כריתת בלוטת התריס אנדוסקופית רדיקלית בסיוע מציאות משולבת

Summary

כריתה אנדוסקופית רדיקלית של בלוטת התריס קשורה לסיבוכים כירורגיים שונים. מחקר זה משתמש בטכניקות מציאות משולבת כדי לסייע למנתחים לבצע כריתה אנדוסקופית רדיקלית של בלוטת התריס, במטרה לשפר את בטיחותה ולהוריד את סף הניתוח.

Abstract

כריתה אנדוסקופית רדיקלית של בלוטת התריס (ET) מציעה תוצאות קוסמטיות מעולות ונראות משופרת של התחום הניתוחי בהשוואה לניתוח פתוח. עם זאת, התפקודים הפיזיולוגיים הייחודיים של בלוטת התריס והאנטומיה המורכבת שמסביב עלולים לגרום לסיבוכים כירורגיים שונים. מציאות משולבת (MR), טכנולוגיית הדמיה הולוגרפית בזמן אמת, מאפשרת יצירה של מודלים תלת-ממדיים מציאותיים ביותר בעולם האמיתי ומאפשרת אינטראקציות מרובות בין אדם למחשב. ניתן להשתמש ב-MR הן להערכה טרום ניתוחית והן לניווט תוך ניתוחי. ראשית, שחזור תלת מימד חצי אוטומטי של הצוואר מתמונות טומוגרפיה ממוחשבת משופרת מבוצע באמצעות 3Dslicer. לאחר מכן, המודל התלת-ממדי מיובא ל-Unity3D כדי ליצור הולוגרמה וירטואלית שניתן להציג על גבי תצוגה המותקנת על קסדת MR (HMD). במהלך הניתוח, מנתחים יכולים ללבוש את MR HMD כדי לאתר נגעים ואנטומיה מסביב באמצעות ההולוגרמה הווירטואלית. במחקר זה, חולים שנזקקו ל-ET רדיקלי הוקצו באופן אקראי לקבוצת הניסוי או לקבוצת הביקורת. מנתחים ביצעו ET רדיקלי בעזרת MR בקבוצת הניסוי. נערך ניתוח השוואתי של תוצאות הניתוח ותוצאות המאזניים. מחקר זה פיתח בהצלחה את מודל התלת מימד של הצוואר ואת ההולוגרמה הווירטואלית. על פי סולם מדד עומס המשימות של נאס"א, קבוצת הניסוי הציגה ציונים גבוהים משמעותית ב'ביצועים עצמיים' וציונים נמוכים יותר ב'מאמץ' בהשוואה לקבוצת הביקורת (p = 0.002). בנוסף, בסולם ההערכה הסובייקטיבית של ליקרט, הציונים הממוצעים עבור כל השאלות עלו על 3. למרות ששכיחות הסיבוכים הכירורגיים הייתה נמוכה יותר בקבוצת הניסוי מאשר בקבוצת הביקורת, ההבדלים בתוצאות הניתוח לא היו סטטיסטיים significant.MR מועיל לשיפור הביצועים ולהקלה על העומס על המנתחים במהלך התקופה הפרי-ניתוחית. יתר על כן, MR הוכיחה את הפוטנציאל לשפר את הבטיחות של ET. לכן, חיוני להמשיך לחקור את היישומים הכירורגיים של MR.

Introduction

במהלך העשור האחרון, השכיחות העולמית של גושי בלוטת התריס עלתה ל-29.29%, המשקפת עלייה של 7.76% בהשוואה לעשור הקודם. מגמה זו מציבה את קשריות בלוטת התריס כאחת המחלות השכיחות ביותר¹. במקביל, שכיחות סרטן בלוטת התריס הגיעה ל-20/100,000, מה שמדרג אותה במקום השביעי מבין כל סוגי הסרטן והשלישית בקרב הנשים. ניתוח רדיקלי נותר גישת הטיפול המועדפת².

