Elektromagnetische Navigation Transthorakale Knotenlokalisation für die minimalinvasive Thoraxchirurgie

Zusammenfassung

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.

Zusammenfassung

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.

Einleitung

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.

Protokoll

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

1. 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) geeignet ist.
2. Führen Sie am Tag oder einen Tag vor dem Eingriff einen kontrastfreien Thorax-CT-Scan mit dem Patienten in der lateralen Dekubitusposition durch, wobei die Lunge ipsilateral zum Knoten positioniert ist, um die Position während der Farbstoffinjektion nachzuahmen. Erhalten Sie sowohl exspiratorische als auch inspirierende Bilder, um die Knötchenbewegung zu berücksichtigen.
   HINWEIS: Der CT sollte gemäß den EMTTNL-Systemspezifikationen7 formatiert werden^.
3. Verwenden Sie die Planungssoftware des Navigationssystems, um die Zielläsion digital zu segmentieren.
4. Wenn die Zielläsion radiologisch "reines" Erdglas ist, kann die Segmentierungssoftware die Läsion möglicherweise nicht richtig identifizieren. Platzieren Sie in diesem Fall ein virtuelles Ziel in der Mitte der Zielläsion.
5. Sobald die Zielläsion erfolgreich markiert wurde, verwenden Sie die Planungssoftware, um die perkutane Stelle für den Nadeleintritt abzugrenzen. Die perkutane Eintrittsstelle sollte sich zwischen zwei Rippen befinden, wobei darauf zu achten ist, dass das interkostale neurovaskuläre Bündel am unteren Rand der Rippe vermieden wird und den kürzesten Weg vom Hauteintritt bis zum Knötchenerwerb darstellt.

2. Perioperative Vorbereitung und Registrierung

1. Bringen Sie den Patienten in den Operationssaal und lassen Sie das entsprechende Personal eine Vollnarkose mit Lähmung induzieren.
   HINWEIS: Die Vollnarkose sollte nur von zertifiziertem Personal verabreicht werden und die Dosierung der Medikamente liegt im Ermessen des Anästhesieanbieters.
2. Sobald Anästhesie und Lähmung erreicht sind (wie durch den Verlust des Muskeltonus und die Beendigung der spontanen Brustwandbewegung bestätigt), richten Sie einen oral eingeführten Atemweg mit einem Doppellumen Endotrachealtubus (DL-ETT) im Gegensatz zu einem herkömmlichen Einzellumen Endotrachealtubus ein.
   HINWEIS: Dies wird von den Anästhesieanbietern platziert, und jede Größe, die basierend auf den Spezifikationen des Patienten erforderlich ist, ist akzeptabel. Dies ermöglicht eine prozedurale Positionierung, eine Einzellungenbeatmung für die chirurgische Resektion und eine EMN-Systemregistrierung.
3. Führen Sie eine Weißlichtbronchoskopie (WLB) -Untersuchung des Tracheobronchialbaums auf segmentaler Ebene durch und beurteilen Sie die okkulte endobronchiale Erkrankung.
4. Positionieren Sie den Patienten nach einer WLB-Untersuchung der Atemwege in der lateralen Dekubitusposition und spiegeln Sie die Positionierung des Patienten während der CT so genau wie möglich wider. Befestigen Sie drei elektronische Referenzpunktpads an der Brust des Patienten, legen Sie sie auf die ipsilaterale Brustwand zum Knoten und aus dem Weg des gewählten Eintrittspunktes (Abbildung 2).
   1. Wenn der gewählte Eintrittspunkt beispielsweise der linke vordere Thorax ist, legen Sie die Pads auf die linke Brust, mindestens 5 cm vom Eintrittspunkt entfernt. Schließen Sie dann die Pads an das EMN-System an.
5. Führen Sie eine Systemregistrierung für den Patienten mit Systemkalibrierung durch, indem Sie zuerst den EMN-Feldgenerator über den Referenzpads positionieren. Feinabstimmung der Position mithilfe von Eingabeaufforderungen, die vom EMN-System bereitgestellt werden. Sobald der Feldgenerator in Position ist, erstellen Sie mithilfe der EMTTNL-Plattform einen virtuellen "Schnappschuss" der Referenzpads.
6. Setzen Sie nach dem Schnappschuss den proprietären EMN-Ketten-Einweg-Oszilloskopkatheter (DSC, Außendurchmesser 3,2 mm, Arbeitskanal 2.0) in jedes Lumen des DL-ETT ein, um eine Datenpunktwolke zu erzeugen, die die Ausdehnung der Hauptatemwege abgrenzt (Abbildung 3). Richten Sie den Katheter auf die Hauptkariina aus und ziehen Sie sich dann langsam in die Luftröhre zurück, bis das System zum Stoppen aufgefordert wird (grünes Häkchen). Fahren Sie dann den DSC in die rechte Lunge - spezifisch, das rechte untere Lob -, bis Sie zum Stoppen aufgefordert werden (grünes Häkchen).
7. Sobald die Datenpunkterfassung gestoppt wurde, entfernen Sie das DSC aus dem rechten Lungenlumen des DL-ETT und führen Sie es in das linke Lungenlumen der Röhre ein. Treiben Sie den DSC in den linken Hauptstammbronchus 2 - 3 cm proximal zu seiner Verzweigung in den linken oberen und unteren Lappen. Setzen Sie die Datenerfassung an dieser Stelle fort und fahren Sie den DSC in den linken unteren Lappen, bis Sie zum Anhalten aufgefordert werden (grünes Häkchen). Sobald die vollständige Datenpunktwolke gesammelt ist, fahren Sie mit EMTTNL fort.

