Een stroom visualisatie model van duodenogastrische reflux na esophagectomy met maag interposition

Een stroom visualisatie model van duodenogastrische reflux na esophagectomy met maag tussenkomst
Abstracte achtergrond
Ons doel was om chirurgische factoren die duodenogastrische reflux (DGR) invloed te controleren na slokdarmresectie door het gebruik van een procesweergaverapporten model dat een intrathoracale maagsonde nabootsen.
Methods
Transparant maagsonde modellen voor verschillende routes (retrosternale space [RS] en achterste mediastinum [PM]) werden vervaardigd. Verschillende distale druk werden op het experimentele model gevuld met water, en de stroom werd opgenomen met een high-speed camera. Het volume en de maximale hoogte van de refluxaat door pylori van twee verschillende grootten (7,5 mm, 15 mm) in twee verschillende houdingen (opstaande, semi-Fowler) werd gemeten door analyse van de videoclips.
Resultaten
voor de grote pylorus instelling, wanneer de druk van 20, 30, en 40 mmHg in verticale positie werden toegepast, de volumes van de refluxaat in de RS /PM-buizen waren 87,7 ± 1,1 /96,4 ± 1,7 ml, 150,8 ± 1,1 /158,0 ± 3,2 ml, en 156,8 ± 3,3 /198,0 ± 4,7 ml (p < 0,05), en de maximale hoogten waren 101,6 ± 4,8 /113,4 ± 2,9 mm, 151,4 ± 2,2 /165,4 ± 1,5 mm en 166,1 ± 1,7 /193,7 ± 6,6 mm (p < 0,05). De gegevens voor de kleine pylorus instelling of in de semi-Fowler positie toonde vergelijkbare tendensen. Voor een bepaalde route, houding of drukinstelling, DGR in de grote pylorus model was definitief hoger dan die voor de kleine.
Conclusies
Dit stromingsleer studie toont achterste mediastinum maag tussenkomst of pyloric drainage procedure, of beide, is geassocieerd met een hoge reflux van de twaalfvingerige darm inhoud
Sleutelwoorden
slokdarmkanker chirurgie In vitro studies levenskwaliteit Achtergrond
duodenogastrische reflux (DGR) is een veel voorkomende pathofysiologische restverschijnsel van esophagectomy met maag tussenkomst.; Het is gedocumenteerd in 60 ~ 80% van de patiënten [1]. De reflux symptomen negatieve invloed op de kwaliteit van leven bij deze patiënten [1-5]. Bovendien zijn er aanwijzingen dat de duodenale inhoud schadelijk en kunnen op de lange termijn veroorzaken slijmvliesveranderingen zowel de maag en de slokdarm leiding overblijfsel [1]. Een romp vagotomie dat noodzakelijkerwijs begeleidt de procedure wordt beschouwd als de belangrijkste oorzaak van DGR. Het schaadt de fysiologische balans tussen voortstuwende werking van het antrum en pyloroduodenale weerstand tegen maag in- en uitstroom van biliopancreatic secretie [6]. Belgique Om deze complicatie te elimineren, hebben enkele auteurs het weglaten van een pyloric drainage procedure bepleit [7], en het gebruik van een extra-anatomische ruimte als een route van oesofageale reconstructie plaats van het achterste mediastinum [3, 8]. Controverse bestaat nog over het weglaten van een pyloric drainage behandeling en het gebruik van een extra-anatomische route omdat de gegevens uit de literatuur tegenstrijdige [4, 5, 9-12]. Een reden voor deze tegenstrijdige resultaten is dat de klinische gegevens van proefpersonen niet gemakkelijk reproduceerbaar door vele andere factoren die DGR beïnvloeden en kunnen niet volledig worden gecontroleerd in klinische settings.
Het doel van deze studie was om de rol van het controleren route van de wederopbouw en een pyloric drainage procedure op postoperatieve DGR met behulp van een stroom visualisatie model van de intrathoracale maag, die we eerder hebben beschreven [13].
Methods
Voor het ontwerp van een intrathoracale maagsonde model, beoordeeld we de postoperatieve borst CT-beelden van 10 patiënten met slokdarmkanker die esophagectomy onderging met maag tussenkomst (5 in de retrosternale ruimte (RS) en 5 in het achterste mediastinum (PM)) aan Gachon University Gil Hospital. Deze studie is goedgekeurd door de Institutional Review Board van Gachon University Gil Hospital.
