El uso de cerdos en la investigación ha aumentado en los últimos años. Sin embargo, los cerdos se caracterizan por una anatomía difícil de las vías respiratorias. Al demostrar cómo realizar la intubación endotraqueal guiada endoscópicamente, el presente protocolo tiene como objetivo aumentar aún más la seguridad de los animales de laboratorio para evitar el sufrimiento de los animales y la muerte innecesaria.
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Intubación endotraqueal con un endoscopio de intubación flexible como modelo estandarizado para el manejo seguro de las vías respiratorias en cerdos
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Resumen
Resumen
La intubación endotraqueal es a menudo un requisito básico para la investigación traslacional en modelos porcinos para diversas intervenciones que requieren una vía aérea segura o altas presiones de ventilación. La intubación endotraqueal es una habilidad desafiante, que requiere un número mínimo de intubaciones endotraqueales exitosas para lograr una alta tasa de éxito en condiciones óptimas, lo que a menudo es inalcanzable para los investigadores no anestesiólogos. Debido a la anatomía específica de las vías respiratorias porcinas, generalmente se puede asumir una vía aérea difícil. La imposibilidad de establecer una vía aérea segura puede provocar lesiones, eventos adversos o la muerte del animal de laboratorio. Utilizando un enfoque de evaluación prospectiva, aleatorizada y controlada, se ha demostrado que la intubación endotraqueal asistida por fibra óptica lleva más tiempo, pero tiene una tasa de éxito de primer paso más alta que la intubación convencional sin causar caídas clínicamente relevantes en la saturación de oxígeno. Este modelo presenta un régimen estandarizado para la intubación endotraqueal guiada endoscópicamente, proporcionando una vía aérea segura, especialmente para los investigadores que no tienen experiencia en la técnica de intubación endotraqueal mediante laringoscopia directa. Se espera que este procedimiento minimice el sufrimiento de los animales y las pérdidas innecesarias de animales.
Introducción
La intubación endotraqueal es a menudo un requisito básico para la investigación traslacional en modelos porcinos para diversas intervenciones que requieren una vía aérea segura o altas presiones de ventilación (como la ventilación durante la reanimación cardiopulmonar1 o el síndrome de dificultad respiratoria aguda2) o requieren que el flujo sanguíneo cerebral no se vea comprometido a través de la compresión interna por dispositivos supraglóticos de las vías respiratorias3 , que ocasionalmente se propagan como alternativas en el contexto de una vía aérea difícil prevista en cerdos 4,5.
Mientras que la fisiología pulmonar de los cerdos muestra características similares a la de los humanos6, asegurar las vías respiratorias es a veces significativamente más difícil7 debido a diferencias específicas en la anatomía orotraqueal porcina. El hocico de un cerdo tiene una abertura estrecha con una lengua muy grande, la laringe es extremadamente móvil y la epiglotis es relativamente grande, con un extremo libre que se extiende hasta el paladar blando. Caudalmente, la laringe forma un ángulo obtuso con la tráquea. Los cartílagos aritenoides son grandes8. La parte más estrecha de la vía aérea está en el nivel subglótico9, comparable a la anatomía de las vías respiratorias de los niños10. Dado que la laringe en los cerdos es muy móvil, existe el riesgo de que el extremo del tubo endotraqueal pase a través de las cuerdas vocales, pero la laringe sólo se desplazará caudalmente hasta varios centímetros, lo que puede confundirse con una correcta intubación 8,11. Además, la intubación esofágica es un riesgo común cuando se trata del manejo de la vía aérea porcina12.
Las tasas de intubaciones endotraqueales difíciles o imposibles con un impacto negativo correspondiente en el experimento o mortalidad temprana no han sido registradas sistemáticamente, pero se han publicado varios informes de casos13,14. En humanos, existe la posibilidad de utilizar un endoscopio de intubación flexible en el contexto de una intubación convencional inesperadamente difícil15. Varias intubaciones falsas a menudo preceden a esta medida. Estos intentos repetidos de intubación están asociados con eventos adversos en humanos16,17, especialmente complicaciones de las vías respiratorias 18. Tales eventos son perjudiciales en animales de experimentación ya que, en el caso más simple, representan una variable de confusión en el experimento; En el peor de los casos, pueden conducir a la pérdida innecesaria del animal.
El presente estudio ha desarrollado un modelo basado en las directrices para el manejo esperado de las vías respiratorias difíciles en humanos 15,19,20,21,22,23,24. Anteriormente, una técnica similar ha sido descrita para el aprendizaje de la intubación de fibra óptica en estudios en humanos25,26. El protocolo presentado en este informe tiene como objetivo proporcionar un modelo de intubación estandarizado y fácil de adaptar que también permita a los especialistas no relacionados con las vías respiratorias realizar una intubación endotraqueal exitosa y segura en cerdos.
