Wirksamkeit und Berstdruck von EnSeal in menschlichen Gefäßen

Einführung

Mehrere neue Kauterisationsgeräte werden verwendet, um Operationen schneller und sicherer durchzuführen. Diese Geräte sind in der Lage, Gefäße ohne die Notwendigkeit von Bändern oder zusätzlichen Manövern zu versiegeln und eine minimale Wärmeausbreitung auf benachbarte Gewebe zu erzeugen. Wir haben festgestellt, dass EnSeal ein zuverlässiges, vielseitiges und effektives Gerät zum Versiegeln von Gefäßen ist.

Derzeit ist EnSeal für Gefäße mit einem Durchmesser von bis zu 7 mm zugelassen. Aufgrund früherer klinischer Erfahrungen glauben wir, dass EnSeal Gefäße mit größerem Durchmesser sicher versiegeln kann. Aktuelle Daten zeigen, dass die in 7-mm-Gefäßen erzielten Berstdrücke das Fünffache des physiologischen Normaldrucks in Tiermodellen betragen.1, 2 Wir haben gezeigt, dass alle Mesenterialgefäße, die bei einer menschlichen Kolektomie vorkommen, sicher mit EnSeal durchtrennt werden können. Allerdings haben weder wir noch andere Forscher den Berstdruck dieser Dichtungen bei menschlichen Patienten gemessen.

Wir schlagen vor, den Berstdruck von Gefäßen, die bei Kolektomien entnommen wurden, ex-vivo zu untersuchen. Nachdem wir mit dem EnSeal die A. mesenterica inferior an ihrem Ursprung durchtrennt haben, werden wir den Berstdruck dieses Verschlusses beurteilen. Wir werden in ähnlicher Weise die V. mesenterica inferior beurteilen. Wir messen den Durchmesser der Gefäße sowohl in-vivo als auch ex-vivo. Abschließend führen wir eine histopathologische Untersuchung der versiegelten Gefäße durch, um die Auswirkungen des EnSeal-Geräts auf die Struktur der Gefäße zu bestimmen.

Hintergrund

Mit der zunehmenden Präferenz für die laparoskopische Chirurgie werden neue Instrumente benötigt, um die in der offenen Chirurgie verwendeten Techniken sicher zu replizieren und, wo möglich, zu verbessern. Die Visualisierung ist äußerst wichtig und hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich Blutungen und Rauch von Gerinnung und Kauterisation. Daher besteht eine große Nachfrage nach Geräten, die Gewebe bei geringer Hitze und wenig Rauch sicher koagulieren können. Die sichere und hämostatische Resektion von Geweben in der laparoskopischen kolorektalen Chirurgie hängt von einer guten Kontrolle der Mesenterialgefäße ab. Idealerweise sollte die thermische Ausbreitung minimal sein und sich in einem vorhersagbaren Muster bewegen. Verschiedene neue Geräte wurden entwickelt und zum Zwecke der Gefäßversiegelung verwendet, wobei einige der beliebtesten Ligasure (Valleylab), Harmonic (Ethicon), Gyrus (Gyrus ACMI) und EnSeal (Ethicon) sind. Mehrzweckinstrumente sind vorzuziehen, da der Chirurg einen häufigen Instrumentenwechsel vermeiden und somit die Operationszeit verkürzen kann. Die zuvor erwähnten Gefäßversiegelungsgeräte arbeiten mit zwei Backen und können auch verwendet werden, um einiges Gewebe zu manipulieren. Von besonderem Interesse für unsere Gruppe von Kolorektalchirurgen ist die Erkenntnis, dass diese Geräte neben einer verkürzten Operationszeit nachweislich zu einem geringeren Blutverlust bei laparoskopischen Kolektomien beitragen.3 Diese modernen Gefäßversiegelungsgeräte arbeiten nach unterschiedlichen Methoden. Das Harmonic Scalpel ist ein Ultraschallschergerät, das Wasserstoffbrückenbindungen aufbricht und eine Gewebekoagulation und Gefäßversiegelung bewirkt.4 Das Ligasure-Gerät arbeitet, indem es das Gewebe in den Backen des Geräts mit Hochstrom-/Niederspannungsfluss koaguliert und dann Hochdruckbacken verwendet, um es zu versiegeln.5 Die Nanopartikeltechnologie des EnSeal-Geräts zielt darauf ab, die Temperatur des Instruments zu senken, um die Wärmeübertragung auf benachbartes Gewebe zu minimieren, und ermöglicht unterschiedliche Temperaturen in verschiedenen Teilen der Backen. Es schaltet sich aus, wenn Kollagen bei etwa 100 Grad Celsius denaturiert.6 Diese Dichtungssysteme werden in vielen chirurgischen Disziplinen weithin verwendet, und Chirurgen versuchen weiterhin, neue Verwendungen für diese innovativen Geräte zu finden. Sie wurden mit herkömmlichen Methoden wie Klammern und Bändern verglichen und bei richtiger Anwendung als ebenso effektiv befunden.7 Das Gyrus PK-System wurde in der urologischen und robotergestützten Chirurgie eingesetzt.8, 9 Das Harmonic Scalpel wurde bei großen Bauchoperationen und auch bei HNO-Operationen eingesetzt.10, 11 Die Ligasure ist vielleicht die am weitesten verbreitete und wird in gynäkologischen, HNO- und kolorektalen Fachgebieten verwendet.12-15 Das EnSeal-Gerät ist neuer als die anderen und obwohl es in seiner Verwendung immer beliebter wird, wurde es zu diesem Zeitpunkt noch nicht so umfassend untersucht.

