Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Intraoperativ neurale overvågning af thyroideaoperation i et svin Model

doi: 10.3791/57919 Published: February 11, 2019

Summary

Denne undersøgelse sigter mod at udvikle en standardprotokol for intraoperativ neurale overvågning af thyroideaoperation i et svin model. Vi præsenterer her, en protokol for at demonstrere generel anæstesi, at sammenligne forskellige typer af elektroder og undersøge de elektrofysiologiske egenskaber af de normale og sårede tilbagevendende larynx nerverne.

Abstract

Intraoperativ skade til den tilbagevendende larynx nerve (RLN) kan forårsage vokal snor lammelse, som forstyrrer tale og kan potentielt forstyrre vejrtrækning. I de seneste år, er intraoperativ neurale overvågning (IONM) blevet bredt tilpasset som en adjungeret teknik til at lokalisere RLN, opdage RLN skade og forudsige vokal snor funktion under operationer. Mange undersøgelser har også brugt dyremodeller, at undersøge nye anvendelser af IONM teknologi og udvikle pålidelige strategier for at forebygge intraoperativ RLN skade. Formålet med denne artikel er at indføre en standardprotokol til at bruge et svin model i IONM forskning. Artiklen viser procedurerne for inducerende generel anæstesi, udfører trakeal intubation, og eksperimentelle design til at undersøge de elektrofysiologiske egenskaber af RLN skader. Anvendelser af denne protokol kan forbedre samlede effektivitet i gennemførelse af 3R-princippet (erstatning, reduktion og raffinement) i svin IONM undersøgelser.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Selvom thyroidektomi er nu en almindeligvis udføres procedure på verdensplan, er postoperative stemme dysfunktion stadig udbredt. Intraoperativ skade til den tilbagevendende larynx nerve (RLN) kan forårsage vokal snor lammelse, som forstyrrer tale og kan potentielt forstyrre vejrtrækning. Derudover kan skade til den eksterne gren af den overlegne larynx nerve forårsage en større stemme ændring ved at påvirke pitch og vocal projektion.

Intraoperativ neurale overvågning (IONM) under skjoldbruskkirtlen operationer har opnået bred popularitet som en adjungeret teknik til kortlægning og bekræfter RLN, vagus nerve (VN) og den eksterne gren af den overlegne larynx nerve (EBSLN). Fordi IONM er nyttigt for bekræftelse og belyse mekanismer af RLN skade og til påvisning af anatomiske variationer i RLN, kan det bruges til at forudsige vokal snor funktion efter thyroidektomi. Derfor IONM tilføjer en ny funktionel dynamik i thyroideaoperation og bemyndiger kirurger med oplysninger, der ikke kan opnås ved direkte visualisering alene1,2,3,4,5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10.

For nylig, mange Fremtidsstudier har brugt svin modeller at optimere brugen af IONM teknologi og pålidelige strategier for at forebygge intraoperativ RLN skade11,12,13,14 ,15,16,17,18,19,20. Svin modeller har også været brugt til at give praktiserende læger med væsentlige uddannelse og træning i kliniske anvendelser af IONM.

Derfor, kombinationen af dyremodeller og IONM teknologi er et værdifuldt redskab til at studere Patofysiologi af RLN skade21. Formålet med denne artikel var at demonstrere brugen af et svin model i IONM forskning. Specifikt, demonstreres artiklen, hvordan at fremkalde generel anæstesi, udføre trakeal intubation og opsætning af eksperimenter for at undersøge de elektrofysiologiske egenskaber af forskellige RLN skade.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

De dyreforsøg blev godkendt af institutionelle Animal Care og brug udvalg (IACUC) af Kaohsiung medicinske universitet, Taiwan (protokol ingen: IACUC-102046, 104063, 105158).

