Name: integrating augmented reality tools in breast cancer related lymphedema prognostication and diagnosis
Uploaded: 2020-02-06T12:00:00
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Diese Studie wurde von den Institutional Review Boards der Autoreninstitutionen genehmigt. Dieses Protokoll gilt für knotenpositive (d.h. N>1 nach dem TNM-Staging-System)14 Brustkrebserkrankungen, die LVI und/oder ENE zeigen.
1. Echtzeit-Armmessungen
<ol><li>Installieren Sie die kostenlose herunterladbare Anwendung (z. B. Captevia) auf einem Tablet-Computer.</li>
	<li>Nehmen Sie einen Marker mit der kontrastreichen Farbe im Vergleich zur Haut des Patienten (z. B. wei...

<ol>
	<li>Michelotti, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tackling+the+diversity+of+breast+cancer+related+lymphedema:+Perspectives+on+diagnosis,+risk+assessment,+and+clinical+management.">Tackling the diversity of breast cancer related lymphedema: Perspectives on diagnosis, risk assessment, and clinical management.</a> Breast. 44, 15-23 (2018).</li><li>Noguchi, M., Yokoi, M., Nakano, Y., Ohno, Y., Kosaka, T., Singh, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axillary+reverse+mapping+in+breast+cancer.">Axillary reverse mapping in breast cancer.</a> Radioisotopes - Applications in Bio-Medical Science. , (2011).</li><li>Wilke, L. 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L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Risk+factors+for+lymphoedema+in+women+with+breast+cancer:+A+large+prospective+cohort.">Risk factors for lymphoedema in women with breast cancer: A large prospective cohort.</a> Breast. 28, 29-36 (2016).</li><li>Sun, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+need+for+preoperative+baseline+arm+measurement+to+accurately+quantify+breast+cancer-related+lymphedema.">The need for preoperative baseline arm measurement to accurately quantify breast cancer-related lymphedema.</a> Breast Cancer Research and Treatment. 157 (2), 229-240 (2016).</li><li>Deltombe, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+and+limits+of+agreement+of+circumferential,+water+displacement,+and+optoelectronic+volumetry+in+the+measurement+of+upper+limb+lymphedema.">Reliability and limits of agreement of circumferential, water displacement, and optoelectronic volumetry in the measurement of upper limb lymphedema.</a> Lymphology. 40 (1), 26-34 (2007).</li><li>Tewari, N., Gill, P. G., Bochner, M. A., Kollias, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+volume+displacement+versus+circumferential+arm+measurements+for+lymphoedema:+implications+for+the+SNAC+trial.">Comparison of volume displacement versus circumferential arm measurements for lymphoedema: implications for the SNAC trial.</a> ANZ Journal of Surgery. 78 (10), 889-893 (2008).</li><li>Cau, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+study+between+circumferential+method+and+laser+scanner+3D+method+for+the+evaluation+of+arm+volume+in+healthy+subjects.">Comparative study between circumferential method and laser scanner 3D method for the evaluation of arm volume in healthy subjects.</a> Journal of Vascular Surgery: Venous and Lymphatic Disorders. 4 (1), 64-72 (2016).</li><li>Hameeteman, M., Verhulst, A. C., Vreeken, R. D., Maal, T. J., Ulrich, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+stereophotogrammetry+in+upper-extremity+lymphedema:+An+accurate+diagnostic+method.">3D stereophotogrammetry in upper-extremity lymphedema: An accurate diagnostic method.</a> Journal of Plastic, Reconstructive &amp; Aesthetic Surgery. 69 (2), 241-247 (2016).</li><li>Amin, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> AJCC Cancer Staging Manual. , (2017).</li><li>Kamper, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+Perceived+Effect+scales+provided+reliable+assessments+of+health+transition+in+people+with+musculoskeletal+disorders,+but+ratings+are+strongly+influenced+by+current+status.">Global Perceived Effect scales provided reliable assessments of health transition in people with musculoskeletal disorders, but ratings are strongly influenced by current status.</a> Journal of Clinical Epidemiology. 63 (7), 760-766 (2010).</li></ol>

