Summary
Dit artikel presenteert een multimodale benadering die tot doel heeft de beperkingen van traditionele methoden te overwinnen bij het detecteren van mesenteriale ischemie en het voorkomen van darmnecrose. De gepresenteerde techniek biedt een veelbelovende oplossing door state-of-the-art echografie te combineren met geavanceerde nabij-infrarood lichttechnologieën.
Abstract
Vroege diagnose van mesenteriale ischemie blijft een uitdaging omdat mesenteriale ischemie zich presenteert zonder belangrijke symptomen of fysieke bevindingen, en geen laboratoriumgegevens specifiek de ischemische status van het darmweefsel aangeven voordat necrose zich ontwikkelt. Hoewel computertomografie de standaard is voor diagnostische beeldvorming, zijn er verschillende beperkingen: (1) herhaalde beoordelingen worden in verband gebracht met verhoogde blootstelling aan straling en het risico op nierbeschadiging; (2) de bevindingen van computertomografie kunnen misleidend zijn omdat necrose af en toe optreedt ondanks troebele mesenteriale slagaders; en (3) computertomografie is niet noodzakelijkerwijs beschikbaar binnen de gouden tijd van het redden van de darmen voor die patiënten in de operatiekamer of op een plaats ver van het ziekenhuis. Dit artikel beschrijft een uitdaging om dergelijke beperkingen te overwinnen met behulp van echografie en nabij-infrarood licht, inclusief klinische studies. De eerste is in staat om niet alleen morfologische en kinetische informatie van de darmen te verstrekken, maar ook perfusie van de mesenteriale vaten in realtime zonder de patiënt over te brengen of bloot te stellen aan straling. Transoesofageale echocardiografie maakt een nauwkeurige beoordeling van mesenteriale perfusie in de OK, ER of ICU mogelijk. Representatieve bevindingen van mesenteriale ischemie in zeven gevallen van aortadissectie worden gepresenteerd. Nabij-infraroodbeeldvorming met indocyaninegroen helpt bij het visualiseren van de perfusie van bloedvaten en darmweefsels, hoewel deze toepassing laparotomie vereist. Bevindingen in twee gevallen (aorta-aneurysma) worden getoond. Nabij-infraroodspectroscopie toont zuurstofschuld in het darmweefsel aan als digitale gegevens en kan een kandidaat zijn voor vroege detectie van mesenteriale ischemie zonder laparotomie. De nauwkeurigheid van deze beoordelingen is bevestigd door intraoperatieve inspecties en postoperatief beloop (prognose).
Introduction
Acute mesenteriale ischemie kan levensbedreigend zijn, tenzij onverwijld gediagnosticeerd en behandeld 1,2; Vroege diagnose gevolgd door herstel van de perfusie voordat overgaat tot darmnecrose, bij voorkeur binnen 4 uur, blijft echter om verschillende redenen een uitdaging: (1) mesenteriale ischemie wordt veroorzaakt via meerdere mechanismen en geassocieerd met verschillende ziekten die door verschillende specialismen worden beheerd; (2) er zijn geen symptomen, tekenen of laboratoriumgegevens die specifiek zijn voor mesenteriale ischemie; en (3) computertomografie (CT), de gouden standaard voor diagnostische beeldvorming, is misleidend omdat ischemie aanwezig kan zijn ondanks een vertroebelde superieure mesenteriale slagader (SMA)2,3,4,5.
Oorzaken van mesenteriale ischemie zijn onder meer embolie, trombose, dissectie of niet-occlusieve mesenteriale ischemie (NOMI)3,6. Embolie wordt veroorzaakt door een cardiogene trombus bij patiënten met atriumfibrilleren, verwijde linkerventrikel of atheroma in de aorta, dat asymptomatisch is tot embolisatie. Af en toe wordt een trombus gegenereerd in de SMA of superieure mesenteriale ader. Recent is aangetoond dat COVID-19 kan leiden tot trombusvorming7. Bij aortadissectie sluit de intimale flap in de aorta de opening van de SMA af, of dissectie strekt zich uit tot in de SMA, en een uitgebreid vals lumen comprimeert het ware lumen. Omdat deze obstructie "dynamisch" is, treedt mesenteriale ischemie op, zelfs wanneer wordt aangetoond dat de SMA ondoorzichtig is op contrast-CT. Het is niet ongebruikelijk dat mesenteriale ischemie optreedt samen met andere kritieke aandoeningen, zoals beroerte, myocardinfarct of aortaruptuur, waardoor een snelle en nauwkeurige diagnose nodig is om prioriteit te geven aan behandeling. Bij patiënten die jarenlang bloeddialyse ondergaan, is de SMA vaak vernauwd als gevolg van verkalkingen en kan de bloedstroom kritisch worden verminderd na een hartoperatie met behulp van extracorporale circulatie of verschillende soorten stress 8,9,10. NOMI kan worden veroorzaakt door onvoldoende zuurstoftoevoer naar de SMA als gevolg van hartfalen, hartstilstand of hypoxemie ondanks een patent SMA 11,12,13. Rekening houdend met verschillende etiologieën en patronen van voorkomen, moet niet alleen de bloedstroom in de SMA, maar ook de ischemische status in de darmwand worden beoordeeld.
Een andere reden voor een vertraagde diagnose is een gebrek aan belangrijke symptomen of fysieke bevindingen. Verdediging wordt duidelijk nadat de darm is genecrotiseerd. Hoewel verschillende laboratoriumtests, zoals C-reactief proteïne, lactaat, citrulline of intestinaal vetzuurbindend eiwit, zijn onderzocht als mogelijke indicatoren van mesenteriale ischemie 4,14, is tot op heden niet aangetoond dat een laboratoriumtest een vroeg stadium van mesenteriale ischemiedetecteert15. Hoewel CT de standaard diagnostische beeldvormingsmodaliteit is van mesenteriale ischemie 16,17,18, kunnen er fouten zijn in de diagnose of valkuilen in de filmtechniek 5,19, en daarom is expertise nodig voor een nauwkeurige diagnose, waardoor de patiënt mogelijk naar een andere faciliteit moet worden overgebracht. Daarnaast is CT niet beschikbaar voor patiënten op de operatiekamer (OK), spoedeisende hulp (SEH) of intensive care (ICU) die niet kunnen worden overgeplaatst naar de afdeling Radiologie. Allergieën voor contrastmiddelen, niertoxiciteit of blootstelling aan straling beperken ook CT als het eerste diagnostische onderzoek voor elke patiënt met buikpijn.
