Endotracheal Intubation Using a Flexible Intubation Endoscope as a Standardized Model for Safe Airway Management in Swine

Katja Mohnke; Julian Riedel; Miriam Renz; Ren&#233; Rissel; Alexander Ziebart; Jens Kamuf; Erik Kristoffer Hartmann; Robert Ruemmler

doi:10.3791/63955

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Research Article

使用柔性插管内窥镜作为猪安全气道管理的标准化模型的气管插管

DOI: 10.3791/63955

August 25, 2022

Katja Mohnke¹, Julian Riedel¹, Miriam Renz¹, René Rissel¹, Alexander Ziebart¹, Jens Kamuf¹, Erik Kristoffer Hartmann¹, Robert Ruemmler¹

¹Department of Anesthesiology,University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University

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Summary Abstract Introduction Protocol Representative Results Discussion Disclosures Acknowledgements Materials References Reprints and Permissions

Summary

近年来，猪在研究中的使用有所增加。然而，猪的特点是气道解剖困难。通过演示如何进行内窥镜引导的气管插管，本协议旨在进一步提高实验动物的安全性，以避免动物痛苦和不必要的死亡。

Abstract

气管插管通常是猪模型中需要安全气道或高通气压的各种干预措施的转化研究的基本要求。气管插管是一项具有挑战性的技能，需要最少次数的成功气管插管才能在最佳条件下达到高成功率，这对于非麻醉学研究人员来说通常是无法实现的。由于猪气道解剖结构的特殊，通常可以假设气道困难。无法建立安全的气道可能导致实验动物受伤、不良事件或死亡。使用前瞻性、随机、对照评估方法，已经表明，光纤辅助气管插管需要更长的时间，但比传统插管具有更高的首过成功率，而不会引起临床相关的血氧饱和度下降。该模型为内镜引导的气管插管提供了一种标准化方案，提供了安全的气道，特别是对于在通过直接喉镜进行气管插管技术方面缺乏经验的研究人员。预计该程序将最大限度地减少动物痛苦和不必要的动物损失。

Introduction

气管插管通常是猪模型转化研究的基本要求，用于需要安全气道或高通气压（例如心肺复苏期间通气¹或急性呼吸窘迫综合征²）或要求脑血流不会因声门^上气道装置的内部压迫而受损的各种干预措施3，偶尔在猪4^，⁵的预期困难气道背景下作为替代物传播。

虽然猪的肺生理学显示出与人类相似的特征⁶，但由于猪口腔解剖结构的特定^{差异，有时}保护气道明显更困难7。猪的鼻子开口窄，舌头很大，喉部活动性极强，会厌相对较大，游离端延伸到软腭。在尾部，喉部与气管形成钝角。枸杞软骨大⁸.气道最窄的部分位于声门下⁹层，与儿童¹⁰的气道解剖结构相当。由于猪的喉部活动性很强，因此气管插管末端有可能穿过声带，但喉部只会在尾部移位几厘米，这可能会被误认为是正确的插管8^，¹¹。此外，在处理猪气道管理时，食管插管是一种常见风险¹².

对实验或早期死亡率有相应负面影响的气管插管困难或不可能的发生率尚未系统记录，但已发表几份病例报告¹³^，¹⁴。在人类中，有可能在意外困难的传统插管的情况下使用柔性插管内窥镜¹⁵。在采取这项措施之前，通常会进行各种假插管。这些反复插管尝试与人类的不良事件有关16，¹⁷^，尤其是气道并发症¹⁸。这些事件在试验动物中是有害的，因为在最简单的情况下，它们代表了实验中的一个混杂变量;在最坏的情况下，它们可能导致不必要的动物损失。

本研究根据人类预期困难气道管理指南开发了一个模型¹⁵，¹⁹^，²⁰，²¹，^22，23^，²⁴。以前，在人体研究中已经描述了用于学习光纤插管的类似技术²⁵^，²⁶。本报告中提出的方案旨在提供一种标准化且易于适应的插管模型，该模型还允许非气道专家在猪中进行成功和安全的气管插管。

Protocol

该协议中的实验得到了国家和机构动物护理委员会（Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz，科布伦茨，德国;批准号G20-1-135）的批准。实验是按照ARRIVE指南进行的。总体而言，本研究使用了10头平均体重为30公斤±2公斤，日龄为12-16周的麻醉公猪（Sus scrofa homea）。