Die Verwendung eines genauen und zuverlässigen Instruments für die Messung des Gliedmaßenvolumens ist bei Brustkrebsüberlebenden obligatorisch, da eine frühe Diagnose von BCRL mit verbesserten Ergebnissen zusammenhängt. Darüber hinaus sollten bei der Identifizierung von Personen mit hohem Risiko nicht nur klinische und chirurgische Daten, sondern auch tumorspezifische pathologische Merkmale berücksichtigt werden. Diese Studie zeigt die Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit eines neuen tragbaren 3DLS-Geräts bei...

Brustkrebsbedingte Lymphödeme (BCRL) ist flüssigkeitsretention in der oberen Extremität, die nach einer Axillary-Operation und/oder Strahlentherapie bei ca. 20-80% der Brustkrebspatientinnen mit Lymphknotenmetastasen (N>1)1,2,3auftritt. Dieser Zustand führt zu Schwellung der Gliedmaße mit anschließender reduzierter Funktionalität, erhöhtes Risiko von Komorbiditäten, Frustration, Angst, und Depression4,5. BCRL gilt derzeit als langjährige Bedrohung für Brustkrebs-Überlebende, da es bis zu 9 Jahre nach Operation6auftreten kann.
BcRL Pathogenese ist ein Thema der lebhaften Debatte unter Brustkrebs-Spezialisten. Daher haben mehrere Studien gezeigt, dass es nicht nur mit axillären Interventionen, sondern auch mit systemischen Behandlungen wie Taxane-basierte Chemotherapie und Anti-HER2-Therapie7,8zusammenhängen könnte. Darüber hinaus gibt es neuere Beweislinien, die darauf hindeuten, dass tumorspezifische pathologische Merkmale an seiner Pathogenese beteiligt sind1,6,7. Aus diesem Grund wurde die Invasion von lymphvaskulären Räumen an der Peripherie des Tumors durch neoplastische Zellen (lymphavaskuläre Invasion, LVI) und der Ausdehnung der Metastasierung über die Lymphknotenkapsel (Extra-Knoten-Erweiterung, ENE) als ergänzende Analyse für BCRL-Risikoschichtung6,7vorgeschlagen.
Trotz der neuen Erkenntnisse der BCRL-Biologie bleibt die Armvolumenmessung eine Eckpfeilerphase bei der Diagnose und Nachsorge dieser Patienten9. Für diese Aufgabe gibt es jedoch keine weit verbreiteten Leitlinien. Die Messung mehrerer Umfange über den Arm wurde traditionell verwendet, um sein Gesamtvolumen mit der abgeschnittenen Kegelformel10zu schätzen. Trotz ihrer Zuverlässigkeit mangelt es dieser Umrundungsmethode (CM) jedoch an Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit, insbesondere bei Armformunregelmäßigkeiten11. In letzter Zeit haben sich Augmented-Reality-Methoden wie der dreidimensionale Laserscanner (3DLS) als vielversprechende Werkzeuge zur Messung des oberen Gliedmaßenvolumens12herauskristallisiert. Diese Technologie ist billig, benutzerfreundlich, reproduzierbar und extrem präzise auch in Gegenwart von Gibbousness und Schwellung12,13.
Ziel dieser Studie war es, die Zuverlässigkeit von 3DLS im Vergleich zur Umfangsmethode für die BCRL-Diagnose und -Quantifizierung zu bewerten. Hier wird ein Protokoll für Echtzeitmessungen des oberen Gliedmaßenvolumens mittels 3DLS bei Brustkrebspatientinnen mit erhöhtem BCRL-Risiko detailliert beschrieben.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Structure sensor + Captevia V3.1</td>
			<td>Rodin4D, Rodin SAS</td>
			<td></td>
			<td>Three dimensional laser scanner</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

integrating augmented reality tools in breast cancer related lymphedema prognostication and diagnosis

