3D-modellen gebaseerd op prostaat-MRI beïnvloeden de planning van zenuwsparing bij robotgeassisteerde radicale prostatectomie

Het doel van robotgeassisteerde radicale laparoscopische prostatectomie (RALP) is de gehele prostaat inclusief prostaatcarcinoom (PCa) te verwijderen en daarbij de schade aan zenuwbundels, urethra en blaasmond te beperken. Een succesvolle ingreep wordt gedefinieerd aan de hand van de Trifecta-uitkomsten: afwezigheid van positieve snijvlakken (PSV’s) en behoud van continentie en erectiele functie. Echter, in 7 tot 32% van de gevallen wordt een PSV gevonden [1]. PSV’s zijn geassocieerd met een biochemisch recidief (BCR) en behoeven mogelijk aanvullende behandeling [2‐4]. Pathologische extraprostatische extensie (EPE) verhoogt het risico op PSV [5]. Het detecteren van EPE is cruciaal voor het selecteren van de juiste patiënten voor zenuwsparing (ZS) bij RALP [6]. Magnetic resonance imaging (MRI) heeft voor de detectie van EPE een betere accuratesse dan het rectaal toucher [7, 8]. De interpretatie van MRI kan echter lastig zijn, omdat het een driedimensionale (3D) structuur afbeeldt in tweedimensionale (2D) plaatjes in verschillende richtingen (axiaal, transversaal, coronaal). Het toevoegen van een derde dimensie zorgt ervoor dat de diepte van een object afgebeeld wordt en dat het object kan worden geroteerd. Daarnaast kunnen meerdere MRI-coupes in één afbeelding weergegeven wordt, waardoor de kijker meer informatie tegelijk kan waarnemen. Op MRI gebaseerde 3D-prostaatmodellen zorgen mogelijk voor een betere visualisatie van de anatomie van de prostaat dan 2D-MRI-sequenties, en specifiek voor een betere weergave van de relatie tussen PCa-laesie en het prostaatkapsel.

Er werden virtuele 3D-modellen en 3D-prints gemaakt van 20 patiënten. De klinisch-pathologische gegevens van deze patiënten worden beschreven in tab. 1.

Het veld van 3D-beeldvormingstechnieken ontwikkelt snel en is mogelijk veelbelovende voor chirurgische planning en perioperatieve begeleiding. Specifiek voor het verwijderen van de prostaat kunnen 3D-modellen tot een beter begrip leiden van de precieze anatomische locatie van prostaatkanker in vergelijking met 2D MRI-beelden. De huidige studie beschreef een stapsgewijze benadering voor het vervaardigen van 3D-prostaatmodellen die waren gebaseerd op MRI. Deze 3D-modellen kunnen in een korte tijdsperiode gemaakt worden met reeds veelgebruikte klinische programma’s en open-source software. Er werd een goede overeenkomst in tumorlaesies gevonden tussen 3D-modellen en het pathologieverslag. Daarnaast werd met behulp van de 3D-modellen een op maat gemaakt plan gemaakt ten aanzien van zenuwsparing: een klinisch-relevant verschil in zenuwsparing tussen MRI en 3D-modellen werd gevonden bij 25 tot 26% van de observaties.

De in het NKI ontwikkelde FP-score is een accuraat hulpmiddel om circumferentiële zenuwsparing mee te kwantificeren [12]. Alle zeven urologen die bij dit onderzoek betrokken waren, hadden uitgebreide ervaring met de FP-score, omdat deze in de dagelijkse praktijk wordt toegepast in Prostaatkankernetwerk Nederland.

De huidige studie is de eerste die laat zien dat de overeenstemming in de preoperatieve planning van zenuwsparing tussen urologen hoger is wanneer 3D-modellen worden gebruikt voor de planning dan wanneer MRI wordt gebruikt. Met de informatie van de 3D-modellen hadden de urologen een beter begrip van de precieze locatie van de tumoren en de mate van kapselcontact en kapseldoorbraak, wat zorgde voor een meer gedetailleerde planning van zenuwsparing (tab. 2). De unieke toevoeging van een 3D-model is de tactiele (zoals geprint) en de visuele perceptie van de prostaatanatomie en de mogelijkheid tot rotatie, zodat de beelden vanuit alle mogelijke hoeken bekeken kunnen worden (in tegenstelling tot de statische axiale, sagittale en coronale richtingen). Wake et al. hebben laten zien dat urologen een beter vermogen hadden om nierkanker te lokaliseren wanneer zij 3D-visualisatie gebruikten in plaats van 2D-beelden [16]. Dit heeft mogelijk een effect op de uitvoering van de partiële nefrectomie.

