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Summary
최근 몇 년 동안 연구에서 돼지의 사용이 증가했습니다. 그럼에도 불구하고 돼지는기도 해부학이 어렵다는 특징이 있습니다. 내시경으로 유도된 기관내 삽관을 수행하는 방법을 보여줌으로써 본 프로토콜은 동물의 고통과 불필요한 죽음을 피하기 위해 실험실 동물의 안전성을 더욱 높이는 것을 목표로 합니다.
Abstract
기관내 삽관은 종종 안전한 기도 또는 높은 환기압이 필요한 다양한 개입을 위한 돼지 모델의 중개 연구의 기본 요구 사항입니다. 기관내 삽관은 최적의 조건에서 높은 성공률을 달성하기 위해 최소한의 성공적인 기관내 삽관이 필요한 도전적인 기술이며, 이는 종종 비마취과 연구자에게는 달성할 수 없습니다. 특정 돼지기도 해부학으로 인해 일반적으로 어려운 기도를 가정할 수 있습니다. 안전한 기도를 설정할 수 없으면 실험실 동물의 부상, 부작용 또는 사망을 초래할 수 있습니다. 전향적, 무작위, 통제된 평가 접근 방식을 사용하여 광섬유 보조 기관내 삽관은 임상적으로 관련된 산소 포화도 저하를 일으키지 않으면서 기존 삽관보다 시간이 더 오래 걸리지만 1차 통과 성공률이 더 높은 것으로 나타났습니다. 이 모델은 내시경으로 유도된 기관내 삽관을 위한 표준화된 요법을 제시하며, 특히 직접 후두경 검사를 통한 기관내 삽관 기술에 경험이 없는 연구자에게 안전한 기도를 제공합니다. 이 절차는 동물의 고통과 불필요한 동물 손실을 최소화 할 것으로 기대됩니다.
Introduction
기관내 삽관은 안전한 기도 또는 높은 환기압(예: 심폐소생술 중 인공호흡 1 또는 급성 호흡곤란 증후군2)이 필요하거나 기도상부 장치에 의한 내부 압박을 통해 뇌 혈류가 손상되지 않아야 하는 다양한 중재를 위한 돼지 모델의중개 연구의 기본 요구 사항인 경우가 많습니다3 , 돼지 4,5에서 예상되는 어려운 기도의 맥락에서 대안으로 때때로 전파됩니다.
돼지의 폐 생리학은 인간과 유사한 특징을 보이지만6, 기도 확보는 돼지의 구강 기관 해부학적 구조에 특별한 차이가 있기 때문에 때때로 훨씬 더 어렵다7. 돼지의 주둥이는 매우 큰 혀를 가진 좁은 구멍을 가지고 있으며, 후두는 매우 움직이며, 후두개는 비교적 크며, 부드러운 입천장까지 뻗어있는 자유 끝이 있습니다. 꼬리 쪽으로, 후두는 기관과 둔각을 형성합니다. 아리테노이드 연골은 크다8. 기도의 가장 좁은 부분은 성문하 수준(subglottic level)9에 있으며, 이는 소아(10)의 기도 해부학적 구조와 비슷하다. 돼지의 후두는 매우 움직이기 때문에 기관내관의 끝이 성대를 통과할 위험이 있지만 후두는 꼬리쪽으로 최대 수 센티미터까지만 변위될 수 있으며 이는 올바른 삽관으로 오인될 수 있습니다 8,11. 또한, 식도 삽관은 돼지 기도 관리를 다룰 때 흔히 발생하는 위험이다12.
실험 또는 조기 사망률에 상응하는 부정적인 영향을 미치는 어렵거나 불가능한 기관 내 삽관의 비율은 체계적으로 기록되지 않았지만 여러 사례 보고서가 발표되었습니다13,14. 인간의 경우, 예상외로 어려운 종래의 삽관의 맥락에서 유연한 삽관 내시경을 사용할 가능성이 있다15. 다양한 거짓 삽관이 종종이 조치에 선행합니다. 이러한 반복적인 삽관 시도는 인간에서의 이상반응과 관련이 있다16,17, 특히 기도 합병증 18. 이러한 사건은 가장 간단한 경우 실험에서 교란 변수를 나타내기 때문에 실험 동물에서 해롭다. 최악의 경우, 그들은 동물의 불필요한 손실로 이어질 수 있습니다.
본 연구는 인간 15,19,20,21,22,23,24에서 예상되는 어려운 기도 관리에 대한 가이드라인에 기초한 모델을 개발하였다. 이전에는 인간 연구25,26에서 광섬유 삽관을 학습하기 위해 유사한 기술이 설명되었습니다. 이 보고서에 제시된 프로토콜은 비기도 전문가가 돼지에서 성공적이고 안전한 기관내 삽관을 수행할 수 있도록 하는 표준화되고 적응하기 쉬운 삽관 모델을 제공하는 것을 목표로 합니다.
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Protocol
이 프로토콜의 실험은 주 및 기관 동물 관리 위원회(Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz, Koblenz, Germany; 승인 번호 G20-1-135)에 의해 승인되었습니다. 실험은 ARRIVE 가이드라인에 따라 수행되었다. 전체적으로, 평균 체중 30kg± 2kg, 생후 12-16주령의 마취된 수컷 돼지 10마리(Sus scrofa domestica)를 본 연구에 사용하였다.
1. 동물 준비
- 스트레스를 최소화하기 위해 동물을위한 정상적인 환경을 유지하십시오. 흡인 위험을 낮추기 위해 예정된 실험 6시간 전에 음식을 보류하되 물에 대한 접근을 허용하십시오.
- 둔부 근육이나 목에 midazolam(0.5mg/kg)과 azaperone(2-3mg/kg)( 재료 표 참조)을 병용 주사하여 돼지를 근육주사용 바늘(20G)로 진정시킵니다. 진정제가 시작될 때까지 동물을 방해하지 마십시오 (15-20 분).