Brustkrebsbedingte Lymphödeme (BCRL) ist ein schädlicher Zustand, der durch Flüssigkeitsansammlung in der oberen Extremität bei Brustkrebspatientinnen gekennzeichnet ist, die einer Axillary-Operation und/oder Bestrahlung unterzogen werden. Seine Ätiologie ist multifaktoriell und umfasst auch tumorspezifische pathologische Merkmale, wie lymphavaskuläre Invasion (LVI) und extranodale Erweiterung (ENE). Bis heute liegen keine weit verbreiteten Richtlinien für die Frühdiagnose von BCRL vor. Hier zeigen wir ein Protokoll für eine digital unterstützte BCRL-Bewertung mit einem 3D-Laserscanner (3DLS) und einem Tablet-Computer. Es wurde speziell in einer Entdeckungskohorte von Hochrisiko-Brustkrebspatientinnen optimiert. Diese Studie bietet einen Proof-of-Prinzip, dass Augmented-Reality-Tools wie 3DLS in die klinische Arbeit von BCRL integriert werden können, um eine präzise, reproduzierbare, zuverlässige und kostengünstige Diagnose zu ermöglichen.

Dies war eine Pilot-Einzelblindstudie, randomisierte kontrollierte Studie mit erwachsenen Personen. Die Kriterien für die Eingliederung waren folgende: 1) junge Erwachsene im Alter von >18 und <45; 2) Normalgewicht (Body-Mass-Index, BMI, >18 und <25 kg/m2); 3) Fehlen jeglicher Art von Hautläsion auf der oberen Gliedmaßenebene; 4) Fehlen von Trauma und/oder jede Art von Zustand in der Lage, Armstruktur und Volumen zu ändern. Die Ausschlusskriterien: 1) kardiovaskuläre Komor...

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Integrating Augmented Reality Tools in Breast Cancer Related Lymphedema Prognostication and Diagnosis

Brustkrebs-bedingte Lymphödeme sind häufig bei Brustkrebs-Überlebenden, aber es gibt nicht weit verbreitete Richtlinien für seine Diagnose und Quantifizierung. Hier führen wir ein zuverlässiges und kostengünstiges Protokoll ein, um das Volumen der oberen Gliedmaßen bei Brustkrebspatientinnen zu definieren, zu quantifizieren und zu vergleichen.

Integration von Augmented Reality Tools in Breast Cancer Related Lymphödem Prognostication and Diagnosis

Breast cancer related lymphedema (BCRL) is a detrimental condition characterized by fluid accumulation in the upper limb in breast cancer patients ...

