ERRATUM NOTICE
Important: There has been an erratum issued for this article. Read more …
Summary
Användningen av grisar i forskning har ökat de senaste åren. Ändå kännetecknas grisar av svår luftvägsanatomi. Genom att demonstrera hur man utför endoskopiskt styrd endotrakeal intubation syftar detta protokoll till att ytterligare öka försöksdjurens säkerhet för att undvika djurs lidande och onödig död.
Abstract
Endotrakeal intubation är ofta ett grundkrav för translationell forskning i svinmodeller för olika ingrepp som kräver en säkrad luftväg eller högt ventilationstryck. Endotrakeal intubation är en utmanande färdighet som kräver ett minimalt antal framgångsrika endotrakeala intubationer för att uppnå en hög framgångsgrad under optimala förhållanden, vilket ofta är ouppnåeligt för icke-anestesiologiska forskare. På grund av den specifika svinluftvägsanatomin kan en svår luftväg vanligtvis antas. Omöjligheten att upprätta en säker luftväg kan leda till skada, biverkningar eller dödsfall hos försöksdjuret. Med hjälp av en prospektiv, randomiserad, kontrollerad utvärderingsmetod har det visats att fiberoptisk assisterad endotrakeal intubation tar längre tid men har en högre första passage-framgång än konventionell intubation utan att orsaka kliniskt relevanta droppar i syremättnad. Denna modell presenterar en standardiserad regim för endoskopiskt styrd endotrakeal intubation, vilket ger en säker luftväg, särskilt för forskare som är oerfarna i tekniken för endotrakeal intubation via direkt laryngoskopi. Detta förfarande förväntas minimera djurens lidande och onödiga djurförluster.
Introduction
Endotrakeal intubation är ofta ett grundläggande krav för translationell forskning i svinmodeller för olika ingrepp som kräver en säker luftväg eller högt ventilationstryck (såsom ventilation under hjärt-lungräddning1 eller akut andnödssyndrom2) eller kräver att cerebralt blodflöde inte äventyras genom intern kompression av supraglottiska luftvägsanordningar3 , som ibland fortplantas som alternativ i samband med en förväntad svår luftväg hos svin 4,5.
Medan lungfysiologin hos grisar visar liknande egenskaper som hos människor6, är det ibland betydligt svårare att säkra luftvägarna7 på grund av specifika skillnader i svinets orotrakeala anatomi. En gris nos har en smal öppning med en mycket stor tunga, struphuvudet är extremt mobilt och struplocket är relativt stort, med en fri ände som sträcker sig till den mjuka gommen. Caudalt bildar struphuvudet en trubbig vinkel med luftstrupen. Arytenoidbrosken är stora8. Den smalaste delen av luftvägarna ligger på subglottisk nivå9, jämförbar med luftvägsanatomin hos barn10. Eftersom struphuvudet hos grisar är mycket rörligt finns det risk för att änden av endotrakealröret passerar genom stämbanden, men struphuvudet kommer bara att förskjutas kaudalt med upp till flera centimeter, vilket kan misstas för en korrekt intubation 8,11. Dessutom är esofageal intubation en vanlig risk vid hantering av svinluftvägar12.
Frekvensen av svåra eller omöjliga endotrakeala intubationer med motsvarande negativ inverkan på experimentet eller tidig dödlighet har inte registrerats systematiskt, men flera fallrapporter har publicerats13,14. Hos människor finns det möjlighet att använda ett flexibelt intubationsendoskop i samband med en oväntat svår konventionell intubation15. Olika falska intubationer föregår ofta denna åtgärd. Dessa upprepade intubationsförsök är förknippade med biverkningar hos människor16,17, särskilt luftvägskomplikationer18. Sådana händelser är skadliga hos försöksdjur eftersom de i det enklaste fallet utgör en förvirrande variabel i experimentet. I värsta fall kan de leda till onödig förlust av djuret.
Den aktuella studien har utvecklat en modell baserad på riktlinjerna för förväntad svår luftvägshantering hos människor 15,19,20,21,22,23,24. Tidigare har en liknande teknik beskrivits för inlärning av fiberoptisk intubation i humanstudier25,26. Protokollet som presenteras i denna rapport syftar till att tillhandahålla en standardiserad och lättanpassad intubationsmodell som också gör det möjligt för icke-luftvägsspecialister att utföra framgångsrik och säker endotrakeal intubation hos grisar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Experimenten i detta protokoll godkändes av den statliga och institutionella djurvårdskommittén (Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz, Koblenz, Tyskland; godkännande nr G20-1-135). Experimenten genomfördes enligt ARRIVE-riktlinjerna. Totalt användes 10 sövda hangrisar (Sus scrofa domestica) med en medelvikt på 30 kg ± 2 kg och 12-16 veckors ålder för den aktuella studien.
