Visualizzazione tridimensionale assistita da computer nel trattamento del carcinoma tiroideo localmente avanzato

Riepilogo

Nella diagnosi e nel trattamento del carcinoma tiroideo localmente avanzato, l'applicazione della ricostruzione tridimensionale assistita da computer può fornire ulteriori informazioni sull'ambito del tumore e sulle caratteristiche anatomiche, aiutando così nella valutazione del rischio e nella pianificazione chirurgica.

Abstract

La diagnosi e il trattamento del carcinoma tiroideo localmente avanzato sono impegnativi. La sfida risiede nella valutazione dell'ambito del tumore e nella formulazione di un piano di trattamento individualizzato. La visualizzazione tridimensionale (3D) ha una vasta gamma di applicazioni nel campo della medicina, sebbene ci siano applicazioni limitate nel cancro alla tiroide. In precedenza abbiamo applicato la visualizzazione 3D per la diagnosi e il trattamento del cancro alla tiroide. Attraverso la raccolta dei dati, la modellazione 3D e la valutazione preoperatoria, possiamo ottenere informazioni 3D sul contorno del tumore, determinare l'entità dell'invasione tumorale e condurre un'adeguata preparazione preoperatoria e una valutazione del rischio chirurgico. Questo studio mirava a dimostrare la fattibilità della visualizzazione 3D nel carcinoma tiroideo localmente avanzato. La visualizzazione 3D assistita da computer può essere un metodo efficace per un'accurata valutazione preoperatoria, lo sviluppo di metodi chirurgici, la riduzione dei tempi chirurgici e la riduzione dei rischi chirurgici. Inoltre, può contribuire all'educazione medica e alla comunicazione medico-paziente. Riteniamo che l'applicazione della tecnologia di visualizzazione 3D possa migliorare i risultati e la qualità della vita nei pazienti con carcinoma tiroideo localmente avanzato.

Introduzione

Il cancro della tiroide è il settimo tumore maligno più comune in Cina¹ e la chirurgia è il metodo di trattamento più importante ^2,3. La resezione completa del tumore è fortemente associata ad alti tassi di sopravvivenza e ad una buona qualità di vita nei pazienti con carcinoma tiroideo localmente avanzato ^3,4; Tuttavia, questo tipo di resezione è impegnativo. Il collo contiene organi e tessuti importanti, come la trachea, l'esofago e l'arteria carotide comune. La resezione per il carcinoma tiroideo avanzato è ancora più rischiosa e difficile considerando la vicinanza di tali tumori a organi importanti e grandi vasi sanguigni nel collo e nel mediastino ^5,6. Pertanto, è necessaria un'adeguata valutazione preoperatoria.

Attualmente, la tomografia computerizzata (TC), la risonanza magnetica (MRI) e l'ecocolordoppler, ampiamente utilizzate in ambito clinico, forniscono una visione bidimensionale (2D), che limita la valutazione del volume del tumore, dei confini e delle relazioni con importanti strutture circostanti ^7,8. Prima che i chirurghi possano tradurre le immagini 2D in uno spazio 3D, sono necessarie una notevole esperienza clinica e prove ed errori efficienti. La visualizzazione 3D assistita da computer può utilizzare l'imaging 2D per creare un modello 3D più intuitivo che può essere utilizzato per la pianificazione preoperatoria e la selezione del piano di trattamento, rendendo così più intuitiva la comunicazione medico-paziente e riducendo i disaccordi medico-paziente. Sebbene il modello fornisca una visualizzazione 3D, è intangibile. Questa valutazione e preparazione preoperatoria guidata in 3D può abbreviare i tempi chirurgici e ridurre i rischi chirurgici. L'approccio 3D è stato ampiamente utilizzato in chirurgia epatobiliare, ortopedia e chirurgia orale e maxillo-facciale ^9,10. Nel carcinoma tiroideo, la visualizzazione 3D è attualmente utilizzata per assistere nella diagnosi ecografica e nella formulazione dei piani chirurgici 11,12,13,14,15.

Pertanto, riteniamo che la visualizzazione 3D possa essere convenientemente applicata alla diagnosi e al trattamento del carcinoma tiroideo localmente avanzato. Questo metodo di visualizzazione include l'acquisizione TC, la modellazione 3D assistita da computer e la valutazione preoperatoria utilizzando modelli 3D. I modelli 3D possono essere utilizzati per determinare le difficoltà chirurgiche, i rischi chirurgici e il potenziale stato funzionale postoperatorio. I chirurghi possono impegnarsi in una comunicazione dettagliata medico-paziente, nella formulazione del piano chirurgico e nella preparazione chirurgica corrispondente¹⁶. Inoltre, questo metodo può fornire un'adeguata valutazione preoperatoria dei pazienti, ridurre i rischi chirurgici e migliorare la soddisfazione del paziente senza aumentare il trauma del paziente.

Protocollo

Questo protocollo di studio è stato approvato dal Comitato Etico del Sichuan Cancer Hospital (Data di approvazione: 27 settembre 2019). Tutte le procedure che hanno coinvolto partecipanti umani sono state eseguite in conformità con gli standard etici dei comitati di ricerca istituzionali e nazionali, nonché con la Dichiarazione di Helsinki del 1964 e i suoi successivi emendamenti. Il consenso informato scritto è stato ottenuto da tutti i pazienti prima dell'intervento chirurgico.

