The intraluminal administration of Indocyanine green as a method of intraoperative diagnostics of machine suture incompetence in experimental cases of longitudinal gastric resection

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Bariatric surgery represents an actively developing surgery field. With this, thanks to using modern automated methods of dissecting and suturing the tissues, a significant decrease is observed in the number of postoperative complications. At the same time, the problem of surgical suture incompetence remains topical even at the present times. The traditional methods of intraoperative diagnostics of incompetence are the provocative tests: the methylene blue test and the air leak test. One of the promising methods for intraoperative control during surgery is the use of fluorescent visualization in the near infrared range using the indocyanine green (ICG).

AIM: Evaluate the informativity of intraoperative diagnostics of machine suture incompetence during the longitudinal gastric resection using fluorescent visualization with indocyanine green (ICG) by using the pig model to imitate various reasons of incompetence and to control surgical complications using morphological tests.

METHODS: The research was carried out with using 20 pigs, each of which underwent the longitudinal gastric resection. The animals were distributed into the following experimental groups: the control group with performing standard longitudinal gastric resection (n=4) and the tests groups with longitudinal gastric resection and modeling of two variants of mechanical reasons of incompetence (n=12), as well as the local ischemia group (n=4). Intraoperationally, the gastric lumen was filled with a solution containing methylene blue and indocyanine green, after which, an evaluation was performed of the developed staining or Indocyanine green fluorescence visualization. Besides, in the ischemia group, ICG was administered intravenously. On Day 7 after surgery, samples were taken for histological examination.

RESULTS: In 10 out of 11 experiments with the mechanical factor of modeling used to stimulate the machine suture incompetence, ICG visualization was found, with the ingress of methylene blue found in two cases out of 11, respectively. In 90% of the cases, the transudation of ICG corresponded to significant signs of inflammation, with the ingress of methylene blue being found only in 20% of the cases.

CONCLUSION: The method of intraluminal administration of Indocyanine green in “mechanical” models of machine suture incompetence upon longitudinal gastric resection is more informative comparing to the introduction of methylene blue. Data from fluorescent ICG-angiography completely correspond to the location of ischemia modeling area.

About the authors

Aleksandr A. Kovalev

Almazov National Medical Research Centre

Author for correspondence.
Email: yathr@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6112-1805
SPIN-code: 4296-9290
Russian Federation, Saint Petersburg

Oleg V. Kornyushin

Almazov National Medical Research Centre

Email: o.kornyushin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3454-4690
SPIN-code: 4525-2712

MD, PhD, Associate Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Garry V. Papayan

Almazov National Medical Research Centre; Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Email: pgarry@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6462-9022
SPIN-code: 7327-7837

Cand. Sci. (Technology)

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Vitaliy V. Masley

Almazov National Medical Research Centre

Email: vitalijmaslej04@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1278-0986
Russian Federation, Saint Petersburg

Aleksandr E. Neimark

Almazov National Medical Research Centre

Email: sas_spb@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4925-0126
SPIN-code: 6554-3217

MD, PhD, Associate Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Irina A. Zelinskaya

Almazov National Medical Research Centre

Email: irina.selinskaja@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1971-3444
SPIN-code: 1203-7167
Russian Federation, Saint Petersburg

Yana G. Toropova

Almazov National Medical Research Centre

Email: yana.toropova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1629-7868
SPIN-code: 2020-4213

Dr. Sci. (Biology), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Natalia Y. Semenova

Almazov National Medical Research Centre

Email: natyciel87@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4069-0678
SPIN-code: 3566-4723

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Saint Petersburg

Vsevolod A. Zinserling

Almazov National Medical Research Centre

Email: zinserling@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7361-1927
SPIN-code: 4601-1482

MD, PhD, Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Anastasia V. Starzhevskaya

Almazov National Medical Research Centre

Email: nastya.starzhevskaya@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0057-8710
SPIN-code: 4234-1070
Russian Federation, Saint Petersburg

Ivan N. Danilov

Almazov National Medical Research Centre

Email: ivandanilov75@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9540-7812
SPIN-code: 3267-5056