1. animalsk forberedelse og anæstesi

  1. Svin dyremodel
    Bemærk: Denne undersøgelse anvendes protokollen beskrevet i litteraturen til at etablere en prospektiv svin model IONM11,12,13,14,15,16, 17,18,19,22.
    1. Bruge KHAPS sort eller Duroc-Landrace svin (3-4 måneder gammel vejer 18-30 kg).
    2. Sikre at den eksperimentelle protokol er i overensstemmelse med nationale/internationale bestemmelser og retningslinjer for dyreforsøg, herunder 3R principper (erstatning, reduktion og raffinement). Få etisk godkendelse af den eksperimentelle protokol fra Komitéen for pleje og brugen af forsøgsdyr ved den pågældende institution.
  2. Anæstesi induktion
    1. Før anæstesi præparater
      1. Tilbageholde mad 8 timer før anæstesi og tilbageholde vand 2 timer før anæstesi.
      2. Pre-medicinerer med intramuskulær azaperone (4 mg/kg) i 2 timer før anæstesi. Bruge en 500 mL saltvand flaske til at fabrikere en ansigtsmaske for hver Grisling. Trim som nødvendigt for at sikre en sikker pasform til dets tryne.
      3. Brug funktionen vejer på operationsbordet til at måle nettovægten af hver Grisling ()figur 1A).
      4. Vedligeholde kroppens temperatur med en cirkulerende vandmadras sat til 40 ° C.
    2. Fremkalde generel anæstesi (GA) med 2-4% Sevofluran på en frisk gasflow af 3 L/min via ansigtsmaske med smågrise i en udsat position. GA kan også være fremkaldt af intramuskulær Tiletamin og zloazepam. En passende dybde af anæstesi opnås normalt i 3-5 minutter. Bekræft dybde af anæstesi ved ingen alvorlige bevægelse til smerter på grund af Perifer venøs kateterisation.
    3. Identificere en overfladisk vene på den udvendige side af ene øre og sterilisere den valgte region (ca. 6 x 6 cm2) med 75% alkohol. For maksimal sikkerhed, bruge en 24-gauge perifer intravenøst kateter.
    4. Administrere intravenøs anæstesi propofol (1-2 mg/kg) eller thiamylal (5-10 mg/kg) at afhjælpe skadelige stimulation af direkte laryngoscopy.
      Bemærk: Brug af neuromuskulære blokerende agent (NMBA) er ikke foreslået. I senere eksperimenter, NMBA kan komplicere intubation af deprimerende spontan vejrtrækning og kan mindske Elektromyografi (EMG) signaler. Derudover er Sevofluran indånding kombineret med en bolus af propofol eller korttidsvirkende barbiturater efter sigende tilstrækkeligt for at lette trakeal intubation.
  3. Trakeal intubation ()figur 1B)
    1. Forbered udstyr og materialer, der kræves til EMG tube intubation: en størrelse #6 EMG endotrakealtube, en ansigtsmaske for assisteret ventilation, to stropper til at holde munden åben, en gaze strip at trække tungen, en stump spids sugekateter, en veterinær laryngoscope med 20cm lige vinger, en elastisk bougie, en 20-mL sprøjte, et stetoskop og selvklæbende tape.
    2. Placer smågrise i en udsat position på operationsbordet. Juster hoved og krop at sikre klare visualisering af de øvre luftveje.
    3. Direkte assistent at anvende trækkraft af de øvre og nedre kæbe at opretholde en passende munden åbning og undgå rotation eller overextension af hovedet. Dække tungen med gaze og trække tungen til at optimere det visuelle felt.
    4. Hold laryngoscope og placere det direkte i mundhulen til at trykke tungen.
    5. Direkte visualisere strubelåget og bruge laryngoscope hen til presse strubelåget nedad mod tungen basen.
    6. Når stemmebånd er klart identificeret, forsigtigt rykke den elastiske bougie ind i luftrøret. Lille rotation af den elastiske bougie kan være nødvendigt at overvinde modstand. Næste, forhånd EMG røret i munden vinkel til en dybde af 24 cm.
    7. Puste EMG tube manchetten til en diskenhed ikke større end 3 mL. Hvis ventilation af manuel sække afslører ingen indlysende luft lækage, er i situ deflation af EMG tube muligt.
    8. Når EMG rør er placeret på en ordentlig dybde, bekræfte den frie passage af frisk gas ved manuel sække. Yderligere bekræfte korrekt trakeal intubation af end-tidal CO2 (etCO2) overvågning (capnography) og brystet auskultation til tidlig identifikation af utilsigtet esophageal eller endobronchial intubation.
      Bemærk: Capnography viste både etCO2 bølgeform og digital værdien i mmHg. Når esophageal intubation opstod, var etCO2 fraværende eller nær nul efter 6 åndedræt. Da EMG røret var i det rigtige sted, den typiske etCO2 bølgeform og passende værdi (normalt > 30 mmHg) blev bemærket. Derudover er vejrtrækning lyden af en bilateral lunge fyldt klar og symmetrisk, som bestemmes af brystet auskultation.
    9. Brug medicinsk tape til at fastsætte EMG røret i munden vinkel. Da røret normalt kræver justering under IONM eksperimenter, ikke fastgøre tube til dets tryne.
    10. Tilsluttes ventilator EMG tube. Løbende capnography er obligatorisk for overvågning af etCO2 værdi og kurve i hele eksperimentet.
  4. Anæstesi vedligeholdelse ()figur 1 c)
    1. Efter EMG tube er fast, placere Grisling på ryggen med halsen udvidede (figur 1 c). Vedligeholde generel anæstesi med 1-3% Sevofluran i ilt 2 L/min..
    2. Ventilere lungerne i lydstyrke tilstand på en tidalvolumen på 8-12 mL/kg, og Angiv den respirationsfrekvens til 12-14 vejrtrækninger/min.
    3. Begynde fysiologisk overvågning, herunder capnography, Elektrokardiografi (EKG) og overvågning af iltning (SaO2).

2. udstyr indstilling og dyr Operation (fig. 1 d)

  1. Opsætning af udstyr
    1. Tilslut kanal fører fra EMG tube til overvågningssystemet.
    2. Sat overvågningssystem til at køre en 50 ms tidsvindue. Sæt pulserende stimuli til 100 μs og 4 Hz. Indstil event capture tærsklen til 100 μV.
  2. Kirurgisk procedure
    1. Steril kirurgiske handsker og bruge povidon-jod med bomuld svaberprøver desinficere halsen operationsstedet.
    2. Gøre en tværgående krave snit ca. 10-15 cm i længden med en skalpel til at afsløre halsen og strubehovedet.
    3. Hæve subplatysmal klap 1 cm cranially fra kravebenet til hyoid knoglen.
    4. Fjerne rem muskler og visualisere trakeal ringe og nerver. Bruge monopolære og bipolar Elektrokauterisation bistå kirurgisk dissektion og hæmostase.
    5. Lokalisere, identificere og omhyggeligt afsløre EBSLN, RLN og VN med en håndholdt stimulation sonde.
    6. Placer en automatiseret periodiske stimulation (APS) elektrode på den ene side af VN for at stimulere under kontinuerlig IONM (CIONM). Tilslut APS elektrode med overvågningssystemet. Indstil pulserende stimuli til 1 Hz, 100 µs og 1 mA.
  3. Enden af eksperimenter, aflive alle smågrise af dyrlægen.

