En strøm visualisering modell av duodenogastric reflux etter esophagectomy med mage inter

En strøm visualisering modell av duodenogastric reflux etter esophagectomy med mage inter
Abstract
Bakgrunn
Vårt mål var å verifisere kirurgiske faktorer som påvirker duodenogastric refluks (DGR) etter esophagectomy gjennom bruk av en flyt visualisering modell som ville etterligne en intrathoracic magesonde.
Metoder
Transparent magesonde modeller for ulike ruter (retrosternale plass [RS] og bakre mediastinum [PM]) ble fabrikkert. Forskjellige distale trykk ble påført på forsøksmodell fylt med vann, og strømmen ble tatt opp med et høyhastighetskamera. Volumet og maksimal høyde på refluksatet gjennom pylori av to forskjellige størrelser (7,5 mm, 15 mm) i to forskjellige stillinger (stående, semi-Fowler) ble målt ved å analysere videoklippene.
Resultater
For stor pylorus innstilling, når presset fra 20, 30 og 40 mmHg ble brukt i oppreist stilling, volumene av refluksatet 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 den maksimale høyder 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). Dataene for liten pylorus innstillingen eller i semi-Fowler posisjon viste lignende tendenser. For en gitt rute, holdning eller trykkinnstillingen, DGR i det store pylorus modellen var definitivt høyere enn for liten.
Konklusjoner
Denne væsken mekanikk studien viser bakre mediastinum mage inter eller pylorusstenose drenering prosedyre, eller begge deler, er forbundet med høy reflux av duodenal innholdet
nøkkelord
Esophageal kirurgi In vitro studier Livskvalitet Bakgrunn
Duodenogastric refluks (DGR) er en felles patofysiologisk senfølger esophagectomy med mage inter.; det er dokumentert i 60 ~ 80% av pasientene [1]. De reflux symptomer påvirke livskvaliteten hos disse pasientene [1-5]. Videre er det bevis for at duodenal innholdet er skadelig og kan på lang sikt, føre til slimhinneforandringer både på mage rør og esophageal rest [1]. En truncal vagotomy som nødvendigvis følger prosedyren regnes som den viktigste årsaken til DGR. Det hemmer den fysiologiske balanse mellom driv aktivitet av antrum og pyloroduodenal motstand mot mage i og utløpene biliopankreatisk sekresjon [6].
For å eliminere denne komplikasjonen, har enkelte forfattere orde utelatelsen av en pyloric drenerings prosedyre [7], og bruk av en ekstra-anatomisk plass som en rute for esophageal rekonstruksjon stedet for å bruke den bakre mediastinum [3, 8]. Kontrovers eksisterer fremdeles om utelatelse av en pyloric drenerings prosedyre og ved bruk av en ekstra-anatomisk rute fordi bevis fra litteraturen er motstrid [4, 5, 9-12]. En årsak til disse motstridende resultater, er at de kliniske data fra humane individer er ikke lett reproduserbare på grunn av mange andre faktorer som påvirker DGR- og kan ikke fullstendig kontrollert i kliniske omgivelser.
Hensikten med denne studien var å verifisere rolle ruten for gjenoppbygging og en pyloric drenering prosedyre på postoperativ DGR ved hjelp av en flyt visualisering modell av intrathoracic magen, som vi tidligere har beskrevet [13].
Metoder
for utforming av en intrathoracic magesonde modell, vi gjennom de postoperative brystet CT-bilder av 10 pasienter med spiserørskreft som gjennomgikk esophagectomy med mage inter (5 i retrosternale plass (RS) og 5 i bakre mediastinum (PM)) ved Gachon Universitets Gil Hospital. Denne studien er godkjent av Institutional Review Board of Gachon Universitets Gil Hospital.