Darmischemie is ook problematisch voor plastisch en reconstructief chirurgen. Tijdens radicale chirurgie voor keelholtekanker wordt een vrije jejunale flap gebruikt om de gereseceerde keelholte te reconstrueren. Een deel van het jejunum wordt geoogst met een slagader en adersteel, die wordt geanastomoseerd naar de bloedvaten in het cervicale gebied, gevolgd door anastomose van de jejunale flap naar de keelholte en slokdarm. Om de competentie van de vasculaire anastomose te bevestigen, werd intraoperatief beeldvorming van indocyanine (ICG) uitgevoerd (sectie 3). Er zijn echter gevallen waarin de flap binnen enkele dagen na de operatie necrose ontwikkelt. Hoewel zeldzaam, kan flapnecrose dodelijk zijn, tenzij het onmiddellijk wordt gedetecteerd en behandeld. Zo zijn er verschillende pogingen ontwikkeld om jejunale ischemie te detecteren, zoals frequente echografie (VS) om de bloedstroom te bevestigen, herhaalde endoscopie om de kleur van het slijmvlies te verifiëren of het aanwijzen van een schildwachtgedeelte van het jejunum om de perfusie te controleren, die daarna wordt begraven door een aanvullende chirurgische ingreep 20,21,22; Dergelijke manoeuvres zijn echter moeilijk voor zowel patiënten als artsen. Andere modaliteiten die worden toegepast op het klinische gebruik voor het diagnosticeren van darmischemie zijn onder meer optische coherentietomografie23, laserspikkelcontrastbeeldvorming24, zijstroombeeldvorming van donkerveldbeeldvorming25 en invallende donkerveldbeeldvorming26. Deze veelbelovende modaliteiten zullen naar verwachting op grote schaal beschikbaar komen door verdere ontwikkeling.
Gezien de aard van mesenteriale ischemie, die verschillende velden in verschillende situaties treft, is het belangrijk om meerdere maatregelen te hebben om het te detecteren. Dit artikel stelt twee mogelijke kandidaten voor dit doel voor, Amerikaans en nabij-infrarood licht en presenteert de representatieve bevindingen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Een klinisch onderzoek van ICG-beeldvorming werd uitgevoerd met goedkeuring van de ethische commissie van de Kochi Medical School met geïnformeerde toestemming van elke patiënt. In totaal werden 25 patiënten geïncludeerd, die tussen 2011 en 2016 reconstructieve chirurgie ondergingen met behulp van gratis jejunaal transplantaat na resectie van kanker van de keelholte of cervicale slokdarm. Wat de VS betreft, zijn de video-opnamen die tussen 2000 en 2018 in de klinische praktijk zijn verkregen, beoordeeld. Hiervan is afgezien van ethische goedkeuring, aldus de institutionele ethische toetsingscommissie.
1. Transoesofageale echocardiografie (TEE)
NOTITIE: TEE, waarvoor het inbrengen van een slokdarmsonde nodig is, is geschikt voor het stellen van een diagnose of monitoring in de OK of ICU waar geen CT-beoordeling beschikbaar is. TEE geeft morfologische en kinetische informatie, evenals de perfusiestatus van de darm27,28. Hoewel het expertise vereist in het visualiseren van de SMA, is het niet zo moeilijk voor ervaren hart- en thoracale aorta-onderzoekers. De SMA kan worden gevisualiseerd met de TEE-sonde (zie Tabel met materialen) die in de maag wordt geschoven en de transducer naar achteren gericht (Figuur 1A).
- Visualiseer de dalende aorta op de korte as (scanvlak 0°) en schuif vervolgens de sonde in de maag met het beeld van de aorta in beeld door de sonde tegen de klok in te draaien met een lichte anteflexie van de sondepunt om de transducer in contact te houden met de slokdarmwand.
- Als het beeld van de aorta naar beneden beweegt, buig dan de punt van de sonde verder (Figuur 1B).
- Gebruik de kleurendopplermodus om de identificatie van viscerale vertakkingen door middel van een stroomsignaal te vergemakkelijken en zorg ervoor dat de opening van de coeliakie-slagader verschijnt op de 12-uurspositie van de abdominale aorta (Figuur 1C). Het verdeelt zich in twee of drie slagaders binnen enkele centimeters van de opening.
- Schuif de sonde een centimeter verder naar voren zodat de SMA op de 12-2 uur-positie verschijnt.
NOTITIE: Een linkse buiging van de sondepunt is handig om het beeld te draaien en de SMA op 12 uur weer te geven. - Zorg ervoor dat het distale deel van de SMA zich tussen de alvleesklier (miltaader) en de abdominale aorta bevindt, waar de linker nierader achter de SMA kruist.
- Draai het scanvlak tot 90° om de lange asweergave van de aorta en viscerale takken te visualiseren. Het distale deel van de SMA kan gemakkelijker worden beoordeeld (figuur 1D).
OPMERKING: Figuur 1C,D toont de TEE-bevindingen in een cardiovasculair chirurgisch geval zonder mesenteriale ischemie.
2. Abdominale VS
OPMERKING: Deze modaliteit is geschikt voor het vermoeden of uitsluiten van mesenteriale ischemie bij meerdere patiënten met buikpijn, samen met lichamelijk onderzoek. Het wordt gebruikt voor het beoordelen van de morfologie en kinetiek van de darm en de bloedstroom in de SMA. Figuur 2A toont de plaats van de sonde (zie Tabel met materialen) voor elk doel.
