Abdominal Tumours in Children: 3-D Visualisation and Surgical Planning

 

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Abstract

Introduction: Solid abdominal tumours are of special importance in the field of paediatric surgery. Because of the dangers of cumulative irradiation and improved delineation of soft parts MRI is usually employed in children for diagnostic assessment. Compiling the radiologic information for surgical planning is often difficult by conventional methods. Newly improved and efficient 3-D volume rendering software is now available for visual reconstruction of tumour anatomy utilising segmentation and other special techniques. Because the intraoperative complication rate is close to 20 % as described in the literature, optimal preoperative visualisation and planning would seem imperative.

Materials and Methods: All children with solid abdominal tumours at Heidelberg University in the year 2002 were included in this study. MR examinations were performed with a 0.5 Tesla magnet using a standard protocol. All MR data were processed with VG Studio Max 1.1, converting the two-dimensional data into three-dimensional data.

Results: This report presents 15 cases using this special technique: 7 with abdominal neuroblastoma, 6 with nephroblastoma, 1 ganglioneuroma, and 1 ovarian teratoma.

Conclusions: Our experience shows that a better understanding of the surgical anatomy, particularly regarding the surrounding organs and vasculature, can be helpful in decreasing the incidence of inadvertent intraoperative injuries to these structures.

Résumé

Introduction: Les tumeurs solides de l'abdomen sont particulièrement importantes en chirurgie pédiatrique. En raison du danger de l'irradiation et dans le but d'améliorer le repérage, l'IRM est souvent employée pour le diagnostic chez l'enfant. L'utilisation des informations radiologiques pour déterminer la chirurgie est souvent difficile en utilisant les méthodes conventionnelles. Technique nouvelle, l'utilisation du 3 D est maintenant utilisable pour la reconstruction de l'anatomie tumorale. En raison des complications per-opératoires qui approchent les 20 % comme décrit dans la littérature, une visualisation pré-opératoire optimale semble impérative.

Matériels et Méthodes: Tous les enfants avec une tumeur abdominale solide à l'Université d'Heidelberg durant l'année 2002 étaient inclus dans cette étude. L'examen IRM était réalisé avec le protocole standard (0.5 Tesla). Toutes les IRM étaient transformées avec VG Studio Max 1.1, convertissant les informations de 2 dimensions en 3 D.

Résultats: Ce rapport présente 15 cas utilisant cette technique, 7 neuroblastomes abdominaux, 6 néphroblastomes, 1 ganglioneurome et 1 tératome de l'ovaire.

Conclusions: Notre expérience montre qu'une meilleure compréhension de l'anatomie concernant, en particulier, les organes de voisinage et la vascularisation est très utile pour diminuer les complications per-opératoires.

Resumen

Introducción: Los tumores sólidos abdominales son muy importantes en el campo de la cirugía pediátrica. Debido a los peligros de la irradiación acumulativa y a una mejor definición de las estructuras suele emplearse RNM para el diagnóstico en niños. Compilar la información radiológica para la planificación quirúrgica es a menudo difícil con métodos convencionales. Pueden utilizarse hoy día programas modernos que permiten la reconstrucción tridimensional de la anatomía del tumour utilizando segmentación y otras técnicas especiales. Esta planificación es necesaria ya que la tasa de complicaciones intraoperatorias alcanza al 20 %.

Material y Métodos: Incluimos en este estudio todos los niños con tumores abdominales sólidos de la Universidad de Heidelberg en el año 2002. Los exámenes de RNM se realizaron con un magneto Tesla 0.5 usando un protocolo estándar. Todos los datos fueron procesados con VG Studio MAX 1.1 convirtiendo los datos bidimensionales en tridimensionales.

Resultados: Este trabajo presenta 15 casos estudiados con esta técnica: 7 neuroblastomas abdominales, 6 nefroblastomas, 1 ganglioneuroma y 1 teratoma ovárico.

Conclusiones: Nuestra experiencia muestra que una mejor comprensión de la anatomía quirúrgica particularmente en lo que se refiere a los órganos circundantes y a la vascularización pueden ser útiles para disminuir la incidencia de lesiones intraoperatorias de estas estructuras.

Zusammenfassung

Einleitung: Solide Tumoren im Kindesalter stellen ein wichtiges Einsatzgebiet der Kinderchirurgie dar. Zur präoperativen Diagnostik und OP-Planung wird derzeit das für das Kindesalter übliche Schnittbildverfahren, die Magnetresonanztomographie, herangezogen. Es zeigt sich jedoch immer wieder, dass die Übertragung der so gewonnenen Information auf den Operationssitus schwierig ist. Neu entwickelte, sehr leistungsstarke Visualisierungssoftware ermöglicht mit 3D-Segmentierungen und Visualisierungsanimationen eine bessere Veranschaulichung. Bei einer in der Literatur mit bis zu 20 % angegebenen Komplikationsrate bei abdominellen Tumoroperationen im Kindesalter ist eine optimale Operationsplanung unbedingt erforderlich.

Material und Methode: Eingeschlossen wurden in die vorgestellte Studie alle Kinder mit soliden abdominellen Tumoren im Jahr 2002. Die MR-Daten wurden mittels eines 0,5 Tesla Magneten, anhand eines Standardprotokolls, erstellt. Zur 3D-Visualisierung erfolgte die Anwendung der weiterentwickelten Volume Rendering Software VG Studio Max 1.1.

Ergebnisse: Insgesamt wird an 15 Fällen die entwickelte virtuelle 3D-Operationsplanung demonstriert. 7 Kinder hatten ein Neuroblastom, 6 einen Wilms-Tumor, 1 Patient ein Ganglioneurom und ein Mädchen ein Teratom des Ovars. Ein Vergleich der exakten Tumorvolumina zu den Werten der herkömmlichen Messmethode konnte Differenzen von bis zu 30 % aufzeigen.

Schlussfolgerungen: Unsere Erfahrungen haben gezeigt, dass besonders die Visualisierung der Tumorlage zu den umgebenden Strukturen und das schichtweise Eröffnen des Abdomens eine deutlich verbesserte Vorstellung der anatomischen Gegebenheiten ermöglicht. Aus diesem Grund hat die dreidimensional-visualisierte Operationsplanung in unserer Operationsvorbereitung einen festen Platz eingenommen.

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Dr. Patrick Günther

Department of Paediatric Surgery
University of Heidelberg

Im Neuenheimer Feld 110

69120 Heidelberg

Germany

Email: Patrick_Guenther@med.uni-heidelberg.de