Intra-operatieve neuraal controle van schildklier chirurgie in een varkens Model

Summary

Deze studie is gericht op het ontwikkelen van een standaardprotocol van intra-operatieve neuraal controle van schildklier chirurgie in een varkens model. Hier presenteren we een protocol om aan te tonen van de narcose, om te vergelijken verschillende soorten elektroden, en te onderzoeken het elektrofysiologische kenmerken van de normale en gewonden terugkerende laryngeal zenuwen.

Abstract

Intraoperatieve letsel aan de terugkerende laryngeal zenuw (RLN) kan leiden tot vocale snoer verlamming, die interfereert met spraak en potentieel kan interfereren met de ademhaling. In de afgelopen jaren is intraoperatieve neuraal controle (IONM) sterk aangepast als een aanvulling techniek te lokaliseren van de RLN, sporen RLN letsel en voorspellen van vocale snoer functie tijdens de operaties. Vele studies hebben ook dierlijke modellen gebruikt te onderzoeken van nieuwe toepassingen van IONM technologie en betrouwbare strategieën ter voorkoming van intraoperatieve RLN letsel te ontwikkelen. Het doel van dit artikel is om een standaardprotocol voor het gebruik van een varkens model in IONM onderzoek. Het artikel toont aan dat de procedures voor het inducerende narcose, back tracheale intubatie en experimenteel design te onderzoeken het elektrofysiologische kenmerken van RLN verwondingen. Toepassingen van dit protocol kunnen verbeteren totale werkzaamheid bij de uitvoering van het 3R-principe (vervanging, vermindering en verfijning) in varkens IONM studies.

Introduction

Hoewel trachtte nu een veelgebruikte procedure wereldwijd is, is postoperatieve stem disfunctie nog steeds gebruikelijk. Intraoperatieve letsel aan de terugkerende laryngeal zenuw (RLN) kan leiden tot vocale snoer verlamming, die interfereert met spraak en potentieel kan interfereren met de ademhaling. Letsel aan de externe tak van de superieure laryngeal zenuw kan bovendien een belangrijke stem wijzigen door op het gebied van pitch en vocale projectie.

Intraoperatieve neuraal controle (IONM) tijdens de operaties van de schildklier heeft brede populariteit als een aanvulling techniek voor toewijzing en de bevestiging van de RLN, de nervus vagus (VN) en de externe tak van de superieure laryngeal zenuw (EBSLN) behaald. Omdat IONM nuttig is voor bevestiging en het ophelderen van de mechanismen van RLN letsel en voor het opsporen van anatomische variaties in de RLN, kan het worden gebruikt om vocaal snoer functie na trachtte te voorspellen. Daarom, IONM voegt een nieuwe functionele dynamiek in de chirurgie van de schildklier en machtigt chirurgen met informatie die niet kunnen worden verkregen door rechtstreekse visualisatie alleen^{1,2,3,4,5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10}.

Onlangs, vele prospectieve studies varkens modellen hebben gebruikt voor het optimaliseren van het gebruik van IONM technologie en om betrouwbare strategieën ter voorkoming van intraoperatieve RLN letsel^{11,12,13,14 ,15,16,17,18,19,20}. Varkens modellen hebben ook gebruikt om te beoefenaars voorzien van essentiële onderwijs en opleiding in klinische toepassingen van IONM.

Dus, de combinatie van diermodellen en IONM technologie is een waardevol instrument voor de studie van de pathofysiologie van RLN letsel²¹. Het doel van dit artikel was het gebruik van een varkens model in IONM onderzoek te demonstreren. In het bijzonder het artikel laat zien hoe induceren van narcose, uitvoeren van tracheale intubatie en experimenten voor het onderzoeken van het elektrofysiologische kenmerken van verschillende typen van RLN letsel opzetten.

Protocol

De dierproeven werden goedgekeurd door de institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC) van de medische universiteit van Kaohsiung, Taiwan (protocol geen: IACUC-102046, 104063, 105158).

