Tiroidectomía endoscópica radical asistida por realidad mixta

Resumen

La tiroidectomía endoscópica radical se asocia con diversas complicaciones quirúrgicas. Este estudio utiliza técnicas de realidad mixta para ayudar a los cirujanos a realizar tiroidectomía endoscópica radical, con el objetivo de mejorar su seguridad y reducir el umbral quirúrgico.

Resumen

La tiroidectomía endoscópica radical (TE) ofrece resultados cosméticos superiores y una mayor visibilidad del campo quirúrgico en comparación con la cirugía abierta. Sin embargo, las funciones fisiológicas únicas de la tiroides y la intrincada anatomía circundante pueden dar lugar a diversas complicaciones quirúrgicas. La realidad mixta (MR), una tecnología de visualización holográfica en tiempo real, permite la creación de modelos 3D altamente realistas en el mundo real y facilita múltiples interacciones humano-computadora. La RM se puede utilizar tanto para la evaluación preoperatoria como para la navegación intraoperatoria. En primer lugar, se realiza una reconstrucción 3D semiautomática del cuello a partir de imágenes de tomografía computarizada mejoradas utilizando 3Dslicer. A continuación, el modelo 3D se importa a Unity3D para crear un holograma virtual que se puede mostrar en una pantalla montada en el casco (HMD) de MR. Durante la cirugía, los cirujanos pueden usar el MR HMD para localizar las lesiones y la anatomía circundante a través del holograma virtual. En este estudio, los pacientes que requirieron ET radical fueron asignados aleatoriamente al grupo experimental o al grupo control. Los cirujanos realizaron ET radical asistida por RM en el grupo experimental. Se realizó un análisis comparativo de los resultados quirúrgicos y los resultados de las escalas. Este estudio desarrolló con éxito el modelo 3D del cuello y el holograma virtual. De acuerdo con la Escala del Índice de Carga de Tareas de la NASA, el grupo experimental exhibió puntuaciones significativamente más altas en 'Rendimiento propio' y puntuaciones más bajas en 'Esfuerzo' en comparación con el grupo de control (p = 0,002). Además, en la Escala de Evaluación Subjetiva Likert, las puntuaciones medias de todas las preguntas superaron 3. Aunque la incidencia de complicaciones quirúrgicas fue menor en el grupo experimental que en el grupo control, las diferencias en los resultados quirúrgicos no fueron estadísticamente significant.MR es beneficioso para mejorar el rendimiento y aliviar la carga de los cirujanos durante el período perioperatorio. Además, la RM ha demostrado el potencial para mejorar la seguridad de la ET. Por lo tanto, es esencial investigar más a fondo las aplicaciones quirúrgicas de la RM.

Introducción

En la última década, la incidencia mundial de nódulos tiroideos ha aumentado hasta el 29,29%, lo que supone un aumento del 7,76% en comparación con la década anterior. Esta tendencia posiciona a los nódulos tiroideos como una de las enfermedades más prevalentes¹. Al mismo tiempo, la incidencia del cáncer de tiroides ha alcanzado 20/100.000, lo que lo sitúa en el séptimo lugar entre todos los cánceres y en el tercero entre las mujeres. La cirugía radical sigue siendo el enfoque de tratamiento preferido².

La tiroidectomía se puede clasificar en cirugías abiertas, endoscópicas y robóticas. La tiroidectomía endoscópica (ET) es una forma de cirugía estética que emplea la longitud de instrumentos endoscópicos para crear túneles subcutáneos a través de incisiones realizadas en la areola, la axila, la cavidad oral y otras áreas ocultas, lo que facilita una apariencia sin cicatrices en el cuello. Este enfoque es particularmente atractivo para las mujeres, que constituyen la mayoría de los pacientes con cáncer de tiroides³. Sin embargo, la ET aún requiere una mayor optimización desde el punto de vista quirúrgico. En primer lugar, la TE se ve desafiada por el espacio quirúrgico limitado y la falta de retroalimentación táctil, lo que complica la operación y contribuye a una curva de aprendizaje prolongada⁴. En segundo lugar, la tiroides posee funciones fisiológicas especiales y una anatomía local compleja, lo que hace que la ET sea susceptible a complicaciones graves, como hipoparatiroidismo y lesión recurrente del nervio laríngeo (RLN)⁵. Además, el cáncer de tiroides a menudo se presenta con metástasis linfáticas ocultas, y la disección incompleta de los ganglios linfáticos cervicales puede elevar aún más el riesgo de recurrencia linfática postoperatoria⁶, lo que lleva a la necesidad de cirugías secundarias o incluso múltiples en algunos pacientes.