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Protocolo
Los experimentos en este protocolo fueron aprobados por el Comité Estatal e Institucional de Cuidado de los Animales (Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz, Koblenz, Alemania; aprobación no. G20-1-135). Los experimentos se llevaron a cabo siguiendo las directrices de ARRIVE. En total, se utilizaron para el presente estudio 10 cerdos machos anestesiados (Sus scrofa domestica) con un peso medio de 30 kg ± 2 kg y 12-16 semanas de edad.
1. Preparación de animales
- Mantenga un ambiente normal para los animales para minimizar el estrés. Retenga los alimentos 6 h antes del experimento programado para reducir el riesgo de aspiración, pero permita el acceso al agua.
- Sedar a los cerdos con una inyección combinada de midazolam (0,5 mg/kg) y azaperona (2-3 mg/kg) (ver Tabla de materiales) en el músculo glúteo o el cuello con una aguja (20 G) para inyección intramuscular. Deje a los animales tranquilos hasta que se establezca la sedación (15-20 min).
NOTA: Dependiendo de las regulaciones nacionales, la administración de agentes sedantes puede estar sujeta a escrutinio y puede o no requerir la supervisión de un veterinario capacitado. Consulte con las autoridades locales antes de planificar los experimentos. - Transportar los animales sedados desde los establos hasta el laboratorio. El tiempo de transporte no debe exceder el tiempo de sedación adecuado (aquí, 30-60 min). Asegurar una retención suficiente de calor para que el animal no se hipotérmico (es decir, por debajo de 38 °C), por ejemplo, cubriendo el cuerpo con una manta dependiendo de la temperatura exterior.
- Usando un sensor (ver Tabla de materiales) enganchado a la oreja o la cola, monitoree la saturación periférica de oxígeno (SpO2).
- Desinfecte la piel con un desinfectante (alcohólico) antes de insertar una cánula venosa periférica (22 G) en una vena del oído. Rocíe el área, limpie una vez, luego rocíe nuevamente y deje que el desinfectante se seque. Asegure la cánula para los oídos con una curita (consulte la Tabla de materiales).
2. Anestesia y ventilación mecánica
- Administrar analgesia mediante una inyección intravenosa de 4 μg/kg de fentanilo. Inducir la anestesia con una inyección intravenosa de 3 mg/kg de propofol (ver Tabla de materiales).
NOTA: Debido a la aplicación en bolo, el medicamento inunda rápidamente el compartimiento activo, proporcionando un inicio rápido de anestesia profunda. - Coloque el cerdo en una camilla en posición supina y fíjelo con vendas. Aplicar relajante muscular mediante una inyección intravenosa de 0,5 mg/kg de atracurio (ver Tabla de Materiales).
- Inicie instantáneamente la ventilación no invasiva a través de una máscara de ventilación para perros (consulte la Tabla de materiales) o modelos similares. Para garantizar un ajuste ajustado de la máscara, coloque la eminencia tenar y los pulgares de ambas manos sobre la máscara mientras realiza el empuje de la mandíbula con los dedos restantes.
NOTA: Parámetros de ventilación: FiO 2 (fracción inspiratoria de oxígeno) = 100%, presión inspiratoria máxima = <20 cmH 2 0, frecuencia respiratoria = 18-20 respiraciones/min, PEEP (presión positiva al final de la espiración) = 5 cmH20. - Mantener la anestesia mediante infusión continua de 0,1-0,2 mg/kg/h de fentanilo y 8-12 mg/kg/h de propofol. Comience a infundir con 5 ml/kg/h de solución electrolítica balanceada (consulte la Tabla de materiales) continuamente. Mantener constantemente una profundidad adecuada de anestesia.
NOTA: Los parámetros sustitutos para esto son la ausencia de movimiento, la falta de esfuerzos respiratorios propios después de la intubación y la ausencia de un aumento repentino de la frecuencia cardíaca. Si es posible, evite la relajación muscular permanente para permitir reacciones motoras como un signo de profundidad insuficiente de la anestesia.
3. Intubación endotraqueal
- Haga que un asistente se pare en el lado izquierdo de la cabeza. Haga que la mano izquierda del asistente abra la boca y pellizque la lengua hacia afuera y la deje con una compresa. Pídale al asistente que presione hacia abajo el labio superior derecho con el dedo índice derecho para proporcionar una mejor apertura de la boca.
- Realizar laringoscopia directa. Para hacer esto, inserte el laringoscopio (consulte la Tabla de materiales) en el lado derecho de la boca y empújelo hacia adelante mientras empuja la lengua hacia la izquierda. Avance la punta del laringoscopio hasta que descanse en la válcula epiglótica.
