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Control Neural intraoperatorio de cirugía de la tiroides en un modelo porcino

Published: February 11, 2019 doi: 10.3791/57919
Automatic Translation
1,2,3, 2, 4, 5, 2, 5, 2, 2, 6, 7, 7, 8, 9, 2,3, 5,10,11
1Department of Otorhinolaryngology, Kaohsiung Municipal Hsiao-Kang Hospital, Kaohsiung Medical University, 2Department of Otorhinolaryngology, Kaohsiung Medical University Hospital, Kaohsiung Medical University, 3Department of Otorhinolaryngology, Faculty of Medicine, College of Medicine, Kaohsiung Medical University, 4Department of Nursing, Kaohsiung Medical University Hospital, Kaohsiung Medical University, 5Department of Anesthesiology, Kaohsiung Medical University Hospital, Kaohsiung Medical University, 6Laboratory Animal Center, Kaohsiung Medical University Hospital, Kaohsiung Medical University, 7Department of Thyroid and Parathyroid Surgery, China-Japan Union Hospital and Jilin Provincial Key Laboratory of Surgical Translational Medicine, Jilin University, 8Division of Thyroid and Parathyroid Endocrine Surgery, Department of Otolaryngology, Massachusetts Eye and Ear Infirmary; Division of Surgical Oncology, Department of Surgery, Massachusetts General Hospital; Department of Otology and Laryngology, Harvard Medical School, 9Division for Endocrine Surgery, Department of Human Pathology in Adulthood and Child-hood "G. Barresi", University Hospital G. Martino, University of Messina, 10Department of Anesthesiology, Kaohsiung Municipal Hsiao-Kang Hospital, Kaohsiung Medical University, 11Department of Anesthesiology, Faculty of Medicine, College of Medicine, Kaohsiung Medical University

Summary

Este estudio tiene como objetivo desarrollar un protocolo estándar de vigilancia neuronal intraoperatorio de cirugía de la tiroides en un modelo porcino. Aquí, presentamos un protocolo para demostrar la anestesia general, para comparar diferentes tipos de electrodos y para investigar las características electrofisiológicas de los nervios laríngeos recurrentes normales y heridos.

Abstract

Lesión intraoperatoria al nervio laríngeo recurrente (Galerla) puede causar parálisis de cuerda vocal, que interfiere con el habla y puede potencialmente interferir con la respiración. En los últimos años, ha sido ampliamente adaptada como una técnica de complemento para localizar la Galerla, detectar lesiones Galerla y predecir la función de la cuerda vocal durante las operaciones de supervisión intraoperativa neural (IONM). Muchos estudios también han utilizado modelos animales para investigar nuevas aplicaciones de la tecnología IONM y desarrollar estrategias fiables para prevenir lesión intraoperatoria de Galerla. El objetivo de este artículo es presentar un protocolo estándar para el uso de un modelo porcino en investigación IONM. El artículo muestra los procedimientos para la inducción de anestesia general, realizando la intubación traqueal y el diseño experimental para investigar las características electrofisiológicas de las lesiones de la Galerla. Aplicaciones de este protocolo pueden mejorar la eficacia general en aplicación del principio 3R (reducción, reemplazo y refinamiento) en estudios IONM porcinos.

Introduction

Aunque ahora, la tiroidectomía es un procedimiento comúnmente realizado en todo el mundo, la disfunción postoperatoria de la voz es todavía común. Lesión intraoperatoria al nervio laríngeo recurrente (Galerla) puede causar parálisis de cuerda vocal, que interfiere con el habla y puede potencialmente interferir con la respiración. Además, lesión a la rama externa del nervio laríngeo superior puede causar un cambio de voz importantes afectando tono y proyección vocal.

Neuronales la supervisión intraoperativa (IONM) durante las operaciones de tiroides ha obtenido gran popularidad como una técnica adjunta para mapeo y confirmando la Galerla, nervio del nervio vago (VN) y la rama externa del nervio laríngeo superior (EBSLN). Porque IONM es útil para confirmar y aclarar los mecanismos de lesión Galerla y para la detección de variaciones anatómicas en la Galerla, puede utilizarse para predecir la función de la cuerda vocal después de la tiroidectomía. Por lo tanto, IONM agrega una nueva dinámica funcional en la cirugía de tiroides y capacita a cirujanos con información que no puede obtenerse por visualización directa solo1,2,3,4,5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10.

Recientemente, muchos estudios prospectivos han usado modelos porcinos para optimizar el uso de la tecnología IONM y establecer estrategias fiables para prevenir intraoperatoria Galerla lesión11,12,13,14 ,15,16,17,18,19,20. Modelos de porcinos también se han utilizado para proporcionar a los profesionales esencial educación y capacitación en aplicaciones clínicas de IONM.

Por lo tanto, la combinación de modelos animales y IONM tecnología es una herramienta valiosa para el estudio de la fisiopatología de la lesión de Galerla21. El objetivo de este artículo era demostrar el uso de un modelo porcino en investigación IONM. Específicamente, el artículo muestra cómo inducir anestesia general, realizar intubación traqueal y establecer experimentos para investigar las características electrofisiológicas de los diferentes tipos de lesiones de Galerla.

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Protocol

Los experimentos con animales fueron aprobados por el institucional cuidado Animal y el Comité uso (IACUC) de la Universidad médica de Kaohsiung, Taiwán (Protocolo no: 102046 de IACUC, 104063, 105158).

