Untersuchung der Auswirkungen der dreidimensionalen Drucktechnologie auf die Nierenchirurgie
Mar 18, 2022
Kontakt: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com
Francesco Esperto, Francesco Pratal & et al.
Einführung
Dreidimensionaler Druck(3DP) ist in den späten 1980er Jahren entstanden, aber seine Anwendung im medizinischen Bereich geht auf die 2000er Jahre zurück [1]. Bis vor kurzem war seine Verwendung hauptsächlich auf die Orthopädie und Zahnmedizin beschränkt. Wiedreidimensional(3D-)Drucker sind weiter verbreitet und erschwinglicher geworden, eine rasche Zunahme der Verwendung von 3DP (Dreidimensionaler Druck) in der Medizin registriert wurde. Derzeit sind verschiedene Arten von Technologien zum Drucken verfügbar, wie z. B. Binder-Jetting, Material-Jetting, Wannen-Photopolymerisationstechnologien und Pulverbettfusion; außerdem 3D (dreidimensional) können Drucker nun Objekte aus unterschiedlichen Materialien wie Kunststoff, Wachs, Keramik und Metall erzeugen [2]. In den letzten Jahren hat 3DP(Dreidimensionaler Druck)-Technologie (3DPT)(Dreidimensionale Drucktechnologie)ermöglichte die Herstellung von Modellen zur Herstellung von Nachbildungen der Organe von Patienten, sogar ganzer Körperteile, die zu Schulungszwecken und zur Verbesserung der chirurgischen Planung verwendet werden konnten. Darüber hinaus stellt die Einführung von mit Hilfe von Software erstellten künstlichen Realitäten (Virtual Realities VR, Augmented Realities) einen weiteren Schritt in 3DPT dar(Dreidimensionaler DruckTechnologie)ermöglicht es dem Chirurgen, geführte Operationen durchzuführen, ohne die Konzentration auf das Operationsfeld aufgeben zu müssen. Ziel dieser Überprüfung ist es, die Anwendung von 3DP zu untersuchen(Dreidimensionaler Druck)in der Nierenchirurgie; Insbesondere konzentrieren wir uns auf die Operationsplanung, Patientenaufklärung, Schulung und Augmented Reality (AR). 3DP(Dreidimensionaler Druck)und chirurgische Planung Die präoperative Planung ist entscheidend, um die chirurgischen Ergebnisse zu verbessern und mögliche intra- oder postoperative Komplikationen zu reduzieren. 3D(dreidimensional)Modelle (3DM) könnten eine wichtige Rolle dabei spielen, Chirurgen dabei zu helfen, die patientenspezifische Anatomie richtig zu verstehen und ihre intraoperativen Entscheidungen zu lenken. Anatomische 3D-Repliken, die direkt aus den DICOM-Bildern (CT-Scan oder MRI) der Patienten gedruckt wurden, wurden verwendet, um präoperative Informationen zu unterstützen Planung komplexer chirurgischer Eingriffe und der Versuch, perioperative Komplikationen zu reduzieren[3]. OP-Planung mit 3DM(Dreidimensionale Modelle)deutliche Vorteile gegenüber den aktuellen zweidimensionalen (2D) Bildern hat. Chirurgen haben einen realistischeren Überblick und ein besseres Verständnis des Bereichs, in dem sie operieren werden. Mögliche Vorteile dieser Modelle sind eine bessere Entscheidungsfindung und folglich ein erhöhtes chirurgisches Vertrauen.
Behandlung von Nierenerkrankungen: Cistanche-Kraut & Cistanche-Extrakt
Anwendungen von 3DP(Dreidimensionaler Druck)in Nephron Sparing Surgery (NSS) Mehr als die Hälfte der Publikationen über 3DM(DreidimensionalModelle) in der Urologie gaben die chirurgische Planung als primäres Ergebnis an. Im Zeitalter der nephronerhaltenden Chirurgie (NSS) ist es aufgrund der komplexen Anatomie und Gefäßversorgung, der potenziell verlängerten renalen Ischämie und der oft unklaren Tumortiefeninvasion nicht überraschend, dass die meisten Studien ihre Aufmerksamkeit auf Nierenkrebs gerichtet haben [ 3].
