Pianificazione in Realtà Virtuale per la resezione della parete toracica

La resezione e ricostruzione oncologica della parete toracica sono procedure complesse a causa delle sfide anatomiche e fisiologiche. Per questo motivo, la realtà estesa e la realtà virtuale vengono sempre più esplorate in chirurgia per la loro capacità di fornire approfondimenti anatomici immersivi, supportare la pianificazione preoperatoria e migliorare la guida intraoperatoria.

Lo studio condotto presso University Hospital Bonn mira a valutare il potenziale della VR e dell’AI nel complesso ambito chirurgico analizzando retrospettivamente una pianificazione VR interdisciplinare e collaborativa migliorata da segmentazione automatizzata basata su AI, confrontandola con i risultati chirurgici reali.

Sfide della resezione e ricostruzione della parete toracica

La resezione e ricostruzione della parete toracica sono procedure complesse a causa della complessa interazione di fattori anatomici e fisiologici. Ottenere margini oncologici adeguati preservando integrità strutturale e funzione è essenziale per risultati ottimali.

I grandi tumori, in particolare i sarcomi che coinvolgono tessuti molli e ossa, richiedono un approccio multidisciplinare sia per la resezione sia per la ricostruzione. Queste procedure coinvolgono spesso non solo un chirurgo toracico esperto, ma anche un chirurgo plastico quando sono necessari ampi lembi cutanei o muscolari.

Sarcomi e malattia metastatica sono le neoplasie maligne più comuni della parete toracica, e le strategie terapeutiche per i sarcomi dovrebbero essere discusse in un tumor board multidisciplinare presso un centro certificato per sarcomi. Quando devono essere resecate strutture adiacenti, un chirurgo onco-ortopedico dovrebbe essere coinvolto nella pianificazione preoperatoria per garantire una gestione completa.

Le tradizionali immagini bidimensionali sono spesso insufficienti per questo tipo di pianificazione chirurgica, poiché non catturano completamente le complesse relazioni anatomiche tridimensionali.

Workflow di pianificazione VR

La pianificazione in realtà virtuale è stata eseguita utilizzando Medical Imaging XR, che ha consentito sessioni collaborative multiutente per discussioni in tempo reale e visualizzazione condivisa dell’anatomia ricostruita in 3D. La segmentazione automatizzata delle strutture anatomiche è stata eseguita utilizzando il modello open-source TotalSegmentator per fornire la delineazione di strutture principali come ossa, vasi e organi.

La segmentazione del tumore non era disponibile ed è stata quindi eseguita manualmente dal team chirurgico all’interno dell’ambiente VR. Le maschere di segmentazione sono state integrate nel sistema di volume rendering VR per migliorare visualizzazione e interazione.

Ogni caso è stato esaminato da un team interdisciplinare comprendente un chirurgo toracico, un chirurgo ortopedico oncologico e un chirurgo plastico/ricostruttivo. Utilizzando il toolkit Medical Imaging XR, il team ha eseguito identificazione del tumore e dei punti di riferimento anatomici, pianificazione dei margini di resezione, stima delle dimensioni del difetto, pianificazione della strategia di ricostruzione e documentazione dell’approccio chirurgico pianificato.

I seguenti parametri sono stati confrontati quantitativamente tra l’approccio pianificato in VR e i risultati chirurgici reali:

Valutazione dell’accuratezza della pianificazione VR

In 3 casi su 8 (37,5%), la resezione intraoperatoria è stata più estesa rispetto a quanto previsto dalla pianificazione VR, principalmente a causa della sottostima dell’infiltrazione tumorale nei tessuti adiacenti. Questo evidenzia un limite chiave dell’imaging preoperatorio, che persiste nonostante le tecniche avanzate di visualizzazione, poiché la valutazione intraoperatoria rimane superiore.

Al contrario, una moderata sovrastima dell’estensione della resezione (fino al 24%) in 4 casi su 8 è stata considerata accettabile. Un caso ha mostrato una forte sovrastima, probabilmente dovuta a un diverso scenario oncologico e quindi a una sovrastima dei margini chirurgici.

La simulazione VR supporta la pianificazione chirurgica migliorando la comprensione spaziale, ma può sottostimare la diffusione del tumore a causa delle limitazioni dell’imaging, in particolare nel rilevamento di malattia sottile o microscopica.

Pertanto, dovrebbe essere considerato uno strumento complementare piuttosto che un predittore definitivo, e l’adattabilità intraoperatoria rimane essenziale.

I partecipanti hanno generalmente riportato un’esperienza utente positiva con il sistema di pianificazione VR, descrivendo l’ambiente come coinvolgente, innovativo e piacevole da utilizzare. Il User Experience Questionnaire (UEQ) ha indicato che i chirurghi hanno trovato la piattaforma VR stimolante e innovativa, con un’usabilità complessiva percepita come favorevole e uno spazio di lavoro immersivo ben accolto.

Per quanto riguarda la tollerabilità, i sintomi correlati alla cybersickness sono stati minimi. Gli utenti hanno sperimentato solo un lieve disagio e questi effetti non hanno interrotto le sessioni di pianificazione né richiesto interruzioni anticipate. Nel complesso, il sistema VR è stato percepito come confortevole e accettabile.