Effect of Carboxymethyl Cellulose Sheets in Preventing Esophageal Stricture After Near Circumferential Endoscopic Submucosal Dissection in a Porcine model

Abstract

INTRODECTION: Esophageal stricture is a major complication after near circumferential endoscopic submucosal dissection (ESD). We aimed to investigate the effect of carboxymethyl cellulose (CMC) sheets on preventing post-ESD esophageal stricture in a porcine model. METHODS: Sixteen porcine models were randomly assigned to the CMC or control group after undergoing 5-cm-long circumferential esophageal ESD. In the CMC group, the mucosal defect was fully covered by CMC sheets immediately after ESD, whereas the control group underwent circumferential ESD only. Endoscopy and functional lumen imaging probe (EndoFLIP®) were performed at baseline, 1, 2, and 4 weeks after ESD. After sacrificing the pigs at 4 weeks, macroscopic and histopathological evaluations were conducted. RESULTS: The stricture ratio (%) using the formula [1− (Dmax/50% (DPD + DDD))] x 100% showed that the CMC group had a significantly lower stricture ratio compared to the control group (53.5% vs 69.2%, p<0.001). In the EndoFLIP® evaluation at 4 weeks, the CMC group exhibited significantly higher distensibility index compared to the control group (0.30 mm2/mmHg vs 0.18 mm2/mmHg, p=0.005). Histopathologically, the CMC group exhibited a significantly higher re-epithelialization ratio (0.54 vs 0.34, p=0.015) and significantly lower levels of inflammation cell counts (346.2 vs 486.0, p=0.001) and fibrosis thickness (1841.8 µm vs 3392.3 µm, p=0.015) compared to the control group. CONCLUSION: We found that CMC sheets have a potentially more advantageous effect in preserving esophageal physiological function during post-ESD wound recovery. The use of CMC sheets may be an effective strategy to prevent esophageal stricture after near circumferential ESD. 서론: 식도 협착은 넓은 범위의 내시경 점막하 절제술(ESD) 후 발생 가능한 주요한 합병증이다. 임상 지침은 식도 ESD 후 식도 내강 둘레의 75% 이상에서 점막 결손이 발생한 환자에서 협착 방지를 위한 치료를 권고하고 있지만 현재까지 안전하고 효과적인 예방법은 정립되지 않았다. 카복시메틸 셀룰로오스 (Carboxymethyl Cellulose) 시트는 식물 셀룰로오스에서 유래한 생체분해성 물질로 혈액이나 수분과 접촉하면 젤을 형성하며 조직에 부착되어, 염증 반응을 줄이고, 상처 치유에 도움이 되는 환경을 유지하도록 한다. 본 연구는 카복시메틸 셀룰로오스 시트가 돼지 모델에서 광범위한 ESD 후 식도 협착 예방에 미치는 효과를 연구하고자 하였다. 방법: 16마리의 돼지에게 5cm 길이의 식도 내강 둘레의 75% 이상을 차지하는 ESD를 시행하고, 카복시메틸 셀룰로오스군 또는 대조군으로 무작위 배정하였다. 카복시메틸 셀룰로오스군은 ESD 직후 점막 결손부를 카복시메틸 셀룰로오스 시트로 완전히 덮도록 부착하였고, 대조군은 ESD만 시행하였다. ESD 후 1, 2, 4주차에 내시경 및 기능성 관류 영상 프로브(EndoFLIP®) 평가를 하였고, 4주차에 돼지를 안락사 시킨 후, 거시적 및 조직학적 평가를 수행하였다. 결과: 카복시메틸 셀룰로오스군은 대조군에 비해 협착률이 유의미하게 낮았다(53.5% vs 69.2%, p<0.001). 4주차 EndoFLIP® 평가에서 카복시메틸 셀룰로오스군은 대조군에 비해 유의미하게 높은 확장 지수(distensibility index)를 보였다(0.30 mm²/mmHg vs 0.18 mm²/mmHg, p=0.005). 조직학적 분석 결과, 카복시메틸 셀룰로오스군은 유의미하게 높은 재상피화 비율(0.54 vs 0.34, p=0.015)과 낮은 염증 세포 수(346.2 vs 486.0, p=0.001), 낮은 섬유화 두께(1841.8 µm vs 3392.3 µm, p=0.015)를 나타냈다. 결론: 카복시메틸 셀룰로오스 시트는 ESD 후 상처 회복 과정에서 식도의 생리적 기능을 보존하는 데 유리한 효과를 보여주었다. 카복시메틸 셀룰로오스 시트의 사용은 광범위한 ESD 후 식도 협착을 예방하는 효과적인 전략이 될 수 있을 것이다.