Long-chain n-3 fatty acids and inflammation: potential application in surgical and trauma patients

Lipids used in nutritional support of surgical or critically ill patients have been based on soybean oil, which is rich in the n-6 fatty acid linoleic acid (18:2n-6). Linoleic acid is the precursor of arachidonic acid (20:4n-6). In turn, arachidonic acid in cell membrane phospholipids is the substrate for the synthesis of a range of biologically active compounds (eicosanoids) including prostaglandins, thromboxanes, and leukotrienes. These compounds can act as mediators in their own right and can also act as regulators of other processes, such as platelet aggregation, blood clotting, smooth muscle contraction, leukocyte chemotaxis, inflammatory cytokine production, and immune function. There is a view that an excess of n-6 fatty acids should be avoided since this could contribute to a state where physiological processes become dysregulated. One alternative is the use of fish oil. The rationale of this latter approach is that fish oil contains long chain n-3 fatty acids, such as eicosapentaenoic acid. When fish oil is provided, eicosapentaenoic acid is incorporated into cell membrane phospholipids, partly at the expense of arachidonic acid. Thus, there is less arachidonic acid available for eicosanoid synthesis. Hence, fish oil decreases production of prostaglandins like PGE2 and of leukotrienes like LTB4. Thus, n-3 fatty acids can potentially reduce platelet aggregation, blood clotting, smooth muscle contraction, and leukocyte chemotaxis, and can modulate inflammatory cytokine production and immune function. These effects have been demonstrated in cell culture, animal feeding and healthy volunteer studies. Fish oil decreases the host metabolic response and improves survival to endotoxin in laboratory animals. Recently clinical studies performed in various patient groups have indicated benefit from this approach.

Dexamethasone and sodium carboxymethyl cellulose prevent postoperative intraperitoneal adhesions in rats

We aimed to evaluate the effects of the barrier agent sodium carboxymethyl cellulose (SCMC) with and without dexamethasone for the prevention of postoperative adhesion formation in a rat model of postoperative peritoneal adhesion. A total of 160 three-month old male and female Wistar rats underwent a laparotomy, and adhesions were induced by ileocecal abrasion. Rats were randomly assigned to 4 groups (n=40 each): group A, untreated; group B, treated with SCMC only; group C1, treated with SCMC + 3 mg dexamethasone, and group C2, treated with SCMC + 8 mg dexamethasone. After 12 days, adhesion formation and histopathological changes were compared. In groups A, B, C1, and C2, the mortality rates were 10, 5, 5, and 5%, respectively. In groups C1 and C2, the adhesions were filmy and easy to dissect and were milder compared with those in groups A and B. The total adhesion score in group C1 (3.38±0.49) was significantly lower than that of group B (6.01±0.57; P<0.01) or group A (8.01±0.67; P<0.05). There was no significant difference in adhesion formation between groups C1 and C2. Compared with groups A and B, groups C1 and C2 exhibited milder histopathological changes. SCMC in combination with dexamethasone can prevent adhesion formation and is a better barrier agent than SCMC alone. The safety and feasibility of SCMC in combination with dexamethasone to prevent adhesion formation after abdominal surgery warrants further clinical study.

Effect of selective β-adrenoceptor blockade and surgical resection of the celiac-superior mesenteric ganglion complex on delayed liquid gastric emptying induced by dipyrone, 4-aminoantipyrine, and antipyrine in rats

There is evidence for participation of peripheral β-adrenoceptors in delayed liquid gastric emptying (GE) induced in rats by dipyrone (Dp), 4-aminoantipyrine (AA), and antipyrine (At). The present study aimed to determine whether β-adrenoceptors are involved in delayed GE induced by phenylpyrazole derivatives and the role of the prevertebral sympathetic nervous system in this condition. Male Wistar rats weighing 220-280 g were used in the study. In the first experiment rats were intravenously pretreated with vehicle (V), atenolol 30 mg/kg (ATE, β1-adrenergic antagonist), or butoxamine 25 mg/kg (BUT, β2-adrenergic antagonist). In the second experiment, rats were pretreated with V or SR59230A 2 mg/kg (SRA, β3-adrenergic antagonist). In the third experiment, rats were subjected to surgical resection of the celiac-superior mesenteric ganglion complex or to sham surgery. The groups were intravenously treated with saline (S), 240 µmol/kg Dp, AA, or At, 15 min after pretreatment with the antagonists or V and nine days after surgery. GE was determined 10 min later by measuring the percentage of gastric retention (%GR) of saline labeled with phenol red 10 min after gavage. The %GR (means±SE, n=6) values indicated that BUT abolished the effect of Dp (BUT+Dp vs V+Dp: 35.0%±5.1% vs 56.4%±2.7%) and At (BUT+At vs V+At: 33.5%±4.7% vs 52.9%±2.6%) on GE, and significantly reduced (P<0.05) the effect of AA (BUT+AA vs V+AA: 48.0%±5.0% vs 65.2%±3.8%). ATE, SRA, and sympathectomy did not modify the effects of treatments. These results suggest that β2-adrenoceptor activation occurred in delayed liquid gastric emptying induced by the phenylpyrazole derivatives dipyrone, 4-aminoantipyrine, and antipyrine. Additionally, the released neurotransmitter did not originate in the celiac-superior mesenteric ganglion complex.

