新型外科能量设备在甲状腺/甲状旁腺手术中的安全应用受到外科医生的关注。动物实验模型可避免在人体手术中进行不必要的试错。本报告旨在展示用于评估甲状腺/甲状旁腺手术中能量设备安全参数的电生理学和热成像方法。
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摘要
摘要
在甲状腺和甲状旁腺手术中，与传统的钳夹结扎止血相比，外科能量设备（SED）在血供丰富区域可实现更高效的止血。然而，当 SED 在喉返神经（RLN）附近激活时，其产生的热量可能对神经造成不可逆损伤。为了在甲状腺/甲状旁腺手术中安全使用 SED，本文介绍了利用实验性猪模型研究 SED 在标准化电生理学（EP）和热成像（TG）程序中的激活与冷却安全参数。在 EP 安全参数实验中，采用连续术中神经监测（C-IONM）实时显示 RLN 功能。EP 激活研究评估 SED 的安全激活距离；EP 冷却研究评估 SED 的安全冷却时间。在 TG 安全参数实验中，使用热成像相机记录 SED 激活后的温度变化。TG 激活研究评估在干燥或湿润环境中 SED 激活后的侧向热扩散距离，以及是否产生烟雾和飞溅；TG 冷却研究评估冷却时间。这些研究将有助于建立新型 SED 在甲状腺/甲状旁腺手术中的安全参数，并提供避免 RLN 损伤及相关并发症的安全指南。
引言
在甲状腺和甲状旁腺手术中，有效的止血是一个非常重要的问题。近几十年来，甲状腺和甲状旁腺手术最重要的进展之一就是外科能量设备（SEDs）的发展1。在外周血供丰富的区域，SEDs 提供的止血效果优于传统的钳夹结扎技术，可减少术中出血量和手术时间2、术后低钙血症3以及危及生命的术后血肿4。近期研究报道，65.7% 的甲状腺切除术患者使用了 SEDs5，且 SED 的年使用率逐年上升。
然而，在甲状腺和甲状旁腺手术中，与传统技术相比，外科能量设备（SED）在降低喉返神经（RLN）损伤发生率方面尚未被证实具有优越性4,6,7。当SED在神经附近激活时，常会意外地对RLN造成热损伤及侧向热扩散，此类损伤通常较为严重且不可逆。与机械牵拉或压迫性神经损伤相比，热损伤对外部结构的形变较小，但对内部的神经内膜（包括髓鞘和轴突）造成更严重的损害8,9,10,11。这类损伤不仅难以恢复正常的神经功能，且在临床病程中的可逆性也低于牵拉性损伤10,12。此外，热损伤通常对外科医生而言不可见，术中可能难以察觉13,14。因此，外科医生在进行甲状腺和甲状旁腺手术时应充分考虑SED的热效应，以避免发生RLN热损伤。
猪模型最常用于喉返神经（RLN）研究，因为猪的解剖结构和生理特征与人类非常相似15,16,17,18,19,20。实验用猪模型易于操作，来源广泛，且成本较低9。在电生理学（EP）信息方面，术中神经监测（IONM）有助于检测神经损伤机制，并预测术后声带功能21,22,23,24,25,26,27。此外，持续性术中神经监测（CIONM）能够在高风险操作后早期发现神经损伤，因为它可通过重复刺激迷走神经实时反馈神经功能状态28,29,30。关于电生理激活与冷却的研究可确定在接触喉返神经前，使用外科能量设备（SED）时的安全激活距离以及安全冷却时间。在热成像 信息方面，热成像相机有助于评估温度变化（激活与冷却过程），并在SED激活后可视化高温区域31,32,33,34,35。在先前的一项研究中，在猪的CIONM模型中，当组织温度达到60 °C的关键温度时，出现了喉返神经热损伤36。关于热生成（TG）激活与冷却的研究可确定横向热扩散距离、烟雾和飞溅物的产生情况，以及在有或无肌肉接触操作（MTM）的情况下冷却过程中的温度变化。为了在甲状腺/甲状旁腺手术中安全应用SED，本文介绍了一种实验性猪模型研究，旨在通过标准化操作程序探讨SED的电生理学和热成像安全性参数。
方案
动物实验已获得中国台湾高雄医学大学机构动物照护及使用委员会（IACUC）的批准（方案编号：IACUC-110082）。
1. 动物准备与麻醉
- 猪只选择条件：选择3至4月龄、体重18至30 kg的杜洛克-长白猪。
- 实验前准备：在麻醉前禁食8小时，禁水2小时。
- 麻醉诱导：给予 2 mg/kg 替来他明/唑拉西泮 通过 术前30分钟肌肉注射
注意：麻醉诱导期间未使用神经肌肉阻滞剂。 - 气管导管选择：临床常规使用一根6.0 mm的商品化肌电图（EMG）气管导管（记录电极）。
- 插管：在俯卧位下，由麻醉医师在直接喉镜辅助下插入记录电极。本研究中，气管导管固定于24 cm处，通过呼气末二氧化碳（etCO₂）监测确认位置2通过监测和胸部听诊来确保导管位置适当。
- 麻醉维持：将猪仰卧位固定，伸展颈部，并固定气管插管。设置潮气量为8至12 mL/kg，呼吸频率为15至20次/分钟。使用1%至2%七氟烷维持全身麻醉。
注意：麻醉维持期间未使用神经肌肉阻滞剂。 - 实验过程中，除持续监测动物核心体温外，还需确保实验环境温度处于适当范围内。若动物出现体温下降，应立即给予保温支持，例如使用加热毯。
2. 动物操作（图1 和 图2）
- 确认手术麻醉平面。
- 皮肤切口：在胸骨上方1 cm处的皮肤做一长度为15 cm的横向颈部切口（图1A).
