Istituzione di un modello di addestramento animale di duodenoscopia, coledioscopia e laparoscopia per colelitiasi

Riepilogo

Qui, presentiamo un protocollo per stabilire un modello di addestramento combinato degli animali multi-scopia per migliorare la competenza e la comprensione dei giovani medici nella tecnologia combinata multi-scopia.

Abstract

La colelitiasi è una condizione caratterizzata dalla formazione di calcoli nella cistifellea e/o nei dotti biliari. L'uso competente delle tecniche di duodenoscopia, laparoscopia e coledioscopia svolge un ruolo fondamentale nella gestione della colelitiasi. Per migliorare la competenza dei giovani medici nell'applicazione della tecnologia multiendoscopica, è stato stabilito un modello di formazione per duodenoscopia, coledioscopia e laparoscopia utilizzando un modello di suino vivo. Inizialmente, il duodenoscopio veniva utilizzato per accedere al duodeno attraverso il passaggio attraverso la bocca, l'esofago e lo stomaco per osservare la papilla duodenale. Successivamente, il tubo è stato inserito nel dotto biliare comune, seguito dal posizionamento del filo guida. Successivamente sono stati inseriti dei trocar per stabilire il pneumoperitoneo e facilitare l'esecuzione della colecistectomia laparoscopica. Il dotto biliare comune è stato esplorato e aperto con il recupero del filo guida trovato al suo interno. Il coledocoscopio è stato quindi utilizzato per esplorare sia il dotto biliare comune distale che i dotti biliari intraepatici. Infine, sotto guida della duodenoscopia, il posizionamento del tubo nasobliare o dello stent biliare in plastica si è verificato prima della chiusura della sutura primaria del dotto biliare comune. La creazione di un modello animale combinato multiscopia può migliorare ulteriormente la competenza dei giovani medici nella tecnologia combinata multiscopia attraverso l'esperienza pratica.

Introduzione

La colelitiasi è una malattia comune dell'apparato digerente, caratterizzata dalla formazione di calcoli nella cistifellea e/o nel dotto biliare. L'incidenza dei calcoli biliari negli adulti è stimata tra il 10% e il 20%^1,2, con circa il 5-15% dei pazienti che manifestano anche coledocolitiasi o epatolitiasi. La coledocolitiasi può portare a gravi complicazioni come la colangite acuta o la pancreatite biliare.

I calcoli comuni del dotto biliare (CBDS) si verificano spesso a causa della migrazione dalla cistifellea, anche se alcuni possono svilupparsi direttamente nel dotto biliare. I calcoli comuni del dotto biliare coesistenti si riscontrano nel 3%-16% dei pazienti con calcoli sintomatici della cistifellea ^3,4. Secondo le linee guida di pratica clinica basate sull'evidenza per la colelitiasi 2021, la rimozione endoscopica del CBDS più colecistectomia chirurgica e la rimozione chirurgica del CBDS più colecistectomia sono raccomandate per i CBDS con calcoli alla cistifellea ^5,6. Per un recupero minimamente invasivo e rapido, la colangiografia retrograda endoscopica (ERCP) più colecistectomia laparoscopica (LC) o coledocotomia laparoscopica con tubo a T per l'esplorazione del dotto biliare comune (LCBDE) più LC sono la gestione abituale in clinica. Questi trattamenti richiedono l'utilizzo di tecniche combinate multiscopia come la tecnica ERCP combinata con la tecnica laparoscopica o la tecnica laparoscopica combinata con la tecnica coledocoscopica. Queste tecniche sono ora principalmente procedure terapeutiche e la mancanza di esperienza porta a un rischio più elevato di eventi avversi ^7,8. Pertanto, la formazione e l'insegnamento delle tecniche combinate multiscopia hanno acquisito importanza⁹. Tuttavia, attualmente non esiste un buon modello per la formazione e l'insegnamento delle tecniche combinate multi-scopia.

Qui, presentiamo un protocollo di formazione per tecniche combinate multi-scopia che coinvolgono duodenoscopia, coledioscopia e laparoscopia utilizzando un modello di suino vivo. La creazione di un modello animale combinato multiscopia può migliorare la competenza e la comprensione dei giovani medici nella tecnologia combinata multiscopia attraverso l'esperienza pratica. Ciò contribuirà allo sviluppo generale delle loro competenze e alla loro comprensione in questo campo.

Protocollo

La procedura degli esperimenti sui suini vivi è stata eseguita in conformità con le norme internazionali ed è stata approvata dal Committee of Animal Care (WebLab020-FY202403).

