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Medicine

Intra-Operative neuronale Kontrolle der Schilddrüsen-Operation in einem porcinen Modell

doi: 10.3791/57919 Published: February 11, 2019

Summary

Ziel dieser Studie ist es, ein Standardprotokoll der intraoperativen neuronale Kontrolle der Schilddrüsen-Operation in einem porcinen Modell zu entwickeln. Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll zur Vollnarkose, um verschiedene Arten von Elektroden zu vergleichen und zu untersuchen, die elektrophysiologischen Eigenschaften des normalen und verletzten wiederkehrende Kehlkopfnerven zu demonstrieren.

Abstract

Intraoperative Schädigung der wiederkehrenden laryngeal Nerv (RLN) kann Stimmband Lähmung, wodurch stört Rede und können potenziell mit der Atmung beeinträchtigen. In den letzten Jahren wurde intraoperative neuronale Kontrolle (IONM) weitgehend angepasst als außerordentlicher Technik zu lokalisieren die RLN, RLN Verletzungen zu erkennen und Vorhersagen Stimmband-Funktion während der Operations. Viele Studien haben auch Tiermodelle, neue Anwendungen der IONM Technologie zu untersuchen und zu zuverlässigen Strategien zur Vermeidung von intraoperativen RLN Verletzungen verwendet. Das Ziel dieses Artikels ist ein Standardprotokoll für die Verwendung von porcinen Modell in IONM Forschung einzuführen. Der Artikel beschreibt die Verfahren zur Induktion der Vollnarkose, Durchführung von trachealen Intubation und experimentelles Design, die elektrophysiologischen Eigenschaften von RLN Verletzungen zu untersuchen. Anwendungen dieses Protokolls können allgemeine Wirksamkeit bei der Umsetzung der 3R-Prinzip (Ersatz, Abbau und Veredelung) in porcinen IONM Studien verbessern.

Introduction

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Obwohl Thyreoidektomie jetzt eine häufig ausgeführte Verfahren weltweit, ist postoperative Stimme Dysfunktion immer noch üblich. Intraoperative Schädigung der wiederkehrenden laryngeal Nerv (RLN) kann Stimmband Lähmung, wodurch stört Rede und können potenziell mit der Atmung beeinträchtigen. Zusätzlich zum externen Zweig der überlegener laryngeal Nerv eine wichtige Stimme Änderung besteht Verletzungsgefahr durch Beeinflussung der Tonhöhe und vocal Projektion.

Intraoperative neuronale Kontrolle (IONM) bei Schilddrüsen-Operationen hat große Popularität als außerordentlicher Technik für die Zuordnung und Bestätigung der RLN, den Nervus Vagus (VN) und der externen Zweig der überlegener laryngeal Nerv (EBSLN) erhalten. Da IONM für Bestätigung und Aufklärung der Mechanismen der RLN Verletzungen und zur Erkennung von anatomischen Variationen in der RLN nützlich ist, kann es verwendet werden, Stimmband-Funktion nach Thyreoidektomie vorherzusagen. Daher IONM fügt eine neue funktionale Dynamik in Schilddrüsen-Operation und ermöglicht es Chirurgen mit Informationen, die durch direkte Visualisierung allein1,2,3,4,5 erhalten werden kann , 6 , 7 , 8 , 9 , 10.

Vor kurzem haben viele prospektive Studien porcinen Modelle verwendet zur Optimierung der Nutzung von IONM Technologie und zuverlässige Strategien zur Vermeidung von intraoperativen RLN Verletzungen11,12,13,14 herstellen ,15,16,17,18,19,20. Porcines Modelle wurden auch zur Praktiker wesentliche aus- und Weiterbildung in der klinischen Anwendung von IONM zur Verfügung zu stellen.

Daher ist die Kombination von Tiermodellen und IONM Technologie ein wertvolles Werkzeug für die Erforschung der Pathophysiologie von RLN Verletzungen21. Das Ziel dieses Artikels war die Verwendung von porcinen Modell in IONM Forschung zu demonstrieren. Speziell, veranschaulicht die Artikel induzieren Vollnarkose durchführen trachealen Intubation und Experimente zur Untersuchung der elektrophysiologischen Eigenschaften verschiedener RLN Verletzungen eingerichtet.

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Protocol

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Die Tierversuche wurden genehmigt durch die institutionelle Animal Care und Nutzung Committee (IACUC) von Kaohsiung Medical University, Taiwan (Protokoll keine: IACUC-102046, 104063, 105158).

