Elektromagnetische Navigation Transthorakale Knotenlokalisation für die minimalinvasive Thoraxchirurgie

Summary

Hier wird ein Protokoll für die Lokalisierung von Lungenknoten unter Verwendung der Farbstoffmarkierung über elektromagnetisch navigierten transthorakalen Nadelzugang vorgestellt. Die hier beschriebene Technik kann in der perioperativen Phase zur Optimierung der Knötchenlokalisation und zur erfolgreichen Resektion bei der Durchführung minimalinvasiver Thoraxoperationen durchgeführt werden.

Abstract

Der verstärkte Einsatz der Brust-Computertomographie (CT) hat zu einer verstärkten Erkennung von Lungenknoten geführt, die eine diagnostische Bewertung und / oder Exzision erfordern. Viele dieser Knötchen werden durch minimal-invasive Thoraxchirurgie identifiziert und ausgeschnitten; Subzentimeter- und subfeste Knötchen sind jedoch häufig intraoperativ schwer zu identifizieren. Dies kann durch den Einsatz einer elektromagnetischen transthorakalen Nadellokalisation gemildert werden. Dieses Protokoll beschreibt den schrittweisen Prozess der elektromagnetischen Lokalisation von der präoperativen Periode bis zur postoperativen Periode und ist eine Anpassung der elektromagnetisch geführten perkutanen Biopsie, die zuvor von Arias et al . beschrieben wurde. Zu den präoperativen Schritten gehört die Erlangung einer CT am selben Tag, gefolgt von der Erstellung einer dreidimensionalen virtuellen Karte der Lunge. Aus dieser Karte werden die Zielläsion(en) und eine Eintrittsstelle ausgewählt. Im Operationssaal wird dann die virtuelle Rekonstruktion der Lunge mit dem Patienten und der elektromagnetischen Navigationsplattform kalibriert. Der Patient wird dann sediert, intubiert und in die laterale Dekubitusposition gebracht. Mit einer sterilen Technik und Visualisierung aus mehreren Ansichten wird die Nadel an der vorgewählten Hauteintrittsstelle in die Brustwand eingeführt und zur Zielläsion getrieben. Farbstoff wird dann in die Läsion und dann kontinuierlich während des Nadelentzugs injiziert, wodurch ein Trakt für die intraoperative Visualisierung entsteht. Diese Methode hat viele potenzielle Vorteile im Vergleich zur CT-gesteuerten Lokalisation, einschließlich einer verringerten Strahlenbelastung und einer verkürzten Zeit zwischen der Farbstoffinjektion und der Operation. Die Farbstoffdiffusion aus dem Signalweg erfolgt im Laufe der Zeit, wodurch die intraoperative Knotenidentifizierung eingeschränkt wird. Durch die Verkürzung der Zeit bis zur Operation verringert sich die Wartezeit für den Patienten und die Zeit für die Farbstoffdiffusion, was zu einer Verbesserung der Knotenlokalisation führt. Im Vergleich zur elektromagnetischen Bronchoskopie ist die Atemwegsarchitektur keine Einschränkung mehr, da der Zielknoten über einen transsparenchymalen Ansatz zugänglich ist. Details dieses Verfahrens werden Schritt für Schritt beschrieben.

Introduction

Mit dem zunehmenden Einsatz von CT-Scans des Brustkorbs zu Diagnose- und ^{Screening-Zwecken1} kommt es zu einer erhöhten Erkennung von Lungenknoten im ^{Bedarfsbereich,} die einer diagnostischen Bewertung bedürfen2. Perkutane und/oder transbronchiale Biopsie wurden erfolgreich zur Probe von unbestimmten und Hochrisikoknoten eingesetzt. Diese Läsionen stellen aufgrund ihrer distalen Parenchymlage und ihrer geringen Größe oft herausfordernde Ziele ^dar3. Wenn dies angezeigt ist, sollte eine chirurgische Exzision dieser Läsionen durchgeführt werden, wobei eine lungenschonende Resektion durch minimalinvasive Thoraxchirurgie (MITS), wie z.B. video- oder robotergestützte Thorakoskopische Chirurgie (VATS/RATS)^4, durchgeführt wird. Selbst mit Fortschritten in der Operationstechnik gibt es trotz der direkten Visualisierung des Lungenparenchyms während der MITS weiterhin intraoperative Herausforderungen bei der Resektion. Diese Herausforderungen hängen in erster Linie mit Schwierigkeiten bei der Lokalisierung von Knötchen zusammen, insbesondere mit gemahlenen Glas- / Halbfestknoten, Subzentimeter-Läsionen und solchen, die mehr als 2 cm von der viszeralen Pleura entfernt ^sind5,6. Diese Herausforderungen werden während MITS durch einen Verlust des taktilen Feedbacks während des Eingriffs verschärft und können zu invasiveren chirurgischen Methoden führen, einschließlich diagnostischer Lobektomie und / oder offener ^{Thorakotomie5.} Viele dieser Probleme mit der intraoperativen Knötchenlokalisation können durch den Einsatz von Adjunct-Knollenlokalisierungsmethoden über elektromagnetische Navigation (EMN) und / oder CT-geführte Lokalisation (CTGL) gemildert werden. Dieses Protokoll wird zunächst die Vorteile der Verwendung der elektromagnetischen transthorakalen Knotenlokalisierung (EMTTNL) hervorheben. Zweitens wird Schritt für Schritt beschrieben, wie der Prozess vor MIT repliziert werden kann.