Derzeit hat die US-amerikanische FDA das EnSeal-Gerät für Gefäße mit einem Durchmesser von bis zu 7 mm zugelassen. Dies ist gleich oder besser als bei anderen weit verbreiteten Gefäßversiegelungssystemen wie Ligasure (7 mm) und Harmonic Scalpel (5 mm). Schweinestudien, die von SurgRx sowie von Forschungsgruppen der Cleveland Clinic – FL und des Carolinas Medical Center durchgeführt wurden, zeigen die Sicherheit dieses Geräts in seinem zugelassenen Größenbereich im Vergleich zu anderen Geräten. In diesen Studien stellten sie fest, dass EnSeal signifikant höhere Berstdrücke auf versiegelte Gefäße hat als andere Verschlusssysteme (678 mm Hg für EnSeal gegenüber 489 mm Hg für Ligasure) oder dass es keinen statistischen Unterschied gibt, aber dass es supraphysiologisch abdichtet Drücke (891 mm Hg EnSeal vs. 884 mm Hg Ligasure).1, 2 Diese Messungen werden erhalten, indem das offene Ende eines Gefäßes an einer Vorrichtung befestigt wird, die das Lumen mit Flüssigkeit füllt. Sobald die Dichtung am anderen Ende platzt, zeichnet die Maschine den endgültigen Druckwert im Lumen des Gefäßes auf. Weitere bemerkenswerte Ergebnisse von EnSeal sind weniger Adventitiaschäden an den Gefäßen bei der histopathologischen Untersuchung und minimale Ausfallraten (nur 1/39 Gefäße konnten nicht verschlossen werden).1, 2 Eine abgeschlossene Studie aus der Türkei verwendete EnSeal auf Rattenleberparenchym und verglich es mit Ligasure und herkömmliche Methoden zur Leberresektion. Sahin und Kollegen stellten fest, dass EnSeal mindestens so wirksam war wie herkömmliche Techniken und dass es im Vergleich zu Ligasure zu weniger Entzündungen und Schäden aufgrund thermischer Ausbreitung des Rattenleberparenchyms kam.16 Bei einem Vergleich zweier Ultraschallgeräte an menschlichen Gefäßen stellte Ching fest, dass Venen mit zunehmendem Gefäßdurchmesser einen abnehmenden Berstdruck aufweisen.17 Diese Berstdrücke sind viel niedriger als das, was in Schweinearterien berichtet wird. Diese Erkenntnis macht es wichtig, den Dichtungsberstdruck in menschlichen Gefäßen zu bestimmen, damit die Beziehung zwischen experimentellen Werten in Schweinemodellen klinisch korreliert werden kann. Frühere Studien haben die histopathologische Wirkung des EnSeal-Geräts auf die Blutgefäße analysiert.2 Wir werden auch eine Analyse von menschlichem Gewebe durchführen.

