Un modello visualizzazione del flusso di reflusso duodenogastric dopo esofagectomia con interposition

gastrica Un modello di visualizzazione del flusso di reflusso duodenogastric dopo esofagectomia con interposizione gastrica
Abstract
sfondo
Il nostro obiettivo era quello di verificare i fattori che influenzano chirurgiche reflusso duodenogastric (DGR) dopo esofagectomia attraverso l'utilizzo di un modello di visualizzazione del flusso che potrebbe imitare un tubo gastrico intratoracico.
Metodi
modelli trasparenti gastrici tubi per i diversi percorsi (spazio retrosternale [RS] e posteriore mediastino [PM]) sono stati fabbricati. Varie pressioni distali sono stati applicati al modello sperimentale piena d'acqua, e il flusso è stato registrato con una telecamera ad alta velocità. Il volume e l'altezza massima della refluito attraverso la pylori di due diverse dimensioni (7,5 mm, 15 mm) in due posizioni differenti (in posizione verticale, semi-Fowler) è stata misurata mediante l'analisi dei video clip.
Risultati
Per la grande impostazione pylorus, quando le pressioni di 20, 30 e 40 mmHg sono stati applicati in posizione eretta, i volumi della refluito nei tubi RS /PM era 87,7 ± 1,1 /96,4 ± 1,7 mL, 150.8 ± 1,1 /158,0 ± 3.2 mL, e 156,8 ± 3,3 /198.0 ± 4.7 mL (p < 0,05), e le altezze massime erano 101,6 ± 4,8 /113,4 ± 2,9 mm 151,4 ± 2,2 /165,4 ± 1,5 mm e 166,1 ± 1,7 /193,7 ± 6,6 millimetri (p < 0,05). I dati per il piccolo ambiente piloro o nella posizione semi-Fowler mostrato tendenze simili. Per ogni impostazione del percorso, la postura o la pressione, DGR nella grande modello di piloro è definitivamente superiore a quello piccolo.
Conclusioni
Questo studio dimostra meccanica fluido posteriore interposizione mediastinica gastrica o una procedura di drenaggio del piloro, o entrambi, è associata ad alta reflusso del contenuto duodenale
Parole
chirurgia esofagea studi in vitro della qualità della vita di sfondo
Duodenogastric reflusso (DGR) è una sequela fisiopatologico comune di esofagectomia con interposizione gastrica.; è stata documentata in 60 ~ 80% dei pazienti [1]. I sintomi di reflusso influire negativamente sulla qualità della vita in questi pazienti [1-5]. Inoltre, vi è la prova che il contenuto duodenale sono nocivi e possono, a lungo termine, causare cambiamenti della mucosa sia verso il condotto gastrica e il residuo esofageo [1]. Un vagotomia del tronco che accompagna necessariamente la procedura è considerata la causa principale della DGR. Si altera l'equilibrio fisiologico tra l'attività propulsiva del antro e la resistenza piloroduodenale di gastrico e deflussi di secrezione biliopancreatica [6].
Per eliminare questa complicazione, alcuni autori hanno sostenuto l'omissione di una procedura di drenaggio del piloro [7], e l'uso di uno spazio extra-anatomica come un percorso di ricostruzione esofagea anziché utilizzare il mediastino posteriore [3, 8]. Polemiche esiste ancora circa l'omissione di una procedura di drenaggio piloro e l'uso di un percorso extra-anatomica perché le prove dalla letteratura è in conflitto [4, 5, 9-12]. Una ragione di questi risultati contrastanti è che i dati clinici provenienti da soggetti umani non è facilmente riproducibile a causa di molti altri fattori che influenzano DGR e non può essere completamente controllato in ambito clinico.
Lo scopo di questo studio è stato quello di verificare il ruolo del percorso di ricostruzione e di una procedura di drenaggio del piloro il postoperatorio DGR utilizzando un modello di visualizzazione del flusso dello stomaco intratoracico, che abbiamo precedentemente descritto [13].
