W diagnozowaniu i leczeniu miejscowo zaawansowanego raka tarczycy, zastosowanie wspomaganej komputerowo trójwymiarowej rekonstrukcji może dostarczyć dodatkowych informacji na temat zakresu guza i cech anatomicznych, pomagając tym samym w ocenie ryzyka i planowaniu operacji.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Komputerowe wspomaganie wizualizacji trójwymiarowej w leczeniu miejscowo zaawansowanego raka tarczycy
* These authors contributed equally
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Diagnoza i leczenie miejscowo zaawansowanego raka tarczycy są wyzwaniem. Wyzwanie polega na ocenie zakresu guza i sformułowaniu zindywidualizowanego planu leczenia. Wizualizacja trójwymiarowa (3D) ma szeroki zakres zastosowań w medycynie, choć zastosowania w raku tarczycy są ograniczone. Wcześniej zastosowaliśmy wizualizację 3D w diagnostyce i leczeniu raka tarczycy. Poprzez gromadzenie danych, modelowanie 3D i ocenę przedoperacyjną możemy uzyskać informacje 3D dotyczące zarysu guza, określić zakres inwazji guza oraz przeprowadzić odpowiednie przygotowanie przedoperacyjne i ocenę ryzyka chirurgicznego. Badanie to miało na celu wykazanie wykonalności wizualizacji 3D w miejscowo zaawansowanym raku tarczycy. Wspomagana komputerowo wizualizacja 3D może być skuteczną metodą dokładnej oceny przedoperacyjnej, opracowywania metod chirurgicznych, skracania czasu operacji i zmniejszania ryzyka chirurgicznego. Ponadto może przyczynić się do edukacji medycznej i komunikacji lekarz-pacjent. Wierzymy, że zastosowanie technologii wizualizacji 3D może poprawić wyniki i jakość życia pacjentów z miejscowo zaawansowanym rakiem tarczycy.
Wprowadzenie
Rak tarczycy jest siódmym najczęściej występującym nowotworem złośliwym w Chinach1, a chirurgia jest najważniejszą metodą leczenia2,3. Całkowita resekcja guza jest silnie związana z wysokimi wskaźnikami przeżycia i dobrą jakością życia u pacjentów z miejscowo zaawansowanym rakiem tarczycy3,4; Jednak ten rodzaj resekcji jest trudny. Szyja zawiera ważne narządy i tkanki, takie jak tchawica, przełyk i tętnica szyjna wspólna. Resekcja zaawansowanego raka tarczycy jest jeszcze bardziej ryzykowna i trudna, biorąc pod uwagę bliskość takich guzów do ważnych narządów i dużych naczyń krwionośnych szyi i śródpiersia5,6. Dlatego konieczna jest odpowiednia ocena przedoperacyjna.
Obecnie, tomografia komputerowa (CT), rezonans magnetyczny (MRI) i ultrasonografia z kolorowym Dopplerem, które są szeroko stosowane w warunkach klinicznych, zapewniają dwuwymiarowy (2D) widok, który ogranicza ocenę objętości guza, granic i relacji z ważnymi otaczającymi strukturami7,8. Duże doświadczenie kliniczne oraz skuteczne metody prób i błędów są wymagane, zanim chirurdzy będą mogli przekształcać obrazy 2D w przestrzeń 3D. Wspomagana komputerowo wizualizacja 3D może wykorzystywać obrazowanie 2D do tworzenia bardziej intuicyjnego modelu 3D, który można wykorzystać do planowania przedoperacyjnego i wyboru planu leczenia, dzięki czemu komunikacja lekarz-pacjent jest bardziej intuicyjna i zmniejsza nieporozumienia między lekarzem a pacjentem. Chociaż model zapewnia wizualizację 3D, jest nieuchwytny. Ta ocena i przygotowanie przedoperacyjne pod kontrolą 3D może skrócić czas operacji i zmniejszyć ryzyko operacji. Podejście 3D jest szeroko stosowane w chirurgii wątroby i dróg żółciowych, ortopedii oraz chirurgii jamy ustnej i szczękowo-twarzowej9,10. W przypadku raka tarczycy wizualizacja 3D jest obecnie wykorzystywana do pomocy w diagnostyce ultradźwiękowej i formułowaniu planów chirurgicznych11,12,13,14,15.
