Method of Objective Assessment of Intestinal Viability Using “Smart Light” Polychrome LED Light Source for Contrast Imaging of Biological Tissues during Surgical Operations

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Introduction. Diseases accompanied by a violation of the blood supply to the intestinal wall occupy one of the main places in urgent surgery of the abdominal organs. Intraoperative assessment of intestinal viability is one of the most difficult tasks and plays a leading role in determining the volume of surgical aid, predicting the course of the postoperative period.
Aim. To study the possibility of using contrast imaging using a controlled polychrome LED light source to assess the viability of the intestinal wall of a model animal in conditions of acute ischemia.
Materials and methods. The work is based on the results of experimental studies conducted on 15 clinically healthy sexually mature laboratory rats. The simulation of acute small intestine ischemia lasting from 15 minutes to 12 hours was performed by ligation of the major vessels. Each animal underwent a relaparotomy after a corresponding time interval. The intestine was extracted from the abdominal cavity and visual parameters of wall necrosis were assessed using the Kerte method and using a polychrome LED light source for contrast imaging of biological tissues during surgery. After determining the visual signs of necrosis, intestinal fragments were submitted for pathomorphologic examination. The study was ended by removing the animal from the experiment according to the protocol approved by the Ethics Committee.
Results. The spectral composition of the light source providing the most reliable detection of necrosis of the intestinal wall is represented by two spectral bands with maximum wavelengths of λpeak = 503 nm, λpeak = 594 nm and an approximate ratio of band intensities of 2:1. By morphological study, the following intervals were found to be significant when simulating small intestinal ischemia in the experiment: 1 hour after ligation - time of onset of ischemia, 6 hours - time when ischemia is reversible, and 12 hours - time when small intestine necrosis is recorded.
Conclusions. The use of a controlled shadowless semiconductor light source for contrast imaging of biological tissues during surgery in the selected mode improves the definition of visual parameters of intestinal viability.

Толық мәтін

##article.viewOnOriginalSite##

Авторлар туралы

Nikita Adamenkov

Orel State University; N.A. Semashko Emergency Hospital

Email: nikita-ad@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0238-2941
SPIN-код: 3348-8250

postgraduate student of the Department of Specialized Surgical Disciplines; surgeon  

Ресей, 95 Komsomolskaya str., Orel, Oryol region, 302026, Russia; 302027, Orel region, the city of Orel, Matveeva str., 9

Igor Kozlov

Orel State University named after I.S. Turgenev

Email: igor57_orel@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4625-9267
SPIN-код: 5192-8450

research intern at the Scientific Research Center of Biomedical Photonics

Ресей, 95 Komsomolskaya str., Orel, Oryol region, 302026, Russia

Alexander Palalov

Orel State University named after I.S. Turgenev

Email: d.alexanderpalalov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4295-9968
SPIN-код: 8216-4277

trainee researcher at the Laboratory of Cellular Physiology and Pathology of the Biomedical Photonics Research Center, assistant of the Department of Histology, Cytology and Embryology

Ресей, 95 Komsomolskaya str., Orel, Oryol region, 302026, Russia

Andrey Aladov

Submicron Heterostructures for Microelectronics, Research & Engineering Center Russian Academy of Science

Email: aladov@mail.ioffe.ru
ORCID iD: 0000-0001-8009-7647
SPIN-код: 6514-3771

Ph.D., Senior Researcher

Ресей, 26 Politechnicheskaya Street, Saint Petersburg, 194021, Russian Federation

Anton Chernyakov

Submicron Heterostructures for Microelectronics, Research & Engineering Center Russian Academy of Science

Email: chernyakov.anton@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8153-9512
SPIN-код: 5064-1637

Ph.D., Senior Researcher 

Ресей, 26 Politechnicheskaya Street, Saint Petersburg, 194021, Russian Federation

Elena Potapova

Orel State University named after I.S. Turgenev

Email: potapova_ev_ogu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9227-6308
SPIN-код: 9315-8770

Ph.D., Associate Professor, Senior Researcher at the Scientific and Technological Center for Biomedical Photonics

Ресей, 95 Komsomolskaya str., Orel, Oryol region, 302026, Russia

Andrian Mamoshin

Orel State University named after I.S. Turgenev; Orel Regional Clinical Hospital

Email: dr.mamoshin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1787-5156
SPIN-код: 2553-1200

M.D., Associate Professor, Senior Researcher at the Scientific and Technological Center of Biomedical Photonics, Professor of the Department of Specialized Surgical Disciplines; surgeon

Ресей, 95 Komsomolskaya str., Orel, Oryol region, 302026, Russia; 302028, Orel region, Orel, Victory Boulevard, 10

Andrey Dunaev

Orel State University named after I.S. Turgenev

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: dunaev@bmecenter.ru
ORCID iD: 0000-0003-4431-6288
SPIN-код: 8128-3093

M.D., Associate Professor, Leading Researcher, Scientific and Technological Center of Biomedical Photonics

