Near-infrared fluorescence imaging

Vanaf 2020 staat het onderwerp innovatie hoog op de agenda van de Nederlandse Vereniging voor Heelkunde (NVvH). En dat is niet voor niets! Binnen de heelkunde vindt veel vernieuwing plaats. Het is belangrijk om goede initiatieven onderling uit te wisselen. In dit artikel volgen we Mahdi Al-Taher, gastro-intestinaal en oncologisch chirurg en op dit moment werkzaam als fellow Image-Guided surgery in IRCAD te Straatsburg en vanaf 1 november 2020 ook in het MUMC.

Met dank aan Prof. Dr. L. Stassen en Prof. Dr. N. Bouvy, vakgroep Chirurgie Maastricht UMC+ en Dr. Michele Diana, IRCAD (Research Institute Against Digestive Cancer)

Near-infrared fluorescence imaging
Al-Taher: ‘De afgelopen jaren heb ik mij bezig gehouden met ‘Near-infrared fluorescence imaging (NIRF)’. Dit begon in het kader van mijn promotieonderzoek. De focus van mijn proefschrift was om het potentieel van NIRF-beeldvorming tijdens chirurgische procedures te onderzoeken en om te evalueren hoe deze techniek kan bijdragen aan de verbetering van dergelijke procedures. Mijn interesse was gewekt! Momenteel ben ik hard aan het werk om projecten op te zetten met behulp waarvan deze techniek verder kan worden verfijnd met als uiteindelijk doel om zo een bijdrage te leveren aan de veilige en brede introductie van deze techniek voor de klinische praktijk.’

Eén van de veelbelovende innovaties
Fluorescentie imaging is één van de veelbelovende innovaties in de chirurgie van het afgelopen decennium. Het doel van NIRF is om de chirurgische procedure te begeleiden en de chirurg een real time visualisatie te geven van organen en structuren die niet of onvoldoende met het blote oog kunnen worden gezien. Het voordeel van NIR-licht boven zichtbaar licht is een grotere weefselpenetratiediepte. Hierdoor is het dus mogelijk om als het ware door oppervlakkige weefselstructuren heen te kijken en de onderliggende anatomie zoals de galwegen en ureteren te zien. Bovendien gaat NIRF-beeldvorming gepaard met snelle acquisitietijden (milliseconden), is het gemakkelijk te leren èn te gebruiken. NIRF kan aanzienlijk bijdragen aan de intra operatieve navigatie en daarmee de besluitvorming tijdens de chirurgische procedures verbeteren.

Operaties veiliger en preciezer
Al-Taher vervolgt: ‘Vroeger, voor het laparoscopische tijdperk, maakten we grote incisies en hadden we de organen in onze handen. We konden organen dus niet alleen zien, maar ook voelen. De laparoscopische chirurgie heeft vele voordelen. Een nadeel is echter dat we meer dan ooit afhankelijk zijn van ons zicht. NIRF imaging maakt dat we structuren beter kunnen zien. Met als gevolg dat we dit als een navigatietool kunnen gebruiken tijdens onze ingrepen. Hierdoor wordt de operatie mogelijk veiliger en preciezer.’ NIRF imaging heeft dus grote potentiele voordelen voor de patiënt. Want een veilige en precieze operatie geeft minder complicaties en betere chirurgische uitkomsten. Dit is uiteraard ook van belang voor de chirurg. Uit een Europese database (EURO-FIGS registry) waarin de beoordelingen van de darmperfusie met NIRF worden geregistreerd, blijkt dat een overgrote meerderheid van de chirurgen meer vertrouwen heeft in zijn gemaakte anastomose dankzij NIRF imaging.  Er zijn tevens aanwijzingen dat er minder naadlekkages optreden als er consequenties worden verbonden aan het door NIRF-imaging gegenereerde beeld van de doorbloeding van de darm.