Surgical principles and minor surgery

UANL

The use of artificial intelligence algorithms to guide surgical treatment of adolescent idiopathic scoliosis

La scoliose idiopathique de l’adolescent (SIA) est une déformation tri-dimensionelle du rachis. Son traitement comprend l’observation, l’utilisation de corsets pour limiter sa progression ou la chirurgie pour corriger la déformation squelettique et cesser sa progression. Le traitement chirurgical reste controversé au niveau des indications, mais aussi de la chirurgie à entreprendre. Malgré la présence de classifications pour guider le traitement de la SIA, une variabilité dans la stratégie opératoire intra et inter-observateur a été décrite dans la littérature. Cette variabilité s’accentue d’autant plus avec l’évolution des techniques chirurgicales et de l’instrumentation disponible. L’avancement de la technologie et son intégration dans le milieu médical a mené à l’utilisation d’algorithmes d’intelligence artificielle informatiques pour aider la classification et l’évaluation tridimensionnelle de la scoliose. Certains algorithmes ont démontré être efficace pour diminuer la variabilité dans la classification de la scoliose et pour guider le traitement. L’objectif général de cette thèse est de développer une application utilisant des outils d’intelligence artificielle pour intégrer les données d’un nouveau patient et les évidences disponibles dans la littérature pour guider le traitement chirurgical de la SIA. Pour cela une revue de la littérature sur les applications existantes dans l’évaluation de la SIA fut entreprise pour rassembler les éléments qui permettraient la mise en place d’une application efficace et acceptée dans le milieu clinique. Cette revue de la littérature nous a permis de réaliser que l’existence de “black box” dans les applications développées est une limitation pour l’intégration clinique ou la justification basée sur les évidence est essentielle. Dans une première étude nous avons développé un arbre décisionnel de classification de la scoliose idiopathique basé sur la classification de Lenke qui est la plus communément utilisée de nos jours mais a été critiquée pour sa complexité et la variabilité inter et intra-observateur. Cet arbre décisionnel a démontré qu’il permet d’augmenter la précision de classification proportionnellement au temps passé à classifier et ce indépendamment du niveau de connaissance sur la SIA. Dans une deuxième étude, un algorithme de stratégies chirurgicales basé sur des règles extraites de la littérature a été développé pour guider les chirurgiens dans la sélection de l’approche et les niveaux de fusion pour la SIA. Lorsque cet algorithme est appliqué à une large base de donnée de 1556 cas de SIA, il est capable de proposer une stratégie opératoire similaire à celle d’un chirurgien expert dans prêt de 70% des cas. Cette étude a confirmé la possibilité d’extraire des stratégies opératoires valides à l’aide d’un arbre décisionnel utilisant des règles extraites de la littérature. Dans une troisième étude, la classification de 1776 patients avec la SIA à l’aide d’une carte de Kohonen, un type de réseaux de neurone a permis de démontrer qu’il existe des scoliose typiques (scoliose à courbes uniques ou double thoracique) pour lesquelles la variabilité dans le traitement chirurgical varie peu des recommandations par la classification de Lenke tandis que les scolioses a courbes multiples ou tangentielles à deux groupes de courbes typiques étaient celles avec le plus de variation dans la stratégie opératoire. Finalement, une plateforme logicielle a été développée intégrant chacune des études ci-dessus. Cette interface logicielle permet l’entrée de données radiologiques pour un patient scoliotique, classifie la SIA à l’aide de l’arbre décisionnel de classification et suggère une approche chirurgicale basée sur l’arbre décisionnel de stratégies opératoires. Une analyse de la correction post-opératoire obtenue démontre une tendance, bien que non-statistiquement significative, à une meilleure balance chez les patients opérés suivant la stratégie recommandée par la plateforme logicielle que ceux aillant un traitement différent. Les études exposées dans cette thèse soulignent que l’utilisation d’algorithmes d’intelligence artificielle dans la classification et l’élaboration de stratégies opératoires de la SIA peuvent être intégrées dans une plateforme logicielle et pourraient assister les chirurgiens dans leur planification préopératoire.