Dlatego uważamy, że wizualizacja 3D może być wygodnie stosowana do diagnozowania i leczenia miejscowo zaawansowanego raka tarczycy. Ta metoda wizualizacji obejmuje akwizycję tomografii komputerowej, komputerowe wspomaganie modelowania 3D i ocenę przedoperacyjną przy użyciu modeli 3D. Modele 3D można wykorzystać do określenia trudności chirurgicznych, ryzyka chirurgicznego i potencjalnego pooperacyjnego stanu funkcjonalnego. Chirurdzy mogą angażować się w szczegółową komunikację lekarz-pacjent, formułowanie planu chirurgicznego i odpowiednie przygotowanie chirurgiczne16. Co więcej, metoda ta może zapewnić odpowiednią przedoperacyjną ocenę pacjentów, zmniejszyć ryzyko chirurgiczne i poprawić satysfakcję pacjenta bez zwiększania urazu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Ten protokół badania został zatwierdzony przez Komisję Etyki Szpitala Onkologicznego w Sichuan (data zatwierdzenia: 27 września 2019 r.). Wszystkie procedury z udziałem ludzi zostały przeprowadzone zgodnie ze standardami etycznymi instytucjonalnych i krajowych komitetów badawczych, a także z Deklaracją Helsińską z 1964 r. i jej późniejszymi poprawkami. Przed zabiegiem uzyskano pisemną świadomą zgodę od wszystkich pacjentów.
1. Kryteria włączenia i wykluczenia
- Uwzględnij pacjentów, jeśli (1) mają patologicznie potwierdzonego raka tarczycy i wymagają leczenia chirurgicznego; (2) mają rozległy miejscowy naciek guza, taki jak T3-T4 (American Joint Committee on Cancer TNM staging, ósme wydanie) lub jeśli zmiany przerzutowe zaatakowały ważne struktury, takie jak tchawica, przełyk i duże naczynia; (3) oni i członkowie ich rodzin zgłaszają się na ochotnika do komputerowej wizualizacji 3D; oraz (4) nie mieli przeciwwskazań do znieczulenia.
- Wykluczaj pacjentów, jeśli nie poddają się leczeniu chirurgicznemu.
2. Akwizycja obrazowania
- Uzyskaj czyste i wzmocnione obrazy CT (w tym faz żylnych i tętniczych) pacjentów za pomocą 256-warstwowego spiralnego systemu TK. Parametry skanowania są następujące: 120 kV, 120 mA, matryca 512 x 512, grubość warstwy 0,625 mm, próg 150 HU i opóźnienie skanowania tętniczego 10-20 s.
- Uzyskaj dane skanowania z systemu CT w formacie DICOM.
3. Komputerowe wspomaganie modelowania 3D
- Zaimportuj dane do oprogramowania do wizualizacji 3D (Rysunek 1A).
- Kliknij przycisk Otwórz, aby wybrać dokument zawierający dane pacjenta w formacie DICOM. Zaimportuj dane do oprogramowania.
- Przetwarzaj dane do wygładzania gaussowskiego, jeśli oryginalne dane zawierają dużo szumu obrazu (Rysunek 1B). Zaznacz dane prawym przyciskiem myszy, a następnie kliknij przycisk Wygładzanie gaussowskie.
- Zrekonstruuj indywidualnie różne struktury w obszarze docelowym (klatka piersiowa i szyja).
- Wybierz różne modele (na przykład skórę i kość) w oprogramowaniu zgodnie ze strukturą, która ma zostać zrekonstruowana (Rysunek 2A).
- Ustaw kolor, maksymalny próg i minimalny próg na podstawie zrekonstruowanej struktury w CT ( Rysunek 2B). Ustaw różne progi dla kości i skóry. Dostosuj górny i dolny próg w oparciu o zaobserwowany efekt podglądu (Rysunek 2C).
- Kliknij przycisk Obliczenia, aby zakończyć wstępną rekonstrukcję modelu 3D (Rysunek 2D).
- Modyfikowanie danych podzielonych na segmenty.