- 将皮下瓣抬高至舌骨水平。
- 分离带状肌 通过 采用正中入路，向两侧牵拉以暴露甲状软骨、环状软骨、气管环和甲状腺。
注意：进行甲状腺研究时，需仔细且整齐地解剖带状肌的边缘。 - 暴露后，双侧解剖胸锁乳突肌（SCMs）图1B).
注意：进行电生理研究时，需仔细且整齐地解剖 SCM 的边缘。 - 双侧识别、暴露并沿喉返神经（RLNs）和迷走神经（VNs）进行解剖图2).
注意：IONM 可协助完成此步骤。 - 按照第4步和第5步进行EP和TG实验。
- 实验结束后，将仔猪置于4%–6%七氟烷中，并通过过量注射替来他明/唑拉西泮（6 mg/kg）实施人道安乐死。
3. 外科能量器械（SEDs）信息与设置
- 有关 SED 的详细信息，请参见材料表。
注：本研究使用先进的双极 SED（记为装置 A）来演示 EP 和 TG 研究。
4. 电生理学（EP）研究
- 持续术中神经监测设置（图3）
注意：确保记录电极已按步骤1.5所述进行插管。- 将接地电极安装在手术切口区域之外。
- 安装刺激电极：在迷走神经（VN）一侧安装一个2.0 mm的自动周期性刺激（APS）电极。
- 将所有电极连接至互连盒，并检查互连盒是否已连接至监测系统（神经完整性监测系统），且监测系统的电源已开启（图3A）。
- 确认监测系统显示电极已正确连接。
- 选择监测页面，然后点击高级设置。
- 点击APS，将APS刺激设置为慢速1次/分钟、快速1次/秒，报警限值设置为幅度50%和2000 µV，潜伏期10%。然后点击确定完成设置。
注意：其他列的设置取决于实验人员。 - 在事件列中点击事件捕获，并将事件阈值设为100 µV。
注意：图3B展示了步骤4.1.5–4.1.7的操作流程。 - 找到迷走APS刺激列，将刺激电流设为1.0 mA。点击基线，屏幕右侧将弹出一个新窗口“建立APS基线”。
- 输入会话标题和会话备注。选择待测试通道，系统将自动进行20次测量。基线幅度和潜伏期将自动计算并显示。若基线正确，则点击接受。
注意：图3C展示了步骤4.1.8–4.1.9的操作流程。 - 在迷走APS刺激列中点击快进图标以开始测试。每次诱发电位（EP）实验后，点击脉冲图标以停止记录。
- 选择报告页面，并将报告输出格式设置为保存至USB设备。
注意：示例C-IONM报告见图3D。
- 诱发电位激活研究（图4）
- 在开始实验前制定实验方案。
注意：图4A展示了一个常见的诱发电位激活研究方案示例，可根据手术能量设备（SED）特性进行调整。对于具有激活周期的某些仪器，单次激活时间为一个激活周期，通常为2–4秒。大多数SED无激活周期，单次激活时间为3秒。 - 5 mm激活距离测试：
- 将SED置于距离喉返神经（RLN）5 mm处的软组织上，并激活SED（单次激活）。
- 观察肌电图（EMG）变化。除非出现显著的EMG幅度变化，否则在同一激活距离重复操作三次。
注意：图4B展示了5 mm激活距离测试。
- 2 mm激活距离测试：
- 将SED置于靠近喉返神经（RLN）1 mm处的软组织上，并激活SED（单次激活）。
- 观察肌电图（EMG）变化。除非出现显著的EMG幅度变化，否则在同一激活距离重复操作三次。
- 1 mm激活距离测试：
- 将SED置于距离喉返神经（RLN）1 mm处的软组织上，并激活SED（单次激活）。
- 观察肌电图（EMG）变化。除非出现显著的EMG幅度变化，否则在同一激活距离重复操作三次。
- 若在步骤4.2.2–4.2.4期间观察到EMG幅度显著下降，则停止喉返神经实验。持续记录实时EMG信号20–60分钟，以判断神经损伤是否可逆。（图4C）
- 手动将实验结果记录为表格形式（表1）。
- 在开始实验前制定实验方案。
- 诱发电位冷却研究（图5）
- 在开始实验前制定实验方案。
注意：图5A展示了一个常见的诱发电位冷却研究方案示例，可根据手术能量设备（SED）特性进行调整。 - 5秒冷却时间测试：
- 对胸锁乳突肌（SCM）施加SED单次激活。等待并冷却5秒后，用SED尖端接触喉返神经（RLN）。
- 观察肌电图（EMG）变化。除非出现显著的EMG幅度变化，否则在同一冷却时间重复操作三次。
- 2秒冷却时间测试：
- 对胸锁乳突肌（SCM）施加SED单次激活。等待并冷却2秒后，用SED尖端接触喉返神经（RLN）。
- 观察肌电图（EMG）变化。除非出现显著的EMG幅度变化，否则在同一冷却时间重复操作三次。
注意：图5B展示了2秒冷却时间测试。
- 立即进行肌肉接触操作（MTM）测试：
- 对胸锁乳突肌（SCM）施加SED单次激活。迅速（约1秒）用SCM另一部位接触SED的激活表面（MTM，图5C）。
- MTM后立即用SED尖端接触喉返神经（RLN），并观察肌电图（EMG）变化。除非出现显著的EMG幅度变化，否则在同一冷却时间重复操作三次。
- 不进行肌肉接触操作（MTM）的测试：
- 对胸锁乳突肌（SCM）施加SED单次激活。不进行MTM，立即用SED尖端接触喉返神经（RLN）。
- 观察肌电图（EMG）变化。除非出现显著的EMG幅度变化，否则在同一冷却时间重复操作三次。若观察到EMG幅度显著下降，则执行步骤4.3.6。
- 若观察到EMG幅度显著下降，则停止喉返神经实验。随后，持续监测实时EMG反应至少20分钟，以判断喉返神经损伤是否可逆。（图5D）
- 手动将实验结果记录为表格形式（表2）。
- 在开始实验前制定实验方案。
5. 热重分析（TG）研究
- 设置热成像系统（图6）。
注意：热成像相机的温度灵敏度范围为-20 °C 至 650 °C。图像每秒更新一次。- 将相机放置在距离目标组织50 cm处，与实验台成60°角（图6A）。