참고: 국가 규정에 따라 진정제의 투여는 정밀 조사 대상이 될 수 있으며 훈련된 수의사의 감독이 필요할 수도 있고 필요하지 않을 수도 있습니다. 실험을 계획하기 전에 지역 당국과 상의하십시오. - 진정 된 동물을 마구간에서 실험실로 운반하십시오. 운송 시간은 적절한 진정 시간(여기서는 30-60분)을 초과해서는 안 됩니다. 동물이 저체온증(즉, 38°C 미만)에 걸리지 않도록 충분한 보온성을 확보하고, 외부 온도에 따라 담요로 몸을 덮는다.
- 귀나 꼬리에 끼워진 센서( 재료 표 참조)를 사용하여 말초 산소 포화도(SpO2)를 모니터링합니다.
- 말초 정맥 캐뉼라(22G)를 귀 정맥에 삽입하기 전에 소독제(알코올)로 피부를 소독하십시오. 해당 부위에 스프레이를 뿌리고 한 번 닦은 다음 다시 스프레이하고 소독제를 건조시킵니다. 반창고로 귀 캐뉼라를 고정합니다(재료 표 참조).
2. 마취 및 기계적 환기
- 펜타닐 4μg/kg을 정맥주사하여 진통제를 투여한다. 프로포폴 3mg/kg을 정맥주사하여 마취를 유도합니다( 재료 표 참조).
참고: 볼루스 적용으로 인해 약물이 활성 구획으로 빠르게 유입되어 깊은 마취가 빠르게 시작됩니다. - 돼지를 앙와위 자세로 들것에 놓고 붕대로 고정하십시오. 0.5mg/kg의 아트라쿠륨을 정맥 주사하여 근육 이완제를 바릅니다( 재료 표 참조).
- 개 환기 마스크(재료 표 참조) 또는 유사한 모델을 통해 비침습적 환기를 즉시 시작합니다. 마스크가 꽉 끼도록 하려면 머리 돌출부와 양손의 엄지손가락을 마스크 위에 놓고 나머지 손가락으로 턱을 밀어냅니다.
알림: 환기 매개변수: FiO 2(흡기 산소 분율) = 100%, 최대 흡기압 = <20cmH 2 0, 호흡수= 18-20회/분, PEEP(호기말 양압) = 5cmH2 0. - 0.1-0.2 mg/kg/h의 펜타닐과 8-12 mg/kg/h의 프로포폴을 지속적으로 주입하여 마취를 유지합니다. 5mL/kg/h의 균형 잡힌 전해질 용액( 재료 표 참조)을 지속적으로 주입하기 시작합니다. 적절한 마취 깊이를 지속적으로 유지하십시오.
참고: 이에 대한 대리 매개변수는 움직임의 부재, 삽관 후 자신의 호흡 노력 부족, 심박수의 갑작스러운 증가의 부재입니다. 가능하면 마취 깊이가 불충분하다는 신호로 운동 반응을 가능하게 하기 위해 영구적인 근육 이완을 피하십시오.
3. 기관내 삽관
- 머리의 왼쪽에 조수를 세우십시오. 조수의 왼손으로 입을 벌리고 혀를 바깥쪽으로 꼬집고 압축합니다. 조수에게 오른쪽 집게 손가락으로 오른쪽 윗입술을 눌러 입을 더 잘 벌리도록 요청하십시오.
- 직접 후두경 검사를 수행하십시오. 이렇게하려면 후두경 ( 재료 표 참조)을 입 오른쪽에 삽입하고 혀를 왼쪽으로 밀면서 앞으로 밉니다. 후두경의 끝이 상복부 vallecula에 놓일 때까지 전진시킵니다.
참고: 후두개는 일반적으로 부드러운 입천장에 달라붙어 성문을 가립니다. - 튜브 가이드 와이어( 재료 표 참조)를 사용하여 부드러운 입천장을 따라 오른쪽 piriform 홈에서 왼쪽으로 부드럽게 퍼내는 동작으로 후두개를 조심스럽게 옆으로 밀어냅니다.
- 후두경의 손잡이를 조수에게 전달하여 현재 위치에 고정합니다.
- 이제 기관내관이 이미 장착되어 있고 비디오 모니터에 연결된 유연한 삽관 내시경을 사용합니다. 내시경을 구두로 삽입하고 성문이 시각화 될 때까지 혀 밑 위로 전진시킵니다.
알림: 카메라의 김서림을 방지하려면 김서림 방지제( 재료 표 참조)를 미리 사용하는 것이 좋습니다. - 성대 사이의 내시경을 기관으로 전진시킵니다. 연골 고리와 pars membranacea를 육안으로 식별하여 기관의 해부학을 확인하십시오. 내시경이 카리나 위에 놓일 때까지 내시경을 전진시킵니다. 붓기와 출혈을 피하기 위해 내시경 끝으로 민감한 점막을 만지지 마십시오.
- 내시경의 위치를 유지하면서 카메라 이미지에 보일 때까지 기관내관을 전진시킵니다.
참고: 기관내관이 성문면을 통해 전진할 수 없는 경우 아리테노이드 연골에 걸렸을 가능성이 있습니다. 이 경우 기관내관을 1cm 빼내고 90° 회전한 후 다시 부드럽게 전진시켜야 합니다. 필요한 경우이 조작을 반복 할 수 있습니다. 유사한 구경의 유연한 삽관 내시경 및 기관내관은 이 문제가 발생할 위험을 최소화할 수 있습니다. 이 조작에도 불구하고 기관내관을 전진시킬 수 없다면, 돼지 후두의 가장 좁은 부분인 성문하 협착을 통과할 수 없을 가능성이 높습니다. 이 경우 더 작은 기관내관 크기를 선택해야 합니다. 6.5cm 또는 7.0cm ID 크기의 시중에서 판매되는 일반 기관내 튜브는 해부학적 이상이 없는 한 성문을 통과할 수 있어야 합니다. 기관내 튜브 크기 요구 사항은 새끼 돼지의 크기와 품종에 따라 다릅니다. - 기관내관의 위치를 유지하면서 유연한 삽관 내시경을 빼냅니다.
- 10mL 주사기를 사용하여 10mL의 공기로 커프를 팽창시킵니다. 커프 매니저로 커프 압력을 조절합니다(목표값: 30cmH2O, 재료 표 참조).
