Tireoidectomia endoscópica radical assistida por realidade mista

Resumo

A tireoidectomia endoscópica radical está associada a várias complicações cirúrgicas. Este estudo utiliza técnicas de realidade mista para auxiliar os cirurgiões na realização de tireoidectomia endoscópica radical, com o objetivo de aumentar sua segurança e diminuir o limiar cirúrgico.

Resumo

A tireoidectomia endoscópica radical (TE) oferece resultados estéticos superiores e maior visibilidade do campo cirúrgico em comparação com a cirurgia aberta. No entanto, as funções fisiológicas únicas da tireoide e a intrincada anatomia circundante podem resultar em várias complicações cirúrgicas. A realidade mista (MR), uma tecnologia de visualização holográfica em tempo real, permite a criação de modelos 3D altamente realistas no mundo real e facilita várias interações humano-computador. A RM pode ser utilizada tanto para avaliação pré-operatória quanto para navegação intraoperatória. Primeiro, a reconstrução 3D semiautomática do pescoço a partir de imagens de tomografia computadorizada aprimoradas é realizada usando o 3Dslicer. Em seguida, o modelo 3D é importado para o Unity3D para criar um holograma virtual que pode ser exibido em um HMD (monitor montado no capacete) MR. Durante a cirurgia, os cirurgiões podem usar o HMD de RM para localizar lesões e anatomia circundante por meio do holograma virtual. Neste estudo, os pacientes que necessitaram de TE radical foram aleatoriamente designados para o grupo experimental ou para o grupo controle. Os cirurgiões realizaram TE radical assistido por RM no grupo experimental. Foi realizada uma análise comparativa dos resultados cirúrgicos e dos resultados das escalas. Este estudo desenvolveu com sucesso o modelo 3D do pescoço e o holograma virtual. De acordo com a Escala de Índice de Carga de Tarefas da NASA, o grupo experimental exibiu pontuações significativamente mais altas em 'Desempenho Próprio' e pontuações mais baixas em 'Esforço' em comparação com o grupo controle (p = 0,002). Além disso, na Escala de Avaliação Subjetiva Likert, os escores médios de todas as questões excederam 3. Embora a incidência de complicações cirúrgicas tenha sido menor no grupo experimental do que no grupo controle, as diferenças nos resultados cirúrgicos não foram estatisticamente significant.MR é benéfico para melhorar o desempenho e aliviar a carga dos cirurgiões durante o período perioperatório. Além disso, a RM demonstrou o potencial de aumentar a segurança do TE. Portanto, é essencial investigar mais a fundo as aplicações cirúrgicas da RM.

Introdução

Na última década, a incidência global de nódulos tireoidianos aumentou para 29,29%, refletindo um aumento de 7,76% em relação à década anterior. Essa tendência posiciona os nódulos tireoidianos como uma das doenças mais prevalentes¹. Ao mesmo tempo, a incidência de câncer de tireoide atingiu 20/100.000, classificando-o em sétimo lugar entre todos os cânceres e em terceiro lugar entre as mulheres. A cirurgia radical continua sendo a abordagem de tratamento preferida².

A tireoidectomia pode ser categorizada em cirurgias abertas, endoscópicas e robóticas. A tireoidectomia endoscópica (TE) é uma forma de cirurgia estética que emprega o comprimento de instrumentos endoscópicos para criar túneis subcutâneos através de incisões feitas na aréola, axila, cavidade oral e outras áreas ocultas, facilitando assim uma aparência sem cicatrizes no pescoço. Essa abordagem é particularmente atraente para as mulheres, que constituem a maioria dos pacientes com câncer de tireoide³. No entanto, o TE ainda requer mais otimização do ponto de vista cirúrgico. Em primeiro lugar, o TE é desafiado pelo espaço cirúrgico limitado e pela falta de feedback tátil, o que complica a operação e contribui para uma curva de aprendizado prolongada⁴. Em segundo lugar, a tireoide possui funções fisiológicas especiais e anatomia local complexa, tornando o TE suscetível a complicações graves, como hipoparatireoidismo e lesão do nervo laríngeo recorrente (NLR)⁵. Além disso, o câncer de tireoide frequentemente se apresenta com metástase linfática oculta, e a dissecção incompleta dos linfonodos cervicais pode elevar ainda mais o risco de recorrência linfática pós-operatória⁶, levando à necessidade de cirurgias secundárias ou mesmo múltiplas em alguns pacientes.

