Surveillance des lambeaux de transfert de tissus par spectroscopie d'imagerie modulée (IM)

Objectifs:

1. Développer un dispositif sûr, sans contact, per-opératoire et post-opératoire, qui peut être utilisé comme complément à l'évaluation clinique des lambeaux de transfert de tissu après une chirurgie reconstructive.
2. Développer un dispositif d'appoint capable de détecter et de distinguer de manière fiable l'occlusion artérielle et veineuse avant les manifestations cliniques de telles occlusions, et ainsi fournir la base scientifique pour de futures études qui pourraient utiliser le dispositif pour potentiellement améliorer les taux de récupération après une nouvelle exploration de telles complications .
3. Évaluer si les modifications des propriétés optiques des lambeaux de transfert tissulaire au cours de la période postopératoire immédiate peuvent être utilisées pour prédire le développement de complications tardives des lambeaux de transfert tissulaire, telles que le développement d'une nécrose graisseuse et/ou d'une atrophie des lambeaux.

Objectifs spécifiques :

1. Pour enregistrer des images peropératoires et postopératoires de pédicules et de lambeaux de transfert de tissu libre utilisés en chirurgie reconstructive avec un appareil qui émet une lumière proche infrarouge à faible énergie qui est spatialement modulée dans une configuration sinusoïdale d'amplitude appelée imagerie modulée (IM).
2. Étudier si le dispositif MI décrit ci-dessus est capable de collecter des données concernant les propriétés optiques des lambeaux de transfert de tissu, qui peuvent ensuite être utilisées pour détecter une occlusion postopératoire aiguë de l'artère ou de la veine allant vers et depuis le lambeau de transfert de tissu .
3. Étudier s'il existe une corrélation entre les propriétés optiques postopératoires immédiates des lambeaux de transfert de tissu et le développement de complications tardives telles que la nécrose graisseuse et l'atrophie des lambeaux.

Hypothèses:

1. Les auteurs antérieurs ont démontré que la spectroscopie tissulaire peut être utilisée dans des expériences animales et humaines pour détecter et différencier les lambeaux de transfert de tissu avec un apport vasculaire adéquat par rapport aux lambeaux avec des occlusions artérielles et/ou veineuses avant la détection de telles complications à l'aide d'une observation clinique standard. pendant la période post-opératoire. Ces auteurs ont démontré que la détection des changements par rapport aux valeurs de base dans la période postopératoire des concentrations d'hémoglobine totale [Hb-total], d'hémoglobine désoxygénée [Hb-désoxy] et d'hémoglobine oxygénée [Hb-O2] à l'aide de la spectroscopie tissulaire était corrélée avec la développement clinique de l'occlusion artérielle ou veineuse. 1,2 Comme il a été démontré que l'appareil MI développé au Beckman Laser Institute est capable de détecter [Hb-total], [Hb-deoxy] et [Hb-O2] ainsi que la concentration d'eau,[H2O] de manière sans contact ; nous pensons que l'appareil MI sera également capable de détecter le développement d'une occlusion artérielle et/ou veineuse dans les lambeaux de transfert de tissu sans nécessiter de contact direct avec un appareil de spectroscopie tissulaire, comme c'était le cas avec les instruments utilisés par d'autres auteurs.3, 4
2. Il y a des taux plus élevés de nécrose graisseuse et d'atrophie des lambeaux qui se produisent après des types spécifiques de lambeaux de transfert de tissu libre, [c. les auteurs ont suggéré que la congestion précoce du lambeau et le développement d'une nécrose graisseuse tardive pourraient être dus à une insuffisance veineuse, sans occlusion veineuse complète. telles que la nécrose graisseuse et l'atrophie du lambeau, car ces complications seraient dues à une insuffisance artérielle et/ou veineuse relative au lambeau de transfert tissulaire ; et doit donc se refléter dans les propriétés optiques du tissu telles que détectées par le dispositif MI.

Justification : L'utilisation de pédicules tissulaires et de lambeaux de transfert de tissus libres permet d'augmenter les possibilités de reconstruction pour les patients qui ont subi une défiguration ou une perte de fonction après un traumatisme ou une résection chirurgicale oncologique. Généralement, le processus de création d'un lambeau de transfert de tissu pédiculaire implique l'isolement de tissus sur une seule artère et veine, puis la rotation de ce tissu du site donneur au site nécessitant une reconstruction. Un lambeau de transfert de tissu libre implique un processus similaire à la création d'un lambeau pédiculaire, sauf que l'artère et la veine allant aux tissus du lambeau sont sectionnées et réimplantées sur le site de reconstruction. Ce processus d'utilisation de lambeaux de transfert de tissu présente cependant des complications connues, y compris des complications aiguës telles qu'une occlusion artérielle ou veineuse et des complications tardives telles que le développement d'une nécrose graisseuse et une atrophie des lambeaux.

