Summary
Denna artikel presenterar ett multimodalt tillvägagångssätt som syftar till att övervinna begränsningarna hos traditionella metoder för att upptäcka mesenterisk ischemi och förhindra tarmnekros. Den presenterade tekniken erbjuder en lovande lösning genom att kombinera toppmodern ultraljudsundersökning med banbrytande teknik för nära-infrarött ljus.
Abstract
Tidig diagnos av mesenterisk ischemi är fortfarande utmanande eftersom mesenterisk ischemi inte ger några viktiga symtom eller fysiska fynd, och inga laboratoriedata indikerar specifikt ischemisk status i tarmvävnaden innan nekros utvecklas. Även om datortomografi är standarden för diagnostisk avbildning, finns det flera begränsningar: (1) upprepade bedömningar är förknippade med ökad strålningsexponering och risk för njurskador; (2) resultaten från datortomografi kan vara missvisande eftersom nekros ibland förekommer trots opacifierade tarmkäxartärer; och (3) datortomografi är inte nödvändigtvis tillgänglig inom den gyllene tiden för att rädda tarmarna för de patienter som befinner sig i operationssalen eller på en plats långt från sjukhuset. Den här artikeln beskriver en utmaning för att övervinna sådana begränsningar med hjälp av ultraljud och nära-infrarött ljus, inklusive kliniska studier. Den förstnämnda kan ge inte bara morfologisk och kinetisk information om tarmarna utan också perfusion av de mesenteriska kärlen i realtid utan att patienten överförs eller utsätts för strålning. Transesofageal ekokardiografi möjliggör exakt bedömning av mesenterisk perfusion i operationssalen, akutmottagningen eller intensivvårdsavdelningen. Representativa fynd av mesenterisk ischemi i sju fall av aortadissektion presenteras. Nära-infraröd avbildning med indocyaningrönt hjälper till att visualisera perfusionen av kärl och tarmvävnader, även om denna applikation kräver laparotomi. Fynd i två fall (aortaaneurysm) visas. Nära-infraröd spektroskopi påvisar syreskuld i tarmvävnaden som digitala data och kan vara en kandidat för tidig upptäckt av mesenterisk ischemi utan laparotomi. Noggrannheten i dessa bedömningar har bekräftats genom intraoperativa inspektioner och postoperativt förlopp (prognos).
Introduction
Akut mesenterisk ischemi kan vara livshotande om den inte diagnostiseras och behandlas utan dröjsmål 1,2. Tidig diagnos följt av återställande av perfusion innan man utvecklas till tarmnekros, helst inom 4 timmar, är dock fortfarande utmanande av flera skäl: (1) mesenterisk ischemi orsakas via flera mekanismer och är förknippad med flera sjukdomar som hanteras av olika specialiteter; (2) det inte finns några symtom, tecken eller laboratoriedata som är specifika för mesenterisk ischemi; och (3) datortomografi (CT), guldstandarden för bilddiagnostik, är missvisande eftersom ischemi kan förekomma trots en opacifierad överlägsen tarmkäxartär (SMA)2,3,4,5.
Orsaker till mesenterisk ischemi inkluderar emboli, trombos, dissektion eller icke-ocklusiv mesenterisk ischemi (NOMI)3,6. Emboli orsakas av en kardiogen tromb hos patienter med förmaksflimmer, dilaterad vänsterkammare eller aterom i aortan, som är asymtomatisk fram till embolisering. Ibland genereras en tromb i SMA eller övre tarmkäxvenen. Det har nyligen visat sig att covid-19 kan leda till trombbildning7. Vid aortadissektion täpper den intima fliken i aortan till SMA:s mynning, eller så sträcker sig dissektionen in i SMA, och en expanderad falsk lumen komprimerar den sanna lumen. Eftersom denna obstruktion är "dynamisk" uppstår mesenterisk ischemi även när SMA visar sig vara opacifierad vid kontrast-CT. Det är inte ovanligt att mesenterisk ischemi uppträder tillsammans med andra kritiska tillstånd, såsom stroke, hjärtinfarkt eller aortaruptur, vilket kräver en snabb och korrekt diagnos för att prioritera behandling. Hos patienter som genomgår bloddialys i flera år är SMA ofta förträngt på grund av förkalkningar, och blodflödet kan vara kritiskt reducerat efter hjärtkirurgi med extrakorporeal cirkulation eller olika typer av stress 8,9,10. NOMI kan orsakas av otillräcklig syretillförsel till SMA på grund av hjärtsvikt, hjärtstillestånd eller hypoxemi trots ett patent SMA 11,12,13. Med hänsyn till olika etiologier och händelsemönster måste inte bara blodflödet i SMA utan även ischemisk status i tarmväggen bedömas.