1. Preparazione del modello

1. Sottoporre il maialino a un periodo di digiuno di 12 ore e negare l'accesso all'acqua potabile la mattina della procedura.
2. Eseguire l'intubazione endotracheale e fornire isoflurano allo 0,5-2% in un rapporto 1:1 con ossigeno a una velocità di flusso di 5-10 ml/kg/min per avviare l'anestesia generale. Tenere gli occhi del maiale chiusi con una medicazione a pellicola.
   NOTA: La risposta somatocinetica viene utilizzata per valutare la profondità dell'anestesia. Questa valutazione è ritenuta appropriata quando il suino mostra non risposta mentre sia la frequenza cardiaca che la respirazione rimangono stabili durante l'operazione.
3. Posizionare il maiale su un tavolo operatorio in posizione supina per gli esperimenti.
4. Monitora la frequenza cardiaca e la saturazione di ossigeno utilizzando un monitor per elettrocardiogramma.
5. Sterilizzare la pelle addominale con iodoforo, quindi coprirla con asciugamani sterili.

2. Procedura ERCP (Figura 1)

1. Controllare il duodenoscopio insieme al sistema di imaging e alle sue funzionalità, tra cui il prelievo d'acqua, l'assunzione di CO₂ e le capacità di aspirazione.
2. Tenere il duodenoscopio e inserirlo in bocca, passare attraverso l'esofago e nella cavità dello stomaco (Figura 1A, B).
3. Naviga attraverso il piloro (Figura 1C) e nel duodeno per osservare la papilla duodenale (Figura 1D).
   NOTA: Di solito, passare attraverso il piloro è difficile e facile da scivolare indietro perché il muscolo pilorico è ipertrofico e la posizione della papilla duodenale è vicino al piloro. La persona che tiene e controlla il duodenoscopio deve essere ben addestrata in questa procedura.
4. Utilizzare uno sfintererotomo con un filo guida biliare per incannulare la papilla duodenale (Figura 1E).
5. Incannulare il dotto biliare comune (CBD) con un filo guida e trattenerlo nel CBD (Figura 1F).

3. Insediamento del pneumoperitoneo

1. Incidere la pelle sopra l'ombelico con 10 mm, quindi utilizzare due pinze per asciugamani per bloccare e sollevare la pelle su entrambi i lati dell'incisione. Inserire l'ago di Veress nella cavità addominale attraverso l'incisione.
   1. Se fallisce, incidere la parete addominale strato per strato fino alla profondità per raggiungere la cavità addominale.
2. Iniettare anidride carbonica attraverso l'ago di Veress (collegato a una pompa di anidride carbonica) e mantenere una pressione del pneumoperitoneo di 12 mmHg.

4. Posizionamento del trocar

1. Posizionare la porta di osservazione in prossimità dell'ombelico per facilitare un'esplorazione completa della cavità addominale.
2. Inserire un trocar da 12 mm circa 2 cm sotto il processo xifoideo dopo aver inciso la pelle.
3. Inserire un trocar da 5 mm a circa 2 cm sotto il margine costale della linea medioclavicolare destra dopo aver inciso la pelle.
4. Inserire un trocar da 5 mm 2 cm sotto il margine costale della linea ascellare anteriore destra dopo aver inciso la pelle.
   NOTA: Prestare attenzione per evitare di danneggiare l'intestino che potrebbe aderire alla parete addominale.

5. Procedura LC (Figura 2)

1. Tenere indietro il lobo del fegato per esporre la cistifellea con un morsetto per lo stomaco.
2. Afferrare l'ampolla della cistifellea per esporre il triangolo della cistifellea con un morsetto separato.
3. Sezionare attentamente il dotto cistico e l'arteria cistica. Quindi, legarli e scollegarli (Figura 2B).
4. Staccare delicatamente la cistifellea da dietro il fegato fino a rimuoverla completamente (Figura 2A).

6. Procedura LCBDE (Figura 3)

1. Trattieni il lobo del fegato per esporre la posizione del CBD con una pinza per lo stomaco.
2. Separare il CBD fino alla completa dissociazione utilizzando un gancio elettrico (Figura 3A).
3. Sezionare il CBD longitudinalmente per esporre il filo guida nel CBD (Figura 3B).
4. Utilizzare un coledocoscopio per esplorare la parte inferiore del CBD e la papilla duodenale verso il basso (Figura 3C, E) e il dotto epatico comune e il dotto biliare intraepatico verso l'alto (Figura 3D, F).
   NOTA: Nei casi in cui sono presenti calcoli residui, può essere eseguita l'estrazione endoscopica del cestello. Prendi in considerazione la chiusura primaria o il posizionamento del tubo a T per una gestione ottimale, a seconda del diametro del CBD.

