Perioperativ perfusionsmätning - en genomförbarhets- och användbarhetsstudie

Introduktion:

En optimal perfusion är väsentlig vid gastrointestinal kirurgi när resektion av en cancervävnad kräver anastomos, eftersom försämrad perfusion verkar vara förknippad med ökad risk för anastomotiskt läckage (AL). AL är en allvarlig komplikation med risk för; långvarig sjukhusvistelse, cancerrecidiv, permanent stomi vid kolorektal kirurgi och ökad dödlighet på kort och lång sikt. För att undvika dålig perfusion av en anastomos är perfusionsbedömning nödvändig under det operativa ingreppet. Traditionellt bedöms perfusion visuellt och manuellt av kirurgen genom att bedöma; vävnadens färg, blödning från resektionslinjen och artärtillförselpulsen genom palpation. Dessa metoder har tidigare visat sig vara opålitliga och utsatta för observatörsbias. Vidare är palpation av artärtillförsel inte möjlig vid laparoskopisk eller robotassisterad kirurgi, och den ökade användningen av häftapparater för att dela tarmen lämnar inga blödande resektionslinjer. Därför har nyare metoder för perfusionsbedömning undersökts, och fluorescensangiografi (FA) och laserfläckkontrastavbildning (LSCI) har visat mycket lovande resultat. I en systematisk genomgång av icke-randomiserade studier var läckagefrekvensen i 916 kolorektala resektioner signifikant lägre vid användning av FA jämfört med kontroller (3,3 %, [95 % KI: 1,97-4,63 %] vs 8,5 %, [95 % KI: 4,8-12,2 %], p=0,0055).

I FA exponeras vävnaden av intresse för nära-infrarött (NIR) ljus samtidigt med intravenös injektion av ett fluorescerande färgämne. När färgämnet når det upplysta området fluorescerar det, och en kamera med ett speciellt filter kan visualisera vävnadens mikrocirkulation på en monitor. Många NIR-kamerasystem finns på marknaden, som kombinerar tekniken med konventionell laparoskopisk eller robotisk utrustning, och flera icke-randomiserade studier har indikerat att FA kan minska anastomotiskt läckage vid gastrointestinal kirurgi. De flesta kirurger använder endast en visuell subjektiv bedömning av FA, som kan vara benägen att observera partiskhet. Dessutom, om kameran inte hålls på ett standardavstånd från vävnaden, eller om en annan koncentration av färgämne används, kan en falsk negativ eller positiv bedömning av perfusionen göras. Därför har det hävdats att det finns ett behov av ett objektivt opartiskt kvantitativt bedömningsverktyg i FA.

En kvantifieringsalgoritm som ger en fluorescens-tidkurva och en kvantitativ parameter för perfusion, den normaliserade lutningen har tidigare publicerats, där en nästan linjär korrelation till regionalt flöde hittades. Hittills har mätningar utförts som analyser av videoinspelningar efter ingreppet.

För att använda metoden i en klinisk miljö är utveckling och testning av ett verktyg som kan opereras av kirurgen under ingreppet för att utföra perioperativa mätningar av stor vikt. En surfplatta med pekskärm har utvecklats för att utföra live perioperativ kvantitativ perfusionsbedömning med FA. Verktyget kan användas med flera system inklusive Karl Storz fluorescens laparoskopisk utrustning och daVinci SI eller XI från Intuitive. Detta verktyg är viktigt för att implementera tekniken i den dagliga praktiken, eftersom det gör det möjligt för kirurgen att få en omedelbar kvantitativ parameter för perfusion (normaliserad lutning) vid önskade områden av intresse. Verktygets gränssnitt ska vara lätt att använda och tillhandahålla fluorescens-tidskurvor för att styra den automatiserade beräkningen av den normaliserade lutningen. Dessutom bör en färgkodad karta över perfusionsintensitet tillhandahållas som en överlagring på den vita ljusbilden av den undersökta tarmen.

Syfte:

Pekskärmsplattan har för närvarande endast testats inom djurkirurgi. Syftet med denna studie är att undersöka om användningen av ett perioperativt kvantitativt perfusionsutvärderingsverktyg kan förbättra perfusionsbedömningen under operation hos människor.

