Advances in Minimally Invasive Colorectal Surgery : Insights from Oncological Outcomes, Perioperative Fluorescent Angiography and Postoperative Physiologic Monitoring

Abstract

Vielä viime vuosisadan alussa ainoa tapa operoida vatsan alueen sairauksia oli pitkä viilto, eli laparotomia. Laparotomiaan liittyy useita mahdollisia komplikaatioita, kuten leikkauksen jälkeiset tyrät ja kiinnikkeet. Laparotomiaviilto on myös kivulias, ja potilaat tarvitsevat usein leikkauksen jälkeen opiaattitasoista kipulääkitystä. Opiaatteihin puolestaan liittyy useita ei-toivottuja vaikutuksia, kuten pahoinvointi ja suolen lamaantuminen jopa päiväkausiksi. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi 1980- ja -90- luvuilla kehitettiin mini-invasiivisia leikkaustekniikoita. 2000- ja 2010- luvuilla tehdyissä monikeskustutkimuksissa todettiin, että mini-invasiivinen leikkaustekniikka ei ollut syövänhoidollisessa mielessä perinteistä tekniikkaa huonompi, ja 2010- ja 2020-luvulla laajatkin tähystystekniikalla suoritetut suolistosyöpäleikkaukset todettiin turvallisiksi.

Tähystysleikkaukset suoritetaan pienistä viilloista, jolloin leikkauksenjälkeiset kivut ovat vähäisemmät ja toipuminen nopeampaa. Tämän väitöskirjan tarkoituksena on perehtyä mini-invasiiviseen suolistokirurgiaan ja tuottaa uutta tietoa sen kriittisistä vaiheista: onkologinen radikaliteetti, komplikaatioiden esto ja leikkauksen jälkeinen potilaiden seuranta. Optimoimalla leikkauksen aikaisen hoidon lisäksi myös sekä leikkausta edeltävä-, että leikkauksen jälkeinen hoito, on ollut mahdollista suorittaa jopa päiväkirurgisia suolileikkauksia. Lyhyestä jälkihoidosta seuraa kuitenkin se, että potilaat viettävät aiempaa pidempiä aikoja ja aikaisemmassa vaiheessa perinteisen leikkauksenjälkeisen seurannan ulkopuolella. Kun toisaalta tiedetään, että osa komplikaatioista voi kehittyä jopa yli viikonkin päästä leikkauksesta, on ilmeistä, että tarvitaan uusia tapoja seurata potilaiden toipumista leikkauksen jälkeen. Syketaajuus- ja sykevaihtelu reagoivat stressiin ja infektioihin. Samaan aikaan sykettä-, ja sykevaihtelua mittaavat fotopletysmografiaan (PPG) perustuvat mittarit yleistyvät esim. älykelloissa ja muissa tuotteissa, kuten Oura- sormus.

Halusimme selvittää, onko sykevaihtelua mahdollista mitata luotettavasti ranteesta PPG-pohjaisella tekniikalla verrattuna perinteiseen EKG-pohjaiseen Holter-monitorointiin. Mittasimme 31 potilaan sykevaihtelua mini-invasiivisen suolistoleikkauksen jälkeen käyttäen PPG-pohjaista rannemittaria ja perinteistä Holter-monitoria. Vaikka PPGpohjainen pulssiseuranta ei vastannut tarkkuudeltaan sähköistä EKG-pohjaista seurantaa, totesimme, että jotkin mitatut parametrit olivat riittävän tarkkoja, jotta niitä voitaisiin mahdollisesti käyttää jatkossa laajemmissa kliinisissä tutkimuksissa.

Vaikka hyvänlaatuisiksi luokiteltavat sairaudet, kuten oireileva paksusuolen divertikuloosi ja tulehdukselliset suolistosairaudet, edellyttävät edelleen kirurgista hoitoa, on suolistosyöpä selvästi yleisin syy suolen typistykselle. Vuonna 2020 Euroopassa todettiin 507 044 uutta suolistosyöpätapausta, mikä vastasi 12,9:ää prosenttia kaikista uusista syöpätapauksista. Noin kymmenen prosenttia uusista syöpäpotilaista oli alle 50- vuotiailla. Toisaalta väestön ikääntyessä yhä suurempi osuus leikkauspotilaista on yli 80- vuotiaita. Suolistosyöpä on toiseksi yleisin syöpä naisilla ja kolmanneksi yleisin miehillä. Se aiheuttaa vuosittain 240 797 kuolemaa, eli 12,6 prosenttia kaikista syöpäkuolemista. Vuonna 2018 suolistosyövän suorat ja epäsuorat kustannukset Euroopassa olivat yhteensä 19 miljardia euroa. Vaikka konservatiivisessa hoidossa on tapahtunut edistystä, leikkaus on edelleen ainoa parantava hoitomuoto.

