Elektromagnetisk navigering Transthoracic Nodule Localization för minimalt invasiv thoraxkirurgi

Summary

Här presenteras ett protokoll för lungnodullokalisering med färgämnesmärkning via elektromagnetiskt navigerad transthoracic nålåtkomst. Tekniken som beskrivs här kan åstadkommas under den perioperativa perioden för att optimera nodullokalisering och till framgångsrik resektion vid minimalt invasiv thoraxkirurgi.

Abstract

Den ökade användningen av datortomografi (CT) har lett till en ökad detektion av lungnoduler som kräver diagnostisk utvärdering och/eller excision. Många av dessa knölar identifieras och skärs ut via minimalt invasiv thoraxkirurgi; Subcentimeter och subfad noduler är emellertid ofta svåra att identifiera intraoperativt. Detta kan mildras genom användning av elektromagnetisk transthoracic nållokalisering. Detta protokoll avgränsar steg-för-steg-processen för elektromagnetisk lokalisering från den preoperativa perioden till den postoperativa perioden och är en anpassning av den elektromagnetiskt styrda perkutana biopin som tidigare beskrivits av Arias et al. Preoperativa steg inkluderar att erhålla en CT samma dag följt av genereringen av en tredimensionell virtuell karta över lungan. Från den här kartan väljs målskador och en ingångsplats. I operationssalen kalibreras sedan den virtuella rekonstruktionen av lungan med patienten och den elektromagnetiska navigationsplattformen. Patienten sövs sedan, intuberas och placeras i lateral decubitusposition. Med hjälp av en steril teknik och visualisering från flera vyer sätts nålen in i bröstväggen vid den förvalda hudingångsplatsen och drivs ner till målskadan. Färgämne injiceras sedan i lesionen och sedan kontinuerligt under nålens uttag, vilket skapar en kanal för visualisering intraoperativt. Denna metod har många potentiella fördelar jämfört med den CT-styrda lokaliseringen, inklusive minskad strålningsexponering och minskad tid mellan färgämnesinjektionen och operationen. Färgdiffusion från vägen sker över tiden, vilket begränsar intraoperativ nodulidentifiering. Genom att minska tiden till operation minskar väntetiden för patienten och mindre tid för färgämnesdiffusion, vilket resulterar i en förbättring av knöllokaliseringen. Jämfört med elektromagnetisk bronkoskopi är luftvägsarkitekturen inte längre en begränsning eftersom målnodulen nås via en transparenkymal metod. Detaljer om denna procedur beskrivs steg för steg.

Introduction

Med den ökande användningen av datortomografier av bröstet för diagnostiska och ^{screeningändamål1} finns det en ökad detektion av subcentimeterpulmonella knölar som kräver diagnostisk ^{utvärdering2}. Perkutan och/eller transbronkial biopsi har framgångsrikt använts för att provta obestämda och högriskknölar. Dessa lesioner ger ofta utmanande mål på grund av deras distala parenkymala läge och lilla ^storlek3. När det är indicerat bör kirurgisk excision av dessa lesioner utföras med användning av en lungsparande resektion via minimalt invasiv thoraxkirurgi (MITS), såsom video- eller robotassisterad thoraxoskopisk kirurgi (VATS/RATS)⁴. Även med framsteg inom kirurgisk teknik kvarstår intraoperativa utmaningar för resektion, trots direkt visualisering av lungparenkym under MITS. Dessa utmaningar är främst relaterade till svårigheter med nodullokalisering, särskilt med slipade glas / halvfaliga knölar, subcentimeterskador och de som är mer än 2 cm från den viscerala ^pleura5,6. Dessa utmaningar förvärras under MITS på grund av förlust av taktil återkoppling under ingreppet och kan leda till mer invasiva kirurgiska metoder, inklusive diagnostisk lobektomi och/eller öppen thorakotomi5. Många av dessa problem med intraoperativ nodullokalisering kan mildras genom användning av kompletterande nodullokaliseringsmetoder via elektromagnetisk navigering (EMN) och/eller CT-guidad lokalisering (CTGL). Detta protokoll kommer först att belysa fördelarna med att använda elektromagnetisk transthoracic nodule localization (EMTTNL). För det andra kommer det att avgränsa steg för steg hur man replikerar processen före MITS.

