Name: Author Spotlight: 3D Scanning and Augmented Reality for Enhanced Cancer Surgery Communication
Uploaded: 2023-12-15T14:55:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Enhanced Communication of Tumor Margins Using 3D Scanning and Mapping at JoVE.com

Bu çalışma, Vanderbilt Klinik Onkoloji Araştırma Kariyer Geliştirme Programı (K12 NCI 2K12CA090625-22A1), NIH / Ulusal Sağırlık ve İletişim Bozuklukları Enstitüsü (R25 DC020728), Vanderbilt-Ingram Kanser Merkezi Destek Hibesi (P30CA068485) ve Amerika'da Yüzmek.

Bu protokol Vanderbilt Üniversitesi Tıp Merkezi'nde IRB#221597 kapsamında gerçekleştirildi. Hastalar, ameliyattan önce cerrahi örneklerinin ex vivo 3D taraması ve dijital haritalanması ve taramalarının bir 3D numune modeli biyodeposuna eklenmesi için yazılı onay verdiler. Çalışmaya dahil edilme kriterleri, cerrahi rezeksiyon yapılan, şüpheli veya biyopsi ile kanıtlanmış baş ve boyun neoplazmı olan 18 yaş ve üstü hastalardı. Cerrah ve patolog tercihine ve personel uygunluğuna göre 3...

Advanced CAD Imaging for Surgical Margin Analysis in Cancer Care

<ol>
	<li>Looser, K. G., Shah, J. P., Strong, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+significance+of+&amp;#34;positive&amp;#34;+margins+in+surgically+resected+epidermoid+carcinomas.">The significance of &amp;#34;positive&amp;#34; margins in surgically resected epidermoid carcinomas.</a> Head Neck Surg. 1 (2), 107-111 (1978).</li><li>Binahmed, A., Nason, R. W., Abdoh, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+clinical+significance+of+the+positive+surgical+margin+in+oral+cancer.">The clinical significance of the positive surgical margin in oral cancer.</a> Oral Oncol. 43 (8), 780-784 (2007).</li><li>Orosco, R. K., 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=Positive+surgical+margins+in+the+10+most+common+solid+cancers.">Positive surgical margins in the 10 most common solid cancers.</a> Sci Rep. 8 (1), 5686 (2018).</li><li>Prasad, K., 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=Trends+in+positive+surgical+margins+in+cT3-T4+oral+cavity+squamous+cell+carcinoma.">Trends in positive surgical margins in cT3-T4 oral cavity squamous cell carcinoma.</a> Otolaryngol Head Neck Surg. 169 (5), 1200-1207 (2023).</li><li>Byers, R. M., Bland, K. I., Borlase, B., Luna, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+prognostic+and+therapeutic+value+of+frozen+section+determinations+in+the+surgical+treatment+of+squamous+carcinoma+of+the+head+and+neck.">The prognostic and therapeutic value of frozen section determinations in the surgical treatment of squamous carcinoma of the head and neck.</a> Am J Surg. 136 (4), 525-528 (1978).</li><li>DiNardo, L. J., Lin, J., Karageorge, L. S., Powers, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy,+utility,+and+cost+of+frozen+section+margins+in+head+and+neck+cancer+surgery.">Accuracy, utility, and cost of frozen section margins in head and neck cancer surgery.