RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
pl_PL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Carly Fassler1, Alexis Miller1, Kayvon Sharif1, Kavita Prasad1, Marina Aweeda1, Jim Lewis2, Michael C. Topf1,3
1Department of Otolaryngology - Head and Neck Surgery,Vanderbilt University Medical Center, 2Department of Pathology,Vanderbilt University Medical Center, 3Vanderbilt University School of Engineering
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Zaproponowano nowatorską metodę skanowania 3D i wirtualnego mapowania resekcji nowotworów w celu poprawy komunikacji między multidyscyplinarnym zespołem opieki onkologicznej.
Po onkologicznej resekcji nowotworów złośliwych, próbki są wysyłane do patologii w celu przetworzenia w celu określenia statusu marginesu chirurgicznego. Wyniki te są przekazywane w formie pisemnego raportu patologicznego. Aktualny raport patologiczny dotyczący standardu opieki zawiera pisemny opis próbki i miejsc pobierania próbek na marginesie bez żadnej wizualnej reprezentacji wyciętej tkanki. Sama próbka jest zwykle niszczona podczas cięcia i analizy. Często prowadzi to do trudności w komunikacji między patologami a chirurgami, gdy potwierdzany jest ostateczny raport patomorfologiczny. Co więcej, chirurdzy i patolodzy są jedynymi członkami multidyscyplinarnego zespołu opieki onkologicznej, którzy wizualizują wyciętą próbkę raka. Opracowaliśmy protokół skanowania 3D i mapowania próbek, aby zaspokoić tę niezaspokojoną potrzebę. Oprogramowanie do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) służy do opisywania wirtualnej próbki, wyraźnie pokazując miejsca próbkowania tuszu i marginesów. Mapa ta może być wykorzystywana przez różnych członków multidyscyplinarnego zespołu opieki onkologicznej.
Celem resekcji onkologicznej jest całkowite usunięcie raka z marginesami chirurgicznymi mikroskopijnie czystymi od komórek nowotworowych. W przypadku nowotworów głowy i szyi najważniejszym patologicznym czynnikiem ryzyka jest margines chirurgiczny1. Dodatni margines chirurgiczny zwiększa ryzyko 5-letniego nawrotu miejscowego i śmiertelności z jakiejkolwiek przyczyny o >90%2. Pomimo postępu w technologii medycznej i technikach chirurgicznych w ostatnich latach, dodatnie wskaźniki marży w raku głowy i szyi pozostają wysokie3. W przypadku miejscowo zaawansowanych nowotworów jamy ustnej dodatni wskaźnik marży w Stanach Zjednoczonych wynosi 18,1%4.
Dla chirurgów głowy i szyi, aby zapewnić pełną resekcję onkologiczną przy jednoczesnym zminimalizowaniu zakłóceń otaczających struktur, przeprowadza się śródoperacyjne pobieranie próbek marginesów za pomocą analizy zamrożonych skrawków (FSA). FSA zapewnia szybką śródoperacyjną konsultację patologiczną, która jest szeroko stosowana i stanowi standard opieki5,6,7,8,9. Świeża tkanka jest zamrażana, cienko krojona, umieszczana na szkiełku podstawowym i barwiona w celu natychmiastowej interpretacji, gdy pacjent jest jeszcze pod narkozą.
Próbki onkologiczne głowy i szyi stanowią kilka odrębnych wyzwań w dokładnej ocenie stanu marginesu, w tym złożoność anatomiczna próbek raka głowy i szyi, minimalna rezerwa w okolicy głowy i szyi do szerokiego wycięcia, biorąc pod uwagę bliskość ważnych struktur, takich jak oczy, twarz oraz ważne nerwy i naczynia krwionośne, a także wiele typów tkanek często obecnych w wyciętym wycinku (tj. błona śluzowa, chrząstka, mięsień, kość)10,11. W związku z tym podejście do analizy marginesów oparte na próbkach wymaga zwiększonego poziomu komunikacji między chirurgiem a patologiem12. Rozmowa twarzą w twarz jest często uzasadniona, aby zapewnić prawidłową orientację próbki i omówienie niepokojących marginesów. Jednak nie zawsze jest to bezpieczne lub wykonalne, ponieważ wymaga od chirurga opuszczenia sali operacyjnej (OR), gdy pacjent pozostaje w znieczuleniu ogólnym, lub patologa opuszczenia laboratorium patologii, przerywając ich pracę. Ponadto może upłynąć dużo czasu na podróż między salą operacyjną a pracownią patologiczną, a w niektórych przypadkach pracownia patomorfologiczna może znajdować się całkowicie poza terenem placówki.