1. Beredning av djur
- Behåll en normal miljö för djuren för att minimera stress. Håll mat 6 timmar före det planerade experimentet för att minska risken för aspiration, men ge tillgång till vatten.
- Söva svinen med en kombinerad injektion av midazolam (0,5 mg/kg) och azaperon (2-3 mg/kg) (se materialtabell) i glutealmuskeln eller halsen med en nål (20 G) för intramuskulär injektion. Lämna djuren ostörda tills sederingen sätter in (15-20 min).
OBS: Beroende på nationella bestämmelser kan administrering av sederande medel bli föremål för granskning och kan eller inte kräva övervakning av en utbildad veterinär. Rådgör med de lokala myndigheterna innan du planerar experimenten. - Transportera de sederade djuren från stallet till laboratoriet. Transporttiden får inte överstiga tillräcklig sederingstid (här 30-60 min). Se till att det hålls tillräckligt med värme så att djuret inte blir hypotermt (dvs. under 38 °C), till exempel genom att täcka kroppen med en filt beroende på utomhustemperaturen.
- Använd en sensor (se materialtabell) fastklämd i örat eller svansen och övervaka den perifera syremättnaden (SpO2).
- Desinficera huden med ett desinfektionsmedel (alkoholhaltigt) innan du sätter in en perifer venkanyl (22 G) i en öronven. Spraya området, torka en gång, spraya sedan igen och låt desinfektionsmedlet torka. Säkra öronkanylen med ett plåster (se materialförteckning).
2. Anestesi och mekanisk ventilation
- Administrera analgesi genom en intravenös injektion av 4 μg/kg fentanyl. Inducera anestesi med en intravenös injektion av 3 mg/kg propofol (se Materialtabell).
OBS: På grund av bolusapplikationen översvämmar läkemedlet snabbt in i det aktiva facket, vilket ger en snabb start av djupbedövning. - Placera grisen på en bår i ryggläge och fixa den med bandage. Applicera muskelavslappnande medel genom en intravenös injektion av 0,5 mg/kg atrakurium (se Materialförteckning).
- Starta omedelbart noninvasiv ventilation via en hundventilationsmask (se Materialförteckning) eller liknande modeller. För att säkerställa en tät passform av masken, placera thenarens eminens och tummarna på båda händerna ovanpå masken medan du utför käfttryck med de återstående fingrarna.
OBS: Ventilationsparametrar: FiO 2 (inandningssyrefraktion) = 100%, toppinandningstryck = <20 cmH 2 0, andningsfrekvens = 18-20 andetag/min, PEEP (positivt slututandningstryck) = 5 cmH20. - Behåll anestesi genom kontinuerlig infusion av 0,1-0,2 mg/kg/h fentanyl och 8-12 mg/kg/h propofol. Börja infusera med 5 ml/kg/h balanserad elektrolytlösning (se Materialförteckning) kontinuerligt. Ständigt upprätthålla ett tillräckligt djup av anestesi.
OBS: Surrogatparametrar för detta är frånvaron av rörelse, bristen på egna andningsinsatser efter intubation och frånvaron av en plötslig ökning av hjärtfrekvensen. Om möjligt, undvik permanent muskelavslappning för att möjliggöra motoriska reaktioner som ett tecken på otillräckligt anestesidjup.
3. Endotrakeal intubation
- Låt en assistent stå på vänster sida av huvudet. Låt assistentens vänstra hand öppna munnen och nyp tungan utåt och vänster med en kompress. Be assistenten att trycka ner höger överläpp med höger pekfinger för att ge en bättre munöppning.
- Utför direkt laryngoskopi. För att göra detta, sätt in laryngoskopet (se materialförteckning) i höger sida av munnen och tryck det framåt medan du trycker tungan åt vänster. För fram laryngoskopets spets tills den vilar i epiglottic vallecula.
OBS: Epiglottis döljer vanligtvis glottis genom att hålla sig till den mjuka gommen. - Tryck försiktigt struplocket åt sidan med en rörstyrande tråd (se materialtabell) med en lätt skoprörelse från höger piriform urtag till vänster längs den mjuka gommen.