(1) tierische Vorbereitung und Narkose

  1. Porcines Tiermodell
    Hinweis: Diese Studie angewendet das Protokoll in der Literatur, eine prospektive porcinen Modell IONM11,12,13,14,15,16beschrieben, 17,18,19,22.
    1. KHAPS schwarz oder Duroc-Landrasse-Schweine (ca. 3-4 Monate alt; mit einem Gewicht von 18-30 kg) zu verwenden.
    2. Sicherstellen Sie, dass das experimentelle Protokoll mit nationalen/internationalen Vorschriften und Richtlinien für Tierversuche, einschließlich der 3R (Ersatz, Reduktion und Raffinesse) übereinstimmt. Einholen der ethischen Genehmigung für experimentelles Protokoll des Ausschusses zur Pflege und Verwendung von Versuchstieren in der jeweiligen Institution.
  2. Induktion der Anästhesie
    1. Pre-Anästhesie-Vorbereitungen
      1. Zurückzuhalten Sie, Essen 8 Stunden vor der Narkose und zurückhalten Sie Wasser 2 Stunden vor der Narkose.
      2. Pre mit intramuskulären Azaperone (4 mg/kg) 2 Stunden vor der Narkose zu behandeln. Verwenden Sie eine Kochsalzlösung 500 mL-Flasche, um eine Gesichtsmaske für jedes Ferkel zu fabrizieren. Schneiden Sie, wie erforderlich, um einen sicheren Halt auf die Schnauze zu gewährleisten.
      3. Verwenden Sie die mit einem Gewicht von Funktion auf dem OP-Tisch, um das Nettogewicht des jedes FerkelFigur 1A() () zu messen.
      4. Körpertemperatur zu erhalten, mit einer umlaufenden Wassermatratze eingestellt auf 40 ° c
    2. Vollnarkose (GA) mit 2-4 % Sevofluran bei einem Frischgas Flow 3 L/min über Gesichtsmaske mit der Ferkel in Bauchlage zu induzieren. GA kann auch durch intramuskuläre Tiletamin und Zloazepam induziert werden. Eine ausreichende Tiefe der Narkose wird in der Regel innerhalb von 3-5 Minuten erreicht. Bestätigen Sie die Tiefe der Narkose durch keine schweren Bewegung Schmerzen aufgrund peripherer venöser Katheterisierung.
    3. Identifizieren Sie eine oberflächliche Vene an der Außenseite von einem Ohr zu und sterilisieren Sie die ausgewählte Region (ca. 6 x 6 cm2) mit 75 % Alkohol. Verwenden Sie für maximale Sicherheit einen 24-Spur periphere intravenöse Katheter.
    4. Direkte Laryngoskopie verwalten Sie intravenöse Narkosemittel Propofol (1-2 mg/kg) oder Thiamylal (5-10 mg/kg), Schmerzreize zu lindern.
      Hinweis: Die Verwendung von neuromuskulären Blockierungsmittel (NMBA) wird nicht empfohlen. In späteren Experimenten NMBA kann durch Drücken der Spontanatmung Intubation erschweren und Elektromyographie (EMG) Signale vermindern kann. Darüber hinaus ist Sevofluran Inhalation in Kombination mit einem Bolus Propofol oder kurzwirksame Barbiturate angeblich ausreichend zur Erleichterung der trachealen Intubation.
  3. Trachealen Intubation ()Abbildung 1 b()
    1. Bereiten Sie die benötigte Geräte und Materialien für EMG Rohr Intubation: eine Größe #6 EMG endotracheal Schlauch, eine Gesichtsmaske für Beatmung, zwei Slings, den Mund offen zu halten, einen Gaze-Streifen zu ziehen, der Zunge, eine stumpfe Spitze Saugkatheters, eine tierärztliche Laryngoskop mit 20cm geraden klingen, ein elastisches Bougie, eine 20-mL-Spritze, Stethoskop und Klebeband.
    2. Positionieren Sie die Ferkel in Bauchlage auf dem Operationstisch. Richten Sie den Kopf und Körper, klare Visualisierung der oberen Atemwege zu gewährleisten.
    3. Richten Sie die Assistentin Traktion von Ober- und Unterkiefer, eine ausreichende Mundöffnung pflegen und Drehung zu vermeiden oder Überstreckung des Kopfes anzuwenden. Decken Sie die Zunge mit Gaze ab und ziehen Sie die Zunge heraus, um das Gesichtsfeld zu optimieren.
    4. Halten Sie das Laryngoskop und legen Sie sie direkt in der Mundhöhle, die Zunge zu drücken.
    5. Direkt visualisieren Sie die Epiglottis und der Kehldeckel nach unten in Richtung der Zunge Basis drücken mit dem Laryngoskop.
    6. Wenn die Stimmbänder eindeutig identifiziert werden, vorantreiben Sie sanft elastisches Bougie in die Luftröhre. Leichte Drehung des elastischen Bougie eventuell Widerstand zu überwinden. Als nächstes gelangen Sie die EMG-Tubus im Mund Winkel bis zu einer Tiefe von 24 cm.
    7. Die EMG Rohr-Manschette nicht größer als 3 mL Volumen aufzublasen. Wenn Lüftung durch manuelle Absacken keine offensichtliche Luftverlust zeigt, ist in Situ Deflation des EMG-Tubus machbar.
    8. Wenn die EMG-Tubus in der richtigen Tiefe platziert wird, bestätigen Sie den freien Durchlass von Frischgas durch manuelle Absacken. Weiter bestätigen Sie die richtige trachealen Intubation von Ende-Gezeiten Kohlendioxid (FTMV2) Überwachung (Kapnografie) und Brust Auskultation zur frühzeitigen Erkennung von unbeabsichtigten Speiseröhrenkrebs oder endobronchiale Intubation.
      Hinweis: Kapnografie zeigte der FTMV2 Wellenform und der digitale Wert in MmHg. Als esophageal Intubation auftrat, war FTMV2 abwesend oder in der Nähe von Null nach 6 Atemzüge. Als die EMG-Tubus in der richtigen Stelle, die typische FTMV2 Wellenform und angemessenen Wert war (in der Regel > 30 MmHg) wurde festgestellt. Darüber hinaus ist die Atmung Klang einer bilateralen Lunge gefüllt klar und symmetrische Brust Auskultation bestimmt.
    9. Verwenden Sie medizinisches Klebeband um die EMG-Tubus im Mund Winkel fixieren. Da das Rohr in der Regel Anpassung während IONM Experimente erfordert, befestigen Sie den Schlauch auf die Schnauze nicht.
    10. Die EMG-Schlauch an den Ventilator anschließen. Kontinuierliche Kapnografie ist obligatorisch für die Überwachung der FTMV2 Wert und die Kurve in das Experiment.
  4. Anästhesie Pflege ()Abbildung 1( )
    1. Nachdem die EMG-Tubus fixiert ist, positionieren Sie die Ferkel auf dem Rücken mit dem Hals verlängert (Abbildung 1). Vollnarkose mit 1-3 % Sevofluran in Sauerstoff bei 2 L/min zu erhalten.
    2. Lüften Sie die Lunge im Volume-Regler-Modus bei einem Tidalvolumen von 8-12 mL/kg, und die Atemfrequenz auf 12-14 Atemzüge/min festgelegt.
    3. Beginnen Sie physiologische Überwachung, einschließlich Kapnografie, Elektrokardiographie (EKG) und Überwachung der Sauerstoffversorgung (SaO2).

