En strøm visualisering model af duodenogastrisk reflux efter esophagectomy med gastrisk interposition

En strøm visualisering model af duodenogastrisk reflux efter esophagectomy med gastrisk indskydning
Abstract
Baggrund
Vores mål var at verificere kirurgiske faktorer, der påvirker duodenogastrisk reflux (DGR) efter esophagectomy ved anvendelse af en strøm visualiseringsmodel der ville efterligne en intrathorakale gastrisk rør. Salg Metoder
Transparent gastriske rør modeller for forskellige ruter (retrosternal space [RS] og posterior mediastinum [PM]) blev fremstillet. Forskellige distale tryk blev påført på den eksperimentelle model fyldt med vand, og strømmen blev optaget med en højhastigheds-kamera. Volumen og maksimale højde refluxate gennem pylori af to forskellige størrelser (7,5 mm, 15 mm) i to forskellige stillinger (opretstående, semi-Fowler) blev målt ved at analysere de videoklip.
Resultater
Til stor pylorus indstilling, når presset fra 20, 30 og 40 mmHg blev anvendt i opretstående stilling, de mængder af den refluxate i RS /PM rør var 87,7 ± 1,1 /96,4 ± 1,7 ml, 150,8 ± 1,1 /158,0 ± 3,2 ml, og 156,8 ± 3,3 /198,0 ± 4,7 ml (p < 0,05), og de maksimale højder var 101,6 ± 4,8 /113,4 ± 2,9 mm, 151,4 ± 2,2 /165,4 ± 1,5 mm, og 166,1 ± 1,7 /193,7 ± 6,6 mm (p < 0,05). Data for den lille pylorus indstilling eller i semi-Fowler position viste lignende tendenser. For en given rute, kropsholdning eller trykindstilling, DGR i den store pylorus model var definitivt højere end for lille.
Konklusioner
Denne væske mekanik undersøgelse viser posterior mediastinal gastrisk indskydning eller pylorus dræning procedure, eller begge dele, er forbundet med høj refluks af duodenale indhold
Nøgleord
Esophageal kirurgi In vitro studier Livskvalitet Baggrund
duodenogastrisk reflux (DGR) er en almindelig patofysiologisk følgesygdomme af esophagectomy med gastrisk indskydning.; det er blevet dokumenteret i 60 ~ 80% af patienterne [1]. De refluks symptomer forringe livskvaliteten hos disse patienter [1-5]. Desuden er der tegn på, at de duodenale indhold er skadelig og kan på længere sigt, medføre slimhindeforandringer både til gastrisk rør og esophageal rest [1]. En trunkal vagotomi der nødvendigvis ledsager proceduren betragtes som den vigtigste årsag til DGR. Det svækker den fysiologiske balance mellem fremaddrivende aktivitet af antrum og pyloroduodenal modstand mod gastrisk i og udstrømning af biliopancreatic sekretion [6].
At eliminere denne komplikation, har nogle forfattere fortaler for udeladelse af en pylorus dræning procedure [7], og brugen af ​​en ekstra-anatomisk rum som en rute for esophageal rekonstruktion stedet for at bruge den bageste mediastinum [3, 8]. Kontrovers eksisterer stadig om udeladelse af en pylorus dræning procedure og brugen af ​​en ekstra-anatomisk rute, fordi beviserne fra litteraturen er modstridende [4, 5, 9-12]. En årsag til disse modstridende resultater er, at de kliniske data fra humane individer er ikke let at reproducere på grund af mange andre faktorer, som påvirker DGR og kan ikke helt kontrollerede i kliniske omgivelser.
Formålet med denne undersøgelse var at kontrollere rolle rute genopbygning og en pylorus dræning procedure om postoperativ DGR ved hjælp af en strøm visualisering model af intratorakale mave, som vi tidligere har beskrevet [13].
Metoder
for udformningen af ​​en intrathorakal gastrisk slange model, vi revideret de postoperative brystet CT-billeder af 10 patienter med kræft i spiserøret, som gennemgik esophagectomy med gastrisk indskydning (5 i retrosternal rum (RS) og fem i den bageste mediastinum (PM)) ved Gachon University Gil Hospital. Denne undersøgelse er blevet godkendt af Institutional Review Board of Gachon University Gil Hospital.