- 카프노그래피(capnography)를 통한 주기적이고 규칙적인 이산화탄소 호기와 청진(ausqueation)을 통한 양면 환기(15)를 통해 기관내관의 올바른 배치와 적절한 환기를 확인합니다.
- 튜브를 인공호흡기와 연결한 후 기계적 환기를 시작합니다(PEEP = 5cmH 2 O, 호흡수 = <6kPa, 일반적으로 30-50분-1,FiO2 = 0.4, I:E(흡기 대 호기 비율) = 1:2, 일회 호흡량 = 6-8mL/kg).
- 모니터링을 확장하거나(예: 동맥내 혈압 측정의 설정, 중심 정맥 또는 폐동맥 카테터(27)의 설치) 개입을 계속합니다.
참고: 추가 실험의 질문에 따라 필수 매개변수 및 개입 옵션에 대한 한계 값을 정의하고 연구 프로토콜에서 그에 따라 모니터링을 설정합니다.
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Representative Results
전향적, 무작위, 대조 연구 환경에서 10마리의 수컷 돼지(생후 12-16주, 체중 30kg± 3kg)에 대해 기관내 삽관을 수행했습니다. 돼지는 두 그룹으로 무작위 배정되었습니다: 하나는 통상적으로 후두경 삽관(CI 그룹)되었고, 다른 그룹은 프로토콜(FIE 그룹)에 설명된 대로 유연한 삽관 내시경을 통해 삽관 보조를 받았습니다. 그룹 과제는 봉인된 봉투를 잡아당겨 이루어졌습니다. 조사관은 매일 무작위로 배정되었습니다.
이 연구는 마취 경험이 3년 이상, 인간의 기도 관리에 대한 심오한 지식, 돼지의 기관내 삽관 경험이 7개월 미만인 마취과 인턴이 삽관을 지원하고 데이터를 평가하는 마취 간호사와 함께 수행되었습니다(n = 2, 연령: 33세 ± 1년, 인간의 기관내 삽관 경험: >1,000, 인간의 깨어 있는 광섬유 삽관: >100).
FIE 그룹은 위의 프로토콜에 설명된 대로 광섬유 보조 삽관을 받았습니다. CI 그룹은 프로토콜의 3.2단계까지 FIE 그룹과 동일하게 처리되었습니다. 그 후 다음과 같이 변경되었습니다. 후두경을 상복부 발레큘라에 삽입한 후, 검사자는 튜브 가이드 와이어가 삽입된 기관내관으로 후두개를 옆으로 밀어냈고, 오른쪽 이상근 홈에서 부드러운 입천장을 따라 왼쪽으로 부드럽게 급습하는 동작을 했습니다. 그 후, 이 기관내관은 성대 인대 사이에서 기관으로 전진했습니다. 조수가 안내선을 빼내고 10mL 주사기를 이용하여 기관내관의 커프를 팽창시키고 기계적 환기를 시작했다.
포화도가SpO2 93% 이하로 떨어지거나 식도 기형이 발생하면 삽관 시도를 중단하고 3분 동안 마스크 환기를 시행하였다. 세 번의 시도가 실패한 후 개업의는 절차를 변경해야했습니다. 시간은 후두경 검사 시작부터 각 시험에 대해 계산되었습니다.
1차 평가변수는 첫 번째 시도에서 삽관의 성공이었습니다. 2차 종점은 후두경 검사 시작과 인공호흡기에서의CO2 검출 사이의 시간으로 측정된 삽관 시간, 절차 변경의 필요성 및 성문 개방 비율(POGO) 척도를 사용한 기도 평가였습니다.
통계 분석은 상업적으로 이용 가능한 소프트웨어를 사용하여 수행되었습니다( 재료 표 참조). 정규 분포는 Kolmogorov-Smirnoff 검정28을 사용하여 조사하였다. 정규 분포가 결정된 경우, 독립 표본29 의 t-검정 또는 비모수 버전에 대한 Mann-Whitney U 검정30 을 사용하여 그룹 차이를 분석했습니다. 데이터는 평균(± 표준 편차)으로 표시됩니다. 서수 척도 데이터의 상관 관계는 Spearman의 상관 계수31을 사용하여 조사되었습니다. p < 0.05의 유의 수준을 가정했습니다. 모든 테스트는 탐색적 의도로 수행되었습니다. 따라서 p-값은 설명적입니다. 그럼에도 불구하고, p < 0.05는 통계적 유의성을 나타내는 것으로 받아들여졌다.
FIE 그룹은 CI 그룹보다 첫 번째 시도에서 성공률이 더 높은 경향을 보였습니다(100% 대 60%). 전반적으로 FIE 그룹에서 삽관 시도가 더 적었습니다(1.0 ± 0 대 1.4 ± 0.548, p = 0.310)(그림 1). 어떤 경우에도 포화도가 93 % 이하로 떨어지지 않았으므로 절차를 변경할 필요가 없었습니다. 두 번째 삽관 시도는 성문하 협착의 통과가 원활하게 이루어지지 않았고(n = 1) 식도 기형(n = 1)으로 인해 필요했습니다.
전반적으로, 성공적인 삽관 시도는 CI 그룹보다 FIE 그룹에서 훨씬 더 오래 걸렸습니다(71.2초 ± 18.336초 대 36.8초 ± 18.472초, p = 0.018). 일반적으로 성문은 그룹 차이 없이 가시성이 좋고(POGO: 77% ± 27.1%), 시각화하기 쉬웠습니다(FIE 86% ± 26.077% 대 CI 68% ± 27.749%, p = 0.513). 기존의 삽관 그룹(CI)에서는 기관내 삽관에 대한 더 많은 시도가 필요했지만 통계적으로 유의하지 않았습니다(1.0 ± 0 대 1.4 ± 0.548, p = 0.310). 내시경 유도 삽관 그룹(FIE)에서는 인공호흡기에서 CO2가 검출되는 데 훨씬 더 오래 걸렸습니다(71.2초 ± 18.336초 대 36.8초 ± 18.472초, p = 0.018)(그림 2).
