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Medicine

Endotracheale Intubation mit einem flexiblen Intubationsendoskop als standardisiertes Modell für ein sicheres Atemwegsmanagement bei Schweinen

Published: August 25, 2022 doi: 10.3791/63955
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
1Department of Anesthesiology, University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University

ERRATUM NOTICE

Summary

Der Einsatz von Schweinen in der Forschung hat in den letzten Jahren zugenommen. Dennoch zeichnen sich Schweine durch eine schwierige Atemwegsanatomie aus. Durch die Demonstration der Durchführung einer endoskopisch gesteuerten endotrachealen Intubation zielt das vorliegende Protokoll darauf ab, die Sicherheit von Labortieren weiter zu erhöhen, um Tierleid und unnötigen Tod zu vermeiden.

Abstract

Die endotracheale Intubation ist oft eine Grundvoraussetzung für die translationale Forschung in schweinen Modellen für verschiedene Eingriffe, die einen gesicherten Atemweg oder hohe Beatmungsdrücke erfordern. Die endotracheale Intubation ist eine anspruchsvolle Fähigkeit, die eine minimale Anzahl erfolgreicher endotrachealer Intubationen erfordert, um unter optimalen Bedingungen eine hohe Erfolgsrate zu erzielen, die für Nicht-Anästhesiologieforscher oft unerreichbar ist. Aufgrund der spezifischen Anatomie der porcinen Atemwege kann in der Regel von einem schwierigen Atemweg ausgegangen werden. Die Unmöglichkeit, einen sicheren Atemweg herzustellen, kann zu Verletzungen, unerwünschten Ereignissen oder zum Tod des Labortiers führen. Unter Verwendung eines prospektiven, randomisierten, kontrollierten Bewertungsansatzes konnte gezeigt werden, dass die faseroptische endotracheale Intubation länger dauert, aber eine höhere First-Pass-Erfolgsrate aufweist als die konventionelle Intubation, ohne klinisch relevante Abfalle der Sauerstoffsättigung zu verursachen. Dieses Modell stellt ein standardisiertes Schema für die endoskopisch gesteuerte endotracheale Intubation dar, das einen gesicherten Atemweg bietet, insbesondere für Forscher, die mit der Technik der endotrachealen Intubation durch direkte Laryngoskopie unerfahren sind. Dieses Verfahren soll Tierleid und unnötige Tierverluste minimieren.

Introduction

Die endotracheale Intubation ist oft eine Grundvoraussetzung für die translationale Forschung in Schweinemodellen für verschiedene Interventionen, die einen gesicherten Atemweg oder einen hohen Beatmungsdruck erfordern (wie z.B. Beatmung während der Herz-Lungen-Wiederbelebung1 oder akutes Atemnotsyndrom2) oder erfordern, dass der zerebrale Blutfluss nicht durch interne Kompression durch supraglottische Atemwegsgeräte beeinträchtigt wird3 , die gelegentlich als Alternativen im Zusammenhang mit einer zu erwartenden schwierigen Atemwegserkrankung bei Schweinen vermehrt werden 4,5.

Während die Lungenphysiologie von Schweinen ähnliche Merkmale aufweist wie beim Menschen6, ist die Sicherung der Atemwege aufgrund spezifischer Unterschiede in der orotrachealen Anatomie des Schweins manchmal deutlich schwieriger7. Die Schnauze eines Schweins hat eine schmale Öffnung mit einer sehr großen Zunge, der Kehlkopf ist extrem beweglich und die Epiglottis ist relativ groß, mit einem freien Ende, das sich bis zum weichen Gaumen erstreckt. Kaudal bildet der Kehlkopf mit der Luftröhre einen stumpfen Winkel. Die Arytenoidknorpel sind groß8. Der engste Teil der Atemwege befindet sich auf der subglottischen Ebene9, vergleichbar mit der Atemwegsanatomie von Kindern10. Da der Kehlkopf bei Schweinen sehr beweglich ist, besteht die Gefahr, dass das Ende des Endotrachealtubus durch die Stimmbänder verläuft, der Kehlkopf jedoch nur kaudal um bis zu mehreren Zentimeter verschoben wird, was mit einer korrekten Intubation verwechselt werden kann 8,11. Darüber hinaus ist die Intubation der Speiseröhre ein häufiges Risiko beim Umgang mit dem Atemwegsmanagement von Schweinen12.