- För handtaget på laryngoskopet till assistenten för att fixa det i nuvarande läge.
- Ta nu det flexibla intubationsendoskopet på vilket ett endotrakealt rör redan har monterats och som är anslutet till en videomonitor. Sätt in endoskopet oralt och för det över tungans botten tills glottis visualiseras.
OBS: För att undvika imma på kameran rekommenderas föregående applicering av imdämpande medel (se materialförteckning). - För endoskopet mellan stämbanden in i luftstrupen. Bekräfta luftrörets anatomi genom att visuellt identifiera broskringarna och pars membranacea. För fram endoskopet tills det vilar ovanför carina. Försök att inte röra den känsliga slemhinnan med endoskopets spets för att undvika svullnad och blödning.
- Medan du behåller endoskopets position, fortsätt endotrakealröret tills det blir synligt i kamerabilden.
OBS: Om endotrakealröret inte kan avanceras genom det glottiska planet finns det en möjlighet att det har fastnat på arytenoidbrosket. I detta fall måste endotrakealtuben dras ut 1 cm och roteras 90° innan den försiktigt går framåt igen. Vid behov kan denna manövrering upprepas. Liknande kalibrer av flexibelt intubationsendoskop och endotrakealt rör kan minimera risken för att detta problem uppstår. Om endotrakealröret inte kan avanceras trots denna manöver är det troligt att den subglottiska smalheten - den smalaste delen av svinstruphuvudet - inte kan passeras. I detta fall måste en mindre endotrakealtubstorlek väljas. Vanliga kommersiellt tillgängliga endotrakealtuber i storlekarna 6,5 cm eller 7,0 cm ID bör kunna passera glottis så länge inga anatomiska avvikelser är närvarande. Endotrakeala rörets storlekskrav varierar beroende på grisstorlek och ras. - Dra ut det flexibla intubationsendoskopet samtidigt som endotrakealrörets position bibehålls.
- Använd en 10 ml spruta och blås upp manschetten med 10 ml luft. Kontrollera manschetttrycket med en manschetthanterare (målvärde: 30 cmH2O, se Materialförteckning).
- Bekräfta korrekt placering av endotrakealtuben och tillräcklig ventilation genom periodisk och regelbunden utandning av koldioxid via kapnografi24 och dubbelsidig ventilation via auskultation15.
- Starta mekanisk ventilation efter anslutning av slangen till en ventilator (PEEP = 5 cmH 2 O, andningsfrekvens = variabel för att uppnå en endtidal CO 2 på <6 kPa, vanligtvis 30-50 min−1, FiO 2 = 0,4, I:E (inspirations-till-utgångsförhållande) = 1:2, tidalvolym = 6-8 ml/kg).
- Utöka övervakningen (t.ex. upprättandet av en intraarteriell blodtrycksmätning, installationen av en central venös eller pulmonell artärkateter27) eller fortsätt med interventionen.
OBS: Beroende på frågan om de ytterligare experimenten, definiera gränsvärden för vitala parametrar och interventionsalternativ och upprätta övervakningen i enlighet därmed i studieprotokollet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Endotrakeal intubation utfördes på 10 hangrisar (ålder 12-16 veckor, vikt 30 kg ± 3 kg) i en prospektiv, randomiserad, kontrollerad studieinställning. Grisarna randomiserades i två grupper: en var konventionellt laryngoskopiskt intuberad (CI-grupp) och den andra gruppen intuberades med hjälp via ett flexibelt intubationsendoskop som beskrivs i protokollet (FIE-gruppen). Gruppuppgiften gjordes genom att dra förseglade kuvert. Utredaren tilldelades slumpmässigt dagligen.
Studien utfördes av anestesiologiska praktikanter med mer än 3 års erfarenhet av anestesi, djup kunskap om luftvägshantering hos människor och mindre än 7 månaders erfarenhet av endotrakeal intubation hos grisar, med en anestesisjuksköterska som hjälpte intubation och bedömde data (n = 2, ålder: 33 år ± 1 år, erfarenhet av endotrakeal intubation hos människor: >1,000, vaken fiberoptisk intubation hos människor: >100).
