Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Компьютерная трехмерная визуализация в лечении местнораспространенного рака щитовидной железы

1.4K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/64421

⸱

9 июня 2023 г.

 ,  ,  ,  ,  , 
1Head and Neck Surgery Department, Sichuan Clinical Research Center for Cancer, Sichuan Cancer Hospital & Institute, Sichuan Cancer Center, Affiliated Cancer Hospital of University of Electronic Science and Technology of China

* These authors contributed equally

В этой статье

Краткое содержание

При диагностике и лечении местнораспространенного рака щитовидной железы применение компьютерной трехмерной реконструкции может предоставить дополнительную информацию об объеме опухоли и анатомических характеристиках, тем самым помогая в оценке риска и планировании хирургического вмешательства.

Аннотация

Диагностика и лечение местнораспространенной карциномы щитовидной железы являются сложной задачей. Сложность заключается в оценке объема опухоли и составлении индивидуального плана лечения. Трехмерная (3D) визуализация имеет широкий спектр применения в области медицины, хотя ее применение при раке щитовидной железы ограничено. Ранее мы применяли 3D-визуализацию для диагностики и лечения рака щитовидной железы. Благодаря сбору данных, 3D-моделированию и предоперационной оценке мы можем получить 3D-информацию о контуре опухоли, определить степень инвазии опухоли и провести адекватную предоперационную подготовку и оценку хирургического риска. Данное исследование было направлено на демонстрацию возможности 3D-визуализации при местнораспространенном раке щитовидной железы. Компьютерная 3D-визуализация может быть эффективным методом для точной предоперационной оценки, разработки хирургических методов, сокращения времени операции и снижения хирургических рисков. Кроме того, это может способствовать медицинскому образованию и общению между врачом и пациентом. Мы считаем, что применение технологии 3D-визуализации может улучшить результаты и качество жизни пациентов с местнораспространенным раком щитовидной железы.

Введение

Рак щитовидной железы является седьмым по распространенности злокачественным новообразованиемв Китае1, а хирургическое вмешательство является наиболее важным методом лечения 2,3. Полная резекция опухоли тесно связана с высокими показателями выживаемости и хорошим качеством жизни у пациентов с местнораспространенным раком щитовидной железы 3,4; Однако этот вид резекции является сложным. Шея содержит важные органы и ткани, такие как трахея, пищевод и общая сонная артерия. Резекция при распространенном раке щитовидной железы является еще более рискованной и сложной, учитывая близость таких опухолей к важным органам и крупным кровеносным сосудам в области шеи и средостения 5,6. Таким образом, необходимо адекватное предоперационное обследование.

В настоящее время компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ) и цветная допплерография УЗИ, которые широко используются в клинических условиях, обеспечивают двумерное (2D) изображение, что ограничивает оценку объема, границ и взаимоотношений опухоли с важными окружающими структурами 7,8. Требуется значительный клинический опыт и эффективные методы проб и ошибок, прежде чем хирурги смогут переводить 2D-изображения в 3D-пространство. Компьютерная 3D-визуализация может использовать 2D-визуализацию для создания более интуитивно понятной 3D-модели, которую можно использовать для предоперационного планирования и выбора плана лечения, тем самым делая общение между врачом и пациентом более интуитивно понятным и уменьшая разногласия между врачом и пациентом. Несмотря на то, что модель обеспечивает 3D-визуализацию, она неосязаема. Эта предоперационная оценка и подготовка под 3D-контролем могут сократить время операции и снизить хирургические риски. 3D-подход широко используется в гепатобилиарной хирургии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии 9,10. При раке щитовидной железы 3D-визуализация в настоящее время используется для помощи в ультразвуковой диагностике и при составлении хирургических планов 11,12,13,14,15.

Поэтому мы считаем, что 3D-визуализация может быть удобно применена для диагностики и лечения местнораспространенного рака щитовидной железы. Этот метод визуализации включает в себя получение КТ, компьютерное 3D-моделирование и предоперационную оценку с использованием 3D-моделей. 3D-модели могут быть использованы для определения хирургических трудностей, хирургических рисков и потенциального послеоперационного функционального состояния. Хирурги могут участвовать в детальной коммуникации между врачом и пациентом, формулировании плана хирургического вмешательства и соответствующей хирургической подготовке16. Кроме того, этот метод может обеспечить адекватную предоперационную оценку пациентов, снизить хирургические риски и повысить удовлетворенность пациентов без увеличения травматизации пациента.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Данный протокол исследования был одобрен Комитетом по этике Сычуаньской онкологической больницы (дата утверждения: 27 сентября 2019 г.). Все процедуры с участием людей были проведены в соответствии с этическими стандартами институциональных и национальных исследовательских комитетов, а также Хельсинкской декларации 1964 года и последующими поправками к ней. Перед операцией от всех пациентов было получено письменное информированное согласие.

1. Критерии включения и исключения

  1. Включать пациентов, если (1) у них патологически подтвержденный рак щитовидной железы и требуется хирургическое лечение; (2) они имеют обширную локальную опухолевую инфильтрацию, такую как T3-T4 (Американский объединенный комитет по раку TNM стадии, восьмое издание), или если метастатические поражения проникли в важные структуры, такие как трахея, пищевод и крупные сосуды; (3) они и члены их семей добровольно участвуют в компьютерной 3D-визуализации; и (4) у них не было противопоказаний к анестезии.
  2. Исключить пациентов, если они не проходят хирургическое лечение.