Dataindsamling fra CT-billeder
For hver patient, alle CT skiver fra øsofago-gastrisk anastomotiske sted til niveauet for pylorus var taget ved at ændre den lodrette position z, og dataene om centroiderne (x, y) i tværsnit af ventrikelsondekanalen blev opnået. Derefter blev centroiderne og højder midlet for de 5 patienter i hver gruppe (figur 1). Endelig blev de tredimensionale kurser af ventrikelsondekanalen (i RS og PM) i gennemsnit og anvendes til rekonstruktioner. Figur 1 Midling løbet af gastrisk rør. Fede linjer repræsenterer gennemsnittet af geometriske tyngdepunkter (x, y) af 5 gastriske rør efter den lodrette position (z) i hver rute. A, x i retrosternal rute. B, y i retrosternal rute. C, retrosternal gastrisk rør model. D, x i den bageste mediastinal rute. E, y i den bageste mediastinal rute. F, Posterior mediastinal gastrisk rør model.
Model fabrikation og indstilling
De eksperimentelle modeller blev fremstillet på samme måde som tidligere beskrevet af forfatterne [13]. For simpel sammenligning blev de passager modelleret som cirkulære rør med en indvendig diameter på 40 mm (til en tykkelse på 5 mm), ved anvendelse af en rapid prototyping teknik. De blev forbundet til pylorus modeller med to forskellige diametre af pyloric åbning (7,5 mm eller 15 mm) (figur 1). Figur 2 viser forsøgsopstillingen til måling DGR. En ramme, der understøtter ventrikelsondekanalen model blev konstrueret til at tippe med et hængsel. En luftkompressor leveres distalt tryk, og to ventiler (indblæsning og udsugning) blev anvendt til at styre bredden af ​​en trykpuls. Når forsyningen ventilen blev åbnet, og udstødningsventilen blev lukket samtidigt af en relækontakt, blev trykluft anvendt til modellen fyldt med vand op til niveauet for pyloric åbning og forårsagede DGR. På samme tidspunkt blev strømningen inde i modellen registreres med en høj hastighed kamera (SVSi, Southern Vision Systems, Alabama, USA) ved en hastighed på 30 billeder /sek. Efter et givet tidsinterval, forsyningsventilen var lukket og udstødningsventilen blev åbnet samtidigt for at dræne refluxate. Figur 2 Eksperimentel opsætning til måling reflux.
Bestemmelse af distal tryk forårsager DGR
At repræsentere variable trykgradienter forårsager DGR tværs pylorus blev tre forskellige distale tryk på 20, 30 og 40 mmHg (bredden af ​​et tryk puls = 1 sekund) bestemmes vilkårligt.
måling af DGR
Efter registrering af interne flow, blev væsken drænes gennem udstødningsventilen at måle lydstyrken. For at evaluere tilgængeligheden af ​​refluxate til spiserøret, blev den maksimale højde af refluaxate (vinkelrette afstand fra planet af pyloric åbning) måles ved at analysere videoklip med en computer-assisteret videoramme analysesystem (MemView 2.1.9, Southern Vision Systems, Alabama, USA) (Figur 3). Følgelig blev DGR målt i 24 tilfælde af 2 ruter, 2 pylori, 3 trykindstillinger og 2 arbejdsstillinger. For hvert tilfælde blev udført 10 forsøg til at kontrollere reproducerbarheden. Figur 3 gastrisk slange model i semi-Fowler position. A, retrosternal rute. B, Posterior mediastinal rute. h,
største højde refluxate; En
, Anterior; Ca
, Caudal; Cr,
Kranie; P,
Posterior.
Statistik
Alle data præsenteres som gennemsnit ± standardafvigelse. Mann-Whitney-test blev anvendt til at sammenligne omfanget og højden af ​​refluxate mellem to grupper. Alle analyser blev udført ved anvendelse af SPSS V12.0 til Windows (SPSS, Chicago, IL) og gav tosidede p-værdier. Værdier af p < 0,05 blev betragtet som signifikante.
