TECHNOLOGIC ADVANCEMENTS AND ANATOMICAL DISSECTION ACTIVITY: DIGITAL IMPROVEMENT OF THE ANATOMICAL LEARNING TOOLS, PRECLINICAL SETTING OF 3D SCANNING FOR THE APPLICATION IN HEAD AND NECK SURGERY, AND ANALYSIS OF SURGICAL CORRIDORS

The anatomical lab offers infinite possibilities for professional growth. It is the privileged place for anatomical learning, which is the basis of any medical activity. Furthermore, cadaver lab offers a stable but realistic setting of research. Since surgery is strongly influenced by technical and technological innovations, the need of assessment methods that objectively defines the potential of a new surgical technique over traditional surgery is urgent. Furthermore, new surgical approaches and technologies require continuous technical refinement and adequate documentation to be accepted and spread in the scientific community. In this light, well-conducted anatomical studies should represent the first step for surgical and technological innovation, with the lab as their ideal testing venue before clinical application. The PhD activity was focused on 3 different projects. Project 1# With the aim of improving the learning tools for head and neck anatomy, a free digital platform collecting iconographic material about multi-perspective surgical anatomy was designed and created. The following types of content have been collected: - Cross-sectional multiplanar images, on axial, coronal, and sagittal planes - Endoscopic endonasal images and videos - Open dissection images and videos - Surgical images and videos - 3D models of anatomical specimens The domain of the website will be hnanatomy.com (under construction). Project 2# Since the research efforts were concentrated on improving the techniques of image acquisition, a new collaboration with the Department of Information Engineering of The Brescia University was set, leading to the second project, the application of 3D scanning in the field of head neck surgical anatomy and oncology. A 3D scanning of the surgical specimen, acquired at the time of the resection, provides a constant, precise, tridimensional model of the sample, bypassing the inaccuracy biases of any marking modality and the challenging interpretation of intraoperative pictures. On the 3D model, the surgeon may highlight and tag the points of interest, based on radiological and intraoperative findings, allowing easy and precise pathological sampling. A preclinical analysis on cadaver specimens has been conducted. Project 3# The skills obtained in the anatomical dissection field were applied to the analysis of surgical corridors and approaches, resulted in the third project: Endoscopic Subtemporal Epidural Key-Hole Approach (ESKEA): Quantitative Anatomic Analysis of Three Surgical Corridors. The aim of this study was to measure working volumes and exposure of key areas of the middle cranial fossa provided by ESKEA. Four fresh frozen cadaver heads were dissected to analyze 3 modular corridors (1A, 1B, and 2) harvested through ESKEA. A step-by-step dissection was performed, and key anatomic landmarks were recorded. A GTxEyesII-ApproachViewer was used to quantify the working volume and exposure of 4 different regions. ESKEA can be conceived as a modular approach: the 3 surgical corridors have specific working volumes, which are clearly influenced by the degree of temporal lobe retraction, and provide exposure of different middle cranial fossa areas.Il laboratorio anatomico offre infinite possibilità di crescita professionale. È il luogo privilegiato per l'apprendimento anatomico, che è alla base di qualsiasi attività medica. Offre inoltre un ambiente di ricerca stabile ma realistico. Poiché la chirurgia è fortemente influenzata dalle innovazioni tecniche e tecnologiche, è urgente la necessità di sviluppare metodi di valutazione che definiscano oggettivamente le potenzialità di una nuova tecnica chirurgica. Inoltre, i nuovi approcci e tecnologie chirurgiche richiedono un continuo affinamento tecnico e un'adeguata documentazione per essere accettati e diffusi nella comunità scientifica. In quest'ottica, studi anatomici ben condotti dovrebbero rappresentare il primo passo per l'innovazione chirurgica e tecnologica, con il laboratorio come sede di test ideale prima dell'applicazione clinica. L'attività di dottorato si è concentrata su 3 diversi progetti. Progetto 1# Con l'obiettivo di migliorare gli strumenti di apprendimento per l'anatomia della testa e del collo, è stata progettata e creata una piattaforma digitale gratuita che raccoglie materiale iconografico sull'anatomia chirurgica multi-prospettica. Sono stati raccolti i seguenti tipi di contenuti: - Immagini multiplanari di cross sections, sui piani assiale, coronale e sagittale - Immagini e video endoscopici endonasali - Immagini e video di dissezione open - Immagini e video chirurgici - Modelli 3D di campioni anatomici Il dominio del sito sarà hnanatomy.com (in costruzione). Progetto 2# Gli sforzi di ricerca si sono concentrati sul miglioramento delle tecniche di acquisizione delle immagini ed è stata avviata una nuova collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell'Università degli Studi di Brescia, che ha portato al secondo progetto, l'applicazione della scansione 3D nel campo dell'anatomia chirurgica testa collo e oncologia. Una scansione 3D del campione chirurgico, acquisita al momento della resezione, fornisce un modello costante, preciso e tridimensionale del campione, diminuendo le imprecisioni di qualsiasi modalità di marcatura del pezzo e migliorando la difficile interpretazione delle immagini intraoperatorie. Sul modello 3D, il chirurgo può evidenziare e contrassegnare i punti di interesse, sulla base dei risultati radiologici e intraoperatori, consentendo un campionamento patologico facile e preciso. È stata condotta un'analisi preclinica su campioni di cadavere. Progetto 3# Le competenze acquisite nel campo della dissezione anatomica sono state applicate all'analisi dei corridoi e degli approcci chirurgici, risultando nel terzo progetto: Endoscopic Subtemporal Epidurale Key-Hole Approach (ESKEA): Quantitative Anatomic Analysis of Three Surgical Corridors. Lo scopo di questo studio era quello di misurare i volumi di lavoro e l'esposizione delle aree significative della fossa cranica media fornita dall’ ESKEA. Quattro teste di cadavere congelate fresche sono state dissezionate per analizzare 3 corridoi modulari (1A, 1B e 2) nel contesto dell’ESKEA. È stata eseguita una dissezione step by step e sono stati registrati i punti anatomici chiave. Il programma GTxEyesII-ApproachViewer è stato utilizzato per quantificare il volume di lavoro e l'esposizione di quattro diverse regioni anatomiche. L’ESKEA può essere concepito come un approccio modulare: i 3 corridoi chirurgici hanno volumi di lavoro specifici, chiaramente influenzati dal grado di retrazione del lobo temporale, e forniscono esposizione ottimale di diverse aree della fossa cranica media