2. Geräte-Einstellung und tierischen Betrieb (Abbildung 1)

  1. Geräte-Setup
    1. Der Kanal führt aus dem EMG-Rohr an das monitoring-System anschließen.
    2. Das monitoring-System, führen Sie ein Zeitfenster 50 ms eingestellt. Satz gepulst Reize zu 100 μs und 4 Hz. Legen Sie die Veranstaltung erfassen Schwellenwert 100 μV.
  2. Chirurgischer Eingriff
    1. Tragen Sie sterile OP-Handschuhe zu und mit Povidon-Jod mit Wattestäbchen um die Operationsstelle Hals zu desinfizieren.
    2. Machen Sie einen Schnitt quer Kragen ca. 10-15 cm in der Länge mit einem Skalpell, setzen den Hals und Kehlkopf.
    3. Die Subplatysmal Klappe 1 cm cranially vom Schlüsselbein bis zum Zungenbeins zu erhöhen.
    4. Entfernen Sie die Gurtband Muskeln und visualisieren Sie die trachealen Ringe und Nerven. Verwenden Sie monopolare und bipolare Elektrokauter zur Unterstützung der chirurgischen Präparation und Blutstillung.
    5. Zu lokalisieren Sie, zu identifizieren Sie und setzen Sie sorgfältig der EBSLN, RLN und VL mit einer Handheld-Stimulation-Sonde aus.
    6. Positionieren Sie eine automatisierte periodische (APS) Stimulationselektrode auf der einen Seite der VN zur Stimulation während der kontinuierlichen IONM (CIONM). Verbinden Sie die APS-Elektrode mit dem monitoring-System. Gepulste Reize gesetzt 1 Hz, 100 µs und 1 mA.
  3. Am Ende der Experimente einschläfern Sie alle Ferkel vom Tierarzt.

3. elektrische Stimulation

Hinweis: Um das 3R-Prinzip in porcinen IONM Studien anzuwenden, immer führen Sie wiederholbare Elektrophysiologie Studien, die nicht verursachen Nervenverletzung vor der Durchführung von Experimenten, die Nerven verletzen könnten. Hiermit kann die Intensität, die Sicherheit und die kardiopulmonale Effekte11,17zu studieren. IONM Geräte kann als Anregung Ausrüstung oder Recording-Equipment (Abbildung 2A) klassifiziert werden.