NOTA: La epiglotis generalmente oscurece la glotis al adherirse al paladar blando. - Empuje cuidadosamente la epiglotis a un lado con un alambre guía de tubo (consulte la Tabla de materiales) con un suave movimiento de cuchara desde el receso piriforme derecho hacia la izquierda a lo largo del paladar blando.
- Pase el mango del laringoscopio al asistente para que lo fije en la posición actual.
- Ahora, tome el endoscopio de intubación flexible en el que ya se ha montado un tubo endotraqueal y que está conectado a un monitor de video. Inserte el endoscopio por vía oral y avance sobre la base de la lengua hasta que se visualice la glotis.
NOTA: Para evitar el empañamiento de la cámara, se recomienda la aplicación previa de agentes antivaho (consulte la Tabla de materiales). - Avance el endoscopio entre los ligamentos vocales hacia la tráquea. Confirmar la anatomía de la tráquea identificando visualmente los anillos cartilaginosos y la pars membranacea. Avance el endoscopio hasta que descanse sobre la carina. Trate de no tocar la mucosa sensible con la punta del endoscopio para evitar hinchazón y sangrado.
- Mientras mantiene la posición del endoscopio, avance el tubo endotraqueal hasta que sea visible en la imagen de la cámara.
NOTA: Si el tubo endotraqueal no se puede avanzar a través del plano glótico, existe la posibilidad de que quede atrapado en el cartílago aritenoides. En este caso, el tubo endotraqueal debe retirarse 1 cm y girarse 90° antes de avanzar suavemente de nuevo. Si es necesario, esta maniobra se puede repetir. Calibres similares de endoscopio de intubación flexible y tubo endotraqueal pueden minimizar el riesgo de que ocurra este problema. Si el tubo endotraqueal no se puede avanzar a pesar de esta maniobra, es probable que no se pueda pasar la estrechez subglótica, la parte más estrecha de la laringe porcina. En este caso, se debe seleccionar un tamaño de tubo endotraqueal más pequeño. Los tubos endotraqueales regulares disponibles comercialmente en tamaños de 6,5 cm o 7,0 cm ID deben ser capaces de pasar la glotis siempre que no haya anomalías anatómicas presentes. Los requisitos de tamaño del tubo endotraqueal varían según el tamaño y la raza del lechón. - Extraiga el endoscopio de intubación flexible mientras mantiene la posición del tubo endotraqueal.
- Con una jeringa de 10 ml, infle el manguito con 10 ml de aire. Controle la presión del manguito con un administrador del manguito (valor objetivo: 30 cmH2O, consulte la Tabla de materiales).
- Confirmar la correcta colocación del tubo endotraqueal y la ventilación adecuada mediante la exhalación periódica y regular de dióxido de carbono mediante capnografía24 y la ventilación de doble cara mediante auscultación15.
- Iniciar la ventilación mecánica después de conectar el tubo con un ventilador (PEEP = 5 cmH 2 O, frecuencia respiratoria = variable para lograr un CO 2 al final de la espiración de <6 kPa, generalmente 30-50 min−1, FiO 2 = 0.4, I: E (relación de inspiración a espiración) = 1:2, volumen corriente = 6-8 ml / kg).
- Ampliar la monitorización (p. ej., el establecimiento de una medición de la presión arterial intraarterial, la instalación de un catéter arterial venoso central o pulmonar27) o continuar con la intervención.
NOTA: Dependiendo de la cuestión de los experimentos adicionales, defina valores límite para los parámetros vitales y las opciones de intervención y establezca el monitoreo en consecuencia en el protocolo del estudio.
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Resultados
La intubación endotraqueal se realizó en 10 cerdos machos (edad 12-16 semanas, peso 30 kg ± 3 kg) en un entorno de estudio prospectivo, aleatorizado y controlado. Los cerdos fueron aleatorizados en dos grupos: uno fue intubado convencionalmente laringoscópicamente (grupo IC), y el otro grupo fue intubado asistido a través de un endoscopio de intubación flexible como se describe en el protocolo (grupo FIE). La asignación grupal se realizó tirando de sobres sellados. El investigador fue asignado al azar diariament...
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Discusión
En estudios previos, nuestro grupo de investigación ya ha descrito detalles específicos sobre los beneficios traslacionales del modelo porcino 2,27,32,33. En general, reducir el nivel de estrés del animal y el dolor innecesario debe ser una parte integral de cualquier protocolo de estudio y es primordial para generar datos reproducibles de manera confiable. Por lo tanto, la intubación guiada en...
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Divulgaciones
El endoscopio de intubación flexible y sus accesorios han sido proporcionados incondicionalmente por el fabricante solo con fines de investigación. Los autores declaran no tener más conflictos de intereses financieros o de otro tipo.