1. dierlijke voorbereiding en anesthesie

1. Varkens diermodel
   Opmerking: Deze studie toegepast het protocol beschreven in de literatuur om een potentiële varkens model IONM^{11,12,13,14,15,16, 17,18,19,22}.
   1. Gebruik KHAPS zwart of Duroc-landras varkens (3-4 maanden oud is, met een gewicht van 18-30 kg).
   2. Zorg ervoor dat de experimentele protocol is in overeenstemming met nationale/internationale verordeningen en richtsnoeren voor dierproeven, met inbegrip van de 3R-principes (vervanging, vermindering en verfijning). Ethische goedkeuring van het experimentele protocol van het Comité voor de verzorging en het gebruik van proefdieren bij de bevoegde instelling te verkrijgen.
2. Inductie van de anesthesie
   1. Pre verdoving preparaten
      1. Onthouden van voedsel 8 uur voor anesthesie en achterhouden van water 2 uur voor de narcose.
      2. Vooraf genezen met intramusculaire azaperone (4 mg/kg) in 2 uur voor de narcose. Gebruik een zoute flacon van 500 mL te fabriceren van een gezichtsmasker voor elke biggen. Trim net als die nodig is om een veilige pasvorm aan de snuit.
      3. De functie wegen op de operatietafel voor het meten van het nettogewicht van elke Knorretje ()figuur 1A).
      4. Handhaven van de lichaamstemperatuur met een circulerende water matras ingesteld op 40 ° C.
   2. Induceren narcose (GA) met 2-4% Sevofluraan op een verse gasstroom van 3 L/min via het gezichtsmasker met de biggen in een horizontale positie. GA kan ook worden veroorzaakt door intramusculaire tiletamine en zloazepam. Een voldoende diepte van de verdoving is meestal 3 tot 5 minuten bereikt. Bevestig de diepte van de verdoving door geen ernstige pijn als gevolg van perifere veneuze catheterisatie beweging.
   3. Identificeren van een oppervlakkige ader aan de buitenkant van een oor en steriliseren van het geselecteerde gebied (ongeveer 6 x 6 cm²) met 75% alcohol. Gebruik voor maximale veiligheid, een 24-gauge perifere intraveneuze katheter.
   4. Beheren intraveneuze verdoving zoals propofol (1-2 mg/kg) of thiamylal (5-10 mg/kg) om te verlichten van schadelijke stimulatie door de rechtstreekse laryngoscopy.
      Opmerking: Gebruik van neuromusculaire blokkering agent (NMBA) wordt niet gesuggereerd. In latere experimenten, NMBA intubatie kunnen bemoeilijken door indrukken van spontane ademhaling en elektromyografie (EMG) signalen kan verminderen. Bovendien, is Sevofluraan inademing gecombineerd met een bolus van propofol of korte-acteren barbituraten naar verluidt voldoende voor het vergemakkelijken van de trachea intubatie.
3. De tracheale intubatie ()figuur 1B)
   1. Voorbereiden van de apparatuur en materialen die nodig zijn voor EMG buis intubatie: een maat #6 EMG Endotracheale tube, een gezichtsmasker voor geassisteerde ventilatie, twee stroppen te houden van de mond open, een gaas-strip te trekken van de tong, een botte uiteinde zuigingscatheter, een veterinair Laryngoscoop met 20cm rechte messen, een elastische bougie, een 20-mL spuit, een stethoscoop en plakband.
   2. Plaats de biggen in een liggend op de operatietafel. Aanpassing van het hoofd en lichaam om duidelijke visualisatie van de bovenste luchtwegen.
   3. Direct de assistent tractie van de bovenste en onderste kaak te handhaven van een voldoende mond opening en te vermijden van rotatie of overextension van het hoofd toe te passen. Dekking van de tong met gaas en trek de tong voor het optimaliseren van het gezichtsveld.
   4. Houd de Laryngoscoop en plaatst u deze rechtstreeks in de mondholte te drukken van de tong.
   5. Direct visualiseren van het strotklepje en gebruik de Laryngoscoop om druk op het strotklepje naar beneden richting de tong base.
   6. Wanneer de stembanden worden duidelijk geïdentificeerd, zachtjes verder de elastische bougie in de luchtpijp. Lichte rotatie van de elastische bougie mogelijk moet weerstand overwinnen. Vervolgens verder de EMG buis in de hoek van de mond tot een diepte van 24 cm.
   7. Opblazen van de EMG buis manchet naar een volume niet groter zijn dan 3 mL. Als ventilatie door handmatige bagging geen voor de hand liggende lucht lekkage blijkt, is in situ deflatie van de EMG buis haalbaar.
   8. Wanneer de EMG buisje wordt geplaatst op de juiste diepte, bevestigen de vrije doorgang van verse gas door handmatige zakken. Verder bevestigen de juiste tracheale intubatie door einde-getijde kooldioxide (etCO₂) toezicht (capnography) en borst auscultatie voor vroege opsporing van onbedoelde oesofageale of endobronchial intubatie.
      Opmerking: Capnography bleek zowel de golfvorm van de₂ etCO als de digitale waarde in mmHg. Oesofageale intubatie voorgedaan, toen etCO₂ afwezig of in de buurt van nul na 6 ademhalingen. Toen de EMG buis in de juiste plaats, de typische etCO₂ golfvorm en voldoende waarde (meestal > 30 mmHg) geconstateerd. Bovendien is het geluid van de ademhaling van een bilaterale Long gevuld helder en symmetrische zoals bepaald door auscultatie van de borst.
   9. Medische tape gebruiken om op te lossen de EMG buis in de hoek van de mond. Aangezien de buis wordt meestal tijdens IONM experimenten afstellen, zet u de buis aan de snuit niet vast.
   10. Sluit de EMG buis aan de ventilator. Continu capnography is verplicht voor de monitoring van de etCO₂ waarde en kromme gedurende het gehele experiment.
4. Anesthesie onderhoud ()Figuur 1 c)
   1. Nadat de EMG-buis wordt vastgesteld, plaatst u de biggen op haar rug met de nek uitgebreid (Figuur 1 c). Handhaven van algemene anesthesie met 1-3% Sevofluraan in zuurstof op 2 L/min.
   2. Ventileer de longen in Volumeregeling modus op een ademhalingsvolume van 8-12 mL/kg, en stel het respiratoire tarief op 12-14 adem/min.
   3. Fysiologische controle, met inbegrip van capnography, electrocardiografie (ECG) en controle van oxygenatie (SaO₂) beginnen.