1. animal preparación y anestesia

  1. Modelo animal porcino
    Nota: Este estudio aplicó el protocolo descrito en la literatura para establecer un modelo porcino prospectivo de IONM11,12,13,14,15,16, 17,18,19,22.
    1. Utilice KHAPS negro o Duroc-Landrace cerdos (3-4 meses; 18-30 kg de peso).
    2. Asegúrese de que el protocolo experimental es consistente con las regulaciones nacionales e internacionales y directrices para los experimentos con animales, incluidos los principios de la 3R (reemplazo, reducción y refinamiento). Obtener aprobación ética del protocolo experimental de la Comisión para el cuidado y uso de animales de experimentación en la institución en cuestión.
  2. Inducción de la anestesia
    1. Preparación preanestésica
      1. Retener alimentos 8 horas antes de la anestesia y retener el agua 2 horas antes de la anestesia.
      2. Pre medicar con azaperone intramuscular (4 mg/kg) en 2 horas antes de la anestesia. Utilice una botella de 500 mL de solución salina para fabricar una mascarilla para cada lechón. Ajuste según sea necesario para garantizar un ajuste seguro al hocico.
      3. Utilice la función de pesaje en la mesa de operaciones para medir el peso neto de cada lechón ()figura 1A).
      4. Mantener la temperatura corporal con un colchón de agua circulante a 40 º C.
    2. Inducir la anestesia general (AG) con el sevoflurane 2-4% a un flujo de gas fresco de 3 L/min a través de la mascarilla con el cochinillo en una posición propensa. GA también puede ser inducida por zloazepam y tiletamina intramuscular. Una adecuada profundidad de la anestesia se logra en 3-5 minutos. Para confirmar la profundidad de la anestesia no movimiento severo de dolor debido a la cateterización venosa periférica.
    3. Identificar una vena superficial en el lado externo de un oído y esterilizar la región seleccionada (sobre 6 x 6 cm2) con alcohol al 75%. Para una máxima seguridad, utilizar un catéter intravenoso periférico de calibre 24.
    4. Administrar anestésico intravenoso como el propofol (1-2 mg/kg) o dosis (5-10 mg/kg) para aliviar la estimulación nociva por laringoscopia directa.
      Nota: No se sugiere el uso del agente bloqueador neuromuscular (NMBA). En experimentos posteriores, NMBA puede complicar la intubación presionando la respiración espontánea y puede disminuir las señales de electromiografía (EMG). Además, la inhalación de sevoflurano combinada con un bolo de propofol o barbitúricos de acción corta es al parecer suficiente para facilitar la intubación traqueal.
  3. Intubación traqueal ()figura 1B)
    1. Preparar los equipos y materiales necesarios para la intubación tubo de EMG: un tubo endotraqueal de EMG tamaño #6, una mascarilla para la ventilación asistida, dos eslingas para mantener la boca abierta, una tira de gasa para sacar la lengua, un catéter de succión de punta Roma, un laringoscopio veterinario con hojas rectas de 20cm, un bougie elástico, una jeringa de 20 mL, un estetoscopio y cinta adhesiva.
    2. Coloque el lechón en una posición prona sobre la mesa de operaciones. Alinear la cabeza y el cuerpo para garantizar una visualización clara de las vías respiratorias superiores.
    3. Directa del Asistente para aplicar la tracción de la mandíbula superior e inferior para mantener una apertura adecuada de la boca y evitar la rotación o el overextension de la cabeza. Cubrir la lengua con una gasa y tire de la lengüeta para optimizar el campo visual.
    4. Sostenga el laringoscopio y colocarlo directamente en la cavidad bucal a deprimir la lengua.
    5. Directamente visualizar la epiglotis y use el laringoscopio para presionar la epiglotis hacia abajo hacia la base de la lengua.
    6. Cuando las cuerdas vocales están claramente identificadas, introduzca suavemente la bougie elástico en la tráquea. Ligera rotación de la bougie elástico puede requerirse para vencer la resistencia. A continuación, avance el tubo de EMG en el ángulo de la boca a una profundidad de 24 cm.
    7. Infle el manguito del tubo de EMG a un volumen no superior a 3 mL. Si la ventilación por ensacado manual no revela ninguna fuga de aire obvio, deflación en situ el tubo de EMG es factible.
    8. Cuando el tubo de EMG está colocado a la profundidad adecuada, para confirmar el paso libre del gas fresco embolsado manual. Además confirmar la intubación traqueal correcta por fin-de marea dióxido de carbono (etCO2) monitoreo (capnografía) y auscultación del tórax para la identificación temprana de inadvertida del esófago o la intubación endobronquial.
      Nota: Capnografía demostró la forma de onda de etCO2 y el valor digital en mmHg. Cuando se produjo la intubación del esófago, etCO2 fue ausente o cercano a cero después de 6 respiraciones. Cuando el tubo de EMG estaba en el lugar correcto, el típico etCO2 forma de onda y el valor adecuado (generalmente > 30 mmHg) fue observada. Además, el sonido de la respiración de un pulmón bilateral llenado es clara y simétrica según lo determinado por auscultación del pecho.
    9. Utilice cinta médica para fijar el tubo de EMG en el ángulo de la boca. Puesto que el tubo generalmente requiere ajuste durante experimentos IONM, no fije el tubo al hocico.
    10. Conecte el tubo de EMG para el ventilador. Capnografía continua es obligatoria para el seguimiento de la curva durante el experimento y el valor de etCO2 .
  4. Mantenimiento de la anestesia ()figura 1)
    1. Después se fija el tubo de EMG, colocar el cochinillo en su espalda con el cuello extendido (figura 1). Mantener anestesia general con 1-3% de sevoflurano en oxígeno a 2 L/min.
    2. Ventilar los pulmones en el modo de control de volumen a volumen tidal de 8-12 mL/kg y la frecuencia respiratoria a 12-14 respiraciones/minuto.
    3. Iniciar monitorización fisiológica, incluyendo capnografía, electrocardiografía (ECG) y monitorización de la oxigenación (SaO2).