Die Raten schwieriger oder unmöglicher endotrachealer Intubationen mit entsprechenden negativen Auswirkungen auf das Experiment oder die frühe Mortalität wurden nicht systematisch erfasst, aber es wurden mehrere Fallberichte veröffentlicht13,14. Beim Menschen besteht die Möglichkeit, ein flexibles Intubationsendoskop im Rahmen einer unerwartet schwierigen konventionellen Intubationeinzusetzen 15. Dieser Maßnahme gehen oft verschiedene falsche Intubationen voraus. Diese wiederholten Intubationsversuche sind mit unerwünschten Ereignissen beim Menschen verbunden16,17, insbesondere mit Atemwegskomplikationen 18. Solche Ereignisse sind bei Versuchstieren schädlich, da sie im einfachsten Fall eine Störvariable im Experiment darstellen; Im schlimmsten Fall können sie zum unnötigen Verlust des Tieres führen.

In der vorliegenden Studie wurde ein Modell entwickelt, das auf den Leitlinien für das erwartete schwierige Atemwegsmanagement beim Menschen 15,19,20,21,22,23,24 basiert. Zuvor wurde eine ähnliche Technik zum Erlernen der faseroptischen Intubation in Studien am Menschen beschrieben25,26. Das in diesem Bericht vorgestellte Protokoll zielt darauf ab, ein standardisiertes und einfach anzupassendes Intubationsmodell bereitzustellen, das es auch Nicht-Atemwegsspezialisten ermöglicht, eine erfolgreiche und sichere endotracheale Intubation bei Schweinen durchzuführen.

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Protocol

Die Versuche in diesem Protokoll wurden vom Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz (Koblenz, Deutschland; Zulassungs-Nr. G20-1-135) genehmigt. Die Experimente wurden nach den ARRIVE-Richtlinien durchgeführt. Insgesamt wurden 10 anästhesierte männliche Schweine (Sus scrofa domestica) mit einem Durchschnittsgewicht von 30 kg ± 2 kg und einem Alter von 12-16 Wochen für die vorliegende Studie verwendet.

1. Tierische Vorbereitung

  1. Sorgen Sie für eine normale Umgebung für die Tiere, um Stress zu minimieren. Halten Sie die Nahrung 6 Stunden vor dem geplanten Experiment zurück, um das Aspirationsrisiko zu verringern, aber erlauben Sie den Zugang zu Wasser.
  2. Die Schweine werden mit einer kombinierten Injektion von Midazolam (0,5 mg/kg) und Azaperon (2-3 mg/kg) (siehe Materialtabelle) in den Gesäßmuskel oder Hals mit einer Nadel (20 g) zur intramuskulären Injektion beruhigt. Lassen Sie die Tiere ungestört, bis die Sedierung einsetzt (15-20 min).
    HINWEIS: Abhängig von den nationalen Vorschriften kann die Verabreichung von Betäubungsmitteln einer Prüfung unterzogen werden und die Aufsicht eines ausgebildeten Tierarztes erfordern oder nicht. Konsultieren Sie die örtlichen Behörden, bevor Sie die Experimente planen.
  3. Transportieren Sie die sedierten Tiere von den Ställen ins Labor. Die Transportzeit darf eine angemessene Sedierungszeit (hier 30-60 min) nicht überschreiten. Sorgen Sie für eine ausreichende Wärmespeicherung, damit das Tier nicht unterkühlt (d. h. unter 38 °C), z. B. indem Sie den Körper je nach Außentemperatur mit einer Decke abdecken.
  4. Überwachen Sie mit einem Sensor (siehe Materialtabelle), der am Ohr oder am Schwanz befestigt ist, die periphere Sauerstoffsättigung (SpO2).
  5. Desinfizieren Sie die Haut mit einem Desinfektionsmittel (alkoholisch), bevor Sie eine periphere Venenkanüle (22 G) in eine Ohrvene einführen. Sprühen Sie den Bereich ein, wischen Sie ihn einmal ab, sprühen Sie dann erneut und lassen Sie das Desinfektionsmittel trocknen. Befestigen Sie die Ohrkanüle mit einem Pflaster (siehe Materialtabelle).

