Ảnh hưởng của cấu trúc giải phẫu đặc trưng của bệnh nhân đến chụp cắt lớp vi tính y tế và đánh giá rủi ro trong phẫu thuật xâm lấn tối thiểu tại vùng xương chũm

Archives of oto-rhino-laryngology - Tập 276 - Trang 375-382 - 2018
Vanessa Schieferbein1, Judith Bredemann2, R. Schmitt2, I. Stenin1, T. Klenzner1, Jörg Schipper1, Julia Kristin1
1Department of Otorhinolaryngology, University Hospital Duesseldorf, Duesseldorf, Germany
2Laboratory for Machine Tools and Production Engineering WZL, Chair of Production Metrology and Quality Management, RWTH Aachen University, Aachen, Germany

Tóm tắt

Với việc sử dụng ngày càng nhiều các phương pháp xâm lấn tối thiểu trong phẫu thuật xương chũm, nhu cầu đánh giá rủi ro tổn thương các cấu trúc giải phẫu nhạy cảm ngày càng trở nên cần thiết. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ không chắc chắn trong đo lường (sự biến thiên trong việc thể hiện vị trí và hình dạng của các cấu trúc giải phẫu) của hình ảnh là rất quan trọng. Chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng của giải phẫu bệnh nhân đến độ không chắc chắn trong đo lường của chụp cắt lớp vi tính y tế. Sáu bộ xương chũm được cố định bằng formalin đã được sử dụng, các dấu hiệu fiducial đã được cấy vào xương, và 20 lần chụp CT cho mỗi bộ xương chũm đã được thực hiện. Các cấu trúc giải phẫu quan trọng có nguy cơ bị đe dọa trong phẫu thuật đã được xác định. Việc phân đoạn bằng tay đã được thực hiện để tạo ra các mô hình bề mặt 3D, và các bộ lọc Gaussian khác nhau đã được áp dụng. Các điểm phân tích đã được xác định dọc theo biên giới của ống bán nguyệt trên để xác định sự sai lệch giữa các hình ảnh 3D của mê cung. Độ không chắc chắn tiêu chuẩn đã được tính toán và phân tích phương sai một chiều đã được tiến hành (mức ý nghĩa = 5%) để đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố (bệnh nhân, bên, bộ lọc Gaussian) đến độ không chắc chắn trong đo lường. Ảnh hưởng của giải phẫu cụ thể của bệnh nhân đến độ không chắc chắn trong đo lường chụp cắt lớp vi tính y tế (p = 0,049) lần đầu tiên đã được chứng minh. Bộ lọc Gaussian được áp dụng (p = 0,622) và bên của bệnh nhân (p = 0,341) không cho thấy hiệu ứng đáng kể. Phương pháp đã áp dụng và kết quả phân tích thống kê cho thấy rằng các điều kiện giải phẫu cá nhân của bệnh nhân ảnh hưởng đến độ không chắc chắn trong đo lường của chụp cắt lớp vi tính y tế. Do đó, cấu trúc giải phẫu của bệnh nhân phải được xem xét như một yếu tố ảnh hưởng quan trọng trong quá trình đánh giá rủi ro liên quan đến phẫu thuật xâm lấn tối thiểu và phẫu thuật được hướng dẫn bằng hình ảnh.

Từ khóa

#giải phẫu bệnh nhân #độ không chắc chắn trong đo lường #chụp cắt lớp vi tính #phẫu thuật xâm lấn tối thiểu #cấu trúc giải phẫu nhạy cảm

