Avföringsmönster hos patienter med förstoppning

För mål 1-studien är hypotesen att en korrekt utförd Valsalva-manöver i närvaro av en uppblåst påse (avföring) i ändtarmen initierar den rektala peristaltiska reflexen som resulterar i kontraktion av den rektala glatta muskulaturen till påsen och avslappning av ändtarmen. och inre analsfinkter caudal till påsen. Fecobionics-enheten registrerar rektalt tryck som ett surrogat av bukväggskontraktion. Förändringar i ändtarmstrycket kan dock också relateras till sammandragningen av den glatta ändtarmsmuskulaturen. De föreslagna studierna kommer att registrera 1) Abdominal vägg EMG och rektal vägg ultraljudsavbildning, med användning av högfrekvent ultraljudskatetersond för att särskilja bidraget från bukmuskel respektive rektal muskelkontraktion till rektaltrycket, 2) Utredarna kommer att studera effekterna av atropin för att hämma rektal glatt muskelkontraktion) på Fecobionics-utdrivningen, 3) EMG-aktivitet av EAS under Fecobionics-enhetens utdrivning kommer att möjliggöra bestämning av EAS-rollen i avföringsreflexen. För dessa studier föreslås 3 separata experiment (15 normala friska frivilliga för varje mål) för att uppnå ovanstående mål: 1) Registrera EAS och bukmuskel-EMG under Fecobionics utdrivningstest: om ökningen av det intrarektala trycket är helt relaterat till bukväggen kontraktion kommer det att finnas en perfekt spatiotemporal synkroni (inte amplituden) mellan bukväggens EMG och den intrarektala tryckvågformen som registreras av den kraniala sensorn på Fecobionics-enheten. Fecobionics och EMG-signaler kan spelas in med trådlöst system i den privata miljön. 2) Utredarna kommer att spela in ultraljudsbilder av ändtarmsväggen med hjälp av högfrekvent ultraljudskatetersond under Fecobionics ballongtest. Utredarna förväntar sig att observera en ökning av tjockleken av den glatta rektala muskeln som en markör för aktiv sammandragning av glatt muskulatur under rektal peristaltik inducerad av Valsalva-manövern. Ultraljudsgivaren kommer att placeras på platsen för kranialsensorn för att visualisera den stigande sammandragningen av den peristaltiska reflexen (kranialkontraktion till den utvidgade påsen). 3) Utredarna kommer att utföra Fecobionics utdrivningstest före och efter administrering av atropin I.V. 15 mikrogram/kg. Endast de rektala glatta muskelkontraktionsinducerade inducerade ökningarna av det intrarektala trycket kommer att elimineras av atropin (inte bukväggens skelettmuskelkontraktion).

För mål 2 kommer utredarna att studera 100 patienter som uppfyller Rom IV-kriterierna för kronisk förstoppning. Fecobionic-inspelningar, tillsammans med amerikansk avbildning av ändtarmsväggen, EMG-inspelningar av bukväggen och extern analsfinkter kommer att utföras, som de som beskrivs i mål 1. Hos 15 försökspersoner med CC, som inte lyckas evakuera Fecobionics-påsen, kommer utredarna att administrera edrofonium (Tensilon) 80 μg/Kg) och upprepa Fecobionics utdrivningstest. Edrofonium ökar nivån av acetylkolin vid den neuromuskulära synapsen för att stimulera kolinerg aktivitet och kommer att förväntas stimulera rektal peristaltik och återställa evakuering hos patienter med abnormiteter i rektal peristaltik. Hos ytterligare 15 försökspersoner med CC som misslyckas med att evakuera Fecobionics-påsen, kommer utredarna att administrera Bisacodyl (2 kapslar, 10 mg, löst i 10 ml koksaltlösning) i lumen av rektum genom en slang fäst till Fecobionics-enheten. 5-10 minuter senare kommer utredarna att upprepa Fecobionics utdrivningstest. Bisacodyl är ett stimulerande laxermedel som används rutinmässigt i klinisk praxis. Det fungerar på nivån av enteriska nerver för att stimulera kolonmotiliteten. Utredarna kommer att testa hypotesen att stimulering av rektal peristaltik av Bisacodyl återställer Fecobionics evakuering hos patienter med avföringsstörning relaterad till abnormiteter av rektal peristaltik. Fecobionics, EMG och ultraljudsbildinspelningar, liknande det vi beskrev i mål 1 av studien, kommer att kunna bedöma alla väsentliga delar av avföringsreflexen. Utredarna kan bedöma dem på ett binärt sätt oavsett om de är frånvarande eller närvarande. Baserat på studierna på normala individer kommer vi dock att bestämma de kvantitativa värdena för dessa parametrar och jämföra dem hos patienter med avseende på vilka element som ligger i det onormala intervallet. Analysen kommer att generera data för att testa hypotesen att följande element är en del av avföringsreflexen: 1) rektal utvidgning av avföringen/utvidgad ballong som orsakar en avföringsdrift, 2) Korrekt utförd Valsalva-manöver som genererar en viss kritisk tröskelnivå av intra -buktryck, 3) rektal peristaltik som orsakar sammandragning ovanför ballongen och avslappning av den inre analsfinktern och 4) Avslappning av den yttre analsfinktern och puborectalismuskeln

Mål 3-studier kommer att validera en matematisk modell av den anorektala passagen av Fecobionics-enheten för att förutsäga förekomsten/icke-förekomsten av händelsen i fråga. För att bygga en framgångsrik modell är det viktigt att känna till alla variabler eller parametrar som är involverade i förekomsten av en händelse. Avföring/evakuering är i grunden rörelsen av flytande/fast material från rektum över analkanalen till utsidan. De två viktiga aktörerna i evakueringsprocessen är det intrarektala trycket (drivkraften) och den resistiva kraften. Det intrarektala trycket kan genereras av bukväggskontraktion och/eller rektalmuskelsammandragning relaterade ökningar i rektaltrycket. Å andra sidan är resistiva krafter för evakueringen relaterade till IAS, EAS, puborectalis muskel och friktionskrafter. Fecobionics-data tillsammans med amerikanska bilddata, EMG-inspelningar av bukvägg och EAS bör för första gången tillhandahålla alla aktörer som är involverade i avföringsprocessen. Utredarna kommer att samla in data från normala försökspersoner och patienter som kan kopplas in i en matematisk ekvation för att förutsäga framgångsrika händelser. Ovanstående skulle dock endast vara möjligt om alla element i avföring/evakueringsprocessen är kända. Syftet med modelleringsexperimentet kommer att vara att avgöra om antagandet om kända delar av defekationsprocessen kan förutsäga det korrekt. Till exempel, huruvida anorektal vinkel är kritisk för kontinens/inkontinensfunktionen har aldrig behandlats och förhoppningen är att vi med hjälp av modelleringsmetod kommer att kunna avgöra om ovanstående är korrekt, vilket också kan vara sant för de andra variablerna som vi kommer att spela in.