Resultater
De gennemsnitlige mængder og højder af refluxate når de distale tryk på 20, blev 30 og 40 mmHg anvendt i et sekund til modellen i de opretstående og semi-Fowler positioner er vist i tabel 1 and2.Table en Mean volumen og højde på refluxate efter størrelsen af ​​pylorus
Route
Posture
Pressure (mmHg)
volumen (ml)
Højde (mm) Vejviser
Lille pylorus
Large pylorus
p-værdi
Lille pylorus
Large pylorus
p-værdi
RS
Upright
20
50,8 ± 4,0
87,8 ± 1,1
0,001
72,6 ± 3,6
101,6 ± 4,8
0,001
30
58,4 ± 1,5
150,8 ± 1,1
0,008
87,3 ± 3,6
151,4 ± 2,2
0,008
40
69,8 ± 2,6
156,8 ± 3,3
0,008
111,0 ± 5,6
166,1 ± 1,7
0,008
Semi-Fowler
20
53,4 ± 4,0
114,7 ± 3,1
< 0,001
86,9 ± 11,6
137,5 ± 3,9
< 0,001
30
58,0 ± 0,7
158,8 ± 0,8
0,008
132,7 ± 3,2
181,6 ± 1,0
0,008
40
72,6 ± 0,9
200,2 ± 2,7
0,008
135,8 ± 5,5
221,0 ± 3,4
0,008
PM
Upright
20
56,4 ± 1,7
96,4 ± 1,7
0,001
72,5 ± 5.6
113,4 ± 2,9
0,001
30
61,2 ± 2,2
158,0 ± 3,2
0,008
98,3 ± 3,84
165,4 ± 1,5
0,008
40
75,6 ± 1,5
198,0 ± 4,7
0,008
118,6 ± 5,0
193,7 ± 6,6
0,008
Semi-Fowler
20
59,0 ± 2,0
144,5 ± 2,8
< 0,001
164,0 ± 8,0
162,5 ± 5,0
0,529
30
60,6 ± 0,9
176,0 ± 1,8
0,004
191,3 ± 9,3
198,8 ± 6,4
0,310
40
73,4 ± 1,3
227,7 ± 4,3
0,004
217,8 ± 7,4
233,4 ± 4,2
0,008
bredden af ​​et tryk puls var 1 sekund.
PM
bageste mediastinum, RS
retrosternal plads.
tabel 2 Mean volumen og højde refluxate ifølge ruten af ​​mavens rør
pylorus
Posture
Pressure (mmHg)
Volume (ml)
Højde (mm) Vejviser
RS
PM
p-værdi
RS
PM

s værdi
Små
Upright
20
50,8 ± 4,0
56,4 ± 1,7
0,002
72,6 ± 3,6
72,5 ± 5,6
0,684
30
58,4 ± 1,5
61,2 ± 2,2
0,034
87,3 ± 3,6
98,3 ± 3,8
0,016
40
69,8 ± 2,6
75.6 ± 1.5
0,008
111,0 ± 5,6
118,6 ± 5,0
0,008
Semi-Fowler
20
53,4 ± 4,0
59,0 ± 2,0
0,004
86,9 ± 11,6
164,0 ± 8,0
< 0,001
30
58,0 ± 0,7
60,6 ± 0,9
0,040
132,7 ± 3.2
191,5 ± 9,3
0,008
40
72,6 ± 0,9
73,4 ± 1,3
0,421
135,8 ± 5,5
217,8 ± 7,4
0,008
Store | Upright
20
87,7 ± 1,1
96,4 ± 1,7
0,008
101,6 ± 4,8
113,4 ± 2,9
0,008
30
150,8 ± 1,1
158,0 ± 3,2
0,008
151,4 ± 2,2
165,4 ± 1,5
0,008
40
156,8 ± 3,3
198,0 ± 4,7
0,008
166,1 ± 1,7
193,7 ± 6,6
0,008
Semi-Fowler
20
114,7 ± 3,1
144,5 ± 2,8
<. 001
137,5 ± 3,9
162,5 ± 5,0
< 0,001
30
158,8 ± 0,8
175,6 ± 1,7
0,004
181,6 ± 1,0
198,8 ± 6,4
0,008
40
200,2 ± 2,7
227,6 ± 4,8
0,004
221,0 ± 3,4
233,4 ± 4,2
0,008
bredden af ​​en presset puls var 1 sekund.