注意：在热成像相机测量的操作视野中，温度根据颜色标尺显示。屏幕上温度最高的位置用"+"符号标记，并显示其对应温度（图6B） - 选择视频模式，然后按下采集按钮。
注意：热成像相机持续以视频形式记录监测过程。
- 将相机放置在距离目标组织50 cm处，与实验台成60°角（图6A）。
- 进行TG研究的动物准备工作：
- 使用热成像相机记录实验区域的背景温度。背景温度应在25 ± 2 °C范围内（图6C）。若背景温度超出此范围，请调节实验室空调温度后重新测试。
- SED激活的标准带状肌厚度：按照步骤2.3所述准备TG研究用的带状肌。SED激活的标准带状肌厚度为5 mm（图6D）。
- TG激活研究（图6和图7）
- 干燥环境测试：用干燥纱布擦拭猪带状肌表面。
- 干燥环境下全刀片测试（图7A）：
- 使用SED夹持带状肌，刀片完全接触组织（图6E）。
- 评估最大激活温度：单次激活后，测量期间屏幕上显示的最高温度（图7B）。
- 评估侧向热扩散：测量单次激活后60 °C等温线的直径。
- 评估烟雾和飞溅：单次激活后，当屏幕上的最高温度超过60 °C时，记录屏幕上是否出现烟雾和飞溅现象。在不同区域重复五次测量。
注意：仅在干燥环境下的全刀片测试中评估最大激活温度。
- 干燥环境下三分之一（1/3）刀片测试（图7C）：
- 使用SED以前端1/3长度的刀片夹持带状肌（图6F）。按照步骤5.3.1.1的方法评估侧向热扩散、烟雾和飞溅（图7D）。在不同区域重复五次测量。
- 干燥环境下全刀片测试（图7A）：
- 湿润环境测试：在激活SED前，将猪带状肌浸入无菌水中3秒。
- 湿润环境下全刀片测试（图7E）：使用SED以全刀片长度夹持带状肌，并按照步骤5.3.1.1的方法评估侧向热扩散（图7F）、烟雾和飞溅。在不同区域重复五次测量。
- 湿润环境下三分之一（1/3）测试（图7G）：使用SED以前端1/3长度的刀片夹持带状肌，并按照步骤5.3.1.1的方法评估侧向热扩散、烟雾（图7H）和飞溅。在不同区域重复五次测量。
- 手动将实验结果记录为表格（表3）。
- 干燥环境测试：用干燥纱布擦拭猪带状肌表面。
- TG冷却研究（图8）
- 干燥环境：如步骤5.3.1所述，用干燥纱布擦拭猪带状肌表面。
注意：在TG冷却研究中，所有激活均在干燥环境下使用全刀片进行。 - 评估无MTM时的最短冷却时间：在使用SED全刀片对带状肌进行单次激活后，开始记录冷却时间，直至屏幕上最高温度低于60 °C。在不同区域重复五次测量。
注意：在测量SED刀片单次激活后以及与MTM接触后的冷却时间和温度时，需用纱布覆盖SED激活区域及MTM接触区域，以避免这些区域的高温在TG屏幕上被检测到，从而干扰实际待测温度。 - 评估MTM接触后的刀片温度：在使用SED全刀片对带状肌进行单次激活后，迅速（约1秒）用带状肌的另一部位接触SED的激活面（图8A）。然后在刀片张开并离开带状肌后立即记录其温度（图8B）。
- 评估有MTM时的最短冷却时间：在完成步骤5.4.3后，当温度高于60 °C时，开始记录冷却时间，直至屏幕上最高温度低于60 °C。在不同区域重复五次测量。
- 手动将实验结果记录为表格（表4）。
- 干燥环境：如步骤5.3.1所述，用干燥纱布擦拭猪带状肌表面。
6. 数据解读
- 以表格形式列出电穿孔（EP）和热消融（TG）的安全参数，并标注烟雾和飞溅情况。
注：此处以表格形式展示SED的EP和TG安全参数，烟雾和飞溅分别用*和#符号标记。在EP和TG研究中，最终结果列出最大值，如表5所示。
结果
对每只仔猪进行了动物手术，并识别了解剖结构，如图1和图2所示。根据图1和图2所示的标准操作流程，若干结构被整齐地解剖（胸锁乳突肌和带状肌），并仔细准备（喉返神经和迷走神经）。本研究中测试的SED设备见补充表格。按照方案部分所述的标准操作流程，可在动物实验中建立SED设备的安全参数。
电生理学（EP）研究
CIONM 包含三个主要部分：刺激电极、记录电极和监测系统（图 3A）。在确认 CIONM 系统可用后，可充分记录电生理学研究过程中的信号变化（图 3D）。
EP激活研究：EP激活研究的方案如图4A所示。安全激活距离定义为在大于该距离的位置对SED进行单次激活，且不引起明显的EMG幅值变化。EP激活研究中APS EMG信号的记录结果如图4C所示。EP激活研究实验结果的一个示例如表1所示。最终的解释结果见表5。
EP冷却研究：EP冷却研究方案如图5A所示。安全冷却时间定义为单次SED激活后进行冷却的时间超过该时长，不会引起明显的EMG波幅变化。在单次SED激活后立即进行持续1秒的MTM，根据是否出现明显的EMG波幅变化来判断SED是否安全。EP激活研究的APS EMG信号记录如图5D所示。EP冷却研究实验结果的一个示例如表2所示。最终解释结果见表5。
热成像（TG）研究
标准化的热成像系统设置如图6A所示。温度显示、最高温度标记（“+”符号）以及颜色标尺如图6B所示。实验区域的背景温度记录如图6C所示。条状肌肉被制备为标准的5 mm厚度，如图6D所示。整片刀形结构及三分之一刀形结构的定义如图6E、F所示。
TG激活研究：在干燥环境下使用完整刀头测试最高温度，结果如表3所示。TG激活研究包含四种组合：干燥环境下的完整刀头测试（图7A、B）、干燥环境下三分之一刀头测试（图7C、D）、湿润环境下的完整刀头测试（图7E、F）以及湿润环境下三分之一刀头测试（图7G、H）。与干燥环境相比，在湿润环境下TG成像屏幕上更容易出现热量飞溅和侧向热扩散现象。当使用完整刀头或三分之一刀头激活时，不同电外科器械（SED）因其止血机制不同，表现出不同的侧向热扩散范围以及烟雾/飞溅物形成模式。热扩散距离定义为单次激活后，60 °C等温线与SED刀头之间的最远距离。实验结果见表3，最终分析解释见表5。
