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Medicine

Controllo neurale intra-operatoria della chirurgia della tiroide in un modello porcino

doi: 10.3791/57919 Published: February 11, 2019

Summary

Questo studio mira a sviluppare un protocollo standard di monitoraggio neurale intra-operatoria della chirurgia della tiroide in un modello porcino. Qui, presentiamo un protocollo per dimostrare l'anestesia generale, per confrontare diversi tipi di elettrodi e di indagare le caratteristiche elettrofisiologiche dei nervi laringei ricorrenti normale e feriti.

Abstract

Ferita intraoperative al nervo laringeo ricorrente (RLN) può causare paralisi delle corde vocali, che interferisce con il discorso e può potenzialmente interferire con la respirazione. Negli ultimi anni, il controllo neurale intraoperative (IONM) è stato ampiamente adattato come tecnica dell'aggiunta per localizzare il RLN, rilevare lesioni RLN e predire la funzione del cavo vocale durante le operazioni. Molti studi hanno usato anche modelli animali per studiare nuove applicazioni della tecnologia IONM e a sviluppare strategie affidabili per impedire la ferita intraoperative RLN. Lo scopo di questo articolo è quello di introdurre un protocollo standard per l'utilizzo di un modello porcino nella ricerca IONM. L'articolo illustra le procedure per l'induzione di anestesia generale, eseguire l'intubazione tracheale e disegno sperimentale per studiare le caratteristiche elettrofisiologiche delle lesioni RLN. Le applicazioni del presente protocollo possono migliorare efficacia complessiva nell'attuazione del principio di 3R (sostituzione, riduzione e perfezionamento) negli studi IONM porcini.

Introduction

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Sebbene la tiroidectomia è ora una procedura comunemente effettuata in tutto il mondo, la disfunzione postoperatoria voce è ancora comune. Ferita intraoperative al nervo laringeo ricorrente (RLN) può causare paralisi delle corde vocali, che interferisce con il discorso e può potenzialmente interferire con la respirazione. Inoltre, ferita al ramo esterno del nervo laringeo superiore possa causare un cambiamento di voce principali che interessano pitch e proiezione vocale.

(IONM) controllo neurale intraoperative durante le operazioni della tiroide ha ottenuto grande popolarità come tecnica dell'aggiunta per la mappatura e confermando il RLN, il nervo vago (VN) e il ramo esterno del nervo laringeo superiore (EBSLN). Perché IONM è utile per la conferma e delucidare i meccanismi della ferita RLN e per rilevare le variazioni anatomiche nel RLN, può essere utilizzato per predire la funzione del cavo vocale dopo la tiroidectomia. Di conseguenza, IONM aggiunge una nuova dinamica funzionale nella chirurgia della tiroide e consente ai chirurghi con informazioni che non possono essere ottenuti tramite visualizzazione diretta da solo1,2,3,4,5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10.

Recentemente, molti studi prospettici hanno utilizzato modelli porcine per ottimizzare l'utilizzo della tecnologia IONM e stabilire strategie affidabili per prevenire intraoperative RLN lesioni11,12,13,14 ,15,16,17,18,19,20. Porcini modelli sono stati utilizzati anche per fornire agli operatori con essenziale istruzione e formazione in applicazioni cliniche di IONM.

Pertanto, la combinazione di modelli animali e IONM tecnologia è uno strumento prezioso per studiare la patofisiologia di RLN lesioni21. Lo scopo di questo articolo era di dimostrare l'uso di un modello porcino nella ricerca IONM. In particolare, l'articolo viene illustrato come per indurre l'anestesia generale, eseguire l'intubazione tracheale e impostare esperimenti per indagare le caratteristiche elettrofisiologiche di vari tipi di lesioni RLN.

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Protocol

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Esperimenti sugli animali sono stati approvati dal istituzionale Animal Care e uso Committee (IACUC) dell'Università di medicina di Kaohsiung, Taiwan (protocollo no: IACUC-102046, 104063, 105158).

