Введение

В последние годы наблюдается возрастающий интерес к стратегии предотвращения неблагоприятных событий в хирургии. Хирургия становится все более сложной специальностью с возрастающим высокотехнологичным компонентом. При этом стандартизация процессов видится важным компонентом системы обеспечения качества и безопасности оперативных вмешательств.

В 2022 г. под эгидой Российского общества хирургов и Российского общества эндоскопических хирургов стартовал проект «безопасная хирургия», направленный на стандартизацию и улучшение качества и безопасности оперативного приема. Проект включает в себя серию мероприятий, на которых ведущие эксперты предлагают варианты стандартизации техники и проводится голосование для утверждения оптимальных предложений. В рамках мероприятий разрабатываются и предлагаются для обсуждения контрольные точки оперативных вмешательств. Это ключевые этапы, исполнение которых обеспечивает более высокий уровень качества и безопасности оперативного вмешательства.

Оперативные вмешательства с реконструктивным компонентом, предусматривающие формирование анастомозов, являются одними из наиболее сложных вмешательств с высоким риском неблагоприятных событий. Несостоятельность анастомоза считается серьезным осложнением во многих областях хирургии, связанных с восстановлением непрерывности желудочно-кишечного тракта. Частота возникновения данного осложнения в колоректальной хирургии встречается в 5,6—11,9%, а летальность при этом достигает 32% [1, 2]. Снижение перфузии тканей кишки в зоне анастомозирования играет важнейшую роль в развитии несостоятельности [2].

Существуют различные факторы, влияющие на перфузию тканей во время операции, например, резекция части органа, сопровождающаяся перевязкой регионарных сосудов, лимфодиссекцией и рассечением брыжейки, или мобилизация органа для перемещения его в другую анатомическую область для формирования анастомоза [1]. Любой из них может нарушить кровообращение и стать фактором риска развития несостоятельности.

Интраоперационная оценка кровоснабжения — важнейший компонент интраоперационного контроля безопасности: если оценка выявляет недостаточную перфузию, хирург может изменить уровень резекции. Для оценки перфузии органов были предложены различные клинические признаки, включая цвет кишки, пульсацию сосудов, кровотечение из тканей и т. д. Однако эти признаки субъективны и могут привести к неправильному толкованию, особенно при висцеральном ожирении или повреждении серозной оболочки органа вследствие хирургических манипуляций [1].

В последнее время в ряде научных лабораторий проводится активный поиск новых инструментальных методов интраоперационной оценки перфузии. Среди них одним из перспективных для клинического применения считается метод флуоресцентной визуализации с использованием красителя индоцианинового зеленого (ICG) [3].

ICG-флуоресцентная ангиография позволяет оценить индивидуальные особенности сосудистой анатомии, что помогает хирургу выбрать оптимальный уровень резекции в соответствии с анатомией кровоснабжения. Кроме того, данный метод позволяет расширить спектр критериев оценки кровоснабжения кишки, а в некоторых случаях получить не только визуальную оценку сосудистой сети, но и количественное измерение уровня перфузии тканей.

Дополнительными показаниями к проведению флуоресцентной оценки кровоснабжения тканей являются наличие у пациента тяжелых сопутствующих заболеваний (ожирение, сахарный диабет, распространенный атеросклероз), а также особенности самого анастомоза (низкая передняя резекция прямой кишки, резекция селезеночного изгиба, атипичные резекции).

Опубликованные результаты использования ICG-флуоресцентной перфузии свидетельствуют о высокой информативности метода. В исследовании PILLAR II после левосторонних резекций ободочной кишки, включая переднюю резекцию прямой кишки, не было отмечено несостоятельности анастомозов у пациентов, где по результатам ICG-флуоресцентного контроля кровоснабжения был изменен уровень пересечения кишки [3]. По данным систематического анализа установлено, что частота несостоятельности анастомозов в группе с NIR-флуоресцентной оценкой перфузии составила 3,5%, а в группе с обычной визуализацией — 7,4% [4]. При этом уровень резекции был изменен в 10,8% случаев после применения NIR-флуоресценции.

