Визуализация потока модель дуоденогастральным с обратным холодильником после эзофагэктомии с желудочным interposition

Визуализация потока модель дуоденогастральным с обратным холодильником после эзофагэктомии с желудочным интерпозицией
Аннотация
Справочная информация
Нашей целью было проверить, хирургические факторы, влияющие на дуоденогастральный рефлюкс (DGR) после эзофагэктомию за счет использования модели визуализации потока, который будет имитировать внутригрудного желудочный зонд.
Методы
прозрачные модели желудочный зонд для различных маршрутов (грудиной пространство [RS] и заднего средостения [PM]) были изготовлены. Различные дистальных давление наносили на экспериментальной модели, заполненной водой, а поток был записан с камерой с высокой скоростью. Объем и максимальная высота рефлюксата через пилори двух разных размеров (7,5 мм, 15 мм) в двух различных положениях (в вертикальном положении, полу-Фаулера) измеряли с помощью анализа видеоклипов.

Результаты Для большой привратника установка, когда давление 20, 30, и 40 мм рт.ст. были применены в вертикальном положении, объемы рефлюксата в RS /PM трубок были 87,7 ± 1,1 /96,4 ± 1,7 мл, 150,8 ± 1,1 /158,0 ± 3,2 мл и 156,8 ± 3,3 /198,0 ± 4,7 мл (р &л; 0,05), а максимальная высота была 101,6 ± 4,8 /113,4 ± 2,9 мм, 151,4 ± 2,2 /165,4 ± 1,5 мм, и 166,1 ± 1,7 /193,7 ± 6,6 мм (р ≪ 0,05). Данные для небольшого привратника настройки или в положении полу-Фаулера показали аналогичные тенденции. Для любого заданного маршрута, осанки или давления установки, ДГР в большом привратника модели была окончательно выше, чем у маленькой.
Выводы
Это исследование механики жидкости демонстрирует заднюю средостенную желудка интерпозицией или пилорического процедуру дренажа, или обоих, является связано с высоким рефлюкс дуоденального содержимого
Ключевые слова
пищеводного хирургия В пробирке исследования качества жизни Справочная информация
дуоденогастральным рефлюкса (ДГР) является общей патофизиологической последствие эзофагэктомии с желудочным интерпозицией. оно было документально подтверждено в 60 ~ 80% больных [1]. Симптомы рефлюкса отрицательно влияют на качество жизни у этих больных [1-5]. Кроме того, существуют доказательства того, что содержимое двенадцатиперстной кишки являются ядовитыми и могут, в долгосрочной перспективе, вызывают изменения слизистых оболочек как к трубопроводу желудка и остаток пищевода [1]. Стволовая ваготомия, который обязательно сопровождает процедуру считается основной причиной ДГР. Это ухудшает физиологическое равновесие между пропульсивной активности антрального и пилородуоденальным устойчивости к желудочной и в оттоков Biliopancreatic секреции [6].
Для устранения этого осложнения, некоторые авторы выступают за пропуск привратника процедуры дренажа [7], и использование экстра-анатомическое пространство как путь реконструкции пищевода, а не с помощью заднего средостения [3, 8]. Противоречие все еще существует о бездействием привратника процедуры дренажа и использование экстра-анатомическое маршрута, так как данные из литературы противоречивы [4, 5, 9-12]. Причиной этих противоречивых результатов является то, что клинические данные из человеческих субъектов не так легко воспроизводимым из-за многих других факторов, которые влияют на ДГР и не может быть полностью контролируемых в клинических условиях.
Цель данного исследования состояла в том, чтобы проверить роли маршрут реконструкции и привратника процедура дренажа на послеоперационной ДГР с помощью визуализации потока модели внутригрудного желудка, который мы ранее описанной [13].
Методы
Для проектирования в внутригрудного модели желудочный зонд, мы рассмотрели послеоперационные КТ грудной клетки образы 10 пациентов с раком пищевода, перенесших Esophagectomy с желудочным интерпозицией (5 в пространстве грудиной (РС) и 5 ​​в заднем средостении (PM)) в Gachon University Hospital Gil. Это исследование было одобрено Институциональным наблюдательным советом из Gachon университета Gil больницы.