- Gebruik een convexe of sectorsonde met een frequentiebereik van 2 tot 5 MHz om visualisatie en bovenliggende beoordeling van de darm via de buikwand met voldoende resolutie en gevoeligheid te vergemakkelijken.
NOTITIE: Gebruik een transducer met een frequentiebereik tussen 2.5 en 5 MHz voor het visualiseren van de darmen in de buik met de versterkingsinstelling maximaal zonder achtergrondgeluid te genereren. - Plaats de sonde op de buikwand rond de navel om de darm te visualiseren (Figuur 2B). Zoek een akoestisch venster (gele pijl) tussen het darmgas (blauwe stippellijn).
- Controleer de grootte en peristaltische beweging van de darm, slijmvliesoedeem of de aanwezigheid van ascites eromheen. Dit laatste geeft aan dat er intestinale necrose plaatsvindt.
- Voor het beoordelen van de SMA-stroom werd de sonde verticaal boven het navelniveau geplaatst. Zoek de SMA, die voortkomt uit de abdominale aorta en caudaal binnen enkele centimeters richt (Figuur 2C).
OPMERKING: De bevindingen in de VS in figuur 2B,C werden geregistreerd bij gezonde personen.
3. ICG-beeldvorming
OPMERKING: Deze modaliteit is geschikt voor het beoordelen van de perfusie van de weefsels op chirurgisch gebied.
- Bereid het ICG-beeldvormingssysteem voor volgens de instructies van de fabrikant (zie Materiaaltabel).
- Injecteer in totaal 2,5 mg ICG (zie materiaaltabel) opgelost in 10 ml gedestilleerd water (0,25 mg/ml) in de centrale veneuze lijn, gevolgd door spoelen met 10 ml zoutoplossing (figuur 3A).
- Visualiseer de geperfuseerde ICG in de mesenteriale slagader en vervolgens in het getoonde darmweefsel (Figuur 3B). Het verschijnt meestal ongeveer 10 tot 20 seconden na injectie.
OPMERKING: De ICG-beeldvormingsbevindingen in figuur 3B werden geregistreerd in een reconstructiegeval met een gratis jejunaal transplantaat dat was ingeschreven in het bovenstaande onderzoek.
4. Nabij-infraroodspectroscopie (NIRS)
OPMERKING: Om het probleem bij plastische en reconstructieve chirurgie op te lossen (zoals vermeld in de inleiding), stelde deze studie het gebruik van het NIRS-systeem voor, dat is gebruikt bij cardiovasculaire chirurgie29; validatie om te bevestigen dat rSO2 de ischemische status van het jejunum weerspiegelt, was echter nodig. Toen de jejunale flap werd geoogst, werd een NIRS-sensor op het jejunum geplaatst en werden veranderingen in rSO2 gevolgd wanneer de slagader en ader werden vastgeklemd en de perfusie werd hervat na reconstructie. Bovendien werden rSO2-veranderingen waargenomen gedurende 3 dagen postoperatief met de NIRS-sensor op de huid van de nek. De aanbevolen procedures voor het beoordelen van de rSO2 van de darm direct in het chirurgische veld worden hier beschreven.
- Bereid het NIRS-systeem voor volgens de instructies van de fabrikant (zie Materiaaltabel) (Figuur 4A).
- Gebruik een geschikte sensor voor het meten van de rSO2 van het weefsel op basis van de diepte van het te beoordelen doelgebied (figuur 4B). Plaats de sensor er direct op met lichtcontact om niet te veel te drukken.
OPMERKING: In dit onderzoek werd een sensor gebruikt met een afstand tussen de zender en de ontvanger van 2 cm. - Controleer de rSO2-waarde die op het display wordt weergegeven, die elke 5 s wordt bijgewerkt (Figuur 4B).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
TEE
Er waren twee soorten bevindingen: (1) "taktype" met een echt gecomprimeerd lumen in de SMA door een verlengd vals lumen zonder bloedstroom, en (2) "aortatype" met de intimale flap bij de opening van de SMA en gebrek aan bloedstroom in de SMA (Figuur 5A). De representatieve TEE-bevindingen van drie gevallen met darmnecrose veroorzaakt door acute aortadissectie worden getoond. In één geval van het eerste type was het werkelijke lumen in de SMA sterk gecomprimeerd (figuur 5B). Darmnecrose werd bevestigd bij laparotomie en darmresectie werd uitgevoerd. De bevindingen van mesenteriale ischemie van het aortatype variëren van geval tot geval. Hier worden twee casussen getoond. TEE onthulde dat het ware lumen in de aorta was samengedrukt (Figuur 5C). De coeliakie-slagader was in één geval goed doorbloed, terwijl de bloedstroom niet kon worden gedetecteerd in de SMA. In een ander geval waren beide niet geperfundeerd. In beide gevallen werd darmnecrose bevestigd bij laparotomie.
Abdominale VS
De VS zouden een verminderde of afwezige peristaltiek of verwijding van de darmen kunnen visualiseren (Figuur 6A). Terwijl de normale darm meestal kleiner was dan 2 cm in diameter (Figuur 2B), was de verwijde darm groter dan 3 cm met puin dat in het verwijde lumen zwaaide, en de verdikte Kerckring-plooien28 waren duidelijk. Ascites rond de darmen werden vaak gezien. In deze twee gevallen met aortadissectie waren de darmen al necrotisch en moesten ze worden geresectieerd.
Figuur 6B toont de Amerikaanse bevindingen van trombose in de poortader. Bloedstroomsignalen waren afwezig in de linkertak van de poortader naar het navelstrenggedeelte. De extrahepatische poortader was verwijd met een defect in het stroomsignaal. Achter het pancreaslichaam werd de superieure mesenteriale ader vernauwd door een trombus met versnelde stroom in de poortader die werd gevisualiseerd op een longitudinale scan. In dit specifieke geval werd trombolytische therapie uitgevoerd.