Les complications aiguës impliquant les structures vasculaires du lambeau peuvent être une occlusion partielle ou complète de l'artère ou de la veine allant et venant du lambeau tissulaire. Les lambeaux de transfert de tissu pédiculaire et libre peuvent développer de graves complications si l'artère ou la veine est compromise, y compris la mort complète du tissu dans le lambeau. Si les structures vasculaires allant au(x) lambeau(x) sont compromises, les tissus utilisés pour la chirurgie reconstructive peuvent subir des dommages. Cette lésion tissulaire peut s'étendre et entraîner la perte d'une partie ou de la totalité de la masse tissulaire dans le lambeau de transfert tissulaire, ce qui peut à son tour entraîner une morbidité et une mortalité accrues pour le patient. Dans la littérature sur la chirurgie reconstructive, il a été démontré qu'une surveillance fréquente au cours des 48 à 72 premières heures après la chirurgie reconstructive permet une détection et une intervention précoces lorsqu'un lambeau compromis vasculaire se produit. Cette détection plus précoce peut alors se traduire par des interventions plus précoces, y compris une réexploration chirurgicale, dont il a été démontré qu'elle améliore les taux de récupération de compromis vasculaire des lambeaux de transfert de tissu.8, 9 Il est généralement connu que la thrombose veineuse a un résultat pire, par rapport à la thrombose artérielle après ré-exploration chirurgicale et rétablissement du flux sanguin. On pense que cette différence entre la thrombose artérielle et veineuse est due aux différences de physiopathologie impliquées dans la congestion veineuse. Dans la thrombose veineuse, la teneur en liquide tissulaire est augmentée en raison de l'afflux artériel initialement continu. Ainsi, lorsque l'écoulement veineux est rétabli, l'œdème tissulaire continue d'inhiber la diffusion de l'oxygène à travers l'espace interstitiel des capillaires aux cellules tissulaires dans les lits vasculaires. étaient des restes d'oedème. Le fait que la thrombose veineuse soit plus difficile à détecter cliniquement tôt peut également contribuer au pronostic plus sombre associé à la thrombose veineuse par rapport à la thrombose artérielle.10

Compte tenu de la difficulté de détection précoce de la thrombose veineuse et de la diminution des taux de sauvetage réussi après une ré-exploration chirurgicale de la thrombose veineuse, les auteurs ont utilisé avec succès l'utilisation de la spectroscopie tissulaire pour détecter la thrombose veineuse plusieurs heures avant les manifestations cliniques de la thrombose 2. Ces auteurs ont utilisé un dispositif de spectroscopie, qui nécessite un contact direct avec les tissus évalués et n'a fourni qu'une petite surface dans laquelle les propriétés optiques du lambeau de tissu ont été mesurées. L'appareil, cependant, est capable de fournir à la fois une tomographie optique diffuse et une cartographie quantitative rapide à grand champ des propriétés optiques du tissu dans une seule plate-forme de mesure grâce à un appareil qui ne nécessite pas de contact direct avec les tissus évalués 3, 11. Comme le dispositif MI est un nouveau dispositif développé au Beckman laser Institute et n'a pas été utilisé pour évaluer les lambeaux de transfert de tissus humains, il s'agirait d'une étude pilote. Cette étude pilote chercherait à déterminer si ce dispositif spécifique est également capable de détecter une occlusion vasculaire avant la détection clinique d'une telle occlusion, ainsi que de différencier les occlusions artérielles et veineuses d'une manière similaire à d'autres dispositifs utilisés par d'autres auteurs, qui employaient spectroscopie tissulaire pour surveiller les lambeaux de transfert de tissu.

Comme mentionné ci-dessus, des complications retardées peuvent se développer après l'utilisation de lambeaux de transfert de tissu en chirurgie reconstructive, notamment la nécrose graisseuse et l'atrophie des lambeaux. Ces complications tardives seraient dues à une relative insuffisance vasculaire alimentant les lambeaux. Il est proposé que l'augmentation de la congestion veineuse et l'augmentation des taux de nécrose graisseuse avec l'utilisation des lambeaux DIEP par rapport aux lambeaux TRAM dans la reconstruction mammaire soient dues à une insuffisance veineuse relative qui n'est pas suffisamment diminuée pour entraîner la perte du lambeau, mais qui est parfois importante suffisamment pour entraîner le développement d'une nécrose graisseuse 7. Le développement tardif de l'atrophie du lambeau peut également être dû à une insuffisance artérielle ou veineuse relative qui survient au moment de la reconstruction chirurgicale et entraîne une ischémie tissulaire globale relative du lambeau conduisant au développement d'atrophie du lambeau. L'un des objectifs de cette expérience est de déterminer si une caractéristique des propriétés optiques d'un lambeau de transfert de tissu dans le cadre post-opératoire proche peut prédire le développement d'une nécrose graisseuse ou d'une atrophie du lambeau.

Le dispositif MI est un nouveau dispositif unique par rapport aux autres dispositifs spectroscopiques utilisés pour étudier les volets de transfert de tissus. L'IM utilise une technologie d'imagerie optique sans contact développée au Beckman Laser Institute qui a la capacité unique d'effectuer à la fois une tomographie optique diffuse et une cartographie quantitative rapide et à large champ des propriétés optiques des tissus au sein d'une seule plate-forme de mesure. Alors que d'autres dispositifs spectroscopiques sans contact utilisent des méthodes de modulation temporelle, MI utilise alternativement un éclairage modulé spatialement pour l'imagerie des constituants tissulaires. Le système MI se compose de 1) un système de projection de lumière qui illumine le tissu avec des motifs sinusoïdaux spatiaux, et 2) une caméra CCD, qui recueille la lumière réfléchie de manière diffuse dans une géométrie sans contact. La longueur d'onde d'éclairage peut être sélectionnée par filtrage passe-bande d'une source à large bande (c'est-à-dire lampe au tungstène), ou en utilisant une source monochromatique (c'est-à-dire diode laser). Enfin, des mesures de fluorescence tissulaire peuvent être effectuées en plaçant une combinaison de filtres d'émission de blocage de source et passe-bande devant la caméra. 3, 11

L'amplitude réfléchie de manière diffuse de l'onde modulée porte à la fois des informations sur les propriétés optiques (absorption, fluorescence, diffusion) et sur la profondeur. Plus précisément, la profondeur d'échantillonnage de l'onde modulée spatialement est fonction de la fréquence d'éclairage et des propriétés optiques des tissus. Cela partage de nombreuses analogies avec l'approche de migration de photons dans le domaine fréquentiel à large bande (FDPM). {12, 13} Par conséquent, la mesure de plusieurs fréquences spatiales (périodicités) permet à l'IM de remplir deux fonctions. Tout d'abord, l'utilisation d'une large gamme de modèles de fréquence permet une imagerie sélective en profondeur et donc une tomographie de la structure tissulaire 3D interne. Deuxièmement, il peut cartographier rapidement et quantitativement l'absorption optique, le rendement de fluorescence et les coefficients de diffusion en temps quasi réel, avec une haute résolution et sur un large champ de vision.

La capacité de séparer l'absorption optique de la diffusion distingue l'IM des méthodes conventionnelles d'imagerie par réflectance planaire. Les cartes d'absorption et de diffusion peuvent être utilisées pour caractériser la composition et la structure biochimiques des tissus. Nous avons montré que ces éléments de contraste tissulaire intrinsèques varient selon les types de tissus, et leur dépendance à la longueur d'onde fournit une "empreinte digitale" spectrale qui peut être utilisée pour délimiter les relations spatiales entre les tissus avec différentes propriétés optiques et peut être utilisée pour déterminer la quantité de H2O, [ Hb-total], [Hb-désoxy], [Hb-O2] et saturation en oxygène des tissus [StO2]. L'IM est capable de détecter la concentration de [Hb-total], [Hb-désoxy] et [Hb-O2] en quantités absolues en unités de millimoles/unité de volume de tissu mesuré. MI est également capable de déterminer la fraction en pourcentage de la masse, qui est composée de H2O en termes de pourcentage de masse.11, 14. Cette caractéristique est essentielle à la performance de l'IM en tant que méthode de diagnostic quantitative et, lorsqu'elle est combinée à ses capacités tomographiques, souligne le caractère unique de la méthode et son utilisation potentielle en tant que dispositif de surveillance et de diagnostic pour évaluer les volets de transfert de tissu après chirurgie reconstructive.