Hypoteser:

• Perioperativ perfusionsbedömning med FA kommer att ändra resektionspunkten som bestäms av konventionell visuell perfusionsbedömning i GI-övergångsprocedurer.
• Kvantitativ perfusionsbedömning med FA (Q-ICG) kommer ytterligare att ändra resektionspunkten som bestäms av visuell bedömning av FA och konventionell visuell bedömning av perfusion i GI-övergångsprocedurer.

Primära slutpunkter:

• Genomförbarhet av perfusionsbedömning med traditionell visuell, visuell FA och Q-ICG - uppfylld av slutförandehastigheter.
• Verktygets genomförbarhet och användbarhet, kirurgernas erfarenheter av Q-ICG-surfplattans gränssnitt – betygsatt på ett validerat frågeformulär, System Usability Scale.

Sekundära slutpunkter:

• Skillnader i avståndet från de fastställda resektionspunkterna med traditionell bedömning, FA och Q-ICG.

Metoder

Studera design:

Studien kommer att genomföras som ett observationsförsök och användbarhetsförsök på patienter som genomgår öppen eller robotassisterad resektion av den gastroesofageala korsningen (GI-övergången) i ett enda universitetssjukhuscentrum (Rigshospitalet, kirurgiska gastroenterologiska avdelningen). Patienterna kommer att fungera som sin egen kontroll. Demografisk information (tumörstadieindelning, kön, ålder, BMI, neoadjuvant behandling, ASA-klassificering, rökning, alkohol, medicin etc.) kommer att samlas in från de elektroniska patientjournalerna. Dessutom kommer postoperativa händelser, särskilt närvaron av ett anastomotiskt läckage, att noteras 30 dagar postoperativt. Ingen formell beräkning av urvalsstorlek har gjorts då studien är en förstudie. 20 patienter kommer att ingå. Deltagande patienter kommer att få samma standard post- och perioperativa vård och uppföljning som patienter som inte ingår i studien.

Indocyaningrön Indocyaningrön (ICG) är ett välbeskrivet ogiftigt trikarbocyaninfärgämne som använts i årtionden inom oftalmologi, kardiologi och hepatologi. Mycket få milda biverkningar har rapporterats, men försiktighet bör iakttas hos patienter med tyreotoxikos, allergi mot jod eller indocyaningrönt. När det injiceras intravenöst binder det till blodlipoproteiner och metaboliseras enbart av levern och utsöndras i gallan, med en kort halveringstid på cirka 4-5 minuter.

Kirurgisk procedur och perfusionsbedömning När dissektionen och uppdelningen av de matande blodkärlen är klar och magkanalen etablerad och dragen till bröstkorgen, kommer mag-tarmkirurgen att välja den mest proximala punkten som möjligt på ledningen för anastomosen (Anastomotic point surgeon, APS ) genom att peka medan en bild tas, förblindad för thoraxkirurgen. En steril papperslinjal kommer att införas i bröstkorgen för att mäta avståndet mellan de valda resektionspunkterna. Därefter utförs LSCI-mätning av kanalen, och slutligen kommer en bolus av ICG (0,25 mg/kg kroppsvikt) att injiceras intravenöst och spolas med 5 ml saltlösning och vävnaden av intresse exponeras för NIR-ljus (excitationsvåglängd). 750-800 nm) och emission observerad vid 800 nm (FA). Under videoinspelningar av LSCI och ICG-FA kommer andningen att pausas i maximalt 20 sekunder, initierad vid ögonblicket för saltlösningsinjektion. Efter FA kommer thoraxkirurgen genom visuell bedömning att fastställa och markera en ny anastomotisk punkt genom att peka på den mest proximala punkten som möjligt på ledningen för anastomosen, medan en bild tas (anastomotic point fluorescence angiography, APFA). Efter den kvantitativa FA kommer kirurgen återigen att markera en anastomotisk punkt (APQFA). Den sista anastomotiska punkten kommer att väljas av den primära gastrointestinala och thoraxkirurgen, och om bedömningen av FA eller kvantitativ FA kommer att påverka detta beslut är enbart upp till kirurgen. Samma punkter kommer att markeras på LSCI-bilden men inte avslöjas för kirurgen eftersom den kvantitativa bedömningen av LSCI-kraven på post hoc-dataanalys.