2. equipo ajuste y operación Animal (figura 1)

  1. Instalación de equipo
    1. Conecte los conductores de canal desde el tubo de EMG para el sistema de vigilancia.
    2. Establecer el sistema de vigilancia para ejecutar una ventana de tiempo de 50 ms. SET pulsada estímulos a 100 μs y 4 Hz. el umbral de captura de eventos para 100 μV.
  2. Procedimiento quirúrgico
    1. Guantes quirúrgicos estériles y utilizar povidona yodada con bastoncillos de algodón para desinfectar el sitio de cuello quirúrgico.
    2. Haga una incisión transversal cuello unos 10-15 cm de longitud con un bisturí para exponer el cuello y la laringe.
    3. Levante la aleta de subplatysmal 1 cm cranially desde la clavícula hasta el hueso hioides.
    4. Quitar los músculos de la correa y visualizar los anillos traqueales y los nervios. Uso de electrocauterio monopolar y bipolar para ayudar a la disección quirúrgica y hemostasia.
    5. Localizar, identificar y exponer cuidadosamente los EBSLN Galerla y VN con una sonda de estimulación manual.
    6. Colocar un electrodo de estimulación periódica automática (APS) en un lado de VN para estimular durante IONM continua (CIONM). Conectar el electrodo de la APS con el sistema de vigilancia. Establecer estímulos pulsados a 1 Hz, 100 μs y 1 mA.
  3. Al final de los experimentos, eutanasia a todos los lechones por el veterinario.

3. electroestimulación

Nota: Para aplicar el principio 3R en estudios IONM porcinos, siempre realizar estudios de electrofisiología repetible que no causan lesión del nervio antes de realizar experimentos que pueden causar lesión del nervio. Esto puede usarse para estudiar la intensidad, seguridad y efectos cardiopulmonares11,17. El equipo de IONM puede clasificarse como estimulación equipo o equipo de grabación (figura 2A).

  1. Evaluar las respuestas del EMG de línea de base de los nervios de destino, incluyendo EBSLN, Galerla y VN (figuras 2B, 2C).
    1. Comience con una corriente de estimulación inicial de corriente de 0.1 mA y aumentar la estimulación en incrementos de 0.1 mA hasta una respuesta EMG es detectada y registrada.
    2. Aumentar la corriente hasta que se obtiene la respuesta máxima de EMG.
    3. Registrar la amplitud de la línea de base, la latencia y la forma de onda de la respuesta EMG.
    4. Definir el nivel de estímulo mínimo como la más baja corriente (mA) que evocaba claramente la actividad EMG de > 100 μV. definir el nivel de estímulo máximo como la corriente más baja que la máxima respuesta EMG evocada.
  2. Evaluar la seguridad de la estimulación eléctrica11,19
    1. Aplicar un estímulo continuo de 1 minuto en el quinto nivel de anillo traqueal del VN o Galerla.
    2. Aumentar progresivamente el estímulo de corriente de 1 mA a 30 mA.
    3. Durante la estimulación de VN, evaluar estabilidad hemodinámica mediante el control de frecuencia cardiaca, ECG y presión arterial invasiva.
    4. Finalmente, evaluar la integridad de la función del nervio comparando las respuestas del EMG proximales al sitio de estimulación nerviosa antes y después de cada nivel de estímulo es aplicado.
  3. Efecto de anestésicos (relajantes musculares y sus reversiones)12,20
    Nota: Uso inadecuado de ABNM es una causa potencial de IONM fracasado. El modelo propuesto de animales fue utilizado para comparar perfiles de recuperación entre diferentes ABNM despolarizantes (por ejemplo, la succinilcolina) y no despolarizantes ABNM (p. ej., rocuronio) en diferentes dosis y para identificar el NMBA óptimo para su uso en IONM. El modelo animal puede utilizarse también para evaluar la efectividad de las drogas de reversión de NMBA (p. ej., sugammadex) para restaurar rápidamente la función neuromuscular por rocuronio.
    1. En primer lugar, aplique IONM C y use la referencia automáticamente calibrado latencias y amplitudes del EMG como datos de control.
    2. Administrar una inyección en bolo de 0.3 mg/kg de rocuronio en un volumen de 10 mg/mL y observar los cambios en tiempo real de EMG.
    3. Tres minutos después de la inyección, realizar una inyección de 2 mg/kg de sugammadex en un volumen de 100 mg/mL como un bolo rápido. Registrar el perfil de recuperación de EMG laríngea durante 20 minutos.
  4. Electrodos de estimulación (sondas de estimulación, disectores) ()figura 3)17
    Nota: Hay diferentes tipos de electrodos de estimulación que se pueden utilizar para la estimulación del nervio durante IONM, por ejemplo, sondas monopolares (Figura 3A), sondas bipolares (figura 3B) y disectores de estimulación (figura 3 ).
    1. Para imitar la estimulación directa de nervios durante la cirugía, aplicar estimulación mA 1 EBSLN, Galerla y VN sin fascia que lo recubre.
    2. Para imitar la asignación indirecta y localización de la posición del nervio antes de identificación visual durante la cirugía, aplicar 1 estimulación de la mA en una distancia de 1 y 2 mm de los nervios en el que cubre la fascia.
    3. Registrar y comparar las respuestas del EMG entre diferentes tipos de electrodos de estimulación.
  5. Grabación de electrodos (electrodos de piel de electrodos/pre-gelled tubos/aguja de EMG) (Figura 4)
    1. Utilice el modelo animal para evaluar cómo afecta a la estabilidad de la señal EMG rotación o desplazamiento hacia arriba/hacia abajo del electrodo del tubo de EMG (Figura 4A). Además, utilizar el modelo animal para comparar las respuestas del EMG entre los tipos de electrodos diferentes (por ejemplo, electrodos de aguja y electrodos pregelados adhesivos, Figura 4B) y grabación de diferentes enfoques (p. ej., enfoques de transcutánea/percutánea y transcartilage, 4 figuras y 4 D) en cuanto a la viabilidad, estabilidad y precisión durante IONM.
    2. Un estudio de viabilidad, se aplica un 1 estímulo de mA a EBSLNs bilaterales, VNs y RLNs. registro y comparar respuestas de EMG evocadas por cada electrodo de prueba (es decir, EMG tubo, transcutánea, percutánea y electrodos de transcartilage).
    3. Para un estudio de estabilidad, evaluar y comparar la estabilidad de la señal EMG en C-IONM bajo desplazamiento de cartílago cricoides inducida experimentalmente, traqueal.
    4. Para un estudio de precisión, evaluar y comparar la precisión de los electrodos probados en IONM C para la identificación de la degradación de la señal EMG bajo lesión Galerla.