1. anestesia e preparazione animale

  1. Modello animale porcino
    Nota: Questo studio applicato il protocollo descritto nella letteratura per stabilire un modello porcino prospettico di IONM11,12,13,14,15,16, 17,18,19,22.
    1. Utilizzare Nero ♥ o Duroc-Landrace suini (3-4 mesi di età, 18-30 kg di peso).
    2. Assicurarsi che il protocollo sperimentale sia coerenza con le normative nazionali ed internazionali e le linee guida per gli esperimenti sugli animali, compresi i principi di 3R (sostituzione, riduzione e perfezionamento). Ottenere approvazione etica del protocollo sperimentale dal Comitato per la cura e l'uso di animali da esperimento presso l'istituzione interessata.
  2. Induzione di anestesia
    1. Preparazioni pre-anestesia
      1. Trattenere cibo 8 ore prima dell'anestesia e trattenere acqua 2 ore prima dell'anestesia.
      2. Pre-Medicare con azaperone intramuscolare (4 mg/kg) a 2 ore prima dell'anestesia. Utilizzare una bottiglia di 500 mL soluzione salina per fabbricare una maschera per ogni suinetto. Tagliare come necessario per garantire una vestibilità sicura al muso.
      3. Utilizzare la funzione di pesatura sul tavolo operatorio per misurare il peso netto di ogni suinetto (Figura 1A).
      4. Mantenere la temperatura corporea con un materasso ad acqua circolante impostato a 40 ° C.
    2. Indurre l'anestesia generale (GA) con 2-4% sevoflurane a un flusso di gas fresco di 3 L/min tramite la maschera con il porcellino in posizione prona. GA può essere indotta anche da zloazepam e tiletamina intramuscolare. Un'adeguata profondità di anestesia avviene solitamente in 3-5 minuti. Confermare la profondità dell'anestesia di nessun movimento severo di dolore a causa di cateterismo venoso periferico.
    3. Identificare una vena superficiale sul lato esterno di un orecchio e sterilizzare l'area selezionata (circa 6 x 6 cm2) con 75% di alcol. Per la massima sicurezza, utilizzare un catetere endovenoso periferico 24-calibro.
    4. Somministrare un anestetico endovenoso come propofol (1-2 mg/kg) o thiamylal (5-10 mg/kg) per alleviare stimolo nocivo di laringoscopia diretta.
      Nota: Uso di agente bloccante neuromuscolare (NMBA) non è suggerito. Negli esperimenti successivi, NMBA può complicare l'intubazione premendo la respirazione spontanea e può diminuire l'elettromiografia (EMG) segnali. Inoltre, l'inalazione di sevoflurane combinato con un bolo di propofol o barbiturici a breve durata d'azione è riferito sufficiente per facilitare l'intubazione tracheale.
  3. Intubazione tracheale (Figura 1B)
    1. Preparare le attrezzature ed i materiali necessari per intubazione tubo EMG: un tubo endotracheale EMG di dimensione #6, una maschera per la ventilazione assistita, due anelli per tenere la bocca aperta, una striscia di garza per tirare la linguetta, un catetere di aspirazione punta smussata, un laringoscopio veterinario con lame rette 20cm, un elastico bougie, una siringa da 20 mL, un stetoscopio e nastro adesivo.
    2. Posizionare il maialino in posizione prona sul tavolo operatorio. Allineare la testa e il corpo per assicurare una visualizzazione chiara delle vie respiratorie superiori.
    3. Dirigere l'Assistente di applicare la trazione della mascella superiore e inferiore per mantenere un'apertura della bocca adeguata e per evitare la rotazione o Sovraestensione della testa. Coprire la lingua con una garza e tirare la linguetta per ottimizzare il campo visivo.
    4. Tenere il laringoscopio e inserirlo direttamente nella cavità orale a deprimere la lingua.
    5. Direttamente visualizzare l'epiglottide e utilizzare il laringoscopio per premere l'epiglottide verso il basso verso la base della lingua.
    6. Quando le corde vocali sono chiaramente identificate, avanzare delicatamente la bougie elastico nella trachea. Leggera rotazione della bougie elastico può essere richiesto per sormontare la resistenza. Successivamente, far avanzare il tubo EMG presso l'angolo della bocca ad una profondità di 24 cm.
    7. Gonfiare il tubo EMG in un volume non superiore a 3 mL. Se la ventilazione di insaccamento manuale non rivela nessuna perdita di aria ovvia, in situ deflazione del tubo EMG è fattibile.
    8. Quando il tubo EMG è posizionato alla giusta profondità, confermare il libero passaggio di gas fresco di insaccamento manuale. Confermare ulteriormente la corretta intubazione tracheale di biossido di carbonio fine-di marea (etCO2) monitoraggio (capnografia) e auscultazione per identificazione in anticipo dell'eventuale esofageo o intubazione endobronchiale.
      Nota: Capnografia ha mostrato sia la forma d'onda di etCO2 e il valore digitale in mmHg. Quando si è verificato intubazione esofagea, etCO2 era assente o vicino allo zero dopo 6 respiri. Quando il tubo EMG era nel posto corretto, il tipico etCO2 forme d'onda e il valore adeguato (solitamente > 30 mmHg) è stata notata. Inoltre, il suono di respirazione di un polmone bilaterale riempito è chiaro e simmetrica come determinato tramite l'auscultazione del torace.
    9. Utilizzare nastro medico per fissare il tubo EMG all'angolo della bocca. Poiché il tubo di solito richiede regolazione durante gli esperimenti IONM, non fissare il tubo al muso.
    10. Collegare il tubo EMG al ventilatore. Capnografia continua è obbligatoria per il monitoraggio della etCO2 valore e curva in tutto l'esperimento.
  4. Manutenzione di anestesia (Figura 1)
    1. Dopo il tubo EMG è stato risolto, è possibile posizionare il maialino sul dorso con il collo esteso (Figura 1). Mantenere l'anestesia generale con 1-3% sevoflurane in ossigeno a 2 L/min.
    2. Ventilare i polmoni in modalità di controllo del volume a un volume corrente di 8-12 mL/kg e impostare la frequenza respiratoria a 12-14 respiri/min.
    3. Iniziare il monitoraggio fisiologico, compreso capnografia, elettrocardiografia (ECG) e monitoraggio dell'ossigenazione (SaO2).