Auch wenn ablative Techniken und aktive Überwachung bei ausgewählten Patienten mögliche Optionen sind, stellt die chirurgische Behandlung von Nierenraumforderungen immer noch den Goldstandard dar und hat sich im Laufe der Jahre zu einem NSS-Ansatz entwickelt. Bis 2011 gab es keine Studien, die bessere Ergebnisse der partiellen Nephrektomie (PN) im Vergleich zur radikalen Nephrektomie (RN) belegen[4]. Im Jahr 2012 zeigten Sun und Kollegen zum ersten Mal, dass in einer multivariablen Analyse Patienten, die sich einer PN unterzogen, im Vergleich zur RN-Kohorte mit signifikant geringerer Wahrscheinlichkeit an einer Mortalität aufgrund anderer Ursachen starben (p =0,04). , in der es heißt, dass PN angeboten werden sollte, "wenn immer technisch machbar"[5]. Machbar bedeutet jedoch nicht immer einfach: Höhere RENALscore-Massen neigen eher dazu, zu höheren postoperativen Clavien-Dindo-Komplikationen (p=0.043) und einem signifikanten Abfall der postoperativen Nierenfunktion (p{{11}) zu führen. }.004), aufgrund der chirurgischen Komplexität [6]. Vor der Berücksichtigung chirurgischer Ergebnisse kann die präoperative Planung stark durch 3DM beeinflusst werden(Dreidimensionale Modelle), insbesondere bei komplexen Nierentumoren.
Die Urologie hat sich von der offenen zur minimal-invasiven Chirurgie (MIS) und von der radikalen Organexstirpation zur NSS entwickelt. Infolgedessen müssen sich Chirurgen auf Modelle verlassen, die ihnen ein besseres Verständnis der Krankheiten der Patienten vermitteln und ihnen helfen, die chirurgische Planung zu verbessern. Silbersteinet al. führte 2014 5 PNs (4 Roboter und 1 offen) mit vollständiger Exzision von Nierenmassen durch, nachdem 5 maßgeschneiderte, patientenspezifische 3D-Nierenmodelle erstellt wurden [7]. Das Hauptmerkmal dieser Modelle waren die verstärkten malignitätsverdächtigen Nierenläsionen. In dieser Studie wurden alle Eingriffe erfolgreich mit einer durchschnittlichen Ischämiezeit von 21 min durchgeführt, alle chirurgischen Ränder waren negativ und die Komplikationen waren minimal. Ein vorläufiger Bericht von Zhang et al. zeigten, dass bei Patienten mit T1-Nierentumoren, die für NSS, 3DMs geeignet sind(Dreidimensionale Modelle)hatten höhere Werte in der Operationsplanung [8]. Darüber hinaus gaben die beiden beteiligten Chirurgen an, dass die intraoperative Konsultation des 3DM für die Beziehung des Tumors zum umgebenden Gewebe, die Resektionstiefe und die Vermeidung von Verletzungen von Schlüsselstrukturen wie dem Nierenhilus hilfreich war. Allerdings keine konkreten Fragen dazu, wie die 3DMs(Dreidimensionale Modelle)betroffene chirurgische Planungsentscheidungen verwaltet wurden.
Nach 1 Jahr wählten Wake et al. 10 Nierenneoplasmen aus, die beim RENALnephrometrie-Score mehr als 5 (Bereich 6-10) erzielten, und reichten 2D-Bilder vor 3DM ein(Dreidimensionale Modelle)an drei erfahrene urologische Onkologie-Chirurgen [9]. Nach dem Einreichen der Modelle neigten 30-50 Prozent der Chirurgen dazu, den chirurgischen Zugang zu ändern, mit den größten Auswirkungen auf den transperitonealen oder retroperitonealen Zugang und das Klemmen.
Porpiglia et al. bewerteten die Nützlichkeit von 3D(dreidimensional)Gedruckte Nierenmodelle und die Wahrnehmung des Chirurgen. Basierend auf ihren Daten, 3DMs(Dreidimensionale Modelle)schien die Chirurgen bei der Wahl der am besten geeigneten Art der Ischämie (off-clamp vs. globale Ischämie vs. partielle Ischämie) und der Art der durchzuführenden Resektion (Enukleation oder Enukleationsschnitt) ohne Unterschied auf der Grundlage der Erfahrung des Chirurgen zu beeinflussen [10].