FIE-gruppen genomgick fiberoptisk assisterad intubation enligt beskrivningen i protokollet ovan. CI-gruppen behandlades identiskt med FIE-gruppen fram till steg 3.2 i protokollet. Därefter gjordes följande ändring. Efter att ha fört in laryngoskopet i epiglottic vallecula, sköt undersökaren struplocket åt sidan med ett endotrakealt rör, i vilket en rörstyrtråd hade satts in, med en mild svepande rörelse från höger piriformis urtag till vänster längs den mjuka gommen. Därefter avancerade detta endotrakealrör mellan stämbanden i luftstrupen. Styrtråden drogs tillbaka av assistenten, manschetten på endotrakealröret blåstes upp med en 10 ml spruta och mekanisk ventilation startades.
Om mättnaden sjönk under SpO2 93% eller matstrupen felställning inträffade, avbröts försöket till intubation och maskventilation utfördes i 3 minuter. Efter tre misslyckade försök var utövaren tvungen att ändra proceduren. Tiden räknades för varje försök från början av laryngoskopin.
Det primära effektmåttet var framgången med intubation vid första försöket. De sekundära effektmåtten var tiden till intubation, mätt som tiden mellan starten av laryngoskopin och CO 2-detektion i ventilatorn, behovet av att ändra proceduren och bedömningen av luftvägarna med hjälp av procentandelen glottisk öppning (POGO) skala.
Statistiska analyser utfördes med kommersiellt tillgänglig programvara (se Materialförteckning). Normalfördelningen undersöktes med Kolmogorov-Smirnoff-test28. Om en normalfördelning bestämdes analyserades gruppskillnader med t-test av oberoende prover29 eller Mann-Whitney U-test30 för den icke-parametriska versionen. Data presenteras som medelvärde (± standardavvikelse). Korrelationer av ordinära skaldata undersöktes med hjälp av Spearmans korrelationskoefficient31. En signifikansnivå på p < 0,05 antogs. Alla tester utfördes med utforskande avsikt; Därför är p-värden beskrivande. Ändå accepterades p < 0,05 som en indikation på statistisk signifikans.
FIE-gruppen visade en tendens till en högre framgångsgrad vid första försöket än CI-gruppen (100% mot 60%); sammantaget krävdes färre försök att intubera i FIE-gruppen (1,0 ± 0 vs. 1,4 ± 0,548, p = 0,310) (figur 1). Under inga omständigheter sjönk mättnaden under 93%, så det var inte nödvändigt att ändra proceduren. Ett andra försök till intubation krävdes eftersom passagen av den subglottiska förträngningen inte var möjlig smidigt (n = 1) och på grund av esofageal felställning (n = 1).
Sammantaget tog framgångsrika intubationsförsök betydligt längre tid i FIE-gruppen än i CI-gruppen (71,2 s ± 18,336 s vs. 36,8 s ± 18,472 s, p = 0,018). I allmänhet var glottis lätt att visualisera med god synlighet (POGO: 77% ± 27.1%), utan gruppskillnader (FIE 86% ± 26.077% vs. CI 68% ± 27.749%, p = 0.513). I den konventionella intubationsgruppen (CI) krävdes fler försök till endotrakeal intubation, men detta var inte statistiskt signifikant (1,0 ± 0 vs. 1,4 ± 0,548, p = 0,310). I den endoskopiskt styrda intubationsgruppen (FIE) tog det betydligt längre tid för CO 2 att detekteras i ventilatorn (71,2 s ± 18,336 s vs. 36,8 s ± 18,472 s, p = 0,018) (figur 2).
Figur 1: Antal intubationsförsök i gruppjämförelse. För gruppen som intuberades med hjälp av ett flexibelt intubationsendoskop var varje intubationsförsök framgångsrikt; I gruppen som var konventionellt intuberad tog det i genomsnitt 1,4 försök innan endotrakealtuben kunde placeras korrekt. Felstaplar visar standardavvikelsen. n = 5 (för varje grupp). Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Tid fram till CO2-detektering i gruppjämförelse. För gruppen som intuberades med hjälp av ett flexibelt intubationsendoskop tog det betydligt längre tid innan endtidal CO2 kunde detekteras, avbildad som medelvärde och standardavvikelse. n = 5 (för varje grupp). Klicka här för att se en större version av denna figur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I tidigare studier har vår forskargrupp redan beskrivit specifika detaljer om de translationella fördelarna med svinmodellen 2,27,32,33. I allmänhet bör minskning av djurets stressnivå och onödig smärta vara en integrerad del av alla studieprotokoll och är avgörande för att generera tillförlitligt reproducerbara data. Därför är vaken endoskopiskt styrd intubation av grisen med en förväntad svår luftväg inte ett alternativ.