Визуализирующая фотоплетизмография (вФПГ) — это другой оптический метод, при котором обычная видеокамера используется для обнаружения крошечных модуляций, связанных с пульсацией крови в сосудах [5, 6]. Эта методика бесконтактна, чрезвычайно проста и не влияет на гемодинамические процессы в живых органах. Это новый метод, который позволяет улавливать сигналы сердечно-сосудистой системы во внешних слоях кожи [7]. Существенными преимуществами вФПГ являются отсутствие необходимости какой-либо инъекции в кровеносную систему и возможность непрерывного измерения распределения перфузии и его изменения в периодах, практически не ограниченных во времени. Различные исследовательские группы недавно применили вФПГ для мониторинга сосудистых изменений (расширение или сужение сосудов), вызванных функциональными тестами [8—10]. Эти эксперименты продемонстрировали, что нормализованную амплитуду сигнала фотоплетизмографии можно рассматривать как показатель перфузии. Совсем недавно наша группа продемонстрировала возможность использования вФПГ для оценки изменений кортикального кровотока при открытой нейрохирургии головного мозга [11] и перфузии тканей во время абдоминальной хирургии [12]. Следует отметить, что в обоих случаях оценки интраоперационной перфузии сравнительный анализ с альтернативными методами не проводился из-за отсутствия таких технологий в большинстве клиник. Недавние интраоперационные пилотные эксперименты, проведенные нашей группой, показали, что количественные оценки распределения перфузии, полученные методом вФПГ, хорошо коррелируют с распределениями, измеренными флуоресцентной ICG [13].

Систематизация и тщательная методологическая проработка использования методов оценки перфузии позволит корректно применить технологии и правильно интерпретировать полученные результаты. Мы интегрировали мультимодальную оценку перфузии тканей с использованием двух методов в систему стандартизации оперативных вмешательств на основе выделения ключевых интраоперационных контрольных точек (чекпойнтов).

Цель работы — оценка возможности интеграции методик оценки перфузии тканей (ICG-перфузии и вФПГ) в систему интраоперационных контрольных точек лапароскопических вмешательств с реконструктивным компонентом, предусматривающих формирование межкишечного анастомоза.

Материалы и методы

Работа проведена в Северо-Западном окружном научно-клиническом центре им. Л.Г. Соколова Федерального медико-биологического агентства в соответствии с этическими стандартами, представленными в Хельсинкской декларации 2013 г. Разрешение на проведение исследования было получено через Комитет по этике Северо-Западного окружного научно-клинического центра, решение №7 от 20 мая 2021 г. Все пациенты и/или их законные представители предоставили информированное согласие в письменной форме на участие в исследовании и на публикацию идентифицирующей информации/изображений в онлайн-журнале с открытым доступом.

В исследование включены 8 пациентов. Сочетанную количественную ICG-флуоресцентную визуализацию и вФПГ использовали для количественной экстракорпоральной оценки перфузии органов в 8 лапароскопически ассистированных вмешательств в абдоминальной хирургии: гастрэктомия при раке желудка (тотальная — 2 и дистальная — 1) и колоректальные резекции (левосторонние колоректальные резекции — 4 и правосторонняя гемиколэктомия — 1).

Измерения перфузии проводились в отношении участка кишки, планируемого для формирования анастомоза. В ходе реконструкции после гастрэктомии измеряемый объект был представлен петлей тощей кишки в 20—30 см от связки Третца. В случае резекции левых отделов измерения проводились в отношении кишки, расположенной в 10—20 см проксимальнее опухоли. При правосторонней гемоколэктомии оценивали перфузию поперечной ободочной кишки и подвздошной кишки на уровне предполагаемой резекции.

Оборудование

Для количественной и качественной оценки перфузии тканей параллельно использовали два метода: ICG-флуоресцентную перфузию и вФПГ.

Количественную оценку флуоресцентного свечения проводили с помощью системы SPY (Stryker, США), качественную и полуколичественную оценку осуществляли с использованием систем SPY-PHI (открытая визуализация) (Stryker, США), а также Rubina (KARL STORZ, Германия) (лапароскопическая визуализация).

В качестве флюорофора использовали индоцианин зеленый (ICG).

Обработка данных флуоресцентной ангиографии ICG выполнялась с помощью программного обеспечения, реализованного в системе SPY. Для анализа был выбран один из кадров, в котором флуоресценция в тканях достигла максимума. В этой системе было выбрано несколько небольших областей для количественной оценки перфузии. После определения максимальной перфузии среди этих выбранных областей было рассчитано распределение относительной перфузии (в процентах) и отображено на исходном изображении.

