Die intraoperative Hyperspektral-Bildgebung in der Viszeralchirurgie
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Die intraoperative Hyperspektral-
Bildgebung in der Viszeralchirurgie
Nicht-invasive Beurteilung physiologischer Gewebe-Parameter gastrointestinaler Anastomosen
I. Gockel1, J. P. Takoh1, C. Chalopin2, zierbarkeit von anatomischen Struktu- mosenregion rein klinisch (zum Beispiel
B. Jansen-Winkeln1 ren angewandt, sondern auch von phy- tastbarer Puls der versorgenden Ge
siologischen Zuständen, mit konseku- fäße 2. oder 3. Ordnung, Rosigkeit/
Zusammenfassung tiver Möglichkeit der Änderung der OP- Vitalität der gastrointestinalen Struk-
Die Hyperspektral-Bildgebung (HSI = Strategie beziehungsweise des opera- turen, Motilität). Diese klinischen Para-
HyperSpectral Imaging) ist ein neues tiven Vorgehens zwecks Optimierung meter können allerdings weder die am
Bildgebungsverfahren, das für die des OP-Ergebnisses und Vermeidung besten durchblutete und idealerweise
Erkennung von Strukturen und für die von Komplikationen. zu anastomosierende Region des
Auswertung der Gewebedurchblutung, Intestinaltrakts, noch das Risiko einer
-oxygenierung sowie dessen Wasser- Bei der Anlage gastrointestinaler Anas Anastomoseninsuffizienz vorhersagen.
haushalts in der Wundtherapie vielver- tomosen spielt neben der obligatori- In den letzten Jahren haben neue Tech-
sprechende Ergebnisse gezeigt hat. Wir schen Spannungsfreiheit und naht- niken, wie die Near-InfraRed (NIR)-Flu-
konnten das System erstmals nutzen, technischen Perfektion sowie Patien- oreszenz mit Indocyanongrün (ICG),
um in vivo gastrointestinale Anasto- ten- und Gewebe-spezifischen Fakto- eine vielversprechende Methodik zur
mosen in der Viszeralchirurgie zu beur- ren die gute Durchblutung der zu anas- „real time“-Beurteilung der intestinalen
teilen. HSI bietet als kontaktfreie, nicht- tomosierenden Regionen eine zentrale Perfusion, insbesondere in der kolorek-
invasive und kontrastmittellose intra- Rolle für die Heilung. Ist diese aus ver- talen Chirurgie, dazu beigetragen, die
operative Bildgebungsmethode eine schiedenen Gründen kompromittiert, Anastomosenkomplikationen zu sen-
objektive „real time“-Messung physio- kann es im postoperativen Verlauf zu ken [1 – 5].
logischer Anastomosenparameter, die einer Anastomoseninsuffizienz (AI)
möglicherweise dazu beitragen kann, kommen. Hierbei handelt es sich um Insbesondere konnte die PILLAR II-
die „ideale“ Anastomosenregion /-höhe eine der schwerwiegendsten Komplika- Multizenterstudie in beeindruckender
zu determinieren, um somit im Sinne tionen in der Viszeralchirurgie, oftmals Weise darstellen, dass keine Anasto-
der Präzisionsmedizin potenziell zu einhergehend mit einer lokalen oder mosenleckagen bei denjenigen Patien-
mehr Sicherheit für die Anastomosen- generalisierten Peritonitis bis zur Sep- ten auftraten, bei welchen das intra-
heilung beizutragen. sis, mit der möglichen Konsequenz operative Vorgehen aufgrund einer
einer erforderlichen Revisions-Opera- inadäquaten Perfusion in der Fluores-
Die „Image-guided Surgery“, das heißt tion, einem deutlich verlängerten stati- zenz-Angiographie revidiert wurde [6].