그림 1: 그룹 비교에서 삽관 시도 횟수. 유연한 삽관 내시경을 사용하여 삽관된 그룹의 경우 모든 삽관 시도가 성공적이었습니다. 통상적으로 삽관된 그룹에서는 기관내관을 올바르게 배치하기까지 평균 1.4번의 시도가 필요했습니다. 오차 막대는 표준 편차를 나타냅니다. n = 5 (각 그룹에 대해). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 그룹 비교에서CO2 검출까지의 시간. 유연한 삽관 내시경을 사용하여 삽관된 그룹의 경우 호기말 CO2 가 감지될 수 있을 때까지 훨씬 더 오래 걸렸으며 평균 및 표준 편차로 표시되었습니다. n = 5 (각 그룹에 대해). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
이전 연구에서, 우리 연구 그룹은 이미 돼지 모델 2,27,32,33의 번역 이점에 관한 구체적인 세부 사항을 설명했습니다. 일반적으로 동물의 스트레스 수준과 불필요한 통증을 줄이는 것은 모든 연구 프로토콜의 필수적인 부분이어야 하며 안정적으로 재현 가능한 데이터를 생성하는 데 가장 중요합니다. 그러므로, 어려운기도가 예상되는 돼지의 깨어있는 내시경 유도 삽관은 선택 사항이 아닙니다.
대형 동물 모델에서 마취를 유도하고 유지하는 것은 특별히 훈련된 직원 또는 직접적인 감시 하에 수행되어야 한다는 점을 지적해야 합니다. 그러한 실험을 계획하고 수행할 때 이 규칙을 따르지 않으면 동물에게 관련 부상, 통증, 스트레스, 불안 또는 사망을 초래할 수 있습니다. 충분한 환기, 적절한 후두경 검사 및 성공적인 삽관을 위해서는 돼지의 올바른 위치가 필요합니다. 앙와위 자세는 제시된 기도 관리 프로토콜에 대한 용이한 접근을 용이하게 하고, 필요하다면, 동물의 위치를 바꾸지 않고(8) 후속 기구를 허용한다.
여러 번의 삽관 시도를 피해야 하지만 삽관 시도가 실패한 경우 마스크 환기를 재개하는 것이 중요합니다. 산소 포화도가 93% 미만으로 감소하면 삽관 시도를 중지하는 것이 좋습니다. 충분한 산소 비축량을 제공하기 위해 마스크 환기를 통한 사전 산소화를 위에서 설명한 대로 수행해야 합니다.
기관내관이 성문 개구부를 지나 가능한 한 부드럽게 전진할 수 있도록 하려면 내시경과 튜브 사이의 과도한 구경 점프를 피해야 합니다. 그렇지 않으면 큰 아리테노이드 연골에 걸릴 위험이 더 높다8. 유연한 삽관 내시경 보조 기관내 삽관은 훨씬 더 오래 걸리지만 첫 번째 시도 성공률이 더 높습니다. 저자는 첫 번째 삽관 시도에서 성공률의 통계적 유의성이 부족한 것은 소수의 사례에 기인합니다. 저자의 경험에 따르면, 특히 비마취과 의사가 훈련에서 삽관을 수행하는 경우(예: 박사 과정 학생) 잘못된 삽관은 일반적인 위험입니다. 여기에 제시된 연구 집단에서 한 번 발생한 식도 삽관은 시야에 삽입한 후 기도가 상대적으로 좁아서 기관내관이 직접 후두경 검사에서 성문 시야를 완전히 덮었기 때문에 가능했습니다. 처음에 실패한 두 번의 시도에서 삽관기는 후두경의 위치를 변경하여 더 나은 삽관 조건을 만들 수 있었습니다.
증가된 기간은 이 코호트에서 임상적 의미가 없었습니다. 93% 미만의 포화도인 종료 기준에 도달한 적이 없습니다. 이는 언제든지 프로시저 변경이 필요하지 않았기 때문에 결과에 표시됩니다. 사전에 적절한 마스크 환기는 급격한 불포화를 피하기 위해 광섬유 기관내관 배치를 위한 충분한 시간을 허용하는 중요한 단계이다34. 이러한 결과는 경험이 없는 제공자와 기존의 삽관 및 내시경 보조 삽관을 비교한 이전 연구와 일치한다35. 우리는 광섬유 삽관의 지속 시간이 길어지는 것은 삽입 후 먼저 방향을 다시 조정해야 하는 반면, 기존의 삽관에서는 성문의 시야를 유지한다는 사실에 기인합니다. 진행하는 동안 유연한 삽관 내시경과 점막과의 접촉을 피하는 것도 중요합니다. 이를 위해서는 가끔 수정 조작이 필요합니다. 마지막으로, 성공적인 배치 후 상대적으로 긴 내시경의 후퇴가 필요하며, 이는 CO2 검출 시간을 약간 증가시킵니다.
제시된 결과의 한계는 연구를 수행하는 참가자가 높은 수준의 기도 전문 지식을 갖춘 마취과 의사였다는 것입니다. 대표적인 결과를 위해 학습 효과를 통해 교란 변수를 방지하기 위해 이 연구 집단을 조사자로 선택했습니다36. 90% 이상의 성공률을 달성하기 위해서는 인간에게 50회 이상의 성공적인 기관내 삽관이 필요합니다37. 이 수치는 마취과 의사가 아닌 사람에게는 일반적으로 달성 할 수 없습니다.
인간에 비해 돼지는 기도가 어려울 가능성이 높습니다 7,8,9. 이러한 결과보다 훨씬 더 높은 실패율은 비마취과 의사에서 예상할 수 있습니다. 인간의 기관내 삽관에 대한 학습 곡선과 비교할 때, 돼지의 유연한 내시경 삽관에 대한 학습 가능성은 더 접근하기 쉬운 것으로 보인다35. 또한 기존의 후두경 검사에 비해 비디오 모니터를 사용하는 한 감독자가 삽관 실패를 즉시 인식할 수 있다는 장점이 있습니다. 따라서 특히 이 기술을 처음 사용하는 경우 유연한 삽관 내시경에 연결된 고해상도 모니터를 사용하는 것이 좋습니다. 이것은 감독을 훨씬 쉽게 만들고 감독자가 스스로 작업을 인수하지 않고도 기술을 조절할 수 있기 때문에 감독을 수행하는 사람의 학습 효과를 증가시킵니다. 가장 흔한 합병증인 식도 삽관술의 경우12, 청진이 위양성일 수 있기 때문에 카프노그래피 곡선 누락을 통해 위를 환기시킨 후에야 문제가 분명해지는 경우가 많다38. 복부 팽창은 결과적으로 기능적 잔류 용량이 감소하는 단점이 있으며, 후속 삽관 시도는 포화도를 더 빨리 떨어 뜨릴 수 있습니다39.