TG 冷却研究：安全冷却时间定义为单次激活 SED 后持续冷却超过该时间，且 TG 屏幕上的温度完全降至 60 °C 以下。MTM（图 8A）是一种良好的冷却方法，可在 TG 成像屏幕下快速降低温度。在单次激活 SED 后立即执行 1 秒的 MTM，根据刀片温度是否超过 60 °C，分别判断 SED 是否安全（图 8B）。实验结果包括无 MTM 时的最短冷却时间、MTM 后的刀片温度以及有 MTM 时的最短冷却时间，如表 4所示。最终的判断结果如表 5所示。
数据解读
根据实验获得的数据，SED的安全参数将被整合到一个表格中（表5展示了使用高级双极SED（在材料表中记为设备A）所收集的数据）。设备A是本研究中用于检测的设备之一。该数据表明，当外科医生使用此类SED时，应保持足够的安全距离和充分的冷却时间，根据不同的操作环境和不同的夹持长度进行调整，观察是否出现不规则的热扩散模式（如冒烟或飞溅），并在单次激活后以及完成MTM操作后立即评估SED的温度。
图1：皮肤切口及胸锁乳突肌的解剖分离。（A）在胸骨上方1 cm处做一条15 cm长的横向颈部皮肤切口。（B）将带状肌向外侧牵开，以显露甲状软骨、环状软骨、气管环和甲状腺。缩写：SCM = sternocleidomastoid muscle，STM = strap muscles，TC = thyroid cartilage，CC = cricoid cartilage，Thyroid = thyroid gland。请点击此处查看该图的放大版本。
图 2：识别并暴露喉返神经（*）和迷走神经（#）。 缩写：SCM = 胸锁乳突肌，S = 带状肌，TG = 甲状腺，RLN = 喉返神经，VN = 迷走神经。 请点击此处查看此图的放大版本。
图3：C-IONM设置与记录。（A）C-IONM电极的设置：记录电极——插入6# EMG气管插管；刺激电极——安装在迷走神经（VN）上（*）；接地电极——安装于手术切口外。所有电极均连接至监测系统。（B）APS刺激的高级设置。（C）在Vagus APS Stim列中设置刺激电流并开始获取基线，基线潜伏期和振幅将在新窗口中自动测试和计算（建立APS基线）。（D）C-IONM报告示例。缩写：APS = automatic periodic stimulation，EMG = electromyography，ETT = endotracheal tube，C-IONM = continuous intraoperative neural monitoring，RLN = recurrent laryngeal nerve，VN = vagus nerves。请点击此处查看该图的放大版本。
图 4：喉返神经电生理激活研究流程图。 （A）在不同距离下，从近端（尾侧）至远端（头侧）分段对喉返神经（RLN）进行单次激活测试。若在近端段5 mm距离处连续三次激活测试后肌电图（EMG）反应无变化，则在2 mm距离处进行下一次测试。若在2 mm距离处重复测试后EMG反应仍保持稳定，则最终安全性测试将在1 mm距离处进行，或直接将手术能量设备（SED）探头接触喉返神经。若任一测试后观察到EMG波幅显著下降，则该侧喉返神经实验结束，并持续监测EMG反应至少20分钟。（B）在距离左侧喉返神经5 mm处测试SED。（C）进行激活研究时的自动周期性刺激（APS）肌电信号。缩写：SED = surgical energy device，RLN = recurrent laryngeal nerve，EMG = electromyographic，APS = automatic periodic stimulation。 请点击此处查看该图的放大版本。
图5：EP冷却研究方案流程图。（A）测试从喉返神经（RLN）的近端（尾侧）段向远端（头侧）段进行。在同侧胸锁乳突肌（SCM）上进行SED激活（白色箭头）并经过不同冷却时间后，将SED头端接触RLN（黄色星号）持续5秒。若在三次5秒冷却时间测试后肌电图（EMG）反应仍无变化，则进行2秒冷却时间测试。若重复测试后EMG反应仍保持不变，则通过在单次或双次激活后立即以或不以接触动作为前提，将SED头端接触RLN进行最终安全性测试（星号）。（B）打开SED头端，使其接触RLN上内部无涂层部分。（C）接触动作（星号）指激活后快速接触/冷却胸锁乳突肌（SCM）。（D）进行冷却研究时的APS肌电图信号。缩写：RLN = 喉返神经，SCM = 胸锁乳突肌，EMG = 肌电图。请点击此处查看该图的放大版本。
图6：热成像系统设置。（A）相机放置于距离目标组织50 cm处，与实验台呈60°角。（B）使用热成像相机测量手术区域。温度根据颜色标尺显示，屏幕上最高温度以“+”号标记。（C）记录实验区域的背景温度。（D）用于SED激活的标准带状肌厚度为5 mm。（E）在干燥环境中进行整刀片测试。（F）在干燥环境中进行三分之一（1/3）刀片测试。缩写：SED = 外科能量设备。请点击此处查看该图的放大版本。
图7：TG激活研究。（A，B）A：干燥环境下整刀片测试；B：TG图像，激活过程中最高激活温度超过60 °C。（C，D）C：干燥环境下三分之一（1/3）刀片测试；D：TG图像，激活后观察到飞溅现象（绿色箭头）。（E）湿润环境下整刀片测试；（F）TG图像，与干燥环境相比，观察到更明显的侧向热扩散（白色箭头）。（G）湿润环境下三分之一（1/3）刀片测试。（H）TG图像，与干燥环境相比，烟雾（蓝色箭头）更为明显。缩写：TG = 热成像。 请点击此处查看该图的放大版本。
