En flödesvisualisering modell av duodenogastric reflux efter esophagectomy med gastric interposition

En flödesvisualisering modell av duodenogastric reflux efter esophagectomy med gastric inter Bild Sammanfattning
Bakgrund
Vårt mål var att kontrollera kirurgiska faktorer som påverkar duodenogastric reflux (DGR) efter esophagectomy genom användning av en flödesmodell visualisering som skulle efterlikna en intrathorakal magsond.
metoder
Transparent magsond modeller för olika rutter (retrosternal rymden [RS] och bakre mediastinum [PM]) tillverkades. Olika distala tryck applicerades på den experimentella modellen fylld med vatten, och flödet spelades in med en höghastighetskamera. Volymen och maximala höjd refluxate genom pylori av två olika storlekar (7,5 mm, 15 mm) i två olika ställningar (upprätt, halv Fowler) mättes genom att analysera videoklipp.
Resultat
För stor pylorus inställning, när trycket från 20, 30 och 40 mm Hg applicerades i upprätt läge, volymerna av refluxate i RS /PM rör var 87,7 ± 1,1 /96,4 ± 1,7 ml, 150,8 ± 1,1 /158,0 ± 3,2 ml, och 156,8 ± 3,3 /198,0 ± 4,7 ml (p < 0,05), och de högsta höjderna var 101,6 ± 4,8 /113,4 ± 2,9 mm, 151,4 ± 2,2 /165,4 ± 1,5 mm, och 166,1 ± 1,7 /193.7 ± 6,6 mm (p < 0,05). Uppgifterna för liten pylorus inställning eller i halv Fowler ställning visade liknande tendenser. För varje given rutt, hållning eller tryckinställningen, DGR i den stora pylorus modellen var definitivt högre än den för liten.
Slutsatser
Denna vätska mekanik studie visar bakre mediastinum gastric inter eller pyloric förfarande dränering, eller båda, är förknippas med hög återflöde av duodenal innehåll
Nyckelord
Esofagus kirurgi In vitro-studier Livskvalitet bakgrund
Duodenogastric reflux (DGR) är en gemensam patofysiologisk följdtillstånd efter esophagectomy med gastric inter. Det har dokumenterats i 60 ~ 80% av patienterna [1]. De refluxsymtom påverkar livskvaliteten hos dessa patienter [1-5] negativt. Dessutom finns det bevis för att tolvfinger innehållet är skadlig och kan på lång sikt leda till slemhinneförändringar både till gastric ledningen och matstrupen kvarlevan [1]. En truncal Vagotomy som nödvändigtvis följer förfarandet anses vara den främsta orsaken till DGR. Det försämrar den fysiologiska balansen mellan drivande aktiviteten hos antrum och pyloroduodenal motstånd mot gastric in och utflöden av Biliopancreatic sekre [6].
Att eliminera denna komplikation har vissa författare förespråkat utelämnandet av ett förfarande pyloric dränering [7], och användning av en extra-anatomiskt utrymme som en rutt för esofagus rekonstruktion stället för att använda den bakre mediastinum [3, 8]. Motsättning föreligger fortfarande om utelämnandet av ett förfarande pyloric dränering och användningen av en extra anatomisk väg eftersom bevis från litteraturen är motstridiga [4, 5, 9-12]. En orsak till dessa motstridiga resultat är att de kliniska data från humanpatienter är inte lätt reproducerbar på grund av många andra faktorer som påverkar DGR och kan inte vara helt kontrolleras i kliniska situationer.
Syftet med denna studie var att verifiera roll vägen återuppbyggnad och en pyloric förfarande dränering på postoperativ DGR med hjälp av en flödesvisualisering modell av intratorakala magen, som vi tidigare har beskrivit [13].
metoder
för utformningen av en intrathorakal magsond modell, vi ses de postoperativa bröstet CT-bilder av 10 patienter med matstrupscancer som genomgick esophagectomy med gastric inter (5 i retrosternal utrymmet (RS) och 5 i den bakre mediastinum (PM)) vid GACHON University Gil Hospital. Denna studie har godkänts av Institutional Review Board av GACHON University Gil Hospital.
