4 Studio della funzione contrattile esofagea
4.2 Manometria ad alta risoluzione (HRM)
Strumentazione
La strumentazione utilizzata per questo esame si basa su un sistema di rilevazione pressoria di tipo elettro-meccanico.
La strumentazione si compone quindi di:
• Catetere: dotato di estensimetri elettrici a resistenza (vedi fig. 6). I rilevatori, fino a 36 lungo tutto il catetere, sono disposti a breve distanza.
• Sistema di acquisizione: il segnale elettrico generato dagli estensimetri viene inviato ad un apparecchio di amplificazione e quindi a un programma di rappresentazione che, avvalendosi anche di un meccanismo di interpolazione tra i vari rilevatori, crea un plot pressorio topografico (esophageal pressure topography plot, EPT)49. L’EPT si basa sulla rappresentazione delle zone isobariche diverse con colori diversi su di un piano le cui ascisse sono costituite dal tempo e le ordinate dalle distanze lungo catetere; corrispondenti quindi alle distanze lungo l’esofago (vedi fig. 7).
Il sistema manometrico ad alta risoluzione è, ad oggi, altrettanto economico rispetto al sistema a perfusione e presenta un netto vantaggio per quanto riguarda la risoluzione delle informazioni acquisite.
Grazie alla rappresentazione topografica delle pressioni intra-esofagee si possono inoltre calcolare parametri diversi e più raffinati rispetto alla manometria standard. Tali parametri correlano logicamente anche con una maggior accuratezza diagnostica.
Altri vantaggi di questo sistema sono la non necessità di eseguire la manovra di pull-through al fine di posizionare correttamente il catetere in quanto quello della HRM è costituito da trasduttori uguali lungo tutta la sua lunghezza e l’EGJ viene facilmente individuata visivamente sui plot pressori.
Infine anche la praticità della calibrazione dell’apparecchio e la minore inclinazione a presentare guasti di tipo tecnico cooperano a rendere, ad oggi, l’HRM la migliore metodica per lo studio della motilità esofagea.
Figura 6: Rappresentazione schematica di un estensimetro elettrico a resistenza. Il rilevatore è
costituito da un filo elettrico incollato ad un supporto di materiale plastico le deformazioni del quale determinano quindi deformazioni analoghe del filo, generando quindi alterazioni rilevabili della resistenza elettrica.
Figura 7: Funzionamento dell’HRM. (A) Rappresentazione del catetere con 30 rilevatori posizionato
in esofago. (B) output dei dati dai vari trasduttori durante una deglutizione. (C) Rappresentazione dei dati elaborati su EPT. (Fonte: Gyawali CP, Bredenoord AJ, Conklin JL, Fox M, Pandolfino JE, Peters JH, et al. Evaluation of esophageal motor function in clinical practice. Neurogastroenterology and motility : the official journal of the European Gastrointestinal Motility Society. 2013; 25(2): 99-‐133)
Indicazioni e controindicazioni
Le indicazioni e le controindicazioni all’esecuzione di questo esame sono le medesime elencate precedentemente nelle discussione generale dello studio della motilità esofagea e specifica della manometria standard.
Protocollo d’esame
La procedura di esecuzione dell’esame segue, come per la manometria standard, un protocollo universale approvato a livello internazionale.
Le fasi dell’esame possono essere suddivise in:
• Preparazione del paziente: come per la manometria standard il paziente deve sottoporsi ad un periodo di digiuno di almeno 6 ore per i solidi e 2 ore per i liquidi precedente l’esecuzione dell’esame.
Devono essere interrotte in accordo con il benessere del paziente le terapie che possano determinare una variazione nella motilità esofagea.
Deve essere esposta al paziente una dettagliata spiegazione della procedura a cui verrà sottoposto e dei rischi ai quali può andare incontro.
• Posizionamento del catetere e rilevazione dei valori di riposo:
Il posizionamento del catetere, adeguatamente lubrificato, deve essere effettuato con paziente seduto per via trans-nasale.
Il catetere deve essere situato con le zone di registrazione dall’ipofaringe allo stomaco con almeno tre sensori in quest’ultimo.