  1. Bewerten Sie die Grundlinie EMG Antworten der Ziel Nerven, einschließlich EBSLN, RLN und VL (Abbildungen 2 b, 2 C).
    1. Beginnen Sie mit einer anfänglichen Stimulierung Strom von 0,1 mA Strom und erhöhen Sie Stimulation in 0,1 mA Schritten zu, bis eine EMG Antwort erkannt und aufgezeichnet werden.
    2. Weiter erhöhen Sie den Strom bis maximale EMG Antwort erhalten wird.
    3. Notieren Sie die Grundlinie Amplitude, die Latenz und die Wellenform der EMG Antwort.
    4. Definieren Sie die minimale Impulse als der niedrigste Strom (mA), die EMG-Aktivität der eindeutig evoziert > 100 µV. definieren Sie die maximale Reiz als die niedrigste Strömung, die die maximale EMG-Reaktion hervorgerufen.
  2. Beurteilung der Sicherheit von elektrischen Stimulation11,19
    1. Gelten Sie eine kontinuierliche 1 Minute Anregung auf der fünften Ebene der trachealen Ring des VN oder RLN.
    2. Schrittweise erhöhen den Reiz Strom von 1 mA bis 30 mA.
    3. Während der VL Stimulation bewerten Sie hämodynamische Stabilität durch die Überwachung der Herzfrequenz, EKG und invasiven arteriellen Blutdruck.
    4. Zu guter Letzt bewerten Sie Nerv Funktion Integrität durch den Vergleich von EMG Antworten proximal zu den Nerv Stimulation Website vor und nach jedem Level der Stimulation angewendet wird.
  3. Wirkung von Anästhetika (Muskelrelaxantien und deren Umkehrungen)12,20
    Hinweis: Unsachgemäße Verwendung von methodologischer ist eine mögliche Ursache für erfolglose IONM. Die vorgeschlagenen Tiermodell diente, Erholung Profile unter verschiedenen depolarisierende methodologischer (z.B. Succinylcholin) und nondepolarizing methodologischer (z.B. Rocuronium) bei unterschiedlichen Dosen zu vergleichen und die optimale NMBA für den Einsatz in IONM zu identifizieren. Tiermodell kann auch verwendet werden zur Bewertung der Wirksamkeit von NMBA Umkehr Drogen (z.B. Sugammadex) für schnell Wiederherstellung der neuromuskulären Funktion von Rocuronium unterdrückt.
    1. Erstens gelten Sie C-IONM und verwenden Sie die automatisch kalibrierten Basislinie Latenzen und Amplituden der EMG als Steuerungsdaten.
    2. Eine Bolus-Injektion von 0,3 mg/kg Rocuronium in einem Volumen von 10 mg/mL zu verwalten und die EMG-Änderungen in Echtzeit zu beobachten.
    3. Durchführen Sie drei Minuten nach der Injektion eine Injektion von 2 mg/kg Sugammadex in einem Volumen von 100 mg/mL als eine schnelle Bolus. Notieren Sie die Recovery-Profil der Kehlkopf EMG für 20 Minuten.
  4. Elektroden Stimulation (Stimulation Sonden/Dissectors) ()Abbildung 3()17
    Hinweis: Es gibt verschiedene Arten von Stimulation Elektroden, die für Nervenstimulation während IONM, z.B.einsetzbar monopolare Sonden (Abbildung 3A), bipolare Sonden (Abb. 3 b) und Stimulation Dissectors (Abbildung 3 ).
    1. Um direkte Stimulation von Nerven während der Operation zu imitieren, gelten Sie 1 mA Stimulation für die EBSLN, RLN und VL ohne darüber liegende Faszie.
    2. Um indirekte Zuordnung und Lokalisierung der Nerv Position vor der visuellen Identifikation während der Operation zu imitieren, gelten Sie 1 mA Stimulation einen 1 und 2 mm entfernt von der Nerven bei darüber liegenden Faszie.
    3. Erfassen Sie und vergleichen Sie die EMG-Reaktionen zwischen verschiedenen Arten von Stimulation Elektroden.
  5. Aufnahme der Elektroden (EMG-Röhren/Elektroden/pre-gelled Haut Nadelelektroden) (Abbildung 4)
    1. Verwenden Sie Tiermodell um zu bewerten, wie Drehungen oder nach oben/unten Verschiebung der EMG-Rohr-Elektrode (Abb. 4A) die Stabilität des EMG-Signals beeinflusst. Darüber hinaus verwenden Tiermodell, um die EMG-Reaktionen zwischen verschiedenen Elektrode Typen (z.B., Nadelelektroden und Pre-gelierte Klebeelektroden, Abbildung 4 b) zu vergleichen und verschiedene Aufnahme-Ansätze (z.B. transkutane/perkutane und Transcartilage Ansätze, Zahlen 4 und 4-D) im Hinblick auf Machbarkeit, Stabilität und Genauigkeit bei IONM.
    2. Beantragen Sie eine Machbarkeitsstudie, 1 mA Reiz zu bilateralen EBSLNs, VNs und RLNs Record (Aufnahme) und vergleichen EMG Reaktionen hervorgerufen durch jede Elektrode getestet (z. B. EMG Tube, transkutane, perkutane, und Transcartilage-Elektroden).
    3. Bewerten Sie für eine Stabilitätsstudie und vergleichen Sie EMG Signalstabilität in C-IONM unter experimentell induzierter Ringknorpel/trachealen Knorpel Verdrängung.
    4. Bewerten Sie für eine Genauigkeit Studie und vergleichen Sie die Genauigkeit der getesteten Elektroden in C-IONM zur Identifizierung von Verschlechterung des EMG-Signals unter RLN Verletzungen.