Datainnsamling fra CT Images For hver pasient, alle CT skiver fra esophago-mage anastomotic nettstedet til nivået av pylorus var tatt ved å endre den vertikale stilling z, og dataene om centroids (x, y) i tverrsnitt av magesonde ble oppnådd. Deretter ble de centroids og høyder i gjennomsnitt for 5 pasienter i hver gruppe (figur 1). Til slutt ble de tredimensjonale kurs av magesonde (i RS og PM) fordelt og brukt til rekonstruksjoner. Figur 1 Midling løpet av magesonde. Tykke streker representerer gjennomsnittet av centroids (x, y) av 5 gastriske rør i henhold til den vertikale stilling (z) i hver rute. A, x i retrosternale ruten. B, y i retrosternale ruten. C, Retrosternale magesonde modell. D, x i bakre mediastinum ruten. E, y i bakre mediastinum ruten. F, bakre mediastinum magesonde modell.
Modell fabrikasjon og innstilling
Den eksperimentelle modeller ble fremstilt på samme måte som tidligere beskrevet av forfatterne [13]. For enkel sammenligning ble passasjene modellert som sirkulære rør med en indre diameter på 40 mm (med en tykkelse på 5 mm) under anvendelse av en hurtig prototyping teknikk. De var koblet til pylorus-modeller med to ulike diametre på pyloric åpning (7,5 mm eller 15 mm) (figur 1). Figur 2 viser eksperimentelle oppsettet for måling DGR. En ramme som støtter den gastriske rørmodellen er designet for å være skråstilt med en hengsel. En kompressor tilføres distal trykk, og to magnetventiler (uttak og inntak) ble anvendt for å styre bredden av en trykkpuls. Når tilførselsventilen ble åpnet og eksosventilen ble lukket samtidig med en relébryter, ble komprimert luft tilført til modellen fylt med vann opp til nivået av pyloric åpning og forårsaket DGR. På samme tid, ble strømningen inne i modellen tatt opp med en høyhastighetskamera (SVSi, Syd-Vision Systems, Alabama, USA) ved en hastighet på 30 bilder /sek. Etter et gitt tidsintervall, tilførselsventilen var lukket og eksosventilen ble åpnet samtidig for å drenere refluksatet. Figur 2 Eksperimentell oppsett for måling av reflux.
Bestemmelse av distal trykk forårsaker DGR-
For å representere variable trykkgradienter forårsaker DGR- tvers av pylorus, ble tre forskjellige distale trykk på 20, 30 og 40 mmHg (bredden av en trykkpuls = 1 sekund) bestemmes vilkårlig.
Måling av DGR-
Etter opptak av den indre strømnings ble fluidet dreneres gjennom utløpsventilen for å måle volumet. For å evaluere tilgjengeligheten av refluksatet til spiserøret, ble den maksimale høyden av refluaxate (vinkelrette avstand fra planet til pyloric åpning) målt ved å analysere videoklipp ved hjelp av en datamaskin-assistert videoramme analysesystem (MemView 2.1.9, Southern Vision Systems, Alabama, USA) (figur 3). Følgelig DGR ble målt i 24 tilfeller av 2 ruter, 2 pylori, 3 trykkinnstillinger og 2 stillinger. For hvert tilfelle ble 10 forsøk utført for å kontrollere reproduserbarheten. Figur 3 Gastrisk rørmodellen i halv Fowler stilling. A, Retrosternale ruten. B, bakre mediastinum ruten. h,
Maksimal høyde på refluksatet; En
, Anterior; Ca
, Caudal; Cr, etter Cranial; P, etter POSTERIØRE. Statistisk
Alle dataene er presentert som gjennomsnitt ± standardavvik. Mann-Whitney-testen ble brukt for å sammenligne volumet og høyden av refluksatet mellom to grupper. Alle analyser ble utført ved hjelp av SPSS V12.0 for Windows (SPSS, Chicago, IL) og ga tosidige p-verdiene. Verdier av p < 0,05 ble betraktet som signifikant. Search Results
Den gjennomsnittlige volumer og høyder på refluksatet når de fjerne presset fra 20, 30 og 40 mmHg ble søkt om ett sekund til modellen i oppreist og semi-Fowler posisjoner er vist i tabeller en and2.Table en Mean volum og høyde refluksatet henhold til størrelsen på pylorus
Route
Posture
trykk~~POS=HEADCOMP (mmHg)
volum (ml)
Høyde (mm)

Small pylorus
stor pylorus
p-verdi
Small pylorus
stor pylorus
p-verdi
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 av en trykkpuls var en andre.
PM
bakre mediastinum, RS
retrosternale plass.
