Tumori della testa e del collo: stampa 3D e aiuti dalla realtà virtuale nella pianificazione chirurgica
Nella recente pubblicazione ” Applicazione combinata di chirurgia virtuale e tecnologia di stampa 3D nella ricostruzione postoperatoria dei tumori della testa e del collo “, scienziati degli Stati Uniti e della Cina hanno collaborato a uno studio per integrare applicazioni di stampa virtuale e 3D nel trattamento postoperatorio del cancro.
Gli autori hanno condiviso cinque casi affrontati dal dipartimento di chirurgia della testa e del collo in cui è stata eseguita la ricostruzione. Ricordandoci che sia la testa che il collo sono “eccezionalmente complessi”, questa è un’area in cui si incontrano organi, vasi e nervi. Quando i tumori crescono in tale area, la resezione totale è l’unica scelta e talvolta l’intervento chirurgico deve essere radicale per garantire il successo.
Mentre ogni intervento chirurgico è importante, la rimozione di un tumore dalla testa o dal collo deve essere ben pianificata:
“Al fine di ottenere la resezione completa e una ricostruzione funzionale efficiente ed efficace, è particolarmente importante sviluppare un ragionevole piano chirurgico preoperatorio ed eseguire tale piano in sala operatoria”, hanno affermato i ricercatori.
L’uso di tipici metodi 2D oggi come ultrasuoni, TC o risonanza magnetica può mostrare la connessione tra un tumore e il tessuto circostante, ma un’ulteriore valutazione può essere limitata. Di conseguenza, i chirurghi sono sfidati a pianificare gli interventi chirurgici in modo completo. La chirurgia virtuale e le tecniche di realtà aumentata, tuttavia, insieme alla stampa 3D e alla robotica, rendono molto più facile per i chirurghi creare oggi un approccio personalizzato per il trattamento, insieme a ogni fase di una procedura medica e misure post-operatorie.
La realtà virtuale simula un mondo 3D digitale e per gli interventi chirurgici – in particolare quello di un’area più complessa come la testa e il collo – può effettivamente essere utilizzata in una capacità che “virtualmente” sostituisce un assistente umano, aiuta a valutare il corso d’azione per sala operatoria e funge anche da guida chirurgica.
“L’applicazione della tecnologia VR alla testa e al collo può rendere complesse e stereoscopiche relazioni strutturali complesse, rendendo intuitivo e chiaro un concetto astratto e apportando grande flessibilità al campo operativo. Riconosciamo l’importanza dell’applicazione della tecnologia CAD / CAM e VR nella chirurgia della testa e del collo “, hanno affermato i ricercatori.
I ricercatori hanno delineato i casi:
Caso 1 : una donna di 53 anni con massa nel collo sinistro, storia di carcinoma mammario ricorrente e molteplici interventi chirurgici correlati. La biopsia ha mostrato che la massa nel collo sinistro era istiocitoma fibroso maligno. I chirurghi hanno utilizzato la VR per simulare l’intervento chirurgico, con l’uso di un modello ricostruito in 3D che include:
Codice colore di strutture importanti
Vasi sanguigni
Nervi
osso
Tumore
“Dopo l’uso della VR con sessioni multiple, il paziente è stato sottoposto ad un’asportazione estesa del tumore della giunzione cervicale e toracica sinistra con resezione parziale della clavicola sinistra, riparazione della vena succlavia sinistra e riparazione principale del lembo miocardico in anestesia generale”, hanno affermato i ricercatori.
Caso 2 – Una donna di 35 anni presentata con una massa del collo destro di 3 × 3 cm, scoperta durante l’esame per un ictus. I chirurghi hanno utilizzato la realtà virtuale per creare modelli stampati in 3D e simulare la resezione.
“Dopo aver ottimizzato la pianificazione preoperatoria, il paziente è stato sottoposto a resezione del tumore del corpo carotideo destro. La VR ha permesso al chirurgo di praticare la graduale separazione del tumore alla biforcazione carotidea “, hanno affermato i ricercatori.
Caso tre – Una donna di 50 anni con carcinoma cistico adenoide, con una massa di 5,0 × 4,5 cm nella guancia sinistra. È stato creato un modello 3D, seguito da una ricostruzione simulata.