En annan orsak till försenad diagnos är brist på nyckelsymtom eller fysiska fynd. Försvaret blir uppenbart efter att tarmen har nekrotiserats. Även om flera laboratorietester, såsom C-reaktivt protein, laktat, citrullin eller intestinalt fettsyrabindande protein, har undersökts som potentiella indikatorer på mesenterisk ischemi 4,14, har inget laboratorietest hittills visat sig upptäcka ett tidigt stadium av mesenterisk ischemi15. Även om CT är standarddiagnostisk avbildningsmodalitet för mesenterisk ischemi16,17,18, kan det finnas fel i diagnosen eller fallgropar i filmningstekniken 5,19, och därför behövs expertis för en korrekt diagnos, vilket kan kräva överföring av patienten till en annan anläggning. Dessutom är CT inte tillgängligt för patienter i operationssalen (OR), akutmottagningen (ER) eller intensivvårdsavdelningen (ICU) som inte kan överföras till röntgenavdelningen. Allergier mot kontrastmedel, njurtoxicitet eller strålningsexponering begränsar också CT som den första diagnostiska undersökningen för varje patient med buksmärtor.
Tarmischemi är också problematiskt för plastikkirurger och rekonstruktiva kirurger. Under radikal kirurgi för svalgcancer används en fri jejunalflik för att rekonstruera det resekerade svalget. En del av jejunum skördas med en artär och venpedikel, som anastomoseras till kärlen i livmoderhalsregionen, följt av anastomos av jejunalfliken till svalget och matstrupen. För att bekräfta kompetensen hos vaskulär anastomos utfördes indocyanin (ICG) intraoperativt (avsnitt 3). Det finns dock tillfällen då fliken utvecklar nekros inom flera dagar efter operationen. Även om det är sällsynt kan klaffnekros vara dödlig om den inte upptäcks och behandlas utan dröjsmål. Således har olika försök att upptäcka jejunal ischemi utvecklats, såsom frekvent ultraljud (US) för att bekräfta blodflödet, upprepad endoskopi för att verifiera slemhinnefärg, eller att utse en sentineldel av jejunum för att övervaka perfusion, som begravs efteråt genom ytterligare ett kirurgiskt ingrepp 20,21,22; Sådana manövrar är dock svåra för både patienter och läkare. Andra modaliteter som tillämpas på den kliniska användningen för att diagnostisera tarmischemi inkluderar optisk koherenstomografi23, laserfläckkontrastavbildning24, sidoströmsavbildning av mörkfält25 och incident mörkfältsavbildning26. Dessa lovande metoder förväntas bli allmänt tillgängliga genom ytterligare utveckling.
Med tanke på arten av mesenterisk ischemi, som påverkar flera områden i olika situationer, är det viktigt att ha flera åtgärder för att upptäcka det. Denna artikel föreslår två potentiella kandidater för detta ändamål, amerikanskt och nära-infrarött ljus och presenterar de representativa resultaten.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
En klinisk undersökning av ICG-avbildning utfördes under godkännande av etikkommittén vid Kochi Medical School med informerat samtycke från varje patient. Totalt inkluderades 25 patienter som genomgick rekonstruktiv kirurgi med fritt jejunalt transplantat efter resektion av cancer i svalget eller livmoderhalsmatstrupen mellan 2011 och 2016. När det gäller USA har de videoinspelningar som erhållits i klinisk praxis mellan 2000 och 2018 granskats. Etiskt godkännande frångicks för detta, enligt den institutionella etikprövningskommittén.