</a> Laryngoscope. 110 (10 Pt 1), 1773-1776 (2000).</li><li>Gandour-Edwards, R. F., Donald, P. J., Lie, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+utility+of+intraoperative+frozen+section+diagnosis+in+head+and+neck+surgery:+a+quality+assurance+perspective.">Clinical utility of intraoperative frozen section diagnosis in head and neck surgery: a quality assurance perspective.</a> Head Neck. 15 (5), 373-376 (1993).</li><li>Ikemura, K., Ohya, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+accuracy+and+usefulness+of+frozen-section+diagnosis.">The accuracy and usefulness of frozen-section diagnosis.</a> Head Neck. 12 (4), 298-302 (1990).</li><li>Remsen, K. A., Lucente, F. E., Biller, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+of+frozen+section+diagnosis+in+head+and+neck+neoplasms.">Reliability of frozen section diagnosis in head and neck neoplasms.</a> Laryngoscope. 94 (4), 519-524 (1984).</li><li>Weinstock, Y. E., Alava, I., Dierks, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pitfalls+in+determining+head+and+neck+surgical+margins.">Pitfalls in determining head and neck surgical margins.</a> Oral Maxillofac Surg Clin North Am. 26 (2), 151-162 (2014).</li><li>Catanzaro, S., 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=Intraoperative+navigation+in+complex+head+and+neck+resections:+indications+and+limits.">Intraoperative navigation in complex head and neck resections: indications and limits.</a> Int J Comput Assist Radiol Surg. 12 (5), 881-887 (2017).</li><li>Black, C., Marotti, J., Zarovnaya, E., Paydarfar, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+evaluation+of+frozen+section+margins+in+head+and+neck+cancer+resections.">Critical evaluation of frozen section margins in head and neck cancer resections.</a> Cancer. 107 (12), 2792-2800 (2006).</li><li>Miller, 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=Virtual+3D+specimen+mapping+in+head+&amp;+neck+oncologic+surgery.">Virtual 3D specimen mapping in head &amp; neck oncologic surgery.</a> Laryngoscope. , (2023).</li><li>Sharif, K. 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+computer-aided+design+margin:+Ex+vivo+3D+specimen+mapping+to+improve+communication+between+surgeons+and+pathologists.">The computer-aided design margin: Ex vivo 3D specimen mapping to improve communication between surgeons and pathologists.</a> Head Neck. 45 (1), 22-31 (2023).</li><li>Sharif, K. 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=Enhanced+intraoperative+communication+of+tumor+margins+using+3D+scanning+and+mapping:+the+computer-aided+design+margin.">Enhanced intraoperative communication of tumor margins using 3D scanning and mapping: the computer-aided design margin.</a> The Laryngoscope. 133 (8), 1914-1918 (2023).</li></ol>