Metodi
Per la progettazione di un modello di tubo gastrico intratoracico, abbiamo rivisto le immagini postoperatorie torace TC di 10 pazienti con cancro esofageo sottoposti a esofagectomia con l'interposizione gastrica (5 nello spazio retrosternale (RS) e 5 nel mediastino posteriore (PM)) presso l'Università Gachon Gil Hospital. Questo studio è stato approvato dal Consiglio di Gachon dell'Università Gil Hospital Institutional Review.
La raccolta dei dati da immagini TC
Per ogni paziente, tutte le sezioni CT dal sito anastomosi esofago-gastrica al livello del piloro erano prese cambiando la posizione z verticale ed i dati circa i centroidi (x, y) nelle sezioni trasversali del tubo gastrico sono stati ottenuti. Poi, i baricentri e le altezze sono stati in media per i 5 pazienti in ciascun gruppo (Figura 1). Infine, i corsi tridimensionali del tubo gastrico (RS e PM) sono stati mediati ed utilizzati per le ricostruzioni. Figura 1 Averaging corso del tubo gastrico. linee in grassetto rappresentano la media dei centroidi (x, y) di 5 tubi gastrici secondo la posizione verticale (z) in ciascun percorso. A, X nel percorso retrosternale. B, Y ​​nel percorso retrosternale. C, retrosternale gastrica modello di tubo. D, x nel percorso del mediastino posteriore. E, y nel percorso del mediastino posteriore. F, posteriore mediastino gastrico modello tubo.
Modello fabbricazione e modificando
I modelli sperimentali sono state effettuate nello stesso modo precedentemente descritto [13] autori. Per semplice confronto, i passaggi sono stati modellati come tubi circolari con un diametro interno di 40 mm (ad uno spessore di 5 mm), utilizzando una tecnica di prototipazione rapida. Erano collegati ai modelli piloro con due diversi diametri di apertura pilorica (7,5 mm o 15 mm) (Figura 1). La figura 2 mostra la configurazione sperimentale per misurare DGR. Un telaio di supporto del modello tubo gastrico è stato progettato per essere inclinato da una cerniera. Un compressore d'aria alimentata pressione distale, e due elettrovalvole (alimentazione e scarico) sono stati utilizzati per controllare la larghezza di un impulso di pressione. Quando la valvola di alimentazione è stata aperta e la valvola di scarico è stata chiusa contemporaneamente da un relè, l'aria compressa è stata applicata al modello riempito con acqua fino al livello di apertura pilorica e ha causato DGR. Allo stesso tempo, il flusso all'interno del modello è stato registrato con una telecamera ad alta velocità (SVSi, Southern Vision Systems, Alabama, USA) ad una velocità di 30 fotogrammi /sec. Dopo un determinato intervallo di tempo, la valvola di alimentazione è stata chiusa e la valvola di scarico è aperta simultaneamente per drenare il refluito. configurazione Figura 2 sperimentale per misurare il reflusso.
Determinazione della pressione distale causando DGR
Per rappresentare gradienti di pressione variabile causano DGR attraverso il piloro, tre diverse pressioni distali di 20, 30 e 40 mmHg (la larghezza di un impulso di pressione = 1 secondo) sono stati determinati arbitrariamente.
Misurazione della DGR
Dopo aver registrato il flusso interno, il fluido è stato scaricato attraverso la valvola di scarico per misurare il volume. Per valutare l'accessibilità del refluito all'esofago, l'altezza massima della refluaxate (perpendicolare distanza dal piano dell'apertura pilorica) è stata misurata analizzando video utilizzando un sistema di analisi fotogramma video assistita da computer (MemView 2.1.9, Southern Vision Systems, Alabama, Stati Uniti d'America) (Figura 3). Di conseguenza, DGR è stata misurata in 24 casi di 2 percorsi, 2 pylori, 3 impostazioni di pressione e 2 posizioni. Per ogni caso, 10 esperimenti sono stati condotti per verificare la riproducibilità. Figura 3 gastrico modello di tubo in posizione semi-Fowler. A, percorso retrosternale. B, percorso del mediastino posteriore. h,
altezza massima di refluito; Un
, anteriore; Ca
, Caudal; Cr,
cranico; P,
posteriori.