Er wordt een geval gepresenteerd met een acute aortadissectie geassocieerd met mesenteriale ischemie waarin de darmen kunnen worden gered. De patiënt presenteerde zich met milde buikpijn maar significante metabole acidose. Ondanks ondoorzichtige SMA bij CT-beoordeling (Figuur 7B), onthulde de abdominale VS een hypokinetische darm. Het doorstroomsignaal was slecht in de SMA, terwijl het duidelijk was in de abdominale aorta (Figuur 7A). Versnelde bloedstroom bij de SMA-opening en omgekeerde stroom in de distale SMA vanuit de jejunale tak werden opgemerkt, wat wijst op een significante mesenteriale ischemie. Bij emergente laparotomie (figuur 7C) leken de darmen bleek en was de peristaltiek iets verminderd. Na revascularisatie verbeterden de kleur en peristaltiek van de darmen (Figuur 7D). De darm werd in dit geval geborgen. Hoewel het een geluk was dat de SMA-stroom in dit geval kon worden gevisualiseerd, zijn er gevallen waarin de visualisatie van de darmen of de bloedstroom moeilijk is.
ICG-beeldvorming
Figuur 8 toont de beelden van twee gevallen met darmnecrose voor en na ICG-toediening. In het eerste geval was segmentale necrose alleen bij inspectie aan het licht gekomen (figuur 8A). De mesenteriale slagaders werden eerst gevisualiseerd en vervolgens werd het weefsel helderder. In het laatste geval was het verschil in perfusie echter onduidelijk bij inspectie (figuur 8B). ICG-beeldvorming toonde een fragmentarische verheldering aan de linkerkant. Het onderste gedeelte was totaal necrotisch. Een gebied aan de rechterkant opgefleurd met duidelijke peristaltiek. In deze twee gevallen werden necrotische delen van de darm verwijderd. Dergelijke informatie kan beschikbaar zijn bij CT-beoordeling, maar is niet noodzakelijkerwijs nuttig tijdens laparotomie omdat de locatie van de darm verandert.
NIRS
Figuur 9A toont de rSO2-veranderingen in het jejunum, dat werd geoogst voor gebruik als een vrije jejunumflap om de gereseceerde keelholte30 te reconstrueren. Omdat de slagader werd afgeklemd, daalde de rSO2 >60% in alle gevallen tot een niveau <60% in veel gevallen. Wanneer de flap werd gerefuseerd, herstelde rSO2 zich in alle gevallen tot >60%. Na de operatie bleef rSO2 >60% zonder dat er necrose van de jejunale flap ontstond. Daarentegen, toen de ader werd vastgeklemd, werd rSO2 licht verlaagd en was de hemoglobine-index (HbI), de relatieve verandering in hemoglobinedichtheid, duidelijk verhoogd. Toepassing van NIRS op dit gebied werd voorgesteld op basis van de ervaring van de auteur met cerebrale perfusiemonitoring met NIRS in aortagevallen25 (Figuur 9B) en een geval van voorbijgaande darmischemie als gevolg van aortadissectie geassocieerd met omkeerbare veranderingen van rSO2, die werden gemeten vanaf het oppervlak van de buikwand met behulp van de conventionele NIRS-sensor met een afstand tussen zender en ontvanger van 4 cm31.
Sensitiviteit en specificiteit
Hoewel de resultaten van de NIRS-beoordeling compatibel waren met het rustige postoperatieve beloop in elk ingeschreven geval, waren de gegevens in de andere drie toepassingen niet voldoende om statistische analyse uit te voeren, maar de beoordeling was eerder "precisiegeneeskunde"-achtig in elk individueel geval. De juistheid van de beoordeling werd individueel bevestigd door de intraoperatieve inspectie van de laparotomie.
Figuur 1: Visualisatie van viscerale vertakkingen met behulp van transoesofageale echocardiografie (TEE). (A) Scanvlakken voor het visualiseren van de coeliakie slagader (CEA) en superieure mesenteriale slagader (SMA). (B) Tips voor het manipuleren van de sonde om een beter beeld te visualiseren op de 12-uurspositie. (C) TEE-beelden van CEA, SMA en omliggende constructies. (D) Lange-assenweergave van CEA en SMA. In (C) en (D) wordt de bloedstroom in rood of blauw weergegeven, afhankelijk van de stroomrichting. Afkortingen: AB-AO: abdominale aorta, L-RA: linker nierslagader, L-RV: linker nierader. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Visualisatie van de darm en de superieure mesenteriale slagader (SMA). (A) Plaatsen en richtingen van de sonde voor elke beoordeling. (B) Een akoestisch venster tussen het darmgas (blauwe stippellijnen) naar de darm en een afbeelding van de normale darm. (C) Een akoestisch venster voor SMA en beelden van SMA gevisualiseerd met behulp van een echografieapparaat ter grootte van een handpalm. Afkortingen: AB-AO: abdominale aorta, CEA: coeliakie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3: Indocyaninegroene (ICG) beeldvorming. (A) Mechanisme van beeldvorming. Omdat nabij-infrarood licht wordt uitgestraald naar de geïnjecteerde ICG in het weefsel, zendt het fluorescerend licht uit, dat samen met de beelden van het operatieveld door de camera wordt geregistreerd. (B) Sequentiële beelden van ICG-beeldvorming die perfusie in de vrije jejunale flap laten zien. Het fluorescentiebeeld wordt gesuperponeerd op het beeld van het operatieveld. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4: Nabij-infraroodspectroscopie (NIRS)-systeem en toepassing op de jejunale flap. (A) NIRS-systeem. (B) Een sensor gemaakt voor het beoordelen van de regionale zuurstofverzadiging in het chirurgische veld, met een afstand tussen de zender en de ontvanger van 2 cm. Het werd afgedekt met een steriel omhulsel en op het jejunum geplaatst. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 5: Transoesofageale echocardiografische bevindingen van mesenteriale ischemie veroorzaakt door de aortadissectie. (A) Twee soorten mechanismen voor malperfusie. (B) Taktype met het gecomprimeerde ware lumen (TL) in de superieure mesenteriale slagader (SMA). (C) Aortatype. In de abdominale aorta (AB-AO) werd de flap tegen de wand gedrukt. In één geval werd geen stroming gedetecteerd in de SMA, terwijl een goed stroomsignaal in de coeliakie-slagader (CEA) was. In een ander geval waren beide slagaders slecht geperfuseerd. De afwezigheid van kleurcodering geeft aan dat er geen bloedstroom is op de overeenkomstige plaats. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 6: Abdominale echografiebeelden van mesenteriale ischemie. (A) Beelden van de ischemische darm, die akinetisch en verwijd was, geassocieerd met duidelijke Kerckring-plooien en ascites. (B) Beelden van trombose van de poortader (PV). Er was een defect aan het stroomsignaal door de trombus (TH) in de PV, die verwijd en groter was dan de inferieure vena cava (IVC). Het gedeelte in het vat waar de kleurcodering afwezig is, duidt op het verlies van de bloedstroom als gevolg van trombusvorming. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 7: Bevindingen in een geval van geborgen darm geassocieerd met acute aortadissectie. (A) De bloedstroom was slecht in de superieure mesenteriale slagader (SMA), maar een versnelde stroom werd opgemerkt met de omgekeerde stroom in het distale gedeelte van de vertakte slagader. (B) De SMA was ondoorzichtig. (C) Bij laparotomie leek de darm enigszins bleek met verminderde peristaltiek. (D) Na revascularisatie verbeterden kleur en beweging. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 8: Indocyaninegroene beeldvorming van de ischemische darm. (A) Segmentale ischemie. (B) Diffuse ischemie met sommige delen minder ischemisch. Peristaltiek werd opgemerkt in het laatste gedeelte. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 9: Veranderingen in regionale zuurstofverzadiging (rSO2). (A) De rSO2 verandert van de jejunale flap. (B) Veranderingen in rSO2 in de bilaterale frontale kwabben tijdens boogchirurgie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 10: Ischemische cascade en multimodaliteitsbenadering van mesenteriale ischemie. (A) Ischemische cascade voor mesenteriale ischemie. De cascade wordt beoordeeld door middel van echografie (VS) en wordt beïnvloed door de ernst en duur van de malperfusie. De eerste kan worden beoordeeld door gebruik te maken van kleurendopplermodus, indocyaninegroene (ICG) beeldvorming en nabij-infraroodspectroscopie (NIRS). (B) Multimodale aanpak per locatie. De abdominale US en transoesofageale echocardiografie (TEE) zenden echografie uit en beoordelen de darm, evenals de abdominale aorta (AB-AO) en superieure mesenteriale slagader (SMA). ICG-beeldvorming en NIRS zenden nabij-infrarood licht uit. (C) Het doel van de beoordeling is verschillend in deze modaliteiten. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 11: Mechanisme van veranderingen in regionale zuurstofverzadiging (rSO2). Naarmate de arteriële bloedstroom wordt onderbroken, neemt het zuurstofrijke hemoglobine af en wordt rSO2 verlaagd. Naarmate veneuze congestie optreedt, neemt de veneuze component met rijk zuurstofarm hemoglobine toe, waardoor rSO2 wordt verlaagd en de hemoglobine-index (HbI) wordt verhoogd, wat de relatieve veranderingen in de cumulatieve hoeveelheid hemoglobine in het weefsel aangeeft. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 12: Optimalisatie van de meting van de regionale zuurstofverzadiging (rSO2) van de darm ten opzichte van het lichaamsoppervlak. (A,B) Aangezien de rSO2 voornamelijk wordt bemonsterd op een diepte van één tot twee derde van de afstand tussen de zender en de ontvanger van de sensor, wordt die van de buikwandspier gemeten. (C) Terwijl de sensor volgens de echografische informatie naar de buik wordt gedrukt, bereikt deze de diepte van de darm. De rode markering geeft het pad van infrarood licht aan. De gele pijl geeft aan hoe de sensor wordt ingedrukt. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Mesenteriale ischemie blijft een onopgelost probleem buiten het klinische veld. Om zo'n veelvoorkomend probleem op te lossen, kan een vergelijkbare pathologie in andere organen nuttig zijn om een hint te nemen. Het concept van "ischemische cascade" werd voorgesteld voor acuut myocardinfarct32, en regionale wandbewegingsafwijkingen (hypokinese, akinesis en dyskinese) die zich in het vroege stadium van de cascade bevinden, zijn gebruikt als een indicator van een myocardinfarct in plaats van coronaire bloedstroom, die niet niet-invasief in realtime kan worden beoordeeld. Dit concept werd toegepast op de darm, die ook een spierorgaan is, om de diagnostische maatregelen voor mesenteriale ischemie te onderzoeken (Figuur 10A).
Rond de cascade werden twee assen van malperfusie geplaatst, d.w.z. "ernst" en "duur". Voor het beoordelen van mesenteriale perfusie zijn vier modaliteiten met behulp van echografie en nabij-infrarood licht op verschillende manieren beschikbaar (Figuur 10B). Ze zijn gerelateerd aan elke gebeurtenis die zich voordoet in de ischemische cascade (Figuur 10C). De cascade begint met verlies van perfusie, gevolgd door verminderde distributie van arterieel bloed, dat overvloedig zuurstofrijk hemoglobine bevat, wat leidt tot zuurstoftekort in het weefsel. Het veroorzaakt disfunctie van organen, dat wil zeggen hypokinese van de darm. Hoewel het aanvankelijk omkeerbaar is, neemt onomkeerbare schade toe als de perfusie niet wordt hersteld. De bovenstaande vier modaliteiten kunnen elk van deze stappen beoordelen. De kleurendopplermodus visualiseert de bloedstroom in realtime en kan worden gebruikt voor besluitvorming over interventie en voor het evalueren van de doeltreffendheid van genomen maatregelen. Er worden twee modaliteiten gebruikt, TEE en abdominale US, afhankelijk van de situatie van de patiënt. ICG-beeldvorming visualiseert hoe bloed in het weefsel wordt verdeeld. Dit helpt bij het bepalen van de mate van resectie van necrotische darmsegmenten 32,33,34,35. De toepassing van ICG-beeldvorming verspreidt zich nu over verschillende specialismen, waaronder cardiovasculaire chirurgie36,37, thoraxchirurgie38, plastische en reconstructieve chirurgie39. Hoewel het gebruik van ICG-beeldvorming alleen beschikbaar is tijdens laparotomie, kan het de nauwkeurigheid verbeteren van sonde-laparotomie waarbij visuele inspectie en digitale palpatie van de mesenteriale slagader zijn gebruikt.