Ресей, 95 Komsomolskaya str., Orel, Oryol region, 302026, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Zachariah SK. Adult necrotizing enterocolitis and non occlusive mesenteric ischemia. J. Emergencies, Trauma Shock. 2011; 4(3): 430-432. http://doi.org/10.4103/0974-2700.83881
  2. Kluiko D, Korik V. Therapeutic and Diagnostic Tactics for Adhesive Small Bowel Obstruction: Literature Review. Surg. East. Eur. 2021; 10(2): 220-227. http://doi.org/10.1002/ams2.587 (in Russ.)
  3. Urbanavičius L, Pattyn P, Putte DV, Venskutonis D. How to assess intestinal viability during surgery: A review of techniques. World J Gastrointest Surg. 2011; 3(5): 59-69. http://doi.org/10.4240/wjgs.v3.i5.59
  4. Bryski MG, Frenzel Sulyok LG, Kaplan L, Singhal S, Keating JJ. Techniques for intraoperative evaluation of bowel viability in mesenteric ischemia: A review. Am. J. Surg. 2020; 220(2): 309-315. http://doi.org/10.1016/j.amjsurg.2020.01.042
  5. Zakharenko AA., Belyaev MA., Trushin AA., Zaitsev DA., Kursenko RV. Intraoperative assessment of intestinal wall viability (literature review). Vestnik hirurgii imeni I.I. Grekova. 2020; 179(1): 82-88. (in Russ.) http://doi.org/10.24884/0042-4625-2020-179-1-82-88
  6. Karliczek A, Harlaar NJ, Zeebregts CJ, Wiggers T, Baas PC, Van Dam GM. Surgeons lack predictive accuracy for anastomotic leakage in gastrointestinal surgery. Int J Colorectal Dis. 2009; 24: 569-576. http://doi.org/10.1007/s00384-009-0658-6
  7. Rukovodstvo po neotlozhnoj hirurgii organov bryushnoj polosti. Rukovodstvo dlya vrachej. 2-e izdanie. Pod red. Savelyev VS. М.: МIА. 2020; 544. (in Russ.)
  8. Ermolov AS, Lebedev AG, Titova GP, Yartsev PA, Selina IE, Reznitsky PA, Alekseechkina OA, Kaloeva OH, Shavrina NV, Evdokimova OL, Zhigalkin RG. The difficulties of diagnosis and treatment of non-occlusive mesenteric circulatory disorders. Khirurgiya. Zurnal im. N.I. Pirogova. 2015; 12:24‑32. (in Russ.) https://doi.org/10.17116/hirurgia20151224-32
  9. Ito K, Higashi H, Hietanen A, Fält P, Hine K, Hauta-Kasari M, Nakauchi S. The Optimization of the Light-Source Spectrum Utilizing Neural Networks for Detecting Oral Lesions. J. imaging. 2022; 9(1): 7. http://doi.org/10.3390/jimaging9010007
  10. Mamoshin AV, Seregina ES, Potapova EV, Shepeleva AI, Dunaev AV, Alyanov AL, Ivanov AE, Aladov AV. Optimization of operating field lighting using dynamically controlled semiconductor light sources. Fundamentalnye i prikladnye problemy tehniki i tehnologii. 2018; 6(332): 119-125. (in Russ.)
  11. Aladov AV, Valyukhov VP, Zakheim AL, Kuptsov VD, Mamoshin AV, Potapova EV, Chernyakov AE, Fotiadi AE. Optimization of surgical field illumination to maximize the contrast when biological objects being visualized. St. Petersburg Polytechnical State University Journal. Physics and Mathematics. 2009; 12(4): 79-88. http://doi.org/10.18721/JPM.12408 (in Russ.)
  12. Kurabuchi Y, Nakano K, Ohnishi T, Nakahuchi T, Hauta-Kasari M, Haneishi H. Optimization of Surgical Illuminant Spectra for Organ Microstructure Visualization. IEEE Access. 2019; 7: 70733-70741. http://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2919451
  13. Aladov AV, Zakgeim AL, Semyashkina JV, Chernyakov AE. Dynamically Controlled LED Luminaire for Contrast Visualisation of Biological Tissues During Surgical Procedures. Svetotekhnika. 2021; 29(6): 144-150. http://doi.org/10.33383/2021-059 (in Russ.)
  14. Bertacco A, Dehner CA, Caturegli G, D'Amico F, Morotti R, Rodriguez MI, Mulligan DC, Kriegel MA, Geibel JP. Modulation of Intestinal Microbiome Prevents Intestinal Ischemic Injury. Front. Physiol. 2017; 8: 1064. http://doi.org/10.3389/fphys.2017.01064
  15. Siddique N, Sidike P, Elkin C, Devabhaktuni V. U-net and its variants for medical image segmentation: A review of theory and applications. IEEE Access. 2021; 9: 82031-82057. http://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3086020
  16. Egorov AA, Lysenkova SA, Mazaishvili KV. Convolutional networks for segmentation of large vein images. Vestnik KRAUNCz. Fiziko-matematicheskie nauki. 2020; 31(2): 117-128. (in Russ.) http://doi.org/10.26117/2079-6641-2020-31-2-117-128
  17. Vedyanskaya DA, Kramorov ES, Ratnikov VA, Kashchenko VA. Сurrent methods of intraoperative assessment of tissue perfusion. Clinical Hospital. 2022; 2(34): 42-54. (in Russ.)

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML


Creative Commons License
Бұл мақала лицензия бойынша қол жетімді Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».