Statistiche
tutti i dati vengono presentati come media ± deviazione standard. Il test di Mann-Whitney è stato utilizzato per confrontare il volume e l'altezza del refluito tra i due gruppi. Tutte le analisi sono state effettuate utilizzando SPSS V12.0 per Windows (SPSS, Chicago, IL) e hanno prodotto valori di p fronte-retro. I valori di p < 0.05 sono stati considerati significativi.
Risultati
I volumi medi e le altezze dei refluito quando le pressioni distali di 20, 30 e 40 mmHg sono stati applicati per un secondo per il modello nelle posizioni verticali e semi-Fowler sono mostrati in tabelle 1 volume and2.Table 1 medio e l'altezza del refluito in base alle dimensioni del piloro
percorso
Postura
Pressione (mmHg)
volume (ml)
Altezza (mm)

Piccolo valore piloro
Grande piloro
p
Piccolo piloro
Grande piloro
valore p
RS verticale
20
50.8 ± 4.0
87,8 ± 1,1
.001
72.6 ± 3.6
101.6 ± 4.8
.001
30
58,4 ± 1,5
150,8 ± 1,1
.008
87,3 ± 3,6
151.4 ± 2.2
.008
40
69,8 ± 2,6
156,8 ± 3,3
.008
111.0 ± 5.6
166,1 ± 1,7
.008
semi-Fowler
20
53.4 ± 4.0
114.7 ± 3.1
< .001
86,9 ± 11,6
137,5 ± 3,9
< .001
30
58,0 ± 0,7
158.8 ± 0.8
.008
132.7 ± 3.2
181,6 ± 1.0
.008
40
72,6 ± 0,9
200.2 ± 2.7
.008
135,8 ± 5,5
221,0 ± 3,4
.008
PM
verticale
20
56,4 ± 1,7
96,4 ± 1,7
.001
72,5 ± 5.6
113.4 ± 2.9
.001
30
61,2 ± 2,2
158.0 ± 3.2
.008
98,3 ± 3,84
165,4 ± 1,5
.008
40
75,6 ± 1,5
198.0 ± 4.7
.008
118,6 ± 5,0
193,7 ± 6,6
.008
semi-Fowler
20
59.0 ± 2.0
144,5 ± 2,8
< .001
164,0 ± 8,0
162,5 ± 5,0
0,529
30
60,6 ± 0,9
176.0 ± 1.8
.004
191,3 ± 9,3
198,8 ± 6,4
0,310
40
73,4 ± 1,3
227,7 ± 4,3
.004
217,8 ± 7.4
233,4 ± 4,2
.008
La larghezza di un impulso di pressione era di 1 secondo.
PM
mediastino posteriore, RS spazio retrosternale.
Tabella 2 volume medio e l'altezza refluito secondo il percorso del tubo gastrico
piloro
Postura
Pressione (mmHg)
volume (ml)
Altezza (mm)

RS
PM
valore p
RS
PM

valore di p
Piccolo
verticale
20
50.8 ± 4.0
56,4 ± 1,7
.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
.016
40
69.8 ± 2.6
75.6 ± 1.5
.008
111.0 ± 5.6
118,6 ± 5,0
.008
semi-Fowler
20
53.4 ± 4.0
59.0 ± 2.0
.004
86,9 ± 11,6
164,0 ± 8,0
< .001
30
58,0 ± 0,7
60,6 ± 0,9
.040
132,7 ± 3.2
191.5 ± 9.3
.008
40
72,6 ± 0,9
73,4 ± 1,3
0,421
135,8 ± 5,5
217,8 ± 7,4
.008
Grande
verticale
20
87,7 ± 1,1
96,4 ± 1,7
.008
101.6 ± 4.8
113.4 ± 2.9
.008
30
150,8 ± 1,1
158.0 ± 3.2
.008
151.4 ± 2.2
165,4 ± 1,5
.008
40
156,8 ± 3,3
198.0 ± 4.7
.008
166,1 ± 1,7
193,7 ± 6,6
.008
semi-Fowler
20
114.7 ± 3.1
144,5 ± 2,8
<. 001
137.5 ± 3.9
162,5 ± 5,0
< .001
30
158,8 ± 0,8
175,6 ± 1,7
.004
181,6 ± 1.0
198,8 ± 6.4
.008
40
200.2 ± 2.7
227,6 ± 4,8
.004
221,0 ± 3,4
233,4 ± 4,2
.008
Il larghezza di un impulso di pressione è stato di 1 secondo.
