Možnosť využtia 3D tlače v liečbe maligného melanómu uvey

Úvod

Uveálny melanóm je najčastejší primárny malígny nádor oka u dospelých s najvyšším výskytom u kaukazskej rasy. Jeho incidencia v Európe bola v roku 2015 2-8/1mil. obyvateľov. [1] 

Predstavuje 3 - 3,5% všetkých malígnych nádorov, do 20% všetkých malígnych melanómov.V uveálnom trakte je najčastejšie lokalizovaný v cievovke a to v 75 – 85 % prípadov, vo vráskovcovom telese sa vyskytuje okolo 9 - 16 % prípadov a 6 - 9 % prípadov nachádzame v dúhovke. [2]Lokálna kontrola nádoru sa neustále zlepšuje, avšak miera prežitia dlhodobostagnuje na rovnakej úrovni kvôli veľmi častej tvorbe metastáz, ktoré sú najčastejšie lokalizované v pečeni, pľúcach a kostiach. 20 až 30% pacientov s malígnym melanómom uveálneho traktu zomiera do 5 rokov od diagnózy, 45% pacientov do 15 rokov. [1,3]

Pacienti s intraokulárnym melanómom zväčša nepociťujú v skorých štádiách subjektívne žiadne ťažkosti. Postupne pri progresii ochorenia bývajú najčastejšími príznakmi:

-rastúca tmavá škvrna na dúhovke

-zmena vo veľkosti alebo tvare zrenice

-problémy s videním (rozmazané videnie alebo náhla strata zraku)

-záblesky svetla

Bolesť pacienti cítia v prípade, ak nádorová masa začne prerastať mimo očný bulbus. 

Zlá prognóza pacienta je asociovaná s mužským pohlavím, starším vekom, veľkým priemerom nádoru, bohatou mikrovaskularizáciou, prítomnosťou okulárnej melanocytózy, dedičnosťou a i. [1,4]

Včasná diagnostika nielen významne zlepšuje prognózu pacienta, ale aj rozširuje spektrum využiteľných terapeutických postupov. Základom je vyšetrenie vnútroočného tlaku a centrálnej ostrosti zraku, vyšetrenie štrbinovou lampou pri maximálne rozšírenej pupile použitím Hrubyho šošovky, resp. Volkových šošoviek, čo umožní podrobné vyšetrenie nálezov na očnom pozadí. Zaznamenanie nálezu uskutočňujeme fundusfotograficky. Pri fluoresceínovej angiografii je limitom periférny rast novotvaru, ktorý znemožní jej použitie. Dôležité miesto pri lokalizácii lézie má vyšetrenie transilumináciou, transsklerálne presvietenie bodovou Langeho lampou. V náleze perimetra pri malígnom melanóme lokalizovanom v choroidei sa v každom prípade zistia funkčné zmeny, kým pri névoch sa výpadok v zornom poli neobjavuje. V procese diagnostiky intenzívne využívame aj 2D zobrazovacie modality, k nim patrí ultrasonografia efektívna pri nádoroch väčších ako 3mm, počítačová tomografia a magnetická rezonancia pre znázornenie intraokulárneho prípadne extraokulárneho rastu nádoru. MR má obrovské prednosti v diferenciálnej diagnostike, je nepostrádateľná pre zameranie melanómu choroidey a corpus ciliare pred liečbou gama nožom. Pozitrónovú emisnú tomografiu (PET/CT) využívame pri vyhľadávaní vzdialených metastáz. Možná je aj biopsia, ktorá však pre svoju invazivitu nesie riziko častých komplikácií. [2,4]

V minulosti sa terapia intraokulárnych melanómov opierala o chirurgický zásah, t.j. o enukleáciu bulbu, v pokročilých štádiách až o exenteráciu orbity, ktoré v súčasnosti volíme pri veľkých nádoroch presahujúcich hranice bulbu. V dnešnej dobe nachádza uplatnenie terapia externou (zdroj žiarenia mimo tela) aj internou (brachyterapia) radiáciou, kde existuje šanca na zachovanie zraku, ale zároveň hrozí poškodenie okolitých štruktúr zasiahnutých žiarením. V snahe predísť poškodeniu okolitých štruktúr využívame stereotaktickú rádiochirurgiu definovanú ako jednorazovú vysokú dávku ožiarenia stereotakticky riadenú do vopred určeného cieľového miesta, to znamená na základe 3D virtuálneho modelu vytvoreného z pacientových diagnostických snímok určiť cieľovú pozíciu pre ožiarenie. [2,3] Pre plánovanie zákroku sa využíva fúzia CT a MR obrazu získané v daný deň. Po fúzii sa v každom reze vyznačia cieľové nádorové tkanivo pre dosiahnutie efektívnej dávky žiarenia a najviac citlivé štruktúry na žiarenie, pri ktorých sa snažíme o najnižšiu možnú dávku radiácie. Medzi vysoko rádiosenzitívne patria obe šošovky, zrakové nervy, chiasma opticum a mozgový kmeň. Následne sa dáta prenesú do plánovacieho programu, v ktorom prebieha optimálne plánovanie pre dosiahnutie efektívnej dávky v nádorovom tkanive s prihliadnutím na jeho veľkosť, lokalitu, tvarovú zložitosť a čo najmenšej dávky v zdravom tkanive a rádiosenzitívnych štruktúrach. [2,4]