2. attrezzature impostazione e il funzionamento degli animali (Figura 1)

  1. Installazione dell'apparecchiatura
    1. Collegare i cavi di canale dal tubo EMG al sistema di monitoraggio.
    2. Impostare il sistema di monitoraggio per eseguire una finestra di tempo di 50 ms. Insieme pulsata stimoli a 100 μs e 4 Hz. impostare la soglia di cattura di eventi per 100 μV.
  2. Procedura chirurgica
    1. Indossare guanti chirurgici sterili e utilizzare lo iodio povidone con tamponi di cotone per disinfettare il sito chirurgico del collo.
    2. Praticare un'incisione trasversale collare circa 10-15 cm di lunghezza con un bisturi per esporre il collo e la laringe.
    3. Sollevare il lembo di subplatysmal 1 cm cranialmente dalla clavicola all'osso ioide.
    4. Rimuovere i muscoli della cinghia e visualizzare i nervi e anelli tracheali. Utilizzare elettrobisturi monopolare e bipolare per assistere la dissezione chirurgica e del hemostasis.
    5. Localizzare, identificare e attentamente esporre il EBSLN, RLN e VN con una sonda di stimolazione palmare.
    6. Posizionare un elettrodo di stimolazione periodica automatica (APS) su un lato del VN per stimolare durante IONM continuo (CIONM). Collegare l'elettrodo APS con il sistema di monitoraggio. Impostare pulsati stimoli a 1 Hz, 100 µs e 1 mA.
  3. Alla fine degli esperimenti, eutanasia tutti i suinetti dal veterinario.

3. elettrostimolazione

Nota: Per applicare il principio di 3R in studi IONM porcini, sempre eseguire studi di elettrofisiologia ripetibile che non provocano la ferita del nervo prima di eseguire esperimenti che possono causare la ferita del nervo. Questo può essere usato per studiare l'intensità, la sicurezza e gli effetti cardiopolmonari11,17. L'apparecchiatura IONM possa essere classificato come attrezzatura di stimolazione o apparecchiature di registrazione (Figura 2A).