1. 动物制备

为动物保持正常的环境，以尽量减少压力。在预定的实验前6小时停止进食以降低误吸风险，但允许获得水。
用针头（20 G）在臀肌或颈部联合注射咪达唑仑（0.5mg / kg）和氮哌隆（2-3mg / kg）（见 材料表）使猪镇静。让动物不受干扰，直到镇静开始（15-20分钟）。
注意:根据国家法规，镇静剂的管理可能会受到审查，并且可能需要也可能不需要训练有素的兽医的监督。在计划实验之前，请咨询地方当局。
将镇静动物从马厩运送到实验室。运输时间不得超过足够的镇静时间（此处为30-60分钟）。确保足够的保温性，使动物不会体温过低（即低于38°C），例如根据外部温度用毯子覆盖身体。
使用夹在耳朵或尾巴上的传感器（见 材料表），监测外周血氧饱和度（SpO₂）。
在将外周静脉套管（22 G）插入耳静脉之前，用消毒剂（酒精）消毒皮肤。喷洒该区域，擦拭一次，然后再次喷洒，让消毒剂干燥。用创可贴固定耳套管（见材料表）。

2.麻醉和机械通气

通过静脉注射 4 μg/kg 芬太尼给予镇痛。通过静脉注射3mg / kg丙泊酚诱导麻醉（见 材料表）。
注意:由于推注，药物迅速涌入活动室，提供快速开始的深度麻醉。
将猪仰卧放在担架上，并用绷带固定。通过静脉注射0.5mg / kg阿曲库铵施用肌肉松弛剂（见 材料表）。
通过狗通气面罩（见材料表）或类似型号立即启动无创通气。为确保面罩紧密贴合，请将鱼际隆起和双手拇指放在面罩顶部，同时用其余手指进行下颌推力。
注意:通气参数:FiO 2（吸气氧分数）= 100%，吸气峰值压力= <20 cmh 2 0，呼吸频率="18-20次呼吸/分钟，PEEP（呼气末正压）= 5 cmH₂ 0。
通过连续输注0.1-0.2mg / kg / h芬太尼和8-12mg / kg / h丙泊酚来维持麻醉。开始连续注入 5 mL/kg/h 的平衡电解质溶液（参见 材料表）。不断保持足够的麻醉深度。
注意:这方面的替代参数是没有运动，插管后缺乏自己的呼吸努力，以及没有心率突然增加。如果可能，避免永久性肌肉松弛，以使运动反应成为麻醉深度不足的征兆。

3.气管插管

让助手站在头部的左侧。让助手的左手张开嘴，向外捏住舌头，然后用压缩来留下。让助手用右手食指向下按压右上唇，以提供更好的张嘴效果。
进行直接喉镜检查。为此，将喉镜（见 材料表）插入口腔右侧，并在将舌头向左推的同时向前推动。推进喉镜的尖端，直到它停留在声门瓣中。
注意:会厌通常粘附在软腭上，从而遮挡声门。
用管导丝（见 材料表）小心地将会厌推到一边，沿着软腭从右侧梨状凹槽向左侧轻轻舀取。
将喉镜的手柄传递给助手，将其固定在当前位置。
现在，使用柔性插管内窥镜，气管插管已经安装在上面，并连接到视频监视器。将内窥镜口服并推进到舌根，直到声门可见。
注意:为避免相机起雾，建议事先使用防雾剂（参见 材料表）。
将声带之间的内窥镜推进到气管中。通过目视识别软骨环和膜部来确认气管的解剖结构。推进内窥镜，直到它位于隆突上方。尽量不要用内窥镜的尖端触摸敏感的粘膜，以免肿胀和出血。
在保持内窥镜位置的同时，推进气管插管，直到它在相机图像中可见。
注意:如果气管插管无法通过声门平面推进，则有可能它已被卡在枸杞软骨上。在这种情况下，气管插管必须抽出 1 厘米并旋转 90°，然后再次轻轻推进。如有必要，可以重复此操作。类似口径的柔性插管内窥镜和气管插管可以将此问题发生的风险降至最低。如果尽管有这种操作仍无法推进气管插管，则声门下狭窄（猪喉最窄的部分）可能无法通过。在这种情况下，需要选择较小的气管插管尺寸。只要不存在解剖异常，内径为 6.5 cm 或 7.0 cm 的常规市售气管插管应该能够通过声门。气管插管尺寸要求因仔猪大小和品种而异。
取出柔性插管内窥镜，同时保持气管插管的位置。
使用 10 mL 注射器，用 10 mL 空气给袖带充气。使用气囊管理器控制气囊压力（目标值:30 cmH₂O，参见 材料表）。
通过二氧化碳监测^仪24定期和定期呼出二氧化碳和通过听诊¹⁵进行双面通气，确认气管插管的正确放置和充分通气。
将管子与呼吸机连接后开始机械通气（PEEP = 5 cmH 2 O，呼吸频率 = 可变以达到 <6 kpa 的潮气末 co 2，通常为 30-50 min⁻¹，FiO 2 = 0.4，I:E（吸气呼气比）= 1:₂，潮气量 = 6-8 mL/kg）。
扩大监测（例如，建立动脉内血压测量，安装中心静脉或肺动脉导管²⁷）或继续干预。
注意:根据进一步实验的问题，定义重要参数和干预选项的极限值，并在研究方案中相应地建立监测。