- Po uzyskaniu danych segmentacji struktur, takich jak naczynia krwionośne, skóra i kości (Rysunki 3A-C), użyj przycisku Algorytm wygładzania, aby zoptymalizować segmentowane dane i upewnić się, że zrekonstruowane krawędzie piłokształtne pasują do rzeczywistej tkanki.
- Następnie użyj przycisku Nawigacja jednym kliknięciem, aby zlokalizować obrazy 2D i 3D (Rysunek 3D) i określić, czy efekt segmentacji był dokładny. Użyj narzędzia Pióro lub Pędzel, aby naprawić niewłaściwe warstwy (Rysunek 3E).
UWAGA: Modelowanie 3D uzyskuje się po uzyskaniu danych segmentacji wszystkich konstrukcji.
4. Ocena przedoperacyjna
- Obejrzyj model 3D i zwróć szczególną uwagę na objętość i lokalizację guza oraz relacje między guzem a sąsiednimi tkankami, korzystając z funkcji Powiększenie, Rotacja, Przezroczystość tkanki i Separacja oraz kombinacji różnych struktur. Na przykład obserwuj zakres inwazji guza w tętnicy szyjnej wspólnej, przełyku i tchawicy.
- Określ zakres resekcji chirurgicznej, stopień upośledzenia funkcjonalnego po resekcji oraz plan pooperacyjnej terapii uzupełniającej na podstawie oceny modelu 3D. Wdrażaj skuteczną i intuicyjną komunikację lekarz-pacjent, aby spełnić oczekiwania pacjenta i wyjaśnić plan leczenia chirurga.
5. Chirurgia
- Usuń guz zgodnie z planem przedoperacyjnym i śródoperacyjnymi obserwacjami guza i dotkniętych ważnych narządów.
- Wykonaj operację zmniejszającą guz ze śródoperacyjnym oznakowaniem w celu pooperacyjnej terapii uzupełniającej w przypadku braku planu naprawy.
- Napraw ubytki spowodowane resekcją i w razie potrzeby wykonaj rekonstrukcję funkcjonalną w oparciu o plan operacyjny i sytuację śródoperacyjną.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
W okresie od grudnia 2017 do lipca 2021 roku u 23 pacjentów z miejscowo zaawansowanym rakiem tarczycy wykonano modelowanie 3D. Z tej grupy 23 pacjentów 4 zostało wykluczonych z zabiegu ze względu na ryzyko chirurgiczne, a pozostałych 19 pacjentów poddano operacji po przeprowadzeniu modelowania 3D (Tabela 1). Wszystkich 19 pacjentów cierpiało na miejscowo zaawansowanego raka tarczycy, w tym 14, u których było to rozpoznanie pierwotne, 16 z różnym stopniem duszności oraz 18 z dużymi guzami w obrębie szyi (...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
W przypadku nawrotowego i przerzutowego zróżnicowanego raka tarczycy (DTC) nadal preferowane jest leczenie chirurgiczne17. 5-letni wskaźnik przeżycia specyficznego dla choroby u pacjentów z resekcją DTC i R0 wynosi 94,4%, czyli jest znacznie wyższy niż u pacjentów z resekcją R1 (67,9%)2. Osiągnięcie kontroli choroby w obrębie szyi ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia lepszej jakości życia i przeżycia pacjentów w zależności od choroby4. Rak rdzeniast...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Autorzy nie mają żadnych podziękowań.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 256-warstwowy spiralny system tomografii komputerowej Brilliance | Philips Healthcare, Andover, MA, USA | Nie dotyczy | Używany do zwykłego i ulepszonego obrazowania CT |
| Cyfrowa aplikacja medyczna 3D-Matic | Anhui King Star Digital S& T Co. Sp. z o.o. | Nie dotyczy | Służy do komputerowej rekonstrukcji wizualizacji 3D |
Bibliografia
- Zheng, R., et al. Cancer incidence and mortality in China, 2016. Journal of the National Cancer Center. 2 (1), 1-9 (2022).
- 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(2016).
- Haddad, R. I., et al. Thyroid carcinoma, Version 2.2022, NCCN Clinical practice guidelines in oncology. Journal of the National Comprehensive Cancer Network: JNCCN. 20 (8), 925-951 (2022).
- Wang, L. Y., et al. Operative management of locally advanced, differentiated thyroid cancer. Surgery. 160 (3), 738-746 (2016).