In unserer Praxis verwenden wir das EnSeal-Gerät routinemäßig zum Verschluss der ileokolischen Gefäße und der A. und V. mesenterica inferior (IMA, IMV). Daten mit guten Beweisen für den Durchmesser (extern oder intern) der A. mesenterica inferior sind nicht allgemein verfügbar. Wir konnten jedoch einige Daten finden, die ein wenig Aufschluss geben können. In einer Studie von Yekeler et al. verwendeten die Forscher Ultraschalltechnologie, um den Innendurchmesser der Arteria mesenterica superior (SMA) zu bestimmen. In ihrer Studie fanden sie heraus, dass der Innendurchmesser bei gesunden Patienten durchschnittlich 5,8 mm betrug. Zu ihren Erkenntnissen gehört ein Muster mit signifikant erhöhtem Innendurchmesser bei Patienten mit aktiver Entzündung im Vergleich zu Patienten mit ruhender Erkrankung.18 Wir haben lange vermutet, dass in Geweben mit akuter oder chronischer Entzündung das versorgende Gefäß größer sein wird; Ihre Beweise stützen diese Hypothese. In einer sehr kleinen Studie, in der die Verwendung des IMA für Koronararterien-Bypass-Transplantate untersucht wurde, haben die Forscher zwei IMAs geerntet und einen davon gemessen. Diese Arterie hatte an ihrem Ursprung einen Durchmesser von 4 mm. Die IMA ist bei der überwiegenden Mehrheit der Patienten kleiner als die SMA. Daher stimmen die Ergebnisse von Shatapathy mit dieser Erwartung überein.19 In unserer Praxis haben wir uns für das EnSeal entschieden. Wir finden, dass es effektiv und zuverlässig ist und seine Vielseitigkeit durch seine Verwendung als Greifer, Dissektor, Schere und Gefäß- und Weichgewebeversiegelung belegt wird. Die Nanopartikel, die sich in den Backen des Geräts befinden, um die Strom- und Wärmeverteilung zu regulieren, dienen dazu, das angrenzende Gewebe vor thermischen Verletzungen zu schützen. Solche Verletzungen durch andere Geräte wurden dokumentiert und treten häufig mit späten und schwerwiegenden Komplikationen auf.21 Als Teil unserer normalen chirurgischen Praxis verwenden wir das EnSeal, um die untere Mesenterialarterie und -vene zu durchtrennen und zu versiegeln, wenn ihre Resektion indiziert ist. Nach unserer Erfahrung mit diesem Gerät hat es eine niedrige Ausfallrate. Wir haben keine postoperativen Blutungen erlebt, die eine Transfusion oder eine erneute Operation erforderlich machten. Obwohl wir glauben, dass die Mehrheit der IMAs, denen wir begegnen, eine Größe von weniger als 7 mm haben, fühlen sich die meisten Chirurgen nicht wohl dabei, EnSeal zum Versiegeln dieses Gefäßes zu verwenden, und verwenden Klammergeräte, um sie zu durchtrennen.

Wir wollen zeigen, dass die Berstdrücke in großen Gefäßen (IMA, IMV), die bei der Kolektomie menschlicher Patienten verschlossen werden, ausreichend hoch sind. Wir glauben, dass die Verwendung des EnSeal-Geräts an größeren Gefäßen die Operationszeit und den Blutverlust weiter reduzieren und die postoperative Genesung durch weniger Gewebemanipulation beschleunigen würde.