PM
mediastino posteriore, RS spazio retrosternale.
DGR seconda delle dimensioni del piloro (procedura drenaggio pilorica)
per un determinato percorso, postura o impostazione della pressione, i volumi medi di refluito nel modello grande piloro erano sempre significativamente più grandi di quelle del piccolo (p < 0.05 per tutti). I dati che riflettono le altezze medie mostrato tendenze simili a quelli dei volumi medi, ad eccezione di due casi (Tabella 1).
DGR secondo il percorso del tubo gastrico
Per la grande impostazione piloro, la media volumi e altezze refluito nel modello PM erano sempre significativamente più grandi di quelle del modello RS (p < 0.05 per tutti). I dati utilizzando il piccolo ambiente piloro mostrato tendenze simili a quelle per il grande, ad eccezione di due casi (Tabella 2).
Discussione
Le controversie circa l'omissione di una procedura di drenaggio piloro e l'uso di un route extra-anatomica per minimizzare DGR sono causati dalle limitazioni della metodologia utilizzata nella maggior parte degli studi clinici. La maggior parte degli studi clinici hanno valutato DGR utilizzando varie tecniche indirette, come la quantificazione di marcatori isotopici (Tc99-Hida) nel aspirato gastrico o esofageo [14], il monitoraggio del pH gastrico di 24 ore con l'esistenza di reflusso alcalino [15], o utilizzando un questionario per gli episodi di reflusso [7], ecc Tutti hanno alcuni potenziali limitazioni per verificare chiaramente l'influenza del percorso di ricostruzione o di una procedura di drenaggio del piloro. A parte le limitazioni di ciascun metodo stesso, molte altre condizioni che influenzano DGR, come la pressione variabile intra-addominale, la motilità intestinale, postura e l'attività fisica del paziente durante il periodo di studio possono interferire con i risultati degli studi.
E 'per questa ragione che abbiamo progettato il presente studio. I nostri obiettivi erano di valutare la quantità di refluito e 'l'esposizione esofago di refluito puramente in base ai fattori chirurgici. Inoltre, abbiamo pensato escludendo o controllo delle variabili che sono altamente variabile in una situazione reale clinica è essenziale nella progettazione di un modello testabile. Pertanto, abbiamo adottato il 'modello di visualizzazione del flusso'; un tubo gastrico in cui il flusso interno può essere facilmente raggiunto e direttamente osservata. Per semplificare il confronto per scopo di questo studio, abbiamo fatto i tubi cilindrici con sezione circolare dello stesso diametro. Il diametro dell'apertura pilorica dopo procedura di drenaggio è stato determinato arbitrariamente, raddoppiando quella dell'apertura pilorica originale [13]. Poiché tutti i valori di riferimento del gradiente di pressione causando DGR attraverso lo sfintere pilorico denervata non è stato trovato nella letteratura, sono stati determinati in base ai dati manometriche duodenali in uno studio superiore motilità gastrointestinale di volontari sani [16]. In questo studio, l'ampiezza delle contrazioni nel duodeno era nell'intervallo da circa 22 a 27 mmHg durante il digiuno e dopo il pasto. Inoltre, poiché è stato stabilito che, soprattutto dopo l'intervento chirurgico addominale pressione intra-addominale può essere elevato (5 ~ 15 cm H 2O) promuovere DGR [17], le impostazioni del gradiente di pressione sono stati fissati come 20, 30, e 40 mmHg in questo studio. La larghezza di un impulso di pressione è stato anche determinato arbitrariamente perché non ci sono valori di riferimento disponibili in letteratura.