图8：使用MTM的TG冷却研究。（A）将SED的整个刀片置于带状肌上（黄色虚线圈）并单次激活后，迅速用带状肌的另一部位接触（约1秒）SED的激活表面。（B）TG图像显示刀片张开后，SED刚离开带状肌时的温度。当温度高于60 °C时，开始记录冷却时间，直至屏幕上最高温度降至低于60 °C。缩写：TG = 热成像，MTM = 肌肉坚韧操作，SED = 外科能量设备。请点击此处查看该图的放大版本。
| 神经编号 | 5 mm， | 2 mm， |
| 振幅状态 | 振幅状态 | |
| Nerve 1 | 稳定 (3) | 稳定 (3) |
| Nerve 2 | 稳定 (3) | 稳定 (3) |
| Nerve 3 | 稳定 (3) | 稳定 (3) |
| LOS，信号丢失；括号中的数字为测试次数 | ||
表1：电生理（EP）激活研究。 这是一项电生理（EP）激活研究的结果之一。每个距离均重复检测三次，直至肌电图（EMG）信号减弱或消失。每条标准电极距离（SED）均对三条神经进行检测。本数据使用设备A（材料表）获得。
| 神经编号 | 5 秒， | 2 秒， | 无肌触操作时立即检测， |
| 幅度状态 | 幅度状态 | 幅度状态 | |
| Nerve 1 | 稳定 (3) | 稳定 (3) | 信号丢失 (1) |
| Nerve 2 | 稳定 (3) | 稳定 (3) | 47% 幅度下降 (2) |
| Nerve 3 | 稳定 (3) | 稳定 (3) | 信号丢失 (2) |
| MTM，肌触操作；LOS，信号丢失；括号中的数字为测试次数 | |||
表2：电生理学（EP）冷却实验。 这是一项EP冷却实验的结果之一。每个距离均重复检测三次，直至肌电图（EMG）信号减弱或消失。在本实验中，也对MTM进行了检测。每个SED均用三条神经进行检测。本数据使用设备A（材料表）获得。
| 最大激活温度 (°C) | |||||
| 刀片 | 测试 1 | 测试 2 | 测试 4 | 测试 5 | 最大值 |
| 整段刀片 | 74.7 | 73.5 | 72.3 | 74.1 | 77.4 |
| 侧向热扩散距离（干燥环境）(mm) | |||||
| 刀片 | 测试 1 | 测试 2 | 测试 4 | 测试 5 | 最大值 |
| 整段刀片 | 3.7 | 5.2 | 4.9 | 4.2 | 5.3 |
| 三分之一刀片 | 4.2 | 4.7 | 4.5 | 5.0# | 5.2# |
| 侧向热扩散距离（湿润环境）(mm) | |||||
| 刀片 | 测试 1 | 测试 2 | 测试 4 | 测试 5 | 最大值 |
| 整段刀片 | 5.2*# | 4.3# | 6.7 | 4.6# | 6.7*# |
| 三分之一刀片 | 3.9*# | 4.5# | 5.1# | 5.7*# | 5.7*# |
| * 含烟雾；# 含飞溅 | |||||
表3：热成像（TG）激活研究。 这是其中一项TG激活研究的结果。每次激活均在相机下检测五次。该数据使用设备A（材料表）获得。
| 无MTM时的最短冷却时间（降至60 °C）(s) | ||||
| 测试1 | 测试2 | 测试3 | 测试4 | 测试5 |
| 6 | 5 | 5 | 6 | 6 |
| MTM处理后的刀片温度（°C） | ||||
| 测试1 | 测试2 | 测试3 | 测试4 | 测试5 |
| 66.4 | 44.7 | 65.3 | 61.5 | 51.8 |
| 有MTM时的最短冷却时间（降至60 °C）(s) | ||||
| 测试1 | 测试2 | 测试3 | 测试4 | 测试5 |
| 2 | - | 2 | 1 | - |
表4：热成像（TG）冷却研究。 这是TG冷却研究的结果之一。每次激活均在相机下重复检测五次，并记录冷却时间。该数据使用设备A（材料表）获得。
| EP 安全参数 | Device A |
| 激活距离 | 2 mm |
| 冷却时间 | 2 $ s |
| TG 安全参数 | Device A |
| 激活温度 @ | 77.4 °C |
| 侧向热扩散距离 | |
| 干燥条件：整个刀片（三分之一刀片） | 5.3 mm (5.2# mm) |
| 湿润条件：整个刀片（三分之一刀片） | 6.7 mm*# (5.7*# mm) |
| 冷却时间 | |
| 无 MTM | 6 s |
| 使用 MTM 时（MTM 后刀片温度） | 2 s (66.4 °C) |
| $ 使用 MTM 冷却 SED 后无 EMG 信号丢失；@ 在干燥环境中使用整个刀片； | |
| * 伴有烟雾；# 伴有飞溅；MTM，肌肉触碰操作 | |
表5：电生理学（EP）和热成像（TG）安全性参数。 本表汇总了本研究中评估的EP和TG安全性参数。该数据使用设备A（材料表）获得。
讨论
SED 的研发基于甲状腺外科医生在甲状腺手术中实现有效止血的期望。然而，SED 产生的高温是一个不容忽视的风险因素。随着 SED 的使用日益普遍，神经热损伤的发生率也将随之增加。因此，使用 SED 的甲状腺外科医生有责任了解如何安全地操作该设备。然而，通过在人体中反复进行试错来验证安全参数并不可取，因此动物实验的价值得以凸显。此外，建立标准化的实验流程对于定性与定量评估 SED 可能产生的热效应至关重要15,17，从而最大限度地为甲状腺外科医生提供安全操作的指导依据。
在本研究中，多个步骤需要特别注意。在EP研究中，神经肌肉阻滞剂可能干扰神经监测过程中的肌电图信号，因此在麻醉诱导和维持期间不应使用。在TG研究中，应移除除SED测试以外的其他热源。当热源无法移除时（例如冷却研究的激活区域或MTM后的肩胛舌骨肌），必须使用纱布遮挡非测试热源。在TG研究中，应确认SED在激活前的温度处于背景参考温度范围内（25 ± 2 °C）；若超出该范围，则需采取冷却措施，并在实验开始前确认刀片处于干燥状态。