1. Transesofageal ekokardiografi (TEE)
OBS: TEE, som kräver insättning av en esofagussond, är lämplig för att ställa diagnos eller övervaka i operationssalen eller intensivvårdsavdelningen där CT-bedömning inte är tillgänglig. TEE ger morfologisk och kinetisk information samt tarmens perfusionsstatus27,28. Även om det kräver expertis i att visualisera SMA, är det inte så svårt för erfarna hjärt- och bröstaortaundersökare. SMA kan visualiseras med TEE-sonden (se materialtabell) förd in i magsäcken och givaren riktad bakåt (Figur 1A).
- Visualisera den nedåtgående aortan på den korta axeln (skanningsplanet 0°), för sedan sonden in i magen med bilden av aortan i sikte genom att vrida sonden moturs med en lätt anteflexion av sondspetsen för att hålla givaren i kontakt med matstrupsväggen.
- Om bilden av aortan rör sig nedåt, böj sondspetsen ytterligare (Figur 1B).
- Använd färgdopplerläge för att underlätta identifieringen av viscerala grenar med flödessignal och se till att celiakiartärens öppning visas vid bukaortans position klockan 12 (Figur 1C). Den delar sig i två eller tre artärer inom några centimeter från öppningen.
- Flytta sonden en tum längre så att SMA visas vid klockan 12-2.
OBS: En vänsterböjning av sondspetsen är till hjälp för att rotera bilden och avbilda SMA vid klockan 12. - Se till att den distala delen av SMA ligger mellan bukspottkörteln (mjältvenen) och bukaortan, där vänster njurven korsar bakom SMA.
- Rotera skanningsplanet till 90° för att visualisera den långaxliga vyn av aorta och viscerala grenar. Den distala delen av SMA kan lättare bedömas (Figur 1D).
OBS: Figur 1C,D visar TEE-fynden i ett kardiovaskulärt kirurgiskt fall utan mesenterisk ischemi.
2. Buken
OBS: Denna modalitet är lämplig för att misstänka eller utesluta mesenterisk ischemi hos flera patienter med buksmärta, tillsammans med fysisk undersökning. Det används för att bedöma tarmens morfologi och kinetik och blodflödet i SMA. Figur 2A visar sondens plats (se materialförteckning) för varje ändamål.
- Använd en konvex eller sektorsond med ett frekvensområde på 2 till 5 MHz för att underlätta visualisering och högre bedömning av tarmen via bukväggen med tillräcklig upplösning och känslighet.
OBS: Använd en givare med ett frekvensområde mellan 2.5 och 5 MHz för att visualisera tarmarna i buken med förstärkningsinställningen maximal utan att generera bakgrundsbrus. - Placera sonden på bukväggen runt naveln för att visualisera tarmen (Figur 2B). Hitta ett akustiskt fönster (gul pil) mellan tarmgasen (blå streckad linje).
- Kontrollera tarmens storlek och peristaltiska rörelse, slemhinneödem eller förekomsten av ascites runt den. Det senare indikerar att tarmnekros äger rum.
- För att bedöma SMA-flödet placerades sonden vertikalt ovanför navelnivån. Hitta SMA, som uppstår från bukaortan och riktas kaudalt inom några centimeter (Figur 2C).
OBS: De amerikanska fynden i figur 2B,C registrerades hos friska individer.
3. ICG-avbildning
OBS: Denna modalitet är lämplig för att bedöma perfusionen av vävnaderna i det kirurgiska området.
- Förbered ICG-bildsystemet enligt tillverkarens instruktioner (se materialförteckning).
- Injicera totalt 2,5 mg ICG (se materialtabell) upplöst i 10 ml destillerat vatten (0,25 mg/ml) i den centrala venkatet, följt av spolning med 10 ml koksaltlösning (figur 3A).
- Visualisera den perfunderade ICG i tarmkäxartären och sedan tarmvävnaden som visas (Figur 3B). Det uppträder vanligtvis cirka 10 till 20 sekunder efter injektionen.