Patient-specific model of a scoliotic torso for surgical planning

A method for the construction of a patient-specific model of a scoliotic torso for surgical planning via inter- patient registration is presented. Magnetic Resonance Images (MRI) of a generic model are registered to surface topography (TP) and X-ray data of a test patient. A partial model is first obtained via thin-plate spline registration between TP and X-ray data of the test patient. The MRIs from the generic model are then fit into the test patient using articulated model registration between the vertebrae of the generic model’s MRIs in prone position and the test patient’s X-rays in standing position. A non-rigid deformation of the soft tissues is performed using a modified thin-plate spline constrained to maintain bone rigidity and to fit in the space between the vertebrae and the surface of the torso. Results show average Dice values of 0.975 ± 0.012 between the MRIs following inter-patient registration and the surface topography of the test patient, which is comparable to the average value of 0.976 ± 0.009 previously obtained following intra-patient registration. The results also show a significant improvement compared to rigid inter-patient registration. Future work includes validating the method on a larger cohort of patients and incorporating soft tissue stiffness constraints. The method developed can be used to obtain a geometric model of a patient including bone structures, soft tissues and the surface of the torso which can be incorporated in a surgical simulator in order to better predict the outcome of scoliosis surgery, even if MRI data cannot be acquired for the patient.

Multimodal image registration of the scoliotic torso for surgical planning

Background This paper presents a method that registers MRIs acquired in prone position, with surface topography (TP) and X-ray reconstructions acquired in standing position, in order to obtain a 3D representation of a human torso incorporating the external surface, bone structures, and soft tissues. Methods TP and X-ray data are registered using landmarks. Bone structures are used to register each MRI slice using an articulated model, and the soft tissue is confined to the volume delimited by the trunk and bone surfaces using a constrained thin-plate spline. Results The method is tested on 3 pre-surgical patients with scoliosis and shows a significant improvement, qualitatively and using the Dice similarity coefficient, in fitting the MRI into the standing patient model when compared to rigid and articulated model registration. The determinant of the Jacobian of the registration deformation shows higher variations in the deformation in areas closer to the surface of the torso. Conclusions The novel, resulting 3D full torso model can provide a more complete representation of patient geometry to be incorporated in surgical simulators under development that aim at predicting the effect of scoliosis surgery on the external appearance of the patient’s torso.

Enhanced Reality Visualization in a Surgical Environment

Enhanced reality visualization is the process of enhancing an image by adding to it information which is not present in the original image. A wide variety of information can be added to an image ranging from hidden lines or surfaces to textual or iconic data about a particular part of the image. Enhanced reality visualization is particularly well suited to neurosurgery. By rendering brain structures which are not visible, at the correct location in an image of a patient's head, the surgeon is essentially provided with X-ray vision. He can visualize the spatial relationship between brain structures before he performs a craniotomy and during the surgery he can see what's under the next layer before he cuts through. Given a video image of the patient and a three dimensional model of the patient's brain the problem enhanced reality visualization faces is to render the model from the correct viewpoint and overlay it on the original image. The relationship between the coordinate frames of the patient, the patient's internal anatomy scans and the image plane of the camera observing the patient must be established. This problem is closely related to the camera calibration problem. This report presents a new approach to finding this relationship and develops a system for performing enhanced reality visualization in a surgical environment. Immediately prior to surgery a few circular fiducials are placed near the surgical site. An initial registration of video and internal data is performed using a laser scanner. Following this, our method is fully automatic, runs in nearly real-time, is accurate to within a pixel, allows both patient and camera motion, automatically corrects for changes to the internal camera parameters (focal length, focus, aperture, etc.) and requires only a single image.