die chirurgische Prozedur, bei der bild- onären Aufenthalt und einer erhöhten Allerdings handelt es sich hierbei um
gestützte (prä- oder intraoperative) Mortalität. eine invasive Methodik, bei der der flu-
Verfahren angewandt werden, um oreszierende Farbstoff, der als Indika-
(indirekt) durch die Operation zu leiten, Das komplexe System der Durchblu- torsubstanz intravenös verabreicht
spielt in der modernen Viszeralchirur- tung des Magen-Darm-Trakts bis zur wird, in Abhängigkeit von der Leberleis-
gie eine immer größere Rolle. Sie wird Kapillarebene ist für das bloße Auge tung mit einer Halbwertzeit von circa
aktuell nicht nur zur besseren Differen- des Chirurgen im operativen Situs nicht drei bis vier Minuten aus dem Körper
mit absoluter Genauigkeit und objek- eliminiert wird. Nebenwirkungen, wie
1
Klinik für Viszeral-, Transplantations-, tiv-reproduzierbar zu evaluieren. Somit anaphylaktischer Schock, Blutdruckab-
Thorax- und Gefäßchirurgie, erfolgte die herkömmliche intraopera- fälle, Tachykardie, Dyspnoe und Urtika-
Universitätsklinikum Leipzig, AöR tive Beurteilung der Durchblutungssi- ria sind in einzelnen Fällen beschrieben
2
Innovation Center Computer Assisted tuation der beiden zu anastomosieren- worden und das Risiko schwerer
Surgery (ICCAS), Universität Leipzig den Komponenten beziehungsweise Nebenwirkungen steigt bei Patienten
(Direktor: Prof. Dr. med. Andreas Melzer) die Selektion der „optimalen“ Anasto- mit chronischer Niereninsuffizienz bis
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zu sehr seltenen Todesfällen. Einen eindeutigen Vorteil gegenüber der oben
weiteren Nachteil stellt die subjektive genannten ICG-Technik und anderen
Evaluation der Fluoreszenz-Intensität intraoperativen Bildgebungsverfahren
mittels visueller Beurteilung des Chi findet sich hier die Nicht-Invasivität der
rurgen zusätzlich zur Invasivität der Methode mit einer objektiven und
Methodik bei i.v.-Verabreichung des reproduzierbaren Dokumentation der
Farbstoffs mit entsprechenden Limita- intraoperativen Perfusion in der gast-
tionen dieser Technologie dar. Zum rointestinalen Chirurgie. Bisherige
aktuellen Zeitpunkt bestehen keine Anwendungen der Hyperspektral-Bild-
fundierten Optionen zur objektiven und gebung fanden sich überwiegend in der
quantitativen ICG-Messung der Gewe- plastischen Chirurgie zur Beurteilung
beperfusion. der Durchblutung von Lappenplastiken
© ICCAS
oder Transplantaten und bei chroni-
Als erstem viszeralchirurgischem Zen- schen Wunden zur Beurteilung der Abb. 1: Aufbau der Hyperspektral-Kamera
(TIVITA™ Tissue T2- Kamerasystem) mit Monitor
trum in Deutschland steht seit 2017 der Wundregeneration (zum Beispiel zur Beurteilung der Anastomosenperfusion.
Klinik und Poliklinik für Viszeral-, Trans-
Brandwunden, diabetischer Fuß oder
plantations-, Thorax- und Gefäßchirur- bei Patienten mit peripherer arterieller
gie in Kooperation mit dem ICCAS Verschlusskrankheit (pAVK)) [8 – 11]. In und nicht-invasive, strahlungsfreie
(Innovation Center Computer Assisted der letzten Zeit findet sich auch ein Verfahren benötigt eine Messdauer von
Surgery) der Universität Leipzig das int- zunehmender Einsatz bei der Detektion nur wenigen Sekunden und stört den
raoperative Hyperspektral-Imaging zur von Tumoren beziehungsweise der Dif- operativen Ablauf somit nicht bezie-
Beurteilung gastrointestinaler Anasto- ferenzierung von Gewebestrukturen hungsweise verlängert die OP-Zeit nur
mosen zur Verfügung. Hierbei handelt (zum Beispiel maligne vs. benigne minimal. Abb. 1 zeigt den Aufbau der
es sich um ein relativ neues i.v.-Bildge-
Läsion), wie beispielsweise bei kolorek- Hyperspektral-Kamera (TIVITA™ Tissue
bungsverfahren, das für die Erkennung talen Karzinomen [12 – 13]. T2-Kamerasystem der Firma Diaspec-
von Strukturen und für die Auswertung tive Vision [Pepelow, Deutschland])
der Gewebedurchblutung vielverspre- Dieses mit nur geringem Aufwand int- mit Monitor. Die Methodik kombiniert
chende Ergebnisse gezeigt hat [7]. Als raoperativ anwendbare, kontaktlose das Prinzip der Spektroskopie mit der
© N. Teich
© N. Teich
Abb. 2: Analysierte Parameter mit der Hyper-
spektral-Bildgebung in vivo: Gewebeoxygenierung
(StO2), Gewebe-Hämoglobin- (THI = Tissue
Hemoglobin Index), NIR- (= Near InfraRed)
Perfusions- und Gewebe-Wasser-Index
© ICCAS
(TWI = Tissue Water Index), deren Werte in Bild-
intensitäten zur Visualisierung codiert werden.
