Forskning av implikasjonen av tredimensjonal utskriftsteknologi på nyrekirurgi
Mar 18, 2022
Kontakt: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com
Francesco Esperto, Francesco Pratal og et al.
Introduksjon
Tredimensjonal utskrift(3DP) har dukket opp på slutten av 1980-tallet, men dens anvendelse innen det medisinske feltet dateres til 2000-tallet [1]. Inntil nylig var bruken hovedsakelig begrenset til ortopedi og tannbehandling. Somtredimensjonale(3D)-skrivere har blitt mer utbredt og rimeligere, en rask økning i bruken av 3DP(Tredimensjonal utskrift) i medisin er registrert. For tiden er flere typer teknologier tilgjengelige for utskrift, slik som bindemiddelstråler, materialjetting, karfotopolymeriseringsteknologier og pulversjiktfusjon; dessuten 3D(tredimensjonale) skrivere kan nå generere gjenstander fra forskjellige materialer som plast, voks, keramikk og metall [2]. De siste årene har 3DP(Tredimensjonal utskrift)-teknologi (3DPT)(Tredimensjonal utskriftsteknologi)tillot produksjonsmodeller å produsere faksimiler av pasientenes organer, til og med hele kroppsdeler, som skal brukes til treningsformål og for å forbedre kirurgisk planlegging. Dessuten representerer introduksjonen av kunstige virkeligheter skapt ved hjelp av programvare (virtuell virkelighet VR, utvidede virkeligheter) et ytterligere skritt i 3DPT(Tredimensjonal utskriftteknologi)slik at kirurgen kan utføre veiledet kirurgi uten å gi opp konsentrasjonen på operasjonsfeltet. Målet med denne gjennomgangen er å undersøke anvendelsen av 3DP(Tredimensjonal utskrift)i nyrekirurgi; spesielt fokuserer vi på kirurgisk planlegging, pasientopplæring, opplæring og utvidet virkelighet (AR). 3DP(Tredimensjonal utskrift)og kirurgisk planlegging Preoperativ planlegging er avgjørende for å forbedre kirurgiske resultater og for å redusere mulige intra- eller postoperative komplikasjoner. 3D(tredimensjonale)modeller (3DM) kan spille en viktig rolle i å hjelpe kirurger til å forstå pasientspesifikk anatomi og veilede deres intraoperative beslutninger.3D anatomiske replikaer skrevet ut direkte fra pasientenes DICOM-bilder (CT-skanning eller MR) har blitt brukt for å hjelpe informasjon i preoperativt arbeid. planlegging av komplekse kirurgiske prosedyrer og forsøk på å redusere perioperative komplikasjoner[3]. Kirurgisk planlegging med 3DM(Tredimensjonale modeller)har betydelige fordeler i forhold til dagens todimensjonale (2D) bilder. Kirurger har en mer realistisk oversikt og bedre forståelse av området der de skal utføre operasjonen. Mulige fordeler gitt fra disse modellene er bedre beslutningstaking og følgelig økt kirurgisk tillit.
Behandling for nyresykdom: Cistanche urt & cistanche ekstrakt
Applikasjoner av 3DP(Tredimensjonal utskrift)i Nephron Sparing Surgery (NSS) Mer enn halvparten av publikasjonene om 3DM(Tredimensjonalmodeller) i urologi rapporterte kirurgisk planlegging som sitt primære resultat. I epoken med nefronbesparende kirurgi (NSS), på grunn av den komplekse anatomien og vaskulaturen, er potensiell forlenget nyreiskemi, og den ofte uklare tumordybdeinvasjonen, ikke overraskende at flertallet av studiene har fokusert oppmerksomheten på nyrekreft [ 3].
Selv om ablative teknikker og aktiv overvåking er mulige valg hos utvalgte pasienter, representerer kirurgisk behandling for nyremasser fortsatt gullstandarden og har utviklet seg, gjennom årene, til en NSS-tilnærming. Fram til 2011 var det ingen studier som viste bedre resultater av partiell nefrektomi (PN) i stedet for radikal nefrektomi (RN)[4]. I 2012 demonstrerte Sun og medarbeidere for første gang at i multivariabel analyse hadde pasienter som gjennomgikk PN signifikant mindre sannsynlighet for å dø for dødelighet av andre årsaker (OCM) sammenlignet med RN-kohorten (p =0.04) , som sier at PN bør tilbys "når det er teknisk mulig"[5]. Likevel, gjennomførbart betyr ikke alltid lett: høyere RENALscore-masser er mer utsatt for å resultere i høyere Clavien-Dindo postoperative komplikasjoner(p=0.043) og et betydelig fall i postoperativ nyrefunksjon(p{{11} }.004), på grunn av kirurgisk kompleksitet [6]. Før man vurderer kirurgiske utfall, kan preoperativ planlegging være sterkt påvirket av 3DM(Tredimensjonale modeller), spesielt ved komplekse nyremasser.