V práci sa venujeme vizualizácii vnútroočných pomerov, predovšetkým zobrazeniu malígneho melanómu uvey, pomocou reálnych 3D modelov zhotovených za pomoci 3D tlače, ktoré napomáhajú v zložitom procese plánovania stereotaktickej rádioterapie. Vzhľadom na náročnosť predstavy o skutočnej veľkosti a lokalizácii nádorov nielen pre pacienta, ale častokrát aj pre lekára je reálny model veľkým prínosom a pomocou v ďalšom procese manažmentu pacienta.

Metódy

Pre tvorbu 3D modelu melanómu uvey potrebujeme dostatočne kvalitné vstupné dáta poskytujúce informácie o veľkosti a lokalizácii melanómu. Pre plánovanie zákroku sa používa počítačová tomografia a magnetická rezonancia. Práve snímky z počítačovej tomografie sa nám najlepšie osvedčili pri tvorbe 3D modelu. Použili sme axiálne scany hlavy vo formáte DICOM s rozlišovacou schopnosťou 1mm zhotovené v deň plánovania a vykonania stereotaktickej rádiochirurgie na Onkologickom ústave sv. Alžbety v Bratislave. Následným krokom je segmentácia modelu pomocou špecializovaného softvéru Invivo 6. Zo vstupných CT snímok vygeneruje priestorový 3D model, s ktorým ďalej pracujeme. Táto fáza je časovo najnáročnejšou a jej výsledkom je dvojfarebný 3D model vo formáte STL, v ktorom je práve malígny melanóm farebne odlíšený od okolitého zdravého tkaniva. Model spracujeme v programe Simplify3D a následne použijeme na samotnú tlač metódu FDM (fused deposition modelling) niekedy označovanú ako FFF (fused filament fabrication), ktorá nanáša materiál na podložku po jednotlivých vrstvách.Tlač dvojfarebného modelu si vyžaduje použitie tlačiarne s dvomi extrudermi, každý z nich pre jeden farebný termoplastický filament PLA (kyseliny polymliečnej). Použitie PLA je výhodné, nedeformuje sa počas tlače, čo zabezpečuje vysoko presný a stabilný 3D model.

Výsledky

Výsledkom našej práce sú dvojfarebné 3D modely malígnych melanómov uveálneho traktu troch pacientov, ktorí podstúpili stereotaktickú rádiochirurgiu. Modely s farebným odlíšením malígneho melanómu od ostatného zdravého tkaniva okrem samotnej vizualizácie pri plánovaní stereotaxie slúžia na edukačné účely študentov medicíny ako aj na pochopenie vlastného ochorenia samotným pacientom a ako pomoc pri voľbe ideálnej terapeutickej metódy. Pre pacienta ale často i študentov býva veľmi náročné uvedomiť si, o aký problém skutočne ide po oznámení diagnózy, kde je nádor presne lokalizovaný, aký je veľký, aké štruktúry ohrozuje. Hmotné znázornenie bulbu a presnej lokalizácie nádoru v rozmeroch, ktoré presne zodpovedajú vybranej mierke, dokáže veľmi rýchlo zodpovedať veľa otázok pacienta, obzvlášť ak je nádor farebne odlíšený od zdravého tkaniva. Možno vysloviť aj predpoklad o lepšej compliance pacienta k liečbe.

1. pacient muž,  rok narodenia1979, mts neprítomné, dávka 35,0 Gy, komplikácie žiadne

2. pacient muž, rok narodenia 1986, mts neprítomné, dávka 35,0 Gy, komplikácie žiadne

3. pacient žena, rok narodenia 1966, mts nepritomné, dávka 35,0 Gy, komplikácie žiadne

Diskusia

Limitujúcim faktorom našej práce je kvalita rozlíšenia zobrazovacích metód. Priemerný predozadný rozmer emetropického oka 24mm naznačuje, že rezy vzdialené od seba 1mm nám neposkytujú dostatočne presné informácie. Vyššie rozlíšenie by poskytovalo kvalitnejší 3D model, ktorý by sme pre edukáciu mohli vytlačiť v niekoľkonásobnom zväčšení a samozrejme aj presnejšie plánovanie zákroku. Predstava urobiť 3D model napríklad v mierke 5:1 z 24 rezov pri takýchto možnostiach pripadá v úvahu len za cenu nekvalitného výsledku. Lepšie rozlíšenie zobrazovacích metód by teda pacientom s uveálnym melanómom prinieslo významný benefit pri plánovaní stereotaktickej rádiochirurgie. Môžeme predpokladať, že sa pri súčasnom rozvoji technológií a modernizácii medicíny zmeny dotknú aj kvality zobrazovacích zariadení. Súčasný trend hľadania využitia 3D tlače v rôznych oblastiach medicíny a pri zavádzaní nových terapeutických postupov je prísľubom pozitívnej zmeny aj na poli oftalmológie.