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Bildgebung, wobei das untersuchte
Gewebe mit Licht im visuellen und
nahinfraroten Spektrum beleuchtet
und das vom Gewebe remittierte Licht
gemessen wird [14]. Die Kamera zeich-
net den sichtbaren (VIS) und nahen Inf-
rarotbereich (NIR) auf und die Aufnah-
mefläche kann über größere OP-
Gebiete im Abdomen festgelegt wer-
den. Das Funktionsprinzip ist ähnlich
dem eines Gewebeoxymeters. Aller-
dings werden bei der Hyperspektral-
Bildgebung nicht nur punktuelle Infor-
mationen ausgelesen, sondern bildge-
bend ganze 2D-Darstellungen für ver-
schiedene pathophysiologische Gewe-
bevariablen zur Verfügung gestellt.
© ICCAS
Folgende Parameter werden somit aus
den gemessenen Lichtspektren in vivo
berechnet: Gewebeoxygenierung (StO2), Abb. 3: Die Pinzette zeigt die Position der Grenze zur Resektionslinie, die der Chirurg visuell
geschätzt hat (RGB-Image, oben links). Die Bilder des TWI (oben rechts), der StO2- (unten links) und
Gewebe-Hämoglobin- (THI), NIR-Perfu- des NIR Perfusion-Index (unten rechts) offenbaren jedoch – im Vergleich zur Einschätzung des Chirurgen –
sion- und Gewebe-Wasser-Index (TWI). deutlich unterschiedliche Werte. Die Grenze liegt weiter oralwärts und die Resektionsstrategie
wurde konsekutiv geändert.
Deren Werte werden in Bildintensitä-
ten zur Visualisierung codiert (Abb. 2).
Die Beurteilung dieser Parameter 7. Rektum-Resektion und Proktokol- – erwiesen. Waren die bisherigen Ein-
erfolgt mit Hilfe eines kameraspezifi- ektomie mit ileo-Pouch-analer satzgebiete dieser innovativen Bildge-
schen Softwarepakets namens TIVITA™ Anastomose (IPAA). bungstechnologie die Evaluation von
Suite. Lappenplastiken und Transplantaten in
Dabei war die Anwendung der intra- der plastischen Chirurgie, Problemwun-
In einer ersten Pilotstudie konnten wir operativen Hyperspektral-Bildgebung den, der diabetische Fuß oder chroni-
die Feasibility der intraoperativen bei allen oben genannten Prozeduren sche Wunden bei Patienten mit pAVK,
Beurteilung des nahezu gesamten zeiteffizient und gut reproduzierbar so wird die Applikation in der Viszeral-
Spektrums intestinaler Anastomosen anwendbar. Das mobile System ermög- chirurgie im Sinne der Präzisionsmedi-
in der Viszeralchirurgie darlegen [14]. licht eine flexible Untersuchung und zin möglicherweise eine bedeutende
Dabei handelte es sich überwiegend Dokumentation in allen Regionen des Ausweitung des bisherigen Spektrums
um Patienten mit: Abdomens. Die Situs-ferne Applikation mit sich bringen. Bereits jetzt kann die
(circa 30 bis 50 cm Kamera-Anastomo- Methodik bei wichtigen Entscheidungs-
1. Ösophagusresektion, Schlauch sen-Abstand) impliziert ein nur mini- prozessen, wie der intraoperativen
magenhochzug und intrathorakaler males Risiko von Infektionen bezie- Strategiesteuerung, hinzugezogen wer-
Ösophagogastrostomie, hungsweise Kontaminationen durch den, um – analog der ICG-Ergebnisse
2. totaler Gastrektomie und die kontaktlose Messung. der PILLAR II-Studie – die optimale
Ö
sophagojejunostomie, Anastomosenregion/-höhe zu identifi-
3. subtotaler Magenresektion und Zusammenfassung und Ausblick zieren beziehungsweise diese zu modi-
Gastrojejunostomie, Die intraoperative Bildgebung zur fizieren, und potenziell ideale Bedin-
4. Pankreaskopfresektion und Beurteilung der Perfusion von gastro- gungen für die ungestörte Anastomo-
Pankreatikojejunostomie, intestinalen Anastomosen mit der senheilung zu generieren. Die Para
5. Dünndarmsegmentresektion und Hyperspektralkamera hat sich in unse- meter Gewebeoxygenierung (StO2),
Ileo-Ileostomie beziehungsweise ren Händen als gut praktikabel und Gewebe-Hämoglobin- (THI = Tissue
Ileostomarückverlagerung, reproduzierbar – ohne wesentliche Stö- Hemoglobin Index), NIR (= Near
