Thesis by PIOCHE Mathieu
Endoscopic submucosal dissection optimizations using a water jet system with high pulsed pressure for the endoscopic treatment of superficial tumors in the digestive tract
Defended on 24 september 2015
In this thesis, we worked on the different elements of the submucosal dissection technique and on problems posed by this almost surgical technique in medical endoscopy units. First of all, we worked on the training for unexperienced operators by developing a bovine colon model more adapted to the European situation where colo-rectal lesions are the most common. This model of rectum from bovine, easy to find and to prepare allows training in conditions most close to the human colonic wall than those offered by the pig stomach. Furthermore, such models allows to teach the initial skills but avoiding the risk of adverse events for the first procedures in humans. A future work evaluating the benefits of a learning support by a dedicated interactive software on this model with 37 french and Japanese students is now being analyzed and will be reported soon. Then we thought about the strategy of the procedure in order to make it more simple using the tunnel technique to perform ESD for the esophageal lesions. This strategy helps to maintain traction on the edges and offers a sort of triangulation physically expanding the working space. This strategy has become a standard for esophageal resections in many teams and we still work to improve its efficacy. Finally, we worked jointly with Nestis® Company to develop a tool to optimize the submucosal dissection procedure by combining the benefits of the catheters bi function (injecting and cutting with the same tool), but adding high pulsed pressure and capability to inject viscous macromolecular solutions. The Nestis® system allows for the first time this association and demonstrated his interest in terms of security and performance compared with the conventional method using the needle and a conventional electrocautery device. With this bi function tool, it is not necessary to change instrument frequently since all stages of the procedure are now done with a single device. Other projects are already included with this material to explore its benefits and its safety in human colonic dissection that is deemed as the most difficult due to the thinner wall. Finally, this material offers the possibility to inject pressurized active drugs which could be used in the future to prevent the occurrence of esophageal strictures or to direct healing. We also worked with the hospital Edouard Herriot pharmacy to stabilize the solution glycerol mix to allow its use in daily practice in our unit. After a long discussion about the benefits of this technique against the classical resections with snare, Europe measures now the interest of submucosal dissection. This technique is demanding, almost surgical and request an important training through the animal then choosing easy cases to improve the skills safely. Many European teams have now shown that in trained hands, it is a safe and effective technique to significantly reduce local recurrence with a low risk of adverse events. In the case of perforation, endoscopic management is now possible without refering systematically the patient to the surgeons. If the benefits of ESD are clear for resections of gastric, esophageal squamous cell and rectal tumors, evidence of its interest in Barrett's esophagus remain to deal with the traditional 'Piece meal' resection and for the colon, laparoscopic surgery is simple and effective and ESD still barely prevail in Europe. European recommendations for indications and training are being drafted to standardize our practices and facilitate the dissemination of the technique. If Asians have long been the only experts on the subject, the European expert centres are now established, learning sessions on animals are frequent and it is now possible to make rapid progress with dedicated tools.
Optimisation de la technique de dissection sous muqueuse à l'aide d'un bistouri à jet d'eau haute-pression pulsée pour le traitement endoscopique des tumeurs superficielles du tube digestif
Soutenue le 24 September 2015
Dans cette thèse, nous avons travaillé sur les différents versants de la technique de dissection sous-muqueuse et les problèmes que pose ce geste quasi chirurgical dans des unités d’endoscopie initialement médicales. Tout d’abord, nous avons travaillé sur la formation à la technique en développant un modèle d’apprentissage sur colon de bovin plus adapté à la situation européenne où les lésions colo-rectales sont les plus fréquentes. Ce modèle de rectum de bovin, simple à trouver et à préparer permet une formation dans des conditions plus proches de la paroi colique humaine que celles offertes par l’estomac de cochon. Un travail à plus grande échelle évaluant les bénéfices d’une aide à l’apprentissage par un logiciel interactif dédié mené sur ce modèle avec 37 étudiants français et japonais est en cours d’analyse et sera publié prochainement. Ensuite, nous avons réfléchi à la stratégie de la procédure pour la rendre plus simple en évaluant précocement la technique du tunnel pour la dissection des lésions oesophagiennes. Cette stratégie permet de maintenir une traction sur les bords lésionnels et nous offrent une sorte de triangulation en élargissant physiquement la zone de travail. Cette stratégie est devenue un standard pour les résections oesophagiennes dans de nombreuses équipes. Enfin, nous avons travaillé conjointement avec la société Nestis® au développement d’un outil permettant d’optimiser la procédure de dissection sous-muqueuse en associant les bénéfices des bistouris bi fonction (injectant et coupant avec le même outil), de la haute pression pulsée et des solutions macromoléculaires visqueuses. Le système Nestis® permet pour la première fois cette association et a démontré son intérêt en termes de sécurité et de performance par rapport à la méthode classique utilisant l’aiguille et un bistouri électrique conventionnel. Avec