Data verzamelen van CT-beelden
Voor elke patiënt, alle van de CT segmenten van de esophago-maag anastomotische site om het niveau van de pylorus waren door het veranderen van de verticale positie z, en de gegevens van de centroides (x, y) in de dwarsdoorsneden van de maagsonde werden verkregen. Vervolgens worden de zwaartepunten en hoogtes werden gemiddeld voor de 5 patiënten in elke groep (figuur 1). Tenslotte de driedimensionale gangen van de maagsonde (RS en PM) werden gemiddeld en gebruikt voor reconstructies. Figuur 1 Het middelen tijdens de maagsonde. Vette lijnen geven het gemiddelde van centroides (x, y) van 5 gastrische buizen volgens de verticale positie (z) in elke route. A, x in het retrosternale route. B, y in het retrosternale route. C, Retrosternale maagsonde model. D, x in het achterste mediastinale route. E, y in het achterste mediastinale route. F, Posterior mediastinale maagsonde model.
Model fabricage en instellen
experimentele modellen werden op dezelfde wijze zoals eerder beschreven door de auteurs [13]. Voor eenvoudige vergelijking werden de passages gemodelleerd als ronde buizen met een binnendiameter van 40 mm (met een dikte van 5 mm) met een rapid prototyping techniek. Ze werden aan de pylorus modellen met twee verschillende diameters van pylorische opening (7,5 mm of 15 mm) (figuur 1). Figuur 2 toont de experimentele opzet voor het meten DGR. Een frame ondersteunt de maagsonde model werd ontworpen om te worden gekanteld door een scharnier. Een luchtcompressor geleverde distale druk en twee magneetafsluiters (toe- en afvoer) werden gebruikt om de breedte van een drukpuls regelen. Wanneer de toevoerklep geopend en de uitlaatklep werd gelijktijdig door een relais gesloten, werd perslucht toegepast op het model met water gevuld tot aan het niveau van de opening pylorus en veroorzaakte DGR. Tegelijkertijd, de stroom in het model opgenomen met een hoge snelheid camera (SVSi, Southern Vision Systems, Alabama, USA) met een snelheid van 30 frames /sec. Na een bepaald tijdsinterval, de aanvoerklep werd gesloten en de afvoerklep werd gelijktijdig geopend om de refluxaat uitlekken. Figuur 2 Experimentele opstelling voor het meten reflux.
Bepaling van de distale druk veroorzaken DGR Belgique Om variabele druk gradiënten veroorzaken van DGR de overkant van de pylorus vertegenwoordigen, werden drie verschillende distale druk van 20, 30 en 40 mmHg (de breedte van een druk puls = 1 seconde) willekeurig bepaald.
Meting van DGR
Na het opnemen van het inwendige stroompad, de vloeistof werd afgevoerd door de uitlaatklep om het volume te meten. De toegankelijkheid van de refluxaat de slokdarm evalueren, de maximale hoogte van de refluaxate (loodrechte afstand van het vlak van de pylorus opening) gemeten door het analyseren van video clips met een computerondersteunde videoframe analysesysteem (MemView 2.1.9, Southern Vision Systems, Alabama, USA) (figuur 3). Dienovereenkomstig DGR werd gemeten in 24 gevallen van 2 routes, 2 pylori, 3 drukinstellingen en 2 houdingen. Voor elk geval werden 10 experimenten uitgevoerd om de reproduceerbaarheid te controleren. Figuur 3 maagsonde model in de semi-Fowler positie. A, Retrosternale route. B, Posterior mediastinale route. h,
Maximale hoogte van refluxaat; Een
, anterior; Ca
, Caudal; Cr,
Cranial; P,
Posterior. Statistische gegevens
Alle gegevens worden gepresenteerd als het gemiddelde ± standaarddeviatie. De Mann-Whitney test werd gebruikt om het volume en de hoogte van de refluxaat vergelijken tussen de twee groepen. Alle analyses werden uitgevoerd met SPSS voor Windows v12.0 (SPSS, Chicago, IL) en leverde tweezijdige p-waarden. Waarden van p < 0,05 werden beschouwd als significant.
Resultaten
De gemiddelde volumes en hoogtes van refluxaat wanneer de distale druk van 20, werden 30 en 40 mmHg toegepast gedurende één seconde om het model in de rechtop en semi-Fowler worden getoond in tabellen 1 and2.Table 1 Mean volume en de hoogte van refluxaat afhankelijk van de grootte van de pylorus
Route
Posture
Pressure (mmHg)
Volume (ml)
Hoogte (mm)

Kleine pylorus
Grote pylorus
p-waarde
Small pylorus
Grote pylorus
p-waarde
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 Restaurant < 0,001
86,9 ± 11,6
137,5 ± 3,9 Restaurant < 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 Restaurant < 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
De breedte van een drukpuls was 1 seconde.