4. RLN Verletzungen Studie (Abbildung 5)

  1. Gemäß dem Grundsatz der 3R durchführen Sie RLN Verletzung Experimente im porcinen Modell schließlich wiederholbare Elektrophysiologie, die Untersuchungen abgeschlossen sind. Führen Sie Tests von Nerv Segmenten aus proximalen Nerv Segmenten distalen Nerv Segmenten (d. h. fahren Sie aus dem kaudalen Teil der RLN mit der kranialen Teil der RLN).
  2. Verwendung C-IONM zu bestätigen und vergleichen Sie Muster der Änderungen in Echtzeit in evozierten Kehlkopf EMG Signale während und nach akuten Verletzungen der RLN mit verschiedenen Verletzungen Mechanismen (z.B., Traktion, spannen, Durchtrennung oder thermischen Verletzungen) (Figuren 5A und 5 b) . Verwenden Sie C-IONM für kontinuierliche Echtzeit-Anzeige und Erfassung des EMG-Veränderungen und sequentielle Beitreibungen während des Experiments (Abbildung 5).
  3. Verletzten RLN Segmente für histopathologische Analyse der morphologischen Veränderungen durch den Nerv Verletzung Experimente zu sammeln.
  4. Traktion Kompression/dehnen Verletzungen
    Hinweis: Traktion Kompression oder Dehnung Verletzungen sind die allgemeinsten Verletzungen, intraoperativen RLN. Experimentell Traktion Stress auslösen und die daraus resultierenden elektrophysiologischen EMG-Veränderungen und histopathologische Veränderungen beobachten.
    1. Traktion Kompression Verletzungen13
      1. Wickeln Sie eine dünne Kunststoff-Schleife (z.B., eine vaskuläre Schleife 1,3 mm breit) rund um die RLN und Nutzung eine Kraft messen um Widerruf mit 50 g der Spannung (Abb. 5A) anzuwenden. Dieses Schema imitiert eine RLN gefangen gegen eine Dichte, faserigen Band oder eine Kreuzung Arterie in der Region von Berrys Ligamentum während der medialen Traktion des Lappens der Schilddrüse.
    2. Traktion dehnen Verletzungen16
      1. Wickeln Sie die RLN mit einem breiteren elastischen Material (z.B. einen 10 mm breiten Silikon Penrose Abfluß), und verwenden Sie ein Kraftmessgerät, die RLN mit 50 g Spannung zurückzuziehen) dieses Schema imitiert eine RLN eingehalten oder eingehüllt in der Struma-Kapsel und gestreckt nach vorne, während Medial Traktion.
  5. Spannen von Verletzungen
    Hinweis: Intraoperative mechanische Trauma an der RLN resultiert normalerweise aus schlechte Belichtung oder visuelle Fehlidentifikationen von der RLN. 13 , 16
    1. Nach der Komprimierung Traktion RLN Verletzungen zu experimentieren Sie, Kneifen Sie das distale Segment der RLN mit hämostatischen Zangen für eine Sekunde. Dieses Schema imitiert den Nerv wird versehentlich als Gefäß während des Betriebes aufgrund visueller Fehlidentifikationen geklemmt. Datensatz der begleitenden EMG-Signals zu ändern für den Vergleich mit weiter histopathologischen Nerven Probe.
  6. Thermische Schädigung
    Hinweis: Die meisten intraoperative RLN thermische Verletzungen resultieren aus thermischen verbreitet, wenn Elektrokauter Geräte und verschiedene Energie-basierten Geräten (EBDs) verwendet werden, um die Blutstillung in der Nähe der RLN induzieren. Thermische Schädigung ist wie Traktion Verletzungen mit dem bloßen Auge kaum sichtbar. Daher führen Sie Tierversuche IONM, um das beste Modell für die Bewertung der Pathophysiologie der RLN thermische Verletzung festzustellen und die thermische Toleranz14 und die Sicherheit der EBDs15,18zu testen.
    1. Verwenden Sie C-IONM die EMG-Änderungen in das Experiment kontinuierlich registriert.
    2. Für die Aktivierung Studie untersuchen, wie Energie-basierten Geräten (EBD) kann sicher für die Blutstillung und Dissektion in der Nähe der RLN während der Operation (Abb. 5 b) angewendet werden.
      1. Aktivieren der EBD (elektrothermische bipolar Schiff Abdichtung System, eingestellte Leistung auf Ebene 2 und die Energie einstellt automatisch um 2 bis 4 Sekunden) in einem Abstand von 5 mm entfernt von der RLN.
      2. Wenn EMG-Signale nach mehreren Tests stabil bleiben, führen Sie einen weiteren Test im engeren Abstand (z.B.2 mm, gefolgt von 1 mm Abstand).
      3. Tritt eine wesentliche Änderung der EMG nach jedem Test das Experiment abgeschlossen und kontinuierliche Echtzeit-EMG-Aufzeichnung für mindestens 20 Minuten gefolgt wurde.
    3. Bewerten Sie für die Kühlung Studie die Abkühlzeit nach Aktivierung optimale EBD Kühlung Parameter zu bestimmen.
      1. Kontaktieren Sie die aktivierte EBD auf die RLN direkt nach 5 Sekunden Abkühlzeit.
      2. Wenn die EMG-Signale nach drei Tests stabil bleiben, testen Sie die kürzere Abkühlzeit (z.B.2 Sekunden, gefolgt von 1 Sekunde).
      3. Wenn die EMG nach wiederholten Tests stabil bleibt, bestätigen Sie die Sicherheit von der EBD durch Berühren der RLN unmittelbar nach der Aktivierung.

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Representative Results

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Elektrophysiologie-Studie
Basisdaten EMG, minimale/maximale Reiz-Ebene und die Reiz-Reaktions-Kurven
Verwenden eine standard monopolare anregende Sonde, die erhaltenen minimal Impulsstufe für VL und RLN Stimulation reicht von 0,1 bis 0,3 mA, beziehungsweise. In der Regel aktuelle Impulse korreliert positiv mit der daraus resultierenden EMG Amplituderesponse11,17. Die EMG-Amplitude Plateau auf die maximale Stimulation Ebenen von 0,7 mA für VL Stimulation und 0,5 mA für RLN Stimulation11.

Elektrische Stimulation (Intensität, Sicherheit und Herz-Lungen-Effekt)
In der Studie zur Sicherheit, gibt es keine unerwünschten Auswirkungen auf EMG-Signals oder hämodynamische Stabilität beobachtet nach kontinuierlichen pulsatile VL und RLN Stimulationen in der Einstellung von 1 mA bis 30 mA. Darüber hinaus wurden die Grundlinie EMG Amplituden und Latenzen der VN oder RLN relativ unverändert, nachdem die Nerven wurde angeregt durch eine Hochstrom. Daher wurde vorgeschlagen, dass ein intermittierender hohen Reiz Strom während IONM nicht schädlich für den VN oder RLN19war.

