Toate intervenţiile chirurgicale gastrointestinale comportă riscul de scurgeri anastomotice. Dacă scurgerile nu sunt detectată suficient de devreme, pacientul are 30% şanse să petreacă până la şase luni în spital şi 20% şanse să moară, spun cercetătorii. Pentru pacienţii care se recuperează în urma unei operaţii pancreatice, riscurile sunt şi mai mar, un procent de 40-60% dintre pacienţi suferind complicaţii după operaţiile legate de pancreas.
Cercetătorii conduşi de Universitatea Northwestern (NU) şi de facultatea de medicină a Universităţii Washington din St. Louis au dezvoltat un nou tip de autocolant, primul de acest fel, care permite medicilor să monitorizeze sănătatea organelor şi a ţesuturilor profunde ale pacienţilor cu un simplu dispozitiv cu ultrasunete.
Atunci când este ataşat la un organ, autocolantul îşi schimbă forma ca răspuns la schimbarea nivelului de pH al organismului, ceea ce poate servi ca un semn de avertizare timpurie pentru complicaţii post-chirurgicale, cum ar fi scurgerile anastomotice.
Medicii pot apoi să vizualizeze aceste modificări în timp real, prin intermediul imaginilor cu ultrasunete.
În prezent, nicio metodă existentă nu poate detecta în mod fiabil şi neinvaziv scurgerile anastomotice - o afecţiune care pune în pericol viaţa şi care apare atunci când fluidele gastrointestinale scapă din sistemul digestiv.
Prin identificarea acestor scurgeri de fluide, cu o sensibilitate şi o specificitate ridicate, autocolantul non-invaziv poate permite intervenţii mai timpurii decât era posibil până acum, spun specialiştii.
Apoi, atunci când pacientul şi-a revenit complet, autocolantul biocompatibil şi bioresorbabil se dizolvă pur şi simplu - evitând necesitatea unei extracţii chirurgicale.
Cercetarea, apărută pe 7 martie, în revista Science prezintă evaluările efectuate pe modele de animale mici şi mari pentru a valida trei tipuri diferite de autocolante, realizate din materiale hidrogel adaptate pentru capacitatea de a detecta scurgeri anastomotice din stomac, intestinul subţire şi pancreas.
[ot-video] [/ot-video]
Urmăriţi cum se umflă autocolantul ca răspuns la fluidele acide. Credit: NU
„Aceste scurgeri pot apărea din cauza unor perforaţii subtile în ţesuturi, adesea sub forma unor goluri imperceptibile între două părţi ale unei incizii chirurgicale", a declarat într-un comunicat, John A. Rogers de la Northwestern, un pionier în bioelectronică, şi cel care a condus dezvoltarea dispozitivului.
Aceste tipuri de defecte nu pot fi văzute direct cu instrumentele de imagistică cu ultrasunete, explică el. De asemenea, ele scapă detecţiei chiar şi prin cele mai sofisticate scanări CT şi RMN.
Tehnologia are potenţialul de a elimina riscurile, de a reduce costurile şi de a extinde accesibilitatea la evaluări rapide şi neinvazive pentru îmbunătăţirea rezultatelor pacienţilor.
„În acest moment, nu există nicio modalitate de a detecta aceste tipuri de scurgeri", spune chirurgul gastrointestinal dr. Chet Hammill, care a condus evaluarea clinică şi studiile pe modele animale la Universitatea Washington.
„Majoritatea operaţiilor în abdomen - când trebuie să îndepărtezi ceva şi să coşi la loc - comportă un risc de scurgeri. Nu putem preveni complet aceste complicaţii, dar poate că le putem depista mai devreme pentru a minimiza răul. Chiar dacă am putea detecta o scurgere cu 24 sau 48 de ore mai devreme, am putea depista complicaţiile înainte ca pacientul să se îmbolnăvească cu adevărat. Această nouă tehnologie are potenţialul de a schimba complet modul în care monitorizăm pacienţii după o intervenţie chirurgicală", a subliniat medicul.