L’individuazione di due zone di alta pressione rappresentanti il UES e l’EGJ sui plot pressori indicano un corretto posizionamento. L’esecuzione di un atto inspiratorio profondo è utile al fine di evidenziare il PIP, ovvero il livello della pinza diaframmatica.
• Protocollo di deglutizione per la valutazione dell’attività motoria:
Dopo 30 secondi di registrazione a riposo si procede alla somministrazione di dieci boli da 5 ml di acqua temporalmente distanziati di almeno 20-30 secondi (non ci sono in letteratura analisi sistematiche che abbiano
determinato quale sia il numero minimo di deglutizioni utili per la diagnosi dei disturbi motori, tuttavia review di larga scala raccomandano un minimo di sette deglutizioni per una buona accuratezza diagnostica50).
• Test aggiuntivi:
L’esame manometrico può essere coronato con alcuni test, la cui modalità di esecuzione è attualmente ancora in via di standardizzazione. Tali test hanno la funzione di definire con maggior precisione la fisiopatologia della motilità esofagea, raffinando quindi le capacità diagnostiche dell’esame.
I test si basano essenzialmente sul far deglutire sostanze in consistenza e quantità più simili al cibo normalmente assunto da una persona, cercando quindi di analizzare la funzione esofagea in situazioni più possibile simili alla realtà.
o High volume multiple water swallows (MWS): si somministra al paziente una quantità di 200 ml di acqua da bere senza interruzione in posizione seduta. Lo scopo di tale test è valutare l’inibizione deglutitoria, la contrazione peristaltica di intensità maggiorata che si crea a seguito di essa e l’eventuale pressurizzazione a livello dell’EGJ.
Uno degli obbiettivi primari del test è quindi la valutazione della
riserva esofagea, cioè la forza massima con cui la muscolatura
esofagea è in grado di generare un’onda peristaltica. (Vd. Fig. 8) o Multiple rapid swallaws (MRS): somministrazione di 5 boli di acqua
da 2 ml ciascuno in rapida successione nell’arco di 10 secondi. Paziente in posizione supina.
Anche questo test si basa sulla generazione di onde di inibizione multiple che esitano in una peristalsi finale di intensità maggiorata. Il test permette quindi la valutazione della riserva esofagea e dell’inibizione deglutitoria. (vd. Fig. 8)
o Viscous swallow: somministrazione al paziente in posizione supina o seduta di 5 ml di purea di mela ripetuto da 5 a 10 volte distanziate di almeno 30 sec.
Il test è volto a valutare il vigore della peristalsi nei confronti di sostanze a maggiore densità e l’eventuale pressurizzazione a livello dell’EGJ. (Vd. Fig. 8)
o Solid swallow: somministrazione al paziente di 4 cm2 di sostanza solida (cracker o torta di yogurt), ripetibile con distanziamento temporale di almeno 30 sec.
Il test è volto a valutare il vigore della peristalsi nei confronti degli alimenti solidi e l’eventuale presenza di pressurizzazioni a livello dell’EGJ. (Vd. Fig. 8)
(A) (B)
(C) (D)
(E)
Figura 8: Test manometrici : (A) deglutizione di 5 ml di acqua, (B) multiple water swallows, (C)
multiple rapid swallows, (D) viscous swallow, (E) solid swallow. (Fonti: Gyawali CP, Bredenoord AJ, Conklin JL, Fox M, Pandolfino JE, Peters JH, et al. Evaluation of esophageal motor function in clinical practice. Neurogastroenterology and motility: the official journal of the European Gastrointestinal Motility Society. 2013; 25(2): 99-133. Price LH, Li Y, Patel A, Gyawali CP. Reproducibility patterns of multiple rapid swallows during high resolution esophageal manometry provide insights into esophageal pathophysiology. Neurogastroenterology and motility: the official journal of the European Gastrointestinal Motility Society. 2014; 26(5): 646-53.)
Parametri rilevati e calcolati
I parametri utilizzati nella manometria ad alta risoluzione, pur andando ad indagare le stesse entità fisiopatologiche, differiscono profondamente da quelli usati nella manometria standard.
Anche nella manometria ad alta risoluzione possiamo raggruppare i parametri in due gruppi che analizzano rispettivamente lo stato di riposo e di attività peristaltica dell’esofago.