  1. Valutare le risposte di EMG basale dei nervi destinazione, inclusi EBSLN, RLN e VN (figure 2B, 2C).
    1. Iniziare con una corrente di stimolazione iniziale della corrente 0,1-mA e aumentare la stimolazione in incrementi di 0,1-mA fino a quando una risposta EMG viene rilevata e registrata.
    2. Aumentare ulteriormente la corrente fino ad ottenuta la massima risposta EMG.
    3. Registrare l'ampiezza della linea di base, la latenza e la forma d'onda della risposta EMG.
    4. Definire il livello minimo stimolo come la minima corrente (mA) che chiaramente ha evocato l'attività EMG di > 100 µV. definire il livello di stimolo massima come la corrente minima che evoca la risposta massima di EMG.
  2. Valutare la sicurezza di stimolazione elettrica11,19
    1. Applicare un continuo stimolo di 1 minuto al quinto livello della VN o RLN anello tracheale.
    2. Aumentare progressivamente lo stimolo corrente da 1 mA a 30 mA.
    3. Durante la stimolazione VN, valutare la stabilità emodinamica mediante il monitoraggio della frequenza cardiaca, ECG e la pressione arteriosa invasiva.
    4. Infine, è possibile valutare l'integrità del nervo funzione confrontando le risposte di EMG prossimale al luogo di stimolazione del nervo prima e dopo ogni livello di stimolazione viene applicato.
  3. Effetto di anestetici (miorilassanti e loro inversioni)12,20
    Nota: Un uso improprio del neuromuscolare è una causa potenziale di IONM infruttuoso. Il modello animale proposto è stato utilizzato per confrontare i profili di recupero tra diversi depolarizzazione neuromuscolare (ad es., succinilcolina) e neuromuscolare non depolarizzanti (ad es., rocuronio) alle dosi varianti e identificare il NMBA ottima per l'uso in IONM. Il modello animale utilizzabile anche per valutare l'efficacia dei farmaci di inversione NMBA (ad es., sugammadex) per ripristinare rapidamente la funzione neuromuscolare soppressa da rocuronio.
    1. In primo luogo, applicare C-IONM e utilizzare la baseline calibrato automaticamente latenze e ampiezze di EMG come dati di controllo.
    2. Somministrare un bolo di 0,3 mg/kg di rocuronio in un volume di 10 mg/mL e osservare i cambiamenti in tempo reale di EMG.
    3. Tre minuti dopo l'iniezione, eseguire un'iniezione di 2 mg/kg di sugammadex in un volume di 100 mg/mL come bolo rapido. Registrare il profilo di recupero dell'EMG laringeo per 20 minuti.
  4. Elettrodi di stimolazione (stimolazione sonde/dissettori) (Figura 3)17
    Nota: Ci sono diversi tipi di elettrodi di stimolazione che possono essere utilizzati per la stimolazione del nervo durante IONM, per esempio, sonde monopolari (Figura 3A), sonde bipolari (Figura 3B) e dissettore di stimolazione (Figura 3 ).
    1. Per simulare la stimolazione diretta dei nervi durante l'intervento chirurgico, applicare 1 stimolazione mA alla EBSLN, RLN e VN senza fascia sovrastante.
    2. Per simulare la mappatura indiretta e la localizzazione della posizione del nervo prima identificazione visiva durante la chirurgia, applicare 1 stimolazione mA ad una distanza di 1 - 2mm lontano dai nervi al sovrastante fascia.
    3. Registrare e confrontare le risposte di EMG tra diversi tipi di elettrodi di stimolazione.
  5. Registrazione di elettrodi (elettrodi elettrodi/pre-gelled pelle di tubi/aghi EMG) (Figura 4)
    1. Utilizzare il modello animale per valutare come la rotazione o lo spostamento verso l'alto/verso il basso dell'elettrodo del tubo EMG (Figura 4A) compromette la stabilità del segnale EMG. Inoltre, utilizzare il modello animale per confrontare le risposte di EMG tra tipi differenti dell'elettrodo (ad es., gli elettrodi ad ago ed elettrodi adesivi pregellati, Figura 4B) e registrazione diversi approcci (ad es., approcci transcutanea/percutanea e transcartilage, 4 cifre e 4 D) in termini di fattibilità, stabilità e precisione durante IONM.
    2. Per uno studio di fattibilità, applicare un 1 stimolo mA corrente di EBSLNs bilaterale, VNs e RLNs. registrare e confrontare le risposte di EMG evocate da ciascun elettrodo testato (cioè, EMG tubo, transcutanea, percutaneo e transcartilage elettrodi).
    3. Per uno studio di stabilità, è necessario valutare e confrontare la stabilità del segnale EMG in C-IONM sotto spostamento della cartilagine cricoide sperimentalmente indotto/tracheale.
    4. Per uno studio di precisione, valutare e confrontare l'accuratezza degli elettrodi testati in C-IONM per l'identificazione di degradazione del segnale EMG sotto la ferita RLN.

4. studio di lesioni RLN (Figura 5)