3. elektrisk Stimulation

Bemærk: Hvis du vil anvende 3R-princippet i svin IONM undersøgelser, altid udføre gentagelig Elektrofysiologi undersøgelser, der ikke forårsager nerve skader før udførelse af eksperimenter, der kan forårsage nerveskade. Dette kan bruges til at studere intensitet, sikkerhed og kardiopulmonale effekter11,17. IONM udstyr kan klassificeres som stimulation udstyr eller kontrolapparatet (figur 2A).

  1. Evaluere baseline EMG svar af target nerver, herunder EBSLN, RLN og VN (tal 2B, 2 C).
    1. Start med en indledende stimulation nuværende 0,1-mA strøm og øge stimulation i 0,1-mA-trin indtil en EMG svar er opdaget og registreret.
    2. Yderligere at øge nuværende indtil den maksimal EMG svar opnås.
    3. Registrere baseline amplitude, ventetid og bølgeform af EMG svar.
    4. Definere minimal stimulus plan som den laveste nuværende (mA), der klart fremkaldte EMG aktivitet af > 100 µV. Definer maksimal stimulus plan som den laveste nuværende, der fremkaldte den maksimal EMG svar.
  2. Evaluere sikkerheden af elektrisk stimulation11,19
    1. Anvende en kontinuerlig 1 minuts stimulering på den femte trakeale ring niveau af VN eller RLN.
    2. Gradvis at øge stimulus nuværende fra 1 mA til 30 mA.
    3. Under VN stimulation, evaluere hæmodynamiske stabilitet ved overvågning af hjertefrekvens, EKG og invasive arterielle blodtryk.
    4. Endelig evaluere nerve funktion integritet ved at sammenligne EMG svar proksimalt for webstedet nerve stimulation, før og efter hvert niveau af stimulation er anvendt.
  3. Effekten af anæstetika (muskelafslappende og deres tilbageførsler)12,20
    Bemærk: Forkert brug af NMBAs er en potentiel årsag til mislykket IONM. Den foreslåede dyrenes model blev brugt til at sammenligne opsving profiler blandt forskellige depolariserende NMBAs (fx succinylcholin) og nondepolarizing NMBAs (fx, rocuronium) ved varierende doser og til at identificere den optimale NMBA til brug i IONM. Den dyre model kan også bruges til at evaluere effektiviteten af NMBA vending lægemidler (fx, sugammadex) for hurtigt gendanne neuromuskulære funktion undertrykt af rocuronium.
    1. For det første gælder C-IONM og bruge automatisk kalibreret baseline ventetid og amplituder af EMG som kontroldata.
    2. Administrere en bolus injektion af 0,3 mg/kg rocuronium i et volumen på 10 mg/mL og observere de real-time EMG ændringer.
    3. Tre minutter efter injektion, udføre en injektion af 2 mg/kg sugammadex i et volumen på 100 mg/mL som en hurtig bolus. Optage opsving profilen af larynx EMG i 20 minutter.
  4. Stimulation elektroder (Stimulation sonder/dissectors) ()figur 3)17
    Bemærk: Der findes forskellige typer af stimulation elektroder, der kan bruges til nervestimulation under IONM, fxmonopolære sonder (figur 3A), bipolar sonder (figur 3B) og stimulation dissectors (figur 3 c ).
    1. For at efterligne direkte stimulering af nerver under operationen, anvende 1 mA stimulation til EBSLN, RLN og VN uden overliggende fascia.
    2. For at efterligne indirekte kortlægning og lokalisering af nerve holdning før visuelle identifikation under operationen, anvende 1 mA stimulation på 1 - og 2-mm afstand fra nerver på overliggende fascia.
    3. Registrere og sammenligne EMG svar mellem forskellige typer af stimulation elektroder.
  5. Optagelse elektroder (EMG rør/nål elektroder/pre-gelled hud elektroder) (figur 4)
    1. Brug den dyremodel til at evaluere hvordan rotation eller opadgående/nedadgående forskydning af EMG tube elektrode (figur 4A) påvirker stabiliteten af EMG signal. Derudover bruger den dyre model for at sammenligne EMG svar mellem forskellige elektrode typer (f.eks., nål elektroder og klæbende pre geléagtig elektroder, figur 4B) og forskellige optagelse tilgange (f.eks., transkutan/perkutan og transcartilage tilgange, tal 4 c og 4 D) gennemførlighed, stabilitet og nøjagtighed under IONM.
    2. Ved en forundersøgelse, gælder en 1 mA stimulus nuværende bilaterale EBSLNs, VNs og RLNs. post og sammenligne EMG svar fremkaldt af hver elektrode testet (dvs. EMG tube, transkutan, perkutan, og transcartilage elektroder).
    3. For en stabilitet undersøgelse, vurdere og sammenligne EMG signal stabilitet i C-IONM under eksperimentelt inducerede cricoid/trakeale brusk forskydning.
    4. For en nøjagtighed undersøgelse, vurdere og sammenligne nøjagtigheden af de testede elektroder i C-IONM til at identificere EMG signalforringelse under RLN skade.

