Investigación de la implicación de la tecnología de impresión tridimensional en la cirugía renal
Mar 18, 2022
Contacto: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com
Francesco Esperto, Francesco Pratal & at al.
Introducción
Impresión tridimensional(3DP) surgió a finales de la década de 1980, pero su aplicación en el campo de la medicina data de la década de 2000 [1]. Hasta hace poco, su uso se limitaba principalmente a la ortopedia y la odontología. ComotridimensionalLas impresoras (3D) se han generalizado y asequibles, un rápido aumento en el uso de 3DP(Impresión tridimensional) en medicina ha sido registrado. Actualmente, hay varios tipos de tecnologías disponibles para la impresión, como el chorro de aglutinante, el chorro de materiales, las tecnologías de fotopolimerización en cuba y la fusión de lecho de polvo; además, 3D(tridimensional) las impresoras ahora pueden generar objetos a partir de diferentes materiales como plásticos, cera, cerámica y metal [2]. En los últimos años, 3DP(Impresión tridimensional)-tecnología (3DPT)(Tecnología de impresión tridimensional)permitió que los modelos de fabricación produjeran facsímiles de los órganos de los pacientes, incluso partes enteras del cuerpo, para ser utilizados con fines de entrenamiento y para mejorar la planificación quirúrgica. Además, la introducción de realidades artificiales creadas con la ayuda del software (realidades virtuales VR, realidades aumentadas) representa un paso más en 3DPT.(Impresión tridimensionalTecnología)permitiendo al cirujano realizar una cirugía guiada sin renunciar a la concentración en el campo quirúrgico. El objetivo de esta revisión es examinar la aplicación de la 3DP(Impresión tridimensional)en cirugía renal; en particular, nos centramos en la planificación quirúrgica, la educación del paciente, la capacitación y la realidad aumentada (AR). 3DP(Impresión tridimensional)y Planificación quirúrgica La planificación preoperatoria es crucial para mejorar los resultados quirúrgicos y reducir las posibles complicaciones intra o postoperatorias. 3D(tridimensional)los modelos (3DM) podrían desempeñar un papel importante para ayudar a los cirujanos a comprender adecuadamente la anatomía específica del paciente y guiar sus decisiones intraoperatorias.3D réplicas anatómicas impresas directamente de las imágenes DICOM de los pacientes (tomografía computarizada o resonancia magnética) se han utilizado para ayudar a la información en la planificación preoperatoria de procedimientos quirúrgicos complejos y tratar de reducir las complicaciones perioperatorias [3]. Planificación quirúrgica con 3DM(Modelos tridimensionales)tiene ventajas significativas sobre las imágenes bidimensionales (2D) actuales. Los cirujanos tienen una visión general más realista y una mejor comprensión del área en la que van a realizar la cirugía. Los posibles beneficios proporcionados por estos modelos son una mejor toma de decisiones y, en consecuencia, una mayor confianza quirúrgica.
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Aplicaciones de 3DP(Impresión tridimensional)en Nephron Sparing Surgery (NSS) Más de la mitad de las publicaciones sobre 3DM(Tridimensionalmodelos) en urología re-portado la planificación quirúrgica como su resultado primario. En la era de la cirugía conservadora de nefronas (NSS), debido a la compleja anatomía y vasculatura, la posible isquemia renal prolongada y la invasión de la profundidad tumoral a menudo poco clara, no es sorprendente que la mayoría de los estudios hayan centrado su atención en el cáncer de riñón [3].
Incluso si las técnicas ablativas y la vigilancia activa son posibles opciones en pacientes seleccionados, el tratamiento quirúrgico para las masas renales todavía representa el estándar de oro y ha evolucionado, a través de los años, a un enfoque NSS. Hasta 2011, no hubo estudios que demostraran mejores resultados de la nefrectomía parcial (NP) en lugar de la nefrectomía radical (RN)[4]. En 2012, Sun y sus colegas demostraron por primera vez que, en el análisis multivariable, los pacientes que se sometieron a PN tenían significativamente menos probabilidades de morir por mortalidad por otras causas (OCM) en comparación con la cohorte RN (p = 0,04), afirmando que PN debería ofrecerse "siempre que sea técnicamente factible"[5]. Sin embargo, factible no siempre significa fácil: las masas con puntuación R.E.N.A.L. más altas son más propensas a dar lugar a mayores complicaciones postoperatorias de Clavien-Dindo (p = 0,043) y una caída significativa en la función renal postoperatoria (p = 0,004), debido a la complejidad quirúrgica [6]. Antes de considerar los resultados quirúrgicos, la planificación preoperatoria puede estar fuertemente influenciada por la DM3(Modelos tridimensionales), especialmente en el caso de masas renales complejas.