Auswirkungen von Anästhetika (Muskelrelaxantien und deren Umkehrungen)
Experimentelle Vergleiche von methodologischer dieses Tiermodell zeigte, dass verschiedene Arten und Dosen von Muskelrelaxanzien verschiedene natürliche Recovery-Profil haben. Zum Beispiel wurden Recovery-Zeiten für Succinylcholin (1 mg/kg) und niedrig dosierte Rocuronium (0,3 mg/kg) deutlich kürzer als bei standard-Dosis Rocuronium (0,6 mg/kg). Die Experimente für NMBA Umkehrungen bestätigen, dass dieser Sugammadex (Umkehrung der Rocuronium) effektiv und schnell neuromuskuläre Funktion von Rocuronium20unterdrückt wird wiederhergestellt.

Stimulierenden Elektroden (Stimulation Sonden und sezierenden Stimulatoren)
IONM erfolgt in der Regel mit einer handelsüblichen ETT-basierte Oberfläche Elektrode Aufzeichnungssystem (d. h. eine sogenannte EMG Rohr). Eine Einschränkung der klinische Einsatz von EMG-Rohren ist jedoch die Notwendigkeit ständiger Kontakt zwischen Elektroden und Stimmbänder während der Operation, eine robuste EMG-Signals zu erhalten. Falsche IONM Ergebnisse führt aus einer EMG-Tubus, die während der Intubation (z. B.aufgrund falscher Einstecktiefe, falsche Schlauchgröße oder Rotation der Elektrode) mispositioned oder ein EMG-Tubus, die während der chirurgischen Manipulation oder Hals verschoben wird Retraktion (z. B.Drehung oder nach oben/unten Verschiebung der Elektrode verursacht).

Experimentelle Vergleiche von stimulierenden Elektroden zeigten, dass die Stimulation Sonden/evozierte typischen EMG-Wellenformen von EBSLN/RLN/VL mit 1 mA Strom Dissectors. Der Reizstrom korreliert positiv mit der daraus resultierenden EMG-Amplitude. Monopolare Sonden und anregende Dissectors, maximale EMG wurde hervorgerufen durch < 1 mA. In bipolaren Sonden benötigt maximale EMG einen höheren Strom. In allen Gruppen verringerte evozierte EMG Amplituden der Abstand von der Sonde/Sezierer des Nervs erhöht. Evozierte EMG Amplituden sank auch in stimuliert Nerven, die darüber liegenden Faszie hatte. Daher bestätigt das Tiermodell, dass Stimulation Dissectors und konventionelle Sonden, EBSLN, RLN und VL Wellenformen zur Überwachung in Echtzeit Nervenfunktion während der Operation17evozieren wirksam sind. Verschiedenen Stimulation Sonden/Dissectors gibt es jetzt in IONM System für spezifische Stimulation Anforderungen, chirurgische monitoring-Anwendung und die Vorlieben der Nutzer.

Aufnahme-Elektroden (EMG-Rohre, Nadelelektroden und Pre-gelierte Hautelektroden)
Die Machbarkeitsstudie bestätigt, dass die EMG Röhre Elektroden auf die Vocalis, transkutane/perkutane Nadelelektroden und die transkutane/Transcartilage Pre gelierten Elektroden zur Erfassung von typischen evozierten Kehlkopf EMG wirksam waren Wellenformen vom VL und RLN unter 1 mA-Stimulation. Abbildung 6 zeigt, dass transkutane/Transcartilage Pre gelierte Elektroden in der Regel niedrigere EMG Amplituden im Vergleich zum EMG-Schlauch und Nadel-Elektroden aufgezeichnet.

In der Stabilitätsstudie wurden in Echtzeit EMG Umzeichnungen verglichen vor und nach der trachealen Verschiebung experimentell induziert wurde. Abbildung 7 zeigt, dass die Änderung im Kontakt zwischen EMG Röhre Elektroden und Stimmlippen nach trachealen Verschiebung der aufgezeichneten EMG-Signale deutlich verändert. Trachealen Hubraum hatte jedoch keine offensichtliche Effekt auf Elektrode Kontaktqualität oder EMG-Signal-Qualität aus der transkutane oder Transcartilage Elektroden.
Die Genauigkeit Studie bewertet die Genauigkeit der Echtzeitsignale nachteilige EMG-Abbau bei RLN Stress induziert experimentell durch Dauerstimulation VL mit der APS-Elektrode zu reflektieren. Wenn RLN Traktion Stress experimentell induzierten war, die EMG tube Elektroden auf der Vocalis Muskel und die Transcartilage/perkutane/transkutane Elektroden aufgezeichnet ähnliche Muster der progressiven Abbau in EMG-Amplitude (Abbildung 8).

RLN-Verletzung-Studie
Traktion Verletzungen
Typische Echtzeit-EMG-Veränderungen während der RLN Traktion offenbart eine progressive Amplitude Abnahme kombiniert mit einer Erhöhung der Latenz (die sogenannte "kombinierte Veranstaltung"). Darüber hinaus erholte sich die EMG-Signale allmählich nach Veröffentlichung der Traktion (Abbildung 9A). Die histopathologische Untersuchung zeigte, dass meist in äußeren Nervenstrukturen wie Epi und Peri-Neurium morphologische Veränderungen stattgefunden. Strukturen in den Endoneurium blieb relativ intakt13,16.

Spannen von Verletzungen
Alle RLNs zeigte eine sofortige LOS (innerhalb von weniger als 1 s) nach mechanischen Akutverletzung experimentell induziert wurde. Darüber hinaus nicht allmählich EMG Erholung beobachtet werden in kurzer Zeit nach der Verletzung (Abbildung 9). Die histopathologische Untersuchung zeigte, dass Verzerrung des Epineurium und Perineurium größer in den Spann Verletzungen-Gruppe im Vergleich zur Traktion Verletzungen Gruppe13,16.