저자의 경험에 따르면 돼지에서 적절한 마스크 환기가 쉽게 가능합니다. 그러나, 여러 번의 시도가 실패한 후에 부작용의 발생률이 현저하게 증가하고16, 또한 기관내 삽관 자체도 여러 번의 시도 후에 점점 더 어려워진다40. 인간과 달리, 성문 외 기도 장치를 사용하거나 자발 호흡으로 되돌리는 대체 기도 관리15 는 연구 설계에 따라 합리적이지 않다. 따라서 기도를 확보하기 위한 기관내 삽관 시도 횟수가 가장 적은 것을 항상 목표로 삼아야 합니다.
기존의 기관내 삽관을 고려할 때 다소 어려운 학습 가능성과 달리, 유연한 삽관 내시경을 사용한 기관내 삽관은 배우기 어려운 것으로 잘못 간주된다41. 저자가 아는 한, 마취된 환자의 후두경의 도움으로 유연한 삽관 내시경을 사용한 기관내 삽관에 대한 학습 곡선은 체계적으로 조사된 적이 없습니다. Johnson et al.42 는 체계적인 연구에서 10개의 깨어 있는 내시경 유도 기관내 삽관이 인간에게 안전하고 만족스러운 삽관 내시경 검사를 수행하기에 충분하다는 것을 보여주었습니다. 그러나 이것은 자발적으로 호흡하는 깨어있는 환자에게 적용되며, 자신의 어려움 수준 (적절한 진정 작용, 기침에 대한 뚜렷한 충동, 상부 호흡기의 종양 변화 등)을 가져옵니다. 쿡(Cook) 등[36 ]도 비슷한 결론에 도달했다. 이러한 악화되는 상황이 없는 경우, 다른 관련 기도 병리가 없는 마취된 돼지에서 훨씬 더 가파른 학습 곡선이 예상됩니다. 인간의 학습 곡선은 다섯 번째 삽관에서 눈에 띄게 평평해집니다(Cook et al.36, Johnson et al.42). 이것은 기존의 삽관보다 훨씬 더 가파른 학습 곡선입니다.
Ruemmler et al.35 는 내시경 보조 기관내 삽관이 짧은 소개 후 가이드 초보자가 비교적 쉽게 수행할 수 있는 절차임을 보여줄 수 있었습니다. 초보자는 여기에 제시된 연구에서 마취과 의사보다 내시경으로 유도 된 기관 내 삽관에서 훨씬 빨랐습니다. 초보자는 모든 경우에 독립적으로 기도를 확보할 수 있었지만 기존의 기관내 삽관을 사용하는 경우 13%에서 도움이 필요했습니다. 따라서 유연한 내시경 보조 기관내 삽관은 예를 들어 이전 연구에서 제시된 자발 호흡을 통한 경피적 기관 절개술보다 훨씬 덜 침습적인 기존의 기관내 삽관에 대한 안전한 대안을 나타냅니다43. 돼지의 제한된 순응도로 인해 자발 호흡 하에서 적절한 산소 적용 가능성이 낮기 때문에 이 보고서의 저자는 기관내관이 필요한 경우 내시경 보조 기관내 삽관이 돼지의 대체 기도 관리의 가장 안전한 변형이라고 믿습니다. 모든 연구 그룹이 유연한 삽관 내시경에 접근하거나 사용할 수 있는 것은 아니지만, 그렇게 하는 그룹은 더 많은 동물 안전을 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 일회용 플렉시블 삽관 내시경을 구입하는 데 따른 경제적 어려움은 일반적으로 진행 중인 시험 중 동물 손실 방지와 여러 시험 중에 재사용할 수 있는 가능성보다 큽니다.
이 실험 프로토콜은 돼지의 내시경 보조 기관내 삽관을 위한 표준화된 절차를 제공합니다. 이 설정은 기관내 삽관이 필요한 다양한 실험에 대한 안전한 기도 관리를 가능하게 합니다. 이것은 동물의 고통과 불필요한 손실의 가능성을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
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Disclosures
유연한 삽관 내시경과 액세서리는 연구 목적으로만 제조업체에서 무조건 제공했습니다. 저자는 더 이상 재정적 또는 기타 이해 상충을 선언하지 않습니다.