2. Anästhesie und mechanische Beatmung

  1. Verabreichen Sie Analgesie durch eine intravenöse Injektion von 4 μg/kg Fentanyl. Induzieren Sie eine Anästhesie mit einer intravenösen Injektion von 3 mg/kg Propofol (siehe Materialtabelle).
    HINWEIS: Aufgrund der Bolusanwendung strömt das Medikament schnell in das aktive Kompartiment und sorgt für einen schnellen Beginn der tiefen Anästhesie.
  2. Legen Sie das Schwein auf eine Trage in Rückenlage und fixieren Sie es mit Bandagen. Tragen Sie Muskelrelaxans durch eine intravenöse Injektion von 0,5 mg/kg Atracurium auf (siehe Materialtabelle).
  3. Starten Sie sofort die nichtinvasive Beatmung über eine Hundebeatmungsmaske (siehe Materialtabelle) oder ähnliche Modelle. Um einen festen Sitz der Maske zu gewährleisten, legen Sie die Eminenz und die Daumen beider Hände auf die Maske, während Sie mit den verbleibenden Fingern einen Kieferstoß ausführen.
    HINWEIS: Beatmungsparameter: FiO 2 (inspiratorischer Sauerstoffanteil) = 100%, maximaler inspiratorischer Druck = <20 cmH 2 0,Atemfrequenz = 18-20 Atemzüge/min, PEEP (positiver endexspiratorischer Druck) = 5 cmH2 0.
  4. Aufrechterhaltung der Anästhesie durch kontinuierliche Infusion von 0,1-0,2 mg/kg/h Fentanyl und 8-12 mg/kg/h Propofol. Beginnen Sie mit der kontinuierlichen Infusion von 5 ml/kg/h ausgewogener Elektrolytlösung (siehe Materialtabelle). Halten Sie ständig eine ausreichende Anästhesietiefe aufrecht.
    HINWEIS: Surrogatparameter dafür sind das Fehlen von Bewegung, das Fehlen eigener Atemanstrengungen nach der Intubation und das Fehlen eines plötzlichen Anstiegs der Herzfrequenz. Vermeiden Sie nach Möglichkeit eine dauerhafte Muskelentspannung, um motorische Reaktionen als Zeichen einer unzureichenden Anästhesietiefe zu ermöglichen.