  1. Conformemente al principio di 3R, esperimenti di RLN ferita nel modello porcino dopo tutto ripetibile elettrofisiologia studi sono stati completati. Eseguire test dei segmenti del nervo da segmenti prossimali del nervo a segmenti distali del nervo (cioè, procedere dalla parte caudale del RLN alla parte craniale del RLN).
  2. Segnali di uso C-IONM per confermare e confrontare modelli di modifiche in tempo reale in evocati EMG laringeo durante e dopo le lesioni acute di RLN con meccanismi differenti lesioni (ad es., trazione, bloccaggio, il transection o lesioni termiche) (Figure 5A e 5B) . Utilizzare C-IONM per visualizzazione in tempo reale continua e annotazione di EMG modifiche e sequenziale delle riprese in tutto l'esperimento (Figura 5).
  3. Raccogliere feriti RLN segmenti per l'analisi istopatologica delle alterazioni morfologiche causate dagli esperimenti di lesione del nervo.
  4. Ferita della trazione compressione/estensione
    Nota: Trazione compressione o tratto lesioni sono le lesioni più comuni di RLN intraoperatorie. Sperimentalmente indurre lo sforzo di trazione e osservare i cambiamenti elettrofisiologici risultanti di EMG e cambiamenti istopatologici.
    1. Trazione compressione lesioni13
      1. Avvolgere un anello di plastica sottile (ad esempio, un ciclo vascolare larga 1,3 mm) intorno alla RLN ed usa una forza di gauge per applicare retrazione con 50g di tensione (Figura 5A). Questo schema imita un RLN intrappolato contro una banda fibrosa densa o un'arteria di attraversamento alla regione del legamento di Berry in trazione mediale del lobo della tiroide.
    2. Trazione allungare ferita16
      1. Avvolgere il RLN con un più ampio materiale elastico (ad es., un drenaggio Penrose silicone larga 10 mm) e utilizzare un misuratore di forza per ritrarre il RLN con 50 g di tensione) questo schema imita un RLN rispettati o racchiusi nella capsula del gozzo ed allungato in avanti durante mediale trazione.
  5. Lesioni di bloccaggio
    Nota: Intraoperative trauma meccanico per il RLN deriva solitamente da scarsa esposizione o errata identificazione visiva del RLN. 13 , 16
    1. Dopo la compressione di trazione lesioni RLN esperimento, pizzicare il segmento distale del RLN con pinze emostatiche per un secondo. Questo schema imita il nervo viene inavvertitamente bloccato a causa di errata identificazione visiva come una nave durante l'operazione. Registra il segnale EMG accompagnamento cambiare per confronto con ulteriore reperto istopatologico dell'esemplare del nervo.
  6. Lesioni termiche
    Nota: La maggior parte delle lesioni termiche intraoperative di RLN derivare da thermal diffuse quando dispositivi elettrocauterizzazione e vari dispositivi basati su energia (EBDs) vengono utilizzati per indurre l'emostasi vicino il RLN. Come trazione ferita, lesione termica è raramente visibile ad occhio nudo. Pertanto, eseguire IONM esperimenti sugli animali per determinare il miglior modello per valutare la patofisiologia della ferita termica RLN e testare la tolleranza termica14 e la sicurezza di EBDs15,18.
    1. Utilizzare C-IONM per registrare le modifiche di EMG continuamente in tutto l'esperimento.
    2. Per lo studio di attivazione, indagare su dispositivi basati su energia (EBD) può essere tranquillamente applicato per emostasi e dissezione vicino il RLN durante l'intervento chirurgico (figura 5B).
      1. Attivare l'EBD (elettrotermica bipolare nave tenuta sistema, potenza impostata al livello 2 e l'energia interrompe automaticamente da 2 a 4 secondi) ad una distanza di 5 mm dal RLN.
      2. Se i segnali EMG rimangono stabili dopo diversi test, eseguire un'ulteriore prova alla distanza più ristretta (ad es., 2 mm e seguita da 1 mm di distanza).
      3. In caso di modifiche sostanziali di EMG dopo qualsiasi prova l'esperimento è completa e seguita dalla registrazione EMG in tempo reale continua per almeno 20 minuti.
    3. Per lo studio del raffreddamento, valutare il tempo di raffreddamento per determinare post-attivazione ottimale EBD parametri di raffreddamento.
      1. Contattare l'EBD attivato sul RLN direttamente dopo 5 secondi di tempo di raffreddamento.
      2. Se i segnali di EMG rimangono stabili dopo tre test, test del tempo di raffreddamento più breve (ad es., 2 secondi e seguita da 1 secondo).
      3. Se l'EMG rimane stabile dopo ripetuti test, verificare la sicurezza del EBD toccando il RLN immediatamente dopo l'attivazione.

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Representative Results

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Studio di elettrofisiologia
Dati di previsione EMG, livello minimo/massimo dello stimolo e le curve di stimolo-risposta
Usando una stimolazione monopolare standard della sonda, il livello di stimolazione minima ottenuti per VN e RLN intervalli di stimolazione da 0,1 a 0,3 mA, rispettivamente. In generale, lo stimolo corrente correlato positivamente con il risultante EMG amplituderesponse11,17. L'ampiezza di EMG plateaued ai livelli di stimolazione massima di 0,7 mA per stimolazione VN e 0,5 mA per RLN stimolazione11.

Stimolazione elettrica (intensità, sicurezza e cardiopolmonare effetto)
Nello studio di sicurezza, non ci sono effetti indesiderati il segnale EMG o stabilità emodinamica osservata dopo continue stimolazioni VN e RLN pulsatile nella regolazione di 1 mA a 30 mA. Inoltre, baseline EMG ampiezze e latenze del VN o RLN erano relativamente immutate dopo i nervi è stata stimolata da una corrente elevata. Di conseguenza, è stato suggerito che uno stimolo intermittente di alto corrente durante IONM non era dannoso per il VN o RLN19.

Effetti degli anestetici (miorilassanti e loro inversioni)
Confronti sperimentali di neuromuscolare di questo modello animale hanno dimostrato che diversi tipi e dosi di farmaci rilassanti di muscolo hanno profilo di recupero naturali diversi. Ad esempio, tempi di recupero per succinilcolina (1 mg/kg) e della basso-dose rocuronio (0,3 mg/kg) erano significativamente più brevi di quella per rocuronio a dose standard (0,6 mg/kg). Gli esperimenti per le inversioni NMBA confermano che quel sugammadex (inversione di rocuronio) efficacemente e rapidamente ristabilisce la funzione neuromuscolare soppressa da rocuronio20.