Acknowledgments
저자는 뛰어난 기술 지원에 대해 Dagmar Dirvonskis에게 감사를 표하고 싶습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Ambu aScope Regular | Ambu GmbH, Medizinprodukte, Bad Nauheim, Germany | Disposable fiber optic outer diameter 5 mm | |
| Ambu aView Monitor | Ambu GmbH, Medizinprodukte, Bad Nauheim, Germany | monitor | |
| Atracurium Hikma 50 mg/5mL | Hikma Pharma GmbH, Martinsried | atracurium | |
| Azaperone (Stresnil) 40mg/mL | Lilly Deutschland GmbH, Bad Homburg, Germany | azaperone | |
| BD Discardit II Spritze 2, 5, 10, 20 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera, Mequinenza Fraga, Spain | syringe | |
| BD Luer Connecta | Becton Dickinson Infusion Therapy, AB Helsingborg, Schweden | 3-way-stopcock | |
| BD Microlance 3 20 G | Becton Dickinson S.A. Carretera, Mequinenza Fraga, Spain | cannula | |
| Curafix i.v. classics | Lohmann & Rauscher International GmbH & Co. KG, Rengsdorf, Germany | Cannula retention dressing | |
| Engström Carestation | GE Heathcare, Madison USA | ventilator | |
| Fentanyl-Janssen 0.05 mg/mL | Janssen-Cilag GmbH, Neuss | fentanyl | |
| Führungsstab, Durchmesser 4.3 | Rüsch | endotracheal tube introducer | |
| IBM SPSS Statistics for Windows, Version 20 | IBM SPSS Statistics for Windows, Version 20.0. Armonk, NY: IBM Corp.) | Statistical software | |
| Incetomat-line 150 cm | Fresenius, Kabi Deutschland, GmbH | perfusor line | |
| Intrafix Primeline | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | Infusion line | |
| JOZA Einmal Nitril Untersuchungshandschuhe | JOZA, München, Germany | disposable gloves | |
| Laryngoscope, 45.48.50, KL 2000 | Medicon | Laryngoscope handle | |
| Littmann Classic III Stethoscope | 3M Deutschland GmbH, Neuss, Germany | stethoscope | |
| Luer Lock | B.Braun Melsungen AG, Germany | ||
| Maimed Vlieskompresse | Maimed GmbH, Neuenkirchen, Germany | Fleece compress to fix the tongue | |
| Masimo LNCS Adtx SpO2 sensor | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA | saturation clip for the tail | |
| Masimo LNCS TC-I SpO2 ear clip sensor | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA | Saturation clip for the ear | |
| Masimo Radical 7 | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA | periphereal oxygen saturation | |
| Midazolam 15 mg/3 mL | Hameln Pharma GmbH, Hameln, Germany | midazolam | |
| Midmark Canine Mask Small Plastic with Diaphragm FRSCM-0005 | Midmark Corp., Dayton, Ohio, USA | dog ventilation mask | |
| Octeniderm farblos | Schülke & Mayr GmbH, Nordenstedt, Germany | Alcoholic disinfectant | |
| Original Perfusor syringe 50 mL | B.Braun Melsungen AG, Germany | perfusor syringe | |
| Perfusor FM Braun | B.Braun Melsungen AG, Germany | syringe pump | |
| Propofol 2% 20 mg/mL (50 mL flasks) | Fresenius, Kabi Deutschland, GmbH | propofol | |
| RÜSCH Führungsstab für Endotrachealtubus (ID 5.6 mm) | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia | PVC coated tube guiding wire | |
| Rüschelit Super Safety Clear >ID 6/6.5 /7.0 mm | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia | endotracheal tube | |
| Stainless Macintosh Größe 4 | Welch Allyn69604 | blade for laryngoscope | |
| Sterofundin | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | Balanced electrolyte solution | |
| Ultrastop Antibeschlagmittel bottle with dropper 25 mL | Sigmapharm Arzneimittel GmbH, Wien, Austria | Antifog agent | |
| Vasofix Safety 22 G-16 G | B.Braun Melsungen AG, Germany | venous catheter | |
| VBM Cuff Manometer | VBM Medizintechnik GmbH, Sulz a.N., Germany | cuff pressure gauge | |
| Zelette | Lohmann & Rauscher International GmbH & Co. KG, Rengsdorf, Germany | Tissue swab |
References
- Kleinman, M. E., Oh, W., Stonestreet, B. S. Comparison of intravenous and endotracheal epinephrine during cardiopulmonary resuscitation in newborn piglets. Critical Care Medicine. 27 (12), 2748-2754 (1999).
- Rissel, R., et al. Bronchoalveolar lavage and oleic acid-injection in pigs as a double-hit model for acute respiratory distress syndrome (ARDS). Journal of Visualized Experiments. (159), e61358 (2020).
- Segal, N., et al. Impairment of carotid artery blood flow by supraglottic airway use in a swine model of cardiac arrest. Resuscitation. 83 (8), 1025-1030 (2012).
- Goldmann, K., Kalinowski, M., Kraft, S. Airway management under general anaesthesia in pigs using the LMA-ProSeal: A pilot study. Veterinary Anaesthesia and Analgesia. 32 (5), 308-313 (2005).
- Wemyss-Holden, S. A., Porter, K. J., Baxter, P., Rudkin, G. E., Maddern, G. J. The laryngeal mask airway in experimental pig anaesthesia. Lab Animal. 33 (1), 30-34 (1999).
- Kobayashi, E., Hishikawa, S., Teratani, T., Lefor, A. T. The pig as a model for translational research: overview of porcine animal models at Jichi Medical University. Transplantation Research. 1 (1), 8 (2012).
- Judge, E. P., et al. Anatomy and bronchoscopy of the porcine lung. A model for translational respiratory medicine. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 51 (3), 334-343 (2014).
- Dondelinger, R. F., et al. Relevant radiological anatomy of the pig as a training model in interventional radiology. European Radiology. 8 (7), 1254-1273 (1998).
- Nickel, R., Schummer, A., Seiferle, E. Lehrbuch der Anatomie der Haustiere, Band I: Bewegungsapparat. , Parey. Singhofen, Germany. (2003).
- Wani, T. M., Rafiq, M., Akhter, N., AlGhamdi, F. S., Tobias, J. D. Upper airway in infants-A computed tomography-based analysis. Paediatric Anaesthesia. 27 (5), 501-505 (2017).
- Chum, H., Pacharinsak, C.
- Ettrup, K. S., et al. Basic surgical techniques in the Göttingen minipig: Intubation, bladder catheterization, femoral vessel catheterization, and transcardial perfusion. Journal of Visualized Experiments. (52), e2652 (2011).
- Steinbacher, R., von Ritgen, S., Moens, Y. P. S. Laryngeal perforation during a standard intubation procedure in a pig. Laboratory Animals. 46 (3), 261-263 (2012).
- Iliff-Sizemore, S. A., Chrisp, C. E., Rush, H. G. Peritracheolaryngeal abscess: An iatrogenic complication of endotracheal intubation in swine. Laboratory Animal Science. 39 (5), 455-458 (1989).
- Piepho, T., et al. S1 guidelines on airway management. Der Anaesthesist. 64 (11), 859-873 (2015).