Urologi har gått fra åpen til minimalt invasiv kirurgi (MIS) og fra radikal organeksstirpasjon til NSS. Som et resultat må kirurger stole på modeller som kan gi dem en bedre forståelse av pasientens sykdommer som hjelper til med å forbedre kirurgisk planlegging. Silberstein et al. i 2014 utførte 5 PN-er (4 robotiske og 1 åpen) med fullstendig eksisjon av nyremasser etter å ha laget 5 tilpassede, pasientspesifikke 3D-nyremodeller [7]. Hovedkarakteristikken til disse modellene var de forsterkede nyrelesjonene som var mistenkelige for malignitet. I denne studien ble alle intervensjoner vellykket utført med en gjennomsnittlig iskemitid på 21 minutter, alle kirurgiske marginer var negative og komplikasjoner minimale. En foreløpig rapport av Zhang et al. viste at hos pasienter med T1 nyremasser kvalifisert for NSS, 3DMs(Tredimensjonale modeller)hadde høyere skår i kirurgisk planlegging [8]. Videre uttalte de to involverte kirurgene at intraoperativ konsultasjon av 3DM var nyttig for forholdet mellom svulsten og omkringliggende vev, reseksjonsdybden og unngåelse av skader i nøkkelstrukturer som nyrehilum. Imidlertid ingen spesifikke spørsmål om hvordan 3DMs(Tredimensjonale modeller)berørte beslutninger om kirurgisk planlegging ble administrert.
Etter 1 år, valgte Wake et al. 10 nyre-neoplasmer som scoret mer enn 5 (område 6-10) ved RENALnephrometri score og sendte inn 2D-bilder før 3DMs(Tredimensjonale modeller)til tre erfarne urologiske onkologiske kirurger [9]. Etter innsending av modeller var 30-50 prosent av kirurgene tilbøyelige til å endre den kirurgiske tilnærmingen, med størst innvirkning på transperitoneal eller retroperitoneal tilnærming og fastklemming.
Porpiglia et al. evaluerte nytten av 3D(tredimensjonale)trykte nyremodeller og kirurgens oppfatning. Basert på deres data, 3DMs(Tredimensjonale modeller)så ut til å påvirke kirurger i valget av den mest hensiktsmessige typen iskemi (off-clamp vs global ischemi vs partiell ischemi) og typen reseksjon som skulle utføres (enukleasjons- eller enukleatseksjon) uten forskjell på grunnlag av kirurgens erfaring [10].
Behandling for nyresykdom: Cistanche urt & cistanche ekstrakt
God planlegging betyr imidlertid ikke alltid gode kirurgiske resultater. Mange studier har fokusert oppmerksomheten også på resultater etter 3DM(Tredimensjonale modeller)visualisering og i hvilken grad de kan påvirke operasjoner. I en mulighetsstudie av Rundstedt et al. ble det utviklet en pasientspesifikk presurgisk protokoll for robotassistert PN (RAPN) [1]. I deres studie gjennomgikk 10 pasienter med solide nyremasser RAPN etter preoperativ øving ved bruk av 3D(tredimensjonale)-trykte nyremodeller laget av et silisiumbasert materiale.RENALnephrometri score var mellom 7 og 11 (gjennomsnittlig 8,9). Forfatterne sammenlignet reseksjonstidene til modellen og svulsten. Resultatene deres viste ingen statistisk signifikant forskjell mellom 3DM(Tredimensjonale modeller)og den utskårne svulsten i gjennomsnittlig reseksjonstid (6:58 vs 8:22 min, p=0.162), og volumer skåret ut (38.50 vs. 41.79 mm³, p=0.976. Kun 1/10 pasienter hadde positive kirurgiske marginer. Forfatterne konkluderte med at pre-kirurgisk repetisjon kunne forbedre reseksjonsstrategien betydelig, men denne studien mangler en kontrollgruppe. En annen mulighetsstudie som undersøker hvordan 3D(tredimensjonale)trykte nyremodeller kan påvirke kirurgiske prosedyrer ble utført av Maddox et al. [12]. Med det formål å tillate preoperativ og robotisk kirurgisk simulering, konstruerte forfattere pasientspesifikke fysiske 3DM-er(Tredimensjonale modeller)laget med materialer som ganske godt kan tilnærme egenskapene til nyrevev. Syv modeller ble vellykket opprettet, og PN og herniorrhaphy ble utført på hver replika. Etter simulering gjennomgikk alle pasienter RAPN med negative kirurgiske marginer, og rapporterte en gjennomsnittlig varm iskemitid på 25 minutter. Gjennomsnittlig RENAL nefropatiscore var 7,4. Sammenligning av de syv tilfellene og "Tulane Urology prospektivt vedlikeholdt RAPN-database," operasjoner med 3DMs(Tredimensjonale modeller)hadde større svulster, færre komplikasjoner, lengre varm iskemisk tid, færre positive marginer og kortere sykehusinnleggelse, men det eneste statistisk signifikante funnet var redusert estimert blodtap (EBL)(185,7 vs.235,6 ml, p=0.01 ), noe som tyder på at preoperativ 3DM(Tredimensjonale modeller)repetisjon kan redusere læringskurven for traineer og forbedre kirurgiske resultater. Ellers innrømmet forfatterne at ytterligere evaluering var nødvendig.