Сбор данных от КТ-изображений изображения Для каждого пациента, все ломтики CT от анастомоза сайта пищеводно-желудочного до уровня привратника были принятые изменения вертикальное положение г, и были получены данные о центроидов (х, у) в сечениях трубки желудка. Затем центроиды и высоты были усреднены для 5 пациентов в каждой группе (рисунок 1). Наконец, трехмерные курсы трубки желудка (в РС и ПМ) были усреднены и использованы для реконструкций. Рисунок 1 Усреднение ход желудочный зонд. Смелые линии представляют среднее значение центроидов (х, у) 5 желудочного зонда в соответствии с вертикального положения (г) в каждом маршруте. А, х в грудиной маршруте. B, Y ​​в грудиной маршруту. C, Загрудинная модель желудочный зонд. D, х в задней средостения маршруту. Е, у в задней средостения маршруту. F, Задней медиастинальной модель желудочный зонд.
Изготовление модели и установка
Экспериментальные модели были сделаны таким же образом, как было описано ранее авторами [13]. Для простого сравнения, проходы были смоделированы как круговые трубы с внутренним диаметром 40 мм (до толщины 5 мм), используя метод быстрого прототипирования. Они были связаны с привратника моделей с двумя различными диаметрами пилорического отверстия (7,5 мм или 15 мм) (рисунок 1). На рисунке 2 показана экспериментальная установка для измерения ДГР. Фрейм поддержки модели желудочного зонда была разработана, чтобы быть наклонена с помощью шарнира. Воздушный компрессор поставляется дистального давления и двух электромагнитных клапанов (приточного и вытяжного), были использованы для управления шириной импульса давления. Когда клапан подачи был открыт и выпускной клапан был закрыт одновременно с помощью выключателя реле, сжатый воздух был применен к модели, заполненной водой до уровня пилорического отверстия и вызвал ДГР. В то же время, поток внутри модели был записан с высокой скоростью камерой (SVSi, Southern Vision Systems, штат Алабама, США) со скоростью 30 кадров /сек. После заданного интервала времени, клапан подачи был закрыт, а выпускной клапан был открыт одновременно для слива рефлюксата. Рисунок 2 Установка экспериментальной для измерения рефлюкс.
Определение дистального давления вызывает
ДГР Для представления переменных градиенты давления вызывают ДГР через привратник, три различных дистальных под давлением от 20, 30 и 40 мм ртутного столба (ширина импульса давления = 1 секунда) были определены произвольно.
Измерение DGR
После записи внутреннего потока, жидкость сливают через выпускной клапан для измерения объема. Для оценки доступности рефлюксата к пищеводу, максимальная высота refluaxate (перпендикулярное расстояние от плоскости пилорического отверстия) измеряли с помощью анализа видеоклипов с помощью видео системы анализа кадров помощью компьютера (MemView 2.1.9, Южный Vision Systems, штат Алабама, США) (Рисунок 3). Соответственно, ДГР измеряли в 24 случаях 2 маршрутов, 2 пилори, 3 установки давления и 2 поз. Для каждого случая, 10 были проведены эксперименты для проверки воспроизводимости. Рисунок 3 модели желудочный зонд в положении полу-Фаулера. А, Загрудинная маршрут. B, Задней средостения маршрут. ч,
Максимальная высота рефлюксата;
, Передней; Ca
, Хвостовой; Cr,
ЧЕРЕПНАЯ; P,
кзади.
Статистика
Все данные представлены в виде среднего значения ± стандартное отклонение. Тест Манна-Уитни был использован для сравнения объем и высоту рефлюксата между двумя группами. Все анализы были выполнены с использованием SPSS v12.0 для Windows (SPSS, Чикаго, Иллинойс) и дали двусторонние значения р. Значения р &Лт; 0,05 считались значимыми.

Результаты Среднее значение предельного объема и высоты рефлюксата, когда дистальные давление 20, 30 и 40 мм рт.ст. применялись в течение одной секунды к модели в вертикальном и полу-Фаулера позиции показаны в Таблицы 1 and2.Table 1 средний объем и высота рефлюксата в зависимости от размера привратника
Маршрут

осанки

давление (мм рт.ст.)