既往多项研究已对各种甲状腺手术器械在激活和冷却过程中的 EP15,37,38,39,40,41,42,43 和 TG31,32 安全参数进行了定义。本方案不仅整合了以往经验，还进一步优化并标准化了操作流程。在 EP 研究中，一旦手术能量器械在无安全临界距离或安全冷却时间的情况下被激活，神经将遭受不可逆且迅速的损伤。在 TG 研究中，我们观察到 60 °C 的等温场以及烟雾/喷溅物的产生。外科医生可借此更深入地理解在不同激活环境和不同抓持范围内热能扩散的模式。
本研究仍存在一些局限性。首先，环境温度与手术室内的温度并不相同，且仔猪的体温也不同于人体体温。其次，猪模型的结果可能并不完全适用于所有人类临床实践；动物实验研究不仅可为外科医生提供无法从人体获得的手术能量设备（SED）信息，还可作为有价值的科研平台，为未来新开发的 SED 建立热损伤相关数据。这些信息有助于外科医生在甲状腺和甲状旁腺手术中选择能够减少热损伤的器械和手术策略。
本文展示了使用动物实验的标准操作流程，使甲状腺外科医生能够更全面地了解：(1) 电外科器械（SEDs）的安全激活距离和冷却时间；(2) 电外科器械激活时产生的最高温度；以及 (3) 可能对神经造成损伤的不规则侧向热扩散、烟雾和组织飞溅现象。
披露
作者声明，本研究是在不存在任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行的。
致谢
本研究得到了中国台湾高雄医学大学附设医院（KMUH109-9M44）、高雄市小港医院/高雄医学大学研究发展中心（KMHK-DK(C)110009、I-109-04、H-109-05、I-108-02）以及中国台湾科技部（MOST 109-2628-B-037-014、MOST 110-2314-B-037-104-MY2、MOST 110-2314-B-037-120）的资助。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 自动周期性刺激（APS） | Medtronic, Jacksonville, FL | 2.0 mm | |
| 高级双极外科能量设备（SEDs） | Medtronic, Minneapolis, MN | LigaSure Exact Dissector（设备A） | 发生器：Valleylab LS10能量平台 功率设置：默认 |
| 双极电凝 | 发生器：ForceTriad能量平台 功率设置：30瓦 | ||
| 杜洛克-长白猪 | 3–4月龄；体重18–30 kg | ||
| 肌电图（EMG）气管插管（ETT） | Medtronic, Jacksonville, FL | #6 NIM标准管 | 记录电极 |
| 铁磁性SEDs | Domain Surgical, Salt Lake City, Utah | FMwand和Fmsealer | 发生器：FMX G1发生器 功率设置：FMwand（最大45）；Fmsealer（最大3） |
| 混合型SEDs （超声与高级双极SEDs） | Olympus Co Inc, Tokyo, Japan | Thunderbeat | 发生器：Thunderbeat发生器ESG USG 400 功率设置：SEAL&CUT模式（1级）；SEAL模式（3级） |
| 单极电凝 | 发生器：ForceTriad能量平台 功率设置：15瓦 | ||
| 神经完整性监测（NIM）系统 | Medtronic, Jacksonville, FL | NIM 3.0 | 术中神经监测（IONM）设备 |
| 七氟烷 | 1%至2%用于麻醉维持 | ||
| 替来他明/唑拉西泮 | 2 mg/kg用于麻醉诱导 | ||
| 热成像相机 | Ezo Corp., 中国台湾 | Thermal camera D4A（384x288像素） | 热图像记录设备 |
| 超声SEDs | Ethicon, Johnson and Johnson, Cincinnati, OH | Harmonic Focus+ | 发生器：Ethicon Endo-Surgery Generator G11 功率设置：5级 |
| 超声SEDs | Medtronic, Minneapolis, MN | Sonicision | 发生器：Sonicision可重复使用发生器 功率设置：最大功率模式（55 kHz） |
参考文献
- Wang, J. J., et al. Improving voice outcomes after thyroid surgery - review of safety parameters for using energy-based devices near the recurrent laryngeal nerve. Front Endocrinol. 12, 793431(2021).
- Cakabay, B., et al. LigaSure versus clamp-and-tie in thyroidectomy: a single-center experience. Advances in Therapy. 26 (11), 1035-1041 (2009).
- Chiang, F. Y., et al. Comparison of hypocalcemia rates between LigaSure and clamp-and-tie hemostatic technique in total thyroidectomies. Head & Neck. 41 (10), 3677-3683 (2019).