Det måste påpekas att inducering och upprätthållande av anestesi i stora djurmodeller endast bör utföras av specialutbildad personal eller under deras direkta övervakning. Underlåtenhet att följa denna regel vid planering och genomförande av sådana experiment kan leda till relevant skada, smärta, stress, ångest eller död för djuret. Korrekt positionering av grisen krävs för att säkerställa tillräcklig ventilation, adekvat laryngoskopi och framgångsrik intubation. Den bakre positionen underlättar enkel åtkomst till det presenterade luftvägshanteringsprotokollet och möjliggör efterföljande instrumentering, om nödvändigt, utan att flytta djuret8.
Även om flera intubationsförsök måste undvikas är det viktigt att återuppta maskventilationen i händelse av ett misslyckat intubationsförsök. Att avbryta intubationsförsöket rekommenderas när syremättnaden minskar under 93%. Preoxygenering via maskventilation måste utföras enligt beskrivningen ovan för att ge en tillräcklig syrereserv.
För att endotrakealtuben ska kunna föras fram så försiktigt som möjligt förbi den glottiska öppningen måste ett överdrivet kaliberhopp mellan endoskopet och röret undvikas. Annars är det större risk att fastna på de stora arytenoidbrosken8. Flexibel intubation endoskopassisterad endotrakeal intubation tar betydligt längre tid men har en högre första försök framgång. Författarna tillskriver bristen på statistisk signifikans av framgångsgraden vid det första intubationsförsöket till det lilla antalet fall. Enligt författarnas erfarenhet är falska intubationer en vanlig risk, särskilt om icke-anestesiologer utför intubationen under utbildning (t.ex. doktorander). Esofagusintubation, som inträffade en gång i studiekollektivet som presenteras här, var möjligt eftersom endotrakealröret helt täckte glottisvyn under direkt laryngoskopi på grund av luftvägarnas relativa smalhet efter införande i synfältet. I båda initialt misslyckade försök kunde intubatorn skapa bättre intubationsförhållanden genom att flytta laryngoskopet.
Den ökade varaktigheten hade ingen klinisk signifikans i denna kohort. Inte vid något tillfälle uppnåddes uppsägningskriteriet - en mättnad på mindre än 93%. Detta visas i resultaten eftersom en procedurändring var onödig när som helst. Tidigare adekvat maskventilation är ett viktigt steg för att ge tillräckligt med tid för fiberoptisk endotrakealtubplacering för att undvika snabb desaturation34. Dessa resultat överensstämmer med tidigare studier som jämför konventionell intubation och endoskopiskt assisterade intubationer med oerfarna leverantörer35. Vi tillskriver den långvariga varaktigheten av fiberoptisk intubation till det faktum att man först måste omorientera igen efter införandet, medan man med konventionell intubation behåller en bild av glottis. Det är också viktigt att undvika kontakt med slemhinnan med det flexibla intubationsendoskopet under avancemang. Detta kräver enstaka korrigerande manövrer. Sist men inte minst, efter framgångsrik placering krävs indragning av det relativt långa endoskopet, vilket ökar tiden till CO 2-detektion något.
Begränsningen av de presenterade resultaten är att deltagarna som genomförde studien var anestesiologer med hög luftvägsexpertis. För de representativa resultaten valde vi detta studiekollektiv som utredare för att förhindra förvirrande variabler genom inlärningseffekter36. Mer än 50 framgångsrika endotrakeala intubationer krävs hos människor för att uppnå en framgångsgrad på över 90%37. Dessa siffror är regelbundet omöjliga att uppnå för icke-anestesiologer.
Jämfört med människor har grisar sannolikt en svår luftväg 7,8,9. En ännu högre felfrekvens än i dessa resultat kan förväntas för icke-anestesiologer. Jämfört med inlärningskurvan för endotrakeal intubation hos människor verkar lärbarheten för flexibel endoskopisk intubation hos grisar mer tillgänglig35. Det har också fördelen, jämfört med konventionell laryngoskopi, att en handledare omedelbart kan känna igen intubationsfel så länge en videomonitor används. Därför rekommenderas att använda en högupplöst bildskärm ansluten till det flexibla intubationsendoskopet, särskilt när du använder denna teknik för första gången. Detta underlättar handledningen mycket och ökar inlärningseffekten för den som utför den eftersom handledaren kan moderera tekniken utan att själv ta över uppgiften. Vid esofageal intubation, den vanligaste komplikationen12, blir problemet ofta uppenbart först efter ventilation av magen via en saknad kapnografikurva eftersom auskultation kan vara falskt positiv38. En uppblåst mage har i sin tur nackdelen hos människor att den funktionella restkapaciteten reduceras som ett resultat, och efterföljande intubationsförsök kan leda till en snabbare minskning av mättnad39.