- Mort, T. C. Emergency tracheal intubation: Complications associated with repeated laryngoscopic attempts. Anesthesia & Analgesia. 99 (2), 607-613 (2004).
- Hasegawa, K., et al. Association between repeated intubation attempts and adverse events in emergency departments: An analysis of a multicenter prospective observational study. Annals of Emergency Medicine. 60 (6), 749-754 (2012).
- Martin, L. D., Mhyre, J. M., Shanks, A. M., Tremper, K. K., Kheterpal, S. 3,423 emergency tracheal intubations at a university hospital: airway outcomes and complications. Anesthesiology. 114 (1), 42-48 (2011).
- Ahmad, I., et al. Difficult Airway Society guidelines for awake tracheal intubation (ATI) in adults. Anaesthesia. 75 (4), 509-528 (2020).
- Frerk, C., et al. Difficult Airway Society 2015 guidelines for management of unanticipated difficult intubation in adults. British Journal of Anaesthesia. 115 (6), 827-848 (2015).
- Cook, T. M., et al. Consensus guidelines for managing the airway in patients with COVID-19: Guidelines from the Difficult Airway Society, the Association of Anaesthetists the Intensive Care Society, the Faculty of Intensive Care Medicine and the Royal College of Anaesthetists. Anaesthesia. 75 (6), 785-799 (2020).
- Kornas, R. L., Owyang, C. G., Sakles, J. C., Foley, L. J., Mosier, J. M. Evaluation and management of the physiologically difficult airway: Consensus recommendations from Society for Airway Management. Anesthesia & Analgesia. 132 (2), 395-405 (2021).
- Higgs, A., et al. Guidelines for the management of tracheal intubation in critically ill adults. British Journal of Anaesthesia. 120 (2), 323-352 (2018).
- Apfelbaum, J. L., et al. American Society of Anesthesiologists Practice Guidelines for Management of the Difficult Airway. Anesthesiology. 136 (1), 31-81 (2022).
- Doyle, D. J. GlideScope-assisted fiberoptic intubation: A new airway teaching method. Anesthesiology. 101 (5), 1252 (2004).
- Lenhardt, R., et al. Is video laryngoscope-assisted flexible tracheoscope intubation feasible for patients with predicted difficult airway? A prospective, randomized clinical trial. Anesthesia & Analgesia. 118 (6), 1259-1265 (2014).
- Ruemmler, R., Ziebart, A., Garcia-Bardon, A., Kamuf, J., Hartmann, E. K. Standardized model of ventricular fibrillation and advanced cardiac life support in swine. Journal of Visualized Experiments. (155), e60707 (2020).
- Dodge, Y. Kolmogorov-Smirnov Test. The Concise Encyclopedia of Statistics. , Springer. New York, NY. 283-287 (2008).
- Ross, A., Willson, V. L. Independent Samples T-test. Basic and Advanced Statistical Tests: Writing Results Sections and Creating Tables and Figures. , SensePublishers. Rotterdam, The Netherlands. 13-16 (2017).
- Mann, H. B., Whitney, D. R. On a test of whether one of two random variables is stochastically larger than the other. The Annals of Mathematical Statistics. 18 (1), 50-60 (1947).
- Spearman, C. The proof and measurement of association between two things. American Journal of Psychology. 100 (3-4), 441-471 (1987).
- Ziebart, A., et al. Standardized hemorrhagic shock induction guided by cerebral oximetry and extended hemodynamic monitoring in pigs. Journal of Visualized Experiments. (147), e59332 (2019).
- Kamuf, J., et al. Oleic acid-injection in pigs as a model for acute respiratory distress syndrome. Journal of Visualized Experiments. (140), e57783 (2018).
- Kurita, T., Kawashima, S., Morita, K., Nakajima, Y. Assessment of the benefits of head-up preoxygenation using near-infrared spectroscopy with pulse oximetry in a swine model. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 35 (1), 155-163 (2021).
- Ruemmler, R., Ziebart, A., Ott, T., Dirvonskis, D., Hartmann, E. K. Flexible fibreoptic intubation in swine - Improvement for resident training and animal safety alike. BMC Anesthesiology. 20 (1), 206 (2020).
- Cook, J. A., Ramsay, C. R., Fayers, P. Using the literature to quantify the learning curve: A case study. International Journal of Technology Assessment in Health Care. 23 (2), 255-260 (2007).
- Buis, M. L., Maissan, I. M., Hoeks, S. E., Klimek, M., Stolker, R. J. Defining the learning curve for endotracheal intubation using direct laryngoscopy: A systematic review. Resuscitation. 99, 63-71 (2016).
- Knapp, S., et al. The assessment of four different methods to verify tracheal tube placement in the critical care setting. Anesthesia & Analgesia. 88 (4), 766-770 (1999).
- Schmidt, R. F. Physiologie des Menschen. 31, Springer. New York, NY. (2010).
- Eberlein, C. M., Luther, I. S., Carpenter, T. A., Ramirez, L. D. First-pass success intubations using video laryngoscopy versus direct laryngoscopy: A retrospective prehospital ambulance service study. Air Medical Journal. 38 (5), 356-358 (2019).
- Lohse, J., Noppens, R. Awake video laryngoscopy - An alternative to awake fiberoptic intubation. Anasthesiologie, Intensivmedizin, Notfallmedizin, Schmerztherapie. 51 (11-12), 656-663 (2016).
- Johnson, C., Roberts, J. T. Clinical competence in the performance of fiberoptic laryngoscopy and endotracheal intubation: A study of resident instruction. Journal of Clinical Anesthesia. 1 (5), 344-349 (1989).
- Geovanini, G. R., Pinna, F. R., Prado, F. A., Tamaki, W. T., Marques, E. Standardization of anesthesia in swine for experimental cardiovascular surgeries. Revista Brasileira de Anestesiologia. 58 (4), 363-370 (2008).
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의학 제 186 호,기도 관리 돼지 동물 모델 기관 내 삽관 광섬유Erratum
Formal Correction: Erratum: Endotracheal Intubation Using a Flexible Intubation Endoscope As a Standardized Model for Safe Airway Management in Swine
Posted by JoVE Editors on 04/03/2023.