Kyung et al. sammenlignet 17 pasienter som gjennomgikk PN ved hjelp av tidligere konsultasjon av 3D(tredimensjonale)pasientspesifikke nyremodeller med en kontrollgruppe bestående av pasienter som gjennomgikk PN fra samme kirurg og omtrent i samme tidsperiode (2014-2015)[13]. I likhet med Maddox fant forfatterne at den eneste statistisk signifikante forskjellen var redusert intraoperativt blodtap (IBL) (182cc vs.310cc, p.<0.01). no="" complications="" occurred="" in="" the="" 3d="" printed="" group.="" moreover,="" patients="" reported="" an="" overall="" improved="" understanding="" of="" the="" disease,="" surgical="" procedure,="" and="" trust="" in="" the="" surgical="" team="" after="" consultation="" of="" the="">(Tredimensjonale modeller).
Til tross for den relativt lille kohorten, den hyppige mangelen på en kontrollgruppe og den lave statistiske kraften, har disse studiene bidratt til å støtte effekten av 3DM(Tredimensjonale modeller)simulering før kompleks nyrekirurgi.
Behandling for nyresykdom: Cistanche urt & cistanche ekstrakt
Nylig analyserte Fan et al.retrospektivt data fra 69 pasienter som gjennomgikk 3D(tredimensjonale)laparoskopisk PN (LPN) og 58 som gjennomgikk tradisjonell LPN mellom januar 2016 og februar 2018[14]. De rapporterte en betydelig reduksjon i varm iskemitid (WIT) i 3D(tredimensjonale) gruppe (24,1±5,1 for 3D-kohorten og 26,6±4,2min i tradisjonell LPN,p<0.05), against="" a="" longer="" surgery="" waiting="" time(13.6±3.4="" days="" and="" 7.0="" ±0.6="" days,=""><0.05). subgroup="" analysis="" according="" to="" r.e.n.a.l.scores="" confirmed="" that,="" in="" patients="" with="" scores≥8,="" the="">(tredimensjonale)gruppen hadde signifikant kortere WIT og mindre IBL (131,9±78,5 vs 179,2±76,1,p<0.05)than the="" traditional="" lpn="">
Til slutt rapporterte en japansk gruppe sin foreløpige erfaring med det de kalte "4D kirurgisk navigasjon" i minimalt invasiv off-clamp PN [15]. Den består av en 3D-størrelse i full skala(tredimensjonale)trykt nyre designet slik at svulsten og dens margin (2-5 mm rundt svulsten) kunne fjernes. Denne funksjonen gjorde det mulig for kirurgen å visualisere, under kirurgisk planlegging, både pre- og post-reseksjonsnyrer (den fjerde vurderte dimensjonen var tiden). Modeller hjalp kirurgene med å lage et fungerende mentalt kart for reseksjon. Ti pasienter med komplekse nyremasser (RENALscore større enn eller lik 8) ble valgt ut og gjennomgikk minimalt invasiv off-clamp PN med akseptable perioperative utfall og kirurgiske marginer som resulterte i å være nesten identiske med 3D(tredimensjonale)trykte svulster. En statistisk signifikant forskjell ble funnet i tidspunktet for intraoperativ ultralyd med en 3D(tredimensjonale)modell sammenlignet med standard operasjoner (henholdsvis gjennomsnittlig 3,3 min vs. 6,3 min, p=0.021. Dessuten hevdet kirurger nytten av 3DM(Tredimensjonale modeller)taktil tilbakemelding. I motsetning til dette var det nødvendig med 4 til 9 timer for utskrift og 3 til 9 dager for å fullføre modellen. Kostnadene for modellene varierte fra 450 til 680 dollar.