Die elektromagnetische Navigation hilft, periphere Lungenläsionen zu bekämpfen, indem sie die Sensortechnologie mit Röntgenbildern überlappt. EMN besteht zunächst darin, mit verfügbarer Software CT-Bilder der Atemwege und des Parenchyms in eine virtuelle Roadmap umzuwandeln. Die Brust des Patienten wird dann von einem elektromagnetischen (EM) Feld umgeben, in dem der genaue Standort eines sensorischen Leitfadens erfasst wird. Wenn ein Führungsinstrument (z. B. magnetische Navigation [MN]-Spurnadel) innerhalb des EM-Feldes des Patienten (Endobronchienbaum oder Hautoberfläche) platziert wird, wird die Position auf der virtuellen Roadmap überlagert, was die Navigation zu der in der Software identifizierten Zielläsion ermöglicht. EMN kann entweder per transthorakaler Nadelannäherung oder Bronchoskopie durchgeführt werden. Die EMN-Bronchoskopie wurde zuvor sowohl für die Biopsie als auch für die Lokalisierung von Fiducial-/Farbstoffen beschrieben7,8,9,10,11. Eine Reihe anderer Lokalisierungstechniken wurde mit unterschiedlichen Erfolgsraten entwickelt, darunter CT-geführte fiduciale Platzierung, CT-geführte Injektion von Farbstoff oder Radiotracer, intraoperative ultrasonographische Lokalisation und EMN-Bronchoskopie12^. Eine kürzlich eingeführte EMN-Plattform hat einen elektromagnetisch geführten transthorakalen Ansatz in ihren Workflow integriert. Mithilfe der CT-Roadmap ermöglicht das System dem Benutzer, einen Eintrittspunkt auf der Brustwandoberfläche zu definieren, durch den er eine spitzenverfolgte EMN-Sensed-Nadelführung in das betreffende Lungenparenchym und die betreffende Läsion führt. Durch diese Nadelführung können dann Biopsien und/oder Knötchenlokalisationen durchgeführt ^werden7.

Vor der EMN-Lokalisierung von Knötchen für MITS war CTGL unter Verwendung von Farbstoffmarkierung oder fiducialer Platzierung (z. B. Mikrospulen, lipoidale, Hakendraht) die primäre Methode. Eine kürzlich durchgeführte Meta-Analyse von 46 Studien zur treuhänderischen Lokalisierung zeigte hohe Erfolgsraten bei allen drei Treuhändern; Pneumothorax, Lungenblutungen und die Auflösung von Fiducialmarkern blieben jedoch signifikante ^{Komplikationen13.} Eine CT-geführte Tracer-Injektion mit Methylenblau hatte ähnliche Erfolgsraten, jedoch mit weniger Komplikationen im Vergleich zur Hakendraht-Fiducial-Platzierung14^. Eine der Haupteinschränkungen bei der Verwendung von Farbstoff für die Lokalisation von Lungenknoten war die Diffusion im Laufe der ^Zeit15. Patienten, die sich einer CTGL mit Farbstoffmarkierung unterziehen, lassen die Lokalisation in der Radiologie-Suite durchführen, gefolgt von einem Transport in den Operationssaal, in dem die Farbstoffdiffusion stattfinden kann, was diese Technik weniger attraktiv macht. Einige Zentren haben diesen Zeitraffer durch den Einsatz von Hybrid-Operationssälen mit Roboter-C-Bogen-CTs16,17 gemildert^; Die Strahlenbelastung kann jedoch bei wiederholten Bildern und der Verwendung von Fluorosocope15 höher sein^. Der Einsatz der EMN-Bronchoskopie ermöglicht eine perioperative Knötchenlokalisation. Dies wurde jedoch durch längere Bronchoskopiezeiten und die Unfähigkeit, zu diesen Läsionen ohne Zugang zu den Atemwegen zu navigieren, geplagt. EMTTNL ermöglicht eine schnelle perkutane Knötchenlokalisierung, gefolgt von MITS an einem Ort (d. h. im Operationssaal), wodurch die Zeit zwischen der Lokalisation und der Operation verkürzt ^wird18. Neben der EMN-Bronchoskopie haben Arias et al. beschrieben die Verwendung von EMN für die perkutane ^Biopsie7. Eine Anpassung dieses Verfahrens zur Kettchenlokalisierung wird im Folgenden beschrieben.