Methoden

In diese Studie werden wir erwachsene Patienten einschließen, die nicht Teil einer gefährdeten Patientenpopulation sind. Zu den Einschlusskriterien gehören Patienten, die sich einer Resektion eines Teils ihres Dickdarms unterziehen, bei der die IMA geteilt werden muss. Wir werden die resezierten Operationspräparate für unser Projekt verwenden. Wir werden das EnSeal in unserem Verfahren auf allen größeren Schiffen verwenden. Wir werden das EnSeal 5 mm Rundkopfmodell verwenden. Aufgrund der Art des Projekts werden wir vor Beginn unserer Forschung eine IRB-Zulassung beantragen. Wir planen, insgesamt 60 Patienten in die Studie aufzunehmen, 30 an der University of Illinois und 30 am Lutheran General Hospital.

Vor der Resektion führen wir mit einem sterilen Messschieber eine In-vivo-Messung der IMA und IMV durch. Unmittelbar nach der Resektion entfernen wir das verschlossene proximale Ende der IMA und die 3 cm distal davon aus dem OP-Präparat. Wir werden den IMV in ähnlicher Weise vorbereiten. Wir werden unsere Gefäße auf iatrogene traumatische Risse untersuchen. Wenn die Gefäße geeignet sind, wenden wir dann eine sanfte manuelle Traktion an, um Blut oder Gerinnsel im Lumen zu entfernen. Wir messen den Außendurchmesser der Gefäße mit einem digitalen Messschieber. Wenn es kleine Äste gibt, werden wir sie mit einer Naht abbinden. Das offene Ende wird dann mit einer Naht am Berstdruckprüfgerät befestigt und auf den Berstdruck geprüft. Das Gerät misst kontinuierlich den Druck, während es das Segment mit normaler Kochsalzlösung mit einer konstanten Rate (50 ml/h) infundiert. Ein Leck wird durch einen Abfall des intraluminalen Drucks um 100 mm Hg oder ein sichtbares Leck festgestellt. Ein Versagen der Gefäße wird durch einen Berstdruck von weniger als 100 mm Hg festgestellt. Zu beachten ist, dass jeder Abschnitt nur einmal druckgeprüft wird. Alle unsere Daten werden auf dem beigefügten Datenblatt gesammelt, das wir zur Verwendung in diesem Protokoll erstellt haben. Wir werden dann die Gefäße mit dem originalen chirurgischen Präparat platzieren, wo es zur routinemäßigen pathologischen Untersuchung von chirurgischen Präparaten eingereicht wird. 25 Proben an jedem Standort werden dem Test unterzogen, während 5 Proben ohne Test zur Pathologie geschickt werden.

Unser Pathologe analysiert die eingesandte Probe auf Ausmaß der Versiegelung, Störung der glatten Gefäßmuskulatur, Gasblasen und färbt sie auf Elastin, um die Störung in der Gefäßwand zu analysieren. Außerdem wird das Siegel vermessen und wir erhalten digitale Bilder. Bei den für die Pathologie eingereichten Proben handelt es sich um 5 geplatzte Proben sowie 5 nicht geplatzte Proben, die aus dem Pool von 25 Patienten am UIC entnommen wurden.

Für unsere menschliche Komponente haben wir die Standardabweichung und die Breite des Konfidenzintervalls auf jeweils 100 mm Hg geschätzt. Bei einem Konfidenzniveau von 95 % erwarten wir, dass 16 Messungen für menschliche Proben von 16 Patienten erforderlich sind, obwohl wir 50 Patienten verwenden werden, um Fehler bei der Ermittlung der Drücke zuzulassen.

Unser Zeitplan für die Fertigstellung der Projekte beträgt 6 Monate. Wir planen, die menschliche Berstdruckprüfung innerhalb von 6 Monaten abschließen zu können.

Budget

Die Budget-PAF-Nummer wurde in diese Studie aufgenommen. Das Budget beinhaltet auch Gelder für eine begleitende Studie mit Schweinegefäßen. Wir werden diese Blutgefäße entnehmen, nachdem Schweine, die für andere Forschungszwecke verwendet wurden, eingeschläfert wurden. Ich habe ein Schreiben des BRL beigefügt, in dem es heißt, dass diese Studie keiner Genehmigung bedarf, da wir Tiere verwenden, die für andere Zwecke verwendet wurden.