- Liu, C. -H., et al. Comparison of surgical complications rates between LigaSure small jaw and clamp-and-tie hemostatic technique in 1,000 neuro-monitored thyroidectomies. Frontiers in Endocrinology. 12, 313(2021).
- Moran, K., et al. Energy vessel sealant devices are associated with decreased risk of neck hematoma after thyroid surgery. Updates in Surgery. 72 (4), 1135-1141 (2020).
- Pacilli, M., et al. Energy based vessel sealing devices in thyroid surgery: a systematic review to clarify the relationship with recurrent laryngeal nerve injuries. Medicina. 56 (12), 651(2020).
- Garas, G., et al. Which hemostatic device in thyroid surgery? A network meta-analysis of surgical technologies. Thyroid. 23 (9), 1138-1150 (2013).
- Wu, C. W., et al. Intraoperative neuromonitoring for the early detection and prevention of RLN traction injury in thyroid surgery: A porcine model. Surgery. 155 (2), 329-339 (2014).
- Wu, C. -W., et al. Intraoperative neural monitoring in thyroid surgery: lessons learned from animal studies. Gland Surgery. 5 (5), 473-480 (2016).
- Dionigi, G., et al. Severity of recurrent laryngeal nerve injuries in thyroid surgery. World Journal of Surgery. 40 (6), 1373-1381 (2016).
- Wu, C. W., et al. Recurrent laryngeal nerve (RLN) injury in thyroid surgery: lessons learned from the intraoperative neural monitoring (IONM). International Journal of Head and Neck Science. 1 (1), 19-26 (2017).
- Dionigi, G., et al. Recurrent laryngeal nerve injury in video-assisted thyroidectomy: lessons learned from neuromonitoring. Surg Endosc. 26 (9), 2601-2608 (2012).
- Dionigi, G. Energy based devices and recurrent laryngeal nerve injury: the need for safer instruments. Langenbeck's Archives of Surgery. 394 (3), 579-580 (2009).
- Kern, K. A. Medicolegal analysis of errors in diagnosis and treatment of surgical endocrine disease. Surgery. 114 (6), 1167-1174 (1993).
- Wu, C. W., et al. Intra-operative neural monitoring of thyroid surgery in a porcine model. Journal of Visualized Experiments. (144), e57919(2019).
- Wu, C. W., et al. Investigation of optimal intensity and safety of electrical nerve stimulation during intraoperative neuromonitoring of the recurrent laryngeal nerve: a prospective porcine model. Head & Neck. 32 (10), 1295-1301 (2010).
- Dionigi, G., et al. Safety of energy based devices for hemostasis in thyroid surgery. Gland Surgery. 5 (5), 490(2016).