A inteligência artificial (IA) é um campo emergente que busca simular e aprimorar a inteligência humana por meio de algoritmos de computador. A realidade estendida (XR) é uma categoria de técnicas de IA que podem fornecer informações audiovisuais altamente realistas em tempo real, particularmente adequadas para aplicações cirúrgicas⁷. A realidade mista (MR), um subconjunto do XR, integra hologramas virtuais com entidades do mundo real, permitindo que os usuários interajam perfeitamente entre a realidade e os ambientes virtuais⁸. A reconstrução tridimensional (3D) é uma técnica de computação gráfica que transforma imagens bidimensionais (2D) compostas de pixels em modelos 3D compostos de voxels. A apresentação de modelos 3D é crucial, e a principal aplicação da RM em cirurgia envolve a exibição de modelos 3D construídos a partir de imagens tomográficas, como tomografia computadorizada (TC) e ressonância magnética (RM).

Neste estudo, a RM foi utilizada para auxiliar na TF radical com o objetivo de aumentar sua eficácia e segurança, reduzindo a complexidade cirúrgica. Os pacientes diagnosticados com câncer de tireoide que atenderam aos critérios de inclusão e exclusão especificados foram aleatoriamente designados para o grupo experimental ou para o grupo controle. Aqueles no grupo experimental foram submetidos a TE radical assistido por RM. Foi realizada uma análise comparativa dos resultados cirúrgicos entre os dois grupos. Além disso, a Escala de Índice de Carga de Tarefas da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA-TLX) e a Escala de Avaliação Subjetiva Likert foram empregadas para avaliar o impacto do TE assistido por RM nos cirurgiões. O NASA-TLX é reconhecido como o padrão-ouro para avaliação subjetiva da carga de trabalho e compreende seis dimensões: demanda mental (TM), demanda física (DF), demanda temporal (TF), desempenho próprio (PO), esforço (EF) e frustração (FR)⁹. Cada dimensão é classificada independentemente em uma escala de 0 a 100. A Escala de Avaliação Subjetiva Likert inclui uma série de perguntas com cinco níveis de resposta que variam de muito satisfeito (5 pontos) a muito insatisfeito (1 ponto), sendo os níveis intermediários satisfatório (4 pontos), aceitável (3 pontos) e insatisfeito (2 pontos).

Protocolo

O protocolo segue as diretrizes do comitê de ética em pesquisa humana da Universidade Sun Yat-Sen. Não é necessária aprovação ética específica, uma vez que esse tratamento foi realizado em cuidados clínicos de rotina.

1. 3D reconstrução

1. Importe dados DICOM de tomografias computadorizadas aprimoradas pelo pescoço para o 3DSlicer¹⁰, utilizando uma largura de janela de 350 unidades Hounsfield (HU) e um nível de janela de 40 HU.
2. Segmente e reconstrua o modelo 3D do pescoço usando uma abordagem semiautomática.
   1. Segmente e reconstrua a pele usando as funções Threshold e Hollow . Primeiro, crie uma segmentação para valores de TC maiores que -250 UH com a função Limiar . Em seguida, utilize a função Hollow para remover o interior dessa segmentação.
   2. Segmente e reconstrua a tireoide, lesão, traqueia e esôfago usando a função Grow from seeds com base em imagens da fase arterial ou venosa. Delinear manualmente as sementes dentro das estruturas-alvo em imagens transversais, sagitais e coronais. Em seguida, gere automaticamente a segmentação de destino usando a função Grow from seeds .
   3. Segmente e reconstrua o osso usando a função Threshold com base em imagens de varredura simples. Crie essa segmentação para valores de CT superiores a 200 UC.
   4. Segmente e reconstrua artérias usando a função de limiar local com base em imagens da fase arterial. Delinear manualmente as sementes dentro das artérias nas imagens coronais. Em seguida, crie uma segmentação com um intervalo de valores CT consistente com as sementes usando a função Limite local e repita o procedimento para expandir gradualmente a segmentação.
   5. Segmente e reconstrua veias usando a função de limiar local com base em imagens de fase venosa. Use as operações específicas idênticas às descritas na etapa anterior.
3. Reconstrua automaticamente o modelo 3D do pescoço usando a renderização de volume.
   1. Selecione imagens de fase arterial ou imagens de fase venosa no módulo de renderização de volume.
   2. Opte por um protocolo de reconstrução automática ideal, normalmente o protocolo de reconstrução por TC com coronária aprimorada, enfatizando a visualização dos vasos tireoidianos superior e inferior.
   3. Minimize a reconstrução desnecessária ajustando com precisão a região de interesse.