3. Endotracheale Intubation

  1. Lassen Sie einen Assistenten auf der linken Seite des Kopfes stehen. Lassen Sie die linke Hand des Assistenten den Mund öffnen und kneifen Sie die Zunge nach außen und lassen Sie sie mit einer Kompresse zurück. Bitten Sie den Assistenten, mit dem rechten Zeigefinger auf die rechte Oberlippe zu drücken, um eine bessere Mundöffnung zu erzielen.
  2. Führen Sie eine direkte Laryngoskopie durch. Führen Sie dazu das Laryngoskop (siehe Materialtabelle) in die rechte Mundseite ein und schieben Sie es nach vorne, während Sie die Zunge nach links schieben. Schieben Sie die Spitze des Laryngoskops vor, bis es in der epiglottischen Vallecula ruht.
    HINWEIS: Die Epiglottis verdeckt normalerweise die Stimmritze, indem sie am weichen Gaumen klebt.
  3. Schieben Sie den Kehldeckel vorsichtig mit einem Rohrführungsdraht (siehe Materialtabelle) mit einer sanften Schöpfbewegung von der rechten piriformen Aussparung nach links entlang des weichen Gaumens beiseite.
  4. Geben Sie den Griff des Laryngoskops an den Assistenten weiter, um es in der aktuellen Position zu fixieren.
  5. Nehmen Sie nun das flexible Intubationsendoskop, auf dem bereits ein Endotrachealtubus montiert ist und das mit einem Videomonitor verbunden ist. Führen Sie das Endoskop oral ein und schieben Sie es über den Zungengrund, bis die Stimmritze sichtbar wird.
    HINWEIS: Um ein Beschlagen der Kamera zu vermeiden, wird die vorherige Anwendung von Antibeschlagmitteln (siehe Materialtabelle) empfohlen.
  6. Schieben Sie das Endoskop zwischen den Stimmbändern in die Luftröhre vor. Bestätigen Sie die Anatomie der Luftröhre, indem Sie die Knorpelringe und die Pars membranacea visuell identifizieren. Schieben Sie das Endoskop vor, bis es über der Carina aufliegt. Versuchen Sie, die empfindliche Schleimhaut nicht mit der Spitze des Endoskops zu berühren, um Schwellungen und Blutungen zu vermeiden.
  7. Während Sie die Position des Endoskops beibehalten, schieben Sie den Endotrachealtubus vor, bis er im Kamerabild sichtbar wird.
    HINWEIS: Wenn der Endotrachealtubus nicht durch die Stimmritzenebene vorgeschoben werden kann, besteht die Möglichkeit, dass er sich am Arytenoidknorpel verfangen hat. In diesem Fall muss der Endotrachealtubus 1 cm zurückgezogen und um 90° gedreht werden, bevor er wieder sanft vorgeschoben wird. Bei Bedarf kann dieses Manöver wiederholt werden. Ähnliche Kaliber des flexiblen Intubationsendoskops und des Endotrachealtubus können das Risiko des Auftretens dieses Problems minimieren. Wenn der Endotrachealtubus trotz dieses Manövers nicht vorgeschoben werden kann, ist es wahrscheinlich, dass die subglottische Enge - der engste Teil des Schweinekehlkopfes - nicht passiert werden kann. In diesem Fall muss eine kleinere Endotrachealtubusgröße gewählt werden. Reguläre handelsübliche Endotrachealtuben in den Größen 6,5 cm oder 7,0 cm ID sollten die Stimmritze passieren können, solange keine anatomischen Anomalien vorliegen. Die Anforderungen an die Größe des Endotrachealtubus variieren je nach Ferkelgröße und Rasse.
  8. Ziehen Sie das flexible Intubationsendoskop heraus und behalten Sie dabei die Position des Endotrachealtubus bei.
  9. Blasen Sie die Manschette mit einer 10-ml-Spritze mit 10 ml Luft auf. Kontrollieren Sie den Manschettendruck mit einem Manschettenmanager (Zielwert: 30 cmH2O, siehe Materialtabelle).
  10. Bestätigen Sie die korrekte Platzierung des Endotrachealtubus und eine ausreichende Belüftung durch periodisches und regelmäßiges Ausatmen von Kohlendioxid mittels Kapnographie24 und beidseitige Belüftung durch Auskultation15.
  11. Beginnen Sie mit der mechanischen Beatmung, nachdem Sie den Schlauch mit einem Beatmungsgerät verbunden haben (PEEP = 5 cmH 2 O, Atemfrequenz = variabel, um ein endtidales CO 2 von <6 kPa zu erreichen, normalerweise 30-50 min−1, FiO 2 = 0,4, I:E (Verhältnis von Inspiration zu Exspiration) = 1:2, Atemzugvolumen = 6-8 ml/kg).
  12. Erweitern Sie die Überwachung (z. B. die Einrichtung einer intraarteriellen Blutdruckmessung, die Installation eines zentralvenösen oder pulmonalen arteriellen Katheters27) oder setzen Sie den Eingriff fort.
    HINWEIS: Legen Sie je nach Fragestellung der weiteren Experimente Grenzwerte für die Vitalparameter und Interventionsmöglichkeiten fest und legen Sie das Monitoring entsprechend im Studienprotokoll fest.

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Representative Results

Die endotracheale Intubation wurde an 10 männlichen Schweinen (Alter 12-16 Wochen, Gewicht 30 kg ± 3 kg) in einer prospektiven, randomisierten, kontrollierten Studie durchgeführt. Die Schweine wurden randomisiert in zwei Gruppen eingeteilt: eine wurde konventionell larynoskopisch intubiert (CI-Gruppe) und die andere Gruppe wurde mit Hilfe eines flexiblen Intubationsendoskops intubiert, wie im Protokoll beschrieben (FIE-Gruppe). Die Gruppenzuordnung erfolgte durch Ziehen versiegelter Umschläge. Der Ermittler wurde täglich nach dem Zufallsprinzip zugewiesen.

Die Studie wurde von Anästhesisten mit mehr als 3 Jahren Erfahrung in der Anästhesie, fundierten Kenntnissen des Atemwegsmanagements beim Menschen und weniger als 7 Monaten Erfahrung in der endotrachealen Intubation bei Schweinen durchgeführt, wobei eine Anästhesiekrankenschwester die Intubation unterstützte und die Daten auswertete (n = 2, Alter: 33 Jahre ± 1 Jahr, Erfahrung mit endotrachealer Intubation beim Menschen: >1.000, wache faseroptische Intubation beim Menschen: >100).