- Björck, G., et al. New animal model for assessment of functional laryngeal motor innervation. Ann Otol Rhinol Laryngol. 121 (10), 695-699 (2012).
- Wu, C. W., et al. Feasibility of intraoperative neuromonitoring during thyroid surgery using transcartilage surface recording electrodes. Thyroid. 28 (11), 1508-1516 (2018).
- Wu, C. W., et al. Transcutaneous recording during intraoperative neuromonitoring in thyroid surgery. Thyroid. 28 (11), 1500-1507 (2018).
- Chiang, F. Y., et al. The mechanism of recurrent laryngeal nerve injury during thyroid surgery--the application of intraoperative neuromonitoring. Surgery. 143 (6), 743-749 (2008).
- Randolph, G. W., et al. Electrophysiologic recurrent laryngeal nerve monitoring during thyroid and parathyroid surgery: international standards guideline statement. Laryngoscope. 121, 1-16 (2011).
- Wu, C. -W., et al. Informed consent for intraoperative neural monitoring in thyroid and parathyroid surgery - consensus statement of the International Neural Monitoring Study Group. Frontiers in Endocrinology. 12 (1598), (2021).
- Chiang, F. Y., et al. Standardization of intraoperative neuromonitoring of recurrent laryngeal nerve in thyroid operation. World Journal of Surgery. 34 (2), 223-229 (2010).
- Wu, C. W., et al. International neuromonitoring study group guidelines 2018: Part II: Optimal recurrent laryngeal nerve management for invasive thyroid cancer-incorporation of surgical, laryngeal, and neural electrophysiologic data. Laryngoscope. 128, 18-27 (2018).
- Schneider, R., et al. International neural monitoring study group guideline 2018 part I: Staging bilateral thyroid surgery with monitoring loss of signal. Laryngoscope. 128, 1-17 (2018).
- Wu, C. W., et al. Training courses in laryngeal nerve monitoring in thyroid and parathyroid surgery-The INMSG Consensus Statement. Frontiers in Endocrinology. 12, 705346(2021).
- Dionigi, G., et al. Continuous monitoring of the recurrent laryngeal nerve in thyroid surgery: a critical appraisal. International Journal of Surgery. 11, 44-46 (2013).
- Schneider, R., et al. A new anchor electrode design for continuous neuromonitoring of the recurrent laryngeal nerve by vagal nerve stimulations. Langenbecks Archives of Surgery. 394 (5), 903-910 (2009).
- Sinclair, C. F., et al. Clarifying optimal outcome measures in intermittent and continuous laryngeal neuromonitoring. Head & Neck. 44 (2), 460-471 (2021).
- Hayami, M., et al. Steam induced by the activation of energy devices under a wet condition may cause thermal injury. Surgical Endoscopy. 34 (5), 2295-2302 (2020).
- Hayami, M., et al. Lateral thermal spread induced by energy devices: a porcine model to evaluate the influence on the recurrent laryngeal nerve. Sure Endosc. 33 (12), 4153-4163 (2019).
- Smith, C. T., Zarebczan, B., Alhefdhi, A., Chen, H. Infrared thermographic profiles of vessel sealing devices on thyroid parenchyma. Journal of Surgical Research. 170 (1), 64-68 (2011).
- Seehofer, D., et al. Safety and efficacy of new integrated bipolar and ultrasonic scissors compared to conventional laparoscopic 5-mm sealing and cutting instruments. Surgical Endoscopy. 26 (9), 2541-2549 (2012).
- Kim, F. J., et al. Temperature safety profile of laparoscopic devices: Harmonic ACE (ACE), Ligasure V (LV), and plasma trisector (PT). Surgical Endoscopy. 22 (6), 1464-1469 (2008).
- Lin, Y. C., et al. Electrophysiologic monitoring correlates of recurrent laryngeal nerve heat thermal injury in a porcine model. Laryngoscope. 125 (8), 283-290 (2015).
- Chávez, K. V., et al. Safety assessment of the use of ultrasonic energy in the proximity of the recurrent laryngeal nerve in a porcine model. The American Journal of Surgery. 215 (1), 186-190 (2018).
- Wu, C. W., et al. Recurrent laryngeal nerve safety parameters of the H armonic F ocus during thyroid surgery: Porcine model using continuous monitoring. The Laryngoscope. 125 (12), 2838-2845 (2015).
- Huang, T. Y., et al. Safety parameters of ferromagnetic device during thyroid surgery: Porcine model using continuous neuromonitoring. Head Neck. 42 (10), 2931-2940 (2020).
- Dionigi, G., et al. Safety of LigaSure in recurrent laryngeal nerve dissection-porcine model using continuous monitoring. The Laryngoscope. 127 (7), 1724-1729 (2017).
- Huang, T. -Y., et al. Safety of Ligasure exact dissector in thyroidectomy with continuous neuromonitoring: a porcine model. Gland Surgery. 9 (3), 702(2020).
- Kim, H. K., Chai, Y. J., Lee, H. Y., Kim, H. Y., Dionigi, G. Comparing the safety of harmonic ACE and ACE+ around the recurrent laryngeal nerve in swine models. Annals of Surgical Treatment Research. 94 (6), 285-290 (2018).
- Kwak, H. Y., et al. Thermal injury of the recurrent laryngeal nerve by THUNDERBEAT during thyroid surgery: findings from continuous intraoperative neuromonitoring in a porcine model. Journal of Surgical Research. 200 (1), 177-182 (2016).
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