- Shindo, M. L., et al. Management of invasive well-differentiated thyroid cancer: an American Head and Neck Society Consensus Statement. AHNS Consensus Statement. Head & Neck. 36 (10), 1379-1390 (2014).
- Li, X., Song, Q. Principles and strategies in surgical management of differentiated thyroid cancer invading upper areodigestive tracts. Chinese Journal of Otorhinolaryngology. Head and Neck Surgery. 52 (06), 478-480 (2017).
- Yamanaka, J., Saito, S., Fujimoto, J. Impact of preoperative planning using virtual segmental volumetry on liver resection for hepatocellular carcinoma. World Journal of Surgery. 31 (6), 1251-1257 (2007).
- Fang, C., et al. Efficacy of three dimensional visualization technique assisted hepatectomy for the treatment of primary liver cancer. Chinese Journal of Surgery. 53 (8), 574-579 (2015).
- Gong, Y., Mao, X., Yang, B., Jiang, Q., Yin, B. Application progress of digital medicine in orthopedic surgery. Chinese Journal of Joint Surgery (Electronic Edition). 2, 266-270 (2018).
- Study Group of Pancreatic Surgery in Chinese Society of Surgery of Chinese Medical Association, Pancreatic Committee of Chinese Research Hospital Association, Digital Medicine Branch of Chinese Medical Association, Digital Medicine Committee of Chinese Research Hospital Association. Expert consensus of precise diagnosis and treatment for pancreatic head cancer using three-dimensional visualization technology. Chinese Journal of Surgery. 55 (12), 881-886 (2017).
- Lyshchik, A., Drozd, V., Reiners, C. Accuracy of three-dimensional ultrasound for thyroid volume measurement in children and adolescents. Thyroid. 14 (2), 113-120 (2004).
- Yi, Y. S., et al. Comparison of two- and three-dimensional sonography for the prediction of the extrathyroidal extension of papillary thyroid carcinomas. Korean Journal of Internal Medicine. 31 (2), 313-322 (2016).
- Han, R. J., et al. Comparisons and combined application of two-dimensional and three-dimensional real-time shear wave elastography in diagnosis of thyroid nodules. Journal of Cancer. 10 (9), 1975-1984 (2019).
- Cai, N., et al. Application of thyroid three-dimensional reconstruction for endoscopic thyroidectomy. Journal of Laparoscopic Surgery. 17 (6), 408-411 (2012).
- Chen, Y. B., et al. Application of computer-aided design (CAD) and three-dimensional (3D) visualization technologies in the diagnosis and treatment of refractory thyroid tumors. Cancer Management and Research. 12, 6887-6894 (2020).
- Zanon, M., et al. Three-dimensional virtual planning for nodule resection in solid organs: A systematic review and meta-analysis. Surgical Oncology. 38, 101598(2021).
- Chinese Society of Clinical Oncology (CSCO) diagnosis and treatment guidelines for persistent/recurrent and metastatic differentiated thyroid cancer working group. Chinese Society of Clinical Oncology (CSCO) diagnosis and treatment guidelines for persistent/recurrent and metastatic differentiated thyroid cancer 2018 (English version). Chinese Journal of Cancer Research. 31 (1), 99-116 (2019).
- Chinese Thyroid Association, Chinese College of Surgeons, Chinese Medical Doctor Association, the Society of Thyroid Cancer of China Anti-Cancer Association, Chinese Research Hospital Association Thyroid Disease Committee. Expert consensus on the diagnosis and treatment of medullary thyroid carcinoma (2020 edition). Chinese Journal of Practical Surgery. 40 (9), 2012(2020).
- Chinese Society of Digital Medicine, Liver Cancer Committee of Chinese Medical Doctor Association, Clinical Precision Medicine Committee of Chinese Medical Doctor Association, Digital Intelligent Surgery Committee of Chinese Research Hospital Association. Clinical practice guidelines for precision diagnosis and treatment of complex liver tumor guided by three-dimensional visualization technology (version 2019). Journal of South Medical University. 40 (3), 297-307 (2020).
- Scharpf, J., et al. Comprehensive management of recurrent thyroid cancer: An American Head and Neck Society consensus statement: AHNS consensus statement. Head & Neck. 38 (12), 1862-1869 (2016).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