MD, PhD

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Gagner M. The future of sleeve gastrectomy. Eur Endocrinol. 2016;12(1):37–38. doi: 10.17925/EE.2016.12.01.37
  2. Thaher O, Driouch J, Hukauf M, et al. Is development in bariatric surgery in Germany compatible with international standards? A review of 16 years of data. Updates Surg. 2022;74(5): 1571–1579. EDN: DLUXLY doi: 10.1007/s13304-022-01349-8
  3. Csendes A, Braghetto I, León P, Burgos AM. Management of leaks after laparoscopic sleeve gastrectomy in patients with obesity. World J Gastrointestinal Surg. 2010;14(9):1343–1348. EDN: LMFTAG doi: 10.1007/s11605-010-1249-0
  4. Jurowich C, Thalheimer A, Seyfried F, et al. Gastric leakage after sleeve gastrectomy-clinical presentation and therapeutic options. Langenbecks Arch Surg. 2011;396(7):981–987. EDN: OFVBQN doi: 10.1007/s00423-011-0800-0
  5. Ali M, El Chaar M, Ghiassi S, et al.; American Society for Metabolic and Bariatric Surgery Clinical Issues Committee. American Society for Metabolic and Bariatric Surgery updated position statement on sleeve gastrectomy as a bariatric procedure. Surg Obesity Related Dis. 2017;13(10):1652–1657. doi: 10.1016/j.soard.2017.08.007
  6. Márquez MF, Ayza MF, Lozano RB, et al. Gastric leak after laparoscopic sleeve gastrectomy. Obesity Surg. 2010;20(9): 1306–1311. EDN: HIMCGO doi: 10.1007/s11695-010-0219-7
  7. Baker RS, Foote J, Kemmeter P, et al The science of stapling and leaks. Obesity Surg. 2004;14(10):1290–1298. EDN: XTXKRO doi: 10.1381/0960892042583888
  8. De la Matta-Martín M, Acosta-Martínez J, Morales-Conde S, Herrera-González A. Perioperative morbi-mortality associated with bariatric surgery: From systematic biliopancreatic diversion to a tailored laparoscopic gastric bypass or sleeve gastrectomy approach. Obesity Surg. 2012;22(7):1001–1007. doi: 10.1007/s11695-012-0653-9
  9. Sethi M, Zagzag J, Patel K, et al. Intraoperative leak testing has no correlation with leak after laparoscopic sleeve gastrectomy. Surg Endoscopy. 2016;30(3):883–891. EDN: MQQCIB doi: 10.1007/s00464-015-4286-7
  10. Alizadeh RF, Li S, Inaba C, et al. Risk factors for gastrointestinal leak after bariatric surgery: MBASQIP analysis. J Am College Surg. 2018;227(1):135–141. doi: 10.1016/j.jamcollsurg.2018.03.030
  11. Yolsuriyanwong K, Ingviya T, Kongkamol C, et al. Effects of intraoperative leak testing on postoperative leak-related outcomes after primary bariatric surgery: An analysis of the MBSAQIP database. Surg Obesity Related Dis. 2019;15(9): 1530–1540. doi: 10.1016/j.soard.2019.06.008
  12. Jung JJ, Jackson T, Gordon L, Hutter MM. Intraoperative leak test is associated with lower postoperative bleed rate in primary sleeve gastrectomy: A propensity matched analysis of primary and revision bariatric surgery using the MBSAQIP database. Surg Endoscopy. 2022;36(1):753–763. EDN: FLNAWC doi: 10.1007/s00464-020-08264-2
  13. Papayan G, Akopov A. Potential of indocyanine green near-infrared fluorescence imaging in experimental and clinical practice. Photodiagnosis Photodynamic Ther. 2018;(24): 292–299. EDN: LAHJHQ doi: 10.1016/j.pdpdt.2018.10.011
  14. Pavone G, Fersini A, Pacilli M, et al. Anastomotic leak test using indocyanine green during laparoscopic Roux-en-Y gastric bypass: A cohort study. Ann Med Surg. 2022;84:104939. EDN: JCSQHW doi: 10.1016/j.amsu.2022.104939
  15. Pavone G, Fersini A, Pacilli M, et al. Can indocyanine green during laparoscopic sleeve gastrectomy be considered a new intraoperative modality for leak testing? BMC Surg. 2022;22(1):341. EDN: FAKARQ doi: 10.1186/s12893-022-01796-5
  16. Mangano A, Valle V, Dreifuss NH, et al. Role of Indocyanine Green (ICG)-enhanced fluorescence in primary and revisional bariatric surgery: Narrative overview of selected literature and intraoperative surgical videos. Surg Technolog Int. 2022;40: 79–84. doi: 10.52198/22.STI.40.GS1517
  17. Ortega CB, Guerron AD, Yoo JS. The use of fluorescence angiography during laparoscopic sleeve gastrectomy. J Society Laparoendoscopic Surg. 2018;22(2):e2018.00005. doi: 10.4293/JSLS.2018.00005