Representative Results

在前瞻性、随机、对照研究环境中对10头公猪（12-16周龄，体重30公斤±3公斤）进行了气管插管。将猪随机分为两组:一组常规喉镜插管（CI组），另一组通过方案中描述的柔性插管内窥镜辅助插管（FIE组）。小组作业是通过拉密封的信封来完成的。研究者每天随机分配。

该研究由麻醉实习生进行，他们具有3年以上的麻醉经验，对人类气道管理有深刻的了解，并且在猪气管插管方面的经验少于7个月，麻醉护士协助插管并评估数据（n = 2，年龄:33岁±1年，人类气管插管经验: >1，000，人类清醒光纤插管:>100）。

FIE组按照上述方案进行了光纤辅助插管。CI组与FIE组的处理方式相同，直至协议的步骤3.2。之后，进行了以下更改。将喉镜插入声门瓣膜后，检查者用气管插管将会厌推到一边，气管插管中插入导丝，从右侧梨状肌凹槽沿软腭向左侧轻轻俯冲运动。之后，该气管插管在声带之间推进到气管中。导丝由助手抽出，用10mL注射器充气气管插管袖带，开始机械通气。

如果饱和度降至SpO2 93%以下或发生食管错位，则停止插管尝试，并进行面罩通气3分钟。在三次尝试失败后，从业者不得不改变程序。从喉镜检查开始计算每次试验的时间。

主要终点是第一次尝试插管的成功。次要终点是插管时间，测量为喉镜检查开始和呼吸机中检测到CO2 之间的时间，改变程序的需要以及使用声门开放百分比（POGO）量表评估气道。

使用市售软件进行统计分析（见 材料表）。使用柯尔莫哥罗夫-斯米尔诺夫检验28检查正态分布。如果确定正态分布，则使用独立样本29 的 t 检验或非参数版本的曼-惠特尼 U 检验30 分析组差异。数据以平均值（±标准差）表示。使用斯皮尔曼相关系数31 检查序数尺度数据的相关性。假设显著性水平为 p < 0.05。所有测试都是出于探索性意图进行的;因此，p 值是描述性的。尽管如此，p < 0.05被接受为统计显著性的指标。

FIE组在第一次尝试时表现出比CI组更高的成功率趋势（100%对60%）;总体而言，FIE组需要的插管尝试较少（1.0 ± 0 vs 1.4 ± 0.548， p = 0.310）（图1）。在任何情况下，饱和度都不会降至93%以下，因此无需更改程序。需要第二次尝试插管，因为声门下狭窄的通过不可能顺利（n = 1）和食管错位（n = 1）。

总体而言，FIE组成功的插管尝试时间明显长于CI组（71.2 s ± 18.336 s vs. 36.8 s ± 18.472 s，p = 0.018）。一般来说，声门很容易可视化，具有良好的可见性（POGO:77%±27.1%），没有组别差异（FIE 86% ± 26.077% vs. CI 68% ± 27.749%，p = 0.513）。在常规插管组（CI）中，需要更多的气管插管尝试，但这无统计学意义（1.0 ± 0 vs. 1.4 ± 0.548，p = 0.310）。在内窥镜引导的插管组（FIE）中，呼吸机中检测到CO 2需要更长的时间（71.2 s ± 18.336 s vs. 36.8 s ± 18.472 s，p = 0.018）（图2）。

图 1:组比较中的插管尝试次数。 对于使用柔性插管内窥镜插管的组，每次插管尝试都成功;在常规插管组中，平均需要1.4次尝试才能正确放置气管插管。误差线显示标准偏差。n = 5（每组）。请点击此处查看此图的大图。

图 2:组比较中检测到 CO2 的时间。对于使用柔性插管内窥镜插管的组，在检测到潮气末CO2之前需要更长的时间，描述为平均值和标准偏差。n = 5（每组）。请点击此处查看此图的大图。