Perinteisessä leikkauksessa poistetaan kasvaimen lisäksi myös kyseisen suolenosan välittömässä läheisyydessä olevat imusolmukkeet (D1-taso) ja vaihtelevissa määrin alueelle verta tuovien suonien myötäisesti sijaitsevia imusolmukkeita (D2- taso). D3 tason imusolmukkeet sijaitsevat suoliliepeen tyvessä ja niitä ei perinteisessä leikkaustekniikassa poisteta. Hohenberger kollegoineen ehdotti vuonna 2009 entistä radikaalimpaa leikkaustekniikkaa, <i>complete mesocolic excision</i>, CME. CME tekniikassa painotetaan leikkauksen suorittamista noudattaen jo sikiökaudella muodostuneita kudosrajoja ja lisäksi D3 tason imusolmukkeet poistetaan yhdessä kasvaimen kanssa. Kuitenkin vielä nykyäänkin CME-tekniikkaa koskevat tulokset perustuvat pitkälti retrospektiivisiin tutkimuksiin, joissa potilaat on leikattu mahdollisesti vuosikymmeniä sitten avoimella tekniikalla tai yhdistelmällä avointa ja laparoskooppista tekniikkaa. Saadaksemme uutta tietoa CME-tekniikasta mini-invasiivisessa kirurgiassa vertailimme tähystystekniikalla suoritettua CME-dissektiota perinteiseen D2- tasoiseen laparoskooppiseen suolistosyöpäkirurgiaan.

Tutkimuksessamme vertailimme tietoja Keski-Suomen keskussairaalasta (CM ryhmä, 325 potilasta) ja Päijät-Hämeen keskussairaalasta (perinteinen leikkaustekniikka, 340 potilasta) vuosilta 2007–2016. Potilailla oli UICC-luokituksen vaiheen I–III adenokarsinooma. Vaikka CME-leikkaustekniikka tuotti pidempiä leikkauspreparaatteja ja enemmän imusolmukkeita, ei tilastollisesti merkitseviä eroja kokonais- tai syöpäspesifissä eloonjäämisessä havaittu. Molempien sairaaloiden kokonais- sekä tautispesifiset selviytymisluvut edustivat hyvää kansainvälistä tasoa.

Kun leikkauspreparaatti on poistettu, seuraa leikkauksen kriittinen vaihe, suoliliitoksen muodostaminen. Onnistuneen suoliliitoksen edellytyksiä ovat mekaaninen tiiviys, riittävä verenkierto sekä saumaan kohdistuvan venytyksen välttäminen. Suolisauman verenkierron arviointi on haastavaa jopa kokeneille kirurgeille. Indosyaniinivihreää (ICG) on käytetty jo vuosikymmenten ajan kudosten verenkierron arvioinnissa, mutta sen teho suolisauman verenkierron arvioinnissa on epäselvä ja perustuu pääasiassa retrospektiivisiin tutkimuksiin tai satunnaistettuihin tutkimuksiin, joiden kohteena on peräsuolisyöpäleikkaus. Paksusuolikirurgian osalta ICG:n käytöstä oikeanpuoleisissa typistyksissä ei ollut tutkimuksemme suunnitteluvaiheessa lainkaan satunnaistettuja tutkimuksia. Tutkimukseemme osallistui 1 136 potilasta viidessä suomalaisessa sairaalassa vuosina 2018–2023. Kokonaisuutena arvioituna ICG:n käyttö ei vähentänyt suolisauman pettämistä. Vasemmanpuoleisissa typistyksissä ICG:n käytöstä saattaa olla hyötyä, vaikka tutkimuksessamme ero ei aivan saavuttanut tilastollista merkitsevyyttä.

At the beginning of the twentieth century, the only way to perform abdominal surgery was by making a large incision, a laparotomy, to gain access to affected organs. Laparotomy is associated with significant morbidity, such as incisional hernias and adhesions. It is also quite painful for the patient, necessitating the use of opioids for postoperative pain management. Opioids, in turn, have several undesired effects, including nausea and prolonged postoperative ileus. To combat these issues, minimally invasive techniques were developed in the 1980s and 1990s. Between 2000 and 2010, several multicenter randomized controlled trials demonstrated that minimally invasive colorectal surgery is non-inferior oncologically compared to open surgery. The accumulating research data in the 2010s and 2020s have shown that even the extended dissections can be safely carried out minimally invasively.