De ernst van de schade kan eerst worden beoordeeld aan de hand van kinetische veranderingen en vervolgens aan de hand van morfologische veranderingen met behulp van de B-modus van US40. Op basis van de ervaring van de auteur was de darm al necrotisch toen de laatste vijf bevindingen in deze cascade duidelijk waren. Omdat hypokinese onmiddellijk in de darm verschijnt en ischemisch wordt, lijkt de abdominale VS het meest geschikte hulpmiddel voor artsen in verschillende specialismen, waaronder huisartsen, om patiënten met mesenteriale ischemie te onderscheiden van patiënten met buikpijn. Er zijn al Amerikaanse apparaten ter grootte van een handpalm beschikbaar die zijn uitgerust met B- en kleurendopplermodi, en dilatatie en/of verminderde peristaltiek en zelfs SMA-stroom kunnen worden onderzocht waar de patiënt zich ook bevindt (Figuur 2C). In die zin kan US in het lichamelijk onderzoek worden opgenomen als een "visuele stethoscoop", omdat het niet-invasief is en nuttige informatie aan het bed kan opleveren. US wordt momenteel gebruikt voor het diagnosticeren van darmziekten41 en richt zich op gebeurtenissen in de SEH-setting (point-of-care US [POCUS]) zoals acute aortadissectie42. Omdat het de bloedstroom in de SMA43 kan visualiseren, wordt het gebruikt voor de eerste diagnose en/of follow-up van gelokaliseerde SMA-dissectie44. De visualisatie van de SMA is echter vaak een uitdaging bij zwaarlijvige patiënten of patiënten met overvloedig darmgas. Omdat het gas zich aan de bovenzijde verzamelt, kan de darm vanaf de zijkant van het lichaam worden afgebeeld. Andere bevindingen van mesenteriale ischemie zijn onder meer intestinale pneumatose of hepatisch portale veneus gas45,46, maar deze bevindingen zijn het gevolg van necrotisch darmweefsel. Het is van cruciaal belang om de patiënt in dit stadium zo snel mogelijk over te dragen aan het chirurgisch team. Noodsituatie als acute aortadissectie is anders omdat beoordeling aan het bed zonder CT nodig is in de OK. Om deze problemen op te lossen, introduceerde deze studie TEE om de viscerale slagaders in de OR47 te visualiseren en mesenteriale ischemiete beoordelen 41. Andere rapporten noemden onlangs dergelijke TEE-toepassingen48 en kunnen voor meer patiënten worden gebruikt.
NIRS is de volgende veelbelovende kandidaat voor vroege diagnose. Van de rSO2 is aangetoond dat het de perfusiestatus nauwkeurig weergeeft in de frontale kwab via de schedel31 of in de vrije jejunale flap via de nekhuid30 (Figuur 10B). Figuur 11 illustreert schematisch dat verlaagde rSO2 en verhoogde HbI goede indicatoren zijn voor respectievelijk arteriële toevoer en veneuze congestie. Als de slagader wordt afgeklemd, wordt de toevoer van oxi-Hb verminderd, wat leidt tot een verlaagde rSO2. Naarmate de ader verstopt raakt, neemt de rSO2 licht af, terwijl de HbI duidelijk toeneemt. Een NIRS-systeem dat een absolute rSO2-waarde van de weefsels levert, zou de detectie van gereduceerde intestinale rSO2 vanaf het abdominale oppervlak mogelijk maken zonder laparotomie. In tegenstelling tot de sensor op het cervicale oppervlak, bevinden de darmen in de buik zich echter verder van de sensor en kunnen ze zich buiten het gebied van het detecteren van rSO2 bevinden, dus de verstrekte rSO2 is die van de buikwand (Figuur 12). Om dit probleem op te lossen, kan echografie helpen bij het bepalen van de afstand tot de darmen. Als de afstand groter is dan de helft tot tweederde van de afstand tussen de zender en de ontvanger van de NIRS-sensor, kan de sensor naar de buik worden gecomprimeerd, zodat de darmen zich binnen het gebied bevinden voor de beoordeling van rSO228.
Deze beoordelingen hebben bepaalde beperkingen. De mate waarin gegevens worden verkregen is beperkt. De abdominale VS detecteert gemakkelijk akinetische en verwijde darmen, maar de bloedstroom in de SMA is niet altijd gemakkelijk. Visualisatie van viscerale arteriële stroming door TEE is beperkt tot de nabijheid van de opening, maar de peristaltiek van de darm en mesenteriale perfusie rond de maag kunnen worden gevisualiseerd. Omdat TEE het inbrengen van een sonde vereist, is het geschikt voor gebruik bij verdoofde patiënten. Het gebruik van ICG-beeldvormingsbeoordeling is beperkt tot laparotomiegevallen en de penetratie van fluorescerend licht is slechts enkele millimeters. De NIRS-beoordeling lijkt de informatie onder de huid te verstrekken, maar verzamelt alleen de gegevens langs het pad van infrarood licht, en dus moet de haalbaarheid van de darm in de buik verder worden onderzocht.