• Riferimenti anatomici (parametri statici):
o Localizzazione degli sfinteri: sia il UES che il LES sono facilmente individuati come un netto cambio di pressione lungo il piano assiale1. o Morfologia dell’EGJ: la distinzione delle zone di aumentata pressione
generate da LES e pinza diaframmatica permettono la valutazione della morfologia dell’EGJ. La separazione del LES dalla pinza diaframmatica definisce inoltre l’ernia iatale51.
o Segmenti di contrazione: la contrazione esofagea può essere suddivisa in quattro segmenti visualizzabili sull’EPT in quanto delimitati da tre punti di minimo (prossimale, medio e distale)52 nel contorno isobarico. Il primo segmento di contrazione è in diretta continuazione con la contrazione faringea e del UES, l’ultimo segmento corrisponde al LES, il secondo e terzo segmento appartengono al corpo esofageo e talvolta non sono distinti.
o Punto di transizione: questo parametro, definito come il punto di minore pressione fra primo e secondo segmento contrattile, pare rispecchiare il passaggio dalla zona di controllo centrale della muscolatura esofagea a quella di controllo periferico53, 54.
o Contractile deceleration point (CDP): definito come punto dove si riscontra la maggiore decelerazione dell’onda peristaltica situato entro 3 cm dal margine superiore dell’EGJ55. Questo punto viene individuato mediante l’intersezione fra due tangenti al contorno isobarico dei 30 mmHg: una che si estende distalmente dalla zona di transizione e l’altra che si estende prossimalmente dall’EGJ una volta che questa ha ristabilito la sua normale posizione post-deglutitoria1.
Dal punto di vista fisiologico tale punto rappresenta il passaggio dalla clearance esofagea del bolo allo svuotamento dell’ampolla frenica55 (dilatazione funzionale dell’esofago distale).
(A) (B)
(C)
Figura 9: Punti di riferimento anatomici in HRM. (A) Sfinteri esofagei e punto di transizione. (B)
Segmenti di contrazione. (C) Contractile deceleration point. (Fonti: Clouse RE, Staiano A. Topography of the esophageal peristaltic pressure wave. The American journal of physiology. 1991; 261(4 Pt 1): G677-84. Pandolfino JE, Leslie E, Luger D, Mitchell B, Kwiatek MA, Kahrilas PJ. The contractile deceleration point: an important physiologic landmark on oesophageal pressure topography. Neurogastroenterology and motility: the
official journal of the European Gastrointestinal Motility Society. 2010; 22(4): 395-400, e90.)
Ankur Sheth, MD, MPH, CNSC
High Resolution Manometry: Anatomical Landmarks UES UES Relaxation Thorax Transition Point LES EGJ Relax… Stomach
How to Interpret the HRM data?
ACG/LGS Regional Postgraduate Course - New Orleans, LA Copyright 2013 American College of Gastroenterology
5
through the UOS,4oesophageal body5and oesophago-
gastric junction (OGJ).6However, minimal data exist on the direct correlation between an independent measure of bolus transit (fluoroscopy or intraluminal impedance recording) and OPT plots akin to studies using conven- tional manometry or impedance recording in the tubu-
lar oesophagus7,8 or phrenic ampulla.9 Of particular
interest are the concurrent high resolution manometry/ fluoroscopy studies by Lin et al. proposing that the termination of bolus emptying into the stomach is a postperistaltic event. Peristalsis terminates within the LOS after which emptying is completed by the combi- nation of a sustained hydrostatic pressure gradient across the hiatal canal and re-elongation of the oesoph- agus attributable to longitudinal muscle relaxation and elastic recoil of the phrenoesophageal membrane. These features cannot be appreciated with conventional manometry but might be discernible on OPT plots, given their enhanced spatial resolution and ability to
image oesophageal shortening.10
With the experience of analyzing more than 3000 OPT studies, we have observed that peristaltic propa- gation slows in the distal oesophagus with a deceler- ation point in contractile front velocity localized in the distal oesophagus (Fig. 1). We hypothesized that this deceleration point is related to formation of the phrenic ampulla during the latter stages of oesophageal emp- tying. Thus, the goal of this study was to establish the pressure topography correlates of bolus transit using
concurrent OPT/fluoroscopy and to test the hypothesis that the deceleration point in contractile front velocity represented a transition from peristaltic transport to ampullary emptying. Special emphasis was given to validating methodology for localization of the deceler- ation point in contractile front velocity.