4. RLN skade undersøgelse (figur 5)

  1. 3R-princippet, udføre RLN skade eksperimenter i modellen svin efter alle gentagelig Elektrofysiologi undersøgelser er afsluttet. Udføre test af nerve segmenter fra proksimale nerve segmenter til distale nerve segmenter (dvs. videre fra den caudale del af RLN til den kranielle del af RLN).
  2. Brug C-IONM at bekræfte og sammenligne mønstre af real-time ændringer i evoked larynx EMG signaler under og efter akut RLN skader med forskellige skade mekanismer (f.eks., trækkraft, fastspænding, transection eller termiske skader) (tal 5A og 5B) . Bruge C-IONM til kontinuerlig real-time display og recordation af EMG ændringer og sekventiel inddrivelser i hele eksperimentet (figur 5 c).
  3. Indsamle sårede RLN segmenter for histopatologiske analyse af morfologiske ændringer forårsaget af nerve skade eksperimenter.
  4. Trækkraft kompression/stretch skade
    Bemærk: Trækkraft kompression eller stretch skader er de mest almindelige intraoperativ RLN skader. Eksperimentelt fremkalde trækkraft stress og observere de resulterende elektrofysiologiske EMG ændringer og histopatologiske forandringer.
    1. Trækkraft kompression skade13
      1. Wrap en tynd plastic løkke (fx, en vaskulær løkke 1.3-mm bred) omkring RLN og brug en kraft gauge for at anvende retraktion med 50 g af spænding (figur 5A). Denne ordning efterligner en RLN fanget mod et tæt, fibrøst band eller en passage arterie på Berry ligament region under mediale trækkraft af skjoldbruskkirtlen lap.
    2. Trækkraft stretch skade16
      1. Wrap RLN med en bredere elastisk materiale (f.eks., en 10-mm bredt silikone Penrose afløb), og bruge en kraft gauge for at trække RLN med 50 g af spænding) denne ordning efterligner en RLN overholdt til eller indkapslet i struma kapsel og strakte frem under mediale trækkraft.
  5. Fastspænding skade
    Bemærk: Intraoperativ mekanisk traume til RLN medfører normalt fra dårlig eksponering eller visuelle fejlidentifikation af RLN. 13 , 16
    1. Efter trækkraft kompression RLN skade eksperiment, klemme den distale segment af RLN med hæmostatisk pincet i ét sekund. Denne ordning efterligner den nerve, der uforvarende fastspændt på grund af visuel fejlidentifikation som et fartøj under operationen. Post ledsagende EMG signalet ændres til sammenligning med yderligere histopatologiske fund af nerve-modellen.
  6. Termisk skade
    Bemærk: De fleste intraoperativ RLN termiske skader skyldes thermal sprede når Elektrokauterisation enheder og forskellige energi-baserede enheder (EBDs) bruges til at fremkalde hæmostase nær RLN. Som trækkraft skade er termiske skader sjældent synlige for det blotte øje. Derfor Udfør IONM dyreforsøg til at bestemme den bedste model til at vurdere Patofysiologi af RLN termisk skade og teste den termiske tolerance14 og sikkerhed af EBDs15,18.
    1. Bruge C-IONM til at registrere EMG ændringer løbende i eksperimentet.
    2. For aktivering undersøgelse, undersøge, hvordan energi-baserede enheder (EBD) kan anvendes sikkert for hæmostase og dissektion nær RLN under kirurgi (figur 5B).
      1. Aktivere EBD (elektrotermiske bipolar fartøj forsegling system, sæt power på niveau 2 og energi ophører automatisk efter 2 til 4 sekunder) på en 5-mm afstand fra RLN.
      2. Hvis EMG signaler forbliver stabil efter flere tests, udføre en yderligere test på den smallere afstand (f.eks.2 mm, og efterfulgt af 1 mm afstand).
      3. Hvis nogen væsentlig ændring af EMG opstår efter nogen test eksperimentet er komplet og efterfulgt af kontinuerlig real-time EMG optagelse i mindst 20 minutter.
    3. Den kølende undersøgelse, evaluere afkøling tid til at afgøre, efter aktivering optimal EBD køling parametre.
      1. Kontakt den aktiverede EBD på RLN direkte efter 5 sekund køling tid.
      2. Hvis EMG signaler forbliver stabil efter tre test, test den kortere afkøling tid (f.eks.2 sekunder, og efterfulgt af 1 sekund).
      3. Hvis EMG forbliver stabil efter gentagne forsøg, bekræfte EBD sikkerhed ved at røre ved RLN umiddelbart efter aktivering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Elektrofysiologi undersøgelse
Baselinedata EMG, minimal/maksimal stimulus plan og stimulus-respons-kurver
Ved hjælp af en standard monopolære stimulere sonde, opnåede minimal stimulation plan for VN og RLN stimulation varierer fra 0,1 til 0,3 mA, henholdsvis. Generelt, den nuværende stimulus korreleret positivt med den deraf følgende EMG amplituderesponse11,17. EMG amplitude plateaued på maksimal stimulering niveauer af 0,7 mA for VN stimulation, og 0,5 mA for RLN stimulation11.