Das dreidimensionale Laserscan-Gerät ermöglicht eine schnelle und reproduzierbare Messung des oberen Gliedmaßenvolumens ohne direkten Kontakt mit der Haut der Patienten. Darüber hinaus ist die Technologie kostengünstig, benutzerfreundlich, reproduzierbar und extrem präzise, auch bei Gibbousness und Schwellung. Demonstriert wird das Verfahren von Dr.Lorenzo Lippi aus unserer Forschungsgruppe.Beginnen Sie mit der Installation einer kostenlosen herunterladbaren 3D-Laser-Scanning-Anwendung auf einem Tablet-Computer. Als nächstes verwenden Sie einen Marker mit der höchsten Kontrastfarbe im Vergleich zur Haut des Patienten, um die Haut der oberen Extremität zu markieren, die an fünf Zentimetern Markierungen vom Handgelenk bis zum Ellenbogen und vom Ellenbogen bis zum proximalen Teil des Arms analysiert werden soll. Zeichnen Sie Die Umfänge um die obere Extremität, um auf der Ebene jedes Wahrzeichens analysiert zu werden, und positionieren Sie den Patienten in einer aufrechten Position in einem Raum mit genügend Platz, um sich um sie herum zu bewegen.Heben Sie die obere Extremität des Patienten anterior um 90 Grad an und bitten Sie den Patienten, in dieser Position zu bleiben, ohne sich für die gesamte Dauer des Scans zu bewegen. Verknüpfen Sie ein 3D-Laserscannergerät mit dem Tablet und öffnen Sie die 3D-Laserscanner-Anwendung. Geben Sie die Anmeldeinformationen des Patienten in die Patientendatenbank ein und klicken Sie auf Verbindung und Plus, um einen neuen Patienten einzugeben.Wenn alle Patienteninformationen eingegeben wurden, klicken Sie auf das 3D-Symbol, und verwenden Sie zwei Finger, um den Abstand und die Größe des Würfels auf dem Bildschirm anzupassen, um den zu untersuchenden Bereich auszuwählen. Klicken Sie auf Scannen und starten Sie den dreidimensionalen Scan, indem Sie die obere Extremität des Patienten auf allen Ebenen des Raumes umrahmen und sich mehrmals aus allen Winkeln um die Extremität drehen, um die Qualität des aufgenommenen Bildes zu optimieren. Wenn die Erfassung abgeschlossen ist, drücken Sie die Taste.Überarbeiten Sie dann das Formular, um eventuelle Anschaffungsmängel oder fehlende Teile zu bewerten. Wählen Sie als Nächstes die Erfassung aus, und drücken Sie das Symbol, um eine E-Mail einzugeben und die Datei zu senden. Laden Sie auf dem Desktop-Computer die per E-Mail gesendeten Daten herunter und legen Sie ein USB-Laufwerk mit der Softwarelizenz für die 3D-Laserscanner-Software ein.Nachdem Sie die Datendatei geöffnet haben, zeigen Sie den Scan an, und klicken Sie auf Neue Patienten erstellen. Wählen Sie im Dateimenü die Patientendatei aus und wählen Sie den Scan aus. Klicken Sie auf Extrahieren.Wählen Sie den extrahierten Scan aus, und klicken Sie auf Reinigung. Wählen Sie als Nächstes das Bild aus, und richten Sie das Bild im Raum mithilfe der Hautmarkierungen aus, um alle im Scan enthaltenen Segmente auf den verschiedenen Achsen bei Bedarf abzuschneiden. Überprüfen Sie die Schnittzahl, und benennen Sie die Form, die aus dem Scan gewonnen wurde.Klicken Sie auf Erstellen einer neuen Form, um die Formachse auf den drei Ebenen des Raums auszurichten. Klicken Sie auf Weiter, und warten Sie auf die Generierung des endgültigen Formulars, und klicken Sie auf Ende. Wählen Sie das verarbeitete Formular aus, und klicken Sie auf Öffnen.Die Software liefert das Gesamtvolumen des verarbeiteten Formulars. Klicken Sie dann auf Volumen, um das Volumen der verschiedenen Abschnitte zu berechnen, und verschieben Und wählen Sie den oberen und unteren Rand des Abschnitts aus, aus dem das Volumen extrahiert werden soll. In dieser repräsentativen Studie wurden 30 gesunde männliche und weibliche Erwachsene und 30 Brustkrebspatientinnen, die später an Brustkrebs-bedingten Lymphödemen erkrankten, bewertet.Die Armvolumenmessungen wurden sowohl mit den Umrundungs- als auch mit 3D-Laserscannermethoden durchgeführt. In beiden Gruppen zeigten beide Methoden eine hohe Inter- und Intraoperatorenreproduzierbarkeit mit einem mittleren R-Quadrat von 0,99 für beide Techniken. Dementsprechend zeigte auch der Mittelwert der 3D-Laserscanner-Volumenberechnungen eine starke Korrelation mit denen der Umfangsmethode in beiden Gruppen, wie das Bland-Altman-Diagramm bestätigt, das ein hohes Maß an Übereinstimmung und Konsistenz zwischen den beiden verschiedenen Messungen aufweist.Obwohl vor und nach einer komplexen dekongestiven Behandlung bei beiden Techniken in der Brustkrebs-Patientengruppe Unterschiede beobachtet wurden, war die Korrelation der 3D-Laserscanner-Methode höher als bei der Umgrenzungsmethode. Dieses Verfahren kann in jedem physiologischen oder pathologischen Zustand verwendet werden, die eine volumetrische Bewertung eines beliebigen Teils des Körpers erfordern. Die Verwendung dieser Technik in einem klinischen Umfeld kann mehrere Probleme im Zusammenhang mit der Standardisierung volumetrischer Messungen bei Brustkrebs-bedingten Lymphödemen lösen.

