Advances in fetal surgery.

This paper discusses the main advances in fetal surgical therapy aiming to inform health care professionals about the state-of-the-art techniques and future challenges in this field. We discuss the necessary steps of technical evolution from the initial open fetal surgery approach until the development of minimally invasive techniques of fetal endoscopic surgery (fetoscopy).

INTRODUCTION

Currently, a number of fetal malformations can be treated with fetal surgery, including monochorionic twin gestation complications (twin transfusion syndrome, acardiac twin, isolated intrauterine growth restriction, etc.), congenital diaphragmatic hernia (an intratracheal balloon is placed using fetal bronchoscopy), constrictive amniotic bands, lower urinary tract obstruction[1] and, more recently, myelomeningocele.

Fetal surgery began in the 1980s via open surgery (maternal laparotomy, followed by hysterectomy with direct exposure of the fetus) and was gradually replaced by a less invasive surgical technique named fetoscopy, where ultrasound guides the entrance of a videocamera inside the uterus. In the beginning, fetoscopy was carried out only in amniotic fluid medium, using a single port to access the uterine cavity and using an endoscopic scope with a working channel where a laser fiber can be fitted for the coagulation of blood vessels, where micro catheters go through for the balloon insertion, as well as, small bipolar forceps.[2,3]

However, the fluid medium poses limitations for more complex surgeries that require dissection and suture. Images acquired in fluid medium have lower quality than in the aerial medium and, if bleeding occurs, the hemorrhagic fluid does not allow an adequate imaging, and it can prevent the procedure to be completed. Other limitation is the “fluctuation” of the fetus that leaves the ideal position. Therefore, to perform fetoscopy in the aerial medium became crucial to the advances in fetal surgery.

Animal model studies carried out in 1990s showed the occurrence of fetal acidosis due to the insufflation of carbonic gas in the uterine cavity[4] and, for some years, its applicability was limited. In 2010 Kohl et al.[5] showed the absence of changes in the anatomy of the central nervous system due to the use of CO2 in sheep fetuses submitted to fetoscopy. In their study low insufflation pressure was used and there was only partial carbon dioxide insufflation of amniotic cavity which was left with some amount of amniotic fluid. Procedures were completely percutaneous without removal of uterus from the abdominal cavity, this constitutes an important difference in relation to the previous studies. We believe that taking the uterus out, per se, can compromise its irrigation (compression of vascular pedicle), additionaly leading to hyperinsufflation of the thin sheep’s uterus. So, both situations can potentially impair the uterus-placenta circulation.

In 2011, a prospective and randomized study was published,[6] comparing the prenatal repair of myelomeningocele with postnatal correction. The study showed that fetuses submitted to antenatal repair had 50% less need of ventriculoperitoneal shunting to treat hydrocephalus, in addition they have twice the chance to ambulate without any support. This study, Management of Myelomeningocele Study (MOMS), used open surgery for fetal repair, which established the maternal risks associated of using this route, including acute pulmonary edema after surgery, need of blood transfusion and unfavorable uterine scarring (dehiscence or very thin scar) of the surgical site, in approximately 35% of cases.

In open surgery, the laparotomy is wide and normally requires the sectioning of maternal abdominal muscles, because the uterus needs to be removed from the abdominal cavity. Different from the c-section hysterotomy, the open fetal surgery approach, does not respect the uterine segment region, where muscle fibers have more parallel orientation, potentially preserving the myometrium. In open surgery, hysterotomy is performed in the second trimester, when the uterine segment is still not well defined, and must be done in the best area to access the fetal spine, and to avoid the placental insertion site. This area is normally found in the body or fundal uterine region, where the muscle fibers have an helicoidal distribution (in order to enable the physiologic “triple gradient” of uterine contraction). Therefore, even a smaller size hysterotomy potentially carries the same risks, also this abnormal scarring generates a zone of weakness that contraindicates the labor in both current or future gestations. There are reports of uterine rupture after fetal open surgery that occur in the second trimester, in the absence of contractions, caused only by the uterine distension, which is a risk to the mother and fetus. After a c-section, hysterorrhaphy can heal without tension, because the baby is already out, while in the open surgery, the fetus remains and continues to growth – therefore, the hysterorrhaphy remains under constant and progressive tension.