Geleneksel olarak, rezeke edilmiş bir kanser örneğinin görsel bir temsili yoktur. Patolojik işlem genellikle numuneyi yok eder. Önceki çalışmalar, onkolojik örneklerin 3D taramasının fizibilitesini ve faydasını ve ardından patolojik işlemeyi temsil eden 3D numune haritaları oluşturmak için modellerin sanal açıklamasını göstermiştir 13,14,15. Bu, multidisipliner bakım ekibine kanser örneğinin anatomik ...

Onkolojik rezeksiyonun amacı, tümör hücrelerinden mikroskobik olarak temizlenmiş cerrahi sınırlar ile kanserin tamamen çıkarılmasıdır. Baş-boyun kanserinde cerrahi sınır durumu en önemli patolojik risk faktörüdür1. Pozitif bir cerrahi sınır, 5 yıllık lokal nüks ve tüm nedenlere bağlı mortalite riskini %>90 oranında artırır2. Son yıllarda tıbbi teknoloji ve cerrahi tekniklerdeki gelişmelere rağmen, baş-boyun kanserinde pozitif marj oranları yüksek kalmaktadır3. Lokal olarak ilerlemiş ağız boşluğu kanserleri için, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki pozitif marj oranı %18,1'dir4.
Baş ve boyun cerrahları için tam onkolojik rezeksiyonu sağlamak ve çevre yapıların bozulmasını en aza indirmek için, donmuş kesit analizi (FSA) ile intraoperatif kenar örneklemesi yapılır. FSA, yaygın olarak kullanılan ve bakım standardı olan hızlı bir intraoperatif patoloji konsültasyonu sağlar 5,6,7,8,9. Taze doku dondurulur, ince dilimlenir, bir cam lam üzerine yerleştirilir ve hasta hala anestezi altındayken hemen yorumlanmak üzere boyanır.
Baş ve boyun onkolojik örnekleri, baş ve boyun kanseri örneklerinin anatomik karmaşıklığı, gözler, yüz ve önemli sinirler ve damar sistemi gibi hayati yapılara yakınlık göz önüne alındığında geniş eksizyon için baş ve boyun bölgesinde minimum rezerv ve rezeke edilen örnekte sıklıkla bulunan çoklu doku tipleri (örn. mukoza, kıkırdak, kas, kemik)10,11. Bu nedenle, marj analizine örnek tabanlı bir yaklaşım, cerrah ve patolog arasında gelişmiş bir iletişim düzeyi gerektirir12. Doğru numune oryantasyonunu ve ilgili marjların tartışılmasını sağlamak için genellikle yüz yüze bir görüşme garanti edilir. Bununla birlikte, hasta genel anestezi altındayken cerrahın ameliyathaneden (OR) ayrılmasını veya patoloğun brüt patoloji laboratuvarından ayrılmasını ve iş akışlarını kesintiye uğratmasını gerektirdiğinden, bu her zaman güvenli veya uygulanabilir değildir. Ek olarak, ameliyathane ile patoloji laboratuvarı arasında önemli bir seyahat süresi olabilir veya bazı durumlarda patoloji laboratuvarı tamamen saha dışında olabilir.
FSA'yı takiben, onkolojik numune formalin içinde sabitlenir ve mürekkepleme, kesit alma ve kenar örnekleme yoluyla resmi olarak işlenir. Slaytlar oluşturulur ve nihai bir patoloji raporu oluşturmak için patolog tarafından mikroskobik olarak yorumlanır. Kompleks baş ve boyun kanseri rezeksiyonu için bu genellikle 1-2 hafta sürebilir. Ne yazık ki, numunenin işlenmesi genellikle rezeke edilen kanser numunesinin yok edilmesiyle sonuçlanır. Nihai patoloji raporu, multidisipliner tümör kurulu tartışmaları, adjuvan radyasyon tedavisi planlaması ve pozitif sınırlar ayarlandığında rezeksiyon, onkolojik spesimenin ve patolojik işleminin görsel bir kaydı olmadan devam etmesi gerektiğinden, bu durum daha fazla kafa karışıklığı yaratabilir.
Bu karşılanmamış klinik ihtiyacı karşılamak için cerrahlar, patologlar ve multidisipliner kanser bakım ekibinin diğer üyeleri arasındaki iletişimi geliştirmek için bir 3D tarama ve numune haritalama protokolü geliştirdik.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Computer Aided Design Software</td>
			<td>MeshMixer</td>
			<td></td>
			<td>Virtual annotation software for 3D models</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Camera or Cameraphone</td>
			<td>iPhone</td>
			<td></td>
			<td>May use iPhone camera or any digital camera available&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EinScan SP V2 Platinum Desktop 3D Scanner</td>
			<td>Shining 3D</td>
			<td></td>
			<td>3D scanner hardware</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ExScan Software; Solid Edge SHINING 3D Edition</td>
			<td>Shining 3D</td>
			<td></td>
			<td>3D capture software included with purchase of 3D Scanner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>External Mouse</td>
			<td>Microsoft&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laptop Computer</td>
			<td>Dell XP5</td>
			<td>00355-60734-40310-AAOEM</td>
			<td>Laptop Requirements: 
			USB: 1 &#215;USB 2.0 or 3.0; OS: Win 7, 8 or 10 (64 bit); 
			Graphic Card: Nvidia series; Graphic memory: &#62;1 G; 
			CPU: Dual-core i5 or higher; Memory: &#62;8 G</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsoft Office Suite</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mobile Presentation Cart</td>
			<td>Oklahoma Sound</td>
			<td>PRC450</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PowerPoint Software</td>
			<td>Microsoft Office</td>
			<td></td>
			<td>Presentation software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sit-Stand Mobile Desk Cart</td>
			<td>Seville Classics</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB-c Device Converter</td>
			<td>TRIPP-LITE</td>
			<td>U442-DOCK3-B</td>
			<td>Necessary only if laptop does not have USB</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