La urología ha pasado de la cirugía abierta a la mínimamente invasiva (MIS) y de la extirpación radical de órganos a la NSS. Como resultado, los cirujanos necesitan confiar en modelos que puedan darles una mejor comprensión de las enfermedades de los pacientes que ayudan a mejorar la planificación quirúrgica. Silberstein et al. en 2014 realizaron 5 PN (4 robóticos y 1 abierto) con escisión completa de masas renales después de crear 5 modelos renales 3D personalizados, específicos del paciente [7]. La principal característica de estos modelos fueron las lesiones renales mejoradas sospechosas de malignidad. En este estudio, todas las intervenciones se realizaron con éxito con un tiempo promedio de isquemia de 21 min, todos los márgenes quirúrgicos fueron negativos y las complicaciones fueron mínimas. Un informe preliminar de Zhang et al. mostró que en pacientes con masas renales T1 elegibles para NSS, 3DM(Modelos tridimensionales)tuvieron puntuaciones más altas en la planificación quirúrgica [8]. Además, los dos cirujanos involucrados declararon que la consulta intraoperatoria de la 3DM fue útil para la relación del tumor con los tejidos circundantes, la profundidad de la resección y la evitación de lesiones de estructuras clave como el hilio renal. Sin embargo, no hay preguntas específicas sobre cómo los 3DM(Modelos tridimensionales)se administraron decisiones de planificación quirúrgica impactadas.
Después de 1 año, Wake et al. seleccionaron 10 neoplasias renales con una puntuación superior a 5 (rango 6-10) en la puntuación de nefrometría R.E.N.A.L. y enviaron imágenes 2D antes de 3DM(Modelos tridimensionales)a tres cirujanos oncológicos urológicos experimentados [9]. Después de la presentación de los modelos, el 30-50% de los cirujanos fueron propensos a cambiar el enfoque quirúrgico, con el mayor impacto en el abordaje transperitoneal o retroperitoneal y el pinzamiento.
Porpiglia et al.evaluaron la utilidad del 3D(tridimensional)modelos infantiles impresos y percepción del cirujano. Basado en sus datos, 3DMs(Modelos tridimensionales)pareció influir en los cirujanos en la elección del tipo más apropiado de isquemia (fuera de pinza vs isquemia global vs isquemia parcial) y el tipo de resección a realizar (enucleación o sección de enucleación) sin diferencias sobre la base de la experiencia de los cirujanos [10].
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Sin embargo, una buena planificación no siempre significa buenos resultados quirúrgicos. Muchos estudios han centrado su atención también en los resultados después de los 3DM.(Modelos tridimensionales)visualización y en qué medida pueden influir en las cirugías. En un estudio de viabilidad realizado por Rundstedt et al., se desarrolló un protocolo prequirúrgico específico del paciente para la PN asistida por robot (RAPN) [1]. En su estudio, 10 pacientes con masas renales sólidas se sometieron a RAPN después del ensayo preoperatorio con 3D(tridimensional)-modelos de riñón impresos hechos con un material a base de silicio. Las puntuaciones de nefrometría R.E.N.A.L. estuvieron entre 7 y 11 (media 8,9). Los autores compararon los tiempos de resección del modelo y el tumor. Sus resultados no mostraron diferencias estadísticamente significativas entre la 3DM(Modelos tridimensionales)y el tumor extirpado en tiempo medio de resección (6:58 vs 8:22 min,p=0,162) y volúmenes extirpados(38,50 vs41,79mm³,p=0,976. Solo 1/10 pacientes tuvieron márgenes quirúrgicos positivos. Los autores concluyeron que el ensayo prequirúrgico podría mejorar significativamente la estrategia de resección, pero este estudio carece de un grupo de control. Otro estudio de viabilidad que investiga cómo el 3D(tridimensional)Los modelos renales impresos pueden influir en los procedimientos quirúrgicos realizados por Maddox et al.[12]. Con el objetivo de permitir la simulación quirúrgica preoperatoria y robótica, los autores construyeron 3DM físicos específicos del paciente(Modelos tridimensionales)fabricado con materiales que podrían aproximarse bastante bien a las propiedades del tejido renal. Se crearon con éxito siete modelos, y se realizaron PN y herniorrafia en cada réplica. Después de la simulación, todos los pacientes se sometieron a RAPN con márgenes quirúrgicos negativos, reportando un tiempo promedio de isquemia cálida de 25 min. La puntuación media de nefropatía R.E.N.A.L. fue de 7,4. Comparando los siete casos y la "tulane Urology prospectivamente mantenida base de datos RAPN", cirugías con 3DM(Modelos tridimensionales)tuvieron tumores más grandes, menos complicaciones, mayor tiempo isquémico caliente, menos márgenes positivos y hospitalización más corta, pero el único hallazgo estadísticamente significativo fue una disminución de la pérdida de sangre estimada (EBL) (185.7 vs.235.6 ml, p = 0.01), lo que sugiere que la DM3 preoperatoria(Modelos tridimensionales)El ensayo puede disminuir la curva de aprendizaje para los aprendices y mejorar los resultados quirúrgicos. De lo contrario, los autores admitieron que se necesitaba una evaluación adicional.