Samenvattend zijn er naast CT vier modaliteiten beschikbaar, die mogelijk nuttig zijn voor het redden van de darm en het redden van de patiënt. In het kort komt het erop neer dat potentiële ischemie wordt gedetecteerd door hypokinese van de darm door US, en vervolgens wordt de rSO2 van de darm gemeten via de buikwand door NIRS. Omdat de tijd voor het redden van de darm beperkt is, is het van primair belang om de patiënt naar een instelling te brengen waar adequaat kan worden ingegrepen. Hiervoor is het belangrijk om veelzijdige oplossingen te hebben voor een dergelijk multifasisch probleem. Met de recente ontwikkeling van een apparaat ter grootte van een handpalm, zou de beoordeling in de VS de enige modaliteit zijn die overal beschikbaar is en nuttig is voor het onderscheiden van patiënten die een snelle verwijzing naar de gefaciliteerde ziekenhuizen nodig hebben. Het kan helpen bij het bewaken van de perfusiestatus van risicopatiënten op een ziekenhuisafdeling. NIRS-beoordeling kan een aanvullend hulpmiddel zijn, aangezien pulsoximetrie op grote schaal is gebruikt tijdens de COVID-19-pandemie. TEE is nuttig voor perioperatieve beoordeling/monitoring, vooral in gevallen met aortadissectie en mogelijke NOMI. ICG-beeldvorming moet worden gebruikt voor het visueel bevestigen van orgaan-/transplantaatperfusie en het bepalen van de mate van necrotische dissectie.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteur heeft geen belangenconflicten met betrekking tot dit werk.
Acknowledgments
Het gedeelte over de vrije jejunale flap is het resultaat van werk met Akiko Yano, MD, Kochi Medical School.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| HyperEye Medical System | Mizuho Ikakogyo Co., Ltd. | ICG imaging system used in Figure 3 | |
| Indocyanine green | Daiichi Sankyo Co., Ltd. | ICG used for ICG imaging in Figure 3 | |
| TEE system | Philips Electronics | iE33 | TEE system used in Figure 5 |
| TOS-96, TOS-OR | TOSTEC Co. | NIRS system used in Figure 4 | |
| Ultrasonographic system | Hitachi, Co. | EUB-555, EUP-ES322 | echo system used in Figure 1 |
| Ultrasonographic system | Aloka Co. | SSD 5500 | echo system used in Figure 2 |
| Vscan | GE Healthcare Co. | Palm-sized echo used in Figure 2 |
References
- Bala, M., et al. Acute mesenteric ischemia: updated guidelines of the World Society of Emergency Surgery. World Journal of Emergency Surgery. 17 (1), 54 (2022).
- Gnanapandithan, K., Feuerstadt, P.
- Chou, E. L., et al. Evolution in the presentation, treatment, and outcomes of patients with acute mesenteric ischemia. Annals of Vascular Surgery. 74, 53-62 (2021).
- Grotelueschen, R., et al. Acute mesenteric infarction: The chameleon of acute abdomen evaluating the quality of the diagnostic parameters in acute mesenteric ischemia. Digestive Surgery. 38 (2), 149-157 (2021).
- Pinto, A., et al. Errors in MDCT diagnosis of acute mesenteric ischemia. Abdominal Radiology (NY). 47 (5), 1699-1713 (2022).
- Iannacone, E., Robinson, B., Rahouma, M., Girardi, L. Management of malperfusion: New York approach and outcomes. Journal of Cardiac Surgery. 36 (5), 1757-1765 (2021).
- Pirola, L., et al. Acute mesenteric ischemia and small bowel imaging findings in COVID-19: A comprehensive review of the literature. World Journal of Gastrointestinal Surgery. 13 (7), 702-716 (2021).
- Zingerman, B., et al. Occlusive mesenteric ischemia in chronic dialysis patients. The Israel Medical Association Journal. 23 (9), 590-594 (2021).
- Francés Giménez, C., TamayoRodríguez, M. E., AlbarracínMarín-Blázquez, A. Non-oclusive mesenteric ischemia as a complication of dialysis. Revista Espanola de Enfermadades Digestivas. 113 (10), 731-732 (2021).
- Takeyoshi, D., et al. Mesenteric ischemia after cardiac surgery in dialysis patients: an overlooked risk factor. The Heart Surgery Forum. 25 (5), E732-E738 (2022).
- meroğlu, S., et al. Management of nonocclusive mesenteric ischemia in patients with cardiac failure. The Heart Surgery Forum. 25 (5), E649-E651 (2022).
- Paul, M., et al. Frequency, risk factors, and outcomes of non-occlusive mesenteric ischaemia after cardiac arrest. Resuscitation. 157, 211-218 (2020).
- Piton, G., et al. Clinical Research in Intensive Care and Sepsis (CRICS) group. Factors associated with acute mesenteric ischemia among critically ill ventilated patients with shock: a post hoc analysis of the NUTRIREA2 trial. Intensive Care Medicine. 48 (4), 458-466 (2022).
- Mothes, H., et al. Monitoring of the progression of the perioperative serum lactate concentration improves the accuracy of the prediction of acute mesenteric ischemia development after cardiovascular surgery. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 35 (6), 1792-1799 (2021).
- Nuzzo, A., et al. SURVI (Structure d'URgences Vasculaires Intestinales) Research Group (French Intestinal Stroke Center). Accuracy of citrulline, I-FABP and D-lactate in the diagnosis of acute mesenteric ischemia. Scientific Reports. 11 (1), 18929 (2021).
- Olson, M. C., et al. Imaging of bowel ischemia: An update, from the AJR Special Series on Emergency Radiology. American Journal of Roentgenology. 220 (2), 173-185 (2022).
- Yu, H., Kirkpatrick, I. D. C. An update on acute mesenteric ischemia. Canadian Association of Radiologists Journal. 74 (1), 160-171 (2023).
- Sinha, D., Kale, S., Kundaragi, N. G., Sharma, S. Mesenteric ischemia: a radiologic perspective. Abdominal Radiology (NY). 47 (5), 1514-1528 (2022).
- Fitzpatrick, L. A., et al. Pearls, pitfalls, and conditions that mimic mesenteric ischemia at CT. Radiographics. 40 (2), 545-561 (2020).