1. Criteri di inclusione ed esclusione

1. Includere i pazienti se (1) hanno un carcinoma tiroideo patologicamente confermato e richiedono un trattamento chirurgico; (2) presentano un'estesa infiltrazione tumorale locale, come T3-T4 (American Joint Committee on Cancer TNM staging, ottava edizione), o se le lesioni metastatiche hanno invaso strutture importanti come la trachea, l'esofago e i grandi vasi; (3) loro e i loro familiari si offrono volontari per la visualizzazione 3D assistita da computer; e (4) non avevano controindicazioni all'anestesia.
2. Escludere i pazienti che non si sottopongono a trattamento chirurgico.

2. Acquisizione di immagini

1. Ottenere immagini TC semplici e migliorate (comprese le fasi venose e arteriose) dei pazienti utilizzando un sistema TC a spirale a 256 strati. I parametri di scansione sono i seguenti: 120 kV, 120 mA, matrice 512 x 512, spessore dello strato 0,625 mm, soglia 150 HU e ritardo della scansione arteriosa di 10-20 s.
2. Ottenere i dati di scansione dal sistema CT in formato DICOM.

3. Modellazione 3D assistita da computer

1. Importare i dati nel software di visualizzazione 3D (Figura 1A).
   1. Fare clic sul pulsante Apri per selezionare il documento contenente i dati del paziente in formato DICOM. Importare i dati nel software.
   2. Elaborare i dati per il livellamento gaussiano se i dati originali contengono molto rumore nell'immagine (Figura 1B). Selezionare i dati con il tasto destro del mouse, quindi fare clic sul pulsante Smussatura gaussiana .
2. Ricostruisci individualmente diverse strutture nell'area bersaglio (petto e collo).
   1. Selezionare Modelli diversi (ad esempio, pelle e osso) nel software in base alla struttura da ricostruire (Figura 2A).
   2. Impostare il colore, la soglia massima e la soglia minima in base alla struttura ricostruita su CT (Figura 2B). Imposta soglie diverse per l'osso e la pelle. Regolare le soglie superiore e inferiore in base all'effetto di anteprima osservato (Figura 2C).
   3. Fare clic sul pulsante Calcolo per completare la ricostruzione preliminare del modello 3D (Figura 2D).
3. Modificare i dati segmentati.
   1. Una volta ottenuti i dati di segmentazione di strutture come i vasi sanguigni, la pelle e le ossa (Figure 3A-C), utilizzare il pulsante Algoritmo di livellamento per ottimizzare i dati segmentati e assicurarsi che i bordi a dente di sega ricostruiti corrispondano al tessuto reale.
   2. Quindi, utilizzare il pulsante Navigazione con un clic per individuare le immagini 2D e 3D (Figura 3D) e determinare se l'effetto di segmentazione è stato accurato. Utilizzare lo strumento Penna o Pennello per correggere i livelli errati (Figura 3E).
      NOTA: La modellazione 3D si ottiene dopo aver ottenuto i dati di segmentazione di tutte le strutture.

4. Valutazione preoperatoria

1. Visualizzare il modello 3D e prestare molta attenzione al volume e alla posizione del tumore e alle relazioni tra il tumore e i tessuti adiacenti utilizzando le funzioni Ingrandimento, Rotazione, Trasparenza del tessuto e Separazione e una combinazione di varie strutture. Ad esempio, osservare l'estensione dell'invasione tumorale nell'arteria carotide comune, nell'esofago e nella trachea.
2. Determinare l'ambito della resezione chirurgica, il grado di compromissione funzionale dopo la resezione e il piano di terapia adiuvante postoperatoria in base alla valutazione del modello 3D. Implementare una comunicazione medico-paziente efficace e intuitiva per soddisfare le aspettative del paziente e spiegare il piano di trattamento del chirurgo.

5. Chirurgia

1. Rimuovere il tumore secondo il piano preoperatorio e le osservazioni intraoperatorie del tumore e degli organi vitali interessati.
2. Eseguire un intervento chirurgico di riduzione del tumore con marcatura intraoperatoria per la terapia adiuvante postoperatoria in assenza di un piano di riparazione.
3. Riparare i difetti causati dalla resezione ed eseguire la ricostruzione funzionale se necessario in base al piano operatorio e alla situazione intraoperatoria.

Risultati

Da dicembre 2017 a luglio 2021, 23 pazienti con carcinoma tiroideo localmente avanzato sono stati sottoposti a modellazione 3D. Di questi 23 pazienti, 4 sono stati esclusi dall'intervento chirurgico a causa dei rischi chirurgici e i restanti 19 pazienti sono stati trattati con chirurgia dopo la modellazione 3D (Tabella 1). Tutti i 19 pazienti avevano un carcinoma tiroideo localmente avanzato, inclusi 14 per i quali questa era la diagnosi iniziale, 16 che avevano vari gradi di dispnea e 18 che avevano gra...

Discussione

Per il carcinoma differenziato della tiroide (DTC) ricorrente e metastatico, il trattamento chirurgico è ancora preferibile¹⁷. Il tasso di sopravvivenza a 5 anni specifico per malattia dei pazienti con DTC e resezione R0 è del 94,4%, significativamente superiore a quello dei pazienti con resezione R1 (67,9%)². Ottenere il controllo della malattia nel collo è fondamentale per ottenere una migliore qualità della vita e una sopravvivenza specifica per la malattia per i paz...

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Brilliance 256-layer spiral CT system	Philips Healthcare, Andover, MA, USA	N/A	Used for plain and enhanced CT imaging
3D-Matic digital medical software application	Anhui King Star Digital S&T Co. Ltd.	N/A	Used for computer-aided 3D visualization reconstruction