Elektrisk stimulation (intensitet, sikkerhed og kardiopulmonale effekt)
I sikkerhedsundersøgelser, der er ingen uønskede virkninger på EMG signal eller hæmodynamiske stabilitet observeret efter kontinuerlig pulsatile VN og RLN stimulering i indstillingen af 1 mA til 30 mA. Derudover var baseline EMG amplituder og ventetid i VN eller RLN relativt uændret efter nerverne blev stimuleret af en høj-aktuelle. Derfor blev det foreslået at en intermitterende høj stimulus nuværende under IONM ikke var skadeligt for VN eller RLN19.

Virkningerne af anæstetika (muskelafslappende og deres tilbageførsel)
Eksperimentelle sammenligninger af NMBAs af denne dyremodel viste, at forskellige typer og doser af muskelafslappende har anderledes naturlig retablering profil. For eksempel, var inddrivelse gange for succinylcholin (1 mg/kg) og lav-dosis rocuronium (0,3 mg/kg) betydeligt kortere end for standard dosis rocuronium (0,6 mg/kg). Eksperimenter for NMBA tilbageførsler bekræfte, at sugammadex (tilbageførsel af rocuronium) effektivt og hurtigt genskaber neuromuskulære funktion undertrykt af rocuronium20.

Stimulerende elektroder (stimulation sonder og dissekere Stimulatorer)
IONM udføres typisk med en kommercielt tilgængelig ETT-baserede overflade optager elektrode system (dvs. en såkaldt EMG tube). En begrænsning af den kliniske anvendelse af EMG rør er imidlertid behovet for at opretholde konstant kontakt mellem elektroderne og stemmebånd under operation for at opnå en robust EMG signal. Falsk IONM resultater kan skyldes en EMG-rør, der er mispositioned under intubation (f.eks.på grund af forkert indsættelse dybde, forkert rør størrelse eller rotation af elektrode) eller fra en EMG-rør, der er fordrevet under kirurgisk manipulation eller hals retraktion (f.eks.forårsager rotation eller opadgående/nedadgående forskydning af elektrode).

Eksperimentelle sammenligninger af stimulerende elektroder viste at den stimulation sonder/dissectors evoked typisk EMG waveforms fra EBSLN/RLN/VN 1 mA strøm. Den stimulerende nuværende korreleret positivt med den deraf følgende EMG amplitude. I monopolære sonder og stimulerende dissectors, maksimal EMG blev fremkaldt af < 1 mA. I bipolar sonder kræves maksimale EMG en højere strøm. I alle grupper, evoked EMG amplituder faldt som afstanden fra sonden/dissector til den nerve steg. Evoked EMG amplituder faldt også i stimuleret nerver, der havde overliggende fascia. Den dyre model bekræftes derfor, at både stimulation dissectors og konventionelle sonder er effektiv til at fremkalde EBSLN, RLN og VN bølgeformer for at overvåge real-time nervefunktion under kirurgi17. Forskellige stimulation sonder/dissectors findes nu i IONM system for specifik stimulation krav, kirurgisk overvågning program og præference for brugerne.

Optagelse elektroder (EMG rør, nål elektroder og pre geléagtig konsistens hudens elektroder)
Feasibility-undersøgelsen bekræftet, at EMG tube elektroder på vocalis, transkutan/perkutan nål elektroder og transkutan/transcartilage pre geléagtig elektroderne var effektive til at optage typisk evoked larynx EMG waveforms fra VN og RLN under 1 mA stimulation. Figur 6 viser, at transkutan/transcartilage pre geléagtig elektroder generelt registreret lavere EMG amplituder i forhold til EMG tube og nål elektroder.

I undersøgelsen, stabilitet sammenlignet real-time EMG tracings før og efter trakeal deplacement var eksperimentelt fremkaldt. Figur 7 viser, at ændringen i kontakt mellem EMG tube elektroder og vokal folder efter trakeal forskydning betydeligt ændret de optagede EMG signaler. Luftrør forskydning havde imidlertid ingen tilsyneladende effekt på elektrode kontakt kvalitet eller på EMG signalkvaliteten fra transkutan eller transcartilage elektroderne.
Nøjagtighed undersøgelse vurderede nøjagtigheden af real-time signaler i afspejler negative EMG nedbrydning under RLN stress eksperimentelt fremkaldt ved kontinuerlig VN stimulation med APS-elektrode. Når RLN trækkraft stress er eksperimentelt fremkaldt, rør EMG elektroder på vocalis muskel og transcartilage/perkutan/transkutan elektroder indspillet lignende mønstre af progressiv nedbrydning i EMG amplitude (figur 8).

RLN skade undersøgelse
Trækkraft skade
Typiske real-time EMG ændringer under RLN trækkraft afslørede en progressiv amplitude fald kombineret med en latenstid (den såkaldte "kombinerede begivenhed"). Derudover EMG signaler gradvist inddrives efter udgivelsen af trækkraft (figur 9A). Histopatologisk undersøgelse viste, at morfologiske ændringer skete det meste i ydre nerve strukturer såsom epi - og peri-neurium. Strukturer i endoneurium forblev forholdsvis intakt13,16.

Fastspænding skade
Alle RLNs viste en umiddelbar LOS (inden for mindre end 1 s) efter akut mekanisk skade er eksperimentelt fremkaldt. Derudover ikke gradvist EMG recovery kan observeres i en kort periode efter skaden, der (figur 9B). Histopatologisk undersøgelse viste, at forvrængning af epineurium og perineurium var større i gruppen fastspænding skade i forhold til trækkraft skade gruppe13,16.