Minimally invasive surgery allows for smaller incisions, less pain, and faster recovery times, and it is now considered the standard of care in most developed countries. The purpose of this dissertation is to examine the critical phases of minimally invasive surgical treatment of colorectal cancer and to explore new perspectives and solutions for improving care. There is an ongoing process to optimize overall perioperative care, called Enhanced Recovery After Surgery (ERAS). Optimal ERAS care can even facilitate ambulatory colorectal surgery. This, of course, means that the patients are spending more time and at earlier stages of recovery outside the hospital and traditional postoperative follow-up. There clearly is a call for novel ways to monitor the patient’s recovery.

Heart rate and heart rate variability (HRV) respond to stress and acute infections. At the same time, wrist-worn devices, such as smartwatches, and other wearables like the Oura ring with photoplethysmography (PPG) capability, have become increasingly common. We were curious to know whether HRV could be measured reliably from the wrist using PPG, in comparison to traditional ECG-based Holter monitoring. We also wanted to explore if PPG could be considered for ambulatory postoperative patient monitoring in the future. We measured HRV in 31 patients after minimally invasive colorectal surgery using a PulseOn wrist monitor and a standard Holter device (Faros 360). Although PPG did not match the accuracy of ECG-based monitoring, we found that some measured parameters were sufficiently accurate to potentially be used in larger clinical studies in the future.

Although several benign conditions, such as inflammatory bowel disease and symptomatic diverticular disease, require surgical intervention, the leading indication for colorectal surgery remains colorectal cancer. In 2020, a total of 507,044 patients were diagnosed with colorectal cancer in Europe, representing 12.9% of all new cancer cases.

Approximately one out of ten of the newly diagnosed patients was under the age of 50. On the other hand, with an aging population, an increasing proportion of patients undergoing operations are over 80 years old. Colorectal cancer is the second most common cancer in women and the third most common in men. It causes 240,797 deaths annually, accounting for 12.6% of all cancer-related deaths. In 2018, the direct and indirect costs of colorectal cancer in Europe amounted to 19 billion euros. Although conservative treatments have advanced, surgery remains the only curative option.

Hohenberger and colleagues proposed in 2009 a more radical, standardized surgical technique, the complete mesocolic excision (CME). In addition to performing the dissection along the embryological planes, which serve as borders between the abdominal organs, such as the bowel and its mesentery, and the retroperitoneal space, the extent of lymph node dissection was also more extensive. The traditional technique removed the lymph nodes next to the bowel wall (D1 nodes) and, to a varying degree, also the nodes along the course of supplying vessels (D2 nodes). D3 nodes are located at the root of the mesentery and are not dissected in traditional techniques. The CME proposed by Hohenberger and the Japanese D3 dissection also remove these nodes. However, even at the time of writing this, the results related to the CME technique are largely based on retrospective studies in which some patients were operated on decades ago using open or a mix of open and laparoscopic techniques.

We compared laparoscopic CME dissection with the traditional laparoscopic technique to obtain new information about the use of CME in minimally invasive surgery. Our study compared retrospective data from the Central Hospital of Central Finland (CME group, 325 patients) and Päijät-Häme Central Hospital (traditional technique, 340 patients) from 2007 to 2016. The patients had UICC stage I–III adenocarcinoma. Although the CME technique produced longer surgical specimens and more harvested lymph nodes, the overall and cancer-specific survival rates were comparable between the hospitals and met the contemporary international standards.

After careful ligation of the vessels and removal of the specimen, the next critical step in the procedure is the construction of the anastomosis. The requirements for a successful anastomosis include mechanical airtightness, adequate blood flow, and the avoidance of tension on the suture line. Assessing the perfusion of the anastomosis is challenging, even for experienced surgeons. Indocyanine green (ICG) has been used for decades to evaluate tissue perfusion, but evidence of its effectiveness in assessing anastomotic perfusion is not conclusive. Before 2020, the evidence was largely based on retrospective studies or randomized trials focusing on rectal cancer surgery. At the time our study was designed, no randomized trials existed regarding the use of ICG in right-sided colectomies. Our prospective, randomized study included 1,136 patients from five Finnish hospitals between 2018 and 2023. Overall, ICG use did not reduce anastomotic leakage. Left-sided colectomies can possibly benefit from ICG fluorescent imaging, even though our results did not reach statistical significance.