4. estudio de lesiones Galerla (figura 5)

  1. Según el principio 3R, realizar experimentos de lesión Galerla en el modelo porcino después de todo repetible electrofisiología estudios están terminados. Realizar pruebas de segmentos nerviosos de los segmentos proximales del nervio a segmentos del nervio distal (es decir, proceden de la parte caudal de la Galerla a la parte craneal de la Galerla).
  2. Señales de uso C-IONM para confirmar y comparar los patrones de cambios en tiempo real en EMG laríngea evocado durante y después de lesiones agudas de la Galerla con mecanismos diferentes de la lesión (p. ej., tracción, sujeción, transección o lesiones térmicas) (figuras 5A y 5B) . Use C-IONM para visualización en tiempo real continua y registro de cambios EMG y recuperaciones secuenciales durante todo el experimento (figura 5).
  3. Recoger heridos Galerla segmentos para el análisis histopatológico de las alteraciones morfológicas causada por los experimentos de lesión del nervio.
  4. Lesiones de tracción compresión/estiramiento
    Nota: La tracción compresión o estiramiento lesiones son las lesiones más comunes de la Galerla intraoperatorias. Experimentalmente inducen tensión de tracción y observar los cambios electrofisiológicos resultantes del EMG y cambios histopatológicos.
    1. Tracción compresión lesión13
      1. Envuelva un asa de plástico fino (por ejemplo, un bucle vascular 1,3 mm ancho) alrededor de la Galerla y uso una fuerza calibrador para aplicar retracción con 50 g de tensión (figura 5A). Este programa simula una Galerla atrapado contra una banda densa, fibrosa o una arteria de la travesía en la región del ligamento de Berry durante la tracción medial del lóbulo de la tiroides.
    2. Tracción estiramiento lesión16
      1. Envuelva la Galerla con un material elástico más amplio (por ejemplo, un drenaje de Penrose silicona ancho 10 mm) y uso un medidor de fuerza para retraer la Galerla con 50 g de tensión) este esquema mímico una Galerla adherido a o encerrado en la cápsula de bocio y estirado hacia adelante durante el intermedio tracción.
  5. Lesión de fijación
    Nota: Trauma mecánico intraoperatoria a la Galerla resulta generalmente de la deficiente exposición o identificación visual de la Galerla. 13 , 16
    1. Después de la compresión de tracción lesiones Galerla experimento, pellizcar el segmento distal de la Galerla con pinzas hemostáticas durante un segundo. Este esquema reproduce el nervio inadvertidamente apretado debido a la identificación visual como un recipiente durante la operación. Registro de la señal de EMG que cambiar para la comparación con otros resultados histopatológicos de la muestra del nervio.
  6. Lesiones térmicas
    Nota: La mayoría lesiones térmicas intraoperatorias de Galerla resultan de térmica cuando se utilizan dispositivos de electrocauterio y varios dispositivos basados en energía (EBDs) para inducir hemostasia cerca la Galerla. Como tracción lesión, lesión térmica es raramente visible al ojo desnudo. Por lo tanto, realizar experimentos con animales IONM para determinar el mejor modelo para la evaluación de la fisiopatología de la lesión térmica Galerla y poner a prueba la tolerancia térmica de14 y la seguridad de EBDs15,18.
    1. Use C-IONM para registrar los cambios EMG continuamente durante todo el experimento.
    2. Para el estudio de la activación, investigar dispositivos cómo basados en energía (EBD) puede ser aplicado con seguridad para hemostasia y disección cerca la Galerla durante la cirugía (figura 5B).
      1. Activar el EBD (electrotérmico buque bipolar sistema, alimentación determinada en el nivel 2 y la energía se interrumpe automáticamente por 2 a 4 segundos) a una distancia de 5 mm de la Galerla.
      2. Si las señales del EMG permanecen estables después de varias pruebas, realizar una prueba más en la distancia más angosta (por ejemplo, 2 mm y seguido por la distancia de 1 mm).
      3. Si cualquier cambio sustancial de la EMG se produce después de cualquier prueba de la experiencia es completa y seguida por la grabación en tiempo real continuo del EMG durante al menos 20 minutos.
    3. Para el estudio de la refrigeración, evaluar el tiempo de enfriamiento para determinar la activación óptima EBD parámetros de enfriamiento.
      1. Póngase en contacto con la EBD activada en la Galerla directamente después de un tiempo de enfriamiento de 5 segundos.
      2. Si las señales del EMG permanecen estables después de tres pruebas, la prueba del tiempo de enfriamiento más corto (por ejemplo, 2 segundos y seguido por 1 segundo).
      3. Si el EMG permanece estable después de repetidas pruebas, confirman la seguridad de la EBD tocando la Galerla inmediatamente después de la activación.