Gli elettrodi (sonde di stimolazione e stimolatori per dissezione) di stimolazione
In genere, IONM viene eseguita con una superficie basata su ETT commercialmente disponibile sistema elettrodo (cioè, una cosiddetta EMG tubo) di registrazione. Tuttavia, una limitazione dell'uso clinico di tubi EMG è la necessità di mantenere un contatto costante tra gli elettrodi e le corde vocali durante l'intervento chirurgico per ottenere un segnale EMG. Risultati falsi IONM possono derivare da un tubo di EMG che è mispositioned durante l'intubazione (ad es., a causa della profondità di inserimento errato, formato del tubo non corretto o rotazione dell'elettrodo) o da un tubo di EMG che è stato spostato durante la manipolazione chirurgica o collo retrazione (ad es., causando lo spostamento di rotazione o verso l'alto/verso il basso dell'elettrodo).

Confronti sperimentali degli elettrodi stimolanti hanno mostrato che la stimolazione sonde/dissettori evocati tipiche forme d'onda EMG da EBSLN/RLN/VN con 1 mA di corrente. La corrente di stimolazione correlata positivamente con l'ampiezza risultante di EMG. Nelle sonde monopolare e stimolante dissettori, massimo EMG è stata suscitata da < 1 mA. In sonde bipolari, EMG massima necessaria una corrente maggiore. In tutti i gruppi, le ampiezze EMG evocate in diminuzione come la distanza tra la sonda/dissettore e il nervo è aumentato. Le ampiezze EMG evocate anche in diminuzione nei nervi stimolati che aveva sovrastante fascia. Pertanto, il modello animale hanno confermato che sia stimolazione dissettori e sonde tradizionali sono efficaci per evocare forme d'onda EBSLN, RLN e VN per monitorare la funzionalità del nervo in tempo reale durante la chirurgia17. Varie sonde di stimolazione/dissettori sono ora disponibili nel sistema IONM per stimolazione specifica requisiti, applicazione di monitoraggio chirurgico e la preferenza degli utenti.

Elettrodi di registrazione (Tubi EMG, elettrodi ad ago ed elettrodi Pre-Gellati)
Lo studio di fattibilità ha confermato che gli elettrodi del tubo EMG sul vocalis, gli elettrodi transcutanei/percutanea dell'ago e gli elettrodi Pre-Gellati transcutanea/transcartilage erano efficaci per la registrazione di EMG laringeo evocati tipici forme d'onda dal VN e RLN sotto 1 stimolazione del mA. Figura 6 Mostra che elettrodi adesivi pregellati transcutanea/transcartilage registrato generalmente inferiore ampiezze EMG rispetto agli elettrodi di tubo ed ago EMG.

Nello studio di stabilità, i tracciati in tempo reale di EMG sono stati confrontati prima e dopo lo spostamento trachea è stata indotta sperimentalmente. Figura 7 Mostra che il cambiamento in contatto tra gli elettrodi del tubo EMG e pieghe vocali dopo spostamento trachea ha cambiato significativamente i segnali registrati di EMG. Tuttavia, spostamento trachea ha avuto alcun effetto apparente sulla qualità del contatto elettrodo o sulla qualità del segnale EMG dagli elettrodi transcutanei o transcartilage.
Lo studio di precisione ha valutato l'accuratezza dei segnali in tempo reale nel riflettere negativi degradazione di EMG durante lo sforzo RLN sperimentalmente indotto da stimolazione di VN continua con l'elettrodo APS. Quando lo sforzo di trazione RLN è stata indotta sperimentalmente, l'EMG tube elettrodi sul muscolo di vocalis e i modelli simili di elettrodi transcartilage/percutanea/transcutanea registrati di progressivo degrado in ampiezza EMG (Figura 8).

Studio di lesioni RLN
Ferita della trazione
Cambiamenti tipici di EMG in tempo reale durante la trazione RLN ha rivelato una diminuzione di ampiezza progressiva combinata con un aumento di latenza (il cosiddetto "evento combinato"). Inoltre, i segnali di EMG ha recuperato gradualmente dopo il rilascio di trazione (Figura 9A). Lo studio di istopatologia ha mostrato che i cambiamenti morfologici si è verificato soprattutto in strutture nervose esterno come epi - e peri-neurium. Strutture nel endoneurium è rimasta relativamente intatta13,16.

Lesioni di bloccaggio
Tutti i RLNs ha mostrato un immediato LOS (nel raggio di meno di 1 s) dopo lesione meccanica acuta è stata indotta sperimentalmente. Inoltre, no gradualmente il recupero EMG può essere osservato in un breve periodo di tempo dopo la ferita (figura 9B). Lo studio di istopatologia ha mostrato che distorsione dell'epinevrio e perinevrio era maggiore nel gruppo di lesioni serraggio rispetto alla trazione lesioni gruppo13,16.