Termisk skade

Under undersøgelsen der termisk skade, afslører de real-time EMG en kombineret begivenhed, som derefter hurtigt nedbrydes til LOS (figur 9 c). Reaktionstid før LOS og sværhedsgraden af elektrofysiologisk skade kan være relateret til dosis af termisk stress14. Undersøgelser af EBDs viser, at sikker aktivering afstanden til RLN og afkøling tiden variere EBD type. For eksempel, er sikker aktivering afstande og afkøling gange 5 mm og 1 sekund for monopolære Elektrokauterisation (15 watt), 3 mm og 1 sekund for bipolar Elektrokauterisation (30 watt), 2 mm og 3 til 10 sekunder for harmoniske skalpel, og 2 mm og 2-5 sekunder for at Ligasur e system, henholdsvis. Navnlig bør harmoniske skalpel afkølet i mere end 10 sekunder eller køles af en hurtig (2 sekunder) muskel touch manøvrere før det rører RLN. Ligasure system bør nedkøles i mere end 2 sekunder eller køles af en hurtig muskel touch manøvre, før det rører RLN15,18. Den histopatologiske undersøgelse af termisk sårede nerver viste relativt alvorlige skader på de indvendige endoneurium med mindre forvrængning af ydre nerve struktur16.

Figure 1
Figur 1. Forberedelse og anæstesi KHAPS sort/Duroc-Landrace svin for IONM forskning. (A) nettovægten af hver Grisling blev målt før anæstesi. (B) en assistent opretholdes en passende munden åbning mens trækkraft blev anvendt til den øvre og nedre kæbe. En laryngoscope blev derefter brugt til at presse strubelåget nedad mod bunden af tungen. Når stemmebånd var klart identificeret, var den elastiske bougie forsigtigt rykkede ind i luftrøret. EMG rør blev derefter sat i en dybde af 24 cm i passende munden vinkel. (C) pattegris blev placeret på ryggen med halsen udvidede. Kanalen fører fra optagelsen elektroderne var forbundet til overvågningssystemet. Fysiologisk kontrol blev udført i løbet af undersøgelsen. (D) halsen og strubehovedet blev udsat for eksperimenter. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2. Mangefacetteret elektronisk udstyr og princippet om ordningen IONM. (A) det grundlæggende udstyr inkluderet de neurale stimulerende elektroder (stimulator) og optagelse elektroder (forbundet til ETT). (B) at stimulere elektroder kan bruges til at bestemme placeringen og funktionelle status af EBSLN, RLN og VN under IONM. (C) den evoked EMG svar vises på en LCD-skærm. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3. De forskellige stimulation elektroder til brug i IONM. (A) monopolære sonder (B) bipolar sonder, og (C) stimulation sonder/dissectors. Udvælgelse af stimulation sonder/dissectors anvendes til IONM afhænger af specifik stimulation krav, den konkrete anvendelse ønskes og præference for kirurgen. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4. Forskellige optagelse elektrode typer er tilgængelige til brug i IONM. (A) den EMG ETT elektroder omfatter (1a) Trivantage (1b) kontakt forstærket (1 c) - Standard forstærket, og (1 d) - FLEX EMG rør); (B) (2) - klæbende pre geléagtig elektroder og (3) - nål elektroder. (C og D) The EMG tube er designet til at røre den vocal fold gennem intubation (jeg), og selvklæbende pre geléagtig eller nål elektroder kan bruges i transkutan (II), perkutan (III), eller transcartilage (IV) tilgang til EMG optagelse under IONM. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5. Kontinuerlig IONM blev udført via APS af VN (*) til at undersøge real-time EMG ændringer i RLN under (A) trækkraft og (B) termisk skade. (C). i hele eksperimentet, C-IONM systemet vises og registreres fortløbende induceret EMG ændringer og sekventiel inddrivelser i realtid. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6. Sammenligning af evoked EMG svar mellem fire forskellige typer af optagelse elektroder. Feasibility-undersøgelser anført, at alle elektrode typer (dvs. EMG tube, transkutan, perkutan, og transcartilage elektroder) korrekt registreret typisk evoked larynx EMG waveforms fra RLN under 1 mA stimulation. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 7
Figur 7. Sammenligning af real-time EMG tracings før og efter eksperimentel trakeal forskydning. For stabilitet undersøgelse, var luftrør deplacement eksperimentelt fremkaldt. Ændringer i kontakt mellem EMG tube elektroder og vokal folder forårsaget betydelig variation i registrerede EMG signaler. (A) elektroder i normal position registreres stærk EMG signaler. (B) elektroder med lille opadgående deplacement (1 cm) registreret relativt svagere EMG signaler. (C) elektroder med moderat til svær opadgående deplacement (2 cm) viste en EMG LOS. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 8
Figur 8. Sammenligning af real-time EMG tracings under eksperimentelle RLN eksperimentelle RLN trækkraft skader mellem fire forskellige typer af optagelse elektroder. Nøjagtighed undersøgelser viste, at når RLN trækkraft stress er eksperimentelt fremkaldt, alle elektrode typer (dvs. EMG tube, transkutan, perkutan, og transcartilage elektroder) registreret lignende mønstre i gradvis nedværdigende EMG amplitude. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 9
Figur 9. Sammenligning af real-time EMG ændringer og sekventiel inddrivelser efter forskellige RLN skade typer. (A) i trækkraft skade, EMG signaler gradvist nedbrudt under nerve stress og gradvist inddrives efter udgivelsen af trækkraft. (B) i fastspænding skade, EMG signaler viste en umiddelbar LOS og ingen opsving. (C) i termisk skade, EMG signaler afslørede en kombineret begivenhed og derefter hurtigt gradvist nedbrydes til LOS med ingen genoprettelse. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Skade på RLN og EBSLN stadig er en betydelig kilde til sygelighed forårsaget af thyroideaoperation. Indtil for nylig, kunne nerveskade kun identificeres ved direkte visualisering af traumer. Brugen af IONM nu muliggør yderligere funktionelle identifikation af RLN ved at anvende stimulation og optagelse sammentrækning af målet muskler. I øjeblikket, men har både konventionelle intermitterende og kontinuerlig IONM systemer nogle tekniske begrænsninger i falsk positive og falsk negative fortolkninger. Derfor, passende dyremodeller er nødvendige for at disse kliniske spørgsmål.