Toate intervenţiile chirurgicale gastrointestinale comportă riscul de scurgeri anastomotice. Dacă scurgerea nu este detectată suficient de devreme, pacientul are 30% şanse să petreacă până la şase luni în spital şi 20% şanse să moară, potrivit doctorului Hammill.
Pentru pacienţii care se recuperează în urma unei operaţii pancreatice, riscurile sunt şi mai mari. Hammill spune că un procent foarte mare, de 40-60% dintre pacienţi, suferă complicaţii după operaţiile legate de pancreas.
Cea mai mare problemă este că nu există nicio modalitate de a estima cine va dezvolta astfel de complicaţii. Şi, în momentul în care pacientul prezintă simptome, acesta este deja incredibil de bolnav, spun specialiştii.
„Pacienţii ar putea avea unele simptome vagi asociate cu scurgerea", spune dr. Hammill. „Dar ei tocmai au trecut printr-o operaţie vastă, aşa că este greu de ştiut dacă simptomele sunt anormale. Dacă am putea depista scurgerea din timp, atunci putem să drenăm lichidul. Dacă o depistăm mai târziu, pacientul poate face septicemie şi poate ajunge la terapie intensivă", a mai precizat medicul.
Echipa a dezvoltat anterior o suită de dispozitive electronice bioresorbabile care să servească drept implanturi temporare, inclusiv stimulatoare cardiace care se dizolvă, stimulatoare nervoase şi analgezice implantabile.
Cele mai mari şanse de a dezvolta o scurgere anastomotică apar la trei zile sau două săptămâni după operaţie.
„Ne place să monitorizăm pacienţii pentru complicaţii timp de aproximativ 30 de zile", a spune dr. Hammill. „Să avem un dispozitiv care să dureze o lună şi apoi să dispară sună ideal".
[ot-video] [/ot-video]
Urmăriţi cum autocolantul se dizolvă încet în fragmente benigne, biocompatibile. Credit: NU
În loc să dezvolte noi sisteme de imagistică, echipa a îmbunătăţit metodele actuale de imagistică - permiţându-le să „vadă" caracteristici care altfel ar fi invizibile.
Tehnologia cu ultrasunete are deja multe avantaje: este ieftină, uşor disponibilă, nu necesită echipamente greoaie şi nu expune pacienţii la radiaţii sau alte riscuri.
Însă, tehnologia cu ultrasunete - care utilizează unde sonore pentru a determina poziţia, forma şi structura organelor - nu poate face diferenţa în mod fiabil între diverse fluide corporale. Sângele şi lichidul gastric, de exemplu, par identice.
În cele din urmă, echipa a conceput o abordare pentru a depăşi această limitare prin utilizarea unor dispozitive senzoriale minuscule, concepute pentru a putea fi citite prin imagistica cu ultrasunete.
Mai exact, ei au creat un mic autocolant adeziv pentru ţesuturi dintr-un material hidrogel moale, flexibil, cu răspuns chimic.
Apoi, au încorporat discuri metalice minuscule, subţiri ca hârtia, în straturile subţiri ale acestui hidrogel.
Atunci când autocolantul întâlneşte fluide acide, cum ar fi acidul gastric, acesta se umflă.
Atunci când autocolantul întâlneşte fluide caustice, cum ar fi fluidele pancreatice, acesta se contractă.
Pe măsură ce hidrogelul se umflă sau se contractă ca răspuns la schimbarea pH-ului, discurile metalice se îndepărtează, respectiv se apropie. Apoi, ultrasunetele pot vizualiza aceste schimbări subtile de formă.
„Deoarece proprietăţile acustice ale discurilor metalice sunt mult diferite de cele ale ţesutului înconjurător, acestea oferă un contrast foarte puternic în imaginile cu ultrasunete", spun cercetătorii, şi în acest fel, se poate, în esenţă, „eticheta" un organ pentru monitorizare.
