Verbesserung der Kommunikation zwischen Chirurgen und Pathologen: Ex-vivo-3D-Scannen und Probenkartierung

Im Bereich der onkologischen Chirurgie ist das Erreichen klarer chirurgischer Ränder eine komplexe und anspruchsvolle Aufgabe. Der Randstatus ist der wichtigste aller pathologischen Risikofaktoren. Um das Ziel einer vollständigen Tumorentfernung und klarer chirurgischer Ränder bei gleichzeitiger Minimierung des Erhalts normaler, nicht betroffener Anatomie zu erreichen, verwenden Chirurgen und Pathologen häufig die intraoperative Randbeurteilung durch Gefrierschnittanalyse (FSA). Herkömmliche Bewertungsmethoden erfordern jedoch häufig, dass der Chirurg den Operationssaal verlässt, sich mit dem Pathologen berät und dann den Eingriff fortsetzt, was unpraktisch und zeitaufwändig sein kann.


Michael hat die Notwendigkeit erkannt, die Kommunikation zwischen Pathologen und Chirurgen bei Operationen zu verbessern. Er arbeitet als Assistenzprofessor an der Abteilung für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde des Vanderbilt University Medical Center. Michael hofft, eine prospektive Studie durchführen zu können, um festzustellen, ob das 3D-Scannen in den Arbeitsablauf der chirurgischen Pathologie integriert werden kann. Es hat sich gezeigt, dass die Technologie die Kommunikationszeit zwischen Chirurgen und Pathologen verkürzt, indem sie den Chirurgen ein Echtzeit-Feedback und eine detaillierte und genaue Darstellung von Ex-vivo-Proben liefert.

3D-Scan-Technik und CAD-Grenze

Der Desktop-3D-Scanner EinScan-SP wurde zur Erfassung und digitalen Rekonstruktion der 3D-Oberflächentopografie frischer chirurgischer Ex-vivo-Proben verwendet, die dann zur Erfassung der Stelle der Randentnahme und des Aufschneidens mit CAD-Software verwendet wird. Die Proben werden direkt aus dem Operationssaal in den Kapillarraum der chirurgischen Pathologie gebracht, mit Wasser abgespült, trocken getupft und dann zum Scannen auf den Drehtisch des Scanners gelegt. Es ist wichtig, dass der Raum schwach beleuchtet ist, um eine bessere Qualität der gescannten 3D-Bilder zu erhalten. Der Drehtisch dreht sich automatisch, um eine vollständige Umdrehung zu vollziehen und ein virtuelles 3D-Modell zu erhalten. EinScan-SP hat eine hohe Scangeschwindigkeit, die mittlere Bildaufnahmezeit betrug 8 Minuten für insgesamt 40 Proben, von denen 31 Proben (78 %) eine Aufnahmezeit von weniger als 10 Minuten hatten.

                      Aufbau des 3D-Scanners während der Bildaufnahme mit der Probe auf dem Drehtisch

Nach der Erfassung der 3D-Scandaten wurde das resultierende 3D-Modell des En-Bloc-Resektionspräparats im 3MF-Dateiformat in eine CAD-Software - Meshmixer - exportiert. Das Mitglied des Forschungsteams zeichnet mit einem digitalen Airbrush jede anatomische Stelle und jede Art von Rand auf dem 3D-Modell ein, während das Standard-FSA-Protokoll ausgeführt wird. In jedem Fall wurde dieses Verfahren intraoperativ unmittelbar nach der chirurgischen Resektion durchgeführt.

                                    Probenfotos (links) und virtuelle 3D-Modelle (rechts)

Vorteile des virtuellen 3D-Probenmappings

Das 3D-Modell der Probe mit Echtzeit-Anmerkungen kann auf einem Bildschirm im Operationssaal angezeigt werden, was dem Pathologen ein visuelles Werkzeug für die Kommunikation mit dem Chirurgen bietet. Die Chirurgen können nun im Operationssaal bleiben und mit dem Pathologen an der Analyse arbeiten. Einige Chirurgen stellten fest, dass die eingefrorenen Ränder auf dem exzidierten Präparat deutlich sichtbar waren, wodurch Unklarheiten reduziert wurden und sie und der Pathologe die Tumorgeometrie besser verstehen konnten
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                    Der 3D-CAD-Arbeitsbereich wird für die Chirurgen auf Overhead-Monitoren angezeigt, während der Pathologe die Schnellschnittdiagnose an jeder Stelle erstellt.

3D-Präparatkarten waren auch in der postoperativen Phase wertvoll. Sie verbessern die postoperative Kommunikation der permanenten chirurgischen Ränder und die Übergabe des endgültigen Pathologieberichts. Die endgültigen 3D-Präparatkarten wurden an die Pathologie-Oberärzte verteilt, die für die Abzeichnung jedes Falles verantwortlich waren, um als visuelle Referenz für den Fall zu dienen. 3D-Präparatkarten wurden auch an Chirurgen als Ergänzung zum schriftlichen Pathologiebericht verteilt, um die Visualisierung positiver oder enger Ränder zu unterstützen.

                                  Postoperative Ergebnisse der virtuellen 3D-Probenabbildung

                            (CAD-Bildschirmabbildungen, oben; Bruttoaufnahmen, unten)

"Das virtuelle 3D-Probenmapping erstellt eine permanente 3D-Aufzeichnung der Grobmorphologie des Präparats. Die genaue anatomische Lage jedes Gewebeschnitts und jedes eingefrorenen Hämatoxylin- und Eosin-Objektträgers wird eindeutig dokumentiert, wohingegen es unseres Wissens nach derzeit keine Form der Dokumentation gibt, die diese wichtigen Informationen auf Grobebene erfasst", so Michael.

 

Michaels Forschungen zur Durchführbarkeit von 3D-Scans im Operationssaal haben vielversprechende Ergebnisse gezeigt. 3D-gescannte Präparate können die Kosten für die Kommunikation zwischen Chirurgen und Pathologen senken, den Chirurgen ein Echtzeit-Feedback sowie eine detailliertere und genauere Darstellung der Präparate liefern und die Archivierung digitaler 3D-Präparate ermöglichen. Es ist spannend, dass das 3D-Scannen Chirurgen im und außerhalb des Operationssaals unterstützt!


 

*Alle Bilder in diesem Artikel basieren auf dem Originalartikel The computer-aided design margin: Ex vivo 3D specimen mapping to improve communication between surgeons and pathologists, der bei Wiley Online Library eingesehen werden kann.