Die FIE-Gruppe wurde einer faseroptischen Intubation unterzogen, wie im obigen Protokoll beschrieben. Die CI-Gruppe wurde bis zu Schritt 3.2 des Protokolls identisch mit der FIE-Gruppe behandelt. Danach wurde die folgende Änderung vorgenommen. Nach dem Einführen des Laryngoskops in das epiglottische Vallecula schob der Untersucher die Epiglottis mit einem Endotrachealtubus, in den ein Schlauchführungsdraht eingeführt worden war, mit einer sanften Sturzbewegung von der rechten Piriformis-Aussparung nach links entlang des weichen Gaumens beiseite. Danach wurde dieser Endotrachealtubus zwischen den Stimmbändern in die Luftröhre vorgeschoben. Der Führungsdraht wurde vom Assistenten zurückgezogen, die Manschette des Endotrachealtubus mit einer 10-ml-Spritze aufgeblasen und die mechanische Beatmung gestartet.

Wenn die Sättigung unter SpO2 93% fiel oder eine Fehlstellung der Speiseröhre auftrat, wurde der Intubationsversuch abgebrochen und eine Maskenbeatmung für 3 Minuten durchgeführt. Nach drei gescheiterten Versuchen musste der Praktizierende das Verfahren ändern. Die Zeit wurde für jeden Versuch ab Beginn der Laryngoskopie gezählt.

Der primäre Endpunkt war der Erfolg der Intubation beim ersten Versuch. Die sekundären Endpunkte waren die Zeit bis zur Intubation, gemessen als die Zeit zwischen dem Beginn der Laryngoskopie und dem CO2 -Nachweis im Beatmungsgerät, die Notwendigkeit, das Verfahren zu ändern, und die Beurteilung der Atemwege anhand der POGO-Skala (Percentage of Glottic Opening).

Die statistischen Auswertungen wurden mit handelsüblicher Software durchgeführt (siehe Materialtabelle). Die Normalverteilung wurde mit dem Kolmogorov-Smirnoff-Test28 untersucht. Wenn eine Normalverteilung bestimmt wurde, wurden Gruppenunterschiede unter Verwendung von t-Tests unabhängiger Stichproben29 oder des Mann-Whitney-U-Tests30 für die nicht-parametrische Version analysiert. Die Daten werden als Mittelwert (± Standardabweichung) dargestellt. Korrelationen von Daten auf ordinaler Skala wurden mit dem Spearman-Korrelationskoeffizienten31 untersucht. Es wurde ein Signifikanzniveau von p < 0,05 angenommen. Alle Tests wurden mit explorativer Absicht durchgeführt; Daher sind p-Werte beschreibend. Dennoch wurde p < 0,05 als Indikator für statistische Signifikanz akzeptiert.

Die FIE-Gruppe zeigte beim ersten Versuch eine tendenziell höhere Erfolgsquote als die CI-Gruppe (100% vs. 60%); Insgesamt waren in der FIE-Gruppe weniger Intubationsversuche erforderlich (1,0 ± 0 vs. 1,4 ± 0,548, p = 0,310) (Abbildung 1). In keinem Fall fiel die Sättigung unter 93%, so dass das Verfahren nicht geändert werden musste. Ein zweiter Intubationsversuch war erforderlich, da die Passage der subglottischen Verengung nicht reibungslos möglich war (n = 1) und wegen einer Fehlstellung der Speiseröhre (n = 1).

Insgesamt dauerten erfolgreiche Intubationsversuche in der FIE-Gruppe signifikant länger als in der CI-Gruppe (71,2 s ± 18,336 s vs. 36,8 s ± 18,472 s, p = 0,018). Im Allgemeinen war die Stimmritze gut sichtbar (POGO: 77 % ± 27,1 %), ohne Gruppenunterschiede (FIE 86 % ± 26,077 % vs. KI 68 % ± 27,749 %, p = 0,513). In der konventionellen Intubationsgruppe (KI) waren mehr Versuche zur endotrachealen Intubation erforderlich, dies war jedoch statistisch nicht signifikant (1,0 ± 0 vs. 1,4 ± 0,548, p = 0,310). In der endoskopisch gesteuerten Intubationsgruppe (FIE) dauerte es signifikant länger, bis CO 2 im Beatmungsgerät nachgewiesen wurde (71,2 s ± 18,336 s vs. 36,8 s ± 18,472 s, p = 0,018) (Abbildung 2).