Kyung et al. compararon a 17 pacientes que se sometieron a PN ayudados por la consulta previa de 3D(tridimensional)modelos renales específicos del paciente con un grupo de control formado por pacientes que se sometieron a PN del mismo cirujano y aproximadamente durante el mismo período de tiempo (2014-2015)[13]. Al igual que Maddox, los autores encontraron que la única diferencia estadísticamente significativa fue la disminución de la pérdida de sangre intraoperatoria (IBL) (182cc vs.310cc, p<0.01). no="" complications="" occurred="" in="" the="" 3d="" printed="" group.="" moreover,="" patients="" reported="" an="" overall="" improved="" understanding="" of="" the="" disease,="" surgical="" procedure,="" and="" trust="" in="" the="" surgical="" team="" after="" consultation="" of="" the="">(Modelos tridimensionales).
A pesar de la cohorte relativamente pequeña, la frecuente falta de un grupo de control y el bajo poder estadístico, estos estudios han contribuido a apoyar la eficacia de la 3DM.(Modelos tridimensionales)simulación antes de cirugía renal compleja.
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Recientemente, Fan et al. analizaron retrospectivamente los datos de 69 pacientes que se sometieron a 3D(tridimensional)PN laparoscópica (LPN) y 58 que se sometieron a LPN tradicional entre enero de 2016 y febrero de 2018[14]. Informaron una reducción significativa en el tiempo de isquemia cálida (WIT) en el3D(tridimensional)grupo (24.1±5.1 para el 3Dcohort y 26.6±4.2min en el LPN tradicional,p<0.05), against="" a="" longer="" surgery="" waiting="" time(13.6±3.4="" days="" and="" 7.0="" ±0.6="" days,=""><0.05). subgroup="" analysis="" according="" to="" r.e.n.a.l.scores="" confirmed="" that,="" in="" patients="" with="" scores≥8,="" the="">(tridimensional)el grupo tuvo un WIT significativamente más corto y menos IBL (131.9±78.5vs 179.2±76.1,p<0.05)than the="" traditional="" lpn="">
Finalmente, un grupo japonés informó su experiencia preliminar de lo que llamaron "navegación quirúrgica 4D" en PN fuera de pinza mínimamente invasiva [15]. Consiste en un tamaño 3D a escala real(tridimensional)riñón impreso diseñado para que el tumor y su margen (2-5 mm alrededor del tumor) pudieran ser extirpados. Esta característica permitió al cirujano visualizar, durante la planificación quirúrgica, tanto los riñones pre como los post-resección (la cuarta dimensión considerada fue el tiempo). Los modelos ayudaron a los cirujanos a crear un mapa mental funcional para la resección. Diez pacientes con masas renales complejas (R.E.N.A.L.score≥8) fueron seleccionados y sometidos a PN fuera de pinza mínimamente invasiva con resultados perioperatorios aceptables y márgenes quirúrgicos que resultaron ser casi idénticos a 3D(tridimensional)tumores impresos. Se encontró una diferencia estadísticamente significativa en el tiempo de la ecografía intraoperatoria con un 3D(tridimensional)modelo en comparación con las cirugías estándar (media 3,3 min vs6,3 min, respectivamente, p=0,021.Además, los cirujanos afirmaron la utilidad de 3DM(Modelos tridimensionales)retroalimentación táctil. Por el contrario, se necesitaron de 4 a 9 horas para la impresión y de 3 a 9 días para completar el modelo. Los costos de los modelos oscilaron entre 450 y 680 dólares.
