Uloga preoperativne kompjuterske simulacije u predikciji popuštanja šava nakon resekcije želuca

Abstract

UVOD: Popuštanje šava na duodenalnom patrljku nakon Billroth II želudačne resekcije je oduvek smatrano teškom postoperativnom komplikacijom pa ipak do danas ne postoji kompletna studija koja bi precizno kvantifikovala uticaj svakog od faktora koji mogu dovesti do ove komplikacije. METODE: Rad predstavlja kombinaciju eksperimentalne studije na materijalu animalnog porekla in vitro i matematičkog modeliranja na osnovu podataka dobijenih merenjima. Originalna hardverska i softverska oprema je korišćena za merenje intraluminalnog pritiska u duodenalnom patrljku nakon Billroth II resekcije želuca. Laboratorijska ispitivanja su vršena na materijalima animalnog porekla. Interaktivan, trodimenzionalni kompjuterski model, zasnovan na DICOM MSCT podacima je korišćen za simulaciju mehaničkog odgovora dvanaestopalačnog creva pod dejstvom pritiska i omogućavanje uvida u deformaciono-naponsko stanje tkiva, korišćenjem metode konačnih elemenata. REZULTATI: Eksperimentalni rezultati dobijeni laboratorijskim merenjima na materijalu životinjskog porekla kao i rezultati kompjuterske simulacije ukazuju da je povećan pritisak u aferentnoj vijuzi dominantan, ali ne i jedini faktor koji vodi popuštanju šava. Geometrija rekonstruisanog gastrointestinalnog trakta nakon želudačne resekcije je presudna za raspodelu pritiska. Analiza distribucije pritisaka kao i transfera fluida je pokazala da je pritisak najveći upravo u regiji šavne linije. Cilj jebio precizno kvantifikovati nivo intraluminalnog pritiska u duodenumu u stanjima nakon resekcije želuca, koji kao dominantni etiološki činilac vodi popuštanju šava duodenalnog patrljka. ZAKLjUČAK: - Metodologija predstavljena u ovoj studiji je pacijent-specifična, personalizovana i predstavlja vid individualizacije hirurške terapije, analogno onome što se primenjuje u drugim granama medicine, ponajviše u onkologiji. - Individualizovana preoperativna kompjuterska simulacija može dati hirurgu korisne smernice prilikom planiranja hirurške intervencije prilagođene svakom pacijentu ponaosob - Može biti korišćena za teoretska razmatranja u smislu da da hirurgu uopštene sugestije u cilju bezbednijeg izvođenja hirurške intervencije. - Može biti korišćena za edukaciju - Billroth II želudačna resekcija korišćenjem omega vijuge jeunuma ima nedostatak kada se uzme u obzir povišen intraluminalni pritisak u dovodnoj vijuzi, koji u korelaciji sa ostalim faktorima rizika može dovesti do sindroma aferentne vijuge i sledstvenog popuštanja šava na duodenalnom patrljku, te su u tom smislu neke druge vrste rekonstrukcije, tipa Roux en Y, bezbednije - Ukoliko se hirurg odluči za izvođenje ovog tipa rekonstrukcije opisana metodologija i preoperativna kompjuterska simulacija mogu minimizirati rizik od nastanka dehiscencije, kao i od hroničnih komplikacija uzrokovanih duodenalnom hipertenzijom

INTRODUCTION: Duodenal stump dehiscence after Billroth II gastric resection has always been considered as a serious postoperative complication and yet to date there is no complete study to accurately quantify the impact of each of the factors that can lead to this complication. METHODS: This paper presents a combination of experimental study on materials of animal origin in vitro and mathematical modeling based on measurement data. The original hardware and software equipment were used for measuring the intraluminal pressure in the duodenal stump after Billroth II gastrectomy. Laboratory tests were carried out on materials of animal origin. Interactive, three-dimensional computer model, based on DICOM data MSCT was used to simulate the mechanical response of the duodenal wall under the influence of pressure and allowedinsightinto strain-stress state of tissue, using the finite element method. RESULTS: The experimental results obtained by laboratory measurements on materials of animal origin and the results of computer simulations indicated that the increased pressure in afferent limb was dominant, but not the only factor leading to suture disruption. The geometry of the reconstructed gastrointestinal tract after gastric resection is crucial for the distribution of pressure. Analysis of the pressure distribution as well as the transfer of fluids showed that the pressure is greatest in the region of suture. The goal was to precisely quantify the level of intraluminal pressure in the duodenum in conditions after resection of the stomach, which as the dominant etiological factor leadedto duodenal stump dehiscence. CONCLUSION: - The methodology presented in this study is a patient-specific, personalized and represents a form of individualization surgical treatment, analogous to that which applies in other branches of medicine, primarily in oncology. - Individualized preoperative computer simulation can provide useful guidance for the surgeon when planning surgical interventions tailored to each patient individually - It can be used for theoretical considerations in order to give surgeon general suggestionshow to perform a safer surgery. - It can be used for education. - Billroth II gastric resection using omega loop of jejunum has the disadvantage when taking into account the increased intraluminal pressure in the afferent limb, which in correlation with other risk factors can lead to a afferent limb syndrome and the consequent suture dehiscence of the duodenal stump, and in this sense some other types of reconstruction, as Roux en Y type, is safer. - If the surgeon decides to perform this type of reconstruction described methodology and preoperative computer simulation can minimize the risk of dehiscence and/or chronic complications of duodenal hypertension.