2. apparatuur instelling en dierlijke operatie (Figuur 1 d)

1. Apparatuur Setup
   1. Sluit het kanaal leidt van de EMG buis tot het monitoringsysteem.
   2. Instellen van het systeem van toezicht uit te voeren van het venster van de tijd van een 50 ms. Set gepulseerde prikkels tot 100 µs en 4 Hz. de drempel voor het vastleggen van gebeurtenis instellen door 100 μV.
2. Chirurgische ingreep
   1. Steriele chirurgische handschoenen dragen en gebruik van Povidon jodium met katoenen wissers desinfecteren van de nek chirurgische site.
   2. Maak een dwarse kraag incisie ongeveer 10-15 cm in lengte met een scalpel bloot de nek en het strottenhoofd.
   3. Verhogen van de subplatysmal klep 1 cm cranially van de clavicula tot op het bot hyoid.
   4. Verwijder de riem spieren en visualiseren van de trachea ringen en de zenuwen. Monopolaire en bipolaire elektrocauterisatie gebruiken ten behoeve van de chirurgische dissectie en de hemostase.
   5. Lokaliseren en identificeren zorgvuldig bloot de EBSLN, de RLN, en de VN met een handheld stimulatie-sonde.
   6. Plaats een geautomatiseerde periodieke stimulatie (APS) elektrode aan de ene kant van de VN voor stimuleren tijdens continu IONM (CIONM). Verbinding maken met de APS-elektrode met het controlesysteem. Gepulseerde stimuli ingesteld op 1 Hz, 100 µs en 1 mA.
3. Aan einde van experimenten, euthanaseren alle biggen door de dierenarts.

3. elektrische stimulatie

Opmerking: Om toe te passen het 3R-principe in varkens IONM studies, altijd uitvoeren herhaalbare electrofysiologie studies die geen letsel toebrengen zenuw vóór het uitvoeren van experimenten die zenuw letsel kunnen veroorzaken. Dit kan worden gebruikt om de studie van de intensiteit, veiligheid en cardiopulmonale effecten^11,17. De IONM apparatuur kan worden geclassificeerd als stimulatie-apparatuur of opname-apparatuur (figuur 2A).