Lesioni termiche

Durante lo studio di lesioni termiche, l'EMG in tempo reale rivela un evento combinato, che poi degrada rapidamente a LOS (Figura 9). Il tempo di reazione prima di LOS e la gravità delle lesioni electrophysiologic potrebbe essere correlato alla dose di stress termico14. Studi di EBDs hanno rivelato che la distanza di attivazione sicura per il RLN e il tempo di raffreddamento variano dal tipo EBD. Ad esempio, l'attivazione sicura distanze e tempi di raffreddamento sono 5 mm e 1 secondo per elettrobisturi monopolare (15 watt), 3 mm e 1 secondo per elettrocauterio bipolare (30 watt), 2 mm e 3-10 secondi per il bisturi armonico e 2 mm e 2-5 secondi per la Ligasur sistema e, rispettivamente. In particolare, il bisturi armonico deve essere raffreddato per più di 10 secondi o raffreddato da un veloce (2 secondi) tocco muscolo manovra prima che tocchi il RLN. Il sistema Ligasure deve essere raffreddato per più di 2 secondi o raffreddato da una manovra di tocco rapido muscolare prima che tocchi il RLN15,18. L'esame istopatologico dei nervi feriti termici ha mostrato relativamente gravi danni all'interno endoneurium con meno distorsione della struttura esterna del nervo16.

Figure 1
Figura 1. Preparazione e l'anestesia di ♥ Black/Duroc-Landrace suini per ricerca IONM. (A) Peso netto di ogni suinetto è stato misurato prima di anestesia. (B) un assistente mantenuta un'adeguata apertura mentre la trazione è stata applicata per la mascella superiore e inferiore della bocca. Un laringoscopio fu usato per premere l'epiglottide verso il basso verso la base della linguetta. Quando le corde vocali sono stati chiaramente identificate, la bougie elastico delicatamente è stato avanzato nella trachea. Il tubo EMG è stato quindi inserito ad una profondità di 24 cm l'angolo appropriato bocca. (C), il maialino è stata posta sul dorso con il collo esteso. Il canale conduce dalla registrazione elettrodi erano collegati al sistema di monitoraggio. Monitoraggio fisiologico è stato effettuato durante lo studio. (D) il collo e la laringe sono stati esposti per esperimenti. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2. Il poliedrica apparecchiature elettroniche e il principio del sistema IONM. (A) la dotazione di base inclusi gli elettrodi di stimolazione neurali (stimolatore) e gli elettrodi di registrazione (collegati al ETT). (B) la stimolazione elettrodi possono essere utilizzati per determinare la posizione e lo stato funzionale del EBSLN, RLN e VN durante IONM. (C), l'EMG evocata risposta viene visualizzata su uno schermo LCD. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3. Gli elettrodi di stimolazione diversi disponibili per utilizzano in IONM. Sonde di bipolare monopolare sonde (B) (A) e (C) stimolazione sonde/dissettori. La selezione di stimolazione sonde/dissettori utilizzato per IONM dipende i requisiti di stimolazione specifica, l'applicazione specifico desiderato e la preferenza del chirurgo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4. Vari tipi di elettrodi di registrazione sono disponibili per l'uso in IONM. Elettrodi (A) The EMG ETT includono (1a), Trivantage (1b) contatto rinforzato (1C) - Standard rinforzato e (1D) - FLEX Tubi EMG); (B) (2) - elettrodi adesivi pregellati e (3) - elettrodi ad ago. (C e D) tubo The EMG è stato progettato per toccare il popolare vocale attraverso intubazione (io) e l'adesivo pre-gelled o elettrodi ad ago possono essere utilizzati in transcutanea (II), percutanea (III), o approccio transcartilage (IV) per la registrazione di EMG durante IONM. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Nella figura 5. IONM continuo è stata eseguita tramite APS del VN (*) per studiare i cambiamenti EMG in tempo reale il RLN durante la lesione di trazione (A) e (B) thermal. (C). in tutto l'esperimento, il sistema C-IONM visualizzati e registrati in continuazione i cambiamenti indotti di EMG e sequenziali recuperi in tempo reale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 6
Nella figura 6. Confronto tra le risposte evocate EMG tra quattro diversi tipi di elettrodi di registrazione. Gli studi di fattibilità ha indicato che tutti i tipi di elettrodi (cioè, EMG tubo, transcutanea, percutaneo e transcartilage elettrodi) registrato accuratamente evocati laringeo EMG forme d'onda tipiche da RLN sotto 1 stimolazione del mA. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 7
Figura 7. Confronto tra i tracciati in tempo reale di EMG prima e dopo lo spostamento trachea sperimentale. Per lo studio di stabilità, spostamento trachea è stata indotta sperimentalmente. Cambiamenti nel contatto tra gli elettrodi di tubo EMG ed i popolare vocali causato significative variazioni in segnali registrati di EMG. (A) elettrodi nel posizione normale registrato forti segnali di EMG. (B) elettrodi con lieve spostamento verso l'alto (1 cm) registrato segnali EMG relativamente più deboli. (C) elettrodi con moderata a grave spostamento verso l'alto (2 cm) ha mostrato un LOS EMG. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 8
Figura 8. Confronto tra i tracciati in tempo reale di EMG durante lesioni trazione sperimentale RLN sperimentale RLN tra quattro diversi tipi di elettrodi di registrazione. Gli studi di precisione hanno mostrato che, quando lo sforzo di trazione RLN è stata indotta sperimentalmente, tutti i tipi di elettrodi (cioè, EMG tubo, transcutanea, percutaneo e transcartilage elettrodi) registrati modelli simili di progressivamente degradante EMG ampiezza. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 9
Nella figura 9. Confronto delle variazioni in tempo reale di EMG e sequenziali recuperi dopo diversi tipi di lesioni RLN. (A) nella lesione di trazione, i segnali di EMG gradualmente degradato sotto stress nervo e ha recuperato gradualmente dopo il rilascio della trazione. (B) In lesioni di bloccaggio, i segnali di EMG ha mostrato un LOS immediato e senza recupero. (C) In lesioni termiche, i segnali di EMG ha rivelato un evento combinato e poi rapidamente gradualmente degradato a LOS senza recupero. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