Datainsamling från CT Images of För varje patient, alla CT-snitt från matstrupe och magsäck anastomistället till nivån för de nedre magmunnen var vidtas genom att ändra det vertikala läget z och de data om masscentra (x, y) i nämnda tvärsnitt av magsond erhölls. Sedan togs centroider och höjder i genomsnitt för de 5 patienter i varje grupp (Figur 1). Slutligen har de tredimensionella kurser i magsond (i RS och PM) var i genomsnitt och används för rekonstruktioner. Figur 1 Medelvärdes loppet av magsond. Fet linjerna representerar medelvärdet av masscentra (x, y) av 5 gastric rör enligt det vertikala läget (z) i varje rutt. A, x i retrosternal vägen. B, y i retrosternal vägen. C, Retrosternal magsond modell. D, x i den bakre mediastinum vägen. E, y i bakre mediastinum vägen. F, Posterior mediastinum magsond modell.
Modell tillverkning och inställning
De experimentella modeller framställdes på samma sätt som tidigare beskrivits av författarna [13]. För enkel jämförelse utfördes passagerna modelleras som cirkulära rör med en innerdiameter av 40 mm (till en tjocklek av 5 mm), under användning av en rapid prototyping teknik. De var anslutna till pylorus modeller med två olika diametrar pyloric öppning (7,5 mm eller 15 mm) (Figur 1). Figur 2 visar experimentuppställning för att mäta DGR. En ram som uppbär den gastriska modellröret var utformad för att lutas med ett gångjärn. En luftkompressor levereras distalt tryck, och två magnetventiler (tilluft och frånluft) användes för att kontrollera bredden av en tryckpuls. När matningsventilen öppnades och avgasventilen stängdes samtidigt av en reläomkopplare ades tryckluft tillämpas på modellen fylld med vatten upp till nivån av pyloric öppning och orsakade DGR. Samtidigt var flödet i modellen som spelats in med en höghastighetskamera (SVSi, Södra Vision Systems, Alabama, USA) med en hastighet av 30 bilder /sek. Efter ett givet tidsintervall, tillförselventilen var stängd och avgasventilen öppnades samtidigt att tömma refluxate. Figur 2 Experimentuppställning för mätning av reflux.
Bestämning av distala trycket orsakar DGR
Att representera variabla tryckgradienter orsakar DGR över pylorus ades tre olika distala tryck av 20, 30 och 40 mmHg (bredden på en tryckpuls = 1 sekund) bestäms godtyckligt.
Mätning av DGR
När den interna flödet var vätskan dräneras genom avgasventilen för att mäta volymen. För att utvärdera tillgängligheten till refluxate till matstrupen, den maximala höjden av refluaxate (vinkelräta avståndet från planet för pyloric öppning) mäts genom att analysera videoklipp med en datorstödd bildruta analyssystem (MemView 2.1.9, Södra Vision Systems, Alabama, USA) (Figur 3). Följaktligen var DGR mätt i 24 fall av 2 linjer, 2 pylori, 3 tryckinställningar och 2 ställningar. För varje fall, var 10 experiment för att kontrollera reproducerbarhet. Figur 3 rör modell Gastric i semi-Fowler position. A, Retrosternal rutten. B, Posterior mediastinum rutten. h,
Maximal höjd refluxate; En
, Anterior; Ca
, Stjärt; Cr,
Cranial; P,
Posterior. Statistik
Alla data presenteras som medelvärde ± standardavvikelse. Mann-Whitney-testet användes för att jämföra den volym och höjd refluxate mellan två grupper. Alla analyser utfördes med användning av SPSS V12.0 för Windows (SPSS, Chicago, IL) och gav tvåsidiga p-värden. Värden på p < 0,05 ansågs signifikant.