1. Evalueren van de basislijn EMG reacties van de doelgroep zenuwen, met inbegrip van de EBSLN, de RLN en de VN (cijfers 2B, 2 C).
   1. Begin met een stroom van de initiële stimulatie van 0.1-mA stroom en stimulatie in stappen van 0,1-mA te verhogen tot een EMG-reactie is ontdekt en geregistreerd.
   2. Verdere verhoging de huidige tot het maximale EMG antwoord wordt verkregen.
   3. De amplitude van de basislijn, de latentie en de golfvorm van het EMG-antwoord opnemen.
   4. De minimale stimulus niveau definiëren als de laagste stroom (mA) die duidelijk EMG activiteit van opgeroepen > 100 µV. het niveau van de maximale stimulans definiëren als de laagste stroom die de maximale EMG reactie opgeroepen.
2. Beoordelen van de veiligheid van elektrische stimulatie^11,19
   1. Een continue 1 minuut stimulans op het vijfde niveau van de trachea ring van de VN of de RLN van toepassing.
   2. Geleidelijke verhoging van de stimulus huidige van 1 mA tot 30 mA.
   3. Tijdens de stimulatie van de VN, hemodynamische stabiliteit te evalueren door monitoring van hartfrequentie, ECG en invasieve arteriële bloeddruk.
   4. Tot slot evalueren zenuw functie integriteit door te vergelijken EMG reacties proximale naar de site van zenuw stimulatie voor en na elk niveau van stimulatie wordt toegepast.
3. Effect van verdoving (spierverslappers en hun terugboekingen)^12,20
   Opmerking: Oneigenlijk gebruik van NMBAs is een mogelijke oorzaak van de mislukte IONM. De voorgestelde diermodel werd gebruikt om te vergelijken herstel profielen onder verschillende depolarizing NMBAs (bijvoorbeeld succinylcholine) en nondepolarizing NMBAs (b.v., rocuronium) op verschillende doses en te identificeren van de optimale NMBA voor gebruik in IONM. Het dierlijk model kan ook worden gebruikt om te evalueren van de doeltreffendheid van NMBA omkering drugs (bijvoorbeeld, sugammadex) voor snel herstel van de neuromusculaire functie onderdrukt door rocuronium.
   1. Ten eerste, toepassing van C-IONM en automatisch gekalibreerde basislijn latencies en amplitudes van EMG gebruikt als controlegegevens.
   2. Beheren van de injectie van een bolus van 0,3 mg/kg rocuronium in een volume van 10 mg/mL en observeren van de real-time EMG wijzigingen.
   3. Drie minuten na de injectie, wordt één injectie van 2 mg/kg sugammadex in een volume van 100 mg/mL uitvoeren als een snelle bolus. Het profiel van de terugwinning van laryngeal EMG laten opnemen voor 20 minuten.
4. Stimulatie elektroden (stimulatie sondes/dissectors) ()Figuur 3)¹⁷
   Opmerking: Er zijn verschillende soorten stimulatie elektroden die kunnen worden gebruikt voor zenuwstimulatie tijdens IONM, bijvoorbeeldmonopolaire sondes (figuur 3A), bipolaire sondes (figuur 3B) en stimulatie dissectors (Figuur 3 c ).
   1. Om na te bootsen directe stimulatie van zenuwen tijdens de operatie, gelden 1 mA stimulatie voor de EBSLN, de RLN, en de VN zonder bovenliggende fascia.
   2. Toepassing om na te bootsen indirecte toewijzing en lokaliseren van de positie van de zenuw voor visuele identificatie tijdens chirurgie, 1 mA stimulatie op een 1 - en 2-mm afstand van de zenuwen op overliggende fascia.
   3. Opnemen en vergelijk de reacties van de EMG tussen verschillende soorten stimulatie elektroden.
5. Opname van elektroden (EMG buizen/naald elektroden/pre-gelled huid elektroden) (figuur 4)
   1. Gebruik de diermodel om te evalueren hoe rotatie of opwaartse/neerwaartse verplaatsing van de EMG buis elektrode (figuur 4A) is van invloed op de stabiliteit van het EMG-signaal. Bovendien gebruiken de diermodel voor het vergelijken van de EMG reacties tussen verschillende elektrode-typen (b.v., naald elektroden en zelfklevende vooraf gegeleerde elektroden, figuur 4B) en verschillende opnametijd nadert (b.v. transcutane/percutane en transcartilage benaderingen, cijfers 4C en 4 D) op het gebied van de haalbaarheid, stabiliteit en nauwkeurigheid tijdens IONM.
   2. Voor een haalbaarheidsstudie, gelden een 1 mA stimulans huidige bilaterale EBSLNs, VNs en RLNs. Record te vergelijken EMG reacties opgeroepen door elke elektrode getest (dat wil zeggen, EMG buis, transcutane, percutane, en transcartilage-elektroden).
   3. Voor een studie van de stabiliteit, evalueren en vergelijken EMG signaal stabiliteit in C-IONM onder experimenteel geïnduceerde cricoid/tracheale kraakbeen verplaatsing.
   4. Voor een nauwkeurig onderzoek, evalueren en vergelijken van de nauwkeurigheid van de geteste elektroden in de C-IONM voor het identificeren van EMG signaal afbraak onder RLN letsel.