Behandling for nyresykdom: Cistanche urt & cistanche ekstrakt
Applikasjoner av 3DP(Tredimensjonal utskrift)i perkutan nefrolitotomi (PCNL)
Nephrolithiasis er en vanlig sykdom, og nyere data viser en prevalens på opptil 15 prosent og en samlet forekomstrate økende [16]. Blant endourologiske teknikker representerer perkutan nefrolitotomi (PCNL) gullstandarden fornyresteinerstørre enn 20 mm på grunn av fordeler i operasjonstid og sykelighetsrater [17]. Nyretilgang utføres ikke alltid av urologer på grunn av en ikke så lett læringskurve. Faktisk har mange studier fokusert på avbildningsmodaliteter som brukes til veiledning under perkutan tilgang for både urologer og radiologer. Uansett, optimalt utvalg av beger for punktering og nefrostomikanal er et av de viktigste trinnene i PCNL kirurgisk planlegging. Vanskeligheter inkluderer å utføre en bane som fører direkte til målsteinen uten å påvirke nabostrukturer. Utilsiktede organskader så vel som flere kanaler før man oppnår riktig tilgang til bekken kan føre til økt operasjonsvarighet, høyere komplikasjonsfrekvens, og følgelig til lengre postoperativ liggetid (LOS)[18]. De siste årene har den raske utviklingen av pasientspesifikk 3D(tredimensjonale)segmentering og rekonstruksjon i urologi har ført til kombinasjonen av pasientspesifikke 3DM(Tredimensjonale modeller)med preoperativ planlegging for nåleveiledning under PCNL-prosedyrer. I 2015 foreslo Gadzhiev et al. en plasticine 3D-replika av bekkensystemet på 32 pasienter med staghornsteiner tatt til operasjonssalen og brukt som referansemodell [19]. Perkutannyretilgang ble utført vellykket i alle tilfeller; mer enn halvparten (56 prosent) hadde et enkelt spor med en samlet steinfri rate (SFR) etter et nytt utseende på 87,3 prosent.
I 2019 trykte Xu et al. 36 pasientspesifikke 3DM-er(Tredimensjonale modeller)(3 for hver pasient) og simulerte 3 stikksteder fra øvre, mellom- og nedre polkalyser [20]. Stikkstedet som oppnådde bedre SFR i modellen ble deretter brukt som referanse under operasjonen, og det ble funnet en god samsvar mellom det postoperative steinvolumet til modellen og pasienten (s.<0.001,95% cd).in="" late="" 2019,="" an="" italian="" group="" presented="" a="" clinical="" case="" of="" a="" 30-year-old="" man="" with="" a="" left="" renal="" stone="" (25×15="" mm)[21].="" a="">(tredimensjonale)digital og fysisk nyremodell for å hjelpe kirurgen under prosedyren med å planlegge og veilede den perkutane tilgangen under PCNL. Pasienten gjennomgikk trygt PCNL med 1 enkelt perkutan punktering (punktionstid 2 min). Total operasjonstid var 90 min. En postoperativ CT-skanning bekreftet pasientens SFR. Brehmer et al. evaluerte hvordan 3D-CT-rekonstruksjoner kunne påvirke valg av tilgangsvei og behandlingsresultater hos 35 pasienter planlagt for PCNL (88 prosent med kompleks nyrestein)[22]. Adkomstveier ble planlagt på 3D(tredimensjonale)-CT-rekonstruksjoner ved bruk av anatomiske landemerker (ribben, spinous prosess, etc.). Resultatene var en endring av tilgangsplan hos 15/28 pasienter, mens hos 7 pasienter kunne tilgang ikke planlegges uten 3D-CT, totalt 22/35 (63 prosent). 69 prosent av disse pasientene (24/35) var steinfrie etter en enkelt PCNL.
Tilsvarende har Li et al. utført bildesegmentering og 3D(tredimensjonale)rekonstruksjon fra CT-skanning av 15 pasienter med kompleks nyrestein, inkludert en pasient med hesteskonyre, 8 pasienter med delvise/komplette staghornsteiner og 6 pasienter med flere nyresteiner [23]. Virtuelt sikre og pålitelige perkutane nyretilgangsruter ble etablert for hver pasient ved omfattende planlegging basert på3 DM(Tredimensjonale modeller) av nyrestein. Den sikreste og mest effektive perkutane kanalen for steinrydding ble planlagt på modellene og deretter lastet opp på en skjerm under prosedyren på operasjonssalen. Kirurgen kunne visualisere den rekonstruerte 3DM(Tredimensjonale modeller)justering av nyretransparens og følte seg mer selvsikker og komfortabel med tilgangen hjulpet av den virtuelle punkteringen. Under litotripsi, 3D(tredimensjonale)Modeller ga panoramautsikt over steinen og oppsamlingssystemet som veiledet intraoperativ nefroskopi. PCNL ble fullført vellykket hos alle 15 pasienter, en-sesjons SFR var 93,3 prosent, og den endelige SFR var 100 prosent.
Fremtidige studier er påkrevd, med større kohorter, men Mannings hypotese om "øv deg før du spiller" kan bli standarden for omsorg for komplekse operasjoner [24].
Behandling for nyresykdom: Cistanche urt & cistanche ekstrakt