Discussion

柔性插管内窥镜及其配件由制造商无条件提供，仅用于研究目的。提交人声明没有进一步的财务或其他利益冲突。

Disclosures

Acknowledgements

作者要感谢Dagmar Dirvonskis的出色技术支持。

Materials

仪套麦迪逊 sch 尾部代顿 Mayr GmbH 酒精梅尔松根

Ambu aScope Regular	Ambu GmbH， Medizinprodukte， Bad Nauheim， Germany	一次性光纤外径 5 mm
Ambu aView Monitor	Ambu GmbH， Medizinprodukte， Bad Nauheim， Germany	监测
Atracurium Hikma 50 mg/5mL	Hikma Pharma GmbH， Martinsried	atracurium
Azaperone （Stresnil） 40mg/mL	Lilly Deutschland GmbH， Bad Homburg，德国	azaperone
BD Discardit II Spritze 2、5、10、20 mL	Becton Dickinson S.A. Carretera，Mequinenza Fraga，西班牙
注射器 BD Luer Connecta	Becton Dickinson 输液疗法，AB 赫尔辛堡，施韦登	3 通旋塞阀
BD Microlance 3 20 G	Becton Dickinson S.A. Carretera，Mequinenza Fraga，西班牙	管
Curafix 静脉注射经典	罗曼 &Rauscher International GmbH &Co. KG， Rengsdorf， Germany	套管保留敷料
Engström Carestation	GE Heathcare，美国	呼吸机
芬太尼-杨森 0.05 mg/mL	Janssen-Cilag GmbH，Neuss	芬太尼
Führungsstab， Durchmesser 4.3	Rü	气管插管导引器
IBM SPSS Statistics for Windows，版本 20	IBM SPSS Statistics for Windows，版本 20.0。纽约州阿蒙克：IBM Corp.）	统计软件
Incetomat-line 150 cm	Fresenius， Kabi Deutschland， GmbH	灌注线
Intrafix Primeline	B. Braun Melsungen AG， Melsungen， Germany	输液线
JOZA Einmal Nitril Untersuchungshandschuhe	JOZA， München，德国	一次性手套
喉镜， 45.48.50， KL 2000	Medicon	喉镜手柄
Littmann Classic III 听诊器	3M Deutschland GmbH， Neuss，德国	听诊器
Luer Lock	B.Braun Melsungen AG，德国
Mdisabled Vlieskompresse	Maim GmbH， Neuenkirchen，德国	羊毛压缩固定舌头
Masimo LNCS Adtx SpO₂传感器	Masimo Corporation Irvine， CA 92618 USA	饱和夹
Masimo LNCS TC-I SpO₂ 耳夹传感器	Masimo Corporation Irvine， CA 92618 美国	耳饱和夹
Masimo Radical 7	Masimo Corporation Irvine， Ca 92618 美国	外周氧饱和度
咪达唑仑 15 毫克/3 毫升	哈默尔恩制药有限公司，哈默尔恩，德国	咪达唑仑
Midmark 犬面罩带隔膜的小塑料 FRSCM-0005	Midmark Corp.，美国俄亥俄州	狗通风面罩
Octeniderm farblos	SchüLKE 和德国诺登施泰特	消毒剂
原装 Perfusor 注射器 50 mL	B.Braun Melsungen AG，德国	灌注注射器
Perfusor FM Braun	B.Braun Melsungen AG，德国	注射泵
异丙酚 2% 20 mg/mL（50 mL 烧瓶）	Fresenius， Kabi Deutschland， GmbH	异丙酚
RÜSCH Führungsstab für 内膜导管（ID 5.6 mm）	Teleflex Medical Sdn. Bhd， Malaysia	PVC 涂层管导丝
Rüschelit 超安全透明 >ID 6/6.5 /7.0 mm	Teleflex Medical Sdn. Bhd， Malaysia	气管插管
不锈钢 Macintosh Größe 4	Welch Allyn69604	喉镜刀片
Sterofundin	B.Braun Melsungen AG，德国	平衡电解质溶液
Ultrastop Antibeschlagmittel 瓶，带滴管 25 mL	Sigmapharm Arzneimittel GmbH，奥地利维也纳	防雾剂
Vasofix Safety 22 G-16 G	B.Braun Melsungen AG，德国	静脉导管
VBM 袖带测压计	VBM Medizintechnik GmbH， Sulz a.N.， Germany	袖带压力表
Zelette	Lohmann &Rauscher International GmbH &Co. KG， Rengsdorf，德国	组织拭子

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