Elektromagnetisk navigering hjälper till att rikta perifera lungskador genom att överlappa sensorteknik med radiografiska bilder. EMN består först av att använda tillgänglig programvara för att konvertera CT-bilder av luftvägarna och parenkymen till en virtuell färdplan. Patientens bröstkorg omges sedan av ett elektromagnetiskt (EM) fält inom vilket den exakta platsen för en sensorisk guide detekteras. När ett styrinstrument (t.ex. magnetisk navigering [MN]-spårad nål) placeras inom patientens EM-fält (endobronkialt träd eller hudyta), läggs platsen på den virtuella färdplanen, vilket möjliggör navigering till målskadan som identifierats på programvaran. EMN kan utföras via antingen transthoracic needle approach eller bronkoskopi. EMN-bronkoskopi har tidigare beskrivits för användning vid både biopsi och fiducial/färgämneslokalisering7,8,9,10,11. Ett antal andra lokaliseringstekniker har utvecklats med varierande framgångsgrader, inklusive CT-styrd fiducial placering, CT-styrd injektion av färgämne eller radiotracer, intraoperativ ultrasonografisk lokalisering och EMN-bronkoskopi12. En nyligen introducerad EMN-plattform har införlivat ett elektromagnetiskt styrt transthoraxiskt tillvägagångssätt i sitt arbetsflöde. Med hjälp av CT-färdplanen tillåter systemet användaren att definiera en ingångspunkt på bröstväggsytan genom vilken de kommer att passera en spetsspårad EMN-avkänd nålguide in i lungparenkymen och lesionen i fråga. Genom denna nålguide kan biopsier och/eller knöllokalisering sedan ^utföras7.

Före EMN-lokaliseringen av knölar för MITS var CTGL med användning av färgämnesmärkning eller fiducial (t.ex. mikroscoils, lipoidal, kroktråd) placering den primära metoden som användes. En nyligen genomförd metaanalys av 46 studier av fiducial lokalisering visade höga framgångsgrader bland alla tre fiducialerna; Pneumotorax, lungblödning och lossning av fiduciella markörer förblev emellertid signifikanta ^{komplikationer13}. En CT-styrd spårämnesinjektion med metylenblått har haft liknande framgångsgrader, men med färre komplikationer jämfört med kroktrådsfiducial ^placering14. En av de främsta begränsningarna med att använda färgämne för lungnodullokalisering har varit diffusion över ^tid15. Patienter som genomgår CTGL med färgämnesmärkning har lokaliseringen utförd i radiologisviten, följt av transport till operationssalen, under vilken tid färgämnesdiffusion kan uppstå, vilket gör denna teknik mindre attraktiv. Vissa centra har mildrat denna tidsfördröjning med användning av hybridoperationssalar med robot-CTs16,17; Strålningsexponeringen kan dock vara högre med upprepade bilder och användning av ^{fluorosokop15}. Användningen av EMN-bronkoskopi möjliggör perioperativ nodullokalisering. Detta har dock plågats av långvariga bronkoskopitider och en oförmåga att navigera till dessa lesioner utan luftvägsåtkomst. EMTTNL möjliggör en snabb perkutan nodullokalisering följt av MITS på en plats (dvs. operationssalen), vilket minskar tiden mellan lokaliseringen och ^{operationen18}. Förutom EMN-bronkoskopi, Arias et al. beskrivs med EMN för perkutan ^biopsi7. En anpassning av denna procedur för nodullokalisering beskrivs nedan.

En 79-årig man med en 40 pack-årig historia av tobaksbruk och blåscancer befanns ha en ny PET-fluorodeoxiglukos-ivrig lungknutul av storlek 1,0 cm x 1,1 cm i vänster nedre lob genom övervakningsavbildning (Figur 1). Med tanke på lesionens storlek och position ansågs kilresektion vara utmanande och patientens lungreserv gjorde honom till en mindre än idealisk kandidat för diagnostisk lobektomi. Det beslutades att han skulle genomgå EMTTNL för att hjälpa till med MITS-resektion av lungnodulen.

Protocol

Förfarandet utförs i enlighet med vårdförväntningar och följer riktlinjerna från den humana forskningsetiska kommittén vid University of North Carolina i Chapel Hill. 1. Preoperativ förberedelse Granska tidigare datortomografi (CT) av bröst för att säkerställa att patienten som genomgår nodullokalisering har en perifer lungknuta som är lämplig för minimalt invasiv thoraxkirurgi (MITS). På dagen eller en dag före proceduren, utför en ct-skanning utan kont…

Representative Results

Patienten bereddes enligt protokollet som anges ovan. Efter detta utfördes EMTTNL med en injektion av totalt 1 ml av en 1:1 metylenblå:patient blodblandning. Vid avlägsnande av nålen förbereddes patienten och draperades för MITS. Robotassisterad thoraxkirurgi utfördes med hjälp av fyrarmadstekniken med ett robotkirurgiskt system med totalt fem portar. Fyra portar placeras längs det åttonde interkostala utrymmet (var och en 9 cm från varandra) främre från den mittklavikulära …

Discussion

Perioperativ transthoracic nodullokalisering under EMN-vägledning är en ny tillämpning av en nyligen introducerad EMN-plattform. De kritiska stegen i prestanda för EMTTNL är en korrekt punktmolnsregistrering av enheten och uppmärksamhet på det perkutana insättningsstället och nålens vinkling. Visualisering och underhåll av ingångsvinkeln på flera plan i CT-skanningen (HUD, snett 90 och snett) är avgörande för procedurens framgång.

Några av följande ändringar har anpassats p…

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