PM
posterieure mediastinum, RS
retrosternale ruimte.
Tabel 2 Gemiddelde volume en hoogte van refluxaat volgens de route van de maagsonde
pylorus
Posture
Pressure (mmHg)
Volume (ml)
Hoogte (mm)

RS
PM
p-waarde
RS
PM

p-waarde
Standaard Posters 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 Restaurant < 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
Grote
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 Restaurant <. 001
137,5 ± 3,9
162,5 ± 5,0 Restaurant < 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
breedte van een drukpuls was 1 seconde.
PM
posterieure mediastinum, RS
retrosternale ruimte.
DGR afhankelijk van de grootte van de pylorus (pyloric drainage procedure)
voor een bepaalde route, houding of drukinstelling, de gemiddelde hoeveelheden refluxaat in de grote pylorus model was altijd aanzienlijk groter dan die van de kleine (p < 0,05 voor iedereen). De gegevens die de gemiddelde hoogte vertoonden soortgelijke tendensen als die van de gemiddelde hoeveelheden, met uitzondering van twee gevallen (Tabel 1).
DGR volgens de route van de maagsonde
Voor de grote pylorus instelling, de gemiddelde volumes en hoogtes van refluxaat in de PM model was altijd aanzienlijk groter dan die van de RS model (p < 0,05 voor iedereen). De gegevens uit met de kleine pylorus instelling toonde soortgelijke tendensen als die van de grote, met uitzondering van twee gevallen (Tabel 2).
Discussie
het de vraag welke weglaten van een pyloric drainage behandeling en het gebruik van een extra-anatomische route minimaliseren DGR worden veroorzaakt door de beperkingen van de in de meeste klinische studies methodologie. De meeste klinische studies DGR geëvalueerd met verschillende indirecte technieken, zoals kwantificering van isotopische markers (Tc99-HIDA) in de maag of slokdarm weggezogen [14], 24-uurs gastrische pH-meting met de aanwezigheid van alkalische reflux [15], of met behulp een vragenlijst voor de reflux episodes [7], enz. Alle kamers hebben een aantal mogelijke beperkingen voor de invloed van de route van de wederopbouw of een pyloric drainage procedure duidelijk het verifiëren. Afgezien van de beperkingen van elke methode zelf, vele andere aandoeningen die DGR beïnvloeden, zoals de variabele intra-abdominale druk, intestinale motiliteit, houding en de lichamelijke activiteit van de patiënten gedurende de onderzoeksperiode kunnen interfereren met de resultaten van studies.
het is om deze reden dat we de huidige studie ontworpen. Ons doel was om de hoeveelheid refluxaat en de slokdarm blootstelling evalueren zuiver refluxaat volgens de chirurgische factoren. Daarnaast vonden we sluiten of regelen van de variabelen die zeer variabel in een werkelijke klinische situatie is essentieel bij het ontwerp van een testbaar model. Daarom hebben we nam de 'flow visualisatie model'; een maagsonde waarbij het inwendige stroompad gemakkelijk toegankelijk en direct waargenomen. De vergelijking van deze studie doel vereenvoudigen we de buizen cilindrisch met cirkelvormige dwarsdoorsneden van dezelfde diameter. De diameter van de opening pylorische na drainage procedure werd willekeurig bepaald, dat een verdubbeling van de oorspronkelijke pylorische opening [13]. Omdat elke referentiewaarden drukgradiënt veroorzaken DGR in de gedenerveerde pylorische sluitspier niet kon worden gevonden in de literatuur, werden ze bepaald volgens duodenale manometrische gegevens in een bovenste gastrointestinale motiliteit onderzoek bij gezonde vrijwilligers [16]. In deze studie, de amplitude van de samentrekkingen in het duodenum was in het traject van ongeveer 22 tot 27 mmHg tijdens vasten en na de maaltijd. Bovendien, omdat is vastgesteld dat vooral na een buikoperatie intra-abdominale druk kan worden verhoogd (5 ~ 15 cmH 2O) bevordering DGR [17], de drukgradiënt instellingen werden vastgesteld als 20, 30 en 40 mmHg in dit onderzoek. De breedte van een drukpuls werd willekeurig bepaald omdat er geen referentiewaarden in de literatuur.