Análisis de la calidad en la atención del paciente de cirugía general de urgencia

Objetivo: proponer un instrumento para el seguimiento de la calidad de la atención de pacientes con patologías quirúrgicas abdominales urgentes. Métodos: se revisaron restropectivamente historias clínicas de pacientes quienes requirieron cirugía general de urgencia (CGU) en agosto de 2013. Se analizaron variables demográficas, factores de riesgo, severidad y desenlace hasta el día 30 postoperatorio. Se incluyeron los indicadores de calidad del National Surgical Quality Improvement Program (NSQIP) y el National Trauma Data Bank, y se adicionaron otros. Resultados: Se intervinieron 231 pacientes de 261 procedimientos de CGU. La edad promedio fue 49 años. Los procedimientos más comunes fueron la colecistectomía laparoscópica (37.2%), la apendicectomía (35.6%), la laparotomía exploratoria (12.6%), el drenaje de colección abdominal (9.1%) y la liberación de adherencias (6.9%). La mortalidad fue de 3.46% (n=8), la morbilidad severa fue de 8.04%. La duración de la hospitalización fue de 6.54 días +/- 5.180 y la de hospitalización en Unidad de Cuidado Intensivo fue de 5.7 días +/- 4.42. La oportunidad de salas de cirugía para la apendicetomía fue de 5 horas para las apendicitis con peritonitis generalizada, y de 8 horas para las apendicitis localizadas, 37 horas para colecistitis, 7.48 horas para colangitis y 2.42 horas para diverticulitis. Conclusiones: Crear de un instrumento para la medición de la calidad de la atención de los pacientes en CGU, es necesario para la autoevaluación institucional y para definir planes de mejoramiento y distribución de los recursos.

Experience in the Surgical Management of Abdominal Compartment Syndrome in the Hospital Occidente de Kennedy

The abdominal compartment syndrome (ACS) is the result of various physiological alterations produced by an abnormal increase of the intra-abdominal pressure. Some of these patients will undergo a surgical procedure for its management. Methods: This is a retrospective case series of 28 patients with ACS who required surgical treatment at the Hospital Occidente de Kennedy between 1999 and 2003. We assessed retrospectively the behavior of McNelis’s equation for prediction of the development of the ACS. Results: The leading cause of ACS in our study was intraabadominal infection (n=6 21,4%). Time elapsed between diagnosis and surgical decompression was less than 4 hours in 75% (n=21) of the cases. The variables that improved significantly after the surgical decompression were CVP (T: 4,0 p: 0,0001), PIM (T: 2,7; p: 0,004), PIA (T1,8; p:0,034) and Urine Output (T:-2,4; p:0,02). The values of BUN, Creatinine and the cardiovascular instability did not show improvement. The ICU and hospital length of stay were 11 days (SD: 9) and 18 days (SD13) respectively. Global mortality was 67,9% (n=19) and mortality directly attributable to the syndrome was 30% (n=8). The behavior of the McNelis’s equation was erratic. Conclusions: The demographic characteristics as well as disease processes associated with ACS are consistent with the literature. The association between physiological variables and ACS is heterogeneous between patients. Mortality rates attributable to ACS in our institution are within the range described world-wide. The behavior of the McNelis’s equation seems to depend greatly upon fluid balance.

Factores asociados a complicaciones post quirúrgicas en pacientes adultos con obstrucción intestinal mecánica en Bogotá, Colombia, período 2008 - 2014