4. RLN letsel studie (Figuur 5)

1. Uitvoeren overeenkomstig het beginsel van 3R, RLN letsel experimenten in de varkens model immers herhaalbare electrofysiologie studies zijn voltooid. Het uitvoeren van tests van zenuw segmenten van proximale zenuw segmenten naar distale zenuw segmenten (dat wil zeggen, overgaan van de staartzijde van het RLN tot de craniale deel van de RLN).
2. Gebruik C-IONM om te bevestigen en vergelijken van patronen van real-time wijzigingen in evoked laryngeal EMG signalen tijdens en na de acute RLN verwondingen met verschillende letsel mechanismen (bijvoorbeeld, tractie, klemmen, transect of thermische letsels) (cijfers 5A en 5B) . Gebruik C-IONM voor continue real-time weergave en recordation van EMG veranderingen en sequentiële terugvorderingen gedurende het gehele experiment (figuur 5C).
3. Het verzamelen van gewonden RLN segmenten voor histopathologisch analyse van morfologische veranderingen veroorzaakt door de zenuw verwonding experimenten.
4. Tractie compressie/stretch letsel
   Opmerking: Tractie compressie of stretch verwondingen zijn de meest voorkomende intraoperatieve RLN verwondingen. Experimenteel tractie stress veroorzaken en de resulterende elektrofysiologische EMG wijzigingen en histopathologische veranderingen.
   1. Tractie compressie letsel¹³
      1. Wikkel een dunne kunststof lus (bijvoorbeeld, een vasculaire lus 1.3-mm wide) rond de RLN en het gebruik van een kracht meten om toe te passen retractie met 50 g van spanning (figuur 5A). Deze regeling bootst een RLN tegen een dichte, vezelige band of een slagader van de kruising bij de provincie Berry's ligament gevangen tijdens mediale tractie van de schildklier kwab.
   2. Tractie stretch letsel¹⁶
      1. Wikkel de RLN met een bredere elastisch materiaal (bijvoorbeeld, een 10 mm brede siliconen Penrose afvoer), en gebruik een kracht meten te trekken van de RLN met 50 g van spanning) deze regeling bootst een RLN zelfklevend aan of materialen in de capsule van de struma en gestrekt naar voren tijdens medial tractie.
5. Klemmen van letsel
   Opmerking: Intraoperatieve mechanische trauma aan de RLN meestal het gevolg van slechte belichting of visuele foutieve identificatie van het RLN. ^{13 , 16}
   1. Na de compressie van de tractie RLN letsel experiment, het distale segment van de RLN te knijpen met hemostatische pincet gedurende één seconde. Deze regeling bootst de zenuw wordt per ongeluk geklemd als gevolg van visuele onjuiste als een vaartuig tijdens de operatie. Record de begeleidende EMG signaal voor vergelijking met verdere histopathologische bevindingen van het zenuw-model wijzigen.
6. Thermisch letsel
   Opmerking: Meeste intraoperatieve RLN thermische letsels het gevolg zijn van thermische verspreid wanneer elektrocauterisatie apparaten en verschillende energie-gebaseerde apparaten (EBDs) worden gebruikt voor het opwekken van hemostase in de buurt van de RLN. Zoals tractie letsel is thermische schade zelden zichtbaar voor het blote oog. Daarom uitvoeren IONM dierproeven te bepalen van het beste model voor de evaluatie van de pathofysiologie van RLN thermische schade en voor het testen van de thermische tolerantie¹⁴ en de veiligheid van EBDs^15,18.
   1. C-IONM gebruiken om te registreren de EMG wijzigingen continu gedurende het gehele experiment.
   2. Voor de studie van de activering, onderzoeken hoe energie-gebaseerde apparaten (EBD) veilig kan worden toegepast voor hemostase en dissectie in de buurt van de RLN tijdens de operatie (figuur 5B).
      1. Activeren van de Noodopstartdiskette (elektrothermische bipolaire vaartuig afdichting systeem, set macht op niveau 2 en de energie niet langer automatisch door 2 tot 4 seconden) op een 5-mm afstand van de RLN.
      2. Als EMG signalen stabiel na verschillende testen blijven, voert u een nieuwe test op de smallere afstand (b.v.2-mm, en gevolgd door 1 mm afstand).
      3. Als elke belangrijke wijziging van de EMG treedt op nadat elke test het experiment voltooid en gevolgd door continue real-time opname van het EMG gedurende ten minste 20 minuten is.
   3. Voor de koeling studie, evalueren de koeling tijd om te bepalen van de optimale EBD Activering achteraf koeling parameters.
      1. Neem contact op met de geactiveerde Noodopstartdiskette op de RLN direct na een 5 seconden tijd koeling.
      2. Als het EMG signalen stabiel na drie proeven blijven, testen de koeling korter (b.v.2 seconden, en gevolgd door 1 seconde).
      3. Als het EMG stabiel na herhaalde testen blijft, controleert u de veiligheid van de Noodopstartdiskette door het aanraken van de RLN onmiddellijk na activering.

Representative Results

Elektrofysiologie studie
Basislijngegevens EMG, minimale/maximale stimulans niveau en de stimulus-respons curves
Met behulp van een standaard monopolaire stimulerende probe, het niveau van de verkregen minimale stimulatie voor de VN en RLN stimulatie varieert van 0,1 tot 0,3 mA, respectievelijk. In het algemeen, de huidige stimulus gecorreleerd positief met de resulterende EMG amplituderesponse^11,17. De amplitude van de EMG plateaued op het niveau van de maximale stimulatie van 0,7 mA voor stimulatie van de VN, en 0,5 mA voor RLN stimulatie¹¹.

Elektrische stimulatie (intensiteit, veiligheid en cardiopulmonale effect)
In de studie van de veiligheid, is er geen ongewenste effect op EMG signaal of hemodynamische stabiliteit waargenomen na continu Pulsatiele VN en RLN stimulaties in de omgeving van 1 mA tot 30 mA. Basislijn EMG amplitudes en latenties van de VN of de RLN werden bovendien relatief ongewijzigd nadat de zenuwen werd gestimuleerd door een hoog-stroom. Daarom werd gesuggereerd dat een intermitterende hoge stimulans huidige tijdens IONM niet schadelijk zijn voor de VN of RLN¹⁹was.

