Σύστημα προεγχειρητικού σχεδιασμού χειρουργικής ογκολογίας ήπατος προσανατολισμένο για χρήση από χειρουργούς
Authors: Ζυγομαλάς Απόλλων 
Published: December 2024

Το ήπαρ είναι ένα όργανο στο οποίο μπορούν να αναπτυχθούν καλοήθεις ή κακοήθεις όγκοι, πρωτοπαθείς αλλά και πολύ συχνά μεταστατικοί. Για σημαντικό αριθμό ηπατικών όγκων η ηπατεκτομή αποτελεί τη θεραπεία εκλογής. Ο βασικός στόχος όλων των χειρουργικών ογκολογικών επεμβάσεων στο ήπαρ είναι να αφαιρεθεί ο όγκος με αρνητικά όρια εκτομής (R0 επέμβαση) αφήνοντας πίσω ένα λειτουργικό υπόλειμμα ήπατος (Future Liver Remnant – FLR) με ικανό μέγεθος ώστε να μην αναπτύξει ο ασθενής μετεγχειρητικά ηπατική ανεπάρκεια. Η σύγχρονη χειρουργική ήπατος χρησιμοποιεί τις δυνατότητες που παρέχονται από την τεχνολογία των υπολογιστών ώστε να αντλήσει όσο το δυνατό περισσότερες πληροφορίες προεγχειρητικά για να καταστρώσει το επεμβατικό πλάνο αλλά και να χρησιμοποιήσει αυτά τα δεδομένα διεγχειρητικά για να βελτιστοποιήσει και να κάνει ασφαλέστερη την επέμβαση. Η λεπτομερής προεγχειρητική μελέτη είναι το κλειδί για τη σωστή επιλογή των ασθενών. Η κατάτμηση (Segmentation) των ανατομικών δομών παράγει εξατομικευμένα 3D μοντέλα τα οποία μπορούν να τροποποιηθούν, διαχειριστούν και απεικονιστούν με ποικίλους τρόπους, ενώ η χειρουργική ανάλυση είναι ευκολότερη επιτρέποντας γρήγορη ογκομέτρηση και εξομοίωση των ηπατεκτομών. Έχει αποδειχθεί ότι η κατάτμηση του ήπατος από ιατρικές εικόνες αποτελεί καλύτερη μέθοδο για τον προεγχειρητικό σχεδιασμό και τη διεγχειρητική καθοδήγηση στη χειρουργική ήπατος. Παρόλα αυτά, η κατάτμηση του ήπατος είναι χρονοβόρα και πολύπλοκη διαδικασία. Ένας σύγχρονος χειρουργός ήπατος είναι πολύ χρήσιμο να μπορεί να χρησιμοποιεί μια εφαρμογή που θα του προφέρει τη δυνατότητα χρησιμοποιώντας τα CD/DVD των ιατρικών απεικονίσεων όπως αυτά έχουν προσκομισθεί από τους ασθενείς του, να πραγματοποιήσει εύκολα, γρήγορα και αξιόπιστα στον προσωπικό του υπολογιστή προεγχειρητικό σχεδιασμό. Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω σχεδιάσαμε και αναπτύξαμε αλγόριθμους κατάτμησης ήπατος καθώς και ένα ολοκληρωμένο σύστημα προεγχειρητικού σχεδιασμού και διεγχειρητικής καθοδήγησης προσανατολισμένο στη φιλοσοφία των χειρουργών ήπατος. Το σύστημα αυτό ονομάζεται “PRe-Operative Mapping and Evaluation of Tumors for Hepatic surgery and EnhancedIntra-operative Assistance” (PROMETHEIA®). Η ανάπτυξη και η αξιολόγηση του λογισμικού μας έγινε σε περιβάλλον MATLAB® (The MathWorks, Inc., Natick,Massachusetts, U.S.A) σε έναν laptop υπολογιστή τεχνολογίας 2010 προσανατολισμένο για home use (Intel® CoreTMDuo, 2.2 GHz, NVIDIA® Graphics,4GB Memory, Microsoft Windows® 7 64bits).