PM
bageste mediastinum, RS
retrosternal plads.
DGR efter størrelsen af ​​pylorus (pylorus dræning procedure)
for en given rute, arbejdsstillinger eller trykindstilling, de gennemsnitlige mængder refluxate i store pylorus model var altid væsentligt større end den lille (p < 0,05 for alle). De data, der afspejler de gennemsnitlige højder viste lignende tendenser som dem af de gennemsnitlige mængder, med undtagelse af to tilfælde (tabel 1).
DGR efter ruten af ​​mavens rør Hus Til den store pylorus indstilling, den gennemsnitlige mængder og højder på refluxate i PM-modellen var altid signifikant større end for RS-modellen (p < 0,05 for alle). Dataene fra anvendelse af den lille pylorus indstilling viste lignende tendenser som dem for stor en, med undtagelse af to tilfælde (tabel 2).
Diskussion
Den kontroverser om udeladelse af en pyloriske dræning procedure og anvendelsen af ​​et ekstra-anatomisk rute til minimering DGR er forårsaget af de begrænsninger af den anvendte metode i de fleste kliniske studier. De fleste kliniske undersøgelser har evalueret DGR ved hjælp af forskellige indirekte teknikker, såsom kvantificering af isotopiske markører (Tc99-Hida) i den gastriske eller esophageal aspirat [14], 24-timers gastrisk pH overvågning med eksistensen af ​​alkalisk refluks [15], eller ved hjælp af et spørgeskema til de refluks episoder [7], osv Alle har nogle potentielle begrænsninger for klart at kontrollere påvirkningen af ​​ruten for genopbygning eller en pylorus dræning procedure. Bortset fra de begrænsninger af hver metode selv, mange andre forhold, der påvirker DGR, såsom den variable intra-abdominale tryk, intestinal motilitet, kropsholdning og den fysiske aktivitet af patienterne i forsøgsperioden kan påvirke resultaterne af undersøgelser.
det er grunden til, at vi har designet denne undersøgelse. Vores mål var at vurdere mængden af ​​refluxate og spiserøret 'eksponering for refluxate rent efter de kirurgiske faktorer. Desuden har vi mente udelukke eller kontrollere variabler, der er stærkt variabel i en reel kliniske situation var afgørende i designet af en testes model. Derfor vedtog vi den "flow visualisering model"; en gastrisk rør, hvor den interne flow er nemt tilgængelige og direkte observeret. For at forenkle sammenligningen til denne undersøgelse formål, vi gjort rørene cylindrisk med cirkulære tværsnit af den samme diameter. Diameteren af ​​pyloric åbning efter dræning procedure blev bestemt arbitrært, fordobling af det oprindelige pyloric åbning [13]. Fordi eventuelle referenceværdierne for trykgradient forårsager DGR tværs af denerveres pyloric sphincter ikke kunne findes i litteraturen, blev de bestemt ifølge duodenal manometriske data i en øvre gastrointestinal motilitet undersøgelse af raske frivillige [16]. I den undersøgelse amplituden af ​​sammentrækninger i duodenum var i området fra ca. 22 til 27 mmHg under fastende og efter måltidet. Hertil kommer, fordi det er blevet fastslået, at især efter abdominal kirurgi intra-abdominalt tryk kan være forhøjet (5 ~ 15 CMH 2O) fremme DGR [17], gradient indstillinger trykket blev indstillet som 20, 30, og 40 mmHg i denne undersøgelse. Bredden af ​​et tryk puls blev også bestemt arbitrært fordi der ikke var nogen referenceværdier tilgængelige i litteraturen.
