腎臓手術における3Dプリント技術の意味の研究
Mar 18, 2022
連絡先：オードリー・フーaudrey.hu@wecistanche.com
Francesco Esperto、Francesco Pratal＆他
序章
三次元印刷（3DP）は1980年代後半に登場しましたが、医療分野での適用は2000年代にさかのぼります[1]。 最近まで、その使用は主に整形外科と歯科に限定されていました。 として三次元（3D）プリンターはより普及し、手頃な価格になり、3DP（三次元印刷）医学で登録されています。 現在、バインダージェット、マテリアルジェット、バット光重合技術、粉末床融合など、いくつかのタイプの技術が印刷に利用できます。 さらに、3D（三次元）プリンタは、プラスチック、ワックス、セラミック、金属などのさまざまな材料からオブジェクトを生成できるようになりました[2]。 近年、3DP(三次元印刷)-テクノロジー（3DPT）(三次元印刷技術)製造モデルが患者の臓器、さらには全身の部分の複製を作成し、トレーニング目的や手術計画の改善に使用できるようにしました。 さらに、ソフトウェア（仮想現実VR、拡張現実）の助けを借りて作成された人工現実の導入は、3DPTのさらなるステップを表しています(三次元印刷テクノロジー)外科医が手術野に集中することをあきらめることなくガイド付き手術を実行できるようにします。 このレビューの目的は、3DPの適用を検討することです。(三次元印刷)腎臓手術; 特に、手術計画、患者教育、トレーニング、拡張現実（AR）に焦点を当てています。 3DP(三次元印刷)および手術計画術前計画は、手術結果を改善し、術中または術後の合併症の可能性を減らすために重要です。 3D(三次元)モデル（3DM）は、外科医が患者固有の解剖学的構造を適切に理解し、術中の決定を導く上で重要な役割を果たす可能性があります。患者のDICOM画像（CTスキャンまたはMRI）から直接印刷された3D解剖学的レプリカは、術前の情報を支援するために使用されています。複雑な外科的処置の計画と周術期の合併症の軽減の試み[3]。 3DMによる外科的計画(三次元モデル)現在の2次元（2D）画像に比べて大きな利点があります。 外科医は、より現実的な概要を把握し、手術を行う領域をよりよく理解できます。 これらのモデルから得られる可能性のある利点は、より良い意思決定であり、その結果、外科的信頼性が向上します。
腎臓病の治療：CistancheハーブとCistanche抽出物
3DPのアプリケーション(三次元印刷)Nephron Sparing Surgery（NSS）の出版物の半分以上が3DM（三次元モデル）泌尿器科では、主要な結果として外科的計画が報告されました。 ネフロン温存手術（NSS）の時代では、複雑な解剖学的構造と血管系のために、腎虚血が長引く可能性があり、腫瘍の深さの浸潤が不明確であることが多いため、研究の大部分が腎臓がんに注目していることは驚くべきことではありません。 3]。
選択された患者で切除技術と積極的な監視が可能な選択肢であるとしても、腎腫瘤の外科的治療は依然としてゴールドスタンダードであり、何年にもわたってNSSアプローチに進化してきました。 2011年まで、根治的腎摘出術（RN）の代わりに腎部分切除術（PN）のより良い結果を証明する研究はありませんでした[4]。 2012年、Sunらは、多変量解析において、PNを受けた患者は、RNコホートと比較して他の原因による死亡（OCM）で死亡する可能性が大幅に低いことを初めて実証しました（p =0。04） 、PNは「技術的に実行可能な場合はいつでも」提供されるべきであると述べています[5]。 それにもかかわらず、実行可能とは必ずしも容易ではありません。RENALスコアの質量が大きいほど、Clavien-Dindoの術後合併症が大きくなり（p =0。043）、術後腎機能が大幅に低下する（p {{11}）傾向があります。 } .004）、外科的複雑さのため[6]。 手術の結果を検討する前に、術前計画は3DMの影響を強く受ける可能性があります(三次元モデル)、特に複雑な腎腫瘤の場合。