OBS: ICG-avbildningsfynden i figur 3B registrerades i ett rekonstruktionsfall med ett fritt jejunalt transplantat som ingick i ovanstående studie.
4. Nära-infraröd spektroskopi (NIRS)
OBS: För att lösa problemet inom plastikkirurgi och rekonstruktiv kirurgi (som nämns i introduktionsavsnittet) föreslog denna studie användning av NIRS-systemet, som har använts vid kardiovaskulär kirurgi29; Validering för att bekräfta att rSO2 återspeglar jejunums ischemiska status behövdes dock. När jejunalklaffen skördades placerades en NIRS-sensor på jejunum, och förändringar i rSO2 övervakades när artären och venen klämdes fast och perfusionen återupptogs efter rekonstruktion. Dessutom observerades rSO2-förändringar under 3 dagar postoperativt med NIRS-sensorn placerad på huden på halsen. De rekommenderade procedurerna för att bedöma rSO2 i tarmen direkt i det kirurgiska området beskrivs här.
- Förbered NIRS-systemet enligt tillverkarens instruktioner (se materialtabell) (figur 4A).
- Använd en lämplig sensor för att mäta vävnadens rSO2 i enlighet med djupet i det målområde som ska bedömas (Figur 4B). Placera sensorn direkt på den med ljuskontakt för att inte trycka för mycket.
OBS: Denna studie använde en sensor med ett avstånd mellan sändaren och mottagaren på 2 cm. - Kontrollera rSO2-värdet som visas på displayen, uppdaterat var 5:e sekund (Figur 4B).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
TEE
Det fanns två typer av fynd: (1) "grentyp" med en sann komprimerad lumen i SMA med en expanderad falsk lumen utan blodflöde, och (2) "aortatyp" med den intimala fliken vid SMA-öppningen och brist på blodflöde i SMA (Figur 5A). De representativa TEE-fynden för tre fall med tarmnekros orsakad av akut aortadissektion visas. I ett fall av den förra typen var de verkliga lumen i SMA kraftigt komprimerade (figur 5B). Tarmnekros bekräftades vid laparotomi och tarmresektion utfördes. Fynden av mesenterisk ischemi av aortatyp varierar mellan fallen. Här visas två fall. TEE avslöjade att den sanna lumen i aortan var komprimerad (Figur 5C). Celiakiartären var väl perfunderad i ett fall, medan blodflödet inte kunde detekteras vid SMA. I ett annat fall var ingen av dem perfunderade. I båda fallen bekräftades tarmnekros vid laparotomi.
Buk US
USA kunde visualisera minskad eller frånvarande peristaltik eller dilatation av tarmarna (Figur 6A). Medan den normala tarmen vanligtvis var mindre än 2 cm i diameter (Figur 2B), var den vidgade tarmen större än 3 cm med skräp som svajade i den vidgade lumen, och de förtjockade Kerckringvecken 28 var uppenbara. Ascites runt tarmarna sågs ofta. I dessa två fall med aortadissektion var tarmarna redan nekrotiska och krävde resektion.
Figur 6B visar de amerikanska fynden av trombos i portvenen. Blodflödessignaler saknades i den vänstra grenen av portvenen till naveldelen. Den extrahepatiska portvenen var vidgad med en flödessignaldefekt. Bakom bukspottkörtelkroppen smalnade den övre tarmkäxvenen av en tromb med accelererat flöde in i portvenen visualiserat på en longitudinell skanning. I det här fallet utfördes trombolysbehandling.
Ett fall med akut aortadissektion i samband med tarmkäxis presenteras där tarmarna kunde räddas. Patienten uppvisade lindrig buksmärta men signifikant metabolisk acidos. Trots opacifierad SMA vid CT-bedömning (Figur 7B) uppvisade buk-UL en hypokinetisk tarm. Blodflödessignalen var dålig i SMA, medan den var tydlig i bukaortan (Figur 7A). Accelererat blodflöde vid SMA-öppningen och omvänt flöde in i distala SMA från jejunalgrenen noterades, vilket tyder på en signifikant mesenterisk ischemi. Vid akut laparotomi (Figur 7C) såg tarmarna bleka ut och peristaltiken minskade något. Efter revaskularisering förbättrades tarmarnas färg och peristaltik (Figur 7D). Tarmen räddades i det här fallet. Även om det var tur att SMA-flödet kunde visualiseras i det här fallet, finns det fall där visualiseringen av tarmarna eller blodflödet är svår.