Система вФПГ была разработана и изготовлена авторами этой статьи. Система включала цифровую камеру GigE Smartek Vision GC1391MP со светочувствительным датчиком Sony ICX267, обладающую максимальным эффективным разрешением 1360×1024 пикселей. В камере использовался объектив KOWA LM5NCL с c-образным креплением, оснащенный переменной регулируемой диафрагмой f=1,4—16, минимальным расстоянием фокусировки 18 см, углом обзора 89×67 и возможностью плавной ручной регулировки фокуса.

Камера была подключена к компьютеру под управлением операционной системы Windows 10 (Microsoft corp., США). Используя штативную подставку крана, модуль камеры-осветителя был размещен таким образом, чтобы свет падал нормально на поверхность исследуемого органа. Установка модуля вФПГ не нарушила стерильность рабочего места в операционной (рис. 1).

Рис. 1. Установка для интраоперационного сравнительного мониторинга перфузии тканей.

а — схема экспериментальной установки; б — фотография операционной во время исследования. Блок iPPG-камеры выделен пурпурным цветом, в то время как блок ICG — голубым. Модули электрокардиография (ЭКГ) и iPPG обеспечивают синхронную запись видеокадров и ЭКГ.

Параметры камеры были настроены, и изображения были сняты с помощью программного обеспечения, разработанного в нашей группе с использованием библиотеки программного обеспечения, поставляемой производителем камеры. Камера записывала монохромные изображения в несжатом (без потерь) формате глубиной 8 бит с частотой 39 кадров в секунду.

Для углубленного выявления сигнала, связанного с сердечной деятельностью [20], была организована запись ЭКГ одновременно и синхронно с видеокадрами. С этой целью был использован электронный электрокардиограф (КАП-01 «Кардиотехника-ЭКГ», ООО «Инкарт», Россия), который позволяет записывать ЭКГ с шестью отведениями с частотой дискретизации 1 кГц.

Продолжительность видеозаписи обычно составляла от 40 до 120 с, в зависимости от перистальтической активности кишечника. Записанные кадры с разрешением 752×480 пикселей непрерывно сохранялись в персональном компьютере. После записи эти кадры обрабатывались в автономном режиме с помощью специального программного обеспечения, реализованного на платформе MATLAB (MathWorks Inc., США).

Обе системы измеряли перфузию последовательно с задержкой между измерениями 10—30 с. Из-за разницы как в углах обзора, так и в объективах камер систем, пространственное соответствие положения областей для оценки перфузии выбиралось вручную.

Интраоперационные контрольные точки оценки перфузии

В работе представлены 4 этапа для оценки тканевой перфузии: исходная оценка, до пересечения кишки, до анастомозирования и оценка анастомоза. С точки зрения значимости принятия клинических решений набольшее значение имеет этап «до пересечения».

Результаты

1. Исходная оценка

Исходная оценка тканевой перфузии может быть выполнена как открытым, так и лапароскопическим методом. На рис. 2 представлена оценка перфузии петли кишки с использованием вФПГ до начала диссекции брыжейки.

Рис. 2. Фото фотоплетизмографической оценки тощей кишки на этапе реконструкции после гастрэктомии.

Чекпойнт «исходная оценка» методом вФПГ. Определяется равномерное распределение перфузионных показателей во всех отделах измерения.

В случае лапароскопии целесообразно маркировать заинтересованную область органа. Однако, если ключевой этап оценки («до пересечения кишки») планируется выполнить экстракорпорально, целесообразно и первый этап выполнить в открытом варианте. Дело в том, что извлечение органа из брюшной полости может существенно изменить параметры кровообращения, что нарушит правильную интерпретацию всего случая.

Так поисковый этап оценки перфузии ориентирует хирурга в отношении стратегии подготовки петли перед скелетизацией. Обычно на этом этапе отсутствуют существенные градиенты перфузии, и хирургу важно получить общую информацию о том, что перфузия достаточная и можно приступать к формированию компонентов будущего анастомоза.

2. Чекпойнт до пересечения

Это наиболее значимый этап, который позволяет определить, а при необходимости и своевременно изменить уровень резекции. Он проводится после завершения диссекции и скелетизации, непосредственно перед пересечением кишки.

На рис. 3 и 4 представлены полуколичественная и количественная оценка флуоресцентной перфузии на этапе «до пересечения». Оба метода демонстрируют оптимальную зону для пересечения кишки. Однако количественный метод более информативен в отношении степени снижения перфузии по мере приближения к зоне деваскуляризации.