METHODS Patients
Eighteen asymptomatic volunteers (seven male, ages 20 to 45) were recruited by advertisement or word of mouth for concurrent OPT/fluoroscopy studies. An additional group of 68 OPT studies done without concurrent fluoroscopy on another group of asymp- tomatic volunteers (35 male, ages 19 to 48) was utilized to develop normative ranges for OPT measures. The Northwestern Univer- sity Institutional Review Board approved the study protocol and informed consent was obtained from each subject.
Oesophageal pressure topography protocol
A solid-state manometric assembly with 36 circumferential sensors spaced at 1 cm intervals (outer diameter 4.2 mm) was used for all OPT studies (Sierra Scientific Instruments Inc., Los Angeles, CA, USA), as previously described.11Prior to recording, the transducers were calibrated at 0 and 100 mmHg using externally applied pressure.
Subjects underwent transnasal placement of the manometric assembly and were studied in a supine position after at least a 4-h fast. The manometric assembly was positioned to record from the hypopharynx to the stomach with at least three intragastric
Normal Swallow
A BHypotensive Swallow CElevated IBP/Hypertensive
5 1
Length along the oesophagus (cm)
10 15 Tangent line along CFV fast Tangent line along CFV fast Tangent line along CFV fast 30 20 25 Tangent line along
CFVslow Tangent line along CFV slow
Tangent line along CFV slow
35
5 seconds 5 seconds 10 seconds
-10.0 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150.0
Figure 1 Representative examples of oesophageal pressure topography (OPT) plots of normal (A), hypotensive peristalsis (B) and elevated intrabolus pressure (IBP) and hypertensive peristalsis (C) illustrating the localization of regions of fast and slow Contraction Front Velocity (CFV) separated by a user-defined deceleration point (pink circle). Note that measurements are made at the default isobaric contour pressure (black outline) of 30 mmHg in the normal contraction while a lesser pressure is used with the hypotensive contraction (20 mmHg) and a greater pressure (50 mmHg) with the increased intrabolus pressure evident in panel C and outlined with the dashed white line. Although the deceleration point (pink circle) can usually be identified visually by noting the location of the sharpest deceleration in CFV, a more objective alternative method is to fit two tangential lines to the initial and terminal portions of the 30 mmHg isobaric contour and note the intersection of the lines. The first tangent skirts the 30 mmHg isobaric contour distal to the transition zone without intersecting it. The second tangent originates from the termination point at which the oesophageal contraction intersects the postswallow oesophagogastric junction (OGJ) (be that the native position of the lower oesophageal sphincter (LOS) or OGJ depending on the individual!s anatomy) and skirts the 30 mmHg isobaric contour in the retrograde direction without intersecting it. A horizontal line is then drawn through the intersection of these tangents to the 30 mmHg isobaric contour to localize the contractile deceleration point (CDP) (white line arrow). This technique closely estimates the CDP that was determined using visual inspection.
J. E. Pandolfino et al. Neurogastroenterology and Motility
! 2009 Blackwell Publishing Ltd
• Parametri di analisi della funzione motoria esofagea:
o Integrated relaxation pressure(IRP): questo complesso parametro misura la resistenza al passaggio del bolo attraverso l’EGJ56
. Il calcolo di tale parametro si basa su una accurata individuazione dei margini dell’EGJ. In seguito a questo viene selezionata una finestra di 10 secondi che inizi in corrispondenza del rilasciamento del UES all’interno della quale viene misurata simultaneamente la pressione lungo 6 cm a cavallo del LES mediante un sistema chiamato eSleeve. Infine tramite un algoritmo si calcola la media dei 4 secondi in cui si registrano i valori pressori minimi nell’ambito della finestra delimitata. L’utilizzo di questo metodo permette di minimizzare gli artefatti vascolari e gli effetti dovuti alle contrazioni diaframmatiche. Il pattern deglutitorio potrà tuttavia alterare questo parametro.