“Il paziente ha quindi subito l’asportazione del tumore mascellare, la resezione del setto nasale, la dissezione bilaterale del collo, la riparazione del lembo miocardico perone e l’innesto cutaneo addominale. Usiamo una placca per osteotomia stampata in 3D dopo la progettazione CAD per eseguire con precisione le osteotomie appropriate per la resezione del tumore “, hanno affermato i ricercatori.
Caso quattro : un maschio di 51 anni ha scoperto un carcinoma a cellule squamose gengivali di 2,5 × 3,5 cm. È stata inclusa la mandibola sinistra, insieme a più linfonodi ipsilaterali. È stato creato un modello 3D, insieme a una placca per osteotomia.
“Una piastra pre-piegata personalizzata è stata progettata secondo la simulazione al computer e il modello 3D. Abbiamo fissato la placca di titanio personalizzata in una posizione predeterminata in base ai dati di simulazione e al modello 3D, e il difetto orale è stato simultaneamente riparato dal componente dei tessuti molli del lembo “, hanno affermato i ricercatori.
Caso cinque : una donna di 34 anni con una lesione della cavità orale sottomucosa sinistra di 5 cm, che colpisce anche diversi linfonodi.
“Una biopsia della massa mandibolare sinistra ha mostrato lesioni fibrose dell’osso inclini al fibroma cementite”, hanno affermato i ricercatori.
“Un modello solido tridimensionale, un modello di osteotomia della lesione e l’osso iliaco sono stati sviluppati attraverso una stampante 3D. Le piastre in titanio pre-piegate sono state preparate dal modello ricostruttivo di prototipazione rapida. “
“Concludiamo che la chirurgia assistita da computer per la ricostruzione personalizzata di difetti complessi della testa e del collo ha un ruolo nel chiarire le relazioni di anatomia del tumore, nella ricostruzione di complessi difetti ossei e dei tessuti molli e nella definizione di lesioni vascolari come aneurismi e tumori vascolari”, hanno affermato i ricercatori, in definitiva.
“Questa informazione porta a un trattamento chirurgico preciso dei pazienti con tumore alla testa e al collo. Tuttavia, la sua applicazione nella chirurgia della testa e del collo è ancora limitata. Sono necessari risultati clinici più sistematici per confermare il valore clinico globale e affidabile. Tuttavia, riteniamo che l’uso della tecnologia chirurgica digitale assistita da computer per valutare, simulare, formulare e attuare piani operativi sia una tendenza importante nel futuro della chirurgia della testa e del collo. “
Femmina F, maschio M, carcinoma cistico adenoide ACC, carcinoma a cellule squamose SCC, aneurisma carotideo CA, chemioterapia CT, radioterapia RT, dissezione funzionale del collo FND, dissezione del collo radicale RND, resezione radicale RR, resezione allargata ERPL delle lesioni primarie, MFF miocardica libera lembi, lembo di fibula FF, lembo di osso iliaco LF, lembo maggiore di pettorale in PMF, lembi adiacenti AF, lembo di muscolo maggiore di pettorale PMMF, mastectomia radicale estesa ERM, mandibulectomia segmentale SM, realtà virtuale VR, 3D tridimensionale, progettazione assistita da computer CAD, computer CAM produzione assistita, prototipazione rapida RP, realtà aumentata AR; Esiti funzionali [dieta (alimentazione del tubo solida, morbida, liquida o nasogastrica), linguaggio (normale, intelligibile, confuso o requisito per una tracheostomia) e intervallo di movimento dell’arto superiore (limitazione grave, limitazione moderata, lieve limitazione, nessuna limitazione)]; AWD vivo con malattia, E vivo senza malattia una TC mostra la gamma di invasione del tumore (sezione trasversale); b la risonanza magnetica mostra la gamma di invasione del tumore (sezione trasversale); c Simulazione chirurgica che utilizza i gesti per raccogliere, ruotare, ingrandire, risoluzione del modello, profilo e altre operazioni mediante la tecnologia VR 