La inteligencia artificial (IA) es un campo emergente que busca simular y mejorar la inteligencia humana a través de algoritmos informáticos. La realidad extendida (XR) es una categoría de técnicas de IA que pueden proporcionar información audiovisual muy realista en tiempo real, especialmente adecuada para aplicaciones quirúrgicas⁷. La realidad mixta (MR), un subconjunto de la XR, integra hologramas virtuales con entidades del mundo real, lo que permite a los usuarios interactuar sin problemas entre la realidad y los entornos virtuales⁸. La reconstrucción tridimensional (3D) es una técnica de gráficos por ordenador que transforma imágenes bidimensionales (2D) compuestas por píxeles en modelos 3D formados por vóxeles. La presentación de modelos 3D es crucial, y la aplicación principal de la RM en cirugía implica la visualización de modelos 3D construidos a partir de imágenes tomográficas, como la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RMN).

En este estudio, se utilizó la RM para ayudar en la ET radical con el objetivo de mejorar su eficacia y seguridad, al tiempo que se reducía la complejidad quirúrgica. Los pacientes diagnosticados con cáncer de tiroides que cumplieron con los criterios de inclusión y exclusión especificados se asignaron al azar al grupo experimental o al grupo de control. Los del grupo experimental se sometieron a ET radical asistida por RM. Se realizó un análisis comparativo de los resultados quirúrgicos entre los dos grupos. Además, se emplearon la Escala del Índice de Carga de Tareas de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA-TLX) y la Escala de Calificación Subjetiva Likert para evaluar el impacto de la ET asistida por RM en los cirujanos. NASA-TLX es reconocido como el estándar de oro para la evaluación subjetiva de la carga de trabajo y comprende seis dimensiones: demanda mental (MD), demanda física (PD), demanda temporal (TF), rendimiento propio (OP), esfuerzo (EF) y frustración (FR)⁹. Cada dimensión se califica de forma independiente en una escala de 0 a 100. La Escala de Valoración Subjetiva Likert incluye una serie de preguntas con cinco niveles de respuesta que van desde muy satisfecho (5 puntos) hasta muy insatisfecho (1 punto), siendo los niveles intermedios satisfecho (4 puntos), aceptable (3 puntos) e insatisfecho (2 puntos).

Protocolo

El protocolo sigue las directrices del comité de ética de investigación en humanos de la Universidad Sun Yat-Sen. No se requiere aprobación ética específica, ya que este tratamiento se realizó en la atención clínica de rutina.

1. 3D Reconstrucción

1. Importe datos DICOM de tomografías computarizadas mejoradas para el cuello a 3DSlicer¹⁰, utilizando un ancho de ventana de 350 unidades Hounsfield (HU) y un nivel de ventana de 40 HU.
2. Segmente y reconstruya el modelo 3D del cuello utilizando un enfoque semiautomático.
   1. Segmente y reconstruya la piel utilizando las funciones Umbral y Hueco . En primer lugar, cree una segmentación para valores de CT superiores a -250 HU con la función Umbral . A continuación, utilice la función Hollow para eliminar el interior de esta segmentación.
   2. Segmente y reconstruya la tiroides, la lesión, la tráquea y el esófago utilizando la función Crecer a partir de semillas basada en imágenes de la fase arterial o venosa. Delinee manualmente las semillas dentro de las estructuras objetivo en imágenes transversales, sagitales y coronales. A continuación, genere automáticamente la segmentación de destino utilizando la función Crecer a partir de semillas .
   3. Segmente y reconstruya el hueso utilizando la función Umbral basada en imágenes de escaneo simples. Cree esta segmentación para valores de CT superiores a 200 HU.
   4. Segmente y reconstruya las arterias utilizando la función de umbral local basada en imágenes de fase arterial. Delinee manualmente las semillas dentro de las arterias en las imágenes coronales. A continuación, cree una segmentación con un rango de valores CT coherente con los valores de inicialización mediante la función Umbral local y repita el procedimiento para ampliar gradualmente la segmentación.
   5. Segmente y reconstruya las venas utilizando la función de umbral local basada en imágenes de fase venosa. Utilice las operaciones específicas idénticas a las descritas en el paso anterior.
3. Reconstruya automáticamente el modelo 3D del cuello mediante el renderizado de volumen.
   1. Seleccione imágenes de fase arterial o imágenes de fase venosa dentro del módulo de renderizado de volumen.
   2. Opte por un protocolo de reconstrucción automática óptimo, generalmente el protocolo de reconstrucción por TC coronaria, enfatizando la visualización de los vasos tiroideos superior e inferior.
   3. Minimice la reconstrucción innecesaria ajustando con precisión la región de interés.