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Representative Results

Estudio electrofisiológico
Datos de referencia EMG, el nivel de estímulo mínimo/máximo y las curvas de respuesta del estímulo
Utilizando una estimulación monopolar estándar sonda, el nivel de estimulación mínima obtenida para VN y Galerla estimulación los rangos de 0,1 a 0,3 mA, respectivamente. En general, el estímulo actual correlacionó positivamente con la resultante EMG amplituderesponse11,17. La amplitud de la EMG plateaued en los niveles de estimulación máxima de 0,7 mA para el estímulo de VN y 0.5 mA para la estimulación de Galerla11.

Estimulación eléctrica (intensidad, seguridad y efecto cardiopulmonar)
En el estudio de seguridad, no es sin efectos no deseados en la señal de EMG o estabilidad hemodinámica observada después de continuos estímulos pulsátiles de VN y Galerla en el ajuste de 1 mA a 30 mA. Además, basal EMG amplitudes y latencias de la VN o Galerla eran relativamente sin cambios después de los nervios fue estimulado por una corriente. Por lo tanto, se sugirió que un estímulo intermitente de alta corriente durante IONM no era perjudicial para el VN o Galerla19.

Efectos de los anestésicos (relajantes musculares y sus reversiones)
Comparación experimental de ABNM de este modelo animal mostraron que los diferentes tipos y dosis de relajantes musculares tienen Perfil de recuperación natural diferente. Por ejemplo, tiempos de recuperación para la succinilcolina (1 mg/kg) y rocuronio dosis bajas (0,3 mg/kg) fueron significativamente más cortos que la de dosis estándar rocuronio (0.6 mg/kg). Los experimentos de revocaciones NMBA confirman que sugammadex (revocación de rocuronio) con eficacia y rápidamente restablece la función neuromuscular por rocuronio20.

Estimulación de electrodos (sondas de estimulación y estimuladores de disección)
IONM se realiza normalmente, con una superficie de ETT basado comercialmente disponible sistema de electrodo (es decir, un supuesto EMG tubo) de grabación. Sin embargo, una limitación del uso clínico de los tubos de EMG es la necesidad de mantener constante contacto entre los electrodos y las cuerdas vocales durante la cirugía para obtener una sólida señal de EMG. IONM falsos pueden resultar de un tubo de EMG que se mispositioned durante la intubación (p. ej., debido a la profundidad de inserción incorrecta, tamaño incorrecto del tubo o rotación del electrodo) o de un tubo de EMG que se desplaza durante la manipulación quirúrgica o cuello retracción (p. ej., causando desplazamiento arriba-abajo o de rotación del electrodo).

Comparación experimental de electrodos estimulantes demostraron que la estimulación sondas/disectores evocados curvas típicas de EMG del EBSLN/Galerla/VN con 1 mA de corriente. La estimulación actual correlacionó positivamente con la amplitud EMG resultante. En las puntas de prueba monopolares y disectores estimulantes, EMG máxima fue sacada por < 1 mA. En sondas bipolares EMG máxima necesaria una corriente mayor. En todos los grupos, evocadas amplitudes de EMG disminuyeron como la distancia desde la punta de prueba/disector para el nervio mayor. Amplitudes de EMG evocadas también disminuyeron en los nervios estimulados que tenía sobrepuesto fascia. Por lo tanto, el modelo animal confirmó que estimulación disectores y sondas convencionales son efectivas para evocar la onda EBSLN, Galerla y VN para supervisar la función nerviosa en tiempo real durante la cirugía17. Varias sondas de estimulación/disectores ahora están disponibles en sistema IONM requisitos de estimulación específica, aplicación de monitorización quirúrgica y la preferencia de los usuarios.

Grabación de electrodos (tubos de EMG, electrodos de aguja y electrodos pregelados)
El estudio de factibilidad confirmó que los electrodos del tubo de EMG en el vocalis, los electrodos de aguja transcutánea/percutánea y los electrodos pregelados transcutánea/transcartilage eficaces para el registro de EMG laríngea evocada típica formas de onda de la VN y Galerla bajo estimulación mA 1. La figura 6 muestra que electrodos pregelados transcutánea/transcartilage generalmente registran menor amplitud de EMG comparado con electrodos de aguja y tubo de EMG.