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Eine gute Planung bedeutet jedoch nicht immer gute chirurgische Ergebnisse. Viele Studien haben ihre Aufmerksamkeit auch auf die Ergebnisse nach 3DM gerichtet(Dreidimensionale Modelle)Visualisierung und inwieweit sie Operationen beeinflussen können. In einer Machbarkeitsstudie von Rundstedt et al. wurde ein patientenspezifisches präoperatives Protokoll für roboterassistierte PN (RAPN) entwickelt [1]. In ihrer Studie unterzogen sich 10 Patienten mit soliden Nierenraumforderungen einer RAPN nach präoperativer Probe unter Verwendung von 3D(dreidimensional)- gedruckte Nierenmodelle aus einem Material auf Silikonbasis. Die RENALnephrometrie-Scores lagen zwischen 7 und 11 (Mittelwert 8,9). Die Autoren verglichen die Resektionszeiten des Modells und des Tumors. Ihre Ergebnisse zeigten keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen den 3DM(Dreidimensionale Modelle)und der ausgeschnittene Tumor in mittlerer Resektionszeit (6:58 vs. 8:22 min, p=0.162) und ausgeschnittenem Volumen (38,50 vs. 41,79 mm³, p=0.976). Nur 1/10 Patienten hatte positive chirurgische Ränder Die Autoren folgerten, dass eine präoperative Probe die Resektionsstrategie signifikant verbessern könnte, aber dieser Studie fehlt eine Kontrollgruppe Eine weitere Machbarkeitsstudie, die untersucht, wie 3D(dreidimensional)Gedruckte Nierenmodelle können chirurgische Eingriffe beeinflussen wurde von Maddox et al.[12] durchgeführt. Mit dem Ziel, präoperative und robotergestützte chirurgische Simulationen zu ermöglichen, konstruierten die Autoren patientenspezifische physische 3DMs(Dreidimensionale Modelle)hergestellt aus Materialien, die den Eigenschaften von Nierengewebe recht gut entsprechen. Sieben Modelle wurden erfolgreich erstellt, und PN und Herniorrhaphie wurden an jedem Replikat durchgeführt. Nach der Simulation unterzogen sich alle Patienten einer RAPN mit negativen Operationsrändern und berichteten über eine durchschnittliche warme Ischämiezeit von 25 Minuten. Der mittlere RENAL-Nephropathie-Score betrug 7,4. Vergleicht man die sieben Fälle und die prospektiv gepflegte RAPN-Datenbank von „Tulane Urology“, werden Operationen mit 3DMs durchgeführt(Dreidimensionale Modelle)hatten größere Tumore, weniger Komplikationen, längere warme ischämische Zeit, weniger positive Margen und kürzere Krankenhausaufenthalte, aber der einzige statistisch signifikante Befund war ein verringerter geschätzter Blutverlust (EBL) (185,7 vs. 235,6 ml, p=0.01 ), was darauf hindeutet, dass präoperative 3DM(Dreidimensionale Modelle)Proben können die Lernkurve für Auszubildende verkürzen und die chirurgischen Ergebnisse verbessern. Ansonsten räumten die Autoren ein, dass eine weitere Auswertung erforderlich sei.
Kyunget al. verglichen 17 Patienten, die sich einer PN mit vorheriger 3D-Konsultation unterzogen hatten(dreidimensional)patientenspezifische Nierenmodelle mit einer Kontrollgruppe, die aus Patienten besteht, die sich einer PN vom selben Chirurgen und ungefähr im selben Zeitraum unterzogen haben (2014-2015)[13]. Ähnlich wie bei Maddox stellten die Autoren fest, dass der einzige statistisch signifikante Unterschied ein verringerter intraoperativer Blutverlust (IBL) war (182 cc vs. 310 cc, S<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="">(Dreidimensionale Modelle).
Trotz der relativ kleinen Kohorte, des häufigen Fehlens einer Kontrollgruppe und der geringen statistischen Aussagekraft haben diese Studien dazu beigetragen, die Wirksamkeit von 3DM zu untermauern(Dreidimensionale Modelle)Simulation vor komplexen Nierenoperationen.
