Planification en Réalité Virtuelle pour la résection de la paroi thoracique

La résection et la reconstruction oncologiques de la paroi thoracique sont des procédures complexes en raison des défis anatomiques et physiologiques. Pour cette raison, la réalité étendue et la réalité virtuelle sont de plus en plus explorées en chirurgie pour leur capacité à fournir des informations anatomiques immersives, soutenir la planification préopératoire et améliorer le guidage peropératoire.

L’étude menée à University Hospital Bonn vise à évaluer le potentiel de la VR et de l’IA dans le domaine chirurgical complexe en analysant rétrospectivement une planification VR interdisciplinaire et collaborative améliorée par une segmentation automatisée basée sur l’IA, et en la comparant aux résultats chirurgicaux réels.

Défis de la résection et de la reconstruction thoraciques

La résection et la reconstruction de la paroi thoracique sont complexes en raison de l’interaction entre des facteurs anatomiques et physiologiques. Obtenir des marges oncologiques adéquates tout en préservant l’intégrité structurelle et la fonction est essentiel pour des résultats optimaux.

Les grosses tumeurs, en particulier les sarcomes impliquant les tissus mous et les os, nécessitent une approche multidisciplinaire pour la résection et la reconstruction. Ces procédures impliquent souvent non seulement un chirurgien thoracique expérimenté, mais aussi un chirurgien plasticien lorsque des couvertures cutanées étendues ou des lambeaux musculaires sont nécessaires.

Les sarcomes et les maladies métastatiques sont les tumeurs malignes les plus fréquentes de la paroi thoracique, et les stratégies thérapeutiques pour les sarcomes doivent être discutées lors d’une réunion multidisciplinaire dans un centre certifié des sarcomes. Lorsque des structures adjacentes doivent être réséquées, un chirurgien onco-orthopédique doit être impliqué dans la planification préopératoire afin d’assurer une prise en charge complète.

Les images bidimensionnelles traditionnelles sont souvent insuffisantes pour ce type de planification chirurgicale, car elles ne capturent pas pleinement les relations anatomiques tridimensionnelles complexes.

Flux de travail de planification en VR

La planification en réalité virtuelle a été réalisée à l’aide de Medical Imaging XR, qui a permis des sessions collaboratives multi-utilisateurs pour des discussions en temps réel et une visualisation partagée de l’anatomie reconstruite en 3D. La segmentation automatisée des structures anatomiques a été réalisée à l’aide du modèle open source TotalSegmentator pour fournir une délimitation des principales structures telles que les os, les vaisseaux et les organes.

La segmentation tumorale n’était pas fournie et a donc été réalisée manuellement par l’équipe chirurgicale dans l’environnement VR. Les masques de segmentation ont été intégrés dans le système de rendu volumique VR afin d’améliorer la visualisation et l’interaction.

Chaque cas a été examiné par une équipe interdisciplinaire comprenant un chirurgien thoracique, un chirurgien orthopédique oncologique et un chirurgien plasticien/reconstructeur. À l’aide de l’ensemble d’outils Medical Imaging XR, l’équipe a réalisé l’identification des tumeurs et des repères anatomiques, la planification des marges de résection, l’estimation de la taille du défaut, la planification de la stratégie de reconstruction et la documentation de l’approche chirurgicale prévue.

Les paramètres suivants ont été comparés quantitativement entre l’approche planifiée en VR et les résultats chirurgicaux réels :

Évaluation de la précision de la planification en VR

Dans 3 cas sur 8 (37,5 %), la résection peropératoire était plus étendue que celle prédite par la planification VR, principalement en raison d’une sous-estimation de l’infiltration tumorale dans les tissus adjacents. Cela met en évidence une limitation majeure de l’imagerie préopératoire, qui persiste malgré les techniques avancées de visualisation, l’évaluation peropératoire restant supérieure.

En revanche, une surestimation modérée de l’étendue de la résection (jusqu’à 24 %) dans 4 cas sur 8 a été considérée comme acceptable. Un cas a montré une surestimation importante, probablement due à un scénario oncologique différent et donc à une surestimation des marges chirurgicales.

La simulation VR soutient la planification chirurgicale en améliorant la compréhension spatiale, mais peut sous-estimer la propagation tumorale en raison des limites de l’imagerie, notamment pour détecter des maladies subtiles ou microscopiques.

Ainsi, il doit être considéré comme un outil complémentaire plutôt qu’un prédicteur définitif, et l’adaptabilité peropératoire reste essentielle.

Les participants ont généralement rapporté une expérience utilisateur positive avec le système de planification VR, décrivant l’environnement comme engageant, innovant et agréable à utiliser. Le User Experience Questionnaire (UEQ) a indiqué que les chirurgiens considéraient la plateforme VR comme stimulante et novatrice, avec une utilisation globale jugée favorable et un espace de travail immersif bien accueilli.

Concernant la tolérance, les symptômes liés au cybermalaise étaient minimes. Les utilisateurs n’ont ressenti qu’un léger inconfort, et ces effets n’ont ni perturbé les sessions de planification ni nécessité un arrêt prématuré. Globalement, le système VR a été perçu comme confortable et acceptable.