For nylig, har masser af eksperimentelle dyreforsøg forsøgt at overvinde faldgruber af IONM og undersøge nye applikationer. De fleste af disse undersøgelser har brugt mellemstore dyr som hunde/hund23,24,25 og svin/svin/mini-pig11,12,13,14, 15,16,17,18,19,22,26,27,28, 29. Canine modeller af RLN og larynx funktion er veletableret og efterligne stærkt menneskelige anatomi, størrelse og fysiologi. Modellens svin er den ældste dyr anvendes i RLN forskning30,31. De første forsøg med levende svin udført af Galen i det andet århundrede e.kr. demonstreret funktionelle ændringer i en transected RLN. Svin modellen bruges i øjeblikket, oftest for IONM forskning, fordi dens anatomi og fysiologi er meget lig dem i mennesker. Eksperimentelle svin har en medium størrelse, der giver mulighed for nem håndtering og er almindeligt tilgængelige på en relativt lav pris21.

Denne artikel viser standardprotokoller til ved hjælp af svin model i IONM forskning, herunder protokoller for generel anæstesi og trakeal intubation. 3R-princippet gennemføres i design af eksperimenter for at undersøge elektrofysiologiske egenskaber af RLN skader. Centrale spørgsmål i brugen af de foreslåede svin model include(1) EMG parameter egenskaber og sikkerhedsmæssige overvejelser, når du anvender elektrisk stimulation11,17,19, (2) brugen af muskelafslappende og tilbageførsler12,20,32, (3) stimulere og optagelse elektroder17, og mest vigtigt (4) modeller af RLN skader13,14,15, 16,18 , der ikke kan kvantificeres præcist i mennesker. Protokollerne blev sat til at fremkalde forskellige sværhedsgraden og typer af RLN skader. Registrerede data i realtid EMG var korreleret med postoperative vokal snor funktion og histopatologiske undersøgelser. Selv om nogle data fra eksperimentelle undersøgelser er uanvendelig til klinisk praksis, giver vores svin model en værdifuld forskning platform ikke blot i forståelse teknologi af IONM, men også i ledende fremtidige eksperimenter for at forbedre kirurgiske strategier for mindre RLN skader under thyroideaoperation.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Denne undersøgelse blev støttet af tilskud fra Kaohsiung Medical University Hospital, Kaohsiung medicinske universitet (KMUH106-6R49) og fra ministeriet for videnskab og teknologi (de fleste 106-2314-B-037-042-MY2.), Taiwan