Рис 3. Интраоперационная фотография экстракорпорального этапа резекции сигмовидной кишки и полуколичественной оценки перфузии с использованием ICG-флуоресцентной системы (SPY-PHI).

Контрольная точка — «до пересечения». Оранжевый цвет отражает очень высокую перфузию; синий — хорошую; серый — отсутствие кровообращения. Определяется четкая линия демаркации.

Рис. 4. Интраоперационная фотография экстракорпорального этапа резекции сигмовидной кишки и количественной оценки перфузии с использованием ICG-флуоресцентной системы (SPY).

Контрольная точка — «до пересечения». За 100% принято максимальное свечение наиболее хорошо кровоснабжаемого участка кишки. На уровне пинцета определяется четкая зона снижения интенсивности свечения.

Распределение перфузии, оцененное при параллельном использовании систем ICG-флуоресценции (SPY) и вФПГ, показано на рис. 5, б, в соответственно. Как видно на рис. 5, оба метода визуализации показали, что перфузия уменьшилась по направлению к предполагаемой линии резекции. Таким образом, высокий градиент между перфузией в благоприятных и неблагоприятных зонах и высокие показатели перфузии тканей в области предполагаемой линии резекции дали дополнительный аргумент хирургу в правильном выборе уровня рассечения кишки. Распределения перфузии, полученные обоими методами, показывают высокий коэффициент корреляции между ними: r=0,89, p=0,003. Если выбранный ранее уровень резекции находится в зоне плохого кровоснабжения, то он перемещается в зону наибольшей флуоресценции (наилучшей перфузии).

Рис. 5. Интраоперационная фотография экстракорпорального этапа резекции сигмовидной кишки и количественной оценки перфузии с использованием ICG-флуоресцентной системы и фотоплетизмографии.

Контрольная точка — «до пересечения». а — цветная фотография этапа; б — ICG-флуоресценция (SPY); в — вФПГ.

3. Контрольная точка «до анастомозирования»

После пересечения кишки и подготовки ее к анастомозированию может понадобиться контроль перфузии кишки непосредственно перед формированием анастомоза. Целесообразность оценки перфузии на этом этапе определяется возникшими изменениями параметров кровообращения в органе. Например, потребовалась дополнительная диссекция брыжейки кишки или возникли сомнения при перемещении петли в другую анатомическую позицию, появились видимые признаки нарушения питания органа и др. При правильно подготовленной кишке перфузионные показатели будут соответствовать таковым для хорошо перфузируемых участков кишки прошлого этапа, однако существенных градиентов быть не должно (рис. 6). Появление последних может свидетельствовать о риске нарушения кровоснабжения в анализируемом участке кишки.

Рис. 6. Интраоперационная фотография экстракорпорального этапа реконструкции по Ру после лапароскопической тотальной гастрэктомии и количественная оценка перфузии с использованием ICG флуоресцентной системы (SPY) и фотоплетизмографии. Контрольная точка — «до анастомозирования».

а — цветная фотография этапа; б — ICG-флуоресценция; в — фотоплетизмография.

Пример визуализации перфузии на этапе «до анастомозирования» для дистальной лапароскопической резекции желудка по поводу рака антрального отдела показан на рис. 6. После этапа резекции предварительно подготовленную алиментарную и билиопанкреатическую петли экстракорпорально вывели наружу через центральную минилапаротомию. Визуализацию кровоснабжения проводили для контроля перфузии уже сформированных петель перед формированием Ру анастомоза. По данным оценки флуоресцентного свечения, перфузия в билиопанкреатической петле в области предлагаемого анастомоза составляла от 92 до 98%, в то время как в алиментарной петле — от 76 до 100%. вФПГ выявила сходное распределение относительной перфузии (91—96% и 89—100% в соответствующих областях) и высокую корреляцию с данными флуоресцентной оценки: r=0,85, p=0,003. Небольшое снижение перфузии в концевой зоне пищеварительной петли можно объяснить краевым расположением участка и инвагинацией линии сшивания, которая деформирует ткани и изменяет их натяжение.

4. Заключительный этап оценки перфузии «после анастомозирования» (рис. 7).

Рис. 7. Фото этапа лапароскопической резекции сигмовидной кишки после формирования сигморектоанастомоза. Качественная оценка перфузии с использованием ICG-флюоресцентного метода.