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Lesioni al RLN ed EBSLN rimane una fonte significativa di morbosità causato da chirurgia della tiroide. Fino a poco tempo, la ferita del nervo potrebbe essere identificata solo da visualizzazione diretta del trauma. L'utilizzo di IONM ora consente ulteriore identificazione funzionale del RLN applicando la stimolazione e la contrazione dei muscoli della destinazione di registrazione. Attualmente, tuttavia, sistemi IONM intermittente e continui convenzionali hanno alcune limitazioni tecniche nelle interpretazioni di falsi positivi e falsi negativi. Quindi, modelli animali adeguati sono necessari per questi problemi clinici.

Recentemente, un sacco di studi sperimentali sugli animali hanno cercato di superare le insidie di IONM e per studiare nuove applicazioni. La maggior parte di questi studi hanno utilizzato animali di media taglia come canino/cane23,24,25 e suini/suini/mini-pig11,12,13,14, 15,16,17,18,19,22,26,27,28, 29. Canini modelli di RLN e funzione laringea sono ben stabiliti e altamente imitano fisiologia, anatomia umana e la dimensione. Il modello porcino è il più vecchio animale applicato in RLN ricerca30,31. I primi esperimenti nei suini vivi eseguiti da Galeno nel secondo secolo A.D. ha dimostrato alterazioni funzionali in un RLN transected. Attualmente, il modello porcino è più comunemente usato per ricerca IONM perché la sua anatomia e la fisiologia sono molto simili a quelli in esseri umani. Maiali sperimentale hanno una dimensione media che consente la facile maneggevolezza e sono ampiamente disponibili a un costo relativamente basso21.

Questo articolo viene illustrato protocolli standard per l'utilizzo del modello porcino nella ricerca IONM, inclusi i protocolli per l'anestesia generale e intubazione tracheale. Il principio di 3R è implementato nel disegno degli esperimenti per indagare le caratteristiche elettrofisiologiche delle lesioni RLN. Chiave problemi nell'uso del modello proposto suina include(1) EMG parametro caratteristiche e considerazioni sulla sicurezza quando si applica la stimolazione elettrica11,17,19, (2) l'uso di miorilassanti e inversioni12,20,32, (3) stimolando e registrazione elettrodi17e più d'importanza (4) modelli di RLN lesioni13,14,15, 16,18 che non può essere quantificato con precisione in esseri umani. I protocolli sono stati istituiti per indurre la gravità differenti e tipi di RLN lesioni. Registrato in tempo reale dati EMG sono stati correlati con gli esami di funzione e l'istopatologia postoperatoria del cavo vocale. Anche se alcuni dati da studi sperimentali sono inapplicabili alla pratica clinica, il nostro modello porcino fornisce una piattaforma di ricerca prezioso non solo informazioni sulla tecnologia di IONM, ma anche nel guidare futuri esperimenti per migliorare le strategie chirurgiche per lesioni RLN minore durante la chirurgia della tiroide.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Acknowledgments

Questo studio è stato sostenuto da sovvenzioni da Kaohsiung Medical University Hospital, Università medica di Kaohsiung (KMUH106-6R49) e dal Ministero della scienza e della tecnologia (la maggior parte delle 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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Controllo neurale intra-operatoria della chirurgia della tiroide in un modello porcino
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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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