Fetoscopic abdominal decompression of congenital diaphragmatic hernia – a proof of concept study and stereological analysis based on morphological pulmonary changes in an ovine animal model

Abstract

BACKGROUND: Severe lung hypoplasia in children affected with congenital diaphragmatic hernia (CDH) is attributed to lung compression by intrathoracically prolapsed intestines. Fetal abdominal decompression (AD) appears to be effective in reducing the pressure by directing the growing intestine away from the lungs into the amniotic cavity. The aim of this study was to morphometrically evaluate affected lungs in an ovine model of CDH after fetoscopic abdominal decompression.

METHODS: CDH was created surgically at mid-gestation in 12 fetuses. Two weeks later, an opening was fetoscopically created in the abdominal wall of seven fetuses. The fetuses were retrieved by cesarean section at the end of gestation and the lung structure quantitatively evaluated by stereology. RESULTS: Surgical establishment of the CDH was successful in 11 out of 12 fetuses with a mortality of two out of 12 (17%). Seven fetuses with CDH were treated with fetoscopic abdominal decompression. Five fetuses with CDH and three healthy fetuses were taken as controls. Fetoscopic abdominal decompression was successful in two cases out of seven (29%). The procedural linked mortality was three cases out of seven (43%). Morphometric analysis indicated that fetuses with CDH had a lower alveolar volume and thicker alveolar septa compared to healthy controls and those treated with AD showed higher alveolar volume and thinner septa compared to untreated CDH.

CONCLUSIONS: Fetoscopic abdominal decompression is technically feasible but remains a high-risk procedure. In comparison to untreated CDH fetuses, AD helped to preserve a higher alveolar volume and thinner septa. These findings support the hypothesis of an alternative palliative fetal surgery for severe cases of CDH apart from tracheal occlusion.

Hinteregrund: Die angeborene Zwerchfellhernie (CDH), in welcher Darm in den Thorax prolabiert, führt durch mechanische Kompression zu einer lungen hypoplasie der Neugeborenen. Fetoscopische intraabdominalle Dekompression (fAD) scheint den intrathorakalen Druck zu reduzieren. Ziel dieser Arbeit ist es, ein fetales Schafsmodell für die abdominelle Dekompression von Feten mit iatrogener CDH zu etablieren und im Rahmen einer Pilotstudie erste sterologische Daten über die Lungenreifung und Entwicklung zu sammeln.

Methoden: Eine iatrogene CDH wurde in 12 fetalen Schafen durchgeführt. Nach zwei Wochen erfolgte in Sieben Feten die fetoscopische abdominelle Dekompression. Am Ende der Schwangerschaft wurden die Feten mittels Sectio geholt und die Lungen sterologisch analysiert.

Resultate: Die chirurgische technische Erfolgsrate in der Etablierung der CDH betrug 92% mit einer Mortalität von 17%. Sieben Feten wurden einer fAD unterzogen. Fünf Feten mit CDH und drei gesunde Feten wurden als Kontrollgruppen genommen. FAD war zu 29% erfolgreich. Die Mortalität betrug hierbei 43%. Sterologische Analyse deutete an, dass Feten mit CDH ein geringeres alveolar Volumen und dicker alveolar Septen haben im Vergleich zu der gesunden Kontrollgruppe. Feten, welche einer fAD unterzogen wurden, zeigten ein höheres alveolar Volumen und dünnere alveolar Septa im Vergleich zur CDH Gruppe.

Zusammenfassung: Fetoscopische abdominelle Dekompression ist technisch möglich bleibt jedoch ein Hochrisikoeingriff. Im Vergleich zu nicht behandelten CDH Feten, zeigte fAD in der sterologischen Analyse eine Verbesserung des Lungenparenchyms mit geringerer Lungenhypoplasie. Diese Daten liefern Unterstützung für die technische Machbarkeit und den Nutzten diesen experimentellen Ansatzes in der Therapie schwerer CDH.