Thermische Schädigung

Während der thermische Schädigung Studie zeigt Echtzeit-EMG eine kombinierte Veranstaltung, die dann schnell los (Abbildung 9) verschlechtert. Die Reaktionszeit vor LOS und die Schwere der bildgebender Verletzungen kann die Dosis von thermischer Belastung14zusammenhängen. Studien von EBDs zeigen, dass der sichere Aktivierung Abstand zu den RLN und die Abkühlzeit variieren je nach Art der EBD. Beispielsweise sind die sichere Aktivierung Entfernungen und Abkühlzeiten 5 mm und 1 Sekunde für monopolare Elektrokauterisation (15 Watt), 3 mm und 1 Sekunde für bipolare Elektrokauterisation (30 Watt), 2 mm und 3 bis 10 Sekunden für das harmonische Skalpell und 2 mm und 2 bis 5 Sekunden für die Ligasur e-System, beziehungsweise. Insbesondere sollte das harmonische Skalpell gekühlt länger als 10 Sekunden oder durch eine schnelle (2 Sekunden) Muskel Touch zu manövrieren, bevor er berührt die RLN gekühlt. Das Ligasure-System sollte gekühlt länger als 2 Sekunden oder durch eine schnelle Muskel Touch Manöver gekühlt, bevor er die RLN15,18 berührt. Die histopathologische Untersuchung der thermischen verletzten Nerven zeigte relativ schwere Schäden an den inneren Endoneurium mit geringerer Verzerrung der äußeren Nerven Struktur16.

Figure 1
Abbildung 1: Vorbereitung und Narkose KHAPS schwarz/Duroc-Landrasse-Schweine für IONM Forschung. (A) Nettogewicht jedes Ferkel vor Narkose gemessen wurde. (B) erhalten ein Assistenten eine ausreichende Mundöffnung während Traktion auf der Ober- und Unterkiefer angewendet wurde. Ein Laryngoskop diente der Kehldeckel nach unten in Richtung der Zungengrund drücken. Wenn die Stimmbänder eindeutig identifiziert wurden, war elastisches Bougie sanft in der Trachea vorgeschoben. Die EMG-Tubus wurde dann bis zu einer Tiefe von 24 cm in die entsprechenden Mund Winkel eingefügt. (C) die Ferkel wurde mit dem Hals verlängert auf den Rücken gelegt. Der Kanal führt von der Aufzeichnung, die Elektroden an das Überwachungssystem angeschlossen wurden. Physiologische Überwachung wurde während der Studie durchgeführt. (D) den Hals und Kehlkopf für Experimente ausgesetzt waren. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 2
Abbildung 2: Die facettenreiche elektronische Geräte und das Prinzip des Systems IONM. (A) die Grundausstattung enthalten die neuronalen stimulierenden Elektroden (Stimulator) und die Aufnahme-Elektroden (angeschlossen an den ETT). (B) die anregende Elektroden können benutzt werden, um die Lage und Funktionsstatus der VN, EBSLN und RLN während IONM zu bestimmen. (C) der evozierten EMG Antwort wird auf einem LCD-Bildschirm angezeigt. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 3
Abbildung 3. Die verschiedenen Stimulation Elektroden zur Verwendung in IONM. (A) monopolare Sonden (B) bipolare Sonden, und (C) Stimulation Sonden/Dissectors. Die Auswahl der Stimulation Sonden/Dissectors verwendet für IONM hängt die spezifische Stimulation-Anforderungen, die jeweilige Anwendung gewünscht und die Präferenz des Operateurs. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 4
Abbildung 4. Werden verschiedene Aufnahme-Elektrode zur Verfügung für den Einsatz in IONM. (A) die EMG ETT Elektroden enthalten (1a) Trivantage (1 b) Kontakt verstärkt (1 c) - Standard verstärkt, und1 d- FLEX EMG Rohre); (B) (2) - Pre-gelierte Klebeelektroden und (3) - Nadelelektroden. (C und D) The EMG-Tubus soll der Stimmlippe durch Intubation (ich), tippen Sie auf und der Kleber bereits geliert oder Nadelelektroden eingesetzt werden, in transkutane (II), perkutane (III), oder Transcartilage (IV) Ansatz für die EMG-Aufzeichnung während IONM. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 5
Abbildung 5. Kontinuierliche IONM wurde durchgeführt über APS der VN (*), Echtzeit-EMG-Veränderungen in der RLN während Traktion (A) und (B) thermische Verletzungen zu untersuchen. (C). während das Experiment, das C-IONM System angezeigt und kontinuierlich die EMG Veränderungen und sequentielle Wiedereinziehungen in Echtzeit aufgezeichnet. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 6
Abbildung 6. Vergleich der evozierten EMG Reaktionen zwischen vier verschiedenen Arten von Aufnahme Elektroden. Die Feasibility-Studien gezeigt, dass alle Elektrode-Typen (z. B. EMG Tube, transkutane, perkutane, und Transcartilage Elektroden) typische evozierte Kehlkopf EMG Wellenformen von RLN unter 1 mA Stimulation genau aufgezeichnet. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 7
Abbildung 7. Vergleich der Echtzeit-EMG Umzeichnungen vor und nach der experimentellen trachealen Verschiebung. Für Stabilitätsstudie wurde experimentell trachealen Verschiebung verursacht. Veränderungen im Kontakt zwischen dem EMG Röhre Elektroden und Stimmlippen verursacht erhebliche Unterschiede im aufgezeichneten EMG-Signale. (A) Elektroden in die Normalposition verzeichnet starke EMG-Signale. (B) Elektroden mit leichten Aufwärtstrend Hubraum (1 cm) aufgenommen relativ schwächere EMG-Signale. (C) Elektroden mit mittelschweren bis schweren aufwärts Verschiebung (2 cm) zeigte eine EMG-LOS. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 8
Abbildung 8: Vergleich der Echtzeit-EMG Umzeichnungen während experimentelle RLN experimentelle RLN Traktion Verletzungen zwischen vier verschiedenen Arten von Aufnahme Elektroden. Die Genauigkeit Studien zeigten, dass bei RLN Traktion Stress experimentell induzierten war, alle Arten von Elektroden (z. B. EMG Tube, transkutane, perkutane, und Transcartilage-Elektroden) ähnliche Muster der schrittweise erniedrigende EMG protokolliert Amplitude. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 9
Abbildung 9. Vergleich der Änderungen in Echtzeit EMG und sequenzielle Wiederherstellungen nach verschiedenen RLN Verletzungen. (A) Traktion Verletzungen, die EMG-Signale allmählich unter Nerven Stress abgebaut und allmählich erholte sich nach Freigabe der Traktion. (B) Verletzung spannen, die EMG-Signale zeigte eine sofortige LOS und keine Erholung. (C) In thermische Schädigung der EMG-Signale offenbart eine kombinierte Veranstaltung und dann schnell nach und nach abgebaut, LOS mit keine Erholung. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