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Kürzlich analysierten Fan et al. retrospektiv Daten von 69 Patienten, die sich einer 3D-Untersuchung unterzogen(dreidimensional)laparoskopische PN (LPN) und 58, die sich zwischen Januar 2016 und Februar 2018 einer traditionellen LPN unterzogen haben[14]. Sie berichteten über eine signifikante Reduzierung der warmen Ischämiezeit (WIT) in the3D(dreidimensional) Gruppe (24,1 ± 5,1 für die 3D-Kohorte und 26,6 ± 4,2 min im traditionellen LPN, S<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="">(dreidimensional)Gruppe hatte einen signifikant kürzeren WIT und weniger IBL (131,9 ± 78,5 vs. 179,2 ± 76,1, p<0.05)than the="" traditional="" lpn="">
Schließlich berichtete eine japanische Gruppe über ihre vorläufigen Erfahrungen mit dem, was sie "chirurgische 4D-Navigation" bei minimal-invasiver PN ohne Klemme nannten [15]. Es besteht aus einem 3D in voller Größe(dreidimensional)gedruckte Niere, die so gestaltet ist, dass der Tumor und sein Rand (2-5 mm um den Tumor herum) entfernt werden können. Diese Funktion ermöglichte es dem Chirurgen, während der chirurgischen Planung sowohl die Nieren vor als auch nach der Resektion zu visualisieren (die vierte berücksichtigte Dimension war die Zeit). Modelle halfen den Chirurgen, eine funktionierende mentale Karte für die Resektion zu erstellen. Zehn Patienten mit komplexen Nierenraumforderungen (RENALscore größer oder gleich 8) wurden ausgewählt und einer minimal-invasiven PN ohne Klemme mit akzeptablen perioperativen Ergebnissen und chirurgischen Rändern unterzogen, die nahezu identisch mit 3D waren(dreidimensional)gedruckte Tumore. Ein statistisch signifikanter Unterschied wurde in der Zeit des intraoperativen Ultraschalls mit einem 3D gefunden(dreidimensional)Modell im Vergleich zu Standardoperationen (Mittelwert 3,3 Minuten vs. 6,3 Minuten, p=0.021).(Dreidimensionale Modelle)taktile Rückmeldung. Im Gegensatz dazu wurden 4 bis 9 Stunden für den Druck und 3 bis 9 Tage für die Fertigstellung des Modells benötigt. Die Kosten der Modelle reichten von 450 bis 680 Dollar.
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Anwendungen von 3DP(Dreidimensionaler Druck)in der perkutanen Nephrolithotomie (PCNL)
Nephrolithiasis ist eine häufige Erkrankung, und neuere Daten zeigen eine Prävalenz von bis zu 15 Prozent und eine insgesamt steigende Inzidenzrate [16]. Unter den endourologischen Techniken stellt die perkutane Nephrolithotomie (PCNL) den Goldstandard darNieren-Steinegrößer als 20 mm aufgrund von Vorteilen bei Operationszeit und Morbiditätsraten [17]. Der Nierenzugang wird aufgrund einer nicht so einfachen Lernkurve nicht immer von Urologen durchgeführt. Tatsächlich haben sich viele Studien auf Bildgebungsmodalitäten konzentriert, die sowohl für Urologen als auch für Radiologen zur Anleitung während des perkutanen Zugangs verwendet werden. Jedenfalls ist die optimale Auswahl des Kelchs für die Punktion und den Nephrostomietrakt einer der wichtigsten Schritte der PCNL-Operationsplanung. Zu den Schwierigkeiten gehört die Durchführung einer Trajektorie, die direkt zum Zielstein führt, ohne benachbarte Strukturen zu beeinträchtigen. Unbeabsichtigte Organverletzungen sowie mehrere Trakte vor Erreichen des korrekten Kelchzugangs können zu einer Verlängerung der Operationsdauer, höheren Komplikationsraten und folglich zu einer längeren postoperativen Aufenthaltsdauer (LOS) führen [18]. In den letzten Jahren hat die rasante Entwicklung von patientenindividuellen 3D(dreidimensional)Segmentierung und Rekonstruktion in der Urologie hat zur Kombination patientenspezifischer 3DMs geführt(Dreidimensionale Modelle)mit präoperativer Planung für die Nadelführung während PCNL-Eingriffen. Im Jahr 2015 schlugen Gadzhiev et al. eine Plastilin-3D-Replik des Beckenbodensystems bei 32 Patienten mit Geweihsteinen vor, die in den Operationssaal gebracht und als Referenzmodell verwendet wurden [19]. PerkutanNieren-der Zugriff wurde in allen Fällen erfolgreich durchgeführt; mehr als die Hälfte (56 Prozent) hatte eine einzelne Spur mit einer Gesamtsteinfreiheitsrate (SFR) nach einem zweiten Blick von 87,3 Prozent.