Effecten van verdoving (spierverslappers en hun terugboekingen)
Experimentele vergelijkingen van NMBAs van deze diermodel bleek dat verschillende typen en doses van spierverslappers verschillende natuurlijke regeneratie profiel. Bijvoorbeeld, waren hersteltijden voor succinylcholine (1 mg/kg) en lage dosis rocuronium (0,3 mg/kg) aanzienlijk korter is dan die voor de standaard dosis rocuronium (0,6 mg/kg). De experimenten voor NMBA omkeringen bevestigen dat sugammadex (omkering van rocuronium) doeltreffend en snel herstelt Neuromusculaire functie onderdrukt door rocuronium²⁰.

Stimuleren van elektroden (stimulatie sondes en ontleden stimulatoren)
IONM wordt meestal uitgevoerd met een commercieel beschikbare ETT gebaseerde oppervlak opname-elektrode systeem (dat wil zeggen, een zogenaamde EMG buis). Een beperking van het klinische gebruik van EMG buizen is echter de noodzaak om voortdurend contact tussen de elektroden en de stembanden tijdens de operatie te verkrijgen van een robuuste EMG signaal. Valse IONM resultaten kunnen voortvloeien uit een EMG-buis die is mispositioned tijdens intubatie (bijvoorbeeldals gevolg van onjuiste invoeging diepte, onjuiste buis grootte of de rotatie van de elektrode) of van een EMG-buis die wordt verplaatst tijdens chirurgische manipulatie of nek retractie (bijvoorbeeldveroorzaakt door rotatie of opwaartse/neerwaartse verplaatsing van de elektrode).

Experimentele vergelijkingen van stimulerende elektroden bleek dat de stimulatie sondes/dissectors evoked typische EMG golfvormen van de EBSLN/RLN/VN met 1 mA stroom. Het stimuleren van huidige positief gecorreleerd met de resulterende EMG amplitude. Monopolaire sondes en stimulerende dissectors, maximale EMG werd ontlokte door < 1 mA. In bipolaire sondes vereist maximale EMG een hogere stroom. In alle groepen, evoked EMG amplitudes daalde als de afstand van de sonde/dissector tot de zenuw verhoogd. Evoked EMG amplitudes daalde ook in gestimuleerd zenuwen die had overliggende fascia. Derhalve bevestigd de diermodel dat stimulatie dissectors zowel conventionele sondes effectief te roepen EBSLN, RLN en VN golfvormen voor het controleren van real-time zenuw functie tijdens chirurgie¹⁷zijn. Verschillende stimulatie sondes/dissectors zijn nu beschikbaar in IONM systeem voor stimulatie van de specifieke eisen, chirurgische toepassing van de controle en de voorkeur van de gebruikers.

Opname elektroden (EMG buizen, naald elektroden en vooraf gegeleerde huid elektroden)
De haalbaarheidsstudie bevestigd dat de EMG buis elektroden op de vocalis, de transcutane/percutane naald elektroden en de transcutane/transcartilage vooraf gegeleerde elektroden effectief waren voor het opnemen van typische evoked laryngeal EMG golfvormen van de VN en de RLN onder 1 mA stimulatie. Figuur 6 toont dat vooraf gegeleerde elektroden transkutane/transcartilage in het algemeen lagere EMG amplitudes vergeleken met EMG buis en naald elektroden opgenomen.

In de studie van de stabiliteit, werden real-time EMG schetsen vergeleken voor en na tracheale verplaatsing werd experimenteel geïnduceerde. Figuur 7 blijkt dat de verandering in contact tussen EMG buis elektroden en vocal folds nadat tracheale verplaatsing aanzienlijk veranderd de opgenomen EMG signalen. Tracheale verplaatsing hadden echter geen duidelijk effect op de elektrode contact kwaliteit of op EMG signaalkwaliteit van de transcutane of transcartilage elektroden.
De nauwkeurigheid studie evalueerde de nauwkeurigheid van real-time signalen in als gevolg van ongunstige EMG afbraak tijdens RLN stress experimenteel geïnduceerd door continue stimulatie van de VN met de APS-elektrode. Wanneer RLN tractie stress was experimenteel geïnduceerde, tube het EMG elektroden op de vocalis spier en de transcartilage/percutane/transkutane elektroden opgenomen vergelijkbare patronen van progressieve achteruitgang in EMG amplitude (Figuur 8).

RLN letsel studie
Tractie letsel
Typische real-time EMG wijzigingen tijdens RLN tractie bleek een daling van de progressieve amplitude gecombineerd met een verhoging van de latency (de zogenaamde "gecombineerde event"). Bovendien, de EMG signalen geleidelijk hersteld na release van tractie (figuur 9A). De histopathologie studie toonde aan dat de morfologische veranderingen meestal in de buitenste zenuw structuren zoals de epi - en peri-neurium opgetreden. Structuren in de endoneurium bleef relatief intact^13,16.