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Aplicaciones de 3DP(Impresión tridimensional)en nefrolitotomía percutánea (PCNL)
La nefrolitiasis es una enfermedad común, y los datos recientes muestran una prevalencia de hasta el 15% y una tasa de incidencia general creciente [16]. Entre las técnicas endourológicas, la nefrolitotomía percutánea (PCNL) representa el estándar de oro pararenalpiedrasmayor de 20 mm debido a las ventajas en el tiempo operativo y las tasas de morbilidad [17]. El acceso renal no siempre es realizado por los urólogos debido a una curva de aprendizaje no tan fácil. De hecho, muchos estudios se han centrado en las modalidades de imagen utilizadas como guía durante el acceso percutáneo tanto para urólogos como para radiólogos. De todos modos, la selección óptima del cáliz para la punción y el tracto de nefrostomía es uno de los pasos más importantes de la planificación quirúrgica de PCNL. Las dificultades incluyen realizar una trayectoria que conduzca directamente a la piedra objetivo sin afectar las estructuras vecinas. Las lesiones inadvertidas de los órganos, así como los múltiples tractos antes de lograr el acceso correcto al cáliz pueden conducir a un aumento en la duración de la cirugía, mayores tasas de complicaciones y, en consecuencia, a una mayor duración de la estadía postoperatoria (LOS)[18]. En los últimos años, el rápido desarrollo de 3D específico para el paciente(tridimensional)La segmentación y reconstrucción en Urología ha llevado a la combinación de 3DM específicos del paciente(Modelos tridimensionales)con planificación preoperatoria para la guía de agujas durante los procedimientos de PCNL. En 2015, Gadzhiev et al. propusieron una réplica 3D de plastilina del sistema pélvico en 32 pacientes con cálculos de cuerno de ciervo llevados al quirófano y utilizados como modelo de referencia [19]. Percutáneorenalel acceso se realizó con éxito en todos los casos; más de la mitad (56%) tenía una sola pista con una tasa general libre de piedras (SFR) después de una segunda mirada del 87,3%.
En 2019, Xu et al. imprimieron 36 3DM específicos para pacientes(Modelos tridimensionales)(3 para cada paciente) y simuló 3 sitios de punción de cálices de polos superior, medio e inferior [20]. El sitio de punción que logró la mejor TFG en el modelo se utilizó como referencia durante la cirugía, y se encontró una buena correspondencia entre el volumen de cálculos postoperatorios del modelo y del paciente (p<0.001,95% cd).in="" late="" 2019,="" an="" italian="" group="" presented="" a="" clinical="" case="" of="" a="" 30-year-old="" man="" with="" a="" left="" renal="" stone="" (25×15="" mm)[21].="" a="">(tridimensional)se realizó un modelo renal digital y físico para ayudar al cirujano durante el procedimiento en la planificación y guía del acceso percutáneo durante la LNC. El paciente se sometió de forma segura a PCNL con 1 sola punción percutánea (tiempo de punción 2 min). El tiempo quirúrgico total fue de 90 min. Un postoperatorio La tomografía computarizada confirmó la SFR del paciente. Brehmer et al. evaluaron cómo las reconstrucciones 3D-CT podrían influir en la elección de la vía de acceso y los resultados del tratamiento en 35 pacientes planificados para PCNL (88% con cálculo renal complejo)[22]. Las rutas de acceso se planificaron en 3D(tridimensional)-Reconstrucciones por TC utilizando puntos de referencia anatómicos (costillas, apófisis espinosa, etc.). Los resultados fueron un cambio de plan de acceso en 15/28 pacientes, mientras que en 7 pacientes, el acceso no pudo planificarse sin 3D-CT, totalizando 22/35(63%). Sesenta y nueve por ciento de estos pacientes (24/35) estaban libres de cálculos después de un solo PCNL.
Del mismo modo, Li et al. realizaron segmentación de imágenes y 3D(tridimensional)reconstrucción a partir de tomografía computarizada de 15 pacientes con cálculo renal complejo, incluido un paciente con un riñón de herradura,8 pacientes con cálculos parciales/completos de cuerno de ciervo,y6 pacientes con cálculos renales múltiples [23]. Se establecieron vías virtuales de acceso renal percutáneo seguras y confiables para cada paciente mediante una planificación integral basada en el3DM(Modelos tridimensionales)de cálculos renales. El tracto percutáneo más seguro y efectivo para la eliminación de cálculos se planificó en los modelos y luego se cargó en una pantalla durante el procedimiento en la sala de operaciones. El cirujano pudo visualizar el 3DM reconstruido(Modelos tridimensionales)ajustando la transparencia renal y sintiéndose más seguro y cómodo con el acceso ayudado por la punción virtual. Durante la litotricia, el 3D(tridimensional)los modelos ofrecían una vista panorámica de la piedra y el sistema colector que guiaba la nefroscopia intraoperatoria. La LNC se completó con éxito en los 15 pacientes, la SFR de una sesión fue del 93,3 % y la SFR final fue del 100 %.
Se requieren estudios futuros, con cohortes más grandes, pero la hipótesis de Manning de "practicar antes de jugar" podría convertirse en el estándar de atención para cirugías complejas [24].
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