Im Jahr 2019 druckten Xu et al. 36 patientenspezifische 3DMs(Dreidimensionale Modelle)(3 für jeden Patienten) und simulierte 3 Punktionsstellen von Kelchen des oberen, mittleren und unteren Pols [20]. Die Punktionsstelle, die im Modell die bessere SFR erreichte, wurde dann während der Operation als Referenz verwendet, und es wurde eine gute Übereinstimmung zwischen dem postoperativen Steinvolumen des Modells und des Patienten festgestellt (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="">(dreidimensional)Es wurde ein digitales und physisches Nierenmodell erstellt, um den Chirurgen während des Eingriffs bei der Planung und Führung des perkutanen Zugangs während der PCNL zu unterstützen. Der Patient unterzog sich sicher einer PCNL mit 1 einzelnen perkutanen Punktion (Zeitpunkt der Punktion 2 min). Die gesamte Operationszeit betrug 90 min. Eine postoperative Der CT-Scan bestätigte die SFR des Patienten. Brehmer et al. bewerteten, wie 3D-CT-Rekonstruktionen die Wahl des Zugangswegs und die Behandlungsergebnisse bei 35 Patienten mit geplanter PCNL (88 Prozent mit komplexem Nierenstein) beeinflussen könnten [22]. Zufahrtswege wurden in 3D geplant(dreidimensional)-CT-Rekonstruktionen unter Verwendung anatomischer Orientierungspunkte (Rippen, Dornfortsätze usw.). Die Ergebnisse waren eine Änderung des Zugangsplans bei 15/28 Patienten, während bei 7 Patienten der Zugang ohne 3D-CT nicht geplant werden konnte, insgesamt 22/35 (63 Prozent). 69 % dieser Patienten (24/35) waren nach einer einzigen PCNL steinfrei.
In ähnlicher Weise haben Li et al. durchgeführt Bildsegmentierung und 3D(dreidimensional)Rekonstruktion aus CT-Scans von 15 Patienten mit komplexem Nierenstein, darunter ein Patient mit einer Hufeisenniere, 8 Patienten mit partiellen/vollständigen Hirschhornsteinen und 6 Patienten mit multiplen Nierensteinen [23]. Virtuelle sichere und zuverlässige perkutane Zugangswege zur Niere wurden für jeden Patienten durch umfassende Planung auf der Grundlage der etabliert3DM(Dreidimensionale Modelle) von Nierensteinen. Der sicherste und effektivste perkutane Weg zur Steinentfernung wurde an den Modellen geplant und dann während des Eingriffs im Operationssaal auf einen Bildschirm hochgeladen. Der Chirurg konnte das rekonstruierte 3DM visualisieren(Dreidimensionale Modelle)Anpassung der Nierentransparenz und fühlte sich mit dem durch die virtuelle Punktion unterstützten Zugang sicherer und wohler. Während der Lithotripsie wird die 3D(dreidimensional)Modelle boten einen Panoramablick auf das Stein- und Sammelsystem, das die intraoperative Nephroskopie leitete. PCNL wurde bei allen 15 Patienten erfolgreich abgeschlossen, die SFR nach einer Sitzung betrug 93,3 Prozent und die endgültige SFR 100 Prozent.
Zukünftige Studien mit größeren Kohorten sind erforderlich, aber Mannings Hypothese „Üben, bevor Sie spielen“ könnte zum Behandlungsstandard für komplexe Operationen werden [24].
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