o Distal latency (DL): questo parametro valuta la tempistica della contrazione peristaltica ed è influenzato fondamentalmente dall’inibizione deglutitoria piuttosto che dalla velocità della peristalsi57
. La misura di questo valore viene effettuata dall’inizio del rilassamento del UES al CDP. Il correlato fisiologico principale di questo parametro è quindi l’integrità neuromuscolare della funzione inibitoria.
o Distal contractile integral(DCI): questo parametro permette di valutare la forza della contrazione peristaltica a livello dell’esofago distale. Il calcolo di tale valore viene effettuato in un lasso di tempo che va dal punto di minimo pressorio prossimale a quello distale, comprendendo quindi il secondo e terzo segmento di contrazione58
. Il calcolo del parametro viene effettuato moltiplicando ampiezza per durata per lunghezza (mmHg*s*cm) delle pressioni eccedenti la linea isobarica dei 20 mmHg nel lasso di tempo sopra descritto. I valori sotto i 20 mmHg vengono eliminati per diminuire gli artefatti vascolari e respiratori. Il DCI permette quindi di classificare il vigore della contrazione peristaltica. Il parametro può essere riportato come valore medio delle 10 deglutizioni o come valore singolo di ogni
deglutizione al fine di evidenziare valori singolarmente abnormi58
. o Integrità della peristalsi (PI): questo parametro valuta l’eventuale
presenza di interruzioni nel contorno isobarico dei 20 mmHg della contrazione peristaltica. Si classificano come piccoli difetti quelli di lunghezza compresa fra 2 e 5 cm, difetti ampi quelli di lunghezza maggiore di 5 cm.
o Contractile front velocity (CFV): questo parametro permette di caratterizzare la velocità dell’onda peristaltica. Il valore viene calcolato ricercando la tangente che meglio si adatti al contorno isobarico dei 30 mmHg nel tratto che va dal punto di transizione al CDP. Se si ha una situazione di pressurizzazione del bolo dovuta all’intrappolamento fra onda peristaltica ed EGJ dovremmo considerare un contorno isobarico che sia superiore alla pressione dell’EGJ1
.
o Pattern di pressurizzazione: questo parametro non numerico riguarda la presenza di pressurizzazioni nel bolo dovute all’intrappolamento di questo tra due aree di alta pressione. Per definire la presenza di tali fenomeni si utilizza il contorno isobarico59
. I pattern che si possono distinguere sono: pressurizzazione panesofagea, quando si estende dal UES al LES60
, pressurizzazione compartimentalizzata quando si estende da una contrazione dell’EB ad una ostruzione dell’EGJ, pressurizzazione limitata all’EGJ.
I valori normali di ciascuno di questi parametri sono stati calcolati mediante vari studi basati sull’utilizzo dei diversi sistemi di rilevazione61-71
i cui valori sono riportati in tabella 1.
(A) (B)
(C) (D)
(E) Figura 10: Parametri di analisi della funzione motoria. (A) IRP. (B) DL e CFV. (C) DCI. (D) PI. (E) Pattern di
pressurizzazione: panesofagea, compartimentale e dell’EGJ. (Fonti: Kessing BF, Smout AJPM, Bredenoord
AJ. Clinical Applications of Esophageal Impedance Monitoring and High-Resolution Manometry.
Current Gastroenterology Reports. 2012;14(3):197-205. doi:10.1007/s11894-012-0253-9.
Bredenoord AJ, Fox M, Kahrilas PJ, et al. Chicago Classification Criteria of Esophageal Motility
Disorders Defined in High Resolution Esophageal Pressure Topography (EPT).
Neurogastroenterology and motility : the official journal of the European Gastrointestinal Motility
Society. 2012;24(Suppl 1):57-65. doi:10.1111/j.1365-2982.2011.01834.x.)
Ankur Sheth, MD, MPH, CNSC
Contractile Front Velocity (CFV) Distal Latency (DL) Contractile Front velocity (CFV) Normal < 9 cm/s Rapid contraction >9 cm/s Distal Latency (DL) Normal > 4.5 seconds Pre-mature t ti < 4 5
Boudewijn F et al. Curr Gastroenterol Rep 2012; 14: 197-205.
>9 cm/s contraction < 4.5 s