In de literatuur wordt pylorus drainage handeling die een onduidelijke gevolgen reflux [3-5, 9, 10] . In deze studie, de mate van DGR had de definitieve neiging hoger te zijn bij een maagsonde met een grotere opening pylorus. Qua vloeistofmechanica, kan DGR worden uitgedrukt als een proces waarin de ontwikkelde drukgradiënt over de pylorus opening nul door de druk energieverlies (die kan worden omgezet in andere soorten energie). In ons model, de druk energieverlies optreedt via twee stappen (in de pylorus opening, en vervolgens in de maagsonde zelf). In de 1e stap, kan de pyloric opening worden beschouwd als een opening bestaande in een pijp. De analytische oplossing van het drukverlies Ap
energie in de pylorus kan worden gegeven door het oplossen van het Bernoulli belemmering-vergelijking [18]: Ap
=
ρ
Q
2
1
-
β
4
/ 2
C
d
2
A
t Shirts 2
waarbij ρ
is de vloeistofdichtheid, Q
is de stroomsnelheid door de leiding van de diameter d
, β
wordt de opening verhouding van de opening d
(= d Twitter /d)
, C
d
is de afvoercoëfficiënt, en A
t
is de opening gebied. Als de openingsverhouding β
kleiner (dat wil zeggen, pylorus opening kleiner), wordt de druk verhoogd energieverlies omdat (1-β
4) groter wordt en een
t
wordt kleiner. Bovendien is het bekend dat C
d
ook kleiner voor de kleinere β
[18] krijgen. Dit betekent dat kleine pylorus omgeving, meer druk energie opgebruikt om de kleine opening passeren en minder energie omgezet tot reflux veroorzaken, in vergelijking met de grote pylorus model. Dit kan een afdoende verklaring voor de resultaten van de pyloric drainage procedure in het huidige onderzoek zijn.
Een andere belangrijke kwestie voor chirurgische DGR is de route van de slokdarm wederopbouw. In deze studie, de mate van DGR had de definitieve neiging hoger te zijn in een PM maagsonde. In termen van de stromingsleer, wordt deze kwestie met betrekking tot de 2e stap van reflux (in de maagsonde zelf). In de 2e stap, de druk energieverlies komt vooral door de zwaartekracht en de muur wrijving in de maagsonde als volgt [18]: Ap
=
ρgh
+
f
L
D
ρ
v
2
2
waarbij g
de zwaartekrachtversnelling, h
is de verticale hoogte van refluxaat van de horizontale lijn, f
de Darcy wrijvingsfactor, L
de lengte van refluxaat van de pylorus en v
is de vloeistofsnelheid. In een vroeg stadium van reflux, de invloed van de zwaartekracht is belangrijk en relatief eenvoudig en kan ook intuïtief worden geschat. Zoals getoond in figuur 1 en figuur 3, de RS buis rechtere dan PM buis in het onderste gedeelte van de maagsonde. Dit aspect is overdreven wanneer de buis wordt gekanteld in een semi-Fowler positie. Daarom is er meer druk energie verbruikt om de zwaartekracht in RS buis te overwinnen dan in PM buis, omdat de voormalige is meer beïnvloed door de zwaartekracht als gevolg van de rechtopstaande vorm. Deze uitleg kan worden gebruikt om de resultaten van de meeste gevallen in onze studie verklaren. Echter, over de invloed van wandwrijving, hetgeen aanzienlijke wordt als refluxaat opstijgt, verder intuïtieve schatting moeilijk omdat de wrijvingsfactor direct worden gemeten in een gevarieerde omgeving. Aldus kan de druk energieverlies in het bovenste gedeelte van de maagsonde sterk variëren afhankelijk van de vorm en het verloop. In enkele gevallen, denken we dat de wandwrijving een rol hebben gespeeld in onze onvermogen om een ​​significant verschil zien.