Το PROMETHEIA χρησιμοποιήθηκε για την κατάτμηση των ανατομικών και των παθολογικών δομών, για τον προεγχειρητικό σχεδιασμό των ηπατεκτομών και για τη διεγχειρητική καθοδήγηση. Αναπτύξαμε εξειδικευμένα εργαλεία και αλγόριθμους που επιτρέπουν υβριδική ημιαυτόματη κατάτμηση αλλά και υβριδική διαδραστική κατάτμηση. Επίσης δημιουργήσαμε ειδικά εργαλεία για την περιεγχειρητική εκτίμηση κινδύνου. Αξιολογήσαμε σε προοπτικές κλινικές μελέτες τη δυνατότητα πραγματοποίησης επεμβάσεων χειρουργικής ογκολογίας ήπατος υποβοηθούμενης από υπολογιστές μέσω του PROMETHEIA. Η εφαρμογή επιτρέπει πλήρη και ολοκληρωμένο προεγχειρητικό σχεδιασμό που περιλαμβάνει, κατάτμηση όλων των δομών ενδιαφέροντος, ογκομέτρηση, εικονική ηπατεκτομή και εκτίμηση κινδύνου, καθώς και την πλήρη χρήση της στη χειρουργική αίθουσα για διεγχειρητική καθοδήγηση και εκτίμηση κινδύνου, με δυνατότητα προσθήκης νέων δεδομένων και εύκολη επαναξιολόγηση του χειρουργικού σχεδιασμού. Οι αλγόριθμοι κατάτμησης μπορούν να εφαρμοστούν από χειρουργούς στην καθημερινή κλινική πράξη, με ευκολία και ταχύτητα αφού η παραμετροποίησή τους είναι απλή και η χρήση τους καθοδηγούμενη, ενώ προσφέρουν επαναληψιμότητα και αξιοπιστία. Στις μελέτες μας η χειρουργική ανάλυση στο PROMETHEIA πραγματοποιήθηκε αποτελεσματικά σε όλες τις περιπτώσεις από ειδικούς χειρουργούς, σε χρόνο που επιτρέπει τη χρήση της στην καθ’ ημέρα κλινική πράξη, με αξιόπιστα αποτελέσματα ογκομέτρησης και τοπογραφικές εκτιμήσεις και επομένως ασφαλή χειρουργικό σχεδιασμό, περιεγχειρητική εκτίμηση κινδύνου και διεγχειρητική καθοδήγηση. Οι ιατροί ακτινοδιαγνώστες είναι απαραίτητο να συνεργάζονται με τους χειρουργούς ώστε να παρέχουν τις γνώσεις τους και την εμπειρίας στην ανάλυση των απεικονιστικών μελετών.Το σύστημά μας έρχεται να γεφυρώσει το κενό που υπάρχει μεταξύ της υπερβολικά λεπτομερούς χειρουργικής ανάλυσης σε υπολογιστή από εξειδικευμένο προσωπικό, ακριβό λογισμικό και ειδικό υλικό, και από τη άλλη των πολυάσχολων χειρουργών ήπατος με περιορισμένες γνώσεις τεχνικών επεξεργασίας ιατρικών εικόνων που επιζητούν γρήγορα, αξιόπιστα και οικονομικά αποτελέσματα ενώ διαθέτουν επαρκή εμπειρία για να τα αξιολογήσουν κατάλληλα. Μέσω της μελέτης μας μπορέσαμε να αναδείξουμε τεχνικές και εργαλεία που είναι χρήσιμα για την επαρκή κατάτμηση την ιατρικών εικόνων σε επεμβάσεις που αφορούν το ήπαρ. Φαίνεται λοιπόν ότι αρκούν λίγα εργαλεία για μια ογκομέτρηση αλλά χρειάζονται πιο εξειδικευμένα εργαλεία για μια πλήρη περιεγχειρητική ανάλυση κινδύνου. Η έρευνα που πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια της διατριβής συμβάλει στην προαγωγή του προεγχειρητικού σχεδιασμού στη χειρουργική ογκολογία ήπατος στην καθημερινή κλινική πράξη με σκοπό την ταχύτερη λήψη αποφάσεων, τη συντομότερη διαχείριση των ασθενών με χαμηλό κόστος, την ασφαλέστερη και αποτελεσματικότερη διενέργεια ηπατεκτομών με τελική συνεισφορά στη βελτιστοποίηση της αντιμετώπισης των όγκων στο ήπαρ και άρα την προσπάθεια ίασης των ασθενών. Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε ότι η εφαρμογή μας αποδεικνύεται ακριβής και αξιόπιστη κατά τον προεγχειρητικό σχεδιασμό επεμβάσεων χειρουργικής ογκολογίας ήπατος ενώ ενισχύει αποτελεσματικά την αντίληψη και καθοδήγηση από ιατρικές εικόνες των επεμβάσεων διεγχειρητικά. Παρόλα αυτά,τα αποτελέσματα του σχεδιασμού πρέπει πάντα να αξιολογούνται με προσοχή από εξειδικευμένους χειρουργούς ήπατος.