I litteraturen er en pylorus dræning procedure kendt for at have en uklar effekt på reflux [3-5, 9, 10] . I den foreliggende undersøgelse, graden af ​​DGR havde den endelige tendens til at være højere i et gastrisk rør med en større pyloric åbning. Med hensyn til fluid mekanik, kan DGR udtrykkes som en proces, hvor den udviklede trykgradient over pyloric åbning bliver nul gennem tryktabet energi (som kan omdannes til andre former for energi). I vores model, presset energitab sker ved to-trins proces (i pyloric åbning, og derefter i selve ventrikelsondekanalen). I 1. trin kan pyloric åbning betragtes en åbning, der findes i et rør. Den analytiske løsning af trykket energitab Ap
tværs pylorus kan gives ved at løse Bernoulli obstruktion ligning som følger [18]: Ap
=
ρ
Q
2
1
-
β
4
/
2
C
d
2
A
t
2
hvor ρ
er fluiddensitet, Q
er strømningshastigheden gennem røret med en diameter d
, β
er åbningen forholdet af åbningen d
(= d-service /d)
, C
d
er udledning koefficient, og A
t
er åbningen området. Hvis åbningen mellem β
bliver mindre (dvs. pyloric åbning bliver mindre), er tryktabet energi øges, fordi (1-β
4) får større og A
t
bliver mindre. Desuden er det velkendt, at C
d
også blive mindre for de mindre β
[18]. Dette betyder, at i små pylorus indstilling, er mere trykenergi udtømt for at passere den lille åbning, og mindre energi omdannes til at forårsage reflux, sammenlignet med det store pylorus model. Dette kan være en tilstrækkelig forklaring på resultaterne af pylorus dræning procedure i den foreliggende undersøgelse.
Andet vigtigt kirurgisk spørgsmål for DGR er ruten af ​​esophageal genopbygning. I den foreliggende undersøgelse, graden af ​​DGR havde den endelige tendens til at være højere i en PM gastrisk rør. Med hensyn til fluid mekanik, er dette spørgsmål relateret til 2. trin af reflux (i selve gastrisk rør). I 2. trin, presset energitab primært sker ved hjælp af tyngdekraften og væg friktion i gastrisk rør som følger [18]: Ap
=
ρgh
+
f
L
D
ρ
v
2
2
hvor g
er tyngdeaccelerationen, h
er den lodrette højde af refluxate fra den vandrette linje, f
er Darcy friktion faktor, L
er længden af ​​refluxate fra pylorus, og v
er væskehastigheden. På det tidlige stadium af tilbagesvaling indflydelse af tyngdekraften er vigtig og relativt ligetil, og det kan også estimeres intuitivt. Som vist i figur 1 og figur 3, RS røret er mere oprejst end PM røret i den nedre del af gastrisk rør. Dette aspekt er overdrevet, når røret vippes i en semi-Fowler position. Derfor er mere pres energiforbruget til at overvinde tyngdekraften i RS rør end i PM rør, da førstnævnte er mere påvirket af tyngdekraften på grund af sin opretstående form. Denne forklaring kan anvendes til at forklare resultaterne af de fleste tilfælde i vores undersøgelse. Men omkring indflydelsen af ​​vægfriktion, hvilket bliver signifikant som refluxate stiger, bliver yderligere intuitiv estimation vanskeligt, fordi friktionen faktor bør måles direkte i en forskelligartet miljø. Således kan trykket energitabet i den øvre del af gastrisk rør variere meget efter formen og dens forløb. I få tilfælde, mener vi, at muren friktion kan have spillet en rolle i vores manglende evne til at vise en signifikant forskel.