泌尿器科は、開腹手術から低侵襲手術（MIS）に移行し、根治的臓器摘出術からNSSに移行しました。 その結果、外科医は、外科的計画の改善に役立つ患者の病気をよりよく理解できるモデルに依存する必要があります。 Silbersteinetal。 2014年に、5つのカスタマイズされた患者固有の3D腎臓モデルを作成した後、腎腫瘤を完全に切除して5つのPN（4つのロボットと1つのオープン）を実行しました[7]。 これらのモデルの主な特徴は、悪性腫瘍が疑われる腎病変の増強でした。 この研究では、すべての介入が平均21分の虚血時間で正常に実行され、すべての外科的切除断端が陰性であり、合併症は最小限でした。 張らによる予備報告。 NSSに適格なT1腎腫瘤のある患者では、3DM(三次元モデル)手術計画でより高いスコアを示しました[8]。 さらに、関与した2人の外科医は、3DMの術中の診察は、腫瘍と周囲の組織との関係、切除の深さ、および腎門などの重要な構造損傷の回避に役立つと述べました。 ただし、3DMの方法に関する具体的な質問はありません(三次元モデル)影響を受けた外科的計画の決定が実施されました。
1年後、WakeらはRENALnephrometryスコアで5（範囲6-10）を超えるスコアの10個の腎腫瘍を選択し、3DMの前に2D画像を提出しました。(三次元モデル)3人の経験豊富な泌尿器腫瘍外科医に[9]。 モデルの提出後、30-50パーセントの外科医は外科的アプローチを変更する傾向があり、経腹膜または後腹膜アプローチとクランプに最大の影響を及ぼしました。
Porpigliaetal。は3Dの有用性を評価しました(三次元)印刷された腎臓モデルと外科医の認識。 彼らのデータに基づいて、3DM(三次元モデル)外科医の経験に基づいて、最も適切なタイプの虚血（オフクランプ対グローバル虚血対部分的虚血）および実行する切除のタイプ（除核または除核セクション）の選択において外科医に影響を与えるようでした[10]。
腎臓病の治療：CistancheハーブとCistanche抽出物
ただし、適切な計画が必ずしも適切な手術結果を意味するわけではありません。 多くの研究は、3DM後の結果にも注目しています。(三次元モデル)視覚化と、それらが手術にどの程度影響を与える可能性があるか。 Rundstedt et al。による実現可能性研究では、ロボット支援PN（RAPN）の患者固有の術前プロトコルが開発されました[1]。彼らの研究では、固形腎腫瘤のある10人の患者が3Dを使用した術前リハーサル後にRAPNを受けました。(三次元)-シリコンベースの材料で作成された印刷された腎臓モデル。RENALネフロメトリースコアは7〜11（平均8.9）でした。 著者らは、モデルと腫瘍の切除時間を比較しました。 彼らの結果は、3DM間で統計的に有意な差を示さなかった(三次元モデル)切除された腫瘍の平均切除時間（6:58対8:22分、p =0。162）および切除された体積（38.50対41.79mm³、p=0。976。患者の1/10のみ著者らは、術前リハーサルは切除戦略を大幅に改善する可能性があると結論付けましたが、この研究には対照群がありません。3Dの方法を調査する別の実現可能性研究(三次元)印刷された腎臓モデルは、Maddoxらによって行われた外科手術に影響を与える可能性があります。[12]。術前およびロボットによる外科シミュレーションを可能にすることを目的として、著者は患者固有の物理的3DMを構築しました。(三次元モデル)腎臓組織の特性を非常によく近似できる材料で作られています。 7つのモデルが正常に作成され、各レプリカでPNとヘルニア修復が実行されました。 シミュレーション後、すべての患者は負の外科的マージンを伴うRAPNを受け、平均25分の温虚血時間を報告しました。 平均腎腎症スコアは7.4でした。 7つの症例と「Tulane泌尿器科が前向きに維持されているRAPNデータベース」の手術を3DMで比較(三次元モデル)腫瘍が大きく、合併症が少なく、温虚血時間が長く、陽性マージンが少なく、入院期間が短かったが、統計的に有意な所見は、推定失血（EBL）の減少のみであった（185.7対235.6 ml、p=0。01 ）、術前3DMを示唆している(三次元モデル)リハーサルは、研修生の学習曲線を減らし、手術の結果を改善する可能性があります。 そうでなければ、著者はさらなる評価が必要であることを認めた。
キョンら 3Dの事前相談によって支援されたPNを受けた17人の患者を比較した(三次元)同じ外科医からほぼ同じ期間にPNを受けた患者からなる対照群を含む患者固有の腎臓モデル（2014-2015）[13]。 マドックスと同様に、著者らは、統計的に有意な差は、術中の失血（IBL）の減少のみであることを発見しました（182cc対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="">(三次元モデル).