Een relatief goedkope interventie
Enthousiast vertelt Al-Taher verder: ‘De veelgebruikte laparoscopie/robotchirurgie systemen zoals die van KARL STORZ, Intuitive Surgical en Olympus zijn tegenwoordig standaard voorzien van fluorescentiebeeldvormingsapparatuur. Dus de meeste ziekenhuizen hoeven geen speciale apparatuur voor NIRF-beeldvorming meer aan te schaffen. Als gevolg hiervan zijn in de meeste gevallen de enige extra kosten gerelateerd aan het gebruik van fluorescentiekleurstoffen (Ter illustratie: een fles ICG kost ongeveer 80 euro en hier kunnen minimaal 2 procedures mee worden uitgevoerd). Het is daarom te beschouwen als een relatief goedkope interventie.’

Herkenning anatomische structuren
Mahdi Al-Taher heeft zich voornamelijk bezig gehouden met de intra operatieve anatomische herkenning van structuren. ‘Dus het grootste deel van ons onderzoek had als doel de anatomie beter herkenbaar te maken tijdens de ingrepen. Dit deden we eerst met het reeds klinisch toepasbare Indocyanine groen en Methyleen blauw. Al snel concludeerden wij dat deze kleurstoffen hun beperkingen hebben en zijn we nieuwe kleurstoffen gaan onderzoeken die veelbelovende resultaten hebben laten zijn. Door onze onderzoeksbijdragen hopen wij de toelating tot klinische toepassing van deze kleurstoffen in de kliniek te bespoedigen.’

Working with technicians turns physicians into magicians
Het huidige onderzoek is gericht op alle basiscomponenten van fluorescentiebeeldvorming, zoals het verbeteren van lichtbronnen, NIR-camera's, optica en filters voor lichtverzameling, instrumentbesturing, beeldschermsoftware en hardware. Bovendien is er veel belangstelling voor nieuwe slimme kleurstoffen. Op al deze punten is er een nauwe samenwerking tussen chirurgen, technici en (commerciële) productontwikkelaars. Dit heeft er voor gezorgd dat momenteel een breed scala aan NIRF imaging apparatuur commercieel verkrijgbaar is. Al-Taher: ‘Working with technicians turns physicians into magicians.’ Hij vervolgt: ‘Mijn onderzoek heeft een grote boost gekregen door mijn fellowship Image-Guided surgery in IRCAD, Strasbourg, waarin we meerdere studies in samenwerking met het MUMC hebben opgezet. In IRCAD hebben we ongekende mogelijkheden tot het verrichten van translationeel onderzoek in een bijzonder innovatieve omgeving. Hier heb ik het afgelopen jaar dankbaar gebruik van gemaakt.’

Nog in de kinderschoenen
De lijst van collega’s die zich bezighoudt met fluorescentie imaging is de afgelopen jaren in een hoog tempo toegenomen. Al-Taher: ‘Het is niet mogelijk om een lijst te geven zonder abusievelijk collega’s te vergeten. De vele klinische en pre-klinische studies die in Nederlandse expertise centra (zoals in Leiden, Groningen en Maastricht) de afgelopen jaren zijn uitgevoerd, hebben er voor gezorgd dat Nederland internationaal als één van de voorlopers op het gebied van NIRF imaging wordt gezien.’ Ondanks de vele onderzoeken die reeds gepubliceerd zijn, de sterke internationale interesse in deze innovatie en de vooruitgang die is geboekt, staat NIRF nog in de kinderschoenen. Al-Taher: ‘We komen nu langzaamaan in de fase waarin NIRF imaging haar werkelijke waarde voor de kliniek gaat laten zien. Er zijn momenteel veel klinische trials gaande die gericht zijn op de introductie van zogenaamde ‘Smart Dyes’. Als gevolg hiervan wordt het mogelijk om echte precisie chirurgie uit te voeren. Bovendien is er een enorme interesse van de industrie voor de verdere ontwikkeling van NIRF imaging apparatuur. Ik verwacht dat er in de komende 5-10 jaar een grote vooruitgang geboekt zal worden voor de praktische toepassingen van NIRF imaging in de dagelijkse klinische praktijk.

Voetnoot
Als gevolg van de toename van het aantal coronabesmettingen hebben we onze plannen om in Straatsburg bij IRCAD te gaan filmen moeten uitstellen. Een video houdt u van ons tegoed!