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Erschienen in:

25.08.2021 | Original Article

Hemodynamics and remodeling of the portal confluence in patients with malignancies of the pancreatic head: a pilot study towards planned and circumferential vein resections

verfasst von: Massimiliano Tuveri, Eleonora Milani, Giovanni Marchegiani, Luca Landoni, Evelin Torresani, Paola Capelli, Aldo Scarpa, Roberto Salvia, Christian Vergara, Claudio Bassi

Erschienen in: Langenbeck's Archives of Surgery | Ausgabe 1/2022

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Abstract

Background

We designed a retrospective computational study to evaluate the effects of hemodynamics on portal confluence remodeling in real models of patients with malignancies of the pancreatic head.

Methods

Patient-specific models were created according to computed tomography data. Fluid dynamics was simulated by using finite-element methods. Computational results were compared to morphological findings.

Results

Five patients underwent total pancreatectomy, one had duodenopancreatectomy. Vein resection was performed en-bloc with the specimen. Histopathological findings showed that in patients without a vein stenosis and a normal hemodynamics, the three-layered wall of the vein was preserved. In patients with a stenosis > 70% of vein diameter and modified hemodynamics, the three-layered structure of the resected vein was replaced by a dense inflammatory infiltrate in absence of tumor infiltration.

Conclusions

The portal confluence involved by malignancies of the pancreatic head undergoes a remodeling that is not mainly due to a wall infiltration by the tumor but instead to a persistent pathological hemodynamics that disrupts the balance between eutrophic remodeling and degradative process of the vein wall that can lead to the complete upheaval of the three-layered vein wall. This finding can have useful surgical application in planning resection of the vein involved by tumor growth.

Chu LC, Goggins MG, Fishman EK (2017) Diagnosis and Detection of Pancreatic Cancer. Cancer J 23:333–342. https://doi.org/10.1097/PPO.0000000000000290CrossRefPubMed

Isaji S, Mizuno S, Windsor JA, Bassi C, Fernández-Del Castillo C, Hackert T et al (2018) International consensus on definition and criteria of borderline resectable pancreatic ductal adenocarcinoma 2017. Pancreatology 18:2–11. https://doi.org/10.1016/j.pan.2017.11.011CrossRefPubMed

Delpero JR, Sauvanet A (2020) Vascular resection for pancreatic cancer: 2019 French recommendation based on a literature review form 2008 to 6–2019. Front Oncol. 10:40. https://doi.org/10.3389/fonc.2020.00040CrossRefPubMedPubMedCentral

Crippa S, Tamburrino D, Partelli S, Salvia R, Germenia S, Bassi C et al (2011) Total pancreatectomy: indications, different timing, and perioperative and long-term outcomes. Surgery 149:79–86. https://doi.org/10.1016/j.surg.2010.04.007CrossRefPubMed

Rystedt J, Tingstedt B, Ansorge C, Nilsson J, Andersson B (2019) Major intraoperative bleeding during pancreatoduodenectomy - preoperative biliary drainage is the only modifiable risk factor. HPB (Oxford) 21:268–274. https://doi.org/10.1016/j.hpb.2018.07.024CrossRef

Maggino L, Malleo G, Marchegiani G, Viviani E, Nessi C, Ciprani D et al (2019) Outcomes of primary chemiotherapy for borderline resectable and locally advanced pancreatic ductal adenocarcinoma. JAMA Surg 154:932–942. https://doi.org/10.1001/jamasurg.2019.2277CrossRefPubMedPubMedCentral

Ravikumar R, Sabin C, Abu Hilli A, Aroori S, Bond-Smith G, Bramhall S (2017) Impact of portal vein infiltration and type of venous reconstruction in surgery for borderline resectable pancreatic cancer. Br J Surg 104:1539–1548. https://doi.org/10.1002/bjs.10580CrossRefPubMed

Roch AM, House MG, Cioffi J, Ceppa EP, Zyromski NJ, Nakeeb et al (2016) Significance of portal vein invasion and extent of invasion in patients undergoing pancreatoduodenectomy for pancreatic adenocarcinoma. Gastrointest Surg 20:479–87. https://doi.org/10.1007/s11605-015-3005-y (discussion 487)CrossRef

Tewari M (2016) Significance of pathological positive superior mesenteric/portal venous invasion in pancreatic cancer. Hepatobiliary Pancreat Dis Int 15:572–578. https://doi.org/10.1016/s1499-3872(16)60156-xCrossRefPubMed

10.

Kaissis GA, Lohofer FK, Ziegelmayer S, Danner J, Jager C, Schirren R et al (2019) Borderline-resectable pancreatic adenocarcinoma: contour irregularity of the venous confluence in pre-operative computed tomography predicts histopathological infiltration. PLoS One. 14(10):e0218642. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0218642CrossRefPubMedPubMedCentral

11.

Li W (2018) Biomechanical property and modelling of venous wall. Prog Biophys Mol Biol 133:56–75. https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2017.11.004CrossRefPubMed

12.