6. Kolon- beziehungsweise rung oder Verzögerung der OP-Abläufe InfraRed)-Perfusions- und Gewebe-
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Wasser-Index (TWI = Tissue Water weise „Cut off-“ (Grenz-) Werte sein, die mit Farbvideo, die letztlich wichtig sind
Index) ermöglichen die exakte Differen- allerdings für die Viszeralchirurgie erst zur dynamischen Beurteilung und
zierung beziehungsweise Prädiktion evaluiert werden müssen. Dokumentation der intraoperativen
eines guten, grenzwertigen oder mög- Perfusion. Neben der derzeitigen intra-
licherweise schlechten Heilungspro- Einen großen Nachteil bietet die der- operativen „real time“-Evaluation von
zesses, transferiert man die bisheri - zeitig begrenzte Anwendbarkeit des gastrointestinalen Anastomosen, wel-
gen Daten der derzeitig angewandten Systems alleinig bei offenen Eingriffen. che wir aktuell in prospektiven Studien
Normwerte des Wund-Imagings, bei Somit kann die Hyperspektral-Bildge- analysieren und mit den klinischen
denen beispielsweise > 50 Prozent bung aktuell nur bei einem limitierten, Resultaten (zum Beispiel Anastomo-
Oxygenierung einer guten Wundheilung konventionell-offen operierten Patien- seninsuffizienzraten) korrelieren, sind
entspricht, 30 bis 50 Prozent einen tengut appliziert werden (zum Beispiel weitere Anwendungsgebiete in der vis-
„Graubereich“ darstellt und < 30 Prozent nach mehrfachen Voroperationen), da zeralchirurgischen Praxis und For-
mit schlechten Heilungsprozessen der Großteil der viszeralchirurgischen schung die mesenteriale Ischämie und
assoziiert ist [15]. Beispielsweise zeigt Eingriffe in unserer Klinik minimal- Re-Perfusion sowie die Darmdurchblu-
in Abb. 3 die Pinzette die Position der invasiv vollzogen wird. Mögliche MIC- tung nach medikamentösen (zum Bei-
Grenze zur Resektionslinie, die der Chi- Anwendungen sind in der aktuellen spiel Katecholamintherapie) und inter-
rurg visuell geschätzt hat (RGB-Image, Praxis Anastomosierungs-Schritte, die ventionellen Therapien. Diese neuen
oben links). Die Bilder des TWI (oben ex situ, das heißt über eine Mini-Lapa- Facetten der Image-guided Surgery
rechts), der StO2- (unten links) und des rotomie, vor der Bauchdecke vollzogen mittels Hyperspektral-Bildgebung sind
NIR Perfusion-Index (unten rechts) werden. Hier wird derzeit im Rahmen somit ein weiterer wichtiger Baustein in
offenbaren jedoch – im Vergleich zur des LYSis-Projekts (= Entwicklung der angewandten Präzisionsmedizin.
Einschätzung des Chirurgen – deutlich eines laparoskopischen und Hyper-
unterschiedliche Werte. Die Grenze spektralbildgebungs-basierten [HSI]
liegt weiter oralwärts und die Resekti- Systems) die Weiterentwicklung eines
onsstrategie wurde konsekutiv geändert. Geräts vorangebracht, welches dann im Literatur bei den Autoren
minimal-invasiven OP-Spektrum sowie Interessenkonflikte: keine
Somit kann zum Beispiel bei schlechte- in der Endoskopie einsetzbar sein wird.
ren Werten mit grenzwertig perfun- Zudem optimierbar in Folge-Entwick- Korrespondierende Autorin:
Prof. Dr. med. habil. Ines Gockel, MBA
dierten Darmabschnitten deren Nach- lungen des Kamerasystems sind die Klinik für Viszeral-, Transplantations-,
resektion beziehungsweise die Neuan- bisher nicht vorhandenen multispekt- Thorax- und Gefäßchirurgie
lage einer Anastomose die Konsequenz ralen Video- und hochauflösenden Department für Operative Medizin (DOPM)
Universitätsklinikum Leipzig, AöR
von intraoperativen Abweichungen der Hyperspektral-Funktionen, beziehungs Liebigstr. 20, 04103 Leipzig
oben genannten Norm- beziehungs- weise hyperspektral in Kombination E-Mail: ines.gockel@medizin.uni-leipzig.de
294 Ärzteblatt Sachsen 07|2018Sie können auch lesen