Zgodnie z FSA, próbka onkologiczna jest utrwalana w formalinie i formalnie przetwarzana poprzez tuszowanie, cięcie i pobieranie próbek z marginesów. Slajdy są tworzone i interpretowane pod mikroskopem przez patologa w celu stworzenia końcowego raportu patologicznego. W przypadku złożonej resekcji raka głowy i szyi może to często zająć 1-2 tygodnie. Niestety, przetworzenie próbki często prowadzi do zniszczenia wyciętej próbki raka. Może to powodować dalsze zamieszanie, ponieważ końcowy raport patologiczny, wielodyscyplinarne dyskusje komisji onkologicznej, planowanie radioterapii uzupełniającej i resekcja w ustawieniu dodatnich marginesów muszą przebiegać bez wizualnego zapisu próbki onkologicznej i jej patologicznego przetwarzania.
Aby zaspokoić tę kliniczną niezaspokojoną potrzebę, opracowaliśmy protokół skanowania 3D i mapowania próbek, aby usprawnić komunikację między chirurgami, patologami i innymi członkami multidyscyplinarnego zespołu opieki onkologicznej.
Ten protokół został przeprowadzony w Vanderbilt University Medical Center pod IRB#221597. Pacjenci wyrazili pisemną zgodę na skanowanie ex vivo 3D i cyfrowe mapowanie ich próbki chirurgicznej przed zabiegiem oraz dodanie ich skanu do biorepozytorium modelu próbki 3D. Kryteriami włączenia byli pacjenci w wieku 18 lat i starsi z podejrzeniem lub potwierdzonym biopsją nowotworem głowy i szyi poddawani resekcji chirurgicznej. Mapy próbek 3D zostały stworzone w oparciu o preferencje chirurgów i patologów oraz dostępność personelu.
Ten protokół jest zgodny z wytycznymi komisji etycznych ds. badań na ludziach Institutional Review Board (IRB#221597) w Vanderbilt University Medical Center. Wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę przed uczestnictwem. Wszystkie dane pacjentów zostały pozbawione elementów pozwalających na identyfikację.
1. Konfiguracja skanera 3D
2. Postępowanie z próbkami
3. 3D skanowanie po resekcji en bloc guza litego
4. Wyrównanie i tworzenie siatki
5. Sprzątanie
6. Wirtualne mapowanie próbek 3D
7. Tworzenie dystrybucyjnego wideo
Od października 2021 r. do kwietnia 2023 r. 28 próbek onkologicznych głowy i szyi zostało zeskanowanych w 3D i wirtualnie zmapowanych zgodnie z tym protokołem. Te wyniki zostały wcześniej opublikowane13. Większość wycinków chirurgicznych stanowił rak płaskonabłonkowy (SCC) (86%, n = 24), przy czym najczęstszymi podmiejscami anatomicznymi były jama ustna (54%, n = 15) i krtań (29%, n = 8).
We wszystkich przypadkach mapy próbek zostały udostępnione chirurgom i patologom przed oceną slajdów patologicznych i dystrybucją końcowego raportu patologicznego. W 29% (n = 8) przypadków mapy próbek 3D wykorzystano do przekazania marginesu obaw między chirurgami a patologami. Wykorzystanie mapy 3D próbek do poprawy komunikacji w zakresie opieki wielodyscyplinarnej za pośrednictwem wideokonferencji pokazano na rysunku Rysunek 6.
Ostateczny status marginesu był rejestrowany dla każdego z przypadków i zwykle należał do jednej z czterech kategorii. (1) Margines dodatni: rak obecny w wyciętej próbce bez ponownej resekcji. (2) Bliski margines: Ujemne marginesy na wyciętej próbce, ale margines mieścił się w odległości <5 mm od resztkowego raka. (3) Nieokreślony margines: Rak obecny w głównej próbce, gdy oddzielne próbki brzegowe z wady zostały wysłane przed lub po wycięciu głównego próbki, ale nie było jasne, czy zastąpiły one dodatni obszar. (4) Margines ujemny: Brak komórek rakowych obecnych w próbce głównej lub oddzielne próbki brzegowe od wady z odstępem >5 mm od najbliższego brzegu. Wyniki przedstawiono w tabeli 1.