En el estudio de estabilidad, en tiempo real trazados EMG fueron comparados antes y después de desplazamiento traqueal fue inducida experimentalmente. Figura 7 muestra el cambio en el contacto entre los electrodos del tubo de EMG y vocales después de desplazamiento traqueal había cambiado significativamente las señales registradas de EMG. Sin embargo, desplazamiento traqueal tuvo ningún efecto aparente en calidad contacto electrodo o en la calidad de la señal EMG de los electrodos transcutáneos o transcartilage.
El estudio de exactitud evaluó la precisión de señales en tiempo real en reflejo adversa degradación EMG durante el estrés Galerla experimentalmente inducida por la estimulación continua de VN con el electrodo de la APS. Cuando la tensión de tracción Galerla fue inducida experimentalmente, el EMG tubo de electrodos en el músculo vocalis y el grabados de electrodos transcartilage/percutánea/transcutánea los patrones similares de degradación progresiva amplitud de EMG (figura 8).

Estudio de lesiones Galerla
Lesiones de tracción
Cambios típicos de EMG en tiempo real durante la tracción Galerla revelaron una disminución progresiva de la amplitud combinada con un aumento de la latencia (el denominado "evento combinado"). Además, las señales de EMG se recuperaron poco a poco después del lanzamiento de la tracción (Figura 9A). El estudio de la histopatología demostró que los cambios morfológicos se produjeron sobre todo en las estructuras nerviosas externas como el epi - y peri-neurium. Estructuras en el endoneurium permanecieron relativamente intacto13,16.

Lesión de fijación
RLNs todos mostraron una inmediata LOS (dentro de menos de 1 s) después de la lesión mecánica aguda fue inducida experimentalmente. Además, no gradualmente recuperación de EMG se observan en un corto período de tiempo después de la lesión (figura 9B). La histopatología mostró que distorsión del epineurium y perineurium fue mayor en el grupo de lesiones sujeción comparado con la tracción lesiones grupo13,16.

Lesiones térmicas

Durante el estudio de lesiones térmicas, el EMG en tiempo real revela un evento combinado, que luego se degrada rápidamente a LOS (figura 9). El tiempo de reacción antes LOS y la gravedad de la lesión electrophysiologic puede estar relacionado a la dosis de estrés térmico14. Estudios de EBDs revelan la distancia de activación segura a la Galerla y el tiempo de enfriamiento varían según el tipo EBD. Por ejemplo, las distancias de seguridad activación y tiempos de enfriamiento son 5 mm y 1 segundo para electrocauterio monopolar (15 watts), 3 mm y 1 segundo para electrocauterio bipolar (30 vatios), 2 mm y 3 a 10 segundos para el bisturí armónico y de 2 mm y 2 a 5 segundos para la Ligasur sistema de e, respectivamente. En particular, el bisturí armónico debe enfriar durante más de 10 segundos o refrescado por una rápida (2 segundos) táctil muscular maniobra antes de que toque la Galerla. El sistema Ligasure debe enfriar durante más de 2 segundos o refrescado por una maniobra de toque rápido del músculo antes de que toque la Galerla15,18. La examinación histopatológica de los nervios lesionados térmicas mostró relativamente graves daños en el endoneurium interno con menor distorsión de la estructura externa nervio del16.

