3d scanning following en bloc resection of solid tumor for virtual mapping of cancer resections

Avansert CAD-avbildning for kirurgisk marginanalyse i kreftomsorgen

The goal of oncologic resection is the complete removal of cancer with surgical margins microscopically clear of tumor cells. In head and neck cancer, the surgical margin status is the most important pathologic risk factor1. A positive surgical margin increases the risk of 5-year local recurrence and all-cause mortality by &#62;90%2. Despite advances in medical technology and surgical techniques in recent years, positive margin rates in head and neck cancer remain high3. For locally advanced oral cavity cancers, the positive margin rate within the United States is 18.1%4.
For head and neck surgeons to ensure complete oncologic resection while minimizing disruption of surrounding structures, intraoperative sampling of margins via frozen section analysis (FSA) is performed. FSA provides a rapid intraoperative pathology consultation that is widely used and is the standard of care5,6,7,8,9. Fresh tissue is frozen, thinly sliced, placed on a glass slide, and stained for immediate interpretation while the patient is still under anesthesia.
Head and neck oncologic specimens present several distinct challenges in accurately assessing margin status, including the anatomic complexity of head and neck cancer specimens, the minimal reserve in the head and neck region for wide excision given the proximity to vital structures such as the eyes, face, and important nerves and vasculature, and the multiple tissue types often present in the resected specimen (i.e., mucosa, cartilage, muscle, bone)10,11. Thus, a specimen-based approach to margin analysis requires an enhanced level of communication between surgeon and pathologist12. A face-to-face conversation is often warranted to ensure correct specimen orientation and discussion of concerning margins. However, this is not always safe or feasible as it requires either the surgeon to leave the operating room (OR) while the patient remains under general anesthesia or the pathologist to leave the gross pathology lab, interrupting their workflow. In addition, there may be a significant travel time between the OR and the pathology lab, or in some cases, the pathology lab may be off-site altogether.
Following FSA, the oncologic specimen is fixed in formalin and formally processed through inking, sectioning, and margin sampling. Slides are created and microscopically interpreted by the pathologist to create a final pathology report. For complex head and neck cancer resection, this can often take 1-2 weeks. Unfortunately, processing of the specimen commonly results in the destruction of the resected cancer specimen. This may create further confusion as the final pathology report, multidisciplinary tumor board discussions, adjuvant radiation therapy planning, and re-resection in the setting of positive margins, must all proceed without a visual record of the oncologic specimen and its pathologic processing.
To address this clinical unmet need, we have developed a 3D scanning and specimen mapping protocol to enhance communication between surgeons, pathologists, and other members of the multidisciplinary cancer care team.

Forfatter i søkelyset: 3D-skanning og utvidet virkelighet for forbedret kommunikasjon om kreftkirurgi

Forbedret kommunikasjon av tumormarginer ved hjelp av 3D-skanning og kartlegging

The scope of our research is to use 3D scanning and augmented reality technology to improve communication of cancer surgery results among the multidisciplinary cancer care team. More specifically, we're hoping to allow for a surgeon to re-resect cancer more precisely and allow for more precise radiation therapy. In the hospital environment, space is often limited, and finding additional room for extra personnel and equipment can be difficult.The learning curve on this protocol can also be challenging, especially for those without prior experience in 3D scanning and computer-aided design. We've created a 3D scanning and virtual mapping protocol for cancer specimens, providing a permanent visual record to go alongside written pathology reports. This is a powerful communication tool for the entire cancer care team and is now being investigated in multidisciplinary tumor board discussions, as well as adjuvant radiation therapy treatment planning.When a surgical specimen is processed for pathologic analysis, it is often destroyed, without any visual documentation. This results in lengthy written pathology reports and can often lead to challenging clinical scenarios in cases of a close or positive margin. Our research protocol creates an interactive, permanent visual record of the resected cancer specimen.Our protocol offers a novel visual representation of a surgically resected oncologic specimen and a map of how it was processed pathologically. This data previously did not exist and now allows providers to look back at a specimen for reference, multidisciplinary care discussions, and future treatment planning.

