Hybrid thoracic NOTES : a translational research project

Abstract

Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery (NOTES) is considered the next step on minimally invasive surgery. NOTES uses endoscopes entering through any single or combination of natural orifices - mouth, urethra, vagina, and anus, in order to perform surgery inside the thorax or the abdomen. Its main purpose is providing scarless and less painful surgery to patients. To perform NOTES in the thorax, gastroenterologists and surgeons have focused mainly on transesophageal access. Although the esophagus gives a direct access to the mediastinum and the pleural cavity, this hollow tube is in direct relation with important vital organs, namely heart, great vessels, vagus and phrenic nerves and all the respiratory tract. This makes an inside-out esophagotomy very risky. We suggested adding a single transthoracic port, in order to visualize and control the exact site of esophagotomy creation. We hypothesized that this hybrid approach would also be useful to tackle some of the hurdles of transesophageal endoscopic surgery. A single transthoracic port would permit the introduction of rigid instruments (for effective triangulation and counter-traction), insufflation of carbon dioxide (CO2) and monitoring pneumothorax pressure. The aims of this PhD thesis were delineated to test the reliability of hybrid thoracic NOTES to perform thoracoscopic complex procedures. We carried out three experimental protocols in the porcine model with survival assessment - upper lobe pulmonary lobectomy, left atrial appendage (LAA) ligation, and thymectomy. In this last protocol we tested hybrid transesophageal access in the human cadaver. In all the experiments, transesophageal access was created under transthoracic thoracoscopic visual control without incidents. Instruments were inserted both through the esophagus and through the thoracic wall, permitting dissection, coagulation, ligation and suture, mimicking the two hands of a surgeon. All the procedures had pneumothorax pressure controlled by connecting a CO2 insufflator tube to the transthoracic port. The site of transthoracic entry was useful for postoperative drainage. Taking all together, the results of our experiments prove that hybrid thoracic NOTES is reliable. Looking at the recent widespread of submucosal endoscopic dissection in esophageal procedures, in particular the per-oral endoscopic myotomy (POEM) for achalasia patients, we believe that translation of thoracic NOTES to humans might not take long. When time comes, we should keep in mind that hybrid thoracic NOTES is the safest way to go.

A Cirurgia Endoscópica Transluminal por Orifício Naturais, mais conhecida por NOTES (Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery) é considerada o próximo passo evolutivo na cirurgia minimamente invasiva. O NOTES utiliza endoscópios introduzidos por um ou mais orifícios naturais – boca, uretra, vagina e ânus, de forma a permitir a execução de cirurgias dentro do tórax ou do abdómen. Os principais objectivos do NOTES são oferecer ao doente uma cirurgia sem cicatriz e menos dolorosa. No NOTES torácico, gastroenterologistas e cirurgiões têm se focado a sua atenção no acesso transesofágico. Embora o esófago permita um acesso directo à cavidade pleural e ao mediastino, este tubo oco está em relação directa com órgãos vitais, nomeadamente o coração, os grandes vasos, os nervos vagos e frénicos assim como a maior parte do trato respiratório. Isto faz da esofagotomia de dentro para fora, um procedimento arriscado. O nosso grupo sugeriu acrescentar ao acesso transesofágico um port único trans-torácico, de forma a conseguir-se um bom controlo visual do local da esofagotomia. Colocámos a hipótese de esta abordagem híbrida poder ser a solução de outros problemas do NOTES transesofágico. A introdução de um port trans-torácico permitiria a introdução de instrumentos rígidos (para uma triangulação e contra-tracção eficazes), a insuflação de dióxido de carbono e a monitorização da pressão do pneumotórax criado. Os objectivos desta tese foram desenhados para testar a eficácia e a segurança do NOTES torácico híbrido na execução de procedimentos toracoscópicos complexos. Foram realizados três protocolos experimentais no modelo do porco com sobrevida – lobectomia pulmonar superior esquerda, laqueação do apêndice auricular esquerdo e timectomia. Testámos também o acesso transesofágico híbrido no cadáver humano. Em todas as experiências, o acesso transesofágico foi criado sob contolo toracoscópico trans-torácico, sem incidentes. Os instrumentos de trabalho foram introduzidos pelo esófago e pela parede torácica permitindo dissecção, coagulação, laqueação e sutura, mimetizando as duas mãos de um cirurgião. Todos os procedimentos foram realizados sob pneumotórax controlado, ligando o insuflador de dióxido de carbono ao port trans-torácico. O local de entrada do port trans-torácico serviu para a colocação do dreno torácico no pós-operatório imediato. Resumindo, os resultados das nossas experiências provam que o NOTES torácico híbrido é seguro e eficaz. Olhando para a recente aceitação e disseminação das técnicas de dissecção endoscópica submucosa para procedimentos no esófago, em particular a miotomia endoscópica para o tratamento da acalásia, acreditamos que a translacção do NOTES torácico poderá ser tentada num futuro muito próximo. Quando esse dia chegar, deveremos ter em mente que o NOTES torácico híbrido é a forma mais segura de o fazer.