Figure 1
Figura 1. Preparación y anestesia de KHAPS negro/Duroc-Landrace cerdos para investigación IONM. (A) peso neto de cada lechón se midió antes de la anestesia. (B) un asistente mantiene una boca adecuada apertura mientras que la tracción se aplicó a la mandíbula superior e inferior. Un laringoscopio fue utilizado para presionar la epiglotis hacia abajo hacia la base de la lengua. Cuando las cuerdas vocales se identificaron claramente, la bougie elástico avanzó suavemente en la tráquea. El tubo de EMG entonces fue insertado a una profundidad de 24 cm en el ángulo apropiado de la boca. (C) el cochinillo fue colocado sobre su espalda con el cuello extendido. El canal conduce de la grabación electrodos estaban conectados al sistema de monitoreo. La supervisión fisiológica fue realizada durante el estudio. (D) el cuello y la laringe fueron expuestos para los experimentos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2. El polifacético equipo electrónico y principio del sistema IONM. (A) el equipamiento básico incluye los electrodos de estimulación neurales (estimulador) y los electrodos de la grabación (conectados a la ETT). (B) la estimulación de los electrodos pueden utilizarse para determinar la ubicación y el estado funcional del EBSLN, Galerla y VN durante IONM. (C) el EMG evocado respuesta se muestra en una pantalla LCD. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3. Los electrodos de estimulación diferentes disponibles para utilizan en IONM. Puntas de prueba bipolares de sondas Monopolar (B) (A) y (C) sondas de estimulación/disectores. La selección de sondas/disectores de estimulación utilizado para IONM depende de las necesidades de estimulación específica, la aplicación específica que se desea y la preferencia del cirujano. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4. Varios tipos de electrodos de grabación están disponibles para su uso en IONM. Electrodos (A) el EMG ETT incluyen tubos de EMG FLEX (1a) Trivantage (1b) contacto reforzado (1C) - reforzada estándar y (1D) -); (B) (2) - electrodos pregelados adhesivos y (3) - electrodos de aguja. (C y D) EMG el tubo está diseñado para tocar el doblez vocal a través de la intubación () y el adhesivo previamente gelificado o electrodos de aguja pueden ser utilizados en transcutánea (II), percutáneo (III), o transcartilage (IV) enfoque para la grabación de EMG durante IONM. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 5
Figura 5. IONM continua fue realizada a través de APS del VN (*) para investigar en tiempo real cambios EMG en la Galerla durante la lesión (A) tracción y térmica (B). (C). durante todo el experimento, el sistema C-IONM muestran y registran continuamente el inducido cambios EMG y recuperaciones secuenciales en tiempo real. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 6
Figura 6. Comparación de las respuestas evocadas de EMG entre cuatro tipos diferentes de electrodos de la grabación de. Los estudios de viabilidad indican que todo tipo de electrodo (es decir, EMG tubo, transcutánea, percutánea y electrodos transcartilage) grabado con precisión curvas de EMG laríngeas evocados típicas de la Galerla bajo estimulación mA 1. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 7
Figura 7. Comparación de trazados de EMG en tiempo real antes y después del desplazamiento traqueal experimental. Para el estudio de estabilidad, desplazamiento traqueal fue inducida experimentalmente. Cambios en el contacto entre los electrodos del tubo de EMG y cuerdas vocales causaron una variación significativa en señales de EMG grabadas. (A) los electrodos en las posición normal registrado fuertes señales de EMG. (B) electrodos con ligero desplazamiento hacia arriba (1 cm) registran relativamente más débiles señales de EMG. (C) electrodos con moderada a severa dislocación ascendente (cm 2) demostraron una LOS EMG. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 8
Figura 8. Comparación de trazados de EMG en tiempo real durante experimental Galerla experimental Galerla tracción lesiones de entre los cuatro diferentes tipos de electrodos de la grabación de. Los estudios de exactitud mostraron que, cuando la tensión de tracción Galerla fue inducida experimentalmente, todo tipo de electrodo (es decir, EMG tubo, transcutánea, percutánea y electrodos de transcartilage) registra patrones similares de degradar progresivamente EMG amplitud. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 9
Figura 9. Comparación de cambios en tiempo real de EMG y recuperaciones secuenciales después de diferentes tipos de lesiones de Galerla. (A) lesiones de tracción, las señales de EMG gradualmente degradado bajo tensión nerviosa y poco a poco se recuperó después del lanzamiento de la tracción. (B) en lesiones de sujeción, las señales del EMG demostraron una LOS inmediato y no hay recuperación. (C) en lesiones térmicas, las señales de EMG reveló un evento combinado y rápidamente gradualmente degradado a LOS con la no recuperación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

Lesión a la Galerla y EBSLN sigue siendo una fuente significativa de morbilidad causada por la cirugía de tiroides. Hasta hace poco, lesión del nervio puede identificarse sólo por visualización directa del trauma. El uso de IONM permite ahora más identificación funcional de la Galerla aplicando la estimulación y la contracción de los músculos objetivo de grabación. En la actualidad, sin embargo, ambos sistemas IONM convencionales intermitentes y continuadas tienen algunas limitaciones técnicas en interpretación de falsos positivos y falsos negativos. Por lo tanto, modelos animales adecuados son necesarios para estas cuestiones clínicas.

Recientemente, un montón de estudios experimentales en animales han intentado superar escollos de IONM y para investigar nuevas aplicaciones. La mayoría de estos estudios ha utilizado animales de tamaño mediano como canino perro23,24,25 y porcina/cerdo/mini-pig11,12,13,14, 15,16,17,18,19,22,26,27,28, 29. Modelos caninos de la Galerla y función laríngea están bien establecidos y muy mímico el tamaño, fisiología y anatomía humana. El modelo porcino es el animal más viejo en la Galerla investigación30,31. Los primeros experimentos en cerdos vivos realizados por Galeno en el segundo siglo A.D. demostraron alteraciones funcionales en una Galerla seccionado. Actualmente, el modelo porcino se utiliza más comúnmente para investigación IONM debido a su anatomía y fisiología son muy similares a los de los seres humanos. Los cerdos experimentales tienen un tamaño medio que permite una fácil manipulación y están ampliamente disponibles a un costo relativamente bajo21.

Este artículo demuestra protocolos estándar para usar el modelo porcino en investigación IONM, incluyendo protocolos de anestesia y la intubación traqueal. El principio 3R está implementado en el diseño de experimentos para investigar características electrofisiológicas de las lesiones de la Galerla. Principales problemas en el uso de la propuesta modelo porcino include(1) EMG parámetro características y consideraciones de seguridad al aplicar estimulación eléctrica11,17,19, (2) el uso de relajantes musculares y inversiones12,20,32, (3) estimular y grabación electrodos17y más importante (4) modelos de Galerla lesiones13,14,15, 16,18 que no puede cuantificarse con precisión en los seres humanos. Se establecieron los protocolos para inducir la diferente severidad y tipo de lesiones Galerla. Grabado en tiempo real datos de EMG se correlacionaron con las examinaciones de la función y la histopatología postoperatoria de la cuerda vocal. Aunque algunos datos de estudios experimentales son inaplicables a la práctica clínica, nuestro modelo porcino proporciona una plataforma de investigación valiosa, no sólo en la tecnología de comprensión de IONM, sino también en la orientación de futuros experimentos para mejorar estrategias quirúrgicas para menor lesiones Galerla durante cirugía de la tiroides.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Este estudio fue apoyado por subvenciones de Kaohsiung Medical University Hospital, Universidad médica de Kaohsiung (KMUH106-6R49) y del Ministerio de ciencia y tecnología (la mayoría 106-2314-B-037-042-MY2.), Taiwán