ניתן לסווג כריתת בלוטת התריס לניתוחים פתוחים, אנדוסקופיים ורובוטיים. כריתת בלוטת התריס אנדוסקופית (ET) היא סוג של ניתוח קוסמטי המשתמש באורך של מכשירים אנדוסקופיים כדי ליצור תעלות תת עוריות דרך חתכים שנעשו בעטרה, בבית השחי, בחלל הפה ובאזורים נסתרים אחרים, ובכך להקל על מראה ללא צלקות בצוואר. גישה זו מושכת במיוחד נשים, המהוות את רוב חולי סרטן בלוטת התריס³. עם זאת, ET עדיין דורש אופטימיזציה נוספת מנקודת מבט כירורגית. ראשית, ET מאותגר על ידי שטח ניתוח מוגבל והיעדר משוב מישוש, מה שמסבך את הניתוח ותורם לעקומת למידה ממושכת⁴. שנית, לבלוטת התריס יש תפקודים פיזיולוגיים מיוחדים ואנטומיה מקומית מורכבת, מה שהופך את ET לרגיש לסיבוכים חמורים, כגון תת-פעילות של בלוטת התריס ופגיעה חוזרת בעצב הגרון (RLN)⁵. בנוסף, סרטן בלוטת התריס מופיע לעתים קרובות עם גרורות לימפה סמויות, ודיסקציה לא מלאה של בלוטות הלימפה הצוואריות עלולה להעלות עוד יותר את הסיכון להישנות לימפטית לאחר הניתוח⁶, מה שמוביל לצורך בניתוחים משניים או אפילו מרובים בחלק מהחולים.

בינה מלאכותית (AI) היא תחום מתפתח המבקש לדמות ולשפר את האינטליגנציה האנושית באמצעות אלגוריתמים ממוחשבים. מציאות מורחבת (XR) היא קטגוריה של טכניקות בינה מלאכותית שיכולות לספק מידע אורקולי מציאותי ביותר בזמן אמת, המתאים במיוחד ליישומים כירורגיים⁷. מציאות משולבת (MR), קבוצת משנה של XR, משלבת הולוגרמות וירטואליות עם ישויות בעולם האמיתי, ומאפשרת למשתמשים לקיים אינטראקציה חלקה בין מציאות לסביבות וירטואליות⁸. שחזור תלת מימד (3D) היא טכניקה גרפית ממוחשבת ההופכת תמונות דו-ממדיות (2D) המורכבות מפיקסלים למודלים תלת מימדיים המורכבים מווקסלים. הצגת מודלים תלת מימדיים היא קריטית, והיישום העיקרי של MR בניתוח כולל הצגת מודלים תלת מימדיים הבנויים מתמונות טומוגרפיות, כגון טומוגרפיה ממוחשבת (CT) והדמיית תהודה מגנטית (MRI).

במחקר זה, נעשה שימוש ב-MR כדי לסייע ב-ET רדיקלי במטרה לשפר את יעילותו ובטיחותו תוך הפחתת מורכבות הניתוח. חולים שאובחנו עם סרטן בלוטת התריס שעמדו בקריטריונים מוגדרים להכללה ואי הכללה הוקצו באופן אקראי לקבוצת הניסוי או לקבוצת הביקורת. אלה בקבוצת הניסוי עברו ET רדיקלי בסיוע MR. נערך ניתוח השוואתי של תוצאות הניתוחים בין שתי הקבוצות. יתר על כן, נעשה שימוש בסולם מדד עומס המשימות של מינהל האווירונאוטיקה והחלל הלאומי (NASA-TLX) וסולם הדירוג הסובייקטיבי של ליקרט כדי להעריך את ההשפעה של ET בסיוע MR על המנתחים. NASA-TLX מוכרת כתקן הזהב להערכת עומס עבודה סובייקטיבי וכוללת שישה ממדים: דרישה מנטלית (MD), דרישה פיזית (PD), דרישה זמנית (TF), ביצועים עצמיים (OP), מאמץ (EF) ותסכול (FR)⁹. כל ממד מדורג באופן עצמאי בסולם של 0 עד 100. סולם הדירוג הסובייקטיבי של ליקרט כולל סדרה של שאלות עם חמש רמות תגובה הנעות בין מרוצה מאוד (5 נקודות) למאוד לא מרוצה (נקודה אחת), כאשר רמות הביניים הן מרוצים (4 נקודות), מקובלים (3 נקודות) ולא מרוצים (2 נקודות).

Protocol

הפרוטוקול עוקב אחר ההנחיות של ועדת האתיקה למחקר בבני אדם של אוניברסיטת סון יאט-סן. אין צורך באישור אתי ספציפי מכיוון שטיפול זה בוצע בטיפול קליני שגרתי.

