Cuantificación de la saturación de verde de indocianina, aplicando el programa sergreen, en un modelo experimental de isquemia intestinal y de modificaciones de la presión intraabdominal en cerdos

Abstract

L’estudi de la vascularització intestinal sempre ha estat de gran interès, per les conseqüències d’una deficient irrigació que porti a una isquèmia irreversible. Fins el moment actual, són múltiples els mètodes d’anàlisi, tant qualitatius com quantitatius, que han tractat de donar resposta a la pregunta de com de vascularitzat es troba un teixit. Dins d’aquests mètodes destaca el verd d’indocianina (ICG). Aquest compost fluorescent permet modificar la coloració dels òrgans d’interès després d’administrar-lo per via perifèrica i estudiar la fluorescència mitjançant una òptica específica per a aquesta lectura. En aquesta tesi doctoral es desenvolupa un sistema de lectura i quantificació de la saturació intestinal de l’ICG a través de l’aplicació del programa informàtic SERGREEN, un programa desenvolupat pel mateix equip investigador. La seva aplicació sobre imatges obtingudes durant una cirurgia laparoscòpica permet obtenir el valor real de la saturació d’ICG que té el teixit d’interès. S’aplica el programa per quantificar la saturació de verd de indocinania en diferents situacions clíniques, en un model experimental amb porcs. Es defineixen dos models diferenciats. Un model d’isquèmia intestinal, a través de la lligadura de l’arcada de la vena i artèria mesentèrica inferior que condicioni una isquèmia irreversible sobre el còlon esquerre, comparant els valors pre-lligadura i post-lligadura en un temps d’observació de 135 minuts, amb un temps entre observacions de 30`i administrant-se ICG de nou entre les diferents lectures. Un segon model en què es quantifica la saturació d’ICG a diferents pressions intraabdominals controlades (10, 12, 15, 20, 30 mmHg) i en diferents segments intestinals (cec, còlon dret, còlon esquerre i recte), amb un temps entre observacions de 30`i administrant-se ICG de nou entre les diferents lectures. Per a la validació de el programa, previ a la quantificació i comparació de les dades, s’analitza un primer conjunt de dades per veure si és capaç de detectar diferències entre diferents estructures dins d’un segment intestinal, aplicant-lo a àrees amb vasos sanguinis visibles evidents i àrees sense vas visible evident amb vascularització uniforme. El programa tradueix diferències estadísticament significatives en tots els teixits, reflectint el que l’ull humà veu i és capaç de distingir. Després de l’aplicació de el programa a diferents imatges de forma sistemàtica en els dos models, s’extreuen les següents conclusions. L’aplicació de el programa en el model d’isquèmia permet determinar un valor absolut i relatiu de diferències en la saturació. Aquests valors es corresponen, en un model experimental en porcs, amb el valor límit a partir de el qual el teixit acabarà en una isquèmia irreversible, si no se soluciona la causa. El còlon dret i el cec tenen un comportament similar, i comparable, després d’un augment de la pressió intraabdominal, així com el còlon esquerre i el recte, sense diferències estadísticament significatives entre ells. Aquests segments són comparables de manera aparellada però no entre els dos grups, i hi ha diferències estadísticament significatives entre tots dos, diferències que es fan més evidents a mesura que augmenta la pressió intraabdominal. Amb els resultats obtinguts, es recomana la pressió de 12 mmHg com la pressió ideal per a l’estudi de la saturació d’ICG. Aquesta pressió de treball demostra variacions que no són estadísticament significatives entre els 10 i els 15 mmHg, convertint-se en la pressió ideal per minimitzar la variabilitat de lectures.