In letteratura, una procedura di drenaggio pilorica è noto per avere un effetto chiaro sulla reflusso [3-5, 9, 10] . Nel presente studio, il grado di DGR tendeva definitiva essere più elevata in un tubo gastrico con una più grande apertura del piloro. In termini di meccanica dei fluidi, DGR può essere espresso come un processo in cui il gradiente di pressione sviluppata attraverso l'apertura pilorica diventa zero attraverso la perdita di energia di pressione (che può essere trasformato in altri tipi di energia). Nel nostro modello, la perdita di energia di pressione avviene attraverso due fasi (in apertura pilorica, e quindi nel tubo gastrico stesso). Nel primo passo, l'apertura pilorica può essere considerato un orifizio esistente in un tubo. La soluzione analitica della perdita di energia di pressione Ap
attraverso il piloro può essere dato risolvendo l'equazione ostruzione Bernoulli come segue [18]: Ap
=
ρ
Q
2
1
-
β
4
/
2
C
d
2
Un
t
2
dove ρ
è il densità del fluido, Q
è la portata attraverso la tubazione di diametro d
, β
è il rapporto apertura dell'orifizio d
(= d
/d)
, C
d
è il coefficiente di scarico, e A
t
è l'area di apertura. Se il rapporto di apertura β
diventa più piccola (cioè, l'apertura pilorica diventa più piccolo), la perdita di energia di pressione è aumentata a causa (1-β
4) diventa più grande e A
t
diventa più piccolo. Inoltre, è ben noto che C
d
anche ottenere più piccola per i più piccoli β
[18]. Ciò significa che in ambiente piccolo piloro, più energia di pressione viene scaricata per passare la piccola apertura, e meno energia si trasforma per causare reflusso, rispetto al modello grande piloro. Questo può essere sufficienti a spiegare i risultati della procedura drenaggio pilorica nel presente studio.
Un altro importante problema chirurgico per DGR è il percorso di ricostruzione esofagea. Nel presente studio, il grado di DGR tendeva definitiva essere più elevata in un tubo gastrico PM. In termini di meccanica dei fluidi, questo problema è legato alla 2 ° fase di reflusso (nel tubo gastrico stesso). Nel 2 ° fase, la perdita di energia di pressione si verifica principalmente dalla forza di gravità e la parete attrito nel tubo gastrico come segue [18]: Ap
=
ρgh
+
f
L
D
ρ
v
2
2
dove g
è l'accelerazione di gravità, h
è l'altezza verticale del refluito dalla linea orizzontale, f
è il fattore di attrito Darcy, L
è la lunghezza refluito dal piloro, e v
è la velocità del fluido. Nella fase iniziale di reflusso, l'influenza della gravità è importante e relativamente semplice, e può essere anche stimato intuitivo. Come mostrato in Figura 1 e Figura 3, il tubo RS è più verticale di tubo PM nella parte inferiore del tubo gastrico. Questo aspetto è esagerato quando il tubo è inclinato in una posizione semi-Fowler. Pertanto, più energia di pressione viene consumato per superare la forza di gravità in tubo RS rispetto al tubo PM, poiché il primo è più influenzato dalla gravità grazie alla sua forma verticale. Questa spiegazione può essere usata per spiegare i risultati della maggior parte dei casi nel nostro studio. Tuttavia, per l'influenza di attrito di parete, che diventa significativo refluito ascende, un'altra valutazione intuitiva diventa difficile perché il fattore di attrito deve essere misurata direttamente in un ambiente vario. Pertanto, la perdita di energia di pressione nella porzione superiore del tubo gastrico può variare notevolmente a seconda della forma e il suo corso. In alcuni casi, riteniamo che l'attrito muro può aver giocato un ruolo nella nostra incapacità di mostrare una differenza significativa.