Tài liệu tham khảo

Majdani O, Rau TS, Baron S, Eilers H, Baier C, Heimann B, Ortmaier T, Bartling S, Lenarz T, Leinung M (2009) A robot-guided minimally invasive approach for cochlear implant surgery: preliminary results of a temporal bone study. Int J Comput Assist Radiol Surg 4:475–486. https://doi.org/10.1007/s11548-009-0360-8 Caversaccio M, Gavaghan K, Wimmer W, Williamson T, Ansò J, Mantokoudis G, Gerber N, Rathgeb C, Feldmann A, Wagner F, Scheidegger O, Kompis M, Weisstanner C, Zoka-Assadi M, Roesler K, Anschuetz L, Huth M, Weber S (2017) Robotic cochlear implantation: surgical procedure and first clinical experience. Acta Otolaryngol 137:447–454. https://doi.org/10.1080/00016489.2017.1278573 Labadie RF, Noble JH, Dawant BM, Balachandran R, Majdani O, Fitzpatrick JM (2008) Clinical validation of percutaneous cochlear implant surgery: initial report. Laryngoscope 118:1031–1039. https://doi.org/10.1097/MLG.0b013e31816b309e Labadie RF, Balachandran R, Noble JH, Blachon GS, Mitchell JE, Reda FA, Dawant BM, Fitzpatrick JM (2014) Minimally invasive image-guided cochlear implantation surgery: first report of clinical implementation: minimally invasive image-guided CI Surgery. Laryngoscope 124:1915–1922. https://doi.org/10.1002/lary.24520 Ke J, Zhang S-X, Hu L, Li C-S, Zhu Y-F, Sun S-L, Wang L-F, Ma F-R (2016) Minimally invasive cochlear implantation assisted by bi-planar device: an exploratory feasibility study in vitro. Chin Med J 129:2476–2483. https://doi.org/10.4103/0366-6999.191787 Labadie RF, Balachandran R, Mitchell J, Noble JH, Majdani O, Haynes D, Bennett M, Dawant BM, Fitzpatrick JM (2010) Clinical validation study of percutaneous cochlear access using patient customized micro-stereotactic frames. Otol Neurotol 31:94–99. https://doi.org/10.1097/MAO.0b013e3181c2f81a Wanna GB, Balachandran R, Majdani O, Mitchell J, Labadie RF (2009) Percutaneous access to the petrous apex in vitro using customized micro-stereotactic frames based on image-guided surgical technology. Acta Otolaryngol 130:1–6 Nguyen Y, Miroir M, Vellin J-F, Mazalaigue S, Bensimon J-L, Bernardeschi D, Ferrary E, Sterkers O, Grayeli AB (2011) Minimally invasive computer-assisted approach for cochlear implantation: a human temporal bone study. Surg Innov 18:259–267 Stenin I, Hansen S, Becker M, Sakas G, Fellner D, Klenzner T, Schipper J, rg (2014) Minimally invasive multiport surgery of the lateral skull base. Biomed Res Int 2014:379295–379295. https://doi.org/10.1155/2014/379295 Stenin I, Hansen S, Becker M, Hirschfeld J, Klenzner T, Schipper J (2012) MUKNO - Multi-Port-Knochenchirurgie am Beispiel der Otobasis - Virtuelle Planung und Machbarkeitsanalyse multiangulärer Bohrkanäle. In: CURAC Fauser J, Sakas G, Mukhopadhyay A (2018) Planning nonlinear access paths for temporal bone surgery. Int J Comput Assist Radiol Surg 13:637–646. https://doi.org/10.1007/s11548-018-1712-z Bredemann J, Voigtmann C, Schmitt R, Stenin I, Kristin J, Klenzner T, Schipper J Determining the patient’s risk in minimally invasive surgery to the lateral skull base, vol 155. Universität und Inselspital Bern, Bern Gerber N, Bell B, Gavaghan K, Weisstanner C, Caversaccio M, Weber S (2014) Surgical planning tool for robotically assisted hearing aid implantation. Int J Comput Assist Radiol Surg 9:11–20. https://doi.org/10.1007/s11548-013-0908-5 Stenin I, Hansen S, Nau-Hermes M, El-Hakimi W, Becker M, Bredemann J, Kristin J, Klenzner T, Schipper J (2017) Minimally invasive, multi-port approach to the lateral skull base: a first in vitro evaluation. Int J Comput Assist Radiol Surg 12:889–895. https://doi.org/10.1007/s11548-017-1533-5 Nau M, Pollmanns S, Schmitt R (2013) Assessing the risk of minimally-invasive surgery: a metrological approach. Int Congr Metrol. https://doi.org/10.1051/metrology/201307002 Pollmanns S (2014) Bestimmung von Unsicherheitsbeiträgen bei medizinischen Computertomografiemessungen für die bildbasierte navigierte Chirurgie: Ergebnisse aus der Produktionstechnik. Apprimus Wissenschaftsverlag, Aachen Huda W, Lieberman KA, Chang J, Roskopf ML (2004) Patient size and X-ray technique factors in head computed tomography examinations. I. Radiation doses. Med Phys 31:588–594. https://doi.org/10.1118/1.1646232 Yushkevich PA, Piven J, Hazlett HC, Smith RG, Ho S, Gee JC, Gerig G (2006) User-guided 3D active contour segmentation of anatomical structures: significantly improved efficiency and reliability. Neuroimage 31:1116–1128. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2006.01.015 Davatzikos C, Genc A, Xu D, Resnick SM (2001) Voxel-based morphometry using the RAVENS maps: methods and validation using simulated longitudinal atrophy. NeuroImage 14:1361–1369. https://doi.org/10.1006/nimg.2001.0937 Stapleford LJ, Lawson JD, Perkins C, Edelman S, Davis L, McDonald MW, Waller A, Schreibmann E, Fox T (2010) Evaluation of automatic atlas-based lymph node segmentation for head-and-neck cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys 77:959–966. https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2009.09.023 Reda FA, Noble JH, Rivas A, McRackan TR, Labadie RF, Dawant BM (2011) Automatic segmentation of the facial nerve and chorda tympani in pediatric CT scans. Med Phys 38:5590. https://doi.org/10.1118/1.3634048 Strauß G, Hertel I, Dornheim J, Cordes J, Burgert O, Schulz T, Meixensberger J, Winkler D, Preim U, Dietz A, Preim B (2006) Dreidimensionale Darstellung von CT-Datensätzen des Halses für die chirurgische Planung: Eine Machbarkeitsstudie. Laryngorhinootologie 85:746–754. https://doi.org/10.1055/s-2005-921234 Schenk A, Prause G, Peitgen H-O (2000) Efficient semiautomatic segmentation of 3D objects in medical images. In: International conference on medical image computing and computer-assisted intervention. Springer, New York, pp 186–195 Cates J, Lefohn A, Whitaker R (2004) GIST: an interactive, GPU-based level set segmentation tool for 3D medical images. Med Image Anal 8:217–231. https://doi.org/10.1016/j.media.2004.06.022 Widmann G, Stoffner R, Bale R (2009) Errors and error management in image-guided craniomaxillofacial surgery. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endodontol 107:701–715. https://doi.org/10.1016/j.tripleo.2009.02.011 Labadie RF, Davis BM, Fitzpatrick JM (2005) Image-guided surgery: what is the accuracy? Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg 13:27–31