cet outil bi fonction, il n’est plus nécessaire de changer d’instrument puisque toutes les étapes de la procédure sont désormais réalisées avec un seul et même outil. D’autres projets sont déjà prévus avec ce matériel pour étudier ses bénéfices et sa sécurité en dissection colique humaine qui est réputée comme la plus difficile compte tenu de la finesse de la paroi. Enfin, ce matériel offre la possibilité d’injecter sous pression des principes actifs qui pourrait dans le futur permettre de prévenir la survenue de sténoses oesophagiennes ou diriger la cicatrisation. Nous avons ainsi travailler avec la pharmacie de l’hôpital Edouard Herriot pour stabiliser la solution macromoléculaires de mélange de glycérol pour permettre son utilisation en pratique quotidienne. Après avoir tardé et discuté les bénéfices de cette technique face à la mucosectomie classique à l’anse, l’Europe mesure à son tour l’intérêt de la dissection sous-muqueuse. Cette technique est exigeante, quasi chirurgicale et demande une formation importante en passant par l’animal puis en choisissant des cas faciles afin de progresser en sécurité. De nombreuses équipes européennes ont désormais montré que dans des mains entrainées, il s’agit d’une technique efficace et sûre permettant de réduire nettement les récidives locales tout en prenant des risques faibles de complications. En cas de complication, les solutions endoscopiques existent désormais et permettent de ne pas référer systématiquement le patient aux chirurgiens. Si les bénéfices sont très clairs pour les résections des lésions gastriques, oesophagiennes épidermoïdes et rectales, les preuves de son intérêt dans l’oesophage de Barrett restent à faire face à l’EMR en « Piece meal » et pour le colon, la chirurgie laparoscopique est simple et efficace et l’ESD peine encore à s’imposer en Europe. Des recommandations européennes pour les indications et les modalités de formation sont en cours de rédaction afin de standardiser nos pratiques et de faciliter la diffusion de la technique. Si les asiatiques ont longtemps été les seuls experts sur le sujet, les centres experts européens sont désormais nombreux, les entraînements sur animaux sont fréquents et il est désormais possible de progresser rapidement avec des outils dédiés.
Defended on 24 september 2015
In this thesis, we worked on the different elements of the submucosal dissection technique and on problems posed by this almost surgical technique in medical endoscopy units. First of all, we worked on the training for unexperienced operators by developing a bovine colon model more adapted to the European situation where colo-rectal lesions are the most common. This model of rectum from bovine, easy to find and to prepare allows training in conditions most close to the human colonic wall than those offered by the pig stomach. Furthermore, such models allows to teach the initial skills but avoiding the risk of adverse events for the first procedures in humans. A future work evaluating the benefits of a learning support by a dedicated interactive software on this model with 37 french and Japanese students is now being analyzed and will be reported soon. Then we thought about the strategy of the procedure in order to make it more simple using the tunnel technique to perform ESD for the esophageal lesions. This strategy helps to maintain traction on the edges and offers a sort of triangulation physically expanding the working space. This strategy has become a standard for esophageal resections in many teams and we still work to improve its efficacy. Finally, we worked jointly with Nestis® Company to develop a tool to optimize the submucosal dissection procedure by combining the benefits of the catheters bi function (injecting and cutting with the same tool), but adding high pulsed pressure and capability to inject viscous macromolecular solutions. The Nestis® system allows for the first time this association and demonstrated his interest in terms of security and performance compared with the conventional method using the needle and a conventional electrocautery device. With this bi function tool, it is not necessary to change instrument frequently since all stages of the procedure are now done with a single device. Other projects are already included with this material to explore its benefits and its safety in human colonic dissection that is deemed as the most difficult due to the thinner wall. Finally, this material offers the possibility to inject pressurized active drugs which could be used in the future to prevent the occurrence of esophageal strictures or to direct healing. We also worked with the hospital Edouard Herriot pharmacy to stabilize the solution glycerol mix to allow its use in daily practice in our unit. After a long discussion about the benefits of this technique against the classical resections with snare, Europe measures now the interest of submucosal dissection. This technique is demanding, almost surgical and request an important training through the animal then choosing easy cases to improve the skills safely. Many European teams have now shown that in trained hands, it is a safe and effective technique to significantly reduce local recurrence with a low risk of adverse events. In the case of perforation, endoscopic management is now possible without refering systematically the patient to the surgeons. If the benefits of ESD are clear for resections of gastric, esophageal squamous cell and rectal tumors, evidence of its interest in Barrett's esophagus remain to deal with the traditional 'Piece meal' resection and for the colon, laparoscopic surgery is simple and effective and ESD still barely prevail in Europe. European recommendations for indications and training are being drafted to standardize our practices and facilitate the dissemination of the technique. If Asians have long been the only experts on the subject, the European expert centres are now established, learning sessions on animals are frequent and it is now possible to make rapid progress with dedicated tools.