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Randolph, G. W., et al. Electrophysiologic recurrent laryngeal nerve monitoring during thyroid and parathyroid surgery: international standards guideline statement. Laryngoscope. 121, Suppl 1. S1-S16 (2011).
  2. Barczynski, M., et al. External branch of the superior laryngeal nerve monitoring during thyroid and parathyroid surgery: International Neural Monitoring Study Group standards guideline statement. Laryngoscope. 123, Suppl 4. S1-S14 (2013).
  3. Chiang, F. Y., et al. The mechanism of recurrent laryngeal nerve injury during thyroid surgery--the application of intraoperative neuromonitoring. Surgery. 143, (6), 743-749 (2008).
  4. Chiang, F. Y., et al. Standardization of Intraoperative Neuromonitoring of Recurrent Laryngeal Nerve in Thyroid Operation. World Journal of Surgery. 34, (2), 223-229 (2010).
  5. Chiang, F. Y., et al. Anatomical variations of recurrent laryngeal nerve during thyroid surgery: how to identify and handle the variations with intraoperative neuromonitoring. The Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 26, (11), 575-583 (2010).
  6. Chiang, F. Y., et al. Intraoperative neuromonitoring for early localization and identification of the recurrent laryngeal nerve during thyroid surgery. The Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 26, (12), 633-639 (2010).
  7. Chiang, F. Y., et al. Detecting and identifying nonrecurrent laryngeal nerve with the application of intraoperative neuromonitoring during thyroid and parathyroid operation. American Journal of Otolaryngology. 33, (1), 1-5 (2012).
  8. Wu, C. W., et al. Vagal nerve stimulation without dissecting the carotid sheath during intraoperative neuromonitoring of the recurrent laryngeal nerve in thyroid surgery. Head Neck. 35, (10), 1443-1447 (2013).
  9. Wu, C. W., et al. Loss of signal in recurrent nerve neuromonitoring: causes and management. Gland Surgery. 4, (1), 19-26 (2015).
  10. Wu, C. W., et al. Recurrent laryngeal nerve injury with incomplete loss of electromyography signal during monitored thyroidectomy-evaluation and outcome. Langenbeck's Archives of Surgery. 402, (4), 691-699 (2017).
  11. Wu, C. W., et al. Investigation of optimal intensity and safety of electrical nerve stimulation during intraoperative neuromonitoring of the recurrent laryngeal nerve: a prospective porcine model. Head Neck. 32, (10), 1295-1301 (2010).
  12. Lu, I. C., et al. A comparison between succinylcholine and rocuronium on the recovery profile of the laryngeal muscles during intraoperative neuromonitoring of the recurrent laryngeal nerve: A prospective porcine model. The Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 29, (9), 484-487 (2013).
  13. Wu, C. W., et al. Intraoperative neuromonitoring for the early detection and prevention of RLN traction injury in thyroid surgery: A porcine model. Surgery. 155, (2), 329-339 (2014).
  14. Lin, Y. C., et al. Electrophysiologic monitoring correlates of recurrent laryngeal nerve heat thermal injury in a porcine model. Laryngoscope. 125, (8), E283-E290 (2015).
  15. Wu, C. W., et al. Recurrent laryngeal nerve safety parameters of the Harmonic Focus during thyroid surgery: Porcine model using continuous monitoring. Laryngoscope. 125, (12), 2838-2845 (2015).
  16. Dionigi, G., et al. Severity of Recurrent Laryngeal Nerve Injuries in Thyroid Surgery. World Journal of Surgery. 40, (6), 1373-1381 (2016).
  17. Wu, C. W., et al. Optimal stimulation during monitored thyroid surgery: EMG response characteristics in a porcine model. Laryngoscope. 127, (4), 998-1005 (2017).
  18. Dionigi, G., et al. Safety of LigaSure in recurrent laryngeal nerve dissection-porcine model using continuous monitoring. Laryngoscope. 127, (7), 1724-1729 (2017).
  19. Lu, I. C., et al. Safety of high-current stimulation for intermittent intraoperative neural monitoring in thyroid surgery: A porcine model. Laryngoscope. (2018).
  20. Lu, I. C., et al. Reversal of rocuronium-induced neuromuscular blockade by sugammadex allows for optimization of neural monitoring of the recurrent laryngeal nerve. Laryngoscope. 126, (4), 1014-1019 (2016).
  21. Wu, C. -W., et al. Intraoperative neural monitoring in thyroid surgery: lessons learned from animal studies. Gland Surgeryery. 5, (5), 473-480 (2016).
  22. Lu, I. C., et al. Reversal of rocuronium-induced neuromuscular blockade by sugammadex allows for optimization of neural monitoring of the recurrent laryngeal nerve. Laryngoscope. (2016).
  23. Scott, A. R., Chong, P. S., Brigger, M. T., Randolph, G. W., Hartnick, C. J. Serial electromyography of the thyroarytenoid muscles using the NIM-response system in a canine model of vocal fold paralysis. Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 118, (1), 56-66 (2009).
  24. Puram, S. V., et al. Vocal cord paralysis predicted by neural monitoring electrophysiologic changes with recurrent laryngeal nerve compressive neuropraxic injury in a canine model. Head Neck. 38, E1341-E1350 (2016).
  25. Puram, S. V., et al. Posterior cricoarytenoid muscle electrophysiologic changes are predictive of vocal cord paralysis with recurrent laryngeal nerve compressive injury in a canine model. Laryngoscope. 126, (12), 2744-2751 (2016).
  26. Brauckhoff, K., et al. Injury mechanisms and electromyographic changes after injury of the recurrent laryngeal nerve: Experiments in a porcine model. Head Neck. 40, (2), 274-282 (2018).
  27. Brauckhoff, K., Aas, T., Biermann, M., Husby, P. EMG changes during continuous intraoperative neuromonitoring with sustained recurrent laryngeal nerve traction in a porcine model. Langenbeck's Archives of Surgery. 402, (4), 675-681 (2017).
  28. Schneider, R., et al. A new vagal anchor electrode for real-time monitoring of the recurrent laryngeal nerve. The American Journal of Surgery. 199, (4), 507-514 (2010).
  29. Kim, H. Y., et al. Impact of positional changes in neural monitoring endotracheal tube on amplitude and latency of electromyographic response in monitored thyroid surgery: Results from the Porcine Experiment. Head Neck. 38, E1004-E1008 (2016).
  30. Sterpetti, A. V., De Toma, G., De Cesare, A. Recurrent laryngeal nerve: its history. World Journal of Surgery. 38, (12), 3138-3141 (2014).
  31. Kaplan, E. L., Salti, G. I., Roncella, M., Fulton, N., Kadowaki, M. History of the recurrent laryngeal nerve: from Galen to Lahey. World Journal of Surgery. 33, (3), 386-393 (2009).
  32. Lu, I. C., et al. In response to Reversal of rocuronium-induced neuromuscular blockade by sugammadex allows for optimization of neural monitoring of the recurrent laryngeal nerve. Laryngoscope. 127, (1), e51-e52 (2017).
Intraoperativ neurale overvågning af thyroideaoperation i et svin Model
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter