Wątrobowe i ogólnoustrojowe modelowanie hemodynamiczne podczas operacji wątroby (LSM)

„Leczenie chirurgiczne raka wątroby staje się coraz bardziej złożone, z resekcjami często rozległymi, iteracyjnymi i na patologicznej wątrobie (marskość lub multi-chemioterapia). Taka postawa jest możliwa dzięki lepszej selekcji i leczeniu okołooperacyjnemu chorych oraz zdolnościom regeneracyjnym wątroby. Jednak nawet jeśli rutynowo wykonuje się rozległe resekcje, ograniczeniem pozostaje ryzyko wystąpienia pooperacyjnej niewydolności wątroby (PLF), zwłaszcza u pacjentów z przewlekłą chorobą wątroby. Pomimo wielu znanych czynników ryzyka, z których części można uniknąć, PLF i/lub pooperacyjna dekompensacja wątroby (wodobrzusze) pozostają częstymi powikłaniami (częstość > 5%), a PLF pozostaje jedną z głównych przyczyn zgonów pooperacyjnych.

Trudność polega wreszcie na doborze leczenia dostosowanego do potrzeb raka, z zachowaniem równowagi między tym, co jest technicznie wykonalne, a tym, co będzie tolerowane na poziomie funkcjonalnym i metabolicznym. Ta równowaga opiera się na ocenie chirurgicznej opartej na obiektywnych elementach (w szczególności badaniach wolumetrycznych i biologicznych) oraz na doświadczeniu chirurga. To oszacowanie jest niedoskonałe, czego dowodem jest śmiertelność po 3 miesiącach od hepatektomii, która jest nadal wysoka, 5 do 7%, jeśli weźmie się pod uwagę wszystkie rodzaje hepatektomii. Oczywiście możliwa jest dalsza poprawa tych wyników, a narzędzie komputerowe musi znaleźć swoje miejsce w algorytmie medyczno-chirurgicznym. Wiadomo już, że wirtualne (przedoperacyjne) trójwymiarowe rekonstrukcje wątroby są ważną pomocą i prowadzą do zmniejszenia chorobowości i śmiertelności pooperacyjnej, ale symulacja hemodynamiczna może być również wykorzystana jako narzędzie do podejmowania decyzji.

Po hepatektomii imperatywem dla utrzymania zadowalającej funkcji wątroby jest zachowanie wystarczającej zalegającej objętości miąższu związanej z wewnątrzwątrobowym dopływem krwi (dopływem) dostosowanym do objętości wątroby i przepływu trzewnego oraz wystarczającą ilością odpływu (odpływu), aby uniknąć jakiekolwiek przekrwienie wewnątrzwątrobowe. Gradient wrotno-kawalny po resekcji jest jednym z najistotniejszych odzwierciedleń warunków hemodynamicznych wątroby i ryzyka PLF, ale jest dostępny tylko śródoperacyjnie, po wykonaniu zabiegu chirurgicznego i dlatego nie może być stosowany jako narzędzie do wyboru kandydaci do operacji. Obecnie istnieje kilka algorytmów decyzyjnych kierujących postępowaniem chirurgicznym pacjenta, opartych na przedoperacyjnych danych klinicznych lub biologicznych (płytki krwi, bilirubina, klirens indocyjaninowy, wodobrzusze, żylaki przełyku...). Gradient wrota kanału wrotnego ≥10 mmHg przed resekcją, mierzony lub oceniany nieinwazyjnie, pozwala na selekcję pacjentów wysokiego ryzyka, ale pozostaje mało czuły i swoisty oraz nie zapobiega wystąpieniu jakiegokolwiek PLF.

Dlatego dla danego pacjenta (zwłaszcza z marskością wątroby) pozostaje bardzo trudne dokładne przewidzenie ryzyka dekompensacji pooperacyjnej, a niektórzy pacjenci mogą być czasami nieleczeni z obawy przed dekompensacją. U tych pacjentów jest to zatem utrata szansy.

W przypadku przeszczepu wątroby konieczna jest ta sama konieczność zapewnienia odpowiedniej zgodności między łożyskiem naczyniowym a przepływem wrotnym, zwłaszcza w przypadku małego przeszczepu lub częściowej wątroby. W przypadku niedopasowania może wystąpić zespół małego rozmiaru, tj. nadciśnienie wrotne (PHT) i niewydolność narządu (odpowiednik PLF), co zagraża przeszczepowi i pacjentowi. Podobnie jak w przypadku częściowej hepatektomii, przewidywanie gradientu wrotno-kawalnego po przeszczepie pomogłoby uniknąć zespołu małych rozmiarów poprzez precyzyjne dostrojenie maksymalnego masowego przepływu wrotnego, aby nie został przekroczony. W ten sposób można by zaproponować lepsze dopasowanie pary dawca/biorca, zwłaszcza w przypadku przeszczepów od żywego dawcy lub przeszczepów pomocniczych.

Wreszcie, embolizacja wrotna jest procedurą radiologiczną mającą na celu przygotowanie narządu do hepatektomii poprzez atrofię po stronie embolizowanej i przerost po przeciwnej stronie. Czasami, zwłaszcza w marskości wątroby, zatorowość wrotną może być powikłana zakrzepicą wrotną, której głównym czynnikiem ryzyka jest podwyższenie gradientu wrotno-kawalnego. Obecnie nie ma narzędzia do przewidywania tego gradientu, a symulacja 0D pozwoliłaby uniknąć tego ryzyka poprzez dostosowanie objętości embolizowanej (w razie potrzeby embolizacje sekwencyjne).

Ostatecznie, pomimo postępu medyczno-chirurgicznego ostatnich dwóch dekad, dobór kandydatów do operacji wątroby nadal opiera się na starych i niewystarczająco czułych zasadach, aby precyzyjnie dostosować procedurę do specyfiki pacjenta i zminimalizować ryzyko pooperacyjne. Celem tego badania jest pomoc chirurgom w podejmowaniu decyzji dzięki nowoczesnym narzędziom symulacyjnym, które nigdy nie były testowane na ludziach.

Proponowanym narzędziem jest model 0D stosowany w chirurgii wątroby. Opiera się na zwykłych równaniach różniczkowych: przepływy krwi są reprezentowane przez prądy elektryczne, a ciśnienie krwi przez napięcia elektryczne. Nazywa się 0D, ponieważ w równaniach nie ma wymiaru przestrzennego.

Symulacje i prognozy będą wymagały:

• Gromadzenie danych przedoperacyjnych (obrazowych, biologicznych, klinicznych,...).
• Gromadzenie śródoperacyjnych danych przed i po zabiegu: pomiary hemodynamiczne i biologiczne.
• Gromadzenie danych pooperacyjnych (bezpośrednia obserwacja pooperacyjna, aktualna biologia, anatomopatologia).

Te dane przed zabiegiem służą do dostosowania modelu dla każdego pacjenta. Gdy model zostanie „skalibrowany” do rzeczywistych warunków, można przeprowadzić symulację interwencji w celu przewidywania danych po zabiegu i porównania ich z rzeczywistymi pomiarami, a także skorelowania ich ze zdarzeniami po zabiegu.

Schemat: w pierwszej fazie wykorzystanie danych przedoperacyjnych i śródoperacyjnych w celu ulepszenia modelu 0D początkowo opracowanego na zwierzętach i przetestowanego w badaniu pilotażowym na ludziach. W zależności od ostatecznej dokładności algorytmu, w drugiej fazie zostanie przeprowadzona walidacja algorytmu.

Oczekiwane korzyści dla uczestników: brak korzyści ze względu na brak modyfikacji postępowania medyczno-chirurgicznego na podstawie wykonanych pomiarów. Wszystkie symulacje zostaną wykonane po operacji, w sposób retrospektywny.

Spodziewane korzyści dla społeczeństwa (przyszli pacjenci):

• Ulepszone kryteria wyboru narządów lub pacjentów, którzy są kandydatami do hepatektomii/transplantacji/radiologii interwencyjnej w celu zminimalizowania ryzyka powikłań lub śmierci.
• Możliwość doskonalenia technik operacyjnych (zespolenia naczyniowe i pozycjonowanie wątroby).

Procedura:

Wszyscy potencjalnie kwalifikujący się pacjenci zostaną zaproszeni do udziału w badaniu podczas wizyty przedoperacyjnej wykonywanej w ramach opieki. Kwalifikujący się pacjenci, którzy podpisali formularz zgody, będą poddani procedurom protokolarnym w ramach swojej opieki, takim jak przepływowy rezonans magnetyczny oraz ultrasonograficzna przepływometria wątrobowa i sercowa.

Procedury protokolarne będą również wykonywane śródoperacyjnie na początku i na końcu zabiegu (hepatektomia, TH czy embolizacja wrotna). Pacjenci po hepatektomii lub TH będą mieli taką samą obserwację jak opieka w D7 i D30 po zabiegu z USG, tomografią komputerową, badaniami biologicznymi i konsultacją z chirurgiem.

Pacjenci z embolizacją wrotną będą również poddawani procedurom protokolarnym w czasie hepatektomii, która będzie miała miejsce 4 do 6 tygodni po embolizacji wrotnej. Pacjenci ci będą obserwowani 1 miesiąc po hepatektomii, w D7 i D30 po hepatektomii.

Analiza statystyczna:

LSM to odkrywcze badanie rozwoju modelu predykcyjnego i studium wykonalności, bez hipotezy a priori do przetestowania; w związku z tym liczba potrzebnych pacjentów jest oparta na możliwych włączeniach w ciągu 36 miesięcy w ośrodku uczestniczącym. Potencjalne włączenie to 50 pacjentów rocznie lub 150 pacjentów w ciągu 3 lat. Badanie ma dwie fazy: fazę rozwoju i doskonalenia algorytmu 0D oraz fazę walidacji. W pierwszej fazie algorytm jest testowany w miarę jego opracowywania na coraz większej kohorcie. W każdym teście algorytmu obliczana jest zgodność między gradientem porto-jamy (PCG) mierzonym po operacji a symulowanym PCG przy użyciu współczynnika korelacji wewnątrzklasowej oraz wykresu Blanda i Altmana. Zakończenie drugiego etapu zależy od wyników pierwszego etapu.

Liczby te są zgodne z tym, że centrum rekrutacyjne jest centrum skierowań o dużej objętości.