- Dionyssopoulos, A., et al. Monitoring buried jejunum free flaps with a sentinel: a retrospective study of 20 cases. Laryngoscope. 122 (3), 519-522 (2012).
- Onoda, S., et al. Non-occlusive mesenteric ischemia of a free jejunal flap. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery. 66 (5), e133-e136 (2013).
- Ueno, M., et al. Evaluation of blood flow by color Doppler sonography in free jejunal interposition grafts for cervical esophageal reconstruction. World Journal Surgery. 29 (3), 382-387 (2005).
- Kiseleva, E., et al. Prospects of intraoperative multimodal OCT application in patients with acute mesenteric ischemia. Diagnostics (Basel). 11 (4), 705 (2021).
- Knudsen, K. B. K., et al. Laser speckle contrast imaging to evaluate bowel lesions in neonates with NEC. European Journal of Pediatric Surgery Reports. 5 (1), e43-e46 (2017).
- de Bruin, A. F. J., et al. Can sidestream dark field (SDF) imaging identify subtle microvascular changes of the bowel during colorectal surgery. Techniques in Coloproctology. 22 (10), 793-800 (2018).
- Uz, Z., Ince, C., Shen, L., Ergin, B., van Gulik, T. M. Real-time observation of microcirculatory leukocytes in patients undergoing major liver resection. Scientific Reports. 11 (1), 4563 (2021).
- Orihashi, K., Sueda, T., Okada, K., Imai, K. Perioperative diagnosis of mesenteric ischemia in acute aortic dissection by transesophageal echocardiography. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 28 (6), 871-876 (2005).
- Orihashi, K. Mesenteric ischemia in acute aortic dissection. General Thoracic and Cardiovascular Surgery. 66 (10), 557-564 (2018).
- Orihashi, K., Sueda, T., Okada, K., Imai, K. Near-infrared spectroscopy for monitoring cerebral ischemia during selective cerebral perfusion. European Journal of Cardio-thoracic Surgery. 26 (5), 907-911 (2004).
- Yano, A., Orihashi, K., Yoshida, Y., Kuriyama, M. Near-infrared spectroscopy for monitoring free jejunal flap. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery. 74 (1), 108-115 (2021).
- Orihashi, K., Matsuura, Y., Sueda, T., Watari, M., Okada, K. Reversible visceral ischemia detected by transesophageal echocardiography and near-infrared spectroscopy. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 119 (2), 384-386 (2000).
- Nesto, R. W., Kowalchuk, G. J. The ischemic cascade: temporal sequence of hemodynamic, electrocardiographic and symptomatic expressions of ischemia. American Journal of Cardiology. 59 (7), (1987).
- Furusawa, K., et al. Precise diagnosis of acute mesenteric ischemia using indocyanine green imaging prevents small bowel resection: A case report. International Journal of Surgery Case Reports. 97, 107463 (2022).
- Ishiyama, Y., Harada, T., Amiki, M., Ito, S. Safety and effectiveness of indocyanine-green fluorescence imaging for evaluating non-occlusive mesenteric ischemia. Asian Journal of Surgery. 45 (11), 2331-2333 (2022).
- Bryski, M. G., Frenzel Sulyok, L. G., Kaplan, L., Singhal, S., Keating, J. J. Techniques for intraoperative evaluation of bowel viability in mesenteric ischemia: A review. American Journal of Surgery. 220 (2), 309-315 (2020).
- Yamamoto, M., et al. The impact of the quantitative assessment procedure for coronary artery bypass graft evaluations using high-resolution near-infrared fluorescence angiography. Surgery Today. 52 (3), 485-493 (2022).
- Yamamoto, M., et al. Indocyanine green angiography for intra-operative assessment in vascular surgery. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 43 (4), 426-432 (2012).
- Anayama, T., et al. Near-infrared dye marking for thoracoscopic resection of small-sized pulmonary nodules: comparison of percutaneous and bronchoscopic injection techniques. Journal of Cardiothoracic Surgery. 13 (1), 5 (2018).
- Kuriyama, M., et al. Reconstruction using a divided latissimus dorsi muscle flap after conventional posterolateral thoracotomy and the effectiveness of indocyanine green-fluorescence angiography to assess intraoperative blood flow. Surgery Today. 46 (3), 326-334 (2016).
- Martin, K., Hoskins, R. R., Thrush, A. B-mode instrumentation (Chapter 5, P77-104). eds Diagnostic Ultrasound: Physics and Equipment (Third Edition). , CRC Press, Boca Raton. (2019).
- Hollerweger, A., et al. Gastrointestinal Ultrasound (GIUS) in Intestinal Emergencies - An EFSUMB Position Paper. Ultraschall in derMedizin. 41 (6), 646-657 (2020).
- Kaeley, N., Gangdev, A., Galagali, S. S., Kabi, A., Shukla, K. Atypical presentation of aortic dissection in a young female and the utility of Point-of-Care Ultrasound in identifying aortic dissection in the emergency department. Cureus. 14 (7), e27236 (2022).
- Reginelli, A., et al. Intestinal ischemia: US-CT findings correlations. Critical Ultrasound Journal. 5 (Suppl. 1), S7 (2013).
- Eldine, R. N., Dehaini, H., Hoballah, J., Haddad, F. Isolated superior mesenteric artery dissection: A novel etiology and a review. Annals of Vascular Diseases. 15 (1), 1-7 (2022).
- Kaga, M., Yamashita, E., Ueda, T. Ultrasound detection of the aquarium sign at the bedside. European Journal of Case Reports in Internal Medicine. 7 (12), 002047 (2020).
- Lassandro, G., et al.
- Orihashi, K., et al. Abdominal aorta and visceral arteries visualized with transesophageal echocardiography during operations on the aorta. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 115 (4), 945-947 (1998).
- Moral, S., et al. Usefulness of transesophageal echocardiography in the evaluation of celiac trunk and superior mesenteric artery involvement in acute aortic dissection. Journal of American Society of Echocardiography. 34 (4), 327-335 (2021).