Tabell 2 Gjennomsnittlig volum og høyde refluksatet henhold til ruten av magesonde
pylorus
Posture
trykk~~POS=HEADCOMP (mmHg)
Volum (ml)
Høyde (mm)

RS
PM
p-verdi
RS
PM

p-verdi
Small
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 plakater 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 av en trykkpuls var 1 sekund.
PM
bakre mediastinum, RS
retrosternale plass.
DGR- i henhold til størrelsen av pylorus (pyloriske drenering prosedyre)
for en gitt rute, stilling eller trykkinnstillingen, de gjennomsnittlige volumer av refluksatet i tykk pylorus-modellen var alltid vesentlig større enn de av den lille (p < 0,05 for alle). De data som reflekterer de midlere høyder viste den samme tendensen som de av middelvolumer, med unntak av to tilfeller (tabell 1).
DGR- i henhold til ruten av magerør
For store pylorus innstilling, den midlere volum og høyder av refluksatet i PM modellen var alltid vesentlig større enn de til RS-modellen (p < 0,05 for alle). Dataene fra ved hjelp av den lille pylorus innstillingen viste den samme tendensen som de for den store, med unntak av to tilfeller (tabell 2).
Diskusjon
Den strids om utelatelse av en pyloric drenerings prosedyre og anvendelse av en ekstra anatomisk rute for å minimere DGR er forårsaket av begrensningene av metodene som er brukt i de fleste kliniske studier. De fleste kliniske studier har evaluert DGR- ved hjelp av forskjellige indirekte teknikker, slik som kvantifisering av isotopiske markører (Tc99-HIDA) i mage eller spiserør aspireres [14], 24-timers gastrisk pH-måling med eksistensen av alkaliske tilbakeløp [15], eller ved hjelp et spørreskjema for tilbakeløps episoder [7], etc. Alle har noen potensielle begrensninger for tydelig å kontrollere innvirkningen av ruten for rekonstruksjon eller av en pyloriske drenerings prosedyre. Bortsett fra begrensningene av hver metode i seg selv, mange andre forhold som påvirker DGR-, som for eksempel det variable intra-abdominalt trykk, intestinal motilitet, holdning og den fysiske aktiviteten til pasienten i løpet av studieperioden kan påvirke resultatene fra studier.
det er av denne grunn at vi utviklet den foreliggende undersøkelsen. Vårt mål var å evaluere mengden av refluksatet og spiserøret 'eksponering mot refluksatet utelukkende i henhold til de kirurgiske faktorer. I tillegg tenkte vi eksklusiv eller regulering av de variable som er høyst variabel i en virkelig klinisk situasjon ble vesentlig i utformingen av en testbart modell. Derfor har vi innført "flyt visualisering modell '; en magesonde hvor den interne flyten kan være lett tilgjengelig og direkte observert. For å forenkle sammenligningen for denne studien formål, har vi gjort rørene sylindriske med sirkulært tverrsnitt med samme diameter. Diameteren av åpningen pyloric etter avtapping prosedyre ble bestemt vilkårlig, dobling det opprinnelige pyloric åpningen [13]. Fordi noen referanseverdier av trykkgradient forårsaker DGR over denerveres pyloric sphincter ikke ble funnet i litteraturen, ble de bestemt etter duodenal manometriske data i en øvre gastrointestinal motilitet studie med friske frivillige [16]. I den studien, amplituden av sammentrekninger i tolvfingertarmen var i området fra 22 til 27 mmHg i løpet av faste og etter måltidet. I tillegg, fordi det er fastslått at spesielt etter abdominal kirurgi intra-abdominale trykket kan være forhøyet (5 ~ 15 CMH 2o) fremme DGR [17], de gradient innstillinger press ble satt som 20, 30, og 40 mmHg I denne studien. Bredden av en trykkpuls ble også bestemt vilkårlig fordi det ikke var noen referanseverdier er tilgjengelige i litteraturen.
