Development and evaluation of a training model for a hand-sewn duodenojejunal anastomosis technique with the Radius-Surgical-System.

Abstract

Background: Surgical training in general has seen a profound change since the introduction of laparoscopic surgery. Simulation training, learning curves and performance indicators are important concepts for skill training as well as new surgical technique development. There is growing concern over avoidable complications related to surgeon inexperience. Bariatric surgery is an increasingly important field where advanced laparoscopic surgical skills are essential for good patient outcomes. The duodenoenteral anastomosis needed for the Duodenal Switch procedure is a difficult task with increased risk of technical complications. No simulation model has been described that may help train this difficult procedure. Current models have certain disadvantages such as tissue damage and anatomical inaccuracies that limit their use. We set out to develop an adequate model for training laparoscopic intestinal anastomosis and proceded to test the model with a technique for duodenoenteral anastomosis using the Radius Surgical System (RSS).

Methods: Using the Tuebingen Trainer (Richard Wolf, GmbH) we used a stepwise approach to develop an anatomically accurate model of the human foregut from porcine organs. We also measured the mechanical properties of porcine small bowel submitted to different treatments with preserving solutions to arrive at a realistic looking model that retained the characteristics of living/fresh tissue. We used the resulting model to standardize a technique for duodenoenteral anastomosis for which we evaluated the learning process as well as the immediate technical results for three surgeons with an acute anastomotic leak test.

Results: We arrived at a realistic model of the human foregut. We determined the significantly decreased quality of frozen-thawed small bowel regarding tear strength and leak pressure tests when compared with fresh small bowel. We identified a preservation process through which these characteristics are preserved, allowing for a reproducible model that performs reliably in the experimental and training settings. After standardizing an anastomosis technique using the newly developed model, we found a measurable learning effect and identified several potential performance indicators such as time to complete procedure and other task error indicators. We determined that a duodenoenteral anastomosis with the RSS in the experimental model has an average acute leak pressure of 96mbar, which compares favourably with other experimentally measured intestinal anastomosis.

Conclusion: The technique of duodenoenteral anastomosis with the RSS seems feasible and potentially safe. The model we have developed considerably improves on existing training models and its applications may extend beyond bariatric surgery. It has face and content validity and is ready for use as a training tool. The availability of a reliable and reproducible model for training intestinal anastomosis will surely be welcome by surgeons interested in improving the quality of surgical training.

Grundlage: Die chirurgische Ausbildung hat seit der Einführung der laparoskopischen Chirurgie eine tiefgreifende Änderung erfahren. Simulationstraining, Lernkurve und Leistungsindikatoren sind ebenso wichtig für die Verbesserung der operativen Geschicklichkeit wie die Entwicklung neuer Techniken. Die Besorgnis über vermeidbare Komplikationen aufgrund der Unerfahrenheit des Chirurgen nimmt zu. So ist die bariatrische Chirurgie ein zunehmend wichtigerer Bereich, in dem fortgeschrittene laparoskopische Fähigkeiten essentiell das Outcome bestimmen. Ein erhöhtes Risiko technischer Komplikationen besteht bei der Anlage der duodenoenteralen Anastomose, die für den Duodenal Switch benötigt wird. Hierfür existiert kein adäquates Simulationsmodell, an dem diese schwierige Prozedur trainiert werden könnte. Aktuelle Modelle leiden unter Nachteilen wie Gewebsschaden und anatomischer Ungenauigkeit, die ihre Nutzbarkeit stark einschränken. Unser Ziel ist die Entwicklung und Testung eines adäquaten Modells zum Training laparoskopischer intestinaler Anastomosen. Die Testung erfolgt durch das Radius Surgical System (RSS).

Methoden: Mittels des Tübingen Trainer (Richard Wolf, GmbH) näherten wir uns schrittweise der Herstellung eines anatomisch korrekten Modells des menschlichen Darmes aus Schweineorganen. Zudem erfassten wir die mechanischen Eigenschaften des porkinen Dünndarms unter verschiedenen Konservierungslösungen, um ein realistisch aussehendes Modell mit Charakteristiken lebenden Gewebes zu erhalten. Das resultierende Modell nutzten wir, um eine Technik zur duodenoenteralen Anastomosierung zu standardisieren. Wir evaluierten sowohl den Lernprozess, als auch die unmittelbaren technischen Ergebnisse dreier Chirurgen mittels anastomotischer Leckagetestung.

Ergebnisse: Es wurde ein realistisches Modell des menschlichen Darmrohrs erschafft. Ebenso konnten wir die im Vergleich zu frischem Dünndarm signifikant niedrigere Qualität von eingefrorenem und wiederaufgetautem Dünndarm bezüglich Zerreißungsstärke und Leckage-Druck-Tests zeigen. Des Weiteren identifizierten wir einen Konservierungsprozess, bei welchem die Charakteristika frischen Dünndarms erhalten bleiben, sodass wir ein reproduzierbares Modell frischen Dünndarms erhalten, welches eine zuverlässige Leistung sowohl in experimentellen als auch in Trainingssituationen erbringt. Nach Standardisierung einer Anastomosierungstechnik am neuen Modell zeigte sich ein messbarer Lerneffekt. Auch identifizierten wir verschiedenene potenzielle Leistungsindikatoren, wie die Zeit bis zum Abschluss der Prozedur und andere Task- und Fehlerindikatoren. Wir ermittelten, dass die duodenoenterale Anastomose mit dem RSS im experimentellen Modell eine höheremittlere akute Leckagedruck von 96mbar aufweist im Vergleich zu anderen experimentell gemessenen intestinalen Anastomosen.

Schlussfolgerung: Die Technik der duodenoenteralen Anastomosierung mittel RSS ist zuverlässig durchführbar und sicher. Das von uns entwickelte Modell verbessert bereits bestehende Trainingsmodelle erheblich und könnte auch außerhalb der bariatrischen Chirurgie Anwendung finden. Es besitz ‘face’ und ‘content’ Validität und kann als Trainingstool benutzt werden. Die Verfügbarkeit eines zuverlässigen und reproduzierbaren Modells zum Training der intestinalen Anastomose wird sicherlich von Chirurgen begrüßt werden, die an einer Qualitätsverbesserung ihrer chirurgischen Fähigkeiten interessiert sind.