De huidige studie demonstreerde een excellente overeenkomst tussen de tumorlocaties van 3D-modellen en indextumoren van prostaatspecimen. Bovendien werd het punctum maximum van de 3D-modellen (de locatie waar de tumor het meeste contact maakt met het prostaatkapsel of waar de tumor kapselinvasie vertoont) correct weergegeven in alle zeven prostaten met pathologische EPE. Twee eerdere studies vertoonden een overeenkomst van tumorlocaties tussen 3D-modellen en prostaatpreparaten in > 90% van de gevallen [17, 18]. Shin et al. rapporteerden een overeenkomst van 100% tussen het punctum maximum en de locatie van EPE van prostaatpreparaten bij vijf uitdagende hoogrisicopatiënten (pT2c-pT3b), die alle negatieve snijvlakken tot gevolg hadden [19]. De groep van Schiavina onderzochten de gecombineerde toepassing van 3D-modellen en NeuroSAFE. Patiënten die RALP ondergingen met de combinatiebenadering hadden positieve snijvlakken bij de indexlaesie in 5% (1/20) van de gevallen, ten opzichte van 20% (4/20) van de gevallen in de controlegroep [20]. Deze resultaten demonstreren dat het patiëntspecifieke op MRI-gebaseerde 3D-model een veelbelovende techniek is om ZS bij RALP te ondersteunen en mogelijk het daarmee geassocieerde hoge percentage positieve snijvlakken te verlagen. Er is meer onderzoek nodig om de impact van 3D-modellen op klinische uitkomsten vast te stellen. Momenteel wordt de toepassing van 303 3D-modellen voor nier- en prostaatkanker onderzocht in een prospectieve studie (NCT03656822). In december 2019 waren alle patiënten geïncludeerd. De resultaten moeten nog gepubliceerd worden.

Deze studie heeft een aantal beperkingen. Voor het vervaardigen van 3D-modellen is het nodig om getraind te worden in het gebruik van bepaalde software, zoals de 3D-slicer en ParaView. Daarnaast is de resolutie van de 3D-modellen gelimiteerd door de dikte van de MRI-coupes (3 mm), wat resulteert in blokkerige modellen. Het verlagen van de axiale dikte van de coupes zou zorgen voor een meer gladgestreken model zonder dat de tumor- en prostaatvolumes afnemen. Dit zorgt echter wel voor een hogere workload voor de radioloog. Idealiter ondersteunt kunstmatige intelligentie de detectie en intekening van het prostaatkapsel en de tumorlaesies. De cognitieve correlatie tussen tumorlocaties in het prostaatspecimen en de ingetekende ROI op MRI had een beperkte accuratesse en zou worden verbeterd door alle pathologiecoupes in te tekenen. We hebben deze accuratesse proberen te verhogen door de tumorlocaties te rapporteren middels het 38-core prostaatanatomietemplate dat wordt aanbevolen door de PI-RADS-stuurgroep.

Sterke kanten van deze studie zijn het behalen van de groepsgrootte, zodat een accurate analyse van klinisch-relevante verschillen in zenuwsparing kon worden berekend. Ook presenteerden wij een reproduceerbare stapsgewijze handleiding. Een expert-radioloog beoordeelde de MRI-beelden en tekende alle ROI’s in. Ervaren urologen scoorden de mate van zenuwsparing.

Vergeleken met 2D-beelden zijn 3D-modellen beter in het visualiseren van prostaatkankerlaesies en de planning van zenuwsparing voorafgaand aan RALP. Virtuele 3D-modellen kunnen in 25 tot 30 minuten gemaakt worden en 3D-prints in één dag. De 3D-modellen leiden tot klinisch-relevante verschillen in de geplande mate van zenuwsparing en urologen zijn het vaker met elkaar eens wanneer zij de zenuwsparing inschatten met 3D-modellen dan met MRI. Toekomstige studies zouden moeten focussen op de effectiviteit van 3D-modellen met als doel oncologische en functionele uitkomsten te verbeteren.