Figure 1
Abbildung 1: Anzahl der Intubationsversuche im Gruppenvergleich. Für die Gruppe, die mit einem flexiblen Intubationsendoskop intubiert wurde, war jeder Intubationsversuch erfolgreich; In der Gruppe, die konventionell intubiert wurde, dauerte es durchschnittlich 1,4 Versuche, bis der Endotrachealtubus richtig platziert werden konnte. Fehlerbalken zeigen die Standardabweichung an. n = 5 (für jede Gruppe). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Figure 2
Abbildung 2: Zeit bis zur CO2 -Detektion im Gruppenvergleich. Für die Gruppe, die mit einem flexiblen Intubationsendoskop intubiert wurde, dauerte es deutlich länger, bis endtidales CO2 nachgewiesen werden konnte, dargestellt als Mittelwert und Standardabweichung. n = 5 (für jede Gruppe). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

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Discussion

In früheren Studien hat unsere Forschungsgruppe bereits spezifische Details zu den translationalen Vorteilen des porcinen Modells 2,27,32,33 beschrieben. Im Allgemeinen sollte die Reduzierung des Stressniveaus des Tieres und unnötiger Schmerzen ein integraler Bestandteil jedes Studienprotokolls sein und ist von größter Bedeutung, um zuverlässig reproduzierbare Daten zu generieren. Daher ist eine wache endoskopisch geführte Intubation des Schweins mit einem zu erwartenden schwierigen Atemweg keine Option.

Es muss darauf hingewiesen werden, dass die Einleitung und Aufrechterhaltung der Anästhesie in Großtiermodellen nur von speziell geschultem Personal oder unter dessen direkter Aufsicht durchgeführt werden sollte. Die Nichtbeachtung dieser Regel bei der Planung und Durchführung solcher Experimente kann zu relevanten Verletzungen, Schmerzen, Stress, Angstzuständen oder zum Tod des Tieres führen. Die korrekte Positionierung des Schweins ist erforderlich, um eine ausreichende Belüftung, eine ausreichende Laryngoskopie und eine erfolgreiche Intubation zu gewährleisten. Die Rückenlage erleichtert den Zugang zum vorgestellten Atemwegsmanagementprotokoll und ermöglicht bei Bedarf eine nachträgliche Instrumentierung, ohne das Tier neu zu positionieren8.

Auch wenn mehrere Intubationsversuche vermieden werden müssen, ist es wichtig, die Maskenbeatmung im Falle eines fehlgeschlagenen Intubationsversuchs wieder aufzunehmen. Es wird empfohlen, den Intubationsversuch abzubrechen, wenn die Sauerstoffsättigung unter 93% sinkt. Die Voroxygenierung über Maskenbeatmung muss wie oben beschrieben durchgeführt werden, um eine ausreichende Sauerstoffreserve bereitzustellen.

Damit der Endotrachealtubus möglichst schonend über die Stimmritzenöffnung hinaus vorgeschoben werden kann, muss ein übermäßiger Kalibersprung zwischen Endoskop und Tubus vermieden werden. Andernfalls besteht ein höheres Risiko, sich an den großen Arytenoidknorpeln zu verfangen8. Flexible Intubation: Die endoskopgestützte endotracheale Intubation dauert deutlich länger, hat aber eine höhere Erfolgsquote beim ersten Versuch. Die Autoren führen die fehlende statistische Signifikanz der Erfolgsrate beim ersten Intubationsversuch auf die geringe Anzahl von Fällen zurück. Nach den Erfahrungen der Autoren sind Fehlintubationen ein häufiges Risiko, insbesondere wenn Nicht-Anästhesisten die Intubation in der Ausbildung durchführen (z.B. Doktoranden). Die Intubation der Speiseröhre, die in dem hier vorgestellten Studienkollektiv einmal vorkam, war möglich, weil der Endotrachealtubus aufgrund der relativen Enge der Atemwege nach dem Einsetzen in das Gesichtsfeld die Glottisansicht unter direkter Laryngoskopie vollständig bedeckte. In beiden zunächst erfolglosen Versuchen konnte der Intubator durch eine Neupositionierung des Laryngoskops bessere Intubationsbedingungen schaffen.

