Wassergekühlte Laserversiegelung von Lungengewebe am ex vivo ventilierten Schweinelungenmodell

Zusammenfassung

Einleitung: Die Laserresektion von Lungenmetastasen führt per se zu Luftfisteln aus den Parenchymdefekten, die übernäht, kleinere häufig thermisch mit Elektrokauter oder Laser versiegelt werden. Über die thermische Versiegelung gibt es nur wenige wissenschaftlich fundierte Erkenntnisse. In einer experimentellen Studie werden 2 Verfahren der thermischen Versiegelung von Lungengewebe mit Laserlicht verglichen.
Ziel und Methode: Am Ex-vivo-Lungenmodell wurde die Hypothese überprüft, ob Karbonisation, die bei Laser- oder HF-Versiegelung bei Temperaturen über 180 °C vorkommen kann, kontraproduktiv zur Hämo- oder Pneumostase wirkt. In einer 2-armigen Versuchsreihe wurde einmal die Karbonisation des Lungengewebes durch Kühlung verhindert und einmal die Karbonisation zugelassen. Dazu wurde die Laserfaser mit Wasser umspült, das von der Faserspitze auf den Gewebedefekt tropft und die Temperatur auf 100 °C begrenzt. In der Kontrollgruppe wurde das Laserlicht im Non-Kontakt-Modus appliziert. Die Laserleistung betrug 40 W bei 1350 nm im kontinuierlichen Modus. Luftfisteln wurden mit einer einfachen und schnell reagierenden Technik mit hoher Genauigkeit über dem Defekt quantitativ gemessen (Vt). Jede Versiegelungsmethode wurde an 14 gleich großen Gewebedefekten eingesetzt und der Versiegelungseffekt S = (1−V0/Vt) in 3 Intervallen von 15 s berechnet. Der Unterschied des Versiegelungseffekts wurde statistisch auf Signifikanz untersucht.
Ergebnisse: Die Basiswerte der Luftfistel vor Versiegelung waren für beide Serien gleich groß. Die Luftfisteln Vt nach 15, 30 und 45 s Versiegelung unterschieden sich in den beiden Serien signifikant (p = 0,03). Der Versiegelungseffekt S nahm mit zunehmender Einwirkung des Laserlichts bei Gewebekühlung zu, während er in der Kontrollgruppe geringer wurde. Histologisch zeigten die gekühlten Präparate überwiegend Koagulationseffekte, während in der Kontrolle immer wieder deutlich Rupturen von Alveolen und Bronchiolen zu sehen waren.
Diskussion: Es konnte mit dem dargestellten Ex-vivo-Modell an Schweinelungen gezeigt werden, dass die Laserversiegelung nach atypischen Lungenresektionen durch simultane Gewebekühlung verbessert werden kann. Bei Laserversiegelung ohne Temperaturkontrolle kommt es durch abrupte Gewebeerwärmung mit Karbonisation zu Rupturen von Alveolen und Bronchiolen und konsekutiv zu größeren Luftfisteln. In Übereinstimmung mit der klinischen Erfahrung konnte experimentell nachgewiesen werden, dass die Pneumostase durch Laserversiegelung mit simultaner Kühlung des Lungengewebes z. B. nach Metastasenresektion verbessert werden kann.

Abstract

Introduction: Laser resections of lung metastases are followed by air leaks from the parenchymal defect. Large surfaces after metastasectomy are closed by sutures or sealants while smaller areas are frequently sealed thermally by cautery or laser. In this study two different techniques of thermal sealing of lung tissue with laser light are investigated.
Aim and Methods: Carbonisation of lung tissue during thermal sealing appears at temperatures higher than 180 °C. Hypothetically this is contraproductive to haemo- as well as to pneumostasis. In this experimental study thermal laser sealing with and without carbonisation is investigated. In one series tissue temperatures higher than 100 °C are avoided by water dropping from the tip of the light guide onto the parenchymal leak. In the other series carbonisation appeared because the laser light was applied in the non-contact mode without tissue cooling. The characteristics of the laser were 40 W, 1350 nm continuous mode. Air leaks (Vt) were measured with a simple and fast technique with high precision. The sealing effect of either series was defined as S = (1−Vt/V0) and the difference of S was statistically examined.
Results: The basic values V0 before sealing were about the same in both series. The air leaks Vt after 15, 30 and 45 s of sealing varied significantly in both series (p = 0.03). During simultaneous cooling the sealing effect was increasing with the duration of laser application, while it became worse in the series without cooling. Histological examination of the sealing zone showed only coagulation of the tissue, while ruptured alveolae could be seen more often in the non-cooled sealing area.
Discussion: It could be shown in the ex-vivo lung model that laser sealing of parenchymal leaks is improved by simultaneous cooling during laser application. Non cooled laser sealing seems to heat up the tissue abruptly and create carbonisation followed by multiple ruptures of alveola and small airways. In accordance with our clinical experience this experimental study confirms that laser sealing for pneumostasis after metastasectomy can be improved by simultaneously cooling the resection area when treated with the laser.

Schlüsselwörter

Thoraxchirurgie - Laserchirurgie - Metastase

Key words

thoracic surgery - laser surgery - metastasis

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