Это второй по значимости чекпойнт после этапа «до резекции». Следует отметить некоторые ограничения в осуществлении данного этапа. Поскольку большинство операций выполняется лапароскопически, чаще всего для измерения параметров перфузии требуется лапароскопическая система. Однако даже в том случае, когда операция проводится открытым методом, наиболее рискованные анастомозы, такие как при низкой передней резекции или после гастрэктомии с резекцией абдоминального отдела пищевода, могут располагаться в анатомически малодоступных для измерения зонах. В клинике мы широко используем лапроскопический метод для оценки ICG-флуоресцентной перфузии. Перспективным является и использование вФПГ лапароскопа.

Перфузионные показатели данного этапа также характеризуются равномерным распределением и отсутствием существенных градиентов. Вместе с тем в зоне стейплерных линий отчетливо определяются зоны гипоперфузиии, которых избежать практически невозможно.

При оценке послеоперационного периода признаков несостоятельности не возникло ни в одном случае.

Обсуждение

Правильное применение современных технологий является залогом максимальной реализации их потенциала. В представленной работе сделана попытка интегрировать две методики оценки перфузии тканей в систему интраоперационных контрольных точек. ICG-флуоресцентная визуализация остается наилучшим эталонным методом оценки перфузии. Понятная логика восприятия информации, которая отчетливо напоминает контрастную ангиографию, характеризует отчетливые преимущества метода. Возможность полуколичественной и количественной оценки еще больше повышает ценность флуоресцентной визуализации. Требуются дальнейшие исследования, чтобы определить критерии хорошей и безопасной перфузии и показания к изменению уровня резекции. Вместе с тем зависимость от внутривенного введения флюорофора не позволяет использовать методику для продленного мониторинга. Кроме того, каждое последующее измерение наслаивается на фон предшествующего, что затрудняет интерпретацию данных. Все вышеперечисленное определяет недостаточную привлекательность метода для многократных измерений перфузии. Обычно выбирается ключевой этап оценки перфузии для принятия решения об уровне пересечения кишки.

Вышеперечисленные недостатки компенсируются включением в мультимодальную программу фотоплетизмографии, которая представляет собой уникальную бесконтрастную методику оценки перфузии тканей. Особенности метода позволяют оценивать перфузию в режиме перманентного мониторинга, что очень привлекательно для использования оценки параметров кровотока на различных этапах реконструкции. Однако информация, предоставляемая в результате использования фотоплетизмографии, несколько сложнее для хирургической оценки и принятия хирургических решений. Метод отражает пульсативность поверхностных капилляров, а фотоплетизмографические показатели имеют более широкий диапазон колебаний. Вместе с тем наши предшествующие работы показали хорошую корреляцию между параметрами флюоресцентной визуализации и фотоплетизмографией [12, 13]. Все вышеперечисленное определяет перспективы сочетанного использования обоих методов в рамках мультимодальной системы оценки перфузии, при которой фотоплетизмография играет роль мониторинга, а ICG-флюоресцентная визуализация — экспертной подтверждающей оценки ключевых этапов. Одной из наиболее важных ключевых контрольных точек является этап принятия решения об уровне пересечения кишки. Полученная информация может определить своевременное изменение уровня пересечения, что позволит избежать формирования анастомоза с плохо перфузируемым участком кишки. Вместе с тем возможность интеграции фотоплетизмографии в лапароскопические системы создает перспективы постоянного информационного канала о состоянии перфузии тканей во время операции, что определит новый уровень хирургической безопасности лапароскопических вмешательств.

Заключение

Внедрение новых технологий должно интегрироваться в надежную и отработанную систему хирургической безопасности. Первостепенное значение для интраоперационного контроля качества и безопасности оперативных вмешательств имеет система ключевых интраоперационных контрольных точек или чекпойнтов. Современные технологии оценки перфузии тканей (ICG-флуоресцентная диагностика и фотоплетизмография) позволяют объективизировать данные, что создает перспективы улучшения интраоперационной системы принятия хирургических решений и профилактики неблагоприятных событий, представляя новый уровень управления хирургическими рисками.

Таким образом, направление стандартизации оперативных вмешательств, разработки ключевых интраоперационных контрольных точек и использование навигационных технологий являются важными элементами обеспечения хирургической безопасности.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.