7. Post-operatorio

1. Sutura le incisioni addominali e soppressione del maiale con 20 ml di iniezione di cloruro di potassio in anestesia.

Risultati

Il protocollo di addestramento per le tecniche combinate multiscopia è stato eseguito con una femmina di 35 kg di maialino domestico. Dopo che il maiale è stato anestetizzato e monitorato, la pelle dell'addome è stata sterilizzata e coperta con asciugamani. Il duodenoscopio veniva inserito nella bocca, fatto passare attraverso l'esofago e nella cavità dello stomaco (Figura1A, B), guidato attraverso il piloro (Figura 1C) e nel duodeno, dove si poteva osservare la papilla duodenale (Figura 1D). Il CBD è stato cannulato selettivamente con uno sfinteretoma e un filo guida (Figura 1E), che è stato poi mantenuto in posizione (Figura 1F). Dopo l'instaurazione del pneumoperitoneo e il posizionamento dei trocari, è stata eseguita la colecistectomia laparoscopica (Figura 2). Il CBD è stato separato con un gancio elettrico (Figura 3A) e sezionato longitudinalmente con il filo guida esposto (Figura 3B). L'intero CBD e il dotto biliare intraepatico sono stati esplorati utilizzando un coledocoscopio (Figura 3C-F). La chiusura primaria è stata quindi eseguita prima della rimozione dell'attrezzatura e della sutura delle incisioni. Infine, sotto anestesia, ha avuto luogo l'eutanasia del maiale.

Abbiamo condotto questa procedura su cinque suini. Inizialmente, abbiamo eseguito la procedura su un singolo maiale, che ha prodotto risultati positivi. In seguito, abbiamo riunito 20 tirocinanti per presentare il protocollo e i video procedurali, fornendo formazione con altri quattro suini. Tra questi tirocinanti, quattro esperti operatori ERCP hanno completato con successo la procedura ERCP entro 30 minuti. Al contrario, otto tirocinanti con poca o nessuna esperienza precedente in ERCP hanno incontrato difficoltà nel periodo iniziale di 30 minuti; tuttavia, quattro di loro sono stati in grado di completare la procedura ERCP dopo due o tre prove con l'assistenza di tutor nei successivi 30 minuti. Inoltre, quattro tirocinanti hanno eseguito con successo la procedura LC mentre altri quattro tirocinanti hanno completato la procedura LCBDE in 30 minuti. Pertanto, un totale di quattro gruppi di tirocinanti hanno completato con successo il protocollo (Tabella 1).

Figura 1: La procedura dell'ERCP. (A) Il cardias dello stomaco. (B) La minore curvatura dello stomaco. (C) Il piloro. (D) La papilla duodenale. (E) Uno sfintererotoma con un filo guida biliare per incannulare la papilla duodenale. (F) Dopo aver incannulato selettivamente il dotto biliare comune (CBD), il filo guida è stato trattenuto nel dotto biliare comune. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: La procedura di LC. (A) La cistifellea è separata da dietro il fegato. (B) Tagliare il dotto cistico. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: La procedura di LCBDE: (a) Separare il CBD. (B) Il CBD è stato sezionato longitudinalmente per esporre il filo guida. (C) Un coledocoscopio è stato utilizzato per esplorare la parte inferiore del CBD e la papilla duodenale verso il basso. (D) È stato utilizzato un coledocoscopio per esplorare il dotto epatico comune e il dotto biliare intraepatico verso l'alto. (E) La parte inferiore del CBD. (F) Il dotto biliare ilare. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Descrizione		Numero di tirocinanti	Procedimento
Completamento della procedura ERCP in 30 minuti		4	ERCP
Tirocinanti non esperti con difficoltà nei primi 30 minuti			ERCP
Non sperimentato con difficoltà dopo 2-3 prove con l'assistenza di tutor nei successivi 30 minuti		4	ERCP
Non ho esperienza con il completamento con successo dopo 2-3 prove con l'assistenza dei tutor nei successivi 30 minuti		4	ERCP
Completamento della procedura LC in 30 minuti		4	LC
Completamento con successo della procedura LCBDE in 30 minuti		4	LCBDE
Numero totale di tirocinanti		20

Tabella 1: Dati rappresentativi del programma di formazione.