När kirurgen bestämmer hur mycket vävnad som ska resekeras för att säkerställa en optimal anastomotisk perfusion, måste man se till att inte orsaka spänningar i anastomosen genom att avlägsna för mycket av magkanalen eller matstrupen, eftersom spänning är en känd riskfaktor för anastomotiskt läckage. Återigen, nivån av resektion bestäms enbart av kirurgen och detta beslut bör, som alltid, göras genom att balansera faktorer som spänning, perfusion och överdriven vävnadsförlust - allt kombinerat för att säkerställa en optimal anastomotisk läkning.

Laparoskopisk fluorescensangiografi Ett laparoskop (ICG-Hopkins teleskop 30°, 10 mm, Karl Storz Gmbh and Co. KG, Tüttlingen, Tyskland) kommer att anslutas till ett kamerasystem (IMAGE1, Karl Storz Gmbh and Co. KG, Tüttlingen, Tyskland) och en ljuskälla (D-light P, Karl Storz Gmbh and Co. KG, Tüttlingen, Tyskland) kommer att leverera det excitatoriska ljuset och registrera FA. Laparoskopet kommer att fixeras i en mekanisk hållarm 10 cm från vävnaden av intresse, vilket säkerställer en stabil position under hela experimentet.

Robotassisterad fluorescensangiografi En kirurgisk robot DaVinci SI (Intuitive Surgical Inc., Sunnyvale, CA, USA) och Firefly Fluorescence Imaging-systemet kommer att användas. Kameran kommer att fästas 10 cm från vävnaden av intresse, vilket säkerställer en stabil position under hela experimentet.

Kvantitativ fluorescensangiografi (Q-ICG) En videoinspelningsenhet (Av.io HD™, Epiphan video, Kalifornien, USA) kommer att anslutas till den kirurgiska roboten eller det laparoskopiska kamerasystemet och överföra videoinspelningen till en surfplatta (Microsoft Surface Pro4 I5, Microsoft, Redmond, WA, USA). Ett program utvecklat för att kvantifiera FA kommer att installeras. Här kan operatören välja regioner av intresse att kvantifiera från den tagna videosekvensen. En färggradering av perfusion kommer att tillhandahållas samt kvantitativa värden från specifika punkter. Ur denna bedömning kommer kirurgen återigen att fastställa en ny resektionspunkt (APQFA).

Jämförelse av resektionspunkter Avståndet från tumören till RPS kommer att mätas före FA med hjälp av papperslinjalen. Dessutom kommer avståndet från APS till APFA och APQFA att mätas med hjälp av linjalen, antingen under proceduren eller post hoc med videoinspelning. Jämförelsen av avståndet kommer att göras på avståndet för varje punkt från tumören.

Genomförbarhet Genomförbarheten kommer att undersökas genom att jämföra fullbordandegraden för de olika perfusionsbedömningsmetoderna; traditionella, FA, Q-ICG.

Användbarhet Användbarheten av det kvantitativa perfusionsutvärderingsverktyget kommer att undersökas med ett validerat frågeformulär, System Usability Scale, som besvaras av kirurgen omedelbart efter ingreppet.

Statistik Jämförelse av data kommer att utföras med Mann Whitney U-test eller ett parat prov t-test beroende på fördelningsnormalitet. P-värden < 0,05 anses signifikanta. Ingen formell beräkning av urvalsstorleken har gjorts, eftersom studien anses vara ett genomförbarhetsförsök. 20 patienter kommer att rekryteras. Statistisk utvärdering utfördes med IBM SPSS Statistics © (v 22.0 SPSS Inc. Chicago, IL, USA).

Biverkningar, risker och nackdelar Biverkningar i samband med användning av ICG är extremt sällsynta och allvarliga anafylaktiska reaktioner förekommer nästan aldrig. Säkerhetsåtgärder har dock vidtagits genom att utesluta patienter med allergi mot jod, ICG eller skaldjur. Dessutom kommer inga patienter med leverinsufficiens, tyreotoxikos, pågående graviditet eller ammande kvinnor att inkluderas.