コホートが比較的小さく、対照群が頻繁に不足し、統計的検出力が低いにもかかわらず、これらの研究は3DMの有効性をサポートするのに貢献しています。(三次元モデル)複雑な腎手術前のシミュレーション。
腎臓病の治療：CistancheハーブとCistanche抽出物
最近、Fanらは3Dを受けた69人の患者のデータを遡及的に分析しました(三次元)2016年1月から2018年2月の間に従来のLPNを受けた腹腔鏡下PN（LPN）および58人[14]。 彼らは、3Dでの温虚血時間（WIT）の大幅な短縮を報告しました(三次元) グループ（3Dコホートでは24.1±5.1、従来のLPNでは26.6±4.2分、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="">(三次元)グループのWITは大幅に短く、IBLは少なかった（131.9±78.5vs179.2±76.1、p<0.05)than the="" traditional="" lpn="">
最後に、日本のグループは、低侵襲のオフクランプPNにおける「4D外科ナビゲーション」と呼ばれるものの予備的な経験を報告しました[15]。 実物大の3Dで構成されています(三次元)腫瘍とその縁（腫瘍の周囲2-5 mm）を取り除くことができるように設計された印刷された腎臓。 この機能により、外科医は、手術計画中に、切除前と切除後の両方の腎臓を視覚化することができました（4番目に考慮された次元は時間でした）。 モデルは、外科医が切除のための実用的なメンタルマップを作成するのに役立ちました。 複雑な腎腫瘤（RENALscoreが8以上）の10人の患者が選択され、3Dとほぼ同一となる許容可能な周術期転帰と外科的マージンを伴う低侵襲性のオフクランプPNを受けました。(三次元)印刷された腫瘍。 3Dによる術中超音波の時間に統計的に有意な差が見つかりました(三次元)標準的な手術と比較したモデル（平均3.3分対6.3分、それぞれp =0。021。さらに、外科医は3DMの有用性を主張しました(三次元モデル)触覚フィードバック。 対照的に、印刷には4〜9時間、モデルの完成には3〜9日かかりました。 モデルのコストは450ドルから680ドルの範囲でした。
腎臓病の治療：CistancheハーブとCistanche抽出物
3DPのアプリケーション(三次元印刷)経皮的腎切石術（PCNL）
腎結石症は一般的な疾患であり、最近のデータでは、有病率が最大15％であり、全体的な発生率が上昇していることが示されています[16]。 内分泌学的手法の中で、経皮的腎切石術（PCNL）は腎臓石手術時間と罹患率の利点のために20mmよりも大きい[17]。 腎臓へのアクセスは、学習曲線がそれほど簡単ではないため、泌尿器科医によって常に実行されるとは限りません。 実際、多くの研究は、泌尿器科医と放射線科医の両方の経皮的アクセス中のガイダンスに使用される画像診断法に焦点を合わせています。 とにかく、穿刺および腎瘻造設術のためのがくの最適な選択は、PCNL手術計画の最も重要なステップの1つです。 困難には、隣接する構造に影響を与えることなく、ターゲットの石に直接つながる軌道を実行することが含まれます。 正しい蝸牛へのアクセスを達成する前の不注意な臓器損傷および複数の管は、手術期間の増加、合併症の発生率の増加、およびその結果としての術後滞在期間（LOS）の延長につながる可能性があります[18]。 近年、患者固有の3Dの急速な発展(三次元)泌尿器科におけるセグメンテーションと再構築は、患者固有の3DMの組み合わせにつながりました(三次元モデル)PCNL手技中の針誘導の術前計画を伴う。 2015年、Gadzhievらは、手術室に持ち込まれ、参照モデルとして使用されたクワガタの石を持った32人の患者に骨盤細胞系の塑像用粘土の3Dレプリカを提案しました[19]。 経皮的腎臓アクセスはすべての場合に正常に実行されました。 半分以上（56パーセント）は、87.3パーセントの2回目のルックの後、全体的なストーンフリー率（SFR）の単一のトラックを持っていました。
2019年、Xuらは36人の患者固有の3DMを印刷しました(三次元モデル)（患者ごとに3つ）、上極、中極、下極の腎杯からの3つの穿刺部位をシミュレートしました[20]。 次に、モデルでより良いSFRを達成した穿刺部位を手術中の参照として使用し、モデルと患者の術後の結石量の間に良好な対応が見られました（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="">(三次元)PCNL中の経皮的アクセスの計画とガイドの手順中に外科医を支援するためのデジタルおよび物理的腎モデルが実行されました。 患者は、1回の経皮的穿刺（穿刺時間2分）でPCNLを安全に受けました。 全体の手術時間は90分でした。 術後 CTスキャンは患者のSFRを確認しました。 Brehmerらは、PCNLを計画している35人の患者（複雑な腎結石の88％）において、3D-CT再構成がアクセス経路の選択と治療結果にどのように影響するかを評価しました[22]。 アクセスルートは3Dで計画されました(三次元)-解剖学的ランドマーク（肋骨、棘突起など）を使用したCTの再構築。 その結果、15/28人の患者でアクセス計画が変更されましたが、7人の患者では、3D-CTなしではアクセスを計画できず、合計22/35（63％）でした。 これらの患者の69％（24/35）は、1回のPCNL後に結石がありませんでした。
同様に、Lietal。 画像セグメンテーションと3Dを実行(三次元)馬蹄腎の1人の患者、部分的/完全なスタッグホーン結石の8人の患者、および複数の腎結石の6人の患者を含む、複雑な腎結石の15人の患者のCTスキャンからの再構成[23]。 仮想的に安全で信頼性の高い経皮的腎アクセス経路は、3DM(三次元モデル) 腎臓結石の。 石の除去のための最も安全で最も効果的な経皮的路がモデルで計画され、手術室での処置中にスクリーンにアップロードされました。 外科医は再構築された3DMを視覚化できます(三次元モデル)腎臓の透明度を調整し、仮想穿刺によって支援されたアクセスに自信を持って快適に感じました。 砕石術中、3D(三次元)モデルは、術中腎鏡検査をガイドする石と収集システムのパノラマビューを提供しました。 PCNLは15人の患者すべてで正常に完了し、1セッションのSFRは93.3パーセントであり、最終的なSFRは100パーセントでした。
より大きなコホートでの将来の研究が必要ですが、「遊ぶ前に練習する」というマニングの仮説は、複雑な手術の標準治療になる可能性があります[24]。
腎臓病の治療：CistancheハーブとCistanche抽出物