Citeable Link.
An erratum was issued for: Endotracheal Intubation Using a Flexible Intubation Endoscope As a Standardized Model for Safe Airway Management in Swine. The Protocol, Representative Results, and Discussion sections were updated.
In the Protocol, step 1.5 was updated from:
Disinfect the skin with a disinfectant (alcoholic) before inserting a peripheral vein cannula (22 G) into an ear vein. Spray the area, wipe once, then spray again, and allow the disinfectant to dry.
to:
Disinfect the skin with a disinfectant (alcoholic) before inserting a peripheral vein cannula (22 G) into an ear vein. Spray the area, wipe once, then spray again, and allow the disinfectant to dry. Secure the ear cannula with a band-aid (See Table of Materials).
In the Protocol, step 3.7 was updated from:
While maintaining the position of the endoscope, advance the endotracheal tube until it becomes visible in the camera image.
NOTE: If the endotracheal tube cannot be advanced through the glottic plane, there is a possibility that it has become caught on the arytenoid cartilage. In this case, the endotracheal tube must be withdrawn 1 cm and rotated by 90° before gently advancing again. If necessary, this maneuver can be repeated. Similar calibers of flexible intubation endoscope and endotracheal tube can minimize the risk of this issue occurring. If the endotracheal tube cannot be advanced despite this maneuver, it is likely that the subglottic narrowness-the narrowest part of the porcine larynx-cannot be passed. In this case, a smaller endotracheal tube size needs to be selected. Regular commercially available endotracheal tubes in sizes 6.5 cm or 7.0 cm ID should be able to pass the glottis as long as no anatomic abnormalities are present.
to:
While maintaining the position of the endoscope, advance the endotracheal tube until it becomes visible in the camera image.
NOTE: If the endotracheal tube cannot be advanced through the glottic plane, there is a possibility that it has become caught on the arytenoid cartilage. In this case, the endotracheal tube must be withdrawn 1 cm and rotated by 90° before gently advancing again. If necessary, this maneuver can be repeated. Similar calibers of flexible intubation endoscope and endotracheal tube can minimize the risk of this issue occurring. If the endotracheal tube cannot be advanced despite this maneuver, it is likely that the subglottic narrowness-the narrowest part of the porcine larynx-cannot be passed. In this case, a smaller endotracheal tube size needs to be selected. Regular commercially available endotracheal tubes in sizes 6.5 cm or 7.0 cm ID should be able to pass the glottis as long as no anatomic abnormalities are present. Endotracheal tube size requirements vary depending on the piglet size and breed.
In the Representative Results, the sixth paragraph was updated from:
Statistical analyses were performed using commercially available software (see Table of Materials). Normal distribution was examined using the Kolmogorov-Smirnoff test28. If a normal distribution was determined, group differences were analyzed using t-tests of independent samples29 or the Mann-Whitney U test30 for the non-parametric version. Data are presented as mean (± standard deviation). Correlations of ordinal-scale data were examined using Spearman's correlation coefficient31. A significance level of p < 0.05 was assumed.
to:
Statistical analyses were performed using commercially available software (see Table of Materials). Normal distribution was examined using the Kolmogorov-Smirnoff test28. If a normal distribution was determined, group differences were analyzed using t-tests of independent samples29 or the Mann-Whitney U test30 for the non-parametric version. Data are presented as mean (± standard deviation). Correlations of ordinal-scale data were examined using Spearman's correlation coefficient31. A significance level of p < 0.05 was assumed. All tests were performed with exploratory intention; therefore p-values are descriptive. Nevertheless, p < 0.05 was accepted as indicative of statistical significance.
In the Representative Results, the legend for figure 1 was updated from:
Figure 1: Number of intubation attempts in group comparison. For the group that was intubated using a flexible intubation endoscope, every intubation attempt was successful; in the group that was conventionally intubated, it took an average of 1.4 attempts before the endotracheal tube could be placed correctly. Error bars show the standard deviation. Please click here to view a larger version of this figure.
to:
Figure 1: Number of intubation attempts in group comparison. For the group that was intubated using a flexible intubation endoscope, every intubation attempt was successful; in the group that was conventionally intubated, it took an average of 1.4 attempts before the endotracheal tube could be placed correctly. Error bars show the standard deviation. n = 5 (for each group). Please click here to view a larger version of this figure.
In the Representative Results, figure 2 was updated from:
Figure 2: Time until CO2 detection in group comparison. For the group that was intubated using a flexible intubation endoscope, it took significantly longer until end-tidal CO2 could be detected, depicted as mean and standard deviation. Please click here to view a larger version of this figure.
to:
Figure 2: Time until CO2 detection in group comparison. For the group that was intubated using a flexible intubation endoscope, it took significantly longer until end-tidal CO2 could be detected, depicted as mean and standard deviation. n = 5 (for each group). Please click here to view a larger version of this figure.
In the Discussion, the fifth paragraph was updated from:
The increased duration had no clinical significance in this cohort. At no time was the termination criterion-a saturation of less than 93%-reached. This is shown in the results because a procedure change was unnecessary at any time. Prior adequate mask ventilation is a critical step to allow sufficient time for fiberoptic endotracheal tube placement to avoid rapid desaturation34. These results are consistent with previous studies comparing conventional intubation and endoscopically assisted intubations with inexperienced providers35.
to:
The increased duration had no clinical significance in this cohort. At no time was the termination criterion-a saturation of less than 93%-reached. This is shown in the results because a procedure change was unnecessary at any time. Prior adequate mask ventilation is a critical step to allow sufficient time for fiberoptic endotracheal tube placement to avoid rapid desaturation34. These results are consistent with previous studies comparing conventional intubation and endoscopically assisted intubations with inexperienced providers35. We attribute the prolonged duration of fiberoptic intubation to the fact that one must first reorient again after insertion, whereas with conventional intubation, one retains a view of the glottis. It is also important to avoid contact with the mucosa with the flexible intubation endoscope during advancement. This requires occasional corrective maneuvers. Last but not least, after successful placement, retraction of the relatively long endoscope is required, which increases the time to CO2 detection slightly.