Discussione

La colelitiasi è una malattia comune e ricorrente che presenta sfide nella gestione. Con il progresso della tecnologia, le tecniche minimamente invasive, in particolare la tecnica combinata multi-scopia, sono state sempre più utilizzate nel trattamento della colelitiasi. In base alle dimensioni e alla distribuzione dei calcoli, i modelli di lavorazione dei calcoli possono essere classificati come segue: (1) Per i CBDS inferiori a 1 cm, con o senza calcoli alla cistifellea, si consiglia di rimuovere il calcolo utilizzando ERCP con lenta espansione del palloncino per preservare la funzione del capezzolo, con o senza LC. (2) Per i CBDS di dimensioni superiori a 1 cm, con o senza calcoli alla cistifellea, si consiglia di rimuovere i calcoli utilizzando la litotrissia elettroidraulica o un cestello per litotrissia dopo una lenta dilatazione con palloncino sotto ERCP conservante il capezzolo, con o senza LC. In alternativa, i calcoli possono essere rimossi tramite LCBDE con o senza LC. Anche il posizionamento di stent biliari sotto ERCP combinato con LC e LCBDE senza tubo a T è un'opzione praticabile. (3) Nei casi di calcoli intraepatici del dotto biliare, l'approccio terapeutico può comportare l'epatectomia laparoscopica o la colangioscopia transepatica percutanea, a seconda della situazione e della distribuzione dei calcoli. Un singolo trattamento che utilizza la laparoscopia o la duodenoscopia spesso non riesce a raggiungere un'efficacia ottimale per i pazienti con calcoli di cistifellea e CBD. L'applicazione combinata della multiscopia ha apportato cambiamenti rivoluzionari nel trattamento minimamente invasivo della colelitiasi¹⁰. Lv et ^al.11 hanno dimostrato che l'approccio tri-endoscopico per la colecistolitiasi e la coledocolitiasi concomitanti è sicuro ed efficace, con conseguente riduzione delle degenze ospedaliere e dei costi. È evidente che le competenze nelle tecniche di duodenoscopia, laparoscopia e colediocoscopia svolgono un ruolo cruciale nel trattamento della colelitiasi. Poiché la mancanza di esperienza potrebbe portare a un rischio più elevato di eventi avversi, la formazione e l'insegnamento sembrano aver acquisito importanza. Tradizionalmente, le tecniche ERCP sono state addestrate utilizzando simulatori computerizzati¹² o modelli di addestramento ex vivo¹³ , mentre le competenze laparoscopiche sono state sviluppate attraverso metodi dry box¹⁴ o ex vivo box¹⁵ . Tuttavia, questi modelli di formazione spesso non riescono a integrare efficacemente i vantaggi dell'ERCP e delle tecniche laparoscopiche. Pertanto, c'è un urgente bisogno di un nuovo modello di formazione che faciliti le tecniche combinate per l'addestramento multi-scopia.

Abbiamo sviluppato un modello di suino vivo per l'addestramento alle tecniche combinate di multiscopia. I risultati rappresentativi indicano che questo modello è efficace (Tabella 1). Tecniche come l'ERCP, la chirurgia laparoscopica e la coledioscopia possono essere addestrate efficacemente utilizzando questo modello. Questo modello presenta diversi vantaggi unici. In primo luogo, è utile per simulare le strutture fisiologiche e anatomiche umane. Ad esempio, fornisce una simulazione realistica del tratto digestivo fisiologico per l'addestramento al controllo della duodenoscopia, nonché l'opportunità di esercitarsi nella gestione del sanguinamento e nella sutura delle vie biliari utilizzando tecniche laparoscopiche¹⁶. Il modello del maiale offre un prezioso ambiente di formazione per i medici alle prime armi. In secondo luogo, questo modello di maiale facilita l'addestramento alle tecniche ibride. Nei casi in cui la duodenoscopia non ha successo, il gastroscopio può essere inserito nel duodeno. Un filo guida laparoscopico può quindi essere introdotto nel dotto biliare comune attraverso il dotto cistico e successivamente fatto avanzare nel duodeno attraverso la papilla. Dopo l'osservazione sotto guida gastroscopica, le pinze possono essere impiegate per afferrare e manovrare il filo guida fuori dalla bocca prima di tornare a un duodenoscopio per guidare il filo lungo il percorso previsto nel duodeno. Inoltre, questo modello enfatizza il lavoro di squadra durante le sessioni di formazione richiedendo una stretta collaborazione tra i membri del team. Questo approccio promuove lo spirito di squadra e migliora le capacità comunicative tra i giovani medici. Infine, questo modello di formazione incarna le caratteristiche della chirurgia mini-invasiva dando priorità alla riduzione del trauma. Ha lo scopo di migliorare la comprensione e la competenza dei giovani medici nelle pratiche chirurgiche minimamente invasive.