3. Verfahren

1. Richten Sie eine verfolgte perkutane Nadel an der Eintrittsstelle der Brustwandhaut mit der EMN-Plattform zur Orientierung aus. Markieren Sie die Haut am Eintrittspunkt in die Brusthöhle, achten Sie darauf, dass der Eintrittspunkt der Rippe gerade überlegen ist und vermeiden Sie bekannte Gefäße oder knöcherne Strukturen (z. B. Schlüsselbein, Subclaviengefäße).
2. Reinigen und bereiten Sie die Haut mit einer 2% igen Chlorhexidinlösung für mindestens 15 s vor und lassen Sie sie mindestens 30 s trocknen. Drapieren Sie das Feld mit steriler Technik.
3. Sobald ein steriles Feld geschaffen wurde, ziehen Sie sterile Handschuhe und ein steriles Kleid an und injizieren Sie 1 - 2 ml 1% Lidocain subkutan am Eintrittspunkt für die Lokalanästhesie. Verwenden Sie ein chirurgisches Skalpell mit der Klinge # 10, um einen oberflächlichen Hautschnitt (5 mm) an der Eintrittsstelle durch die Epidermis zu machen.
4. Legen Sie die sterile elektromagnetische 19-G-Nadel auf den markierten Eintrittspunkt. Passen Sie den Eintrittswinkel mithilfe der Quer- und Koronaansichten auf dem Bildschirm des elektromagnetischen Systems so an, dass er mit dem Zentrum der Zielläsion übereinstimmt (Abbildung 4).
   HINWEIS: Fadenkreuzmarkierungen sollten sich in mindestens zwei verschiedenen Ebenen überlappen.
5. Sobald der Eintrittswinkel bestätigt ist, stabilisieren Sie die EMN-verfolgte Nadel gegen die Brustwand und bewegen Sie sich fest durch die Brustwand, während das Anästhesieteam den Patienten beim Ausatmen hält. Der positive endexspiratorische Druck (PEEP) wird bei 5 cm Wasser aufrechterhalten.
6. Sobald Sie die distale Seite (von der Brustwand) der Zielläsion erreicht haben, entfernen Sie den verfolgten Stil, ohne die Nadel zu bewegen, und bedecken Sie die Nadelnabe mit einem Finger. Seien Sie äußerst vorsichtig, um die Nadel nicht zu entfernen. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt während der folgenden Schritte Bedenken hinsichtlich der Nadelbewegung bestehen, setzen Sie den verfolgten Stilt wieder ein, um die Platzierung der Nadel zu bestätigen.
7. An die Nadel schließen Sie eine Spritze an, die entweder 2 - 3 ml unverdünntes Methylenblau oder 2 - 3 ml einer 1: 1-Mischung aus Methylenblau und dem Blut des Patienten enthält.
   HINWEIS: Das Blut des Patienten sollte kurz vor dem Mischen entnommen werden, um die Gerinnung zu minimieren, und kann entweder mit einer peripheren IV oder aus einer frischen Nadelvenenpunktion entnommen werden. Die Mischung wird empfohlen, da sie die Lösung verdickt und die Farbdiffusion und / oder das "Spritzen" von Farbstoff im Pleuraraum während des Nadelrückzugs begrenzt.
8. Injizieren Sie 0,5 ml des Farbstoffs oder der Farbstoff-Blut-Mischung in die Zielläsion. Allmählich und kontinuierlich weitere 0,5 ml des Farbstoffs oder der Farbstoff-Blut-Mischung abscheiden, während die Nadel langsam zurückgezogen wird, um eine Spur zu erstellen.

4. Postverfahren

1. Nach EMTTNL (Abbildung 3) führen Sie MITS mit der Farbstoffmarkierung durch, um den Lungenknoten zu lokalisieren und zu resezieren19,20,21,22,23.
   HINWEIS: Die Patientenversorgung nach dem Eingriff liegt im Ermessen des Thoraxchirurgen, da dieses Protokoll keine spezifischen postoperativen Anforderungen hat.

Ergebnisse

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...

Diskussion

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.<...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
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