Korshunov VA, Berk BC (2003) Flow-induced vascular remodeling in the mouse: a model for carotid intima-media thickening. Arterioscler Thromb Vasc Biol 23:2185–2191. https://doi.org/10.1161/01.ATV.0000103120.06092.14CrossRefPubMed

13.

Glagov S, Weisenberg E, Zarins CK, Stankunavicius R, Kolettis GJ (1987) Compensatory enlargement of human atherosclerotic coronary arteries. N Engl J Med 316:1371–1375. https://doi.org/10.1056/NEJM198705283162204CrossRefPubMed

14.

Zarins CK, Zatina MA, Giddens DP, Ku DN, Glagov S (1987) Shear stress regulation of artery lumen diameter in experimental atherogenesis. J Vasc Surg 5:413–420. https://doi.org/10.1016/0741-5214(87)90048-6CrossRefPubMed

15.

Chiu JJ, Chien S (2011) Effects of disturbed flow on vascular endothelium: pathophysiological basis and clinical perspectives. Physiol Rev 91:327–387. https://doi.org/10.1152/physrev.00047.2009CrossRefPubMed

16.

Dolan JM, Kolega J, Meng H (2013) High wall shear stress and spatial gradients in vascular pathology: a review. Ann Biomed Eng 41:1411–1427. https://doi.org/10.1007/s10439-012-0695-0CrossRefPubMed

17.

O’Rourke MF, Nichols WW (2005) Aortic diameter, aortic stiffness, and wave reflection increase with age and isolated systolic hypertension. Hypertension 45:652–658. https://doi.org/10.1161/01.HYP.0000153793.84859.b8CrossRefPubMed

18.

Quarteroni A, Tuveri M, Veneziani A (2000) Computational vascular fluid dynamics: problems, models and methods. Comput Visual Sci 2:163–197CrossRef

19.

Langille B (1993) Remodeling of developing and mature arteries: endothelium, smooth muscle and matrix. J Cardiovasc Pharmacol 21:S11–S17. https://doi.org/10.1097/00005344-199321001-00003CrossRefPubMed

20.

Perktold K, Resch M (1990) Numerical flow studies in human carotid artery bifurcations: basic discussion of the geometric factor in atherogenesis. J Biomed Eng 1990(12):111–123. https://doi.org/10.1016/0141-5425(90)90131-6CrossRef

21.

Taylor C, Figueroa C (2009) Patient-specific modeling of cardiovascular mechanics. Annu Rev Biomed Eng 11:109–134. https://doi.org/10.1146/annurev.bioeng.10.061807.160521CrossRefPubMedPubMedCentral

22.

Quarteroni A, Dede' L, Manzoni A, Vergara C (2019) Mathematical Modelling of the Human Cardiovascular System - Data, Numerical Approximation, Clinical Applications, Cambridge Monographs on Applied and Computational Mathematics, Cambridge University Press

23.

Hori N, Wiest R, Groszmann RJ (1998) Enhanced release of nitric oxide in response to changes in flow and shear stress in th superior mesenteric arteries of portal hypertensive rats. Hepatology 28:1467–1473. https://doi.org/10.1002/hep.510280604CrossRefPubMed

24.

Petkova S, Hossain A, Naser J, Palombo E (2003) Cfd modelling of blood flow in portal vein hypertension with and without thrombosis. Third Int Conf CFD Miner Process Ind 4(December):527–530

25.

Carvalho P (2011) Analysis and simulation of blood flow in the portal vein with uncertainty quantification. PhD thesis, Universidade Técnica de Lisboa

26.

George SM, Coulter W (2008) Hemodynamic investigation of the liver using magnetic resonance imaging and computational fluid dynamics. PhD thesis, Georgia Institute of Technology

27.

Tezduyar TE (1991) Stabilized finite element formulations for incompressible flow computations. Adv Appl Mech 28:1–44. https://doi.org/10.1016/S0065-2156(08)70153-4CrossRef

28.

Gibbons GH, Dzau VJ (1994) The emerging concept of vascular remodeling. N Engl J Med 330:1431–1438. https://doi.org/10.1056/NEJM199405193302008CrossRefPubMed

29.

Dolan JM, Meng H, Singh S, Paluch R, Kolega J (2011) High fluid shear stress and spatial shear stress gradients affect endothelial proliferation, survival and alignment. Ann Biomed Eng 39:1620–1631. https://doi.org/10.1007/s10439-011-0267-8CrossRefPubMedPubMedCentral

30.

Chien S (2008) Effects of disturbed flow on endothelial cells. Ann Biomed Eng 36:554–562. https://doi.org/10.1007/s10439-007-9426-3CrossRefPubMedPubMedCentral

31.

Mulvany MJ, Baumbach GL, Aalkjaer C, Heagerty AM, Korsgaard N, Schiffrin EL et al (1996) Vascular remodeling. Hypertension 28:505–506PubMed

32.

Tronc F, Mallat Z, Lehoux S, Wassef M, Esposito B, Tedgui A (2000) Role of matrix metalloproteinases in blood flow-induced arterial enlargement: interaction with NO. Arterioscler Thromb Vasc Biol 20:E120–E126. https://doi.org/10.1161/01.ATV.20.12.e120CrossRefPubMed

33.