объем (мл)

Высота (мм):


Малый привратника

Большой привратника

значение р

Малый привратника

Большой привратника

значение р

RS
Прямостоячее
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
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-Фаулера <бр> 20
53,4 ± 4,0
114,7 ± 3,1
&л; .001
86,9 ± 11,6
137,5 ± 3,9
&л; .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
Прямостоячее
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
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-Фаулера
20 <бр> 59,0 ± 2,0
144,5 ± 2,8
&л; .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
ширина импульса давления составляет 1 секунду.
PM
заднего средостения, RS
грудиной пространство.
Таблица 2 Средний объем и высоту рефлюксата по маршруту желудочной трубки
привратника

осанки

давление (мм рт.ст.)

Объем (мл)

Высота (мм)
:

RS

PM

значение р

RS

PM

значение р

Малый
UpRight
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
0,016
40
69,8 ± 2,6
75,6 ± 1,5
0,008
111,0 ± 5,6
118,6 ± 5,0
0,008
Semi-Фаулера
20
53,4 ± 4,0
59,0 ± 2,0
0,004
86,9 ± 11,6
164,0 ± 8,0
&л; .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
Большой
Прямостоячее
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
.008
Semi-Фаулера
20
114,7 ± 3,1
144,5 ± 2,8
&л;. 001
137,5 ± 3,9 162,5 ±
5,0
&л; .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
ширина импульса давления была 1 секунда.
PM
заднем средостении, Р.С.
грудиной пространство.
ДГР в соответствии с размером привратника (пилорический процедуры дренажа)
для любого маршрута, поза или настройка давления, средние объемы рефлюксата в большой привратника модели всегда были значительно больше, чем у маленькой (р &ЛТ; 0,05 для всех). Данные, отражающие средние высоты показали аналогичные тенденции, как и у средних объемов, за исключением двух случаев (таблица 1).
ДГР в соответствии с маршрутом желудочной трубки Китай для большого привратника установка, среднее объемы и высот рефлюксата в модели PM всегда были значительно больше, чем у модели RS (р &ЛТ; 0,05 для всех). Данные, полученные с помощью небольшого привратника установки показали аналогичные тенденции, как для большой, за исключением двух случаев (таблица 2).
Обсуждение
Споры по поводу опущения привратника процедуры дренажа и использования режима экстра-анатомическое маршрут для минимизации ДГР обусловлены ограничениями методологии, используемой в большинстве клинических исследований. Большинство клинических исследований оценивали ДГР с использованием различных косвенных способов, таких как квантификации изотопных маркеров (Tc99-ХИДА) в желудочном или пищеводной аспирата [14], 24-часовой желудка мониторинг рН с наличием щелочного рефлюкса [15], или с использованием вопросник для эпизодов рефлюкса [7] и т.д. Все имеют некоторые потенциальные ограничения для проверки явно влияние на маршрут реконструкции или пилорический процедуры дренажа. Помимо ограничений каждого самого метода, многие другие условия, которые влияют на ДГР, например, переменной внутрибрюшного давления, моторики кишечника, осанке и физической активности пациентов в течение периода исследования могут конфликтовать с результатами исследований. <Бр> Именно по этой причине мы разработали настоящее исследование. Наши цели должны были оценить количество рефлюксата и пищеводом 'воздействие рефлюксата чисто в соответствии с хирургическими факторами. Кроме того, мы думали, что за исключением или контроля переменных, которые сильно варьируют в реальной клинической ситуации было важно при проектировании проверяемое модели. Поэтому мы приняли «модель визуализации потока '; желудочный зонд, где внутренний поток может быть легко доступны и под непосредственным наблюдением. Для упрощения сравнения для целей данного исследования, мы сделали трубы цилиндрической с круговым сечением одинакового диаметра. Диаметр отверстия привратника после процедуры дренажа была определена произвольно, удваивая размер первоначального пилорического отверстия [13]. Поскольку любые ссылочные значения градиента давления, вызывающего ДГР через денервированного пилорический сфинктер не удалось найти в литературе, они были определены в соответствии с двенадцатиперстной манометрических данных в верхней моторики исследования желудочно-кишечного тракта у здоровых добровольцев [16]. В этом исследовании, амплитуда сокращений в двенадцатиперстной кишке находилась в диапазоне от около 22 до 27 мм ртутного столба, при голодании и после приема пищи. Кроме того, так как было установлено, что особенно после операции на брюшной полости внутрибрюшное давление может быть повышенным (5 ~ 15 Cmh <суб> 2O) содействие ДГР [17], параметры градиента давления, были установлены 20, 30, и 40 мм рт.ст. в этом исследовании. Ширина импульса давления также определяли произвольно, так как не было никаких справочных значений, имеющихся в литературе.
В литературе пилорический процедура дренажа, как известно, нечетко эффект на рефлюкса [3-5, 9, 10] , В настоящем исследовании, степень ГГЗ имел окончательную тенденцию быть выше в желудочный зонд с большим пилорического отверстия. С точки зрения механики жидкости, ДГР может быть выражен как процесс, в котором разработанный градиент давления через пилорического отверстия становится равной нулю из-за потери энергии давления (которое может быть преобразовано в другие виды энергии). В нашей модели, потери энергии давления происходит за счет двухступенчатого процесса (в пилорического отверстия, а затем в самом желудочный зонд). На 1-м этапе, пилорическая отверстие можно считать отверстие существующих в трубе. Аналитическое решение энергетических потерь давления Δp
через привратник может быть дано путем решения уравнение Бернулли обструкции следующим образом [18]: Δp
<Мо> =
<ми> ρ
<мили> Q
<тп> 2
<тп> 1
<мо> -
<ми> β
<тп> 4
/
<тп> 2 <бр> <ми> C
<мили> d
<тп> 2
<ми> а
<ми> т
<тп> 2
где ρ
является плотность жидкости, Q
представляет собой скорость потока через трубу диаметром D
, β
является отношение открытие отверстия D
(= d
/D),