I litteraturen er en pyloric drenerings prosedyre som er kjent for å ha en uklar virkning på tilbakeløps [3-5, 9, 10] . I den foreliggende undersøkelse, graden av DGR- hadde den definitive tendens til å være høyere i et magerør med et større pyloric åpning. Når det gjelder fluidmekanikk, kan DGR- uttrykkes som en prosess hvor det utvikles trykkgradient over den pyloriske åpning blir null gjennom trykkenergitapet (som kan omdannes til andre former for energi). I vår modell, oppstår trykkenergitapet gjennom to-trinns prosess (i den pyloriske åpningen, og deretter i den gastriske røret i seg selv). I det første trinn kan den pyloriske åpning betraktes som en åpning som finnes i et rør. Den analytiske løsning av trykkenergitapet Ap
tvers av pylorus kan gis ved å løse Bernoullis ligning hindring som følger [18]: Ap
=
ρ
Q
2
1
-
β
4 Twitter /
2
C
d
2
A
t
2
hvor ρ
er fluidtetthet, er Q
strømningshastigheten gjennom røret med diameter D
, β
er åpningen forholdet mellom åpningens d plakater (= d
/D)
, C
d
er utstrømningskoeffisienten, og A
t
er åpningsområdet. Dersom åpningen forholdet β
blir mindre (det vil si, pyloric åpning blir mindre), er trykkenergitapet økes fordi (1-β
4) blir større og A
t
blir mindre. I tillegg er det velkjent at C
d
også få mindre for mindre β product: [18]. Dette betyr at i liten pylorus innstilling, blir flere trykkenergi oppbrukt for å passere den lille åpningen, og mindre energi omformes til å forårsake tilbakeløpskjøling, i forhold til det store pylorus modell. Dette kan være en tilstrekkelig forklaring på resultatene av pyloric drenering prosedyren i denne studien.
Et annet viktig kirurgisk problem for DGR er rute for esophageal gjenoppbygging. I den foreliggende undersøkelse, graden av DGR- hadde den definitive tendens til å være høyere i en PM magerør. I forhold til fluidmekanikk, er dette problemet knyttet til andre trinn i refluks (i magesonde seg selv). I andre trinn, trykket energitap skjer hovedsakelig ved hjelp av gravitasjon og vegg friksjon i magesonde som følger [18]: Ap
=
ρgh
+
f
L
D
ρ
v
2
2
hvor g
er gravitasjonsakselerasjonen, h er
den vertikale høyde av refluksatet fra den horisontale linje, er f
Darcy-friksjonsfaktor, L er
lengden av refluksatet fra pylorus, og v
er fluidhastigheten. På et tidlig stadium av tilbakeløpskjøling, er påvirkning av tyngdekraften viktig og relativt enkel, og det kan også estimeres intuitivt. Som vist i figur 1 og figur 3, er RS ​​røret mer oppreist enn PM rør i den nedre del av magesonde. Dette aspektet er overdrevet når røret er skråstilt til en halv Fowler stilling. Derfor er mer press energi forbrukes for å overvinne tyngdekraften i RS rør enn i PM rør, siden det tidligere er mer påvirket av tyngdekraften på grunn av sin oppreist form. Denne forklaringen kan anvendes for å forklare resultatene av de fleste tilfeller i vårt studium. Imidlertid, om påvirkning av veggfriksjonen, som blir vesentlig som refluksatet stiger, blir ytterligere intuitiv estimering vanskelig fordi friksjonsfaktoren skal måles direkte i et mangfoldig miljø. Således kan trykkenergitapet i den øvre del av magerør varierer sterkt i henhold til formen og dets kurs. I noen få tilfeller, tror vi at veggen friksjon kan ha spilt en rolle i vår manglende evne til å vise en betydelig forskjell.