Introducción: La obstrucción intestinal es una patología de alta prevalencia e impacto en los servicios de cirugía general a nivel mundial. El manejo de esta entidad puede ser médico o quirúrgico. Cuando se requiere intervención quirúrgica, se busca evitar el desarrollo de isquemia intestinal y resecciones intestinales; durante el postoperatorio, pueden existir complicaciones. El objetivo de este estudio es identificar los factores asociados al desarrollo de complicaciones post operatorias en un grupo de pacientes con obstrucción intestinal mecánica llevados a manejo quirúrgico. Metodología: Estudio analítico tipo casos y controles en un grupo de pacientes con diagnóstico de obstrucción intestinal mecánica llevados a manejo quirúrgico de su patología. Los casos corresponden a los pacientes con complicaciones postoperatorias y los controles aquellos que no presentaron complicaciones. Se identificaron factores asociados a complicación post operatoria mediante modelos estadísticos bivariados y multivariados de regresión logística para factores como edad, sexo, antecedente quirúrgico, presentación clínica, paraclínica y diagnóstico postoperatorio de malignidad, entre otras. Resultados: Se identificaron un total de 138 pacientes (54 casos y 129 controles). Los rangos de edad entre 55-66 años y mayor de 66 años fueron asociados con complicaciones postoperatorias (OR 3,87 IC95% 1,58-9,50 y OR 3,62 IC95% 1,45-9,08 respectivamente). El déficit de base inferior a 5 mEq/litro se relaciona con complicaciones postoperatorias (OR 2,64 IC95% 1.33-5,25) Otras pruebas de laboratorio, características radiológicas, hallazgos de malignidad en el postoperatorio y la evolución de los pacientes no fueron asociados con complicaciones. Conclusiones: Las disminución de las complicaciones durante el manejo quirúrgico de obstrucción intestinal mecánica continúa siendo un reto para la cirugía general. Factores no modificables como edad avanzada y modificables como el equilibrio ácido base deben ser tenidos en cuenta dada su correlación en el desarrollo de complicaciones postoperatorias.

Factores asociados a tratamiento quirúrgico en pacientes con obstrucción intestinal por adherencias

El manejo de la obstrucción intestinal por adherencias es un reto para cualquier especialista en Cirugía debido a que existe controversia sobre el alcance del manejo médico y el momento adecuado para llevar el paciente a cirugía para la resolución del cuadro clínico. En el presente trabajo se pretende, identificar los factores asociados a tratamiento quirúrgico en pacientes con obstrucción intestinal por adherencias. Metodología: Se realizó un estudio de casos y controles en una relación de 1:1, con una recolección de muestra estadística de 48 pacientes en cada grupo, entre mayo 2012 y mayo 2014 en el Hospital Universitario Mayor Mederi y en Barrios Unidos. Se consideraron casos los pacientes intervenidos quirúrgicamente por obstrucción intestinal por bridas y controles los pacientes manejados con tratamiento médico. Se evaluaron factores como edad, antecedentes personales patológicos y quirúrgicos, tiempo de evolución del cuadro clínico, hallazgos en imágenes y laboratorio entre otros. Resultados: Se recolectaron un total de 158 pacientes, (78 casos, 80 controles). Ambas poblaciones fueron comparables (p=0.13). Los factores asociados a tratamiento quirúrgico estadísticamente significativos fueron género masculino, presencia de fiebre al ingreso, el hallazgo de engrosamiento de la pared intestinal y de obstrucción de asa cerrada en imágenes diagnósticas (p<0,05). Discusión: Los principales factores asociados para que un paciente con obstrucción intestinal por bridas requiera de manejo quirúrgico son consistentes con literatura. Se requiere la socialización de los resultados para disminuir la morbimortalidad de nuestros pacientes.

Comportamiento del desprendimiento del vítreo posterior en los pacientes expuestos a cirugía de catarata

Objetivo: Describir el comportamiento del desprendimiento del vítreo posterior (DVP) en pacientes expuestos a cirugía de catarata mediante la biomicroscopia, la ecografía ocular y la tomografía de coherencia óptica macular. Materiales y métodos: Se realizó un estudio descriptivo, una serie de casos clínicos de 13 pacientes expuestos a cirugía de catarata en la Fundación Oftalmológica Nacional entre febrero a julio de 2015, con seguimiento a 12 meses. Durante 6 visitas se les realizó toma de agudeza visual mejor corregida y biomicroscopía. Tambíen se les realizó ecografia ocular y tomografia de coherencia óptica macular. Resultados: El porcentaje de DVP por biomicroscopia cambió desde un 7.7% a un 38.4%. El porcentaje de DVP por ecografía en el área nasal cambió de 92.3% a 76.9%. En el área temporal la tasa de DVP cambió de 84.6% y a 76.9%. En al área superior se mantuvo en un 61.5%. En el área inferior varió de un 69.2% a un 76.9%. Y por último, en el área macular de un 53.8% a un 76.9%. El porcentaje de DVP por OCT cambio desde un 69.2% a un 76.9%, en la visita cero y la visita cuatro, respectivamente. Conclusiones: La cirugía de catarata acelera el proceso del DVP. Hubo una progresión del DVP según la biomicroscopia y el OCT, la ecografía no la consideramos una herramiento eficaz para describir la progresión del DVP.