ICG-avbildning
Figur 8 visar bilder av två fall med tarmnekros före och efter administrering av ICG. I det förra fallet var segmentell nekros uppenbar endast vid inspektion (figur 8A). De tarmkäxartärerna visualiserades först och sedan ljusnade vävnaden. I det senare fallet var dock skillnaden i perfusion oklar vid inspektion (figur 8B). ICG-avbildning visade en fläckvis ljusning på vänster sida. Den nedre delen var helt nekrotisk. Ett område till höger lyste upp med tydlig peristaltik. I dessa två fall avlägsnades nekrotiska delar av tarmen. Sådan information kan vara tillgänglig vid datortomografi men är inte nödvändigtvis till hjälp under laparotomi eftersom tarmens läge förändras.
NIRS
Figur 9A visar rSO2-förändringarna i jejunum, som skördades för att användas som en fri jejunumflik för att rekonstruera det resekerade svalget30. När artären klämdes fast sjönk rSO2 >60 % i varje fall till en nivå <60 % i många fall. När klaffen reperfunderades återhämtade sig rSO2 till >60 % i varje fall. Efter operationen förblev rSO2 >60 % utan något fall av utveckling av nekros i jejunalfliken. Däremot, när venen klämdes fast, reducerades rSO2 något, och hemoglobinindexet (HbI), som är den relativa förändringen i hemoglobindensitet, var markant förhöjt. Tillämpning av NIRS på detta område föreslogs baserat på författarens erfarenhet av cerebral perfusionsövervakning med NIRS i aortafall25 (Figur 9B) och ett fall av övergående tarmischemi på grund av aortadissektion i samband med reversibla förändringar av rSO2, som mättes från bukväggens yta med hjälp av den konventionella NIRS-sensorn med avståndet mellan sändare och mottagare på 4 cm31.
Sensitivitet och specificitet
Medan resultaten av NIRS-bedömningen var förenliga med det händelselösa postoperativa förloppet i varje inskrivet fall, var data i de andra tre applikationerna inte tillräckliga för att utföra statistisk analys, utan bedömningen var snarare "precisionsmedicin"-liknande i varje enskilt fall. Noggrannheten i bedömningen bekräftades individuellt genom den intraoperativa inspektionen av laparotomin.
Figur 1: Visualisering av viscerala grenar med hjälp av transesofageal ekokardiografi (TEE). (A) Skanningsplan för visualisering av celiakiartären (CEA) och övre tarmkäxartären (SMA). (B) Tips för att manipulera sonden för att visualisera en bättre bild vid klockan 12. (C) TEE-bilder av CEA, SMA och omgivande strukturer. (D) Långaxlig syn på CEA och SMA. I (C) och (D) visas blodflödet i rött eller blått beroende på flödesriktningen. Förkortningar: AB-AO: bukaorta, L-RA: vänster njurartär, L-RV: vänster njurven. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Visualisering av tarmen och den övre tarmkäxartären (SMA). (A) Sondens placering och riktning för varje bedömning. (B) Ett akustiskt fönster mellan tarmgasen (blå streckade linjer) mot tarmen och en bild av den normala tarmen. (C) Ett akustiskt fönster för SMA och bilder av SMA visualiserade med hjälp av en ultraljudsenhet stor som en handflata. Förkortningar: AB-AO: bukaorta, CEA: celiaki artär. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Avbildning av indocyaningrönt (ICG). (A) Mekanism för avbildning. När nära-infrarött ljus bestrålas till den injicerade ICG i vävnaden, avger det fluorescerande ljus, som registreras av kameran tillsammans med bilderna av det kirurgiska området. (B) Sekventiella bilder av ICG-avbildning som visar perfusion i den fria jejunala fliken. Fluorescensbilden läggs ovanpå bilden av det kirurgiska fältet. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: System för nära-infraröd spektroskopi (NIRS) och tillämpning på jejunalklaffen. (A) NIRS-system. (B) En sensor gjord för att bedöma regional syremättnad i det kirurgiska området, med ett avstånd mellan sändaren och mottagaren på 2 cm. Den täcktes av ett sterilt hölje och placerades på jejunum. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 5: Transesofageala ekokardiografiska fynd av mesenterisk ischemi orsakad av aortadissektion. (A) Två typer av mekanismer för malperfusion. (B) Grentyp med komprimerad sann lumen (TL) i den övre tarmkäxartären (SMA). (C) Aortatyp. I bukaortan (AB-AO) trycktes fliken ihop med väggen. I ett fall detekterades inget flöde i SMA, medan en bra flödessignal fanns i celiaki (CEA). I ett annat fall var båda artärerna malperfunderade. Frånvaron av färgkodning indikerar att det inte finns något blodflöde på motsvarande plats. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 6: Ultraljudsbilder av tarmkäxischemi. (A) Bilder av den ischemiska tarmen, som var akinetisk och utvidgad, associerad med tydliga Kerckring veck och ascites. (B) Bilder av portventrombos (PV). Det fanns en flödessignaldefekt hos tromben (TH) i PV, som var dilaterad och större än den nedre hålvenen (IVC). Den del i kärlet där färgkodning saknas indikerar förlust av blodflöde på grund av trombbildning. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 7: Fynd i ett fall av räddad tarm i samband med akut aortadissektion. (A) Blodflödet var dåligt i den övre tarmkäxartären (SMA), men ett accelererat flöde noterades med det omvända flödet in i den distala delen från grenartären. B) SMA var opacificerat. (C) Vid laparotomi verkade tarmen något blek med nedsatt peristaltik. (D) Efter revaskularisering förbättrades färg och rörelse. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 8: Indocyaningrön avbildning av ischemisk tarm. (A) Segmentell ischemi. (B) Diffus ischemi med vissa delar mindre ischemiska. Peristaltik noterades i den senare delen. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 9: Förändringar i regional syremättnad (rSO2). (A) RSO2 förändringar av jejunalklaffen. (B) Förändringar i rSO2 i de bilaterala frontalloberna under hålfotskirurgi. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 10: Ischemisk kaskad och multimodalitetsmetod för mesenterisk ischemi. (A) Ischemisk kaskad för mesenterisk ischemi. Kaskaden bedöms med ultraljud (USA) och påverkas av svårighetsgraden och varaktigheten av malperfusionen. Den förstnämnda kan bedömas genom att använda färgdopplerläge, indocyaningrön (ICG) avbildning och nära-infraröd spektroskopi (NIRS). (B) Multimodalitetsstrategi per plats. Ekokardiografin i buken och transesofageal ekokardiografi (TEE) avger ultraljud och bedömer tarmen samt bukaortan (AB-AO) och den övre tarmkäxartären (SMA). ICG-avbildning och NIRS avger nära-infrarött ljus. C) Målen för bedömningen skiljer sig åt i dessa former. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 11: Mekanism för förändringar i regional syremättnad (rSO2). När det arteriella blodflödet avbryts minskar det syresatta hemoglobinet och rSO2 minskar. När venös trängsel uppstår ökar den venösa komponenten med rikt deoxygenerat hemoglobin, vilket minskar rSO2 och ökar hemoglobinindexet (HbI), vilket indikerar de relativa förändringarna i den kumulativa mängden hemoglobin i vävnaden. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 12: Optimering av mätning av regional syremättnad (rSO2) i tarmen från kroppsytan. (A,B) Eftersom rSO2 huvudsakligen samplas på ett djup av en till två tredjedelar av avståndet mellan sensorns sändare och mottagare, mäts avståndet mellan bukväggsmuskeln. (C) När sensorn pressas mot buken enligt den ultraljudsgrafiska informationen når den tarmdjupet. Den röda markeringen indikerar vägen för infrarött ljus. Den gula pilen visar hur sensorn trycks in. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Mesenterisk ischemi är fortfarande ett olöst problem utanför det kliniska området. För att lösa ett sådant vanligt problem kan liknande patologi i andra organ vara till hjälp för att ta en ledtråd. Begreppet "ischemisk kaskad" föreslogs för akut hjärtinfarkt32, och regionala väggrörelseavvikelser (hypokinesi, akinesis och dyskinesis) som ligger i det tidiga skedet av kaskaden har använts som en indikator på hjärtinfarkt istället för kranskärlsblodflöde, vilket inte kan bedömas icke-invasivt i realtid. Detta koncept tillämpades på tarmen, som också är ett muskelorgan, för att utforska de diagnostiska åtgärderna för mesenterisk ischemi (Figur 10A).