  18. Kalmar CL, Reed CM, Peery CL, Salzberg AD. Intraluminal indocyanine green for intraoperative staple line leak testing in bariatric surgery. Surg Endoscopy. 2020;34(9):4194–4199. EDN: TYKNME doi: 10.1007/s00464-020-07606-4
  19. Hagen ME, Diaper J, Douissard J, et al. Early experience with intraoperative leak test using a blend of methylene blue and indocyanine green during robotic gastric bypass surgery. Obesity Surg. 2019;29(3):949–952. EDN: DRFFZJ doi: 10.1007/s11695-018-03625-2
  20. Gumbs AA, Gagner M, Dakin G, Pomp A. Sleeve gastrectomy for morbid obesity. Obesity Surg. 2007;17(7):962–969. doi: 10.1007/s11695-007-9151-x
  21. Патент РФ на изобретение № RU 2707377 C1. Ковалев А.А., Корнюшин О.В., Папаян Г.В., и др. Способ интраоперационной визуализации нарушения герметичности аппаратного шва при продольной резекции желудка. [Patent RUS № RU 2707377 C1. Kovalev AA, Kornyushin OV, Papayan GV, et al. Method for intraoperative visualization of breach of tightness of a machine stitch in longitudinal gastrectomy. (In Russ.)] Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2707377C1/ru. Дата обращения: 15.08.2024.
  22. Carrano FM, Di Lorenzo N. The use of indocyanine green in bariatric surgery: A systematic review. J Gastric Surg. 2020;2(2):41–44. doi: 10.36159/jgs.v2i2.47
  23. Hsu A, Mu SZ, James A, et al. Indocyanine green in bariatric surgery: A systematic review. Obesity Surg. 2023;33(11): 3539–3544. EDN: OCMSFW doi: 10.1007/s11695-023-06801-1
  24. Henne-Bruns D, Kreischer HP, Schmiegelow P, Kremer B. Reinforcement of colon anastomoses with polyglycolic acid mesh: An experimental study. Eur Surg Res. 1990;22(4): 224–230. doi: 10.1159/000129105
  25. Hoeppner J, Crnogorac V, Hopt UT, Weiser HF. The pig as an experimental model for colonic healing study of leakage and ischemia in colonic anastomosis. J Investigative Surg. 2009;22(4):281–285. doi: 10.1080/08941930903040098
  26. Nordentoft T, Sørensen M. Leakage of colon anastomoses: Development of an experimental model in pigs. Eur Surg Res. 2007;39(1):14–16. doi: 10.1159/000096975
  27. Frattini F, Lavazza M, Mangano A, et al. Indocyanine green-enhanced fluorescence in laparoscopic sleeve gastrectomy. Obesity Surg. 2015;25(5):949–950. EDN: HOWJFI doi: 10.1007/s11695-015-1640-8
  28. Billy H, Jones G. Indocyanine green mesenteric angiography as an intraoperative assessment of bowel perfusion in revisional and primary bariatric operations. Assessment of 50 cases, operative findings and surgical interventions taken. Surg Obesity Related Dis. 2019;15(10):S228. doi: 10.1016/j.soard.2019.08.488
  29. Di Furia M, Romano L, Salvatorelli A, et al. Indocyanine green fluorescent angiography during laparoscopic sleeve gastrectomy: Preliminary results. Obesity Surg. 2019;29(12):3786–3790. EDN: OTVGYN doi: 10.1007/s11695-019-04085-y

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. a, b — ICG leakage between the stitched walls of the stomach distal to the hardware suture line when simulating incompetence by unbending the hardware suture staples. c, d — “Point leakage” of ICG along the inner row of the staple seam when simulating failure by using cassettes with a lower staple height.

Download (2MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Representative photographs of the features of inflammatory infiltration in the hardware suture area in samples of different groups. a — “control”, the formation of dense layers of collagen fibers between muscle bundles in the damage zone, weak inflammatory infiltration is represented by single lymphocytes. b — “ischemia”, locally areas of necrosis with strong inflammatory infiltration. c — “removal of staples”, acute inflammation, severe inflammatory infiltration, predominantly neutrophilic and eosinophilic. d — “height of staples”, acute plethora of granulation tissue, severe inflammatory infiltration, fibrin on the surface. Hematoxylin-eosin staining, magnification 100×.

Download (3MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a 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».