שחזור 1. 3D

1. ייבא נתוני DICOM מסריקות CT משופרות צוואר לתוך 3DSlicer¹⁰, תוך שימוש ברוחב חלון של 350 יחידות Hounsfield (HU) ורמת חלון של 40 HU.
2. פלח ושחזר את מודל התלת מימד של הצוואר בגישה חצי אוטומטית.
   1. לפלח ולשחזר את העור באמצעות פונקציות הסף והחלול. תחילה, צור פילוח לערכי CT הגדולים מ- -250 HU באמצעות הפונקציה Threshold. לאחר מכן, השתמש בפונקציה החלולה כדי להסיר את החלק הפנימי של פילוח זה.
   2. פלח ושחזר את בלוטת התריס, הנגע, קנה הנשימה והוושט באמצעות פונקציית גידול מזרעים המבוססת על תמונות פאזה עורקית או ורידית. תיחום ידני של זרעים בתוך מבני היעד על פני תמונות חתך, סגיטליות ועטרה. לאחר מכן, צור אוטומטית את פילוח היעד באמצעות הפונקציה Grow from Seeds .
   3. פלח ושחזר את העצם באמצעות פונקציית הסף על סמך תמונות סריקה פשוטות. צור פילוח זה עבור ערכי CT העולים על 200 HU.
   4. לפלח ולשחזר עורקים באמצעות פונקציית הסף המקומי בהתבסס על תמונות פאזה עורקית. תיחום ידני של זרעים בתוך העורקים בתמונות העטרה. לאחר מכן, צור פילוח עם טווח ערכי CT התואם את הזרעים באמצעות פונקציית הסף המקומי , וחזור על ההליך כדי להרחיב את הפילוח בהדרגה.
   5. לחתוך ולשחזר ורידים באמצעות פונקציית הסף המקומי על סמך תמונות פאזה ורידית. השתמש בפעולות הספציפיות הזהות לאלה שתוארו בשלב הקודם.
3. בנו מחדש באופן אוטומטי את דגם התלת-ממד של הצוואר באמצעות עיבוד נפח.
   1. בחר תמונות פאזה עורקית או תמונות פאזה ורידית בתוך מודול עיבוד אמצעי האחסון.
   2. בחר בפרוטוקול שחזור אוטומטי אופטימלי, בדרך כלל פרוטוקול שחזור CT משופר כלילי, בדגש על הדמיה של כלי בלוטת התריס העליונים והנחותים.
   3. צמצם את השיקום המיותר על ידי התאמה מדויקת של אזור העניין.

2. בניית הולוגרמה וירטואלית של הצוואר

1. ייצא את מודל התלת מימד של הצוואר המשוחזר למחצה באופן אוטומטי מ-3DSlicer כקובץ OBJ.
2. צור פרוייקט חדש ב- Unity3D באמצעות ערכת הכלים של המציאות המשולבת (MRTK) והגדר את הרכיבים הדרושים.
   1. הוסף גבול בקרה באמצעות רכיב מאיץ התיבה .
   2. יישם סמן ניתן להזזה באמצעות הרכיב Cursor Context Object Manpulator .
   3. הוסף פונקציות תנועה, שינוי קנה מידה וסיבוב באמצעות הרכיבים Object manipulator, Near interaction Grabbable ו - Min Max Scale Constraint .
   4. אפשר בקרת שקיפות באמצעות הרכיב Slider Transparency Controller .
3. ייבא את קובץ ה-OBJ לפרויקט ושייך את הרכיבים הנ"ל למודל התלת מימד של הצוואר.
4. ניפוי באגים בהולוגרמה הווירטואלית של הצוואר במכשיר ה-MR המותקן על הראש (HMD) באמצעות תוכנית ה-Holographic Remoting , ולאחר מכן אריזה וייצוא של הפרויקט מ-Unity3D¹¹.
5. התקן את ההולוגרמה הווירטואלית של הצוואר ב- MR HMD באמצעות תוכנית Visual Studio .