Två malperfusionsaxlar placerades runt kaskaden, dvs "allvarlighetsgrad" och "varaktighet". För att bedöma mesenterisk perfusion finns fyra modaliteter med ultraljud och nära-infrarött ljus tillgängliga på olika sätt (Figur 10B). De är relaterade till varje händelse som inträffar i den ischemiska kaskaden (Figur 10C). Kaskaden börjar med förlust av perfusion, följt av minskad distribution av arteriellt blod, som innehåller rikligt med syresatt hemoglobin, vilket leder till syrebrist i vävnaden. Det orsakar dysfunktion i organen, det vill säga hypokinesi i tarmen. Även om den är reversibel till en början, fortskrider irreversibel skada om perfusionen inte återställs. Ovanstående fyra modaliteter kan bedöma vart och ett av dessa steg. Färgdopplerläget visualiserar blodflödet i realtid och kan användas för beslutsfattande av intervention och för att utvärdera effektiviteten av vidtagna åtgärder. Två modaliteter, TEE och abdominal US, används beroende på patientens situation. ICG-avbildning visualiserar hur blodet distribueras i vävnaden. Detta hjälper till att bestämma omfattningen av resekering av nekrotiska tarmsegment 32,33,34,35. Användningen av ICG-avbildning sprider sig nu till olika specialiteter inklusive kardiovaskulär kirurgi36,37, thoraxkirurgi38, plastik- och rekonstruktiv kirurgi39. Även om ICG-avbildning endast är tillgänglig under laparotomi, kan det förbättra noggrannheten vid sondlaparotomi, där visuell inspektion och digital palpation av tarmkäxartären har använts.
Skadans allvarlighetsgrad kan bedömas först genom kinetiska förändringar, sedan genom morfologiska förändringar med hjälp av B-läget US40. Baserat på författarens erfarenhet var tarmen redan nekrotisk när de fem senare fynden i denna kaskad var uppenbara. Eftersom hypokinesi uppträder omedelbart i tarmen och blir ischemisk, verkar buk-US vara det mest lämpliga verktyget för läkare inom olika specialiteter, inklusive allmänläkare, för att skilja patienter med mesenterisk ischemi från patienter med buksmärtor. Amerikanska enheter i handflatestorlek utrustade med B- och färgdopplerlägen finns redan tillgängliga, och dilatation och/eller minskad peristaltik samt till och med SMA-flöde kan undersökas var patienten än befinner sig (Figur 2C). I denna mening kan UL ingå i den fysiska undersökningen som ett "visuellt stetoskop", eftersom det är icke-invasivt och kan ge användbar information vid sängkanten. ULanvänds för närvarande för att diagnostisera tarmsjukdomar41 samt för att fokusera på händelser på akuten (point-of-care US [POCUS]) såsom akut aortadissektion42. Eftersom den kan visualisera blodflödet i SMA43 används den för initial diagnos och/eller uppföljning av lokaliserad SMA-dissektion44. Visualiseringen av SMA är dock ofta utmanande hos överviktiga patienter eller de med rikligt med tarmgaser. När gasen samlas på ovansidan kan tarmen avbildas från sidan av kroppen. Andra fynd av mesenterisk ischemi inkluderar tarmpneumatos eller leverportal venös gas45,46, men dessa fynd är resultatet av nekrotiserad tarmvävnad. Det är viktigt att överföra patienten till det kirurgiska teamet i detta skede så snart som möjligt. Akuta situationer som akut aortadissektion är annorlunda eftersom bedside-bedömning utan CT behövs i operationssalen. För att övervinna dessa problem introducerade denna studie TEE för att visualisera de viscerala artärerna i OR47 och bedöma mesenterisk ischemi41. Andra rapporter har nyligen nämnt sådana TEE-tillämpningar48 och kan komma att användas för fler patienter.