Per considerazioni etiche, abbiamo selezionato un maiale vivo come modello di addestramento a causa delle sue dimensioni e delle strutture anatomiche che assomigliano molto a quelle degli esseri umani¹⁷. Le sue notevoli dimensioni consentono l'utilizzo di tutte le attrezzature e gli apparati progettati per applicazioni umane. Inoltre, le sue caratteristiche anatomiche offrono preziose opportunità ai giovani medici di praticare il controllo della duodenoscopia. Tra i modelli animali esistenti, i suini sono particolarmente adatti per l'addestramento alle tecniche di multi-scopia. Durante l'operazione, non sono state impiegate strategie di gestione del dolore; Di conseguenza, il maiale ha mostrato non risposta mentre sia la frequenza cardiaca che la respirazione sono rimaste stabili durante la procedura. Il processo di eutanasia è stato condotto in modo rapido ed efficace utilizzando un'iniezione di 20 ml di cloruro di potassio in anestesia.

Tuttavia, questo modello di maiale presenta diverse limitazioni. In primo luogo, i costi associati sono elevati. Le spese principali di questo modello derivano dall'approvvigionamento di suini, nonché dalle attrezzature e dagli apparecchi necessari, che possono ostacolarne l'adozione diffusa. In secondo luogo, il maiale è destinato esclusivamente all'uso singolo. A causa degli esperimenti in vivo condotti in condizioni fisiologiche e dei danni operativi inflitti al sistema biliare, è difficile utilizzare i suini per ulteriori studi. Di conseguenza, ciò contribuisce anche all'aumento dei costi sperimentali. Inoltre, questo modello di maiale non rappresenta accuratamente un modello di colelitiasi. Localizzare un maiale con colelitiasi naturale pone notevoli difficoltà; Inoltre, la creazione di un modello di suino per colelitiasi artificiale potrebbe non essere consentita secondo i regolamenti del Comitato per la cura degli animali. Tuttavia, rimane il modello ideale per l'addestramento in multiscopia per la colelitiasi grazie alle sue dimensioni appropriate e alla somiglianza con le strutture fisiologiche e anatomiche umane. Anche in assenza di calcoli nel dotto biliare, la procedura di trattamento dell'allenamento per la colelitiasi può comunque essere eseguita in modo efficace.

Il modello potrebbe essere migliorato in futuro utilizzando interi organi addominali provenienti da macelli, supportati da sistemi di circolazione artificiale all'interno di una scatola umida per simulare le condizioni fisiologiche e anatomiche. Si prevede che questo approccio sarà più efficace in termini di costi. Con i progressi della tecnologia e dell'intelligenza artificiale¹⁸, è possibile creare un simulatore artificiale di addestramento multi-endoscopia utilizzando la realtà virtuale o aumentata^19,20. Questo sviluppo trasforma radicalmente la questione della non riutilizzabilità associata al modello attuale.

Il modello per la formazione con tecniche combinate multiscopia nel trattamento della colelitiasi è un metodo didattico innovativo e pratico. È utile per migliorare la competenza e la capacità di applicazione dei giovani medici della tecnologia combinata multi-scopy. Questo metodo fornisce una preziosa esperienza pratica ai professionisti medici per migliorare le loro competenze nel trattamento della colelitiasi.

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Anesthesia machine	Mindray	WATO EX-20
Choledochoscope	OLMPLUS	CHF-V2
Duodenoscopy	OLMPLUS	TJF-260V
Electric hook	OLMPLUS	A6292
Electrocardiogram monitor	Mindray	iMEC12
Electrocoagulation system	OLMPLUS	ESG-400/USG-400
Guidewire	OLMPLUS	G-240-3527A
Laparoscopic gastric forceps	OLMPLUS	WA64130L
Laparoscopic needle holder	OLMPLUS	WA64700A
Laparoscopic separation forceps	OLMPLUS	WA64320A
Laparoscopy	OLMPLUS	OTV-S400
Sphincterotome	OLMPLUS	KD-V431M-0720
Trocar (5.5 mm, 12 mm)	OLMPLUS	5.5-A5809/12-A5859
Ultrasonic scalpel and equipment	OLMPLUS	TB-0520FCS/TD-TB400
Veress needle	OLMPLUS	SD-301
Vicryl Plus 5-0	ETHICON	VCP433H
Video recording system	OLMPLUS	IMH-20