Resultat sälja The genomsnittliga volymer och höjder refluxate när de distala tryck av 20, var 30 och 40 mm Hg appliceras en sekund för att modellen i upprätt och halv Fowler positioner visas i tabellerna 1 and2.Table en Mean volym och höjd på refluxate i enlighet med storleken av pylorus
Route
Posture
Pressure (mmHg)
volym (ml)
Höjd (mm) katalog
Små pylorus
Stor pylorus
p-värde
Liten pylorus
Stor pylorus
p-värde
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 Hotel < 0,001
86,9 ± 11,6
137,5 ± 3,9 Hotel <
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 Hotel < 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 på en tryckpuls var 1 sekund.
PM
bakre mediastinum, RS
retrosternal utrymme.
Tabell 2 Medelvärde volym och höjd av refluxate enligt rutten av magsond
Pylorus
Posture
Pressure (mmHg)
Volym (ml)
Höjd (mm)

RS
PM
p-värde
RS
PM

p-värde
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 Hotel < 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
Stor
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 Hotel <. 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 på en tryckpuls var 1 sekund.
PM
bakre mediastinum, RS
retrosternal utrymme.
DGR i enlighet med storleken av pylorus (pyloric förfarande dränering) Review för varje given rutt, hållning eller inställning tryck, var de genomsnittliga volymer refluxate i den stora pylorus modellen alltid betydligt större än den lilla en (p < 0,05 för alla). Den data som speglar den genomsnittliga höjder visade liknande tendenser som de medel volymer, med undantag för två fall (tabell 1).
DGR enligt rutten av magsond Hus Till den stora pylorus inställningen, medelvärdet volymer och höjder av refluxate i PM-modellen var alltid signifikant större än de hos RS-modellen (p < 0,05 för alla). Data från att använda den lilla pylorus inställningen visade liknande tendenser som de för den stora, med undantag för två fall (tabell 2) Diskussion.
De kontroverser om utelämnandet av ett förfarande pyloric dränering och användningen av en extra anatomisk väg för att minimera DGR orsakas av begränsningar i den metod som används i de flesta kliniska studier. De flesta kliniska studier har utvärderat DGR med hjälp av olika indirekta metoder, såsom kvantifiering av isotopmarkörer (Tc99-Hida) i magsäcken eller matstrupen aspirera [14], 24-timmars pH i magsäcken övervakning med förekomsten av alkaliska reflux [15], eller med hjälp av ett frågeformulär för reflux episoder [7], etc. Alla har vissa potentiella begränsningar för tydligt kontrollera påverkan av rutten för återuppbyggnad eller ett förfarande pyloric dränering. Bortsett från de begränsningar för varje metod själv, många andra förhållanden som påverkar DGR, såsom den variabla intraabdominellt tryck, tarmmotilitet, hållning och den fysiska aktiviteten hos patienterna under studieperioden kan störa resultaten av studierna.
det är av denna anledning som vi utformat den aktuella studien. Våra mål var att utvärdera mängden refluxate och matstrupen 'exponering för refluxate rent enligt de kirurgiska faktorer. Dessutom, vi trodde undantag eller styra variabler som är mycket varierande i en verklig klinisk situation viktigt i utformningen av en testbar modell. Därför antog vi "flödesmodell visualisering"; en magsond där den interna flödet kan lätt nås och direkt observeras. För att förenkla jämförelsen för denna studie syfte, gjorde vi rören cylindrisk med cirkulära tvärsnitt med samma diameter. Diametern på pyloric öppning efter förfarande dränerings bestämdes godtyckligt, en fördubbling det ursprungliga pyloric öppning [13]. Eftersom alla referensvärden för tryckgradienten orsakar DGR över denerverade pyloric sphincter inte kunde hittas i litteraturen, de bestäms enligt duodenal manometriska data i en övre gastrointestinal motilitet studie på friska frivilliga [16]. I den studien amplituden på sammandragningar i tolvfingertarmen var i området av omkring 22 till 27 mm Hg under fasta och efter måltid. Dessutom, eftersom det har visat sig att särskilt efter bukkirurgi intraabdominellt tryck kan höjas (5 ~ 15 cmH 2O) främja DGR [17], gradienten tryckinställningar sattes som 20, 30, och 40 mmHg i den här studien. Bredden på en tryckpuls bestämdes även godtyckligt, eftersom det inte fanns några referensvärden som finns i litteraturen.