2. Construindo o holograma virtual do pescoço

1. Exporte o modelo 3D de pescoço reconstruído semiautomaticamente do 3DSlicer como um arquivo OBJ.
2. Crie um novo projeto no Unity3D utilizando o Realidade Misturada Toolkit (MRTK) e configure os componentes necessários.
   1. Adicione uma borda de controle utilizando o componente Colisor Box .
   2. Implemente um cursor móvel usando o componente Cursor Context Object Manipulator .
   3. Adicione funções de movimento, dimensionamento e rotação por meio dos componentes Manipulador de objetos, Interação próxima Agarrável e Restrição de escala máxima mínima .
   4. Ative o controle de transparência utilizando o componente Controlador de transparência do controle deslizante .
3. Importe o arquivo OBJ para o projeto e associe os componentes mencionados acima ao modelo 3D do pescoço.
4. Depure o holograma virtual do pescoço no HMD (dispositivo montado na cabeça) do MR usando o programa de Comunicação Remota Holográfica , seguido pelo empacotamento e exportação do projeto do Unity3D¹¹.
5. Instale o holograma virtual do pescoço no HMD MR usando o programa Visual Studio .

3. Manipulação do dispositivo de ressonância magnética

1. Use o HMD de RM antes da cirurgia ou peça a enfermeiras circulantes para ajudar a usar o HMD durante a cirurgia.
2. Use MR HMD para manipular os hologramas virtuais do pescoço.
   1. Controle o movimento, o dimensionamento e a rotação do holograma virtual do pescoço usando um gesto de agarrar .
   2. Ajuste a transparência do holograma virtual do pescoço arrastando o controle deslizante virtual correspondente.
   3. Alinhe o holograma virtual do pescoço com a posição do paciente, garantindo o alinhamento adequado dos marcadores anatômicos, como mandíbula e clavícula.
3. Importe dados clínicos, como imagens de tomografia computadorizada do pescoço, ultrassonografia e resultados de exames laboratoriais para o HMD de RM para acessar essas informações a qualquer momento durante a cirurgia.
4. Controle o HMD para capturar imagens e vídeos de RM por meio de comandos de voz.
5. Compartilhe a perspectiva em primeira pessoa por meio do MR HMD por meio de uma conexão Wi-Fi.

4. Estágio pré-operatório

1. Critérios de inclusão
   1. Inclua pacientes com carcinoma papilífero de tireoide (CPT) com diâmetro máximo ≤ 3 cm.
   2. Inclua pacientes que expressem uma exigência de beleza.
2. Critérios de exclusão
   1. Exclua pacientes que são incapazes de tolerar cirurgia ou anestesia geral.
   2. Exclua pacientes que apresentem invasão extratireoidiana ou metástase à distância do CPT.
   3. Exclua pacientes com histórico de cirurgia da tireoide, ablação ou tratamento com iodo radioativo.
   4. Excluir pacientes com deformidades torácicas ou clavículas.
   5. Exclua pacientes com hipoparatireoidismo ou disfunção das pregas vocais.
3. Exame auxiliar
   1. Realize TC e ultrassonografia com pescoço para avaliar o PTC e sua anatomia circundante.
   2. Realize radiografia de tórax, eletrocardiograma, hemograma completo, testes de função hepática e renal e testes de coagulação para excluir quaisquer contraindicações cirúrgicas absolutas.
   3. Realize testes de função tireoidiana e paratireoide, juntamente com os níveis de tireoglobulina.
   4. Realize fibrolaringoscopia para avaliar a função das cordas vocais.
4. Preparo pré-operatório
   1. Jejuar pacientes por 10 h e administrar solução salina de glicose intravenosa ou solução de Ringer.
   2. Administre midazolam, propofol, sufentanil e atracúrio por via intravenosa para induzir a anestesia geral, seguida de intubação traqueal transoral. Evite usar relaxantes musculares durante a fase de manutenção da anestesia.
   3. Realize o cateterismo uretral.
   4. Conecte o dispositivo de neuromonitoramento intraoperatório (IONM).
   5. Posicione o paciente em uma configuração de perna dividida e estenda o pescoço inclinando a cabeça para trás. Posicione o sistema de endoscópio na frente da cabeça do paciente.