Er zijn enkele beperkingen aan deze studie. De eerste betreft het ontwerp van het model. De maagsonde model was sterk vereenvoudigde opzet voor het doel van deze studie. In een meer geavanceerde model dat een echte maagsonde nabootst, zouden we moeten rekening houden met factoren zoals mogelijke contractiliteit van de maagsonde en overblijfsel slokdarm, en omgevingsfactoren zoals pulseren van het hart of de grote vaten, om er maar een weinig. De invloed van negatieve intrapleurale druk is een andere belangrijke factor die DGR kunnen bevorderen en werd niet aangetoond in ons model. Deze kritiek zijn enigszins tegengegaan doordat de intrathoracale maag waarschijnlijk functioneert als een passief kanaal zonder contractiliteit gedurende een aanzienlijke periode, en alle elementen met uitzondering van de kromming van de buizen en de afmeting van pylorus waren gelijk tussen de groepen vergeleken. We hebben ook denk niet dat de kwestie van de negatieve intrapleurale druk verzwakt onze conclusie omdat het effect van de negatieve intrapleurale druk meer definitief in een PM maagsonde dan in een RS buis zou zijn. De tweede beperking van ons onderzoek is dat de druk instellingen willekeurig werden vastgesteld. Eigenlijk, wanneer DGR optreedt bij patiënten, is het moeilijk om te weten hoe hoog het drukverschil ontwikkelt, en hoe lang aanhoudt. Omdat deze studie gericht op het verschil in de dynamiek van de refluxaat volgens de morfologie van de buizen, is het geen probleem om een ​​bepaalde reeks distale druk met een korte duur toe zolang dezelfde wijze worden toegepast op de vergeleken groepen . De derde beperking is de vraag of de sluiting van het huidige onderzoek is klinisch relevant genoeg om een ​​verandering in een klinische praktijk te maken. Hoewel statistisch significant, de werkelijke verschillen in de hoeveelheid en hoogte van refluxaat vuil tussen verschillende manieren van reconstructie (tabel 2). Het is niet duidelijk of deze relatief kleine verschillen significante klinische relevantie. Bij de bespreking van een klinisch relevant probleem, moeten we overwegen gastro-oesofageale reflux (GER) ook, wat niet werd aangetoond in ons model. Zoals getoond in deze studie, blijkt dat een pylorus drainage procedure bevordert DGR en op zijn beurt, verhoogt gal reflux in de maag en de slokdarm. Anderzijds, zoals in ons eerder werk [13], vergemakkelijkt maaglediging en derhalve kunnen GER verminderen. Het is dus moeilijk om te bevestigen of het weglaten van een pyloric drainage procedure refluxsymptomen de patiënten kunnen verminderen. Toekomstige studies van reflux in de klinische setting, in verband met symptomen, endoscopische en histologische bevindingen, kan nodig zijn om meer uitgebreide informatie te krijgen.
Conclusies
We hebben een methode om te observeren en te meten DGR in de intrathoracale maag als een oesofageale alternatief door het ontwerpen van de stroom visualisatie model. Met dit model hebben we aangetoond dat de mate van DGR was significant hoger in de intrathoracale maag in PM en /of met een pyloric drainage procedure wordt uitgevoerd in de vloeistofmechanica. Deze bevinding kan helpen na esophagectomy met gastric tussenkomst in de echte wereld klinische settings verminderen van de incidentie van DGR
Afkortingen
DGR:.
Duodenogastrische reflux
RS:
Retrosternale ruimte
PM:
posterieure mediastinum
GER:.
Gastro-oesofageale reflux

verklaringen
Dankwoord
Wij danken Hyejin Jeon en Heejin Park voor technische bijstand aan de ontwikkeling van het experimentele model.
Authors 'originele ingediende dossiers voor afbeeldingen
Hieronder staan ​​de links naar origineel van de auteurs ingediende dossiers voor afbeeldingen. 'Originele bestand voor figuur 1 13019_2013_1353_MOESM2_ESM.tif Authors' 13019_2013_1353_MOESM1_ESM.tif Auteurs originele bestand voor figuur 2 13019_2013_1353_MOESM3_ESM.tif Authors 'originele bestand voor figuur 3 Concurrerende belangen Ondernemingen De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende belangen.
Authors' bijdragen
CP: literatuuronderzoek, data-acquisitie, data-analyse, manuscript voorbereiding, manuscript editing; JL: studie concepten, studie ontwerp, de definitie van intellectuele inhoud, literatuuronderzoek, data-analyse, manuscript voorbereiding, manuscript editing; JS: studie ontwerp, de ontwikkeling van het experimentele model, data-acquisitie, manuscript editing; SC: ontwerp van de experimentele opstelling, experiment, data-acquisitie; KK: data-analyse, statistische analyse, manuscript uitgeven. Alle auteurs gelezen en goedgekeurd het definitieve manuscript.

• Endoscopische submucosale dissectie van vroege maagkanker bij oudere patiënten: een meta-analyse
• Ervaringen met een eenvoudige laparoscopische gastric buisconstructie