Despite these risks, open fetal surgery became the gold-standard to treat myelomeningocele and the seeking for minimally invasive techniques to increase maternal safety became the current challenge in fetal therapy surgery.

Currently, only two groups have pursued an entirely percutaneous endoscopic approach for the prenatal treatment of myelomeningocele. One group from Germany, Kohl et al.[7] and, one from Brazil, Pedreira et al.[8], both groups use fetoscopy with partial carbon dioxide insufflation. But different surgical techniques for the repair itself. Similarly, to the transition between performing surgery using laparotomy to using the laparoscopic approach, it was necessary to develop new surgical techniques, new instruments, trocars access, closure devices, etc.

Recent studies have shown that the German technique[9] has achieved neurological developmental results that are quite similar to the results of the MOMS’s study, but with minimal maternal morbidity. The Brazilian technique, (SAFER - Skin-over-biocellulose for Antenatal Fetoscopic Repair) has obtained superior neurologic results compared to the MOMS’s study, but these results are preliminary (23 operated on cases so far). However, because three ports are need to access the uterine cavity, the mean gestational age of delivery is slightly inferior, and the premature rupture of membrane rate is superior than the results of MOMS´s study. We believe that further technical development in the near future, will confirm if this new technique is not only SAFER to the mother, but also better to the fetus. A work coming from Brazil that may shape a technique to be applied worldwide in the future.

INTRODUÇÃO

Atualmente, várias malformações fetais podem ser tratadas por cirurgia fetal, a saber: complicações da gestação gemelar monocoriônica (transfusão feto-fetal, gêmeo acárdico, crescimento intrauterino retardado isolado etc.), hérnia diafragmática fetal (por meio de broncoscopia fetal e colocação de balão intratraqueal), brida amniótica constritiva, obstruções urinárias baixas[1] e, mais recentemente, a meningomielocele.

O tratamento cirúrgico do feto, iniciado na década de 1980, por meio da via a céu aberto (laparotomia materna, seguida de histerotomia e exposição fetal direta), vem sendo gradativamente substituído por uma técnica menos invasiva, na qual através da ultrassonografia se insere uma câmera dentro do útero, denominada fetoscopia. Inicialmente a fetoscopia era realizada apenas em meio líquido (líquido amniótico), utilizando-se um único orifício de entrada para acessar a cavidade uterina, por onde se insere uma ótica com canal de trabalho, para passagem de fibra de laser para coagulação de vasos, micro cateteres para passagem de balão e pequenas pinças bipolares.[2,3]

No entanto, o meio líquido apresenta limitações para a realização de cirurgias mais complexas, que exigem dissecção e sutura. A imagem obtida em meio líquido tem qualidade inferior ao meio aéreo e, caso ocorra sangramento, o líquido hemorrágico não permite uma visualização adequada, podendo impedir a conclusão do procedimento. Outra limitação é a “flutuação” do feto, que sai da posição ideal. Dessa forma, realizar a fetoscopia no meio aéreo tornou-se imperativo para o avanço da cirurgia fetal.

Estudos em modelo animal, realizados no final da década de 1990, demonstraram a ocorrência de acidose fetal consequente à insuflação de gás carbônico na cavidade uterina[4] e, durante alguns anos, seu emprego foi limitado. Foi apenas em 2010 que Kohl et al.[5] demonstraram ausência de alterações do desenvolvimento neurológico ou anatômicas do sistema nervoso central, consequentes à exposição ao gás carbônico em fetos de ovelha submetidos a fetoscopia. Neste estudo, foram utilizadas baixa pressão do gás e insuflação parcial da cavidade amniótica, deixando alguma quantidade de líquido amniótico no útero. Os procedimentos foram inteiramente percutâneos, sem a retirada do útero de dentro da cavidade abdominal, que constitui diferença importante em relação aos estudos anteriores. Acredita-se que a exteriorização do útero, per se, possa comprometer sua irrigação (compressão do pedículo vascular), além da possibilidade de ocorrer hiperinsuflação do útero muito fino da ovelha − nos dois casos potencialmente prejudicando a circulação útero-placentária.