NIRS är nästa lovande kandidat för tidig diagnos. rSO2 har visat sig korrekt återspegla perfusionsstatusen i frontalloben via skallen31 eller i den fria jejunala fliken via nackhuden30 (Figur 10B). Figur 11 illustrerar schematiskt att minskad rSO2 och ökad HbI är goda indikatorer på arteriell tillförsel respektive venös trängsel. När artären kläms fast minskar tillförseln av oxi-Hb, vilket leder till en minskad rSO2. När venen är överbelastad minskar rSO2 något medan HbI ökar markant. Ett NIRS-system som ger ett absolut rSO2-värde för vävnaderna skulle göra det möjligt att detektera reducerad intestinal rSO2 från bukytan utan laparotomi. Till skillnad från sensorn på halsytan är dock tarmarna i buken längre från sensorn och kan vara utanför området för att detektera rSO2, så den tillhandahållna rSO2 är den för bukväggen (Figur 12). För att lösa detta problem kan ultraljud hjälpa till att bestämma avståndet till tarmarna. Om avståndet är längre än hälften till två tredjedelar av avståndet mellan sändaren och mottagaren av NIRS-sensorn, kan sensorn komprimeras mot buken så att tarmarna är belägna inom området för bedömning av rSO228.
Dessa bedömningar har vissa begränsningar. Omfattningen av inhämtandet av uppgifter är begränsad. Buk-US upptäcker lätt akinetiska och vidgade tarmar, men blodflödet i SMA är inte alltid lätt. Visualisering av visceralt artärflöde med TEE är begränsad till närheten av dess öppning, men tarmens peristaltik och mesenterisk perfusion runt magsäcken kan visualiseras. Eftersom TEE kräver införande av en sond är den lämplig för användning på sövda patienter. Användningen av ICG-bildbedömning är begränsad till laparotomifall, och penetrationen av fluorescerande ljus är bara några millimeter. NIRS-bedömningen verkar ge informationen under huden men samlar bara in data längs vägen för infrarött ljus, och därmed behöver genomförbarheten på tarmen i buken undersökas ytterligare.
Sammanfattningsvis finns fyra modaliteter tillgängliga utöver CT, vilket kan vara till hjälp för att rädda tarmen och rädda patienten. I korthet detekteras potentiell ischemi genom hypokinesi i tarmen av US, och sedan mäts tarmens rSO2 via bukväggen av NIRS. Eftersom tiden för att rädda tarmen är begränsad är det av största vikt att ta patienten till ett institut där lämplig intervention kan ges. För detta ändamål är det viktigt att ha mångfacetterade lösningar mot ett sådant multifasiskt problem. Med den senaste utvecklingen av en handflatsstor enhet skulle amerikansk bedömning vara den enda modaliteten som finns tillgänglig överallt och vara till hjälp för att särskilja patienter som behöver en snabb remiss till de underlättade sjukhusen. Det kan hjälpa till att övervaka perfusionsstatusen hos patienter i riskzonen på vilken sjukhusavdelning som helst. NIRS-bedömning kan vara ett ytterligare verktyg eftersom pulsoximetri har blivit allmänt använd under covid-19-pandemin. TEE är användbart för perioperativ bedömning/övervakning, särskilt i fall med aortadissektion och potentiell NOMI. ICG-avbildning ska användas för att visuellt bekräfta organ/transplantatperfusion och bestämma omfattningen av nekrotisk dissektion.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författaren har inga intressekonflikter när det gäller detta arbete.
Acknowledgments
Avsnittet om den fria jejunalklaffen är resultatet av arbete med 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).