I litteraturen är ett förfarande pyloric dränering kända för att ha en oklar effekt på återflöde [3-5, 9, 10] . I den aktuella studien, graden av DGR hade den definitiva tendens att vara högre i en magsond med en större pyloric öppning. I termer av strömningsmekanik, kan DGR uttryckas som en process i vilken den utvecklade tryckgradienten över pyloric öppning blir noll genom förlusten tryckenergin (som kan omvandlas till andra typer av energi). I vår modell inträffar energiförlusten tryck genom två-stegsförfarande (i pyloric öppningen, och sedan i den magsond själv). I 1: a steget, kan pyloric öppningen betraktas en öppning som finns i ett rör. Den analytiska lösningen av tryckfallet energi Ap
över pylorus kan ges genom att lösa Bernoullis obstruktion ekvation enligt följande [18]: Ap
=
ρ
Q
2 Review 1
-
β
4
/News 2
C
d
2 Review A
t
2 Review där ρ
är fluidtäthet, Q
är flödeshastigheten genom röret med diametern d
, β
är öppningsförhållandet för mynningen d
(= d
/d) Review, C
d
är utsläppskoefficient, och A
t
är öppningsarean. Om öppningsförhållandet β
blir mindre (dvs pyloric öppning blir mindre), är tryckförlusten energi ökat på grund (1-β
4) blir större och A
t
blir mindre. Dessutom är det väl känt att C
d
också få mindre för den mindre β
[18]. Detta innebär att i små pylorus inställning är mer tryck energi utmattad för att klara den lilla öppningen, och mindre energi omvandlas till orsaka reflux, jämfört med det stora pylorus modellen. Detta kan vara en tillfredsställande förklaring till resultaten av pyloric förfarande dränering i den aktuella studien.
Annan viktig kirurgisk fråga för DGR är vägen esofagus rekonstruktion. I föreliggande studie, graden av DGR hade den slutgiltiga tendens att vara högre i ett PM magsond. När det gäller strömningsmekanik, är detta problem relaterat till den 2: a steget av reflux (i magsond själv). I 2: a steget sker energi tryckfallet huvudsakligen av gravitation och vägg friktion i magsond enligt följande [18]: Ap
=
ρgh
+
f
L
D
ρ
v
2 Review 2 Review där g
är tyngdaccelerationen, h är
den vertikala höjden av refluxate från den horisontella linjen, är f
Darcy friktionsfaktorn, är L
längd refluxate från pylorus, och v
är fluidhastigheten. I ett tidigt skede av reflux, är inverkan av tyngdkraften viktig och relativt enkelt, och det kan också uppskattas intuitivt. Såsom visas i figur 1 och figur 3, är RS röret mer upprätt än FM-rör i den nedre delen av magsond. Denna aspekt är överdrivet när röret lutas till ett halv Fowler position. Därför är mer tryck energi som förbrukas för att övervinna tyngdkraften i RS röret än i PM rör, eftersom den förstnämnda är mer påverkad av gravitationen på grund av dess upprättstående form. Denna förklaring kan användas för att förklara resultaten av de flesta fall i vår studie. Men om påverkan av väggfriktion, som blir betydande som refluxate stiger, blir ytterligare intuitiv uppskattning svårt eftersom friktionsfaktorn bör mätas direkt i en skiftande miljö. Sålunda kan energi tryckfallet i den övre delen av magsond variera kraftigt i enlighet med formen och dess kurs. I ett fåtal fall, tror vi att vägg friktionen kan ha spelat en roll i vår oförmåga att visa en signifikant skillnad.