3D-skanning etter en blokkreseksjon av solid tumor for virtuell kartlegging av kreftreseksjoner

For å begynne, sett opp 3D-skanneren for å skanne den faste svulsten. Legg et tynt plastark på platespilleren til 3D-skanneren for å beskytte målpunktene mot menneskelig vev. Plasser den forberedte resekterte onkologiske prøven på plastplaten med den fremre overflaten vendt oppover.Nå åpner du 3D-skannerprogramvaren på skrivebordet til den bærbare datamaskinen. Klikk på 3D-skannerikonet på høyre side av skjermen og velg Nytt arbeid-knappen. Bruk en lettfattelig navnekonvensjon til å opprette en ny mappe.Hvis du vil starte teksturskanningsprosessen, velger du Teksturskanning på menyen og lar delen Åpne globale markørfiler stå tom. Naviger nå til venstre side av skjermen og velg HDR av. Velg på-alternativet for Med platespiller.Sett justeringsmodus til platespillerkodede mål, platespillertrinn til åtte, platespillerhastighet til 10 og platespiller til én omdreining. Juster glidebryteren for lysstyrke for å øke eksponeringen på prøvens mørkere overflater. Klikk nå på trekantavspillingsknappen merket Start skanning på verktøylinjen til høyre, eller trykk på mellomromstasten for å starte den første runden med skanning.Når den er startet, vent til plattformen fullfører alle åtte rotasjonene. Roter deretter det skannede bildet for å inspisere om data som er tatt utenfor de angitte grønne prikkene på skjermen, eller for eventuelle klare artefakter. Hvis skanningen er tilfredsstillende, klikker du på haken på høyre side av redigeringsskjermen for å gå videre til neste fase av skanningen.Hvis en artefakt oppdages, holder du nede Skift-tasten og bruker markøren til å omringe artefakten utenfor det tiltenkte skanneområdet. Se etter en rød sirkel som manifesterer seg rundt den uønskede gjenstanden. Klikk deretter på Slett data-knappen merket med et søppelboksikon på høyre verktøylinje.For å starte den manuelle justeringen, trykk på Juster-knappen, representert av et puslespillbrikkeikon på verktøylinjen til høyre. Klikk og dra ett sett med skannede data til hver justeringsramme. Plasser gruppe én i den faste boksen og gruppe to i den flytende boksen.Bruk høyreklikkfunksjonen til å orientere de to halvdelene av skanningen, der den ene siden viser prøvens eksteriør og den andre viser interiøret. Juster de to halvdelene slik at silhuettene deres stemmer overens når de legges oppå. Bruk den midterste rulleknappen på musen til å zoome inn og ut på prøven.Identifiser tre forskjellige landemerker på hvert sett med skannedata som er synlige i begge settene, og som fungerer som justeringspunkter. For å velge tilsvarende justeringspunkter, trykk skift og venstreklikk på det første av tre valgte punkter i hver gruppe data. Etter å ha valgt to tilsvarende punkter, observer en rød prikk som vises på de valgte posisjonene.Kontroller justeringsresultatet i den større ruten under de to halvdelene. Hvis skanningen er godt justert, gå videre til optimalisering. For å gjøre om valget av justeringspunkter, trykk på kontrolltasten pluss Z for å angre tidligere valg, eller klikk på X-boksen øverst til høyre i hver rute.Etter ferdigstillelse, eksporter modellen i både 3mf og obj filformater. Lagre filene i mappen som ble opprettet i begynnelsen av skanneprosessen.

Research

JoVE Journal

Medicine

3D Scanning Following En Bloc Resection of Solid Tumor for Virtual Mapping of Cancer Resections

Enhanced Communication of Tumor Margins Using 3D Scanning and Mapping

After oncologic resection of malignant tumors, specimens are sent to pathology for processing to determine the surgical margin status. These results are ...

3D Scanner Set Up and Specimen Handling for Scanning and Virtual Mapping of Cancer Resections

3D-skanneroppsett og prøvehåndtering for skanning og virtuell kartlegging av kreftreseksjoner

Creating a Virtual 3D Specimen Map of Cancer Resections to Improve Multidisciplinary Care

Opprette et virtuelt 3D-prøvekart over kreftreseksjoner for å forbedre tverrfaglig omsorg