在乳腺癌相关淋巴水肿预测和诊断中集成增强现实工具

摘要

乳腺癌相关淋巴水肿在乳腺癌幸存者中是经常发生的，但是没有广泛使用的诊断和定量指南。在这里，我们引入了一个可靠且经济高效的协议，用于定义、量化和比较乳腺癌患者的上肢体积。

摘要

乳腺癌相关淋巴水肿 （BCRL） 是一种有害疾病，其特征是接受乳房手术和/或放射治疗的乳腺癌患者上肢积液。其病因是多因素的，还包括肿瘤特异性病理特征，如淋巴血管入侵（LVI）和外延（ENE）。迄今为止，还没有广泛使用的BCRL早期诊断指南。在这里，我们演示了使用 3D 激光扫描仪 （3DLS） 和平板电脑进行数字辅助 BCRL 评估的协议。它在高危乳腺癌患者的发现人群中进行了特别优化。这项研究提供了一个原理证明，增强现实工具，如3DLS，可以纳入BCRL的临床工作，以便进行精确、可重复、可靠和廉价的诊断。

引言

乳腺癌相关淋巴水肿（BCRL）是在大约20-80%的淋巴结转移（N>1）1，2，3的乳腺癌患者中，在进行下肢手术和/或放射治疗后，在上肢的液体保留。这种情况导致肢体肿胀，随后功能下降，合并症的风险增加，沮丧，焦虑和抑郁症^4，5。BCRL目前被认为是乳腺癌幸存者的长期威胁，因为它^{可以在手术后9}年出现。

BCRL发病机制是乳腺癌专家激烈辩论的一个话题。因此，一些研究表明，它不仅可能与系统干预有关，而且与全身治疗有关，如基于分类的化疗和抗HER2疗法^7，8。此外，最近有一系列证据表明，肿瘤特有的病理特征涉及其发病机制^1，6，7。因此，建议肿瘤细胞（淋巴血管入侵，LVI）侵入肿瘤边缘的淋巴血管空间，以及淋巴结胶囊（外节点延伸，ENE）外转移的入侵，作为BCRL风险分层^6、7的补充分析。

尽管BCRL生物学有新见地，手臂体积测量仍然是这些患者诊断和随访的基石^。然而，对于这项任务，没有广泛采用的准则。使用截断的圆锥公式¹⁰来估计手臂内多个圆周的总体积。然而，尽管这种圆周法（CM）的可靠性缺乏灵敏度和可重复性，特别是在手臂形状不规则^{的情况下。}最近，增强现实方法，如三维激光扫描仪（3DLS），已成为测量上肢体积¹²的有前途的工具。这项技术是廉价，用户友好，可重复，和极其精确，也存在胡言乱语和膨胀^12，13。

本研究的目的是与BCRL诊断和定量的圆周法相比，评估3DLS的可靠性。在这里，在乳腺癌患者中，通过3DLS对上肢体积进行实时测量，其方案是详细的，因为BCRL的风险会增加。

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研究方案

这项研究得到了作者机构机构审查委员会的批准。该协议适用于节点阳性（即，根据TNM分期系统为N>1）14种乳腺癌，显示LVI和/或ENE。

1. 实时臂测量

1. 在平板电脑上安装可下载的免费应用程序（例如 Captevia）。
2. 与患者皮肤（例如白色、黑色）相比，取高对比度颜色的标记。
   1. 使用从手腕到肘部以及从肘部到手臂近部 5 厘米的点地标标记要分析的上肢皮肤。绘制上肢皮肤上的周长，以在每个地标的水平上进行分析。
3. 将患者直立放置在有足够的空间在他或她周围移动的房间里。将患者的上肢前半部分提高90°。要求患者在所有扫描持续时间内保持此位置。
   注:如果患者难以保持此位置，可以使用手部支架（例如，一根棍子）。
4. 将 3DLS 设备与平板电脑挂钩并链接。
5. 从平板电脑打开应用程序，并在患者数据库中输入要检查的主题的凭据。
   1. 单击"连接"，然后单击+以输入新患者。在专用空间中输入患者的姓名和其他预设的 aninnest 变量（如出生日期、身高、体重等）和其他所需参数。
6. 单击3D图标。通过使用触摸屏上的 2 个手指调节屏幕上显示的立方体的距离和大小，选择要检查的区域
7. 单击"扫描"，然后开始三维扫描，在空间的所有平面上构建患者上肢。从所有视图多次旋转肢体，以优化获取的图像质量。
   注:良好的采集平均需要 30 秒的时间。不要偏离距离要检查的肢体超过一米。请勿过快地移动平板电脑。
8. 收购完成后，按"完成"。如果需要，请修改表格以评估任何购置缺陷或缺失部件。
9. 选择采集，然后按屏幕右下角的图标发送文件。输入要将文件发送到的电子邮件，然后单击"发送"。
10. 启动电脑并下载通过电子邮件发送的数据文件。然后插入带有软件许可证的 USB 密钥，双击软件图标，确认所选许可证类型，然后打开数据文件。
11. 查看扫描并按"创建新患者"。为患者的文件命名，选择要保存文件的目标，然后按"保存"。
12. 选择左上角的文件。选择患者以前命名的文件。
13. 选择扫描并按"提取"以提取扫描。选择提取的扫描并按"清洁"。
14. 选择图像。通过在空格（x、y 和 z 轴）中定向形状来清洁形状。切断扫描中各个轴（x、y 和 z）中包含的任何线段。还可以查看扫描中包含的任何皮肤痕迹，以更精确地剪切扫描。验证切割图。
15. 命名从扫描中获得的形状。按创建新形状。
16. 将形状轴定向到空间的 3 个平面上，然后按End。
17. 选择已处理的表单，然后按"打开:软件将提供已处理表单的总容量"。
18. 计算不同部分的体积，按体积。移动并选择用于提取卷的截面的上边缘和下边距。

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结果

这是一个试点的单盲，随机对照研究，涉及成人个人。纳入标准如下:1） 年龄 >18 岁和 <45 岁的年轻人;2）正常体重（体重指数，BMI，>18和<25 kg/m²）;3） 上肢无任何类型的皮肤病变;4） 没有创伤和/或任何能够修改手臂结构和体积的条件。排除标准:1）心血管合并;2）涉及上肢的血管疾病;3）甲状腺和肾水平的病理状况;4）淋巴水肿的存在;5） 先前或活跃的肿瘤条件。?...

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讨论

在乳腺癌幸存者中，使用准确可靠的肢体体积测量工具是强制性的，因为BCRL的早期诊断与改善结果有关。此外，高危个体的鉴定不仅要考虑临床和手术数据，还要考虑肿瘤特有的病理特征。本研究证明了新型便携式3DLS设备在健康受试者和具有高风险特征的BCRL女性上肢体积测量中的可重复性和可靠性。这种方法安全、无痛、经济高效，可在大多数机构中在大多数患者群体中实施。

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材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Structure sensor + Captevia V3.1	Rodin4D, Rodin SAS		Three dimensional laser scanner