Enligt författarnas erfarenhet är tillräcklig maskventilation lätt genomförbar hos grisar. Frekvensen av biverkningar ökar dock signifikant efter flera misslyckade försök16, och även endotrakeal intubation i sig blir allt svårare efter flera försök40. Till skillnad från hos människor är alternativ luftvägshantering med extraglottiska luftvägsenheter eller återgång till spontanandning15 inte rimligt beroende på studiedesignen. Därför bör det lägsta antalet endotrakeala intubationsförsök för att säkra luftvägarna alltid eftersträvas.
I motsats till den ganska svåra inlärningsförmågan med konventionell endotrakeal intubation anses endotrakeal intubation med hjälp av ett flexibelt intubationsendoskop felaktigt vara svårt att lära sig41. Så vitt författarna vet har inlärningskurvan för endotrakeal intubation med hjälp av ett flexibelt intubationsendoskop med hjälp av ett laryngoskop hos sövda patienter aldrig undersökts systematiskt. Johnson et al.42 visade i systematisk forskning att 10 vakna endoskopiskt styrda endotrakeala intubationer är tillräckliga för att utföra en säker, tillfredsställande intubationsendoskopi hos människor. Detta gäller emellertid vakna patienter som andas spontant, som ger sina egna svårighetsgrader (adekvat sedering, den uttalade uppmaningen att hosta, tumörförändringar i övre luftvägarna etc.). Cook et al.36 kom till en liknande slutsats. I avsaknad av dessa försvårande omständigheter förväntas en ännu brantare inlärningskurva hos sövda grisar utan andra relevanta luftvägspatologier. Inlärningskurvan hos människor planar ut märkbart från den femte intubationen (Cook et al.36, Johnson et al.42). Detta är en mycket brantare inlärningskurva än med konventionell intubation.
Ruemmler et al.35 kunde visa att endoskopiskt assisterad endotrakeal intubation är ett ingrepp som är relativt enkelt att utföra för guidade nybörjare efter en kort introduktion. Noviserna var ännu snabbare på endoskopiskt styrda endotrakeala intubationer än anestesiologerna i studien som presenteras här. Noviserna lyckades säkra luftvägarna självständigt i alla fall, medan de behövde hjälp i 13% av fallen med konventionell endotrakeal intubation. Den flexibla endoskopassisterade endotrakeala intubationen utgör således ett säkert alternativ till konventionell endotrakeal intubation som är signifikant mindre invasiv än exempelvis transkutan trakeotomi med spontanandning, vilket presenterats i tidigare studier43. Eftersom möjligheterna till adekvat syretillförsel vid spontanandning är låga på grund av begränsad följsamhet hos grisar, anser författarna till denna rapport att endoskopiskt assisterad endotrakeal intubation är den säkraste varianten av alternativ luftvägshantering hos grisar om en endotrakealtub krävs. Även om inte alla forskargrupper kan ha tillgång till flexibla intubationsendoskop eller förmågan att använda dem, kan de som gör det ge mer djursäkerhet. De ekonomiska utmaningarna med att förvärva flexibla intubationsendoskop för engångsbruk, till exempel, uppvägs vanligtvis av förebyggande av djurförluster under en pågående prövning och möjligheten att återanvända dem under flera försök.
Detta experimentella protokoll tillhandahåller ett standardiserat förfarande för endoskopiskt assisterad endotrakeal intubation hos grisar. Denna inställning möjliggör säker luftvägshantering för olika experiment som kräver endotrakeal intubation. Detta kan bidra till att minska djurens lidande och sannolikheten för onödiga förluster.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Det flexibla intubationsendoskopet och dess tillbehör har tillhandahållits villkorslöst av tillverkaren endast för forskningsändamål. Författarna deklarerar inga ytterligare ekonomiska eller andra intressekonflikter.
Acknowledgments
Författarna vill tacka Dagmar Dirvonskis för hennes utmärkta tekniska support.
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).
Tags
Medicin utgåva 186 Luftvägshantering gris djurmodell endotrakeal intubation fiberoptiskErratum
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.