, с
<суб> d
коэффициент разряда и
<суб> т
является площадь отверстия. Если открытие отношение β
становится меньше (то есть, пилорического открытие становится все меньше), потери энергии давление увеличивается, потому что (1-β
4) становится больше и А
<югу> т
становится все меньше. Кроме того, хорошо известно, что C
<суб> d
также получить меньше для меньшего β
[18]. Это означает, что в малом привратника обстановке, больше энергии давления истощена, чтобы пройти через небольшое отверстие, и меньше энергия преобразуется, чтобы вызвать кипение, по сравнению с большой привратника модели. Это может быть адекватным объяснением результатов привратника процедуры дренажа в настоящем исследовании.
Другим важным вопросом для хирургической ДГР является маршрут реконструкции пищевода. В настоящем исследовании, степень ГГЗ имел окончательную тенденцию быть выше, в желудочной ФЭУ. С точки зрения механики жидкости, эта проблема связана с 2-й ступени рефлюкса (в самом желудочный зонд). На 2-ом этапе, потери энергии давления в основном происходит под действием силы тяжести и трения стенки в трубке желудка следующим образом [18]: Δp
<Мо> =
ρgh
<Мо> +
<мили> е
<ми> L
<ми> D
<ми> ρ
<ми> v
<тп> 2
<тп> 2
где г
является ускорение силы тяжести, ч
является вертикальная высота рефлюксата от горизонтальной линии, е
является коэффициент трения Дарси, L
длина рефлюксата от привратника, и v
является скорость жидкости. На ранней стадии рефлюкса, под действием силы тяжести имеет важное значение и относительно проста, и оно может быть также оценена интуитивно. Как показано на фиг.1 и 3, трубка RS более вертикально, чем PM трубы в нижней части желудка трубки. Этот аспект является преувеличенным, когда трубка наклонена в положение полу-Фаулера. Таким образом, больше энергии давления расходуется на преодоление силы тяжести в РС трубы, чем в ПМ трубке, так как первое более под влиянием силы тяжести из-за своей вертикальной форме. Это объяснение может быть использовано для объяснения результатов большинстве случаев в нашем исследовании. Тем не менее, о влиянии стены трения, которое становится существенным, как рефлюксата поднимается, дальнейшее интуитивное оценка становится затруднительным, так как коэффициент трения должен быть непосредственно измерены в разнообразной среде. Таким образом, потеря давления энергии в верхней части желудочного зонда может значительно варьироваться в зависимости от формы и ее ход. В некоторых случаях, мы думаем, что трение стенки может сыграть определенную роль в нашей неспособности продемонстрировать существенную разницу.
Есть некоторые ограничения в данном исследовании. Первый из них связан с дизайном модели. Модель желудочный зонд была высоко упрощена преднамеренно для целей данного исследования. В более сложной модели, которая имитирует настоящую желудочный зонд, мы должны принять во внимание такие факторы, как возможный сократимость желудка трубки и остатка пищевода, а также факторов окружающей среды, таких как пульсации сердца или крупных сосудов, чтобы назвать только мало. Влияние отрицательного внутриплевральное давления является еще одним важным фактором, который может способствовать ДГР и не была продемонстрирована в нашей модели. Эти критические замечания будут несколько противопоставить тот факт, что внутригрудного желудка вероятно функционирует как пассивный проводник без каких-либо сократимости в течение значительного периода, и все факторы, за исключением кривой трубок и размер привратника были такими же среди сравниваемых групп. Мы также не думаю, что проблема отрицательного давления внутриплевральное ослабляет наш вывод о том, потому что эффект отрицательного давления внутриплевральное будет более определенным в желудочном ФЭУ, чем в трубе RS. Второе ограничение нашего исследования состоит в том, что настройки давления были установлены произвольно. На самом деле, когда ДГР встречается у пациентов, это трудно понять, как высоко развивается градиент давления, и как долго она сохраняется. Тем не менее, так как это исследование было сосредоточено на разнице в динамике рефлюксата согласно морфологии трубок, это не просто нанести определенный набор дистального давления с короткой продолжительностью до тех пор, применяются одинаковые условия для сравниваемых групп , Третье ограничение является ли заключение настоящего научного исследования является клинически значимым достаточно, чтобы сделать изменения в клинической практике. Хотя статистически значимым, фактические различия в размере и высоте рефлюксата были маленькими между различными маршрутами реконструкции (таблица 2). Не ясно, являются ли эти относительно небольшие различия имеют существенное клиническое значение. При обсуждении вопроса клинической актуальности, мы должны рассмотреть желудочно-пищеводного рефлюкса (GER), а также, что не было продемонстрировано в нашей модели. Как показано в настоящем исследовании, то ясно, что пилорического процедура дренажа способствует ДГР и, в свою очередь, увеличивает рефлюкс желчи в желудок и пищевод. С другой стороны, как показано в нашей предыдущей работе [13], он облегчает опорожнение желудка и, следовательно, может привести к снижению ГЭР. Таким образом, трудно подтвердить, является ли опущение привратника процедуры дренажа может уменьшить симптомы рефлюкса пациентов. Будущие исследования рефлюкса в клинических условиях, в корреляции с симптомами, эндоскопических и гистологических, может потребоваться, чтобы получить более полную информацию.
Выводы
Мы создали метод для наблюдения и измерения ДГР внутри внутригрудного желудка в виде не заменителем пищеводного путем разработки модели визуализации потока. Используя эту модель, мы показали, что степень ГГЗ была значительно выше в внутригрудного желудка, расположенной в ПМ и /или с пилорического процедуры дренажа выполняется в механике жидкости. Это открытие может помочь уменьшить частоту ДГР после эзофагэктомии с желудочным интерпозицией в реальных клинических условиях
Сокращения
DGR:.
Дуоденогастральным рефлюкс