2. Получение изображений

  1. Получение четких и усиленных изображений КТ (включая венозную и артериальную фазы) пациентов с помощью 256-слойной спиральной компьютерной томографии. Параметры сканирования: 120 кВ, 120 мА, матрица 512 x 512, толщина слоя 0,625 мм, порог 150 HU и задержка артериального сканирования 10-20 с.
  2. Получение данных сканирования из системы компьютерной томографии в формате DICOM.

3. Компьютерное 3D-моделирование

  1. Импортируйте данные в программное обеспечение для 3D-визуализации (рис. 1A).
    1. Нажмите на кнопку « Открыть », чтобы выбрать документ, содержащий данные пациента в формате DICOM. Импортируйте данные в программное обеспечение.
    2. Обработайте данные для гауссовского сглаживания, если исходные данные содержат много шума на изображении (рис. 1B). Выделите данные правой кнопкой мыши, а затем нажмите на кнопку Gaussian Smoothing .
  2. Реконструировать различные структуры в целевой области (грудь и шея) по отдельности.
    1. Выберите различные модели (например, кожа и кости) в программном обеспечении в соответствии со структурой, которую необходимо реконструировать (рис. 2A).
    2. Задайте Цвет, Максимальный порог и Минимальный порог на основе реконструированной структуры на КТ (Рисунок 2B). Установите разные пороги для кости и кожи. Отрегулируйте верхний и нижний пороги в зависимости от наблюдаемого эффекта предварительного просмотра (рис. 2C).
    3. Нажмите на кнопку Расчет , чтобы завершить предварительную реконструкцию 3D-модели (Рисунок 2D).
  3. Изменение сегментированных данных.
    1. После того, как получены данные сегментации таких структур, как кровеносные сосуды, кожа и кости (рис. 3A-C), используйте кнопку Алгоритм сглаживания, чтобы оптимизировать сегментированные данные и убедиться, что реконструированные пилообразные края соответствуют реальной ткани.
    2. Затем используйте кнопку «Навигация в один клик », чтобы найти 2D- и 3D-изображения (рис. 3D) и определить, был ли эффект сегментации точным. Используйте инструмент « Перо » или «Кисть », чтобы исправить неправильные слои (рис. 3E).
      ПРИМЕЧАНИЕ: 3D-моделирование осуществляется после получения данных сегментации всех конструкций.

4. Предоперационное обследование

  1. Посмотрите на 3D-модель и обратите пристальное внимание на объем и расположение опухоли, а также на взаимосвязи между опухолью и соседними тканями с помощью функций «Увеличение», «Вращение», «Прозрачность тканей» и «Разделение», а также комбинации различных структур. Например, наблюдайте за степенью опухолевой инвазии в общую сонную артерию, пищевод и трахею.
  2. Определить объем хирургической резекции, степень функциональных нарушений после резекции и план послеоперационной адъювантной терапии на основе оценки 3D-модели. Внедрите эффективную и интуитивно понятную коммуникацию между врачом и пациентом, чтобы оправдать ожидания пациента и объяснить план лечения хирурга.

5. Хирургия

  1. Удаление опухоли в соответствии с предоперационным планом и интраоперационными наблюдениями опухоли и пораженных жизненно важных органов.
  2. Проведение операции по уменьшению опухоли с интраоперационной маркировкой для послеоперационной адъювантной терапии при отсутствии плана репарации.
  3. Устранять дефекты, вызванные резекцией, и при необходимости выполнять функциональную реконструкцию на основании оперативного плана и интраоперационной ситуации.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

С декабря 2017 года по июль 2021 года 3D-моделирование было проведено 23 пациентам с местнораспространенным раком щитовидной железы. Из этих 23 пациентов 4 были исключены из операции из-за хирургического риска, а остальные 19 пациентов были прооперированы по 3D-моделированию (табл. 1). У всех 19 пациентов был местно-распространенный рак щитовидной железы, в том числе у 14 пациентов этот диагноз был поставлен, у 16 пациентов была различная степень одышки и у 18 пациентов были крупные опухоли шеи (первична...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

При рецидивирующей и метастатической дифференцированной карциноме щитовидной железы (ДТК) по-прежнему предпочтительно хирургическое лечение17. 5-летняя выживаемость пациентов с ДТК и резекцией R0 составляет 94,4%, что значительно выше, чем у пациентов с резекцией R1 (67,9 %)2. Достижение контроля над болезнью шеи имеет решающее значение для достижения лучшего качества жизни и выживаемости пациентов при конкретных заболеваниях4. Медуллярная карцинома ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

У авторов нет благодарностей.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Brilliance 256-слойная спиральная компьютерная томографияPhilips Healthcare, Андовер, Массачусетс, СШАН/ДИспользуется для простой и улучшенной компьютерной томографии
3D-Matic цифровое медицинское программное приложениеAnhui King Star Digital S& Т Ко. Лтд.Н/ДИспользуется для реконструкции компьютерной 3D-визуализации

Ссылки

  1. Zheng, R., et al. Cancer incidence and mortality in China, 2016. Journal of the National Cancer Center. 2 (1), 1-9 (2022).
  2. 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).
  3. 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).
  4. Wang, L. Y., et al. Operative management of locally advanced, differentiated thyroid cancer. Surgery. 160 (3), 738-746 (2016).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Cai, N., et al. Application of thyroid three-dimensional reconstruction for endoscopic thyroidectomy. Journal of Laparoscopic Surgery. 17 (6), 408-411 (2012).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

Компьютерная реконструкцияпредоперационная оценка3D-моделированиеоценка границ опухолиКТ-визуализацияоценка хирургических рисковсегментация опухолимедицинская визуализация
Компьютерная трехмерная визуализация в лечении местнораспространенного рака щитовидной железы
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.