Perioperative Perfusionsmessung – eine Machbarkeits- und Usability-Studie

Einführung:

Eine optimale Perfusion ist in der Magen-Darm-Chirurgie unerlässlich, wenn die Resektion von Krebsgewebe eine Anastomose erfordert, da eine beeinträchtigte Perfusion mit einem erhöhten Risiko einer Anastomoseninsuffizienz (AL) verbunden zu sein scheint. AL ist eine schwere Komplikation mit dem Risiko von; verlängerter Krankenhausaufenthalt, Wiederauftreten von Krebs, permanentes Stoma bei kolorektalen Operationen und erhöhte kurz- und langfristige Sterblichkeit. Um eine schlechte Perfusion einer Anastomose zu vermeiden, ist während des operativen Eingriffs eine Perfusionsbeurteilung erforderlich. Traditionell wird die Durchblutung visuell und manuell vom Chirurgen beurteilt, indem er die; Farbe des Gewebes, Blutung aus der Resektionslinie und der arterielle Versorgungspuls durch Palpation. Diese Methoden haben sich früher als unzuverlässig und anfällig für Beobachterverzerrungen erwiesen. Darüber hinaus ist die Palpation der arteriellen Versorgung bei der laparoskopischen oder roboterassistierten Chirurgie nicht möglich und der verstärkte Einsatz von Staplern zur Darmdurchtrennung hinterlässt keine blutenden Resektionslinien. Daher wurden neuere Methoden zur Perfusionsbewertung untersucht, und die Fluoreszenzangiographie (FA) und die Laser-Speckle-Kontrastbildgebung (LSCI) haben sehr vielversprechende Ergebnisse gezeigt. In einer systematischen Übersicht nicht-randomisierter Studien war die Leckagerate bei 916 kolorektalen Resektionen bei Anwendung von FA im Vergleich zu Kontrollen signifikant niedriger (3,3 %, [95 %-KI: 1,97 - 4,63 %] vs 8,5 %, [95 % KI: 4,8-12,2 %], p=0,0055).

Bei der FA wird das interessierende Gewebe gleichzeitig mit der intravenösen Injektion eines fluoreszierenden Farbstoffs Nahinfrarotlicht (NIR) ausgesetzt. Erreicht der Farbstoff den beleuchteten Bereich, fluoresziert dieser und eine Kamera mit Spezialfilter kann die Mikrozirkulation des Gewebes auf einem Monitor visualisieren. Viele NIR-Kamerasysteme sind auf dem Markt, die die Technik mit konventioneller laparoskopischer oder Roboterausrüstung kombinieren, und mehrere nicht-randomisierte Studien haben gezeigt, dass FA die Anastomoseninsuffizienzrate in der Magen-Darm-Chirurgie reduzieren kann. Die meisten Chirurgen verwenden nur eine visuelle subjektive Beurteilung des FA, die anfällig für Beobachterverzerrungen sein kann. Wenn die Kamera außerdem nicht in einem Standardabstand zum Gewebe gehalten wird oder eine andere Farbstoffkonzentration verwendet wird, kann es zu einer falsch negativen oder positiven Beurteilung der Durchblutung kommen. Daher wurde argumentiert, dass ein objektives, unvoreingenommenes quantitatives Bewertungsinstrument für FA erforderlich ist.

Ein Quantifizierungsalgorithmus, der eine Fluoreszenz-Zeit-Kurve und einen quantitativen Perfusionsparameter, die normalisierte Steigung, liefert, wurde zuvor veröffentlicht, wo eine nahezu lineare Korrelation zum regionalen Fluss gefunden wurde. Bisher wurden Messungen als Analysen von Videoaufnahmen nach dem Eingriff durchgeführt.

Um das Verfahren in einem klinischen Umfeld zu verwenden, ist die Entwicklung und Erprobung eines Werkzeugs, das vom Chirurgen während des Eingriffs bedient werden kann, um perioperative Messungen durchzuführen, von großer Bedeutung. Es wurde ein Touchscreen-Tablet entwickelt, um live eine perioperative quantitative Perfusionsbeurteilung mittels FA durchzuführen. Das Tool kann mit mehreren Systemen verwendet werden, einschließlich der laparoskopischen Fluoreszenzgeräte von Karl Storz und dem daVinci SI oder XI von Intuitive. Dieses Tool ist für die Implementierung der Technologie in die tägliche Praxis unerlässlich, da es dem Chirurgen ermöglicht, einen sofortigen quantitativen Perfusionsparameter (normalisierte Steigung) in den gewünschten interessierenden Bereichen zu erhalten. Die Schnittstelle des Tools sollte einfach zu bedienen sein und Fluoreszenz-Zeit-Kurven bereitstellen, um die automatische Berechnung der normalisierten Steigung zu steuern. Zusätzlich sollte eine farbcodierte Karte der Perfusionsintensität als Überlagerung auf dem Weißlichtbild des untersuchten Darms bereitgestellt werden.

Ziel:

Das Touchscreen-Tablet wurde bisher nur in der Tierchirurgie getestet. Das Ziel der vorliegenden Studie ist es zu untersuchen, ob die Verwendung eines perioperativen quantitativen Perfusionsbewertungsinstruments die Perfusionsbewertung während der Operation beim Menschen verbessern kann.

Hypothesen:

• Die perioperative Perfusionsbeurteilung mit FA ändert den Resektionspunkt, der durch herkömmliche visuelle Perfusionsbeurteilung bei GI-Verbindungsverfahren bestimmt wird.
• Die quantitative Perfusionsbeurteilung mit FA (Q-ICG) wird den Resektionspunkt weiter verändern, der durch visuelle Beurteilung der FA und herkömmliche visuelle Beurteilung der Perfusion bei GI-Verbindungsverfahren bestimmt wird.

Primäre Endpunkte:

• Durchführbarkeit der Perfusionsbeurteilung mit herkömmlicher visueller, visueller FA und Q-ICG – erfüllt durch Abschlussraten.
• Die Machbarkeit und Benutzerfreundlichkeit des Tools, die Erfahrungen der Chirurgen mit der Q-ICG-Tablet-Schnittstelle – bewertet anhand eines validierten Fragebogens, der System Usability Scale.

Sekundäre Endpunkte:

• Unterschiede in der Entfernung von den bestimmten Resektionspunkten mit traditioneller Beurteilung, FA und Q-ICG.

Methoden

Studiendesign:

Die Studie wird als beobachtende Durchführbarkeits- und Anwendbarkeitsstudie bei Patienten durchgeführt, die sich einer offenen oder robotergestützten Resektion des gastroösophagealen Übergangs (GI-Übergang) in einem einzigen Universitätsklinikum (Rigshospitalet, Abteilung für chirurgische Gastroenterologie) unterziehen. Die Patienten dienen als ihre eigene Kontrolle. Aus der elektronischen Patientenakte werden demografische Informationen (Tumor-Staging, Geschlecht, Alter, BMI, neoadjuvante Therapie, ASA-Klassifikation, Rauchen, Alkohol, Medikation etc.) erhoben. Darüber hinaus werden postoperative Ereignisse, insbesondere das Vorhandensein einer Anastomoseninsuffizienz, 30 Tage postoperativ notiert. Es wurde keine formelle Berechnung der Stichprobengröße durchgeführt, da es sich bei der Studie um eine Machbarkeitsstudie handelt. 20 Patienten werden aufgenommen. Teilnehmende Patienten erhalten die gleiche standardmäßige post- und perioperative Betreuung und Nachsorge wie Patienten, die nicht in die Studie aufgenommen wurden.

Indocyaningrün Indocyaningrün (ICG) ist ein gut beschriebener ungiftiger Tricarbocyanin-Farbstoff, der seit Jahrzehnten in der Augenheilkunde, Kardiologie und Hepatologie verwendet wird. Es wurden sehr wenige leichte Nebenwirkungen berichtet, aber bei Patienten mit Thyreotoxikose, Allergie gegen Jod oder Indocyaningrün ist Vorsicht geboten. Bei intravenöser Injektion bindet es an Blutlipoproteine ​​und wird ausschließlich von der Leber metabolisiert und mit einer kurzen Halbwertszeit von etwa 4-5 Minuten über die Galle ausgeschieden.

Chirurgisches Vorgehen und Perfusionsbeurteilung Wenn die Dissektion und Durchtrennung der versorgenden Blutgefäße abgeschlossen sind und das Magenconduit etabliert und zum Thorax gezogen ist, wählt der Gastrointestinalchirurg den am weitesten proximal gelegenen Punkt des Conduit für die Anastomose (Anastomotic point chirurg, APS ) durch Zeigen, während ein Bild aufgenommen wird, geblendet für den Thoraxchirurgen. Ein steriles Papierlineal wird in den Brustkorb eingeführt, um den Abstand zwischen den ausgewählten Resektionspunkten zu messen. Dann wird eine LSCI-Messung des Conduits durchgeführt, und schließlich wird ein ICG-Bolus (0,25 mg/kg Körpergewicht) intravenös injiziert und mit 5 ml Kochsalzlösung gespült, und das interessierende Gewebe wird NIR-Licht ausgesetzt (Anregungswellenlänge 750-800 nm) und Emission bei 800 nm (FA) beobachtet. Während der Videoaufnahmen von LSCI und ICG-FA wird die Atmung für maximal 20 Sekunden angehalten, beginnend mit dem Moment der Kochsalzinjektion. Nach der FA wird der Thoraxchirurg durch visuelle Beurteilung einen neuen Anastomosenpunkt bestimmen und markieren, indem er auf den möglichst proximalen Punkt auf dem Kanal für die Anastomose zeigt, während ein Bild gemacht wird (Anastomosenpunkt-Fluoreszenzangiographie, APFA). Nach der quantitativen FA markiert der Operateur erneut einen Anastomosenpunkt (APQFA). Der endgültige Anastomosenpunkt wird vom primären Gastrointestinal- und Thoraxchirurgen gewählt, und ob die Bewertung der FA oder der quantitativen FA diese Entscheidung beeinflusst, liegt allein beim Chirurgen. Dieselben Punkte werden auf dem LSCI-Bild markiert, aber dem Chirurgen nicht angezeigt, da die quantitative Bewertung der LSCI eine Post-hoc-Datenanalyse erfordert.

Wenn der Chirurg entscheidet, wie viel Gewebe zu resezieren ist, um eine optimale Anastomosendurchblutung zu gewährleisten, muss darauf geachtet werden, dass die Anastomose nicht durch zu viel Resektion des Magenconduit oder der Speiseröhre unter Spannung gesetzt wird, da Spannung ein bekannter Risikofaktor für eine Anastomoseninsuffizienz ist. Auch hier entscheidet allein der Chirurg über die Höhe der Resektion, und diese Entscheidung sollte wie immer getroffen werden, indem die Faktoren Spannung, Durchblutung und übermäßiger Gewebeverlust in Einklang gebracht werden – alles kombiniert, um eine optimale Anastomosenheilung zu gewährleisten.

Laparoskopische Fluoreszenzangiographie Ein Laparoskop (ICG-Hopkins-Optik 30°, 10 mm, Karl Storz Gmbh und Co. KG, Tüttlingen, Deutschland) wird mit einem Kamerasystem (IMAGE1, Karl Storz Gmbh und Co. KG, Tüttlingen, Deutschland) verbunden und eine Lichtquelle (D-light P, Karl Storz Gmbh und Co. KG, Tüttlingen, Deutschland) liefert das Anregungslicht und zeichnet den FA auf. Das Laparoskop wird in einem mechanischen Haltearm 10 cm vom interessierenden Gewebe entfernt fixiert, um eine stabile Position während des gesamten Experiments zu gewährleisten.

Robotergestützte Fluoreszenzangiographie Ein Operationsroboter DaVinci SI (Intuitive Surgical Inc., Sunnyvale, CA, USA) und das Firefly Fluorescence Imaging System werden verwendet. Die Kamera wird 10 cm vom interessierenden Gewebe entfernt befestigt, um eine stabile Position während des gesamten Experiments zu gewährleisten.

Quantitative Fluoreszenzangiographie (Q-ICG) Ein Videoaufnahmegerät (Av.io HD™, Epiphan Video, Kalifornien, USA) werden mit dem OP-Roboter oder dem laparoskopischen Kamerasystem verbunden und übertragen die Videoaufnahme auf ein Tablet (Microsoft Surface Pro4 I5, Microsoft, Redmond, WA, USA). Ein zur Quantifizierung des FA entwickeltes Programm wird installiert. Hier kann der Bediener interessierende Regionen zur Quantifizierung aus der erfassten Videosequenz auswählen. Eine farbliche Einstufung der Durchblutung wird ebenso bereitgestellt wie quantitative Werte von bestimmten Punkten. Aus dieser Bewertung bestimmt der Chirurg erneut einen neuen Resektionspunkt (APQFA).

Vergleich der Resektionspunkte Der Abstand vom Tumor zum RPS wird vor der FA mit dem Papierlineal gemessen. Darüber hinaus wird der Abstand von APS zu APFA und APQFA mit dem Lineal gemessen, entweder während des Eingriffs oder nachträglich mit der Videoaufnahme. Der Abstandsvergleich wird anhand des Abstands jedes Punktes vom Tumor durchgeführt.

Durchführbarkeit Die Durchführbarkeit wird durch Vergleich der Abschlussquoten der verschiedenen Perfusionsbewertungsmethoden untersucht; traditionell, FA, Q-ICG.

Benutzerfreundlichkeit Die Benutzerfreundlichkeit des quantitativen Perfusionsbewertungsinstruments wird mit einem validierten Fragebogen, der System Usability Scale, untersucht, der vom Chirurgen unmittelbar nach dem Eingriff beantwortet wird.

Statistik Der Datenvergleich wird je nach Verteilungsnormalität mit dem Mann-Whitney-U-Test oder einem gepaarten Stichproben-t-Test durchgeführt. P-Werte < 0,05 gelten als signifikant. Es wurde keine formelle Berechnung der Stichprobengröße durchgeführt, da die Studie als Machbarkeitsstudie betrachtet wird. 20 Patienten werden rekrutiert. Die statistische Auswertung erfolgte mit IBM SPSS Statistics © (v 22.0 SPSS Inc. Chicago, IL, USA).

Unerwünschte Ereignisse, Risiken und Nachteile Unerwünschte Ereignisse im Zusammenhang mit der Anwendung von ICG sind extrem selten und schwere anaphylaktische Reaktionen treten fast nie auf. Es wurden jedoch Sicherheitsvorkehrungen getroffen, indem Patienten mit einer Allergie gegen Jod, ICG oder Schalentiere ausgeschlossen wurden. Darüber hinaus werden keine Patienten mit Leberinsuffizienz, Thyreotoxikose, bestehender Schwangerschaft oder stillenden Frauen eingeschlossen.