과(외과 및 병리학 팀)

  1. 결함 스캔에서 추가 마진의 위치에 주석을 달습니다(외과의).
  2. 해부학적 모델(외과의)에 절제 범위와 보충 마진의 위치에 주석을 달습니다.
  3. 동결 절편 분석이 완료된 후 설명이 포함된 이름, 마진 상태 및 각 보충 마진(병리학자)에 대한 관련 메모를 입력합니다.
  4. MV3D를 수술실 모니터에 투사합니다.
  5. 병리학 실험실과 수술실 사이에 시청각 연결을 설정합니다.
  6. 보충 마진의 동결 절편 분석 결과를 수술팀에 보고합니다.
  7. 위험에 처한 각 마진에 대해 논의하고 마진과 관련된 마진을 해결하는 특정 추가 마진을 조정합니다.
  8. 종양학적 제거가 달성되었는지 여부에 대한 명시적인 합의에 도달합니다.
  9. 작업의 재건 부분부터 시작하십시오.

7. 방사선 사진의 주석 및 수술 내러티브 기록(외과의)

  1. 수술 후 수술 전 방사선 사진을 선택하고 주석을 달아 외과적 절제 범위와 보충 마진의 위치를 구분하여 임상적 관심 영역을 나타냅니다(그림 5).
  2. MV3D에서 렌더링된 스캔 및 설명 정보의 시각적 지원을 사용하여 종양학적 절제 및 수술 중 병리학적 상담에 대한 요약을 제공하는 시청각 내러티브를 기록합니다.

8. 병리학적 서술 기록(병리학자)

  1. 영구 절편의 결과를 얻은 후 간단한 시청각 서술을 녹음하여 사례에 대한 병리학적 관점을 제공하고 영구 절편 결과가 최종 종양학적 제거 상태를 변경하는지 여부를 구체적으로 기록합니다.

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결과

2023년 1월 이 새로운 스캐닝 워크플로를 구현한 이후 92건의 두경부암 사례를 스캔했습니다. 2024년 8월부터 2025년 4월까지 33건의 사례에서 MV3D를 이 워크플로에 성공적으로 통합했습니다. 시술에는 하악 절제술(n = 29), 후두 절제술/후두인두 절제술(n = 17), 설 절제술(n = 14), 구두절제술(n = 12), 이하선 절제술(n = 9), 구강 연조직 절제술(n = 6), 두피 절제술(n = 1), 입술 절제술(n = 1), 코 절제술(n = 1), 안면 피부 악성 종양 절제술(n = 1) 및 갑상선 절제술(n = 1). 총 92건의 사례 중 85건은 음성 최종 마진 상태로 정의되는 종양학적 제거를 달성했습니다. 7건의 최종 마진은 양성이었습니다. 5개는 영구 절제면 분석을 통해 확인되었고, 3개는 양성 뼈 마진을 포함했으며, 2개는 외과적으로 절제할 수 없는 것으로 간주되는 광범위한 미세한 질환과 관련이 있었습니다. 92건 중 33건이 MV3D를 사용했다. 이 그룹 중 31명은 음성 최종 마진 상태로...

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토론

종양 절제술의 궁극적인 목표는 종양 제거이지만 외과 의사와 병리학자가 필수 병리학적 정보를 전달하는 방법은 구식이고 비효율적입니다22. 외과 의사는 종종 병리학자와 비공식적이고 거의 문서화되지 않은 대면 대화에 참여하기 위해 수술실에서 나옵니다. 수술 표본의 처리에는 조직을 절단하는 작업이 포함되며, 이로 인해 조직을 사실상 알아볼 수 없게 되므로 조잡한 그림이 나중에 정보 공유를 위한 유일한 시각적 참조로 남습니다. 이전 연구에서 현재 커뮤니케이션 패러다임의 단점을 입증하여 동결 절편 결과에 대한 오해 발생률이 10%에 달한다고 보고한 것은 놀라운 일이 아닙니다30. 이러한 단점은 수술 후 제공자가 해석하는 수술 병리학 보고서의 명확성에 영향을 미칩니다27. 수년 동안 개선이 필요한 영역을 식별하고, 가능한 솔루션을 테스트하고, 방법론을 수...

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공개 사항

저자는 공개할 경쟁적인 재정적 이해관계가 없습니다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
아인스캔 SP V2빛나는 3D해당 사항 없음탁상용 스캐너
아인스캔 프로 HD빛나는 3D해당 사항 없음휴대용 스캐너
EXScan Pro software빛나는 3D해당 사항 없음휴대용 스캐너 소프트웨어
ExScan S software빛나는 3D해당 사항 없음탁상용 스캐너 소프트웨어
씽크패드 P1 7세대 인텔(16″) 모바일 워크스테이션레노버부품 번호: 21KV001EUS노트북(최소 시스템 요구 사항: 최소 8GB RAM이 장착된 Windows 10을 실행하는 PC; Intel®와 같은 프로세서; 제온 E3-1230, i5-3470, i7-3770, i7-8700 이상; Nvidia GTX 660 또는 Quadro P1000의 최소 GPU도 권장됩니다.
ThinkStation P3 초소형 폼 팩터 워크스테이션레노버부품 번호 30HACTO1WWUS1서버

참고문헌

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