Klemmen van letsel
Alle RLNs toonde een onmiddellijke LOS (binnen minder dan 1 s) na acute mechanische schade werd experimenteel geïnduceerde. Bovendien niet geleidelijk herstel van het EMG kan worden waargenomen in een korte periode na de schade (figuur 9B). De histopathologie studie toonde aan dat verstoring van de epineurium en de perineurium groter in de klemmen letsel groep in vergelijking met de tractie letsel groep^13,16was.

Thermisch letsel

Tijdens de studie van de thermische schade onthult het real-time EMG een gecombineerde gebeurtenis, die vervolgens snel aan LOS (figuur 9C degradeert). De reactietijd voor LOS en de ernst van electrophysiologic letsel kan worden gerelateerd aan de dosis van thermische stress¹⁴. Studies van EBDs blijkt dat de activering van de veilige afstand tot de RLN en de koeling tijd variëren per EBD type. Bijvoorbeeld, de activering van de veilige afstanden en koeling tijden zijn 5 mm en 1 seconde voor monopolaire elektrocauterisatie (15 watt), 3 mm en 1 seconde voor bipolaire elektrocauterisatie (30 watt), 2 mm en 3 tot en met 10 seconden voor de harmonische scalpel, en 2 mm en 2 tot en met 5 seconden voor de Ligasur e-systeem, respectievelijk. Met name moet de harmonische scalpel worden afgekoeld gedurende meer dan 10 seconden of afgekoeld door een snelle (2 seconden) spier touch manoeuvreren voordat het raakt de RLN. Het Ligasure-systeem moet worden gekoeld langer dan 2 seconden of afgekoeld door een snelle spier touch manoeuvre voordat het raakt de RLN^15,18. Het histopathologisch onderzoek van de thermische benadeelde zenuwen toonde relatief ernstige schade aan de innerlijke endoneurium met minder vervorming van de buitenste zenuw structuur¹⁶.

Figuur 1. Voorbereiding en anesthesie van KHAPS Black/Duroc-landras varkens voor IONM onderzoek. (A) Netto gewicht van elke biggen voor anesthesie werd gemeten. (B) een assistent onderhouden een voldoende mond openen terwijl tractie werd toegepast op de bovenste en onderste kaak. Een Laryngoscoop werd vervolgens gebruikt om de druk op het strotklepje naar beneden naar de onderkant van de tong. Wanneer de stembanden waren duidelijk geïdentificeerd, was de elastische bougie zachtjes gevorderd in de luchtpijp. De EMG buis is vervolgens ingevoegd op een diepte van 24 cm in de hoek van de passende mond. (C) de biggen stond op zijn rug met de nek uitgebreid. Het kanaal loopt van de opname elektroden tot het monitoringsysteem verbonden waren. Fysiologische monitoring werd tijdens de studie uitgevoerd. (D) de nek en het strottenhoofd werden blootgesteld voor experimenten. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 2. Het veelzijdige elektronische apparatuur en het beginsel van het systeem IONM. (A) de basisuitrusting opgenomen de neurale stimulerende elektroden (stimulator) en de elektroden van de opname (verbonden met de ETT). (B) het stimuleren van de elektroden kunnen worden gebruikt om te bepalen van de locatie en de functionele status van de EBSLN, de RLN, en de VN tijdens IONM. (C) het evoked EMG reactie wordt weergegeven op een LCD-scherm. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 3. De verschillende stimulatie elektroden beschikbaar voor gebruik in IONM. (A) monopolaire sondes (B) bipolaire sondes, en (C) stimulatie sondes/dissectors. De selectie van stimulatie sondes/dissectors voor IONM gebruikt, is afhankelijk van de specifieke stimulatie-eisen, de specifieke toepassing gewenst en de voorkeur van de chirurg. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 4. Verschillende opname elektrode types zijn beschikbaar voor gebruik in IONM. (A) de EMG ETT elektroden omvatten (1a) Trivantage (1b) Contact versterkt (1 c) - standaard versterkt, en (1 d) - FLEX EMG buizen); (B) (2) - zelfklevende vooraf gegeleerde elektroden en (3) - naald elektroden. (C en D) het EMG buis is ontworpen om te raken van de vocale vouw via intubatie (ik), en de lijm vooraf gegeleerde of naald elektroden kunnen worden gebruikt in transkutane (II), percutane (III), of transcartilage (IV) aanpak voor EMG registratie tijdens IONM. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 5. Continu IONM was uitgevoerd via APS voor de VN (*) te onderzoeken van real-time EMG veranderingen in de RLN tijdens de tractie (A) en (B) thermische schade. (C). gedurende het gehele experiment, de C-IONM-systeem weergegeven en voortdurend geregistreerd de geïnduceerde EMG veranderingen en sequentiële terugvorderingen in real-time. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 6. Vergelijking van evoked EMG reacties tussen vier verschillende soorten opname elektroden. De haalbaarheidsstudies aangegeven dat alle elektrode-typen (dat wil zeggen, EMG buis, transcutane, percutane, en transcartilage-elektroden) typische evoked laryngeal EMG golfvormen van de RLN onder 1 mA stimulatie nauwkeurig vastgelegd. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 7. Vergelijking van real-time EMG schetsen voor en na de experimentele tracheale verplaatsing. Voor de studie van de stabiliteit, werd experimenteel tracheale verplaatsing geïnduceerde. Wijzigingen in contact tussen de EMG buis elektroden en vocal folds veroorzaakt aanzienlijke variatie in opgenomen EMG signalen. (A) elektroden in de normale positie opgenomen sterke EMG signalen. (B) elektroden met lichte opwaartse verschuiving (1 cm) opgenomen relatief zwakker EMG signalen. (C) elektroden met matige tot ernstige opwaartse verplaatsing (2 cm) toonde een EMG LOS. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 8. Vergelijking van real-time EMG schetsen tijdens de experimentele RLN experimentele RLN tractie verwondingen tussen vier verschillende soorten opname elektroden. De nauwkeurigheid studies is gebleken dat, wanneer RLN tractie stress experimenteel geïnduceerde was, alle elektrode-typen (dat wil zeggen, EMG buis, transcutane, percutane, en transcartilage-elektroden) vastgelegd vergelijkbare patronen van geleidelijk vernederende EMG amplitude. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 9. Vergelijking van real-time EMG veranderingen en sequentiële terugvorderingen na verschillende RLN letsel types. (A) tractie letsel de EMG signalen geleidelijk afgebroken onder druk van de zenuw en geleidelijk hersteld na release van tractie. (B) In klemmen letsel, toonde de EMG signalen een onmiddellijke LOS en geen herstel. (C) thermische letsel de EMG signalen bleek een gecombineerde evenement en vervolgens snel geleidelijk gedegradeerd tot LOS met geen herstel. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Discussion

