Hepatische und systemische hämodynamische Modellierung während der Leberchirurgie (LSM)

„Die chirurgische Behandlung von Leberkrebs wird immer komplexer, mit Resektionen, die oft umfangreich, iterativ und bei pathologischer Leber (Zirrhose oder Multi-Chemotherapien) durchgeführt werden. Möglich wird diese Einstellung durch eine bessere Auswahl und perioperative Behandlung der Patienten sowie durch die Regenerationsfähigkeit der Leber. Aber selbst wenn umfangreiche Resektionen routinemäßig durchgeführt werden, bleibt die Einschränkung das Risiko eines postoperativen Leberversagens (PLF), insbesondere bei Patienten mit chronischer Lebererkrankung. Trotz zahlreicher bekannter Risikofaktoren, von denen einige vermeidbar sind, bleiben PLF und/oder postoperative Leberdekompensation (Aszites) häufige Komplikationen (Inzidenz > 5 %) und PLF bleibt eine der Hauptursachen für postoperative Todesfälle.

Die Schwierigkeit liegt schließlich in der Wahl einer den karzinologischen Erfordernissen angepassten Therapie mit der Balance zwischen dem technisch Machbaren und dem, was auf funktioneller und metabolischer Ebene toleriert wird. Dieses Gleichgewicht basiert auf einer chirurgischen Bewertung, die auf objektiven Elementen (insbesondere Volumetrie und biologische Tests) und auf der Erfahrung des Chirurgen basiert. Diese Schätzung ist unvollkommen, der Beweis ist die Sterblichkeit 3 ​​Monate nach Hepatektomien, die immer noch hoch ist, 5 bis 7 %, wenn man alle Arten von Hepatektomien berücksichtigt. Es ist offensichtlich möglich, diese Ergebnisse weiter zu verbessern, und das Computertool muss seinen Platz im medizinisch-chirurgischen Algorithmus finden. Es ist bereits bekannt, dass virtuelle (präoperative) 3D-Leberrekonstruktionen ein wichtiges Hilfsmittel sind und zu einer Verringerung der postoperativen Morbidität und Mortalität führen, aber auch die hämodynamische Simulation könnte als Entscheidungshilfe verwendet werden.

Nach Hepatektomie ist zur Aufrechterhaltung einer zufriedenstellenden Leberfunktion die Erhaltung eines ausreichenden Parenchym-Restvolumens verbunden mit einer dem Volumen der Leber und dem Splanchnikus angepassten intrahepatischen Blutzufuhr (Zufluss) und einem ausreichenden Abfluss (Abfluss) zu vermeiden jede intrahepatische Stauung. Der portokavale Gradient nach der Resektion ist eine der relevantesten Widerspiegelungen der hämodynamischen Bedingungen einer Leber und des PLF-Risikos, aber er ist nur intraoperativ verfügbar, nachdem der chirurgische Eingriff durchgeführt wurde, und kann daher nicht als Werkzeug für die Auswahl verwendet werden Kandidaten für eine Operation. Derzeit gibt es mehrere Entscheidungsalgorithmen, um das chirurgische Management eines Patienten zu steuern, basierend auf präoperativen klinischen oder biologischen Daten (Blutplättchen, Bilirubin, Indocyaningrün-Clearance, Aszites, Ösophagusvarizen ...). Der nicht-invasiv gemessene oder geschätzte portokavale Gradient vor der Resektion von ≥ 10 mmHg ermöglicht die Auswahl von Hochrisikopatienten, bleibt jedoch nicht sehr empfindlich und spezifisch und verhindert nicht das Auftreten von PLF.

Es bleibt daher für einen bestimmten Patienten (insbesondere mit Zirrhose) sehr schwierig, das Risiko einer postoperativen Dekompensation genau vorherzusagen, und einige Patienten werden manchmal aus Angst vor einer Dekompensation unterbehandelt. Bei diesen Patienten handelt es sich also um einen Chancenverlust.

Bei der Lebertransplantation ist die gleiche Notwendigkeit für die Angemessenheit zwischen dem Gefäßbett und dem Pfortaderfluss erforderlich, insbesondere im Fall eines kleinen Transplantats oder einer Teilleber. Im Falle einer Nichtübereinstimmung kann ein Small-for-Size-Syndrom, d. h. portale Hypertension (PHT) und Organversagen (PLF-Äquivalent) auftreten, wodurch das Transplantat und der Patient gefährdet werden. Wie bei partiellen Hepatektomien würde die Vorhersage des portokavalen Gradienten nach der Transplantation dazu beitragen, das Small-for-Size-Syndrom zu vermeiden, indem der maximale Massenportalfluss so fein eingestellt wird, dass er nicht überschritten wird. Daher könnte eine bessere Abstimmung des Spender/Empfänger-Paares vorgeschlagen werden, insbesondere für Lebendspender- oder Hilfstransplantate.

Schließlich ist die Portalembolisation ein radiologisches Verfahren zur Vorbereitung eines Organs für die Hepatektomie durch Atrophie auf der embolisierten Seite und kontralaterale Hypertrophie. Manchmal, insbesondere bei Zirrhose, kann die Portalembolisation durch eine Portalthrombose erschwert werden, deren Hauptrisikofaktor die Erhöhung des portokavalen Gradienten ist. Derzeit gibt es kein Werkzeug, um diesen Gradienten zu antizipieren, und eine 0D-Simulation würde es ermöglichen, dieses Risiko zu vermeiden, indem das embolisierte Volumen angepasst wird (seutiale Embolisationen, falls erforderlich).