a La TC nella regione maxillo-facciale ha mostrato che l’ingrossamento osseo, la distruzione e la massa irregolare della mandibola con una portata maggiore di circa 5,5 * 3,1 cm; b Preparazione del lembo muscolo-cervicale iliaco libero vascolarizzato; c Confronto del lembo osseo iliaco preparato con il modello 3D; d Utilizzo di piastre prefabbricate in titanio per il fissaggio della mandibola scollegata e dell’osso iliaco intercettato; ed e Il secondo stadio degli impianti dentali; f L’aspetto del viso e la funzione di occlusione dopo il follow-up 
Prestazioni preoperatorie e simulazione al computer di pazienti, modello di prototipazione rapida mediante stampante 3D, riparazione in una fase del difetto mandibolare mediante tecnica CAD / CAM e follow-up della riparazione individualizzata assistita CAD / CAM di difetti segmentali complessi nella mandibola. a La portata dell’invasione (sezione trasversale); b La gamma di escissione chirurgica simulata; c Range di osteotomia e riparazione del lembo di fibula simulato; d Personalizzare la placca per osteotomia in base al modello dopo la prototipazione rapida, determinare l’intervallo di intercettazione e la posizione del perone; e Pre-piegatura della piastra in titanio secondo il modello dopo una rapida prototipazione; f La condizione del difetto della mandibola in pazienti con proporzioni uguali; g La fibula destra e l’area dell’osteotomia delle proporzioni uguali dei pazienti. h La resezione estesa del tumore mostra l’area da riparare; i La gamma di resezione segmentaria della mandibola nel processo di resezione tumorale allargata è coerente con la simulazione preoperatoria; j Preparazione del lembo di fibula libero secondo il modello di placca per osteotomia; k Riparazione della zona difettosa con lembo di fibula libero e fissata con piastra di titanio preformata; l ricostruzione tridimensionale della TAC in pazienti con lesioni postoperatorie e riparazione e ricostruzione; m Il grado di occlusione era buono e la funzione dell’articolazione temporo-mandibolare era normale l ricostruzione tridimensionale della TAC in pazienti con lesioni postoperatorie e riparazione e ricostruzione; m Il grado di occlusione era buono e la funzione dell’articolazione temporo-mandibolare era normale l ricostruzione tridimensionale della TAC in pazienti con lesioni postoperatorie e riparazione e ricostruzione; m Il grado di occlusione era buono e la funzione dell’articolazione temporo-mandibolare era normale 
un transetto CT ha mostrato che la lesione si è infiltrata nell’area del vestibolo sinistro, coinvolgendo il setto nasale e il pavimento nasale; b Ricostruzione tridimensionale della regione maxillo-facciale, difetto osseo; ce vasi degli arti inferiori mediante tecnica CAD dopo angiografia TC; d simulazione al computer per la riparazione della regione maxillo-facciale; e La posizione, la lunghezza, l’arco del perone e l’angolo dell’osteotomia del perone utilizzato dalla simulazione al computer e dalla riparazione; f L’effetto della simulazione al computer dopo la riparazione; g Modello di prototipazione rapida di stampanti tridimensionali; h La resezione del tumore mascellare sinistro (resezione compresa la parete del seno mascellare sinistro, la parete inferiore, la parete anteriore, la sezione sul lato destro del seno mascellare e la parete inferiore, mediante resezione simultanea del setto nasale e del tumore nasale che si infiltrano nella parte inferiore); i Il lembo cutaneo è stato progettato come il centro della pelle prima dell’operazione e la pelle del polpaccio sinistro è stata tagliata nel perforatore per sezionare il ramo perforante dell’arteria peroneale; j Il lembo miocardico di fibula libera vascolarizzata è stato prodotto da fibula troncata; k Effetto riparatore del lembo miocardico libero di vascolarizzazione durante il funzionamento 
una TC mostra la relazione tra tumore e tessuto adiacente; b CTA mostra la relazione tra tumore e vaso sanguigno; c modello VR dopo la rimozione del sistema venoso; d peep intravascolare dalle arterie interne del tumore del corpo carotideo; e Peep intravascolare dalla vena del tumore del corpo carotideo