Lehman RM, Owens GK, Kassell NF, Hongo K (1991) Mechanism of enlargement of major cerebral collateral arteries in rabbits. Stroke 22:499–504. https://doi.org/10.1161/01.STR.22.4.499CrossRefPubMed

34.

Masuda H, Zhuang YJ, Singh TM, Kawamura K, Murakami M, Zarins CK et al (1999) Adaptive remodeling of internal elastic lamina and endothelial lining during flow-induced arterial enlargement. Arterioscler Thromb Vasc Biol 19:2298–2307. https://doi.org/10.1161/01.ATV.19.10.2298CrossRefPubMed

35.

Meng H, Tutino VM, Xiang J, Siddiqui A (2014) High WSS or low WSS? Complex interactions of Hemodynamics with intracranial aneurysm initiation, growth and rupture: toward a unifying hypothesis. Am J Neuroradiol 35:1254–1262. https://doi.org/10.3174/ajnr.A3558CrossRefPubMedPubMedCentral

36.

Sho E, Sho M, Singh TM, Nanjo H, Komatsu M, Xu C et al (2002) Arterial enlargement in response to high flow requires early expression of matrix metalloproteinases to degrade extracellular matrix. Exp Mol Pathol 73:142–153. https://doi.org/10.1006/exmp.2002.2457CrossRefPubMed

37.

Alemi F, Rocha FG, Helton WS, Biehl T, Alseidi A (2016) Classification and techniques of en bloc venous reconstruction for pancreaticoduodenectomy. HPB (Oxford) 18:827–834. https://doi.org/10.1016/j.hpb.2016.05.015CrossRef

38.

Kim PTW, Wei AC, Atenafu EG, Cavallucci D, Cleary SP, Moulton CA et al (2013) Planned versus unplanned portal vein resections during pancreaticoduodenectomy for adenocarcinoma. Br J Surg 100:1349–1356. https://doi.org/10.1002/bjs.9222CrossRefPubMed

39.

Lee DY, Mitchell EL, Jones MA, Landry GJ, Liem TK, Sheppard BC et al (2010) Techniques and results of portal vein/superior mesenteric vein reconstruction using femoral and saphenous vein during pancreaticoduodenectomy. J Vasc Surg 51:662–666. https://doi.org/10.1016/j.jvs.2009.09.025CrossRefPubMed

40.

He XJ, Huang TZ, Wang PJ, Peng XC, Li WC, Wang J et al (2012) Morphological and biomechanical remodeling of the hepatic portal vein in a swine model of portal hypertension. Ann Vasc Surg 26:259–267. https://doi.org/10.1016/j.avsg.2011.10.007CrossRefPubMed

41.

Cichoz-Lach H, Celinski K, Slomka M, Ksztelan-Szczerbinska B (2008) Pathophysiology of portal hypertension. J Physiol Pharmacol 59(suppl.2):231–238PubMed

42.

Li X, Wang XK, Chen B, Pu YS, Li ZF, Nie P et al (2015) Computational hemodynamics of portal vein hypertension in hepatic cirrhosis patients. Biomed Mater Eng 26:S233–S243. https://doi.org/10.3748/wjg.v23.i18.3279CrossRefPubMed

43.

Wei W, Pu YS, Wang XK, Jiang A, Zhou R, Li Y et al (2017) Wall shear stress in portal vein of cirrhotic patients with portal hypertension. World J Gastroenterol 23:3279–3286. https://doi.org/10.3748/wjg.v23.i18.3279CrossRefPubMedPubMedCentral

44.

Riediger H, Makowiec F, Fischer E, Adam U, Hopt UT (2006) Postoperative morbidity and long-term survival after pancreaticoduodenectomy with superior mesenterico-portal vein resection. Gastrointest Surg 10:1106–1115. https://doi.org/10.1016/j.gassur.2006.04.002CrossRef

45.

Cox EF, Palaniyappan N, Aithal GP, Guha IN, Francis ST (2019) Using MRI to study the alterations in liver blood flow, perfusion, and oxygenation in response to physiological stress challenges: Meal, hyperoxia, and hypercapnia. J Magn Reson Imaging 49:1577–1586. https://doi.org/10.1002/jmri.26341CrossRefPubMed

Titel: Hemodynamics and remodeling of the portal confluence in patients with malignancies of the pancreatic head: a pilot study towards planned and circumferential vein resections
verfasst von: Massimiliano Tuveri
Eleonora Milani
Giovanni Marchegiani
Luca Landoni
Evelin Torresani
Paola Capelli
Aldo Scarpa
Roberto Salvia
Christian Vergara
Claudio Bassi
Publikationsdatum: 25.08.2021
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in: Langenbeck's Archives of Surgery / Ausgabe 1/2022
Print ISSN: 1435-2443
Elektronische ISSN: 1435-2451
DOI: https://doi.org/10.1007/s00423-021-02309-3

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