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Discussion

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Schädigung der RLN und EBSLN bleibt eine wesentliche Ursache für Morbidität verursacht durch Schilddrüsen-Operation. Bis vor kurzem konnte Nervenverletzung nur durch direkte Visualisierung des Traumas identifiziert werden. Die Verwendung von IONM ermöglicht nun weitere funktionale Identifikation der RLN durch Stimulation anwenden und Aufnahme der Muskelkontraktion im Ziel. Derzeit haben jedoch sowohl herkömmliche intermittierende und kontinuierliche IONM Systeme einige technische Einschränkungen in falsch-positiven und falsch-negativen Interpretationen. Geeignete Tiermodellen sind daher notwendig, diese klinische Fragen.

Vor kurzem, habe viele Experimentelle Tierstudien, Fallstricke des IONM zu überwinden und um neue Anwendungen zu untersuchen. Die meisten dieser Studien haben mittlere Tiere wie Hunde/Hund23,24,25 und Schweine/Schwein/mini-pig11,12,13,14verwendet, 15,16,17,18,19,22,26,27,28, 29. Canine Modelle der RLN und laryngeal Funktion sind gut etabliert und hoch zu imitieren, Größe, Anatomie und Physiologie. Das porcinen Modell ist das älteste Tier im RLN Forschung30,31angewendet. Die ersten Experimente lebenden Schweinen durchgeführt von Galen in dem zweiten Jahrhundert n. Chr. nachgewiesen funktionelle Veränderungen in einer durchtrennten RLN. Derzeit wird porcinen Modell für IONM Forschung am häufigsten verwendet, da seine Anatomie und Physiologie des Menschen sehr ähnlich sind. Experimentelle Schweine haben eine mittlere Größe, die es ermöglicht, einfache Handhabung und sind weit verbreitet bei einer relativ geringen Kosten21.

Dieser Artikel beschreibt die standard-Protokolle für die Verwendung von porcinen Modells in IONM Forschung, einschließlich der Protokolle für allgemeine Anästhesie und trachealen Intubation. Das 3R-Prinzip ist in der Planung von Experimenten zur Untersuchung elektrophysiologischer Eigenschaften von RLN Verletzungen implementiert. Zentrale Aspekte bei der Verwendung der vorgeschlagenen porcinen Modell include(1) EMG Parametereigenschaften und Sicherheitsaspekte bei der Elektrostimulation11,17,19, (2) die Verwendung von Muskelrelaxantien Anwendung und Wertaufholungen12,20,32, (3) Förderung und Aufnahme Elektroden17, und die meisten wichtiger ist (4) Modelle von RLN Verletzungen13,14,15, 16,18 , die beim Menschen nicht genau quantifiziert werden kann. Die Protokolle wurden eingerichtet, um die unterschiedlichen Schweregrad und Arten von RLN Verletzungen verursachen. Aufgezeichneten Daten in Echtzeit EMG wurden mit postoperativen Stimmband Funktion und histopathologische Untersuchungen korreliert. Obwohl einige Daten aus experimentellen Studien zur klinischen Praxis nicht anwendbar sind, bietet unser porcinen Modell eine wertvolle Forschungsplattform nicht bloß im Verständnis Technologie der IONM, sondern auch zur Verbesserung der chirurgischen Strategien für zukünftige Experimente zu leiten geringerer RLN Verletzungen während der Schilddrüsen-Operation.

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Disclosures

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Acknowledgments

Diese Studie wurde unterstützt durch Zuschüsse von Kaohsiung Medical University Hospital, Kaohsiung Medical University (KMUH106-6R49) und vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie (die meisten 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

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Intra-Operative neuronale Kontrolle der Schilddrüsen-Operation in einem porcinen Modell
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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

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