Der er nogle begrænsninger i denne undersøgelse. Den første vedrører udformningen af ​​modellen. Ventrikelsondekanalen model blev meget forenklet forsætligt med henblik på denne undersøgelse. I en mere sofistikeret model, der efterligner en sand gastrisk rør, ville vi nødt til at tage hensyn til faktorer som muligt kontraktilitet af mavens rør og rest spiserør, og miljømæssige faktorer såsom pulsering i hjertet eller de store skibe, for blot at nævne få. Indflydelsen af ​​negativ intrapleural pres er en anden vigtig faktor, der kan fremme DGR og blev ikke påvist i vores model. Denne kritik er noget modvirkes af, at de intrathorakale mave sandsynlige fungerer som en passiv kanal uden nogen kontraktilitet i en længere periode, og alle faktorer, undtagen kurven af ​​rørene og størrelsen af ​​pylorus var den samme blandt de sammenlignede grupper. Vi har heller ikke, at spørgsmålet om negative intrapleural pres svækker vores konklusion, fordi effekten af ​​negative intrapleural pres ville være mere definitiv i en PM gastrisk rør end i en RS rør. Den anden begrænsning af vores undersøgelse er, at trykindstillinger blev fastsat vilkårligt. Faktisk, når DGR opstår hos patienter, er det vanskeligt at vide, hvor højt trykgradient udvikler, og hvor længe det fortsætter. Men fordi denne undersøgelse fokuserede på forskellen i dynamikken i refluxate ifølge morfologien af ​​rørene, er det ikke problematisk at anvende et bestemt sæt af distal tryk med en kort varighed, så længe samme betingelser finder anvendelse for de sammenlignede grupper . Den tredje begrænsning er, om indgåelse af denne forskningsundersøgelse er klinisk relevant nok til at foretage en ændring i en klinisk praksis. Selvom statistisk signifikant, de faktiske forskelle i mængden og højden af ​​refluxate var små mellem forskellige ruter af genopbygning (tabel 2). Det er ikke klart, om disse relativt små forskelle har stor klinisk relevans. Når vi diskuterer en klinisk relevans problem, bør vi overveje gastro-esophageal reflux (GER) samt, som ikke blev vist i vores model. Som vist i den foreliggende undersøgelse, er det klart, at en pylorus dræning procedure fremmer DGR og igen øger galde reflux i maven og spiserøret. På den anden side, som vist i vores tidligere arbejde [13], den letter gastrisk tømning og derfor kan reducere GER. Således er det svært at bekræfte, om udeladelsen af ​​en pylorus dræning procedure kan reducere patienternes refluks symptomer. Fremtidige studier af reflux i kliniske omgivelser, i sammenhæng med symptomer, endoskopiske og histologiske fund, kan være nødvendigt at få mere fuldstændige oplysninger.
Konklusioner
Vi etablerede en metode til at observere og måle DGR inde i intratorakale mave som en esophageal erstatning ved at udarbejde flow visualisering model. Under anvendelse af denne model har vi demonstreret, at graden af ​​DGR var signifikant højere i intrathorakal mave placeret i PM og /eller med en pylorus dræning procedure, der skal udføres i fluid mekanik. Dette fund kan medvirke til at reducere forekomsten af ​​DGR efter esophagectomy med gastrisk indskydning i den virkelige verden kliniske
Forkortelser
DGR:.
Duodenogastrisk reflux
RS:
retrosternal plads
PM:
posterior mediastinum
GER:.
Gastro-esophageal reflux

erklæringer
anerkendelser
vi takker Hyejin Jeon og Heejin Park for teknisk bistand til udvikling af eksperimentel model.
Forfatternes oprindelige indsendt filer til Images of Nedenfor er links til forfatternes oprindelige indsendt filer til billeder. 13019_2013_1353_MOESM1_ESM.tif Forfatternes oprindelige fil til figur 1 13019_2013_1353_MOESM2_ESM.tif Forfatternes oprindelige fil til figur 2 13019_2013_1353_MOESM3_ESM.tif Forfatternes oprindelige fil til figur 3 konkurrerende interesser
Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen konkurrerende interesser.
Forfattere ' bidrag
CP: litteratur forskning, datafangst, dataanalyse, manuskript forberedelse, manuskript redigering; JL: undersøgelse koncepter, studiedesign, definition af intellektuel indhold, litteratur forskning, dataanalyse, manuskript forberedelse, manuskript redigering; JS: studiedesign, udvikling af eksperimentel model, dataopsamling, manuskript redigering; SC: design af forsøgsopstilling, forsøg, dataopsamling; KK: dataanalyse, statistisk analyse, manuskript redigering. Alle forfattere læst og godkendt den endelige manuskript.

• Endoskopisk submukøse dissektion for tidlig mavekræft hos ældre patienter: en meta-analyse
• Erfaringer med en simpel laparoskopisk gastrisk rør konstruktion