Augmentarea planningului preoperator în neurochirurgie, cu ajutorul reconstrucțiilor 3D

Abstract

Rezumat. Obiective. Dezvoltarea vertiginoasă, progresivă, a tehnicilor imagistice contemporane, cum ar fi Tomografia Computerizată și Rezonanță Magnetică Nucleară, aparent, au dus la creșterea volumului de informație furnizat despre structurile anatomice și despre procesele patologice investigate, dar, totodată, deficiențele de redare a informației de la imagist la clinician nu s-au îmbunătățit și asta, în mare măsură, se datorează faptului că informația este furnizată prin imagini 2D. Pentru a înțelege, cu adevărat, cum stau lucrurile în realitate și pentru a planifica corect actul chirurgical, chirurgul se bazează pe imaginație, care, în mare masură, depinde de experiența proprie. Pentru a depăși aceste limitări, tehnologia 3D poate furniza informații detaliate despre orientarea 3D a structurilor anatomice normale, în raport cu cele patologice. Scopul lucrării a fost de a demonstra că tehnologia de segmentare și reconstrucție 3D este o procedură importantă și indispensabilă pentru învățare, dar și pentru planning preoperator în neurochirurgie. Material și Metode. Noi am ales “Inobitec DICOM” pentru editarea imaginilor. Multiple obiecte, segmentate manual, au fost fuzionate pentru a crea o imagine 3D a anatomiei pacientului. Modelele reconstruite au fost exportate pentru a fi editate, ulterior, în ”Meshmixer” și ”Blender”, apoi transmise pe dispozitive portabile pentru vizualizare. Rezultate. Raportăm o metodologie detaliată pentru achiziționarea imaginilor, reconstrucție 3D și vizualizare, cu câteva exemple chirurgicale (cazuri clinice) tratate în Institutul de Neurologie și Neurochirurgie ”Diomid Gherman”, Chișinău, Republica Moldova. De asemenea, demonstrăm modul în care aceste modele navigabile pot fi utilizate pentru a construi imagini derivate din fuziunea imaginilor intraoperatorii 3D cu modele 3D derivate din neuroimagistică. Concluzii. Experiența noastră neurochirurgicală a arătat că această tehnologie este una accesibilă și extrem de utilă, cu oportunități majore în ajustarea modernă a fiecărui caz în parte. Modelele 3D, activ folosite în multiple centre chirurgicale, pot fi folosite pentru o varietate de scopuri (învățare, planning,3D-printare și Realitate Virtuala), care, ulterior, ar putea duce la îmbunătățirea evidentă a rezultatelor tratamentului chirurgical.

Objectives. The vertiginous, progressive development of the contemporary imaging techniques, such as computed tomography and magnetic resonance imaging, apparently led to an increase in the information volume, provided about anatomical structures and investigated pathological processes, but also, deficiencies in rendering information from the imager to the clinician didn’t improve and this is largely due to the fact that the information is still provided by 2D images. To utterly understand how things really are and to plan the surgery correctly, the surgeon relies on imagination, which largely depends on his own experience. To overcome these limitations, 3D technology can provide detailed information about the 3D orientation of normal anatomical structures, in relation to pathological ones. Our aim was to show the importance of 3D volume segmentation as a teaching and preoperative tool for neurosurgical interventions and to demonstrate our experience in clinical practice. Material and Methods. We chose "Inobitec DICOM" software. Multiple objects were fused to form a final 3D scene of the patient-specific anatomy. The models were exported for subsequent editing in external programs such as "Meshmixer" and "Blender" and then on portable devices for viewing. Results. We report a detailed methodology for picture acquisition, 3D reconstruction, and visualization with some surgical examples (clinical cases), treated in ”Diomid Gherman” Institute of Neurology and Neurosurgery, Chișinău, Republic of Moldova. We, also, demonstrate how these navigable models can be used to build up composite images, derived by the fusion of 3D intraoperative images with neuroimaging-derived 3D models. Conclusion. Our experience, in neurosurgery, has shown that this is an affordable technology with great opportunities. The models can be used for a variety of purposes (teaching, planning, 3D printing, and Virtual Reality). The creation of 3D models for planning is already used in several areas of neurosurgery.