Gastrointestinal Surgery Springer New York Berlin Heidelberg Hong Kong London Milan Paris Tokyo Gastrointestinal Surgery Pathophysiology and Management HAILE T. DEBAS, MD Maurice Galante Distinguished Professor of Surgery Former Dean,School of Medicine University of California,San Francisco With 262 Illustrations Illustrations by Christine Gralapp 1 3 Haile T.Debas,MD Maurice Galante Distinguished Professor ofSurgery and Former Dean,School ofMedicine University ofCalifornia,San Francisco San Francisco,CA 94143-0410 USA Library ofCongress Cataloging-in-Publication Data Debas,Haile T. Gastrointestinal surgery :pathophysiology and management / Haile T.Debas. p.;cm. Includes bibliographical references and index. ISBN 0-387-00721-0 (h/c :alk.paper) 1. Gastrointestinal system—Surgery. 2. Gastrointestinal system—Pathophysiology. I. Debas,Haile T. II. Title. [DNLM:1. Digestive System Diseases—surgery. 2. Digestive Physiology. 3. Digestive System Diseases—physiopathology. 4. Digestive System Surgical Procedures—methods. WI 900 D286g 2003] RD540.D23 2003 617.4¢3—dc21 2003042830 ISBN 0-387-00721-0 Printed on acid-free paper. © 2004 Springer-Verlag New York,Inc. All rights reserved.This work may not be translated or copied in whole or in part without the written permission ofthe publisher (Springer-Verlag New York,Inc.,175 Fifth Avenue,New York, NY 10010,USA),except for briefexcerpts in connection with reviews or scholarly analysis.Use in connection with any form ofinformation storage and retrieval,electronic adaptation,com- puter software,or by similar or dissimilar methodology now known or hereafter developed is forbidden. The use in this publication oftrade names,trademarks,service marks,and similar terms,even if they are not identified as such,is not to be taken as an expression ofopinion as to whether or not they are subject to proprietary rights. While the advice and information in this book are believed to be true and accurate at the date of going to press,neither the authors nor the editors nor the publisher can accept any legal respon- sibility for any errors or omissions that may be made.The publisher makes no warranty,express or implied with respect to the material contained herein. Printed in the United States ofAmerica. 9 8 7 6 5 4 3 2 1 SPIN 10918890 www.springer-ny.com Springer-Verlag New York Berlin Heidelberg A member ofBertelsmannSpringer Science+Business Media GmbH To my wife Kim, for her unconditional love and support and for all the sacrifices she has made over the last 35 years to allow me to enjoy a career in academic surgery and administration. This page intentionally left blank Contents Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv 1 Esophagus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Anatomy and Physiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Pathophysiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Abnormalities of the Upper Esophageal Sphincter . . . . . . . . . 5 Abnormalities of the Body of the Esophagus . . . . . . . . . . . . . 6 Abnormalities of the Lower Esophageal Sphincter . . . . . . . . . 7 Clinical Disorders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Cardinal Symptoms of Esophageal Disease . . . . . . . . . . . . . . . 11 Motility Disorders of the Esophagus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Achalasia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Diffuse Esophageal Spasm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Esophageal Diverticula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Zenker’s Diverticulum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Epiphrenic Diverticulum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Hiatal Hernia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Paraesophageal Hernia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Sliding Hiatal Hernia and Reflux Esophagitis . . . . . . . . . . . . 18 Perforated Esophagus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Carcinoma of the Esophagus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2 Stomach and Duodenum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Anatomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Surgical Anatomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Physiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Exocrine Secretion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Endocrine/Paracrine/Neurocrine Secretion . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Defense Mechanisms of the Gastroduodenal Mucosa . . . . . . . 46 Motor Function of the Stomach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Pathophysiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Secretory Disorders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Acid-Peptic Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Motor Disorders of the Stomach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Clinical Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 ........................................................................................................................................................... vii Acid-Peptic Disorders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Peptic Ulcer Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Management of Uncomplicated Peptic Ulcer . . . . . . . . . . 57 Management of Complicated Peptic Ulcer . . . . . . . . . . . . 60 Non-Peptic Ulcer Causes of Upper GI Bleeding . . . . . . . . . . . . 69 Motor Disorders of the Stomach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Gastric Malignancies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Premalignant Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Benign Neoplasms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Carcinoma of the Stomach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Gastric Carcinoid Tumors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Gastric Lymphoma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3 Surgery for Morbid Obesity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Morbidity of Severe Obesity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 4 Pancreas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Anatomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Physiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Exocrine Pancreas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Endocrine Pancreas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Pathophysiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Acute Pancreatitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Chronic Pancreatitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Clinical Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Acute Pancreatitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Chronic Pancreatitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Pancreatic Neoplasms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Adenocarcinoma of the Pancreas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Cystic Neoplasms of the Pancreas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 5 Gastrointestinal Peptides and Peptide-Secreting Tumors (Apudomas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Neuroendocrine Design of the Gastrointestinal Tract . . . . . . . . . 132 Classification of Gastrointestinal Peptides . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Clinical Significance of Gastrointestinal Peptides . . . . . . . . . . . . 146 Peptide Secreting Tumors (Apudomas) of the GEP System . . . 147 Gastrinoma or Zollinger-Ellison Syndrome . . . . . . . . . . . . . . 147 Insulinoma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Glucagonoma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 VIPoma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Somatostatinoma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Carcinoid Tumors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Diagnostic Uses of GI Peptides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Therapeutic Uses of GI Peptides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 6 Liver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Surgical Anatomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Physiology of the Liver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Pathophysiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Cirrhosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Fulminant Liver Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 viii ........................................................................................................................................... C Hepatorenal Syndrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Portal Hypertension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Management: Portal Hypertension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Management: Liver Abscess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Management: Liver Cysts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Management: Benign Neoplasms of the Liver . . . . . . . . . . . . . . 182 Management: Malignant Primary Liver Neoplasms . . . . . . . . . . 186 Hepatocellular Carcinoma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Cholangiocarcinoma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Metastatic Neoplasms of the Liver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 7 Biliary Tract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Embryology and Anatomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Physiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Pathophysiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 Gallstone Formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 Cholecystitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 Obstructive Jaundice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Clinical Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Imaging Studies of the Biliary Tract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Clinical Disorders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 Asymptomatic Cholelithiasis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 Biliary Colic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 Acute Cholecystitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 Chronic Cholecystitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Acalculous Cholecystitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Obstructive Jaundice Due to Stones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 Cholangitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Gallstone Ileus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Biliary Pancreatitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Biliary Tract Injury . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Sclerosing Cholangitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 Recurrent Pyogenic Cholangitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Neoplasms of the Biliary Tract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 Carcinoma of the Gallbladder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 Extrahepatic Bile Duct Tumor or Cholangiocarcinoma . . . . . 231 8 Small and Large Intestine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 Anatomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 Physiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 Pathophysiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 Intestinal Obstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 Diarrhea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 Short Bowel Syndrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 Crohn’s Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 Chronic Ulcerative Colitis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Diverticular Disease of the Colon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 Pathogenesis and Genetics of Colon Polyps and Colorectal Cancer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 Clinical Disorders and Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 Small Bowel Obstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 Acute Mesenteric Ischemia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 Large Bowel Obstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 C ............................................................................................................................................ ix