El estudio de la vascularización intestinal siempre ha sido de gran interés, por las consecuencias de una deficiente irrigación que conlleve a una isquemia irreversible. Hasta la fecha, son múltiples los métodos de análisis, tanto cualitativos como cuantitativos, que han tratado de dar respuesta a la pregunta de cuán vascularizado se encuentra un tejido. Dentro de estos métodos destaca el verde de indocianina (ICG). Este compuesto fluorescente permite modificar la coloración de los órganos de interés después de administrarlo por vía periférica y estudiar la fluorescencia mediante una óptica específica para esta lectura. En esta tesis doctoral se desarrolla un sistema de lectura y cuantificación de la saturación intestinal del ICG a través de la aplicación del programa informático SERGREEN, un programa desarrollado por el mismo equipo investigador. Su aplicación sobre imágenes obtenidas durante una cirugía laparoscópica permite obtener el valor real de la saturación de ICG que tiene el tejido de interés. Se aplica el programa para cuantificar la saturación de verde de indocinania en diferentes situaciones clínicas, en un modelo experimental con cerdos. Se definen dos modelos diferenciados. Un modelo de isquemia intestinal, a través de la ligadura de la arcada de la vena y arteria mesentérica inferior que condicione una isquemia irreversible sobre el colon izquierdo, comparando los valores pre-ligadura y post-ligadura en un tiempo de observación de 135 minutos, con un tiempo entre observaciones de 30`y administrádose, previa a la toma de imágenes, de nuevo la misma dosis de ICG. Un segundo modelo en el que se cuantifica la saturación de ICG a diferentes presiones intraabdominales controladas (10, 12, 15, 20, 30 mmHg) y en diferentes segmentos intestinales (ciego, colon derecho, colon izquierdo y recto), con un tiempo entre observaciones de 30`y administrádose, previa a la toma de imágenes, de nuevo la misma dosis de ICG. Para la validación del programa, previo a la cuantificación y comparación de los datos, se analiza un primer conjunto de datos para ver si es capaz de detectar diferencias entre distintas estructuras dentro de un segmento intestinal, aplicándolo a áreas con vasos visibles evidentes y áreas sin vaso visible evidente con vascularización uniforme. El programa traduce diferencias estadísticamente significativas en todos los tejidos, reflejando lo que el ojo humano ve y es capaz de distinguir. Tras la aplicación del programa a diferentes imágenes de forma sistemática en los dos modelos, se extraen las siguientes conclusiones. La aplicación del programa en el modelo de isquemia permite determinar un valor absoluto y relativo de diferencias en la saturación. Estos valores se corresponden, en un modelo experimental en cerdos, con el valor límite a partir del cual el tejido terminará en una isquemia irreversible, si no se soluciona la causa. El colon derecho y el ciego tienen un comportamiento similar, y comparable, tras un aumento de la presión intraabdominal, así como el colon izquierdo y el recto, sin diferencias estadísticamente significativas entre ellos. Estos segmentos son comparables de forma apareada pero no entre los dos grupos, existiendo diferencias estadísticamente significativas entre ambos, diferencias que se hacen más evidentes conforme aumenta la presión intraabdominal. Con los resultados obtenidos, se recomienda la presión de 12 mmHg como la presión ideal para el estudio de la saturación de ICG. Esta presión de trabajo demuestra variaciones que no son estadísticamente significativas entre los 10 y los 15 mmHg, convirtiéndose en la presión ideal para minimizar la variabilidad de lecturas.

The study of intestinal vascularization has always been a subject of interest, due to the consequences of poor irrigation leading to irreversible ischemia. To date, there are multiple methods of analysis, qualitative and quantitative, that have tried to answer the question of how vascularized is the tissue that we analyze. Among these methods, indocyanine green (ICG) stands out. This fluorescent compound makes possible to modify the coloration of the organs of interest after administering it through a peripheral vein and to study fluorescence through a specific optic for this reading. In this thesis, a ICG intestinal saturation reading and quantification system is developed through the application of the SERGREEN computer program, a program developed by the research team. Its application on images obtained during laparoscopic surgery allows obtaining the real value of the ICG saturation that the tissue of interest has. The program is applied to quantify indocyanine green saturation in different clinical situations, in an experimental model with pigs. Two different models are defined. A model of intestinal ischemia, through ligation of the arch of the inferior mesenteric vein and inferior mesenteric artery that leads to an irreversible ischemia on the left colon, comparing the pre-ligation and post-ligation values in an observation time of 135 minutes, with a time between observations of 30` and administering the same dose of ICG again before the imaging. A second model in which ICG saturation is quantified at different controlled intra-abdominal pressures (10, 12, 15, 20, 30 mmHg) and in different intestinal segments (cecum, right colon, left colon and rectum), with a time between 30` observations and administered prior to imaging again the same dose of ICG. For the validation of the program, prior to the quantification and comparison of the data, a first set of data is analyzed to see if it is capable of detecting differences between different structures within an intestinal segment, applying it to areas with obvious visible vessels and areas without obvious visible vessel with uniform vascularization. The program translates statistically significant differences in all tissues, reflecting what the human eye sees and is capable of distinguishing. After applying the program to different images systematically in the two models, the following conclusions are drawn. The application of the program in the ischemia model allows determining an absolute and relative value of differences in saturation. These values correspond, in an experimental model in pigs, with the limit value from which the tissue will end in irreversible ischemia, if the cause is not solved. After the increase in intra-abdominal pressure, the right colon and the cecum behave similarly and comparably, as do the left colon and the rectum, without statistically significant differences between them. These segments are comparable in a paired way but not between the two groups, being statistically significant differences between the two, differences that become more evident as the intra-abdominal pressure increases. With the results obtained, the pressure of 12 mmHg is recommended as the ideal pressure for the study of ICG saturation. This working pressure shows variations that are not statistically significant between 10 and 15 mmHg, making it the ideal pressure to minimize the variability of readings.