2. Construyendo el holograma virtual del cuello

1. Exporte el modelo 3D de cuello reconstruido semiautomáticamente de 3DSlicer como un archivo OBJ.
2. Cree un nuevo proyecto en Unity3D utilizando el kit de herramientas de realidad mixta (MRTK) y configure los componentes necesarios.
   1. Agregue un borde de control utilizando el componente Colisionador de cajas .
   2. Implemente un cursor móvil mediante el componente Manipulador de objetos de contexto de cursor .
   3. Agregue funciones de movimiento, escala y rotación a través de los componentes Manipulador de objetos, Interacción cercana agarrable y Restricción de escala máxima mínima.
   4. Habilite el control de transparencia mediante el componente Controlador de transparencia deslizante.
3. Importe el archivo OBJ en el proyecto y asocie los componentes mencionados anteriormente con el modelo 3D del cuello.
4. Depurar el holograma virtual del cuello en el dispositivo montado en la cabeza (HMD) de MR utilizando el programa Holographic Remoting , seguido de empaquetar y exportar el proyecto desde Unity3D¹¹.
5. Instale el holograma virtual del cuello en el MR HMD mediante el programa Visual Studio .

3. Manipulación del dispositivo de resonancia magnética

1. Use el HMD MR antes de la cirugía o pídale al personal de enfermería circulante que lo ayude a usar el HMD durante la cirugía.
2. Utilice MR HMD para manipular los hologramas virtuales del cuello.
   1. Controle el movimiento, la escala y la rotación del holograma virtual del cuello mediante un gesto de agarre .
   2. Ajuste la transparencia del holograma virtual del cuello arrastrando el control deslizante virtual correspondiente.
   3. Alinee el holograma virtual del cuello con la posición del paciente, asegurando la alineación adecuada de los marcadores anatómicos como la mandíbula y la clavícula.
3. Importe datos clínicos, como imágenes de tomografía computarizada del cuello, ecografías y resultados de exámenes de laboratorio en el HMD de RM para acceder a esta información en cualquier momento durante la cirugía.
4. Controle el HMD para capturar imágenes y videos de resonancia magnética a través de comandos de voz.
5. Comparta la perspectiva en primera persona a través del MR HMD a través de una conexión Wi-Fi.

4. Etapa preoperatoria

1. Criterios de inclusión
   1. Incluir pacientes con carcinoma papilar de tiroides (CTP) con un diámetro máximo ≤ 3 cm.
   2. Incluir a los pacientes que expresan una necesidad de belleza.
2. Criterios de exclusión
   1. Excluir a los pacientes que no pueden tolerar la cirugía o la anestesia general.
   2. Excluir a los pacientes que presentan invasión extratiroidea o metástasis a distancia de la PTC.
   3. Excluir a los pacientes con antecedentes de cirugía de tiroides, ablación o tratamiento con yodo radiactivo.
   4. Excluir pacientes con deformidades torácicas o de clavícula.
   5. Excluir a los pacientes con hipoparatiroidismo o disfunción de las cuerdas vocales.
3. Examen auxiliar
   1. Realizar tomografías computarizadas y ecografías con realce del cuello para evaluar el PTC y su anatomía circundante.
   2. Realizar radiografía de tórax, electrocardiograma, hemograma completo, pruebas de función hepática y renal y pruebas de coagulación para excluir cualquier contraindicación quirúrgica absoluta.
   3. Realizar pruebas de función tiroidea y paratiroidea, junto con los niveles de tiroglobulina.
   4. Realizar una laringoscopia con fibra óptica para evaluar la función de las cuerdas vocales.
4. Preparación preoperatoria
   1. Ayunar a los pacientes durante 10 h y administrar suero fisiológico de glucosa por vía intravenosa o solución de Ringer.
   2. Administrar midazolam, propofol, sufentanilo y atracurio por vía intravenosa para inducir anestesia general, seguida de intubación traqueal transoral. Evite el uso de relajantes musculares durante la fase de mantenimiento de la anestesia.
   3. Realizar cateterismo uretral.
   4. Conecte el dispositivo de neuromonitorización intraoperatoria (IONM).
   5. Coloque al paciente en una configuración de piernas divididas y extienda su cuello inclinando la cabeza hacia atrás. Coloque el sistema endoscópico en la parte delantera de la cabeza del paciente.