Die erhöhte Dauer hatte in dieser Kohorte keine klinische Bedeutung. Zu keinem Zeitpunkt wurde das Kündigungskriterium – eine Sättigung von weniger als 93% – erreicht. Dies zeigt sich in den Ergebnissen, da eine Verfahrensänderung zu keinem Zeitpunkt unnötig war. Eine vorherige adäquate Beatmung der Maske ist ein entscheidender Schritt, um genügend Zeit für die Platzierung des faseroptischen Endotrachealtubus zu haben, um eine schnelle Entsättigung zu vermeiden34. Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit früheren Studien, in denen konventionelle Intubation und endoskopisch assistierte Intubationen mit unerfahrenen Anbietern verglichenwurden 35. Die verlängerte Dauer der faseroptischen Intubation führen wir darauf zurück, dass man sich nach dem Einsetzen erst wieder neu orientieren muss, während man bei der konventionellen Intubation den Blick auf die Stimmritze behält. Es ist auch wichtig, den Kontakt mit der Schleimhaut mit dem flexiblen Intubationsendoskop während des Vorschubs zu vermeiden. Dies erfordert gelegentliche Korrekturmanöver. Zu guter Letzt ist nach erfolgreicher Platzierung ein Zurückziehen des relativ langen Endoskops erforderlich, was die Zeit bis zum CO2 -Nachweis leicht erhöht.

Die Einschränkung der vorgestellten Ergebnisse besteht darin, dass die Teilnehmer, die die Studie durchführten, Anästhesisten mit einem hohen Maß an Atemwegsexpertise waren. Für die repräsentativen Ergebnisse wählten wir dieses Studienkollektiv als Investigatoren, um Störvariablen durch Lerneffekte zu verhindern36. Mehr als 50 erfolgreiche endotracheale Intubationen sind beim Menschen erforderlich, um eine Erfolgsrate von über 90 % zu erreichen37. Diese Zahlen sind für Nicht-Anästhesisten regelmäßig nicht zu erreichen.

Im Vergleich zum Menschen haben Schweine wahrscheinlich einen schwierigen Atemweg 7,8,9. Eine noch höhere Ausfallrate als bei diesen Ergebnissen war für Nicht-Anästhesisten zu erwarten. Verglichen mit der Lernkurve für die endotracheale Intubation beim Menschen scheint die Erlernbarkeit für die flexible endoskopische Intubation bei Schweinen zugänglicher zu sein35. Es hat auch den Vorteil, dass ein Supervisor im Vergleich zur herkömmlichen Laryngoskopie das Versagen der Intubation sofort erkennen kann, solange ein Videomonitor verwendet wird. Daher wird empfohlen, einen hochauflösenden Monitor zu verwenden, der an das flexible Intubationsendoskop angeschlossen ist, insbesondere wenn diese Technik zum ersten Mal verwendet wird. Dies erleichtert die Supervision erheblich und erhöht den Lerneffekt für die ausführende Person, da die Supervisorin die Technik moderieren kann, ohne die Aufgabe selbst zu übernehmen. Bei der Intubation der Speiseröhre, der häufigsten Komplikation12, zeigt sich das Problem oft erst nach der Beatmung des Magens über eine fehlende Kapnographiekurve, da die Auskultation fälschlicherweise positiv ausfallen kann38. Ein Blähbauch wiederum hat beim Menschen den Nachteil, dass dadurch die funktionelle Restkapazität reduziert wird und nachfolgende Intubationsversuche zu einem schnelleren Sättigungsabfall führen können39.

Nach den Erfahrungen der Autoren ist eine ausreichende Maskenbelüftung bei Schweinen problemlos durchführbar. Die Rate unerwünschter Ereignisse steigt jedoch nach mehreren Fehlversuchen signifikantan 16, und auch die endotracheale Intubation selbst wird nach mehreren Versuchen immer schwieriger40. Anders als beim Menschen ist ein alternatives Atemwegsmanagement mit extraglottischen Atemwegsgeräten oder die Rückkehr zur Spontanatmung15 je nach Studiendesign nicht sinnvoll. Daher sollte immer die geringste Anzahl von endotrachealen Intubationsversuchen zur Sicherung der Atemwege angestrebt werden.

