Effects of Preoperative Conventional and Hyperfractionated Radiotherapy on the Healing of Rat Colonic Anastomoses

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Abstract

Background:

One problem associated with end to end anastomoses after preoperative radiotherapy is leakage. The strength of the anastomoses is very important. Fractionation schedules are widely under investigation to achieve higher doses with less toxicity and high curative potential. The aim of this study was to compare preoperative conventional and hyperfractionated radiotherapy effects on anastomoses.

Materials and Methods:

Sixty Wistar albino rats were divided into 3 groups: control, conventional radiotherapy (2 Gy/fraction, total 44 Gy), and hyperfractionated radiotherapy (1.2 Gy/fraction, total 52.8 Gy). 5 weeks after completion of the treatment, the rats underwent end to end anastomoses to the rectum. Following the surgery, the bursting pressure of the anastomoses and the hydroxyproline levels were measured on days 3 and 7.

Results:

The bursting pressure was lower in both radiotherapy groups on the 3rd day. On day 7, the results of the conventional radiotherapy arm matched those of the control group, but the results of the hyperfractionated group did not (p = 0.001). On day 3, hydroxyproline levels were significantly lower in both radiotherapy groups than in the control group (p = 0.001). On the 7th day, the statistical difference disappeared within the radiotherapy groups. However, the hydroxyproline levels of the 2 radiotherapy arms were still lower than those of the control group (p = 0.001).

Conclusion:

Hyperfractionation strongly inhibits collagen synthesis and is associated with protracted healing.

Hintergrund:

Ein häufiges Problem bei End-zu-End-Anastomosen nach präoperativer Radiotherapie sind Leckagen. Dabei spielt die Stärke der Anastomose ein große Rolle. Fraktionierungsprotokolle werden umfassend studiert, mit dem Ziel, höhere Bestrahlungsdosen mit geringerer Toxizität und hohem kurativen Potential nutzbar zu machen. Ziel dieser Studie war es, die Auswirkungen präoperativer konventioneller und hyperfraktionierter Radiotherapie auf Anastomosen zu untersuchen.

Material und Methoden:

Sechzig Wistar-Albino-Ratten wurden in 3 Gruppen unterteilt: Kontrolle, konventionelle Radiotherapie (2 Gy/Fraktion, insgesamt 44 Gy) und hyperfraktionierte Radiotherapie (1,2 Gy/Fraktion, insgesamt 52,8 Gy). 5 Wochen nach Abschluss der Behandlung wurden rektale End-zu-End-Anastomosen durchgeführt. Am 3. und 7. postoperativen Tag wurden der Berstdruck der Anastomosen sowie die Hydroxyprolin-Werte gemessen.

Ergebnisse:

Am 3. Tag war der Berstdruck in beiden Radiotherapiegruppen niedriger. Am 7. Tag stimmten die Ergebnisse der konventionellen Radiotherapiegruppe, nicht aber die der hyperfraktionierten Gruppe mit denen der Kontrollgruppe überein (p = 0,001). Am 3. Tag waren die Hydroxyprolin-Werte beider Radiotherapiegruppen signifikant niedriger als die der Kontrollgruppe (p = 0,001). Am Tag 7 bestand kein statistischer Unterschied zwischen den beiden Radiotherapiegruppen mehr. Die Hydroxyprolin-Werte beider Gruppen waren jedoch noch immer niedriger als die der Kontrollgruppe (p = 0,001).

Schlussfolgerung:

Hyperfraktionierung hat eine stark hemmende Wirkung auf die Kollagensynthese und ist mit einer Heilungsverzögerung verbunden.

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