Research

JoVE Journal

Medicine

Multi-modal Imaging of Angiogenesis in a Nude Rat Model of Breast Cancer Bone Metastasis Using Magnetic Resonance Imaging, Volumetric Computed Tomography and Ultrasound

Multimodale Bildgebung von Angiogenese in einem Nude Rattenmodell der Brustkrebs Knochenmetastasen mittels Magnetresonanztomographie, volumetrische Computertomographie und Ultraschall

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell ...

Forschung

Medizin

Profiling of Estrogen-regulated MicroRNAs in Breast Cancer Cells

Profiling von Östrogen-regulierte MicroRNAs in Brustkrebszellen

Estrogen plays vital roles in mammary gland development and breast cancer progression. It mediates its function by binding to and activating the estrogen ...

Quantification of Breast Cancer Cell Invasiveness Using a Three-dimensional (3D) Model

Quantification of Breast Cancer Cell Invasiveness Using a Three-dimensional 3D Model

Quantifizierung der Brustkrebs-Zelle Invasivität Mit einem Drei-dimensionale (3D) Modell

It is now well known that the cellular and tissue microenvironment are critical regulators influencing tumor initiation and progression. Moreover, the ...

Voluntary Breath-hold Technique for Reducing Heart Dose in Left Breast Radiotherapy

Freiwillige Atemanhaltetechnik zur Verringerung der Herz-Dose in der linken Brust Strahlentherapie

Breath-holding techniques reduce the amount of radiation received by cardiac structures during tangential-field left breast radiotherapy. With these ...

Mammosphere Formation Assay from Human Breast Cancer Tissues and Cell Lines

Mammosphere Formation Assay von Menschen Brustkrebs Geweben und Zelllinien

Similar to healthy tissues, many blood and solid malignancies are now thought to be organised hierarchically, with a subset of stem-like cancer cells that ...

In Vivo and Ex Vivo Approaches to Study Ovarian Cancer Metastatic Colonization of Milky Spot Structures in Peritoneal Adipose

In Vivo and Ex Vivo Approaches to Study Ovarian Cancer Metastatic Colonization of Milky Spot Structures in Peritoneal Adipose

In vivo und ex vivo Ansätze für Eierstockkrebs Metastatische Colonization von Milky Punktstrukturen in Peritoneal Fettgewebe Studieren

High-grade serous ovarian cancer (HGSC), the cause of widespread peritoneal metastases, continues to have an extremely poor prognosis; fewer than 30% of ...

Systems Biology of Metabolic Regulation by Estrogen Receptor Signaling in Breast Cancer

Systembiologie der Stoffwechselregulation von Estrogen Receptor Signaling bei Brustkrebs

With the advent of the -omics approaches our understanding of the chronic diseases like cancer and metabolic syndrome has improved. However, effective ...

An Orthotopic Mouse Model of Spontaneous Breast Cancer Metastasis

Ein orthotopen Mausmodell des Spontan Metastasierung von Brustkrebs

Metastasis is the primary cause of mortality of breast cancer patients. The mechanism underlying cancer cell metastasis, including breast cancer ...

Studying the Role of Alveolar Macrophages in Breast Cancer Metastasis

Untersuchung der Rolle von Alveolarmakrophagen in Metastasierung von Brustkrebs

This paper describes the application of the syngeneic model of breast cancer (4T1) to the studies on a role of pulmonary alveolar macrophages in cancer ...

Combining Augmented Reality and 3D Printing to Display Patient Models on a Smartphone

Kombinieren von Augmented Reality und 3D-Druck zum Anzeigen von Patientenmodellen auf einem Smartphone

Augmented reality (AR) has great potential in education, training, and surgical guidance in the medical field. Its combination with three-dimensional (3D) ...