5. Procedimiento quirúrgico (abordaje de la mama)

1. Desinfecte el campo quirúrgico, coloque las toallas de operación aséptica y conecte el endoscopio, el gancho de electrocoagulación, la unidad de succión y el bisturí de ultrasonido.
2. Identifique el orificio de observación ubicado a 2 cm a la derecha del punto medio de la línea que conecta los pezones bilaterales. Inyecte líquido de expansión por vía subcutánea y diseccione con una varilla de extracción.
3. Colocar un Trocar de 10 mm e introducir dióxido de carbono para establecer un espacio de operación con una presión interna mantenida a menos de 6 mmHg.
4. Utilice el borde superior de ambas areolas como canal de operación. Diseccionar las cavidades subcutáneas de ambos lados con dos agujas de Trocar de 5 mm o 10 mm bajo visualización laparoscópica de 30°. Inserte el bisturí ultrasónico y las pinzas sin mordaz, y extienda el espacio subcutáneo hacia la parte delantera del cuello.
5. Separe la línea blanca cervical para liberar la glándula tiroides. Suspenda los músculos de la cinta con suturas para ampliar el campo de visión.
6. Inyecte nanopartículas de carbono en la glándula tiroides para teñirla y los ganglios linfáticos cervicales.
7. Desconecte el istmo de la tiroides para exponer la tráquea y separar el ligamento suspensorio de la tiroides.
8. Utilice el bisturí ultrasónico para coagular la arteria y la vena tiroidea superior, la arteria tiroidea inferior y la vena tiroidea media. Asegure los vasos sanguíneos más grandes con pinzas absorbibles.
9. Realizar el autotrasplante de PG en el músculo esternocleidomastoideo homolateral si se extirpa el PG o se destruye su suministro de sangre.
10. Identifique la RLN y el nervio laríngeo superior con la sonda IONM. Proteja los nervios con una gasa húmeda para evitar lesiones térmicas.
11. Separe y extirpe cuidadosamente la glándula tiroides lesional, asegurándose de que se recupere por completo con una bolsa de muestras.
12. Realizar linfadenectomía homolateral en la región cervical central. Si está indicado, se procede con tiroidectomía contralateral y linfadenectomía.
13. Asegúrese de que todo el sangrado esté completamente controlado y enjuague el campo quirúrgico con agua destilada estéril. Inserte un tubo de drenaje en el canal de operación y suture la incisión capa por capa.

6. Manejo postoperatorio

1. Proporcionar monitoreo de electrocardiograma y oxigenoterapia a medida que los pacientes regresan a la sala. Posteriormente, administrar tratamientos que incluyan reposición de líquidos, calcio intravenoso, alivio del dolor, terapia con medicamentos inhalatorios y eliminación de flemas. Si es necesario, administre medicamentos hemostáticos e inicie la fisioterapia.
2. En el primer día postoperatorio, suspender la monitorización del electrocardiograma y la oxigenoterapia y retirar la sonda urinaria. Los pacientes pueden reanudar una dieta completa y tomar dosis orales diarias de levotiroxina y calcio.
3. En el segundo o tercer día postoperatorio, retire el tubo de drenaje y prepárese para el alta del paciente.
4. Instruya al paciente para que visite el departamento de pacientes ambulatorios para un seguimiento durante la primera semana después de la cirugía, así como a 1 mes, 3 meses, 6 meses y 12 meses después de la operación. Revisar rutinariamente la función tiroidea y los niveles de tiroglobulina, y realizar una ecografía del cuello.

Resultados

En este estudio se construyó con éxito el modelo 3D de cuello de pacientes con PTC (Figura 1) y se realizaron 14 casos de ET radical asistida por RM (Figura 2).

Un total de 32 ET fueron realizadas por un cirujano senior, quien completó la NASA-TLX y la Escala de Calificación Subjetiva Likert (Tabla 1 y Tabla 2) después de las cirugías. En el NASA-TLX, el grupo e...

Discusión

MR es una tecnología de IA de vanguardia basada en varios modelos algorítmicos y dispositivos de detección. El propósito de este protocolo es utilizar la RM para ayudar en la ET radical. Además, el procedimiento clave es la construcción del modelo 3D del cuello y el holograma virtual. Las escalas subjetivas indican resultados positivos, demostrando que la RM es beneficiosa para los cirujanos en la realización de ET radical con facilidad. Además, la RM exhibe ventajas potenciales ...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
3DSlicer	Slicer		https://www.slicer.org/
HoloLens2	Microsoft		a type of mixed reality helmet mounted display https://www.microsoft.com/en-us/hololens/hardware#document-experiences