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Criticare systems nGenuity 8100E physiologic monitoring, including capnography, electrocardiography (ECG) and monitoring of oxygenation (SaO2)
Intraoperative NIM nerve monitoring systems Medtronic NIM-Response 3.0 monitor EMG activity from multiple muscles. If there is a change in nerve function, the NIM system may provide audible and visual warnings to help reduce the risk of nerve damage.
NIM TriVantage EMG Tube Medtronic 8229706 6 mm ID, 8.2 mm OD. The NIM TriVantage EMG Tube is a standard size, non-reinforced, DEHP-free PVC tube that features smooth, conductive silver ink electrodes and a cross-band to guide placement. It has reduced sensitivity to rotation and movement while offering increased EMG responses that facilitate improved nerve dissection.
NIM Contact Reinforced EMG Endotracheal Tube Medtronic 8229506 6 mm ID, 9 mm OD. The NIM Contact EMG Tube continuously monitors electromyography (EMG)
activity during surgery. An innovative design allows the tube to maintain contact,
even upon rotation. Vocal cords are more easily visible against the white band.
Recording electrode leads are twisted pair. Packaged sterile with one green and
one white subdermal needle. Single use.
NIM Standard Reinforced EMG Endotracheal Tube Medtronic 8229306 6 mm ID, 8.8 mm OD. The NIM Standard EMG Tube continuously monitors electromyography (EMG)
activity during surgery. Recording electrode leads are twisted pair. Packaged
sterile with one green and one white subdermal needle. Single use.
NIM Flex EMG Endotracheal Tube Medtronic 8229960 6 mm. The NIM Flex EMG Tube monitors vocal cord and recurrent laryngeal nerve EMG
activity during surgery. An updated, dual-channel design allows the tube to
maintain contact with the vocal cords, even upon rotation. Recording electrode
leads are twisted pair. Packaged sterile with one green and one white subdermal
needle. Single use.
Standard Prass Flush-Tip Monopolar Stimulator Probe Medtronic 8225101 Tips and Handles. For locating and mapping cranial nerves in the surgical field, the single-use
Standard Prass Monopolar Stimulating Probe features a flush 0.5 mm tip
diameter. The probe is insulated to the tip to prevent current shunting. Individually
sterile packaged.
Ball-Tip Monopolar Stimulator Probe Medtronic 8225275/ 8225276 Tip and Handle, 1.0 mm/ 2.3mm. Featuring a flexible ball tip and flexible shaft, the single-use Ball-Tip Monopolar
Stimulating Probe allows greater access to neural structures. The 1.0 mm tip
diameter allows atraumatic contact to larger neural structures. The probe is insulated
to the tip to prevent current shunting. Individually sterile packaged.
Yingling Flex Tip Monopolar Stimulator Probe Medtronic 8225251 Tips and Handles. The highly flexible single-use Yingling Monopolar Stimulating Probe allows
stimulation in areas outside the surgeon’s field of view. The platinum-iridium wire
of the probe is fully insulated to the ball tip to prevent current shunting. Individually
sterile packaged with one green subdermal electrode.
Prass Bipolar Stimulator Probe Medtronic 8225451 The single-use Prass Bipolar Stimulating Probe features a slim, flexible tip that
allows greater access to neural structures. The probe tip is 0.5 mm in distance
between cathode and anode for minimal shunting. Individually sterile packaged.
Concentric Bipolar Stimulator Probe Medtronic 8225351 The single-use Concentric Bipolar Stimulating Probe features a 360°
contact area. Insulation is complete to the active tip; cables and handles are
polarized. Individually sterile packaged.
Side-by-Side Bipolar Stimulator Probe Medtronic 8225401 The single-use Side-by-Side Bipolar Stimulating Probe features probe tips that
are 1.3 mm apart, allowing neural structures to be stimulated between the tips.
Insulation is complete to the active tip; cables and handles are polarized.
Individually sterile packaged.
APS (Automatic Periodic Stimulation) Electrode* Medtronic 8228052 / 8228053 2 mm/ 3mm. The APS Electrode offers continuous, real-time monitoring. The electrode is placed
on the nerve and can provide early warning of a change in nerve function.
Neotrode ECG Electrodes ConMed 1741C-003 The electrode is made of a clear tape material, which allows for continuous observation of the patient's skin during monitoring.
LigaSure Small Jaw Medtronic LF1212 A FDA-approved
electrothermal bipolar vessel sealing system for surgery

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Control Neural intraoperatorio de cirugía de la tiroides en un modelo porcino
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Wu, C. W., Huang, T. Y., Chen, H.… More

Wu, C. W., Huang, T. Y., Chen, H. C., Chen, H. Y., Tsai, T. Y., Chang, P. Y., Lin, Y. C., Tseng, H. Y., Hun, P. C., Liu, X., Sun, H., Randolph, G. W., Dionigi, G., Chiang, F. Y., Lu, I. C. Intra-Operative Neural Monitoring of Thyroid Surgery in a Porcine Model. J. Vis. Exp. (144), e57919, doi:10.3791/57919 (2019).

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