Optimisation de la technique de dissection sous muqueuse à l'aide d'un bistouri à jet d'eau haute-pression pulsée pour le traitement endoscopique des tumeurs superficielles du tube digestif
Soutenue le 24 September 2015
Dans cette thèse, nous avons travaillé sur les différents versants de la technique de dissection sous-muqueuse et les problèmes que pose ce geste quasi chirurgical dans des unités d’endoscopie initialement médicales. Tout d’abord, nous avons travaillé sur la formation à la technique en développant un modèle d’apprentissage sur colon de bovin plus adapté à la situation européenne où les lésions colo-rectales sont les plus fréquentes. Ce modèle de rectum de bovin, simple à trouver et à préparer permet une formation dans des conditions plus proches de la paroi colique humaine que celles offertes par l’estomac de cochon. Un travail à plus grande échelle évaluant les bénéfices d’une aide à l’apprentissage par un logiciel interactif dédié mené sur ce modèle avec 37 étudiants français et japonais est en cours d’analyse et sera publié prochainement. Ensuite, nous avons réfléchi à la stratégie de la procédure pour la rendre plus simple en évaluant précocement la technique du tunnel pour la dissection des lésions oesophagiennes. Cette stratégie permet de maintenir une traction sur les bords lésionnels et nous offrent une sorte de triangulation en élargissant physiquement la zone de travail. Cette stratégie est devenue un standard pour les résections oesophagiennes dans de nombreuses équipes. Enfin, nous avons travaillé conjointement avec la société Nestis® au développement d’un outil permettant d’optimiser la procédure de dissection sous-muqueuse en associant les bénéfices des bistouris bi fonction (injectant et coupant avec le même outil), de la haute pression pulsée et des solutions macromoléculaires visqueuses. Le système Nestis® permet pour la première fois cette association et a démontré son intérêt en termes de sécurité et de performance par rapport à la méthode classique utilisant l’aiguille et un bistouri électrique conventionnel. Avec cet outil bi fonction, il n’est plus nécessaire de changer d’instrument puisque toutes les étapes de la procédure sont désormais réalisées avec un seul et même outil. D’autres projets sont déjà prévus avec ce matériel pour étudier ses bénéfices et sa sécurité en dissection colique humaine qui est réputée comme la plus difficile compte tenu de la finesse de la paroi. Enfin, ce matériel offre la possibilité d’injecter sous pression des principes actifs qui pourrait dans le futur permettre de prévenir la survenue de sténoses oesophagiennes ou diriger la cicatrisation. Nous avons ainsi travailler avec la pharmacie de l’hôpital Edouard Herriot pour stabiliser la solution macromoléculaires de mélange de glycérol pour permettre son utilisation en pratique quotidienne. Après avoir tardé et discuté les bénéfices de cette technique face à la mucosectomie classique à l’anse, l’Europe mesure à son tour l’intérêt de la dissection sous-muqueuse. Cette technique est exigeante, quasi chirurgicale et demande une formation importante en passant par l’animal puis en choisissant des cas faciles afin de progresser en sécurité. De nombreuses équipes européennes ont désormais montré que dans des mains entrainées, il s’agit d’une technique efficace et sûre permettant de réduire nettement les récidives locales tout en prenant des risques faibles de complications. En cas de complication, les solutions endoscopiques existent désormais et permettent de ne pas référer systématiquement le patient aux chirurgiens. Si les bénéfices sont très clairs pour les résections des lésions gastriques, oesophagiennes épidermoïdes et rectales, les preuves de son intérêt dans l’oesophage de Barrett restent à faire face à l’EMR en « Piece meal » et pour le colon, la chirurgie laparoscopique est simple et efficace et l’ESD peine encore à s’imposer en Europe. Des recommandations européennes pour les indications et les modalités de formation sont en cours de rédaction afin de standardiser nos pratiques et de faciliter la diffusion de la technique. Si les asiatiques ont longtemps été les seuls experts sur le sujet, les centres experts européens sont désormais nombreux, les entraînements sur animaux sont fréquents et il est désormais possible de progresser rapidement avec des outils dédiés.