RS:
загрудинная пространство


PM:
Задней средостение


GER:.
гастроэзофагеального рефлюкса <бр>

Объявления
Выражение признательности
Мы благодарим Hyejin JEON и Heejin парк для оказания технической помощи в разработке экспериментальной модели.
Авторы 'оригинальные представлены файлы для изображений изображения Ниже приведены ссылки на оригинал авторов представлены файлы для изображений. 'Исходный файл для Рисунок 1 13019_2013_1353_MOESM2_ESM.tif Авторского 13019_2013_1353_MOESM1_ESM.tif авторов исходного файла для Рисунок 2 13019_2013_1353_MOESM3_ESM.tif Авторского исходного файла для фигурного 3 конкурирующими интересами
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.
Авторы " взносы
CP: литература исследования, сбор данных, анализ данных, подготовка рукописи, рукописи редактирования; ДЛ: изучение понятия, дизайн исследования, определение интеллектуального содержания, литературы исследований, анализ данных, подготовка рукописи, рукописи редактирования; JS: дизайн исследования, разработка экспериментальной модели, сбор данных, рукописи редактирования; SC: проектирование экспериментальной установки, эксперимента, сбора данных; анализ данных, статистический анализ, редактирование рукописи: KK. Все авторы читали и одобрили окончательный вариант рукописи.

• Эндоскопическая подслизистая диссекция для раннего рака желудка у пожилых пациентов: мета-анализ
• Опыт простой конструкции лапароскопической трубки желудка