Im Gegensatz zu der bei der konventionellen endotrachealen Intubation eher schwierigen Erlernbarkeit wird die endotracheale Intubation mit einem flexiblen Intubationsendoskop fälschlicherweise als schwer erlernbar angesehen41. Nach bestem Wissen der Autoren wurde die Lernkurve für die endotracheale Intubation mit einem flexiblen Intubationsendoskop mit Hilfe eines Laryngoskops bei anästhesierten Patienten noch nie systematisch untersucht. Johnson et al.42 zeigten in systematischer Forschung, dass 10 wache endoskopisch geführte endotracheale Intubationen ausreichen, um eine sichere, zufriedenstellende Intubationsendoskopie beim Menschen durchzuführen. Dies gilt jedoch für wache, spontan atmende Patienten, die ihre eigenen Schwierigkeitsgrade mitbringen (adäquate Sedierung, ausgeprägter Hustenreiz, tumoröse Veränderungen der oberen Atemwege etc.). Cook et al.36 kamen zu einem ähnlichen Ergebnis. In Ermangelung dieser erschwerenden Umstände ist bei anästhesierten Schweinen ohne andere relevante Atemwegspathologien eine noch steilere Lernkurve zu erwarten. Die Lernkurve beim Menschen flacht ab der fünften Intubation merklich ab (Cook et al.36, Johnson et al.42). Dies ist eine viel steilere Lernkurve als bei der herkömmlichen Intubation.

Ruemmler et al.35 konnten zeigen, dass die endoskopisch assistierte endotracheale Intubation ein Verfahren ist, das für angeleitete Einsteiger nach einer kurzen Einführung relativ einfach durchzuführen ist. Die Novizen waren bei endoskopisch geführten endotrachealen Intubationen sogar schneller als die Anästhesisten in der hier vorgestellten Studie. Den Novizen gelang es in allen Fällen, die Atemwege selbstständig zu sichern, während sie bei der konventionellen endotrachealen Intubation in 13% der Fälle Hilfe benötigten. Die flexible endoskopgestützte endotracheale Intubation stellt somit eine sichere Alternative zur konventionellen endotrachealen Intubation dar, die deutlich weniger invasiv ist als z.B. die transkutane Tracheotomie mit Spontanatmung, die in früheren Studien vorgestellt wurde43. Da die Möglichkeiten einer adäquaten Sauerstoffapplikation unter Spontanatmung aufgrund der begrenzten Compliance bei Schweinen gering sind, glauben die Autoren dieses Berichts, dass die endoskopisch assistierte endotracheale Intubation die sicherste Variante des alternativen Atemwegsmanagements bei Schweinen ist, wenn ein Endotrachealtubus erforderlich ist. Während nicht jede Forschungsgruppe Zugang zu flexiblen Intubationsendoskopen oder die Möglichkeit hat, sie zu verwenden, könnten diejenigen, die dies tun, mehr Tiersicherheit bieten. Die wirtschaftlichen Herausforderungen bei der Anschaffung flexibler Einweg-Intubationsendoskope werden beispielsweise in der Regel durch die Vermeidung von Tierverlusten während einer laufenden Studie und die Möglichkeit, sie während mehrerer Studien wiederzuverwenden, aufgewogen.

Dieses experimentelle Protokoll stellt ein standardisiertes Verfahren für die endoskopisch unterstützte endotracheale Intubation bei Schweinen zur Verfügung. Diese Einstellung ermöglicht ein sicheres Atemwegsmanagement für verschiedene Experimente, die eine endotracheale Intubation erfordern. Dies kann dazu beitragen, das Leiden der Tiere und die Wahrscheinlichkeit unnötiger Verluste zu verringern.

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Disclosures

Das flexible Intubationsendoskop und sein Zubehör wurden vom Hersteller vorbehaltlos nur zu Forschungszwecken zur Verfügung gestellt. Die Autoren erklären keine weiteren finanziellen oder sonstigen Interessenkonflikte.

Acknowledgments

Die Autoren bedanken sich bei Dagmar Dirvonskis für die hervorragende technische Unterstützung.

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

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References

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Medizin Heft 186 Atemwegsmanagement Schwein Tiermodell endotracheale Intubation faseroptisch

Erratum

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
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
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.

Endotracheale Intubation mit einem flexiblen Intubationsendoskop als standardisiertes Modell für ein sicheres Atemwegsmanagement bei Schweinen
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Mohnke, K., Riedel, J., Renz, M.,… More

Mohnke, K., Riedel, J., Renz, M., Rissel, R., Ziebart, A., Kamuf, J., Hartmann, E. K., Ruemmler, R. Endotracheal Intubation Using a Flexible Intubation Endoscope as a Standardized Model for Safe Airway Management in Swine. J. Vis. Exp. (186), e63955, doi:10.3791/63955 (2022).

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