5. Procedimento cirúrgico (abordagem mamária)

1. Desinfete o campo cirúrgico, coloque as toalhas cirúrgicas assépticas e conecte o endoscópio, o gancho de eletrocoagulação, a unidade de sucção e a faca de ultrassom.
2. Identifique o orifício de observação localizado 2 cm à direita do ponto médio da linha que conecta os mamilos bilaterais. Injete fluido de expansão por via subcutânea e disseque usando uma haste de decapagem.
3. Coloque um trocarte de 10 mm e introduza dióxido de carbono para estabelecer um espaço operacional com pressão interna mantida em menos de 6 mmHg.
4. Use a borda superior de ambas as aréolas como canal de operação. Disseque as cavidades subcutâneas em ambos os lados com duas agulhas de trocarte de 5 mm ou 10 mm sob visualização laparoscópica de 30 °. Insira a faca ultrassônica e a pinça sem escamas e estenda o espaço subcutâneo em direção à frente do pescoço.
5. Separe a linha branca cervical para liberar a glândula tireoide. Suspenda os músculos da fita com suturas para estender o campo de visão.
6. Injete nanopartículas de carbono na glândula tireoide para corá-la e os gânglios linfáticos cervicais.
7. Desconecte o istmo da tireoide para expor a traqueia e descole o ligamento suspensor da tireoide.
8. Utilize a faca ultrassônica para coagular a artéria e veia tireoidiana superior, a artéria tireoidiana inferior e a veia tireoidiana média. Prenda os vasos sanguíneos maiores com pinças absorvíveis.
9. Realize o autotransplante de PGs no músculo esternocleidomastóideo homolateral se o PG for removido ou seu suprimento sanguíneo for destruído.
10. Identifique o NLR e o nervo laríngeo superior usando a sonda IONM. Proteja os nervos com gaze úmida para evitar lesões térmicas.
11. Separe e excise cuidadosamente a glândula tireoide lesional, garantindo que ela seja completamente recuperada usando um saco de amostra.
12. Realize linfadenectomia homolateral na região central cervical. Se indicado, prossiga com tireoidectomia contralateral e linfadenectomia.
13. Certifique-se de que todo o sangramento esteja completamente controlado e enxágue o campo cirúrgico com água destilada estéril. Insira um tubo de drenagem no canal de operação e suture a incisão camada por camada.

6. Manejo pós-operatório

1. Forneça monitoramento por eletrocardiograma e oxigenoterapia à medida que os pacientes retornam à enfermaria. Posteriormente, administre tratamentos que incluem reposição de fluidos, cálcio intravenoso, alívio da dor, terapia medicamentosa por inalação e eliminação de catarro. Se necessário, administre medicamentos hemostáticos e inicie a fisioterapia.
2. No primeiro dia de pós-operatório, interrompa a monitorização do eletrocardiograma e a oxigenoterapia e remova o cateter urinário. Os pacientes podem retomar uma dieta completa e tomar doses orais diárias de levotiroxina e cálcio.
3. No segundo ou terceiro dia de pós-operatório, remova o tubo de drenagem e prepare-se para a alta do paciente.
4. Instrua o paciente a visitar o ambulatório para acompanhamento durante a primeira semana após a cirurgia, bem como em 1 mês, 3 meses, 6 meses e 12 meses de pós-operatório. Revise rotineiramente a função tireoidiana e os níveis de tireoglobulina e realize ultrassonografia do pescoço.

Resultados

Este estudo construiu com sucesso o modelo 3D do pescoço de pacientes com PTC (Figura 1) e realizou 14 casos de TE radical assistido por RM (Figura 2).

Um total de 32 TEs foram realizados por um cirurgião sênior, que completou o NASA-TLX e a Escala de Avaliação Subjetiva Likert (Tabela 1 e Tabela 2) após as cirurgias. No NASA-TLX, o grupo experimental exibiu um ...

Discussão

MR é uma tecnologia de IA de ponta baseada em vários modelos algorítmicos e dispositivos de detecção. O objetivo deste protocolo é utilizar a RM para auxiliar no TE radical. Além disso, o procedimento chave é a construção do modelo 3D do pescoço e do holograma virtual. Escalas subjetivas indicam resultados positivos, demonstrando que a RM é benéfica para os cirurgiões na realização de TE radical com facilidade. Além disso, a RM exibe vantagens potenciais na prevenção d...

Materiais

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