Rysunek 1: Mobilny wózek do skanowania. Mobilna konfiguracja wózka do optymalnego skanowania w dowolnym miejscu, pokazanym tutaj poza salą operacyjną. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Konfiguracja sprzętu skanera 3D. Oznaczone wyposażenie skanera i ostateczna konfiguracja skanera w laboratorium patomorfologicznym. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Ustawienia skanera 3D. Prawidłowe ustawienia gramofonu skanera i demonstracja optymalnych ustawień ekspozycji w lewym górnym rogu. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Przykładowa mapa próbek 3D. Ukończona mapa 3D próbki złożonej resekcji jamy ustnej, która została wirtualnie opisana w celu zademonstrowania miejsc pobierania próbek z marginesu podczas przetwarzania patologicznego. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 5: Przykładowy raport z mapą próbki 3D. Przykład raportu rozesłanego do członków zespołu opieki onkologicznej po mapowaniu próbki L OCCR. Raport jest rozpowszechniany jako animowany film zawierający surowy skan 3D, wirtualnie opisaną próbkę i klucz oznaczający patologiczne przetwarzanie. Skrót: L OCCR = kompozytowa resekcja lewej jamy ustnej. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 6: Multidyscyplinarna komunikacja zespołowa za pomocą mapy próbek 3D. Wirtualna mapa próbek 3D wykorzystywana jest jako narzędzie komunikacji i wizualne odniesienie w telekonferencji pomiędzy chirurgami a patologami ustalającymi ostateczną diagnozę dla danego przypadku. Figura ta została zreprodukowana z Miller et. al.13. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Tabela 1: Opis przypadków mapowania próbek 3D. Tabela ta została odtworzona z Miller et. al.13. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.
Autorzy nie mają konkurencyjnych interesów finansowych, które można by ujawnić.
Zaproponowano nowatorską metodę skanowania 3D i wirtualnego mapowania resekcji nowotworów w celu poprawy komunikacji między multidyscyplinarnym zespołem opieki onkologicznej.
Ta praca była wspierana przez Vanderbilt Clinical Oncology Research Research Career Development Program (K12 NCI 2K12CA090625-22A1), NIH/National Institute for Deafness and Communication Disorders (R25 DC020728), Vanderbilt-Ingram Cancer Center Support Grant (P30CA068485) oraz Swim Across America.
| Oprogramowanie do projektowania wspomaganego komputerowo | MeshMixer | Oprogramowanie do wirtualnych adnotacji dla modeli 3D | |
| Aparat cyfrowy lub aparat | fotograficznyiPhone | Może korzystać z aparatu iPhone lub dowolnego dostępnego aparatu cyfrowego | |
| Skaner 3D EinScan SP V2 Platinum Desktop | Shining 3D Skaner 3D | sprzętowy | |
| Oprogramowanie ExScan; Solid Edge SHINING 3D Edition | Oprogramowanie do przechwytywania3D 3D | dołączone do zakupu zewnętrznej myszy skanera 3D | |
| Microsoft | |||
| Laptop | Dell XP5 | 00355-60734-40310-AAOEM | Wymagania dotyczące laptopa: USB: 1 i razy; USB 2.0 lub 3.0; System operacyjny: Win 7, 8 lub 10 (64-bitowy); Karta graficzna: seria Nvidia; Pamięć graficzna: >1 G; Procesor : dwurdzeniowy i5 lub nowszy; Pamięć: >8 G |
| Microsoft Office Suite | Microsoft | ||
| Mobile Presentation Cart | Oklahoma Sound | PRC450 | |
| PowerPoint Software | Microsoft Office | Presentation | |
| Sit-Stand Mobile Desk Cart | Seville Classics | ||
| USB-c Device Converter | TRIPP-LITE | U442-DOCK3-B | Niezbędny tylko jeśli laptop nie ma USB |