Bei einem 79-jährigen Mann mit einer 40-jährigen Geschichte von Tabakkonsum und Blasenkrebs wurde festgestellt, dass er einen neuen PET-Fluordesoxyglukose-aviden Lungenknoten der Größe 1,0 cm x 1,1 cm im linken unteren Lappen durch Überwachungsbildgebung hatte (Abbildung 1). Angesichts der Größe und Position der Läsion wurde die Keilresektion als Herausforderung angesehen und die Lungenreserve des Patienten machte ihn zu einem weniger als idealen Kandidaten für die diagnostische Lobektomie. Es wurde beschlossen, dass er sich einer EMTTNL unterziehen würde, um bei der MIND-Resektion des Lungenknotens zu helfen.

Protocol

Das Verfahren wird in Übereinstimmung mit den Erwartungen der Standardversorgung durchgeführt und folgt den Richtlinien der Ethikkommission für Humanforschung an der University of North Carolina in Chapel Hill. 1. Präoperative Vorbereitung Überprüfen Sie die vorherige Thorax-Computertomographie (CT), um sicherzustellen, dass der Patient, der sich einer Knotenlokalisation unterzieht, über einen peripheren Lungenknoten verfügt, der für die minimalinvasive Thoraxchirurgie (MITS…

Representative Results

Der Patient wurde gemäß dem oben genannten Protokoll vorbereitet. Anschließend wurde EMTTNL mit einer Injektion von insgesamt 1 ml eines 1:1-Methylenblau:Patienten-Blutgemisches durchgeführt. Nach dem Entfernen der Nadel wurde der Patient für MITS vorbereitet und drapiert. Die roboterassistierte Thoraxchirurgie wurde unter Verwendung der Vierarmtechnik mit einem robotergestützten chirurgischen System unter Verwendung von insgesamt fünf Ports durchgeführt. Vier Ports werden entlang…

Discussion

Die perioperative transthorakale Knötchenlokalisierung unter EMN-Anleitung ist eine neuartige Anwendung einer kürzlich eingeführten EMN-Plattform. Die kritischen Schritte in der Leistung von EMTTNL sind eine ordnungsgemäße Punktwolkenregistrierung des Geräts und die Aufmerksamkeit für die perkutane Einführstelle und die Winkelung der Nadel. Die Visualisierung und Aufrechterhaltung des Eintrittswinkels auf mehreren Ebenen des CT-Scans (HUD, oblique 90 und schräg) sind entscheidend für den Erfolg des Verfahrens.<…

Materials

Computed Tomography Scanner			64 – detector (or greater) CT scanner
SPiN Thoracic Navigation System	Veran Medical Tecnologies	SYS 4000
SPiN Planning Laptop Workstation	Veran Medical Tecnologies	SYS-0185
SPiN View Console	Veran Medical Tecnologies	SYS-1500
Always-On Tip Tracked Steerable Catheter	Veran Medical Tecnologies	INS-0322	3.2 mm OD, 2.0 mm WC
View Optical Probe	Veran Medical Tecnologies	INS-5500
vPAD2 Cable	Veran Medical Techologies	INS-0048
vPAD2 Patient Tracker	Veran Medical Techologies	INS-0050
SPiNPerc Biopsy Needle Guide Kit	Veran Medical Techologies	INS-5600	Includes INS 5029 (Box of 5)
ChloraPrep applicator	Beckton Dickinson	260815	26 mL applicator (orange)
Provay/Methylene Blue	Cenexi/American Regent	0517-0374-05	50 mg/10 mL
Sterile gloves	Cardinal Health	2D72PLXXX
Blue X-Ray O.R. Towels	MedLine	MDT2168204XR
Scope Catheter	DSC		3.2 mm outer diameter, working channel 2.0