3. מניפולציה של מכשיר MR

1. ללבוש את ה-MR HMD לפני הניתוח או לבקש מאחיות במחזור הדם לסייע בלבישת ה-HMD במהלך הניתוח.
2. השתמש ב-MR HMD כדי לתפעל את ההולוגרמות הווירטואליות של הצוואר.
   1. שלוט בתנועה, בקנה המידה ובסיבוב של ההולוגרמה הווירטואלית של הצוואר באמצעות מחוות אחיזה .
   2. התאם את השקיפות של ההולוגרמה הווירטואלית של הצוואר על-ידי גרירת המחוון הווירטואלי המתאים.
   3. יישר את ההולוגרמה הווירטואלית של הצוואר עם מיקום המטופל, והבטיח יישור נכון של סמנים אנטומיים כגון הלסת התחתונה ועצם הבריח.
3. ייבא נתונים קליניים כגון תמונות CT צוואר, אולטרסאונד ותוצאות בדיקות מעבדה ל-MR HMD כדי לגשת למידע זה בכל עת במהלך הניתוח.
4. שלוט ב-HMD כדי ללכוד תמונות וסרטוני מציאות משולבת באמצעות פקודות קוליות.
5. שתף את נקודת המבט בגוף ראשון באמצעות MR HMD באמצעות חיבור Wi-Fi.

4. שלב טרום ניתוחי

1. קריטריונים להכללה
   1. כלול חולים עם קרצינומה פפילרית של בלוטת התריס (PTC) בקוטר מרבי ≤ 3 ס"מ.
   2. כלול מטופלים המביעים דרישה ליופי.
2. קריטריונים לאי-הכללה
   1. אל תכלול מטופלים שאינם מסוגלים לסבול ניתוח או הרדמה כללית.
   2. לא לכלול חולים המציגים פלישה מחוץ לבלוטת התריס או גרורות מרוחקות של PTC.
   3. אל תכלול מטופלים עם היסטוריה של ניתוח בלוטת התריס, אבלציה או טיפול ביוד רדיואקטיבי.
   4. אל תכלול חולים עם עיוותים בחזה או בעצם הבריח.
   5. לא לכלול חולים עם תת-פעילות של בלוטת התריס או תפקוד לקוי של מיתרי הקול.
3. בדיקת עזר
   1. בצע CT ואולטרסאונד משופרים בצוואר כדי להעריך את ה-PTC והאנטומיה הסובבת אותו.
   2. בצע רדיוגרפיה של החזה, אלקטרוקרדיוגרמה, ספירת דם מלאה, בדיקות תפקודי כבד וכליות ובדיקות קרישה כדי לשלול כל התוויות נגד כירורגיות מוחלטות.
   3. בצע בדיקות תפקודי בלוטת התריס ובלוטת התריס, יחד עם רמות תירוגלובולין.
   4. בצע לרינגוסקופיה סיבתית כדי להעריך את תפקוד מיתרי הקול.
4. הכנה לפני הניתוח
   1. חולים מהירים למשך 10 שעות ומתן תמיסת גלוקוז תוך ורידית או תמיסת רינגר.
   2. יש לתת מידזולם, פרופופול, סופנטניל ואטרקוריום תוך ורידי כדי לגרום להרדמה כללית, ולאחר מכן אינטובציה טרנס-אוראלית של קנה הנשימה. הימנע משימוש במרפי שרירים בשלב התחזוקה של ההרדמה.
   3. לבצע צנתור שופכה.
   4. חבר את מכשיר הניטור העצבי התוך-ניתוחי (IONM).
   5. מקם את המטופל בתצורת רגל מפוצלת והאריך את צווארו על ידי הטיית ראשו לאחור. מקם את מערכת האנדוסקופ בקדמת ראשו של המטופל.

5. הליך כירורגי (גישת שד)