Det finns vissa begränsningar i denna studie. Den första gäller utformningen av modellen. Den magsond modellen starkt förenklad avsikt för Syftet med denna studie. I en mer sofistikerad modell som efterliknar en verklig magsond, skulle vi behöva ta hänsyn till faktorer som möjligt kontraktilitet av magsond och kvarleva matstrupe, och miljöfaktorer såsom hjärtklappning eller stora kärlen, för att nämna bara en få. Inverkan av negativa intrapleurala tryck är en annan viktig faktor som kan främja DGR och inte visat i vår modell. Denna kritik är något motverkas av det faktum att de intratorakala magen sannolikt fungerar som en passiv kanal utan kontraktilitet under en längre tid, och alla faktorer utom kurvan av rören och storleken på pylorus var densamma bland de jämförda grupperna. Vi tror inte heller att frågan om negativa intrapleurala tryck försvagar vår slutsats eftersom effekten av negativ intrapleurala tryck skulle vara mer definitiv i en PM magsond än i en RS rör. Den andra begränsningen av vår studie är att tryckinställningarna sattes godtyckligt. Faktiskt, när DGR uppträder hos patienter, är det svårt att veta hur högt tryckgradienten utvecklar, och hur länge det kvarstår. Men eftersom denna studie fokuserade på skillnaden i dynamiken i refluxate enligt morfologin av rören, är det inte problematiskt att tillämpa en viss uppsättning distal tryck med en kort varaktighet så länge samma villkor tillämpas på de jämförda grupperna . Den tredje begränsningen är huruvida ingåendet av den nuvarande forskningsstudien är kliniskt betydelsefull nog att göra en förändring i en klinisk praxis. Även om statistiskt signifikant, de faktiska skillnaderna i mängden och höjden på refluxate var små mellan olika vägar för återuppbyggnad (tabell 2). Det är inte klart om dessa relativt små skillnader har betydande klinisk relevans. När man diskuterar en klinisk relevans fråga, bör vi överväga gastroesofageal reflux (GER) också, som inte visades i vår modell. Som framgår av denna studie, är det uppenbart att ett förfarande pyloric dränering främjar DGR och i sin tur ökar galla reflux i magen och matstrupen. Å andra sidan, såsom visas i vårt tidigare arbete [13], det underlättar gastrisk tömning och således kan minska GER. Således är det svårt att bekräfta om utelämnandet av ett förfarande pyloric dränering kan minska patienternas reflux symptom. Framtida studier återflöde i klinisk miljö, i samband med symptom, endoskopiska och histologiska fynd, kan krävas för att få mer utförlig information.
Slutsatser
Vi etablerade en metod för att observera och mäta DGR inne i intratorakala magen som en matstrupen substitut genom att utforma flödesvisualiseringsmodellen. Med hjälp av denna modell har vi visat att graden av DGR var signifikant högre i intratorakala magen ligger i PM och /eller med ett förfarande pyloric dränering utförs i strömningsmekanik. Denna upptäckt kan bidra till att minska förekomsten av DGR efter esophagectomy med gastric inter i verkliga kliniska miljöer
Förkortningar
DGR.
Duodenogastric återflöde
RS:
Retrosternal utrymme
PM:
Bakre mediastinum
GER.
Gastro reflux

förklaringar
bekräftelser
Vi tackar Hyejin Jeon och Heejin Park för tekniskt stöd till utvecklingen av experimentell modell.
författar~~POS=TRUNC original lämnat filer för Images of Nedan finns länkar till författarnas original lämnat filer för bilder. 13019_2013_1353_MOESM1_ESM.tif Författaroriginalfilen för figur 1 13019_2013_1353_MOESM2_ESM.tif Författaroriginalfilen för figur 2 13019_2013_1353_MOESM3_ESM.tif Författaroriginalfilen för figur 3 konkurrerande intressen
Författarna förklarar att de inte har några konkurrerande intressen.
Författare " bidrag
CP: litteratursökning, datainsamling, dataanalys, manuskript förberedelse, manuskript redigering; JL: studie begrepp, studiedesign, definition av intellektuellt innehåll, litteratur forskning, dataanalys, manuskript beredning, manus; JS: studiedesign, utveckling av experimentell modell, datainsamling, manus; SC: utformning av experimentuppställning, experiment, datainsamling; KK: dataanalys, statistisk analys, manuskript redigering. Alla författare läst och godkänt den slutliga manuskriptet.

• Endoskopisk submukosala dissektion för tidig magcancer hos äldre patienter: en metaanalys
• Erfarenheter med enkel laparoskopisk gastrisk rörkonstruktion