Letztendlich und trotz des medizinisch-chirurgischen Fortschritts der letzten zwei Jahrzehnte basiert die Auswahl von Kandidaten für Leberoperationen auf alten und nicht ausreichend sensiblen Prinzipien, um das Verfahren fein an die spezifischen Patientencharakteristika anzupassen und das postoperative Risiko zu minimieren. Ziel dieser Studie ist es, Chirurgen bei ihren Entscheidungen durch moderne, noch nie am Menschen getestete Simulationswerkzeuge zu unterstützen.

Das vorgeschlagene Werkzeug ist ein 0D-Modell, das auf die Leberchirurgie angewendet wird. Sie basiert auf gewöhnlichen Differentialgleichungen: Blutflüsse werden durch elektrische Ströme und Blutdrucke durch elektrische Spannungen dargestellt. Es wird 0D genannt, weil es in den Gleichungen keine Raumdimension gibt.

Simulationen und Vorhersagen erfordern:

• Erhebung präoperativer Daten (Bildgebung, Biologie, Klinik, ...).
• Sammlung intraoperativer Daten vor und nach dem Eingriff: hämodynamische und biologische Messungen.
• Erhebung postoperativer Daten (unmittelbare postoperative Nachsorge, aktuelle Biologie, anatomische Pathologie).

Diese Daten vor dem Eingriff werden verwendet, um das Modell für jeden Patienten anzupassen. Sobald das Modell auf die realen Bedingungen „kalibriert“ ist, kann die Simulation des Eingriffs durchgeführt werden, um die postprozeduralen Daten vorherzusagen und sie mit den realen Messungen zu vergleichen sowie sie mit den postprozeduralen Ereignissen zu korrelieren.

Schema: In einer ersten Phase Nutzung präoperativer und intraoperativer Daten zur Verbesserung des zunächst an Tieren entwickelten und in einer Pilotstudie am Menschen erprobten 0D-Modells. Abhängig von der endgültigen Genauigkeit des Algorithmus wird dann in einer zweiten Phase eine Validierung des Algorithmus durchgeführt.

Erwarteter Nutzen für die Teilnehmer: kein Nutzen, da keine Modifikation des medizinisch-chirurgischen Managements auf Basis der durchgeführten Messungen. Alle Simulationen werden nach der Operation retrospektiv durchgeführt.

Erwarteter Nutzen für die Gesellschaft (zukünftige Patienten):

• Verbesserte Kriterien für die Auswahl von Organen oder Patienten, die Kandidaten für eine Hepatektomie/Transplantation/interventionelle Radiologie sind, um das Risiko von Komplikationen oder Tod zu minimieren.
• Mögliche Verbesserung der Operationstechniken (Gefäßanastomosen und Leberpositionierung).

Verfahren:

Alle potenziell geeigneten Patienten werden gebeten, an der Studie während eines präoperativen Besuchs teilzunehmen, der im Rahmen der Behandlung durchgeführt wird. Bei berechtigten Patienten, die die Einverständniserklärung unterzeichnet haben, werden im Rahmen ihrer Behandlung Protokollverfahren durchgeführt, wie z. B. Durchfluss-MRT und ultraschallbasierte hepatische und kardiale Durchflussmessung.

Protokollverfahren werden auch intraoperativ zu Beginn und am Ende des Eingriffs durchgeführt (Hepatektomie, TH oder Portalembolisation). Patienten mit Hepatektomie oder TH werden nach dem Eingriff mit Ultraschall, CT-Scan, biologischer Aufarbeitung und Konsultation mit dem Chirurgen nach der Behandlung bei D7 und D30 behandelt.

Bei Patienten mit Portalembolisation werden auch die Protokollverfahren zum Zeitpunkt der Hepatektomie durchgeführt, die 4 bis 6 Wochen nach der Portalembolisation stattfindet. Diese Patienten werden 1 Monat nach der Hepatektomie, bei D7 und D30 nach der Hepatektomie nachuntersucht.

Statistische Analyse:

LSM ist eine explorative prädiktive Modellentwicklung und Machbarkeitsstudie, ohne a priori zu testende Hypothesen; Daher basiert die Anzahl der benötigten Fächer auf möglichen Einschlüssen über 36 Monate am teilnehmenden Zentrum. Die potenzielle Aufnahme beträgt 50 Patienten pro Jahr oder 150 Patienten über 3 Jahre. Die Studie hat zwei Phasen: eine Entwicklungs- und Verbesserungsphase des 0D-Algorithmus und eine Validierungsphase. In der ersten Phase wird der Algorithmus während seiner Entwicklung an einer immer größer werdenden Kohorte getestet. Bei jedem Test des Algorithmus wird die Übereinstimmung zwischen dem postoperativ gemessenen Porto-Cavity-Gradient (PCG) und dem simulierten PCG unter Verwendung des Intraklassen-Korrelationskoeffizienten und des Bland & Altman-Diagramms berechnet. Der Abschluss der zweiten Phase hängt von den Ergebnissen der ersten Phase ab.

Diese Zahlen stimmen damit überein, dass das Rekrutierungszentrum ein Empfehlungszentrum mit hohem Volumen ist.