1. לחטא את השדה הכירורגי, להניח את מגבות הניתוח האספטיות ולחבר את האנדוסקופ, וו האלקטרו-קואגולציה, יחידת היניקה וסכין האולטרסאונד.
2. זהה את חור התצפית הממוקם 2 ס"מ מימין לנקודת האמצע של הקו המחבר בין הפטמות הדו-צדדיות. יש להזריק נוזל התפשטות תת עורי ולנתח באמצעות מוט הפשטה.
3. הנח טרוקר 10 מ"מ והכניס פחמן דו חמצני כדי ליצור מרחב הפעלה עם לחץ פנימי שנשמר על פחות מ-6 מ"מ כספית.
4. השתמש בקצה העליון של שתי העטרות כערוץ ההפעלה. נתח את החללים התת עוריים משני הצדדים עם שתי מחטי טרוקר 5 מ"מ או 10 מ"מ תחת הדמיה לפרוסקופית של 30°. הכנס את הסכין האולטראסונית והמלקחיים ללא פחד, והאריך את החלל התת עורי לכיוון קדמת הצוואר.
5. הפרד את הקו הלבן של צוואר הרחם כדי לשחרר את בלוטת התריס. תלו את שרירי הסרט בתפרים כדי להרחיב את שדה הראייה.
6. הזרקת ננו-חלקיקי פחמן לבלוטת התריס כדי להכתים אותה ואת בלוטות הלימפה בצוואר הרחם.
7. נתק את האיסטמוס של בלוטת התריס כדי לחשוף את קנה הנשימה ולנתק את הרצועה המתלה של בלוטת התריס.
8. השתמש בסכין האולטראסונית כדי לקרוש את עורק בלוטת התריס והווריד העליונים, עורק בלוטת התריס התחתון ווריד בלוטת התריס האמצעי. אבטח את כלי הדם הגדולים יותר בעזרת מלחציים נספגים.
9. בצע השתלה אוטומטית של PGs לשריר הסטרנוקלידומסטואיד ההומו-לטרלי אם ה-PG מוסר או אספקת הדם שלו נהרסת.
10. זהה את ה-RLN ועצב הגרון העליון באמצעות בדיקת IONM. הגן על העצבים בעזרת גזה רטובה כדי למנוע פגיעה תרמית.
11. יש להפריד בזהירות את בלוטת התריס הנגעית ולכרות אותה, ולוודא שהיא נשלפת במלואה באמצעות שקית דגימה.
12. בצע כריתת לימפה הומו-לטרלית באזור המרכזי של צוואר הרחם. אם מצוין, המשך עם כריתת בלוטת התריס נגדית וכריתת לימפה.
13. ודא שכל הדימום נשלט ביסודיות, ושטוף את שדה הניתוח במים מזוקקים סטריליים. הכנס צינור ניקוז לתעלת ההפעלה ותפור את החתך שכבה אחר שכבה.

6. ניהול לאחר הניתוח

1. לספק ניטור אלקטרוקרדיוגרמה וטיפול בחמצן כאשר המטופלים חוזרים למחלקה. לאחר מכן, יש לתת טיפולים הכוללים החלפת נוזלים, סידן תוך ורידי, שיכוך כאבים, טיפול תרופתי באינהלציה ופינוי ליחה. במידת הצורך, יש לתת תרופות המוסטטיות ולהתחיל פיזיותרפיה.
2. ביום הראשון לאחר הניתוח, הפסק את ניטור האלקטרוקרדיוגרמה והטיפול בחמצן והסר את קטטר השתן. המטופלים יכולים לחזור לתזונה מלאה וליטול מנות יומיות דרך הפה של לבותירוקסין וסידן.
3. ביום השני או השלישי לאחר הניתוח, הסר את צינור הניקוז והתכונן לשחרור המטופל.
4. הנחו את המטופל לבקר במחלקת אשפוז החוץ למעקב במהלך השבוע הראשון לאחר הניתוח, וכן לאחר חודש, 3 חודשים, 6 חודשים ו-12 חודשים לאחר הניתוח. סקירה שגרתית של תפקוד בלוטת התריס ורמות התירוגלובולין, וביצוע אולטרסאונד צוואר.

תוצאות

מחקר זה בנה בהצלחה את המודל התלת-ממדי של הצוואר של חולים עם PTC (איור 1) וביצע 14 מקרים של ET רדיקלי בסיוע MR (איור 2).

בסך הכל בוצעו 32 ETs על ידי מנתח בכיר, שהשלים את סולם הדירוג הסובייקטיבי של NASA-TLX ו-Likert (טבלה 1 וטבלה 2

Discussion

MR היא טכנולוגיית AI מתקדמת המבוססת על מודלים אלגוריתמיים ומכשירי חישה שונים. מטרת פרוטוקול זה היא להשתמש ב-MR כדי לסייע ב-ET רדיקלי. יתר על כן, הליך המפתח הוא בניית מודל התלת מימד של הצוואר והולוגרמה וירטואלית. סולמות סובייקטיביים מצביעים על תוצאות חיוביות, ומדגימים כי MR מוע...

Materials

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