Det er noen begrensninger i denne studien. Den første vedrører utformingen av modellen. Den gastriske rørmodellen var sterkt forenklet med hensikt for formålet med denne studien. I en mer sofistikert modell som etterligner en sann magesonde, ville vi måtte ta hensyn til faktorer som mulig kontraktilitet av magesonde og rest spiserøret, og miljøfaktorer som pulse av hjertet eller de store skipene, for å nevne bare få. Påvirkningen av negative intrapleural press er en annen viktig faktor som kan fremme DGR og ble ikke demonstrert i vår modell. Disse kritikk blir noe motvirket av det faktum at intrator magen sannsynlige virker som en passiv ledning uten kontraktilitet i en betydelig periode, og alle faktorer unntatt kurve av rørene og størrelsen av pylorus var den samme blant de sammenlignede gruppene. Vi har heller ikke tror spørsmålet om negative intrapleural press svekker vår konklusjon fordi effekten av negative intrapleural press ville være mer definitive i en PM magesonde enn i en RS tube. Den andre begrensningen av vår studie er at trykkInnstillingene var vilkårlig. Egentlig, når DGR forekommer hos pasienter, er det vanskelig å vite hvor høy trykkgradient utvikler, og hvor lenge det vedvarer. Imidlertid, fordi denne studien fokusert på forskjellen i dynamikken i refluksatet henhold til morfologien av rørene, er det ikke problematisk å anvende et visst sett av ytre trykk med en kort varighet, så lenge som samme betingelser anvendes for de sammenlignede grupper . Den tredje begrensningen er om inngåelsen av den nåværende forskningsstudie er klinisk relevant nok til å gjøre en endring i en klinisk praksis. Selv om det er statistisk signifikant, den faktiske forskjeller i mengden og høyden av refluksatet var små, mellom forskjellige rutene for gjenoppbygging (tabell 2). Det er ikke klart om disse relativt små forskjeller har betydelig klinisk relevans. Når man diskuterer en klinisk relevans problemet, bør vi vurdere gastroøsofageal refluks (GER) også, som ikke ble vist i vår modell. Som vist i den foreliggende undersøkelse, er det klart at en pyloric drenerings prosedyre fremmer DGR- og i sin tur øker galle tilbakeløp i magen og spiserøret. På den annen side, som vist i vårt tidligere arbeid [13], letter det gastrisk tømming, og derfor kan redusere GER. Dermed er det vanskelig å bekrefte om utelatelsen av en pyloric drenering prosedyre kan redusere pasientenes reflux symptomer. Fremtidige studier av reflux i klinisk setting, i sammenheng med symptomer, endoskopisk og histologiske funn, kan det være nødvendig å få mer utfyllende informasjon
. Konklusjoner
Vi etablerte en metode for å observere og måle DGR inne i intrathoracic magen som en esophageal erstatning ved å utarbeide flyten visualisering modell. Ved å bruke denne modellen, har vi vist at graden av DGR- var signifikant høyere i intrathoracic magen som ligger i PM og /eller med en pyloric drenerings rutine som utføres i fluidmekanikk. Dette funnet kan bidra til å redusere forekomsten av DGR etter esophagectomy med mage inter i virkelige kliniske settinger
Forkortelser
DGR.
Duodenogastric reflux
RS:
Retrosternale plass
PM:
bakre mediastinum
GER.
Gastro refluks

Erklæringer
bekreftelser
Vi takker Hyejin Jeon og Heejin Park for teknisk bistand til utvikling av eksperimentell modell.
Forfatter opprinnelige legges filer for Images Nedenfor er linker til forfatternes opprinnelige legges filer for bilder. 13019_2013_1353_MOESM1_ESM.tif Forfatteroriginalfilen for figur 1 13019_2013_1353_MOESM2_ESM.tif Forfatteroriginalfilen for figur 2 13019_2013_1353_MOESM3_ESM.tif Forfatteroriginalfilen for figur 3 konkurrerende interesser
Forfatterne hevder at de ikke har noen konkurrerende interesser.
Forfattere ' bidrag
CP: litteratur forskning, datainnsamling, dataanalyse, manuskript forberedelse, manuskript redigering; JL: studie konsepter, studiedesign, definisjon av intellektuell innhold, litteratur forskning, dataanalyse, manuskript forberedelse, manuskript redigering; JS: studiedesign, utvikling av eksperimentell modell, datainnsamling, manuskript redigering; SC: design av eksperimentelle oppsett, eksperiment, datainnsamling; KK: dataanalyse, statistisk analyse, manuskript redigering. Alle forfattere lese og godkjent den endelige manuskriptet.

• Endoskopisk submucosal disseksjon for tidlig magekreft hos eldre pasienter: en meta-analysis
• Erfaringer med en enkel laparoskopisk gastric tube construction