enhanced communication of tumor margins using 3d scanning and mapping

Malign tümörlerin onkolojik rezeksiyonundan sonra, cerrahi sınır durumunu belirlemek için örnekler işlenmek üzere patolojiye gönderilir. Bu sonuçlar yazılı bir patoloji raporu şeklinde iletilir. Mevcut bakım standardı patoloji raporu, rezeke edilen dokunun herhangi bir görsel temsili olmaksızın numunenin ve kenar örnekleme bölgelerinin yazılı bir tanımını sağlar. Numunenin kendisi tipik olarak kesit alma ve analiz sırasında imha edilir. Bu genellikle nihai patoloji raporu onaylandığında patologlar ve cerrahlar arasında zorlu bir iletişime yol açar. Ayrıca, cerrahlar ve patologlar, rezeke edilen kanser örneğini görselleştiren multidisipliner kanser bakım ekibinin tek üyeleridir. Bu karşılanmamış ihtiyacı karşılamak için bir 3D tarama ve numune haritalama protokolü geliştirdik. Bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı, mürekkepleme ve kenar boşluğu örnekleme alanlarını açıkça gösteren sanal örneğe açıklama eklemek için kullanılır. Bu harita, multidisipliner kanser bakım ekibinin çeşitli üyeleri tarafından kullanılabilir.

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.

Author Spotlight: 3D Scanning and Augmented Reality for Enhanced Cancer Surgery Communication

3D tarama ve haritalama kullanarak tümör sınırlarının gelişmiş iletişimi

Ekim 2021'den Nisan 2023'e kadar 28 baş ve boyun onkolojik örneği 3D tarandı ve bu protokole göre sanal olarak haritalandı. Bu sonuçlar daha önceyayınlanmıştı 13. Cerrahi örneklerin çoğunluğu skuamöz hücreli karsinom (SCC) (%86, n=24) olup, en sık görülen anatomik alt bölgeler ağız boşluğu (%54, n=15) ve larinks (%29, n=8) idi.
Tüm olgularda, patoloji preparatlarının değerlendirilmesi ve nihai patoloji raporunun dağıtılmasından önce nu...

Watch this Scientific Journal Video about Enhanced Communication of Tumor Margins Using 3D Scanning and Mapping at JoVE.com

Multidisipliner kanser bakım ekibi arasındaki iletişimi geliştirmek amacıyla kanser rezeksiyonlarının 3D taraması ve sanal haritalanması için yeni bir yöntem önerilmiştir.

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

Araştırmamızın kapsamı, multidisipliner kanser bakım ekibi arasında kanser cerrahisi sonuçlarının iletişimini geliştirmek için 3D tarama ve artırılmış gerçeklik teknolojisini kullanmaktır. Daha spesifik olarak, bir cerrahın kanseri daha hassas bir şekilde yeniden incelemesine ve daha kesin radyasyon tedavisine izin vermesini umuyoruz. Hastane ortamında, alan genellikle sınırlıdır ve ekstra personel ve ekipman için ek alan bulmak zor olabilir.Bu protokoldeki öğrenme eğrisi, özellikle 3D tarama ve bilgisayar destekli tasarım konusunda önceden deneyimi olmayanlar için de zorlayıcı olabilir. Kanser örnekleri için bir 3D tarama ve sanal haritalama protokolü oluşturduk ve yazılı patoloji raporlarının yanında kalıcı bir görsel kayıt sağladık. Bu, tüm kanser bakım ekibi için güçlü bir iletişim aracıdır ve şu anda multidisipliner tümör kurulu tartışmalarında ve adjuvan radyasyon tedavisi tedavi planlamasında araştırılmaktadır.Bir cerrahi numune patolojik analiz için işlendiğinde, genellikle herhangi bir görsel dokümantasyon olmadan imha edilir. Bu, uzun yazılı patoloji raporlarıyla sonuçlanır ve genellikle yakın veya pozitif bir marj durumunda zorlu klinik senaryolara yol açabilir. Araştırma protokolümüz, rezeke edilen kanser örneğinin etkileşimli, kalıcı bir görsel kaydını oluşturur.Protokolümüz, cerrahi olarak rezeke edilen bir onkolojik örneğin yeni bir görsel temsilini ve patolojik olarak nasıl işlendiğinin bir haritasını sunmaktadır. Bu veriler daha önce mevcut değildi ve şimdi sağlayıcıların referans, multidisipliner bakım tartışmaları ve gelecekteki tedavi planlaması için bir örneğe bakmalarına izin veriyor.