Em 2011, foi publicado um estudo prospectivo e randomizado,[6] comparando a correção pré-natal da mielomeningocele com a correção após o nascimento, no qual foi demonstrado que os fetos submetidos à correção antenatal tinham 50% menos necessidade de derivação ventrículo-peritoneal para tratar a hidrocefalia, além do dobro da possibilidade de deambular sem qualquer auxílio. Este estudo, denominado Management of Myelomeningocele Study (MOMS) utilizou a via a céu aberto para correção fetal, ficando bem demonstrados os riscos maternos associados à utilização dessa via, a saber: edema agudo de pulmão após a cirurgia, necessidade de transfusão de sangue no parto e cicatrização uterina desfavorável (deiscência ou cicatriz muito fina) no local da cirurgia em, aproximadamente 35% dos casos.

Na cirurgia a céu aberto, a laparotomia é ampla, normalmente seccionando a musculatura abdominal materna, pois o útero precisa ser luxado para fora da cavidade abdominal. Diferente da cesárea, a histerotomia que é realizada para a cirurgia fetal não respeita a região do segmento uterino, onde as fibras musculares têm orientação mais paralela, potencialmente poupando o miométrio. Na cirurgia a céu aberto, a histerotomia é realizada no segundo trimestre, quando o segmento uterino ainda não está bem definido, e na melhor área para acessar a coluna do feto, evitando a inserção placentária. Isso normalmente se encontra na região corporal ou fúndica, onde as fibras musculares têm distribuição helicoidal (para permitir o “tríplice gradiente” fisiológico da contração uterina). Desse modo, por menor que esta histerotomia seja, é gerada uma zona de fragilidade que contraindica o trabalho de parto, tanto na gestação em curso, quanto em futuras gestações. Existem relatos de rotura uterina, após cirurgia fetal a céu aberto, que ocorreram no segundo trimestre, mesmo fora do trabalho de parto, apenas pela distensão do útero numa gestação subsequente, o que coloca mãe e feto em risco. Na cesárea, a histerorrafia pode cicatrizar sem tensão, já que o parto é realizado, enquanto na cirurgia a céu aberto, o feto permanece e continua crescendo − portanto, a histerorrafia fica sob constante e progressiva tensão.

Apesar desses riscos, a cirurgia fetal tornou-se o padrão-ouro para o tratamento da mielomeningocele, e a busca por técnicas minimamente invasivas para aumentar a segurança materna tornou-se o desafio atual na terapia cirúrgica fetal.

Atualmente, apenas dois grupos realizam a cirurgia fetal endoscópica inteiramente percutânea, para tratamento da meningomielocele. Na Alemanha, o grupo de Kohl et al.[7] e, no Brasil, o grupo de Pedreira et al.,[8] ambos utilizando a fetoscopia com insuflação parcial de gás carbônico (PCI - partial carbono dioxide insuflation). Os grupos usam técnicas diferentes para a correção do defeito propriamente dito. Pois, como ocorreu na transição entre a cirurgia realizada por laparotomia e a cirurgia laparoscópica, foi necessário desenvolver novas técnicas cirúrgicas, instrumentos, trocaters de acesso, dispositivos de fechamento, etc.

Resultados recentes têm demonstrado que a técnica Alemã[9] alcança resultados neurológicos bastante semelhantes ao do estudo MOMS, com mínima morbidade materna. A técnica brasileira, denominada (SAFER - Skin-over-biocellulose for Antenatal FEtoscopic Repair), tem obtido resultados neurológicos, ainda que preliminares (23 casos operados até o momento), superiores aos do estudo MOMS. No entanto, por necessitar de três orifícios para acesso da cavidade uterina, a idade gestacional média do parto ainda tem sido inferior, e a rotura prematura de membranas, superior, quando comparadas a este estudo. Acreditamos que, com um maior desenvolvimento técnico, em um futuro breve, essa nova técnica possa se demonstrar não apenas mais segura para a mãe, mas ainda melhor para o feto. Ventos que sopram do nosso país... para moldar a técnica que será empregada no futuro em todo o mundo.