Agradecimientos
Los autores quieren agradecer a Dagmar Dirvonskis por su excelente soporte técnico.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Ambu aScope Regular | Ambu GmbH, Medizinprodukte, Bad Nauheim, Alemania | Diámetro exterior de fibra óptica desechable 5 mm | |
| Ambu aView Monitor | Ambu GmbH, Medizinprodukte, Bad Nauheim, Alemania | monitor | |
| Atracurio Hikma 50 mg/5mL | Hikma Pharma GmbH, Martinsried | atracurio | |
| Azaperona (Stresnil) 40mg/mL | Lilly Deutschland GmbH, Bad Homburg, Alemania | azaperona | |
| BD Discardit II Spritze 2, 5, 10, 20 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera, Mequinenza Fraga, España | jeringa | |
| BD Luer Connecta | Becton Dickinson Infusion Therapy, AB Helsingborg, Schweden | Llave de paso de 3 vías | |
| BD Microlance 3 20 G | Becton Dickinson S.A. Carretera, Mequinenza Fraga, España | cánula | |
| Curafix i.v. classics | Lohmann & Rauscher International GmbH & Co. KG, Rengsdorf, Alemania | Apósito de retención de cánulas | |
| Engströ m Carestation | GE Heathcare, Madison USA | ventilador | |
| Fentanilo-Janssen 0,05 mg/mL | Janssen-Cilag GmbH, Neuss | fentanilo | |
| Fü hrungsstab, Durchmesser 4.3 | Rü | Introductor de tubo endotraqueal | |
| IBM SPSS Statistics for Windows, Versión 20 | IBM SPSS Statistics for Windows, Version 20.0. Armonk, NY: IBM Corp.) | Software estadístico | |
| Incetomat-line 150 cm | Fresenius, Kabi Deutschland, GmbH | línea de perfusores | |
| Intrafix Primeline | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Alemania | Línea de infusión | |
| JOZA Einmal Nitril Untersuchungshandschuhe | JOZA, Mü nchen, Alemania | guantes desechables | |
| Laringoscopio, 45.48.50, KL 2000 | Medicon | Mango de laringoscopio | |
| Littmann Classic III Estetoscopio | 3M Deutschland GmbH, Neuss, Alemania | estetoscopio | |
| Luer Lock | B.Braun Melsungen AG, Alemania | ||
| Mmutilado Vlieskompresse | Marmed GmbH, Neuenkirchen, Alemania | Compresa de vellón para fijar la lengüeta | |
| Masimo LNCS Adtx SpO2 sensor | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA | clip de saturación para la cola | |
| Masimo LNCS TC-I SpO2 sensor de pinza para la oreja | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA | Pinza de saturación para la oreja | |
| Masimo Radical 7 | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 EE. UU | Saturación de oxígeno periférico | |
| Midazolam 15 mg/3 mL | Hameln Pharma GmbH, Hameln, Alemania | midazolam | |
| Midmark Mascarilla canina de plástico pequeño con diafragma FRSCM-0005 | Midmark Corp., Dayton, Ohio, EE. UU | mascarilla de ventilación para perros | |
| Octeniderm farblos | Schü LKE & Mayr GmbH, Nordenstedt, Alemania | Desinfectante alcohólico | |
| Original Jeringa Perfusor 50 mL | B.Braun Melsungen AG, Alemania | jeringa perfusora | |
| Perfusor FM Braun | B.Braun Melsungen AG, Alemania | bomba de jeringa | |
| Propofol 2% 20 mg/mL (matraces de 50 mL) | Fresenius, Kabi Deutschland, GmbH | propofol | |
| Rü SCH Fü hrungsstab fü r Tubo endotraqueal (ID 5,6 mm) | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malasia Alambre guía de | tubo recubierto | |
| Rü schelit Super Safety Clear >ID 6/6.5 /7.0 mm | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malasia | tubo endotraqueal | |
| Inoxidable Macintosh Grö ß e 4 | Welch Allyn69604 | cuchilla para laringoscopio | |
| Sterofundin | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Alemania | Solución electrolítica equilibrada | |
| Ultrastop Antibeschlagmittel frasco con gotero 25 mL | Sigmapharm Arzneimittel GmbH, Wien, Austria | Agente antivaho | |
| Vasofix Safety 22 G-16 G | B.Braun Melsungen AG, Alemania | catéter | |
| venosoManómetro de manguito VBM | Medizintechnik GmbH, Sulz a.N., Alemania | manómetro de manguito | |
| Zelette | Lohmann & Rauscher International GmbH & Co. KG, Rengsdorf, Alemania | Hisopo de tejido |
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Reimpresiones y permisos
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 4/03/2023. 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