Ci sono alcune limitazioni di questo studio. Il primo riguarda il disegno del modello. Il modello tubo gastrico è stato fortemente semplificata intenzionalmente ai fini di questo studio. In un modello più sofisticato che imita un vero e proprio tubo gastrico, dovremmo prendere in considerazione fattori come la possibile contrattilità del tubo gastrico e l'esofago residuo, e fattori ambientali come la pulsazione del cuore o dei grossi vasi, per citarne solo pochi. L'influenza della pressione intrapleurica negativo è un altro fattore importante che può favorire la DGR e non è stato dimostrato nel nostro modello. Queste critiche sono piuttosto contrastate dal fatto che i intratoracica stomaco probabili funziona come tramite passivo senza contrattilità per un periodo considerevole, e tutti i fattori tranne la curva dei tubi e la dimensione del piloro erano uguali tra i gruppi confrontati. Inoltre non credo che il problema della pressione intrapleurica negativo indebolisce la nostra conclusione perché l'effetto della pressione intrapleurica negativo sarebbe più definitiva in un tubo gastrico PM che in un tubo RS. Il secondo limite del nostro studio è che le impostazioni di pressione sono stati fissati arbitrariamente. In realtà, quando DGR si verifica nei pazienti, è difficile sapere quanto è alto il gradiente di pressione si sviluppa, e per quanto tempo persiste. Tuttavia, poiché questo studio si è concentrato sulla differenza nella dinamica del refluito secondo la morfologia dei tubi, non è problematico applicare un certo insieme di pressione distale con una breve durata purché siano applicate stesse condizioni ai gruppi confrontati . La terza limitazione è se la conclusione del presente studio di ricerca è clinicamente significativa sufficiente per fare un cambiamento in una pratica clinica. Anche se statisticamente significativo, le reali differenze nella quantità e l'altezza del refluito sono piccoli tra i diversi percorsi di ricostruzione (Tabella 2). Non è chiaro se queste differenze relativamente minori hanno significativa rilevanza clinica. Quando si parla di una rilevanza clinica problema, dovremmo considerare reflusso gastro-esofageo (GER), così, che non è stato dimostrato nel nostro modello. Come mostrato nel presente studio, è chiaro che una procedura di drenaggio piloro promuove DGR ed a sua volta, aumenta reflusso biliare nello stomaco e l'esofago. D'altra parte, come mostrato nella precedente lavoro [13], facilita lo svuotamento gastrico e quindi può ridurre GER. Così, è difficile confermare se l'omissione di una procedura di drenaggio del piloro potrebbe ridurre i sintomi di reflusso dei pazienti. Futuri studi di reflusso in ambito clinico, in correlazione con i sintomi, endoscopica e reperti istologici, può essere richiesto di ottenere informazioni più complete
. Conclusioni
Abbiamo stabilito un metodo per osservare e misurare DGR all'interno dello stomaco intratoracico come sostituto esofageo elaborando il modello di visualizzazione del flusso. Utilizzando questo modello, abbiamo dimostrato che il grado di DGR era significativamente maggiore nello stomaco intratoracica trova in PM e /o con una procedura di drenaggio pilorica viene svolta nella meccanica dei fluidi. Questa scoperta può contribuire a ridurre l'incidenza di DGR dopo esofagectomia con interposizione gastrico in ambito clinico del mondo reale
Abbreviazioni
DGR:.
Duodenogastric reflusso
RS:
spazio retrosternale
PM:
posteriore mediastino
GER:.
reflusso gastro-esofageo

dichiarazioni
Ringraziamenti
ringraziamo Hyejin Jeon e Heejin Parco per l'assistenza tecnica per lo sviluppo del modello sperimentale.
degli autori originali presentato file per le immagini
di seguito sono riportati i link ai originale degli autori presentato file per le immagini. 'file originale per la figura 1 13019_2013_1353_MOESM2_ESM.tif Autori 13019_2013_1353_MOESM1_ESM.tif autori file originale per la figura 2 13019_2013_1353_MOESM3_ESM.tif Autori file originale per gli interessi figura 3 Competere
Gli autori dichiarano di non avere interessi in gioco.
Autori' contributi
CP: ricerca letteratura, acquisizione dati, analisi dei dati, la preparazione del manoscritto, editing manoscritto; JL: concetti di studio, studio di progettazione, definizione del contenuto intellettuale, la ricerca della letteratura, l'analisi dei dati, la preparazione del manoscritto, editing manoscritto; JS: disegno dello studio, lo sviluppo del modello sperimentale, l'acquisizione dei dati, la modifica del manoscritto; SC: progettazione di setup sperimentale, esperimento, l'acquisizione dei dati; KK: analisi dei dati, analisi statistiche, editing manoscritto. Tutti gli autori hanno letto e approvato il manoscritto finale.

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