Schade aan de RLN en de EBSLN blijft een belangrijke bron van morbiditeit veroorzaakt door chirurgie van de schildklier. Tot voor kort, kan zenuw letsel slechts worden geïdentificeerd door rechtstreekse visualisatie van trauma. Het gebruik van IONM kan nu verder functionele identificatie van de RLN door toepassing van stimulatie en opname van de inkrimping van de doelgroep spieren. Op dit moment hebben zowel conventionele intermitterende en continu IONM systemen echter enkele technische beperkingen in vals-positieve en vals-negatieve interpretaties. Vandaar, geschikte dierlijke modellen zijn nodig om deze klinische kwesties.

Onlangs, tal van dierlijke experimentele studies hebben geprobeerd te overwinnen van de valkuilen van IONM en voor het onderzoek naar nieuwe toepassingen. De meeste van deze studies hebben kleine en middelgrote dieren zoals honden/hond^23,24,25 en varkens/varkens/mini-pig^{11,12,13,14, gebruikt 15,16,17,18,19,22,26,27,28, 29}. Canine modellen van de RLN en laryngeal functie zijn gevestigde en zeer nabootsen menselijke anatomie, de grootte en de fysiologie. De varkens model is het oudste dier toegepast in RLN onderzoek^30,31. De eerste experimenten in levende varkens uitgevoerd door Galen in de tweede eeuw na Chr. aangetoond functionele wijzigingen in een transected RLN. Op dit moment wordt de varkens model meestal gebruikt voor IONM onderzoek omdat de anatomie en fysiologie zeer gelijkaardig aan die bij de mens zijn. Experimentele varkens hebben een middelmatige grootte waarmee de eenvoudige bediening en zijn verkrijgbaar bij een relatief lage kosten²¹.

Dit artikel demonstreert standaardprotocollen voor het gebruik van de varkens model in IONM onderzoek, met inbegrip van de protocollen voor narcose en trachea intubatie. Het 3R-principe is geïmplementeerd in het ontwerp van experimenten voor het onderzoeken van elektrofysiologische kenmerken van RLN verwondingen. Kernpunten in het gebruik van de voorgestelde varkens model include(1) EMG parameter kenmerken en veiligheidsoverwegingen bij de toepassing van elektrische stimulatie^11,17,19, (2) het gebruik van spierverslappers en terugboekingen^12,20,32, (3) stimuleren en opname elektroden¹⁷, en meest belangrijk (4) modellen van RLN letsel^{13,14,15, 16,18} , die niet nauwkeurig worden gekwantificeerd bij de mens. De protocollen werden voor het opwekken van verschillende ernst en soorten RLN verwondingen opgericht. Opgenomen realtimegegevens EMG werden gecorreleerd met postoperatieve vocale snoer functie en histopathologisch onderzoek. Hoewel sommige resultaten van experimentele studies niet van toepassing zijn voor de klinische praktijk zijn, biedt onze varkens model een waardevolle onderzoeksplatform niet alleen in begrip technologie van IONM, maar ook in de begeleiding van toekomstige experimenten ter verbetering van de chirurgische strategieën voor mindere RLN verwondingen tijdens chirurgie van de schildklier.

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