Deoarece nevoia de monitorizare se extinde doar în timpul unei recuperări post-chirurgicale, echipa a proiectat aceste autocolante cu materiale bioresorbabile. Ele pur şi simplu dispar în mod natural şi inofensiv în organism după ce nu mai sunt necesare.
„Scanările CT şi RMN fac doar o fotografie", explică dr. Hammill. „Lichidul ar putea apărea într-o imagine CT, dar întotdeauna există colecţii de lichid după o intervenţie chirurgicală. Nu ştim dacă este de fapt o scurgere sau un lichid abdominal normal. Informaţiile pe care le obţinem cu ajutorul noului plasture sunt mult, mult mai valoroase. Dacă putem vedea că pH-ul este alterat, atunci ştim că ceva nu este în regulă", a precizat medicul.
Echipa a construit autocolante de diferite dimensiuni. Cel mai mare măsoară 12 milimetri în diametru, în timp ce cel mai mic are un diametru de doar 4 milimetri.
Având în vedere că discurile metalice sunt fiecare de 1 milimetru sau mai mici, ar fi fost dificil pentru radiologi să evalueze imaginile manual.
Pentru a depăşi această provocare, echipa a dezvoltat, de asemenea, un software care poate analiza automat imaginile pentru a detecta cu mare precizie orice mişcare a discurilor.
[ot-video] [/ot-video]
Vedeţi cum un cercetător plasează autocolantul în timpul unei operaţii laparoscopice şi prin intermediul unei seringi. Credit: Universitatea Northwestern
Pentru a evalua eficacitatea noului autocolant, echipa l-a testat atât pe modele de animale mici, cât şi pe cele mari.
În cadrul studiilor, imagistica cu ultrasunete a detectat în mod constant modificări ale autocolantului care îşi schimbă forma - chiar şi atunci când acesta se afla la 10 centimetri adâncime în interiorul ţesuturilor.
Atunci când a fost expus la fluide cu niveluri anormal de ridicate sau scăzute ale pH-ului, autocolantul şi-a modificat forma în câteva minute.
Echipa îşi imaginează că dispozitivul ar putea fi implantat la finalul unei proceduri chirurgicale, sau, pentru că este mic şi flexibil, dispozitivul se potriveşte (rulat) şi în interiorul unei seringi, pe care medicii o pot folosi pentru a-l injecta în organism.
„Aceste etichete sunt atât de mici, subţiri şi moi încât chirurgii pot plasa cu uşurinţă colecţii din ele în diferite locuri din organism", precizează autorii.
De exemplu, dacă o incizie se întinde pe o lungime de câţiva centimetri, o serie de aceste etichete pot fi plasate de-a lungul zonei pentru a dezvolta o hartă a pH-ului pentru a localiza cu precizie poziţia scurgerii.
Plasturii se află momentan în stadiu de prototip timpuriu, dar echipa îşi imaginează produsul final care, la sfârşitul operaţiei, este plasat sub forma acestor mici plasturi pentru monitorizare.
Aceştia îşi fac treaba şi apoi dispar complet, ceea ce ar putea avea un impact uriaş asupra pacienţilor, asupra timpului de recuperare şi, în cele din urmă, asupra calităţii vieţii acestora.
În continuare, echipa explorează etichete similare care ar putea detecta sângerările interne sau schimbările de temperatură.
Detectarea modificărilor de pH este un bun punct de plecare, scriu cercetătorii, dar această platformă se poate extinde la alte tipuri de aplicaţii prin utilizarea de hidrogeluri care răspund la alte modificări ale chimiei locale, la temperatură sau la alte proprietăţi cu relevanţă clinică.
Foto: Trei variante ale autocolantului cu ultrasunete. Credit: Universitatea Northwestern.
