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Medicine

돼지 모델에서 갑 상선 수술의 내부 작용 신경 모니터링

doi: 10.3791/57919 Published: February 11, 2019

Summary

이 연구 돼지 모델에서 갑 상선 수술의 내부 작용 신경 모니터링의 표준 프로토콜을 개발 하는 것을 목표로. 여기, 우리는 일반 마 취, 전극의 다른 종류를 비교 하 고 정상적이 고 부상 재발 후 두 신경의 electrophysiological 특성 조사를 설명 하는 프로토콜을 제시.

Abstract

회귀 후 두 신경 (RLN) 자가 부상 보컬 코드 마비, 연설 방해 하 고 잠재적으로 호흡을 방해할 수 있습니다 발생할 수 있습니다. 최근 몇 년 동안, 자가 신경 모니터링 (IONM) 되었습니다 지역화는 RLN, RLN 부상, 감지 작업 중 보컬 코드 기능을 예측 하는 겸임 기법으로 광범위 하 게 적응. IONM 기술의 새로운 응용 프로그램을 조사 하 자가 RLN 상해를 방지 하기 위한 신뢰할 수 있는 전략을 개발 하 고 많은 연구는 또한 동물 모델을 사용. 이 문서의 목표는 IONM 연구에서 돼지 모델을 사용 하기 위한 표준 프로토콜을 소개 하는 것입니다. 문서 tracheal 삽 관 법, 그리고 RLN 부상의 electrophysiological 특성을 조사 하는 실험 설계를 수행 하는 전신 마 취를 유도 하는 절차를 보여 줍니다. 이 프로토콜의 응용 프로그램 돼지 IONM 연구에서 구현 하는 3R 원칙 (대체, 감소 및 수정)에 전반적인 효능을 높일 수 있습니다.

Introduction

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Thyroidectomy는 지금 전세계 일반적으로 수행된 절차, 수술 후 음성 부전은 여전히 일반적 이다. 회귀 후 두 신경 (RLN) 자가 부상 보컬 코드 마비, 연설 방해 하 고 잠재적으로 호흡을 방해할 수 있습니다 발생할 수 있습니다. 또한, 우수한 후 두 신경의 외부 분기 상해 피치 및 음성 프로젝션에 영향을 미치는 주요 음성 변화를 발생할 수 있습니다.

자가 신경 모니터링 (IONM) 갑 상선 작업 동안 매핑 및 확인 하는 RLN, 미주 신경 (VN), 그리고 우수한 후 두 신경 (EBSLN)의 외부 분기 겸임 기법으로 넓은 인기를 획득 했다. IONM 확인 및 RLN 상해의과 RLN에서 해부학 변형 메커니즘 elucidating 유용 하기 때문에 thyroidectomy 후 보컬 코드 함수 예측에 사용할 수 있습니다. 따라서, IONM 갑 상선 수술에 새로운 기능 동적 추가 및 외과 직접 시각화 혼자1,2,3,,45 에 의해 얻을 수 없는 정보를 실어합니다 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10.

최근, 많은 예비 연구 사용 돼지 모델 IONM 기술의 사용을 최적화 하 고 자가 RLN 부상11,12,13,14 방지 하기 위한 신뢰할 수 있는 전략을 수립 하 ,15,16,17,18,,1920. 돼지 모델 또한 실무자 필수 교육 및 훈련, IONM의 임상 응용 프로그램에 제공 하기 위해 사용 되었습니다.

따라서, 동물 모델 IONM 기술과의 조합 RLN 부상21이상 공부 하기 위한 유용한 도구입니다. 이 문서의 목표는 IONM 연구에서 돼지 모델의 사용 방법을 설명 했다. 특히, 문서에서는 전신 마 취 유도 tracheal 삽 관 법을 수행 하 고 RLN 부상 각종 electrophysiological 특성 조사에 대 한 실험을 설정 하는 방법을 보여 줍니다.

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Protocol

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동물 실험 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (IACUC) 카오 슝 의과대학, 대만 의해 승인 되었다 (프로토콜 없음: IACUC 102046, 104063, 105158).

1. 동물 준비와 마 취

  1. 돼지 동물 모델
    참고:이 연구 IONM11,12,13,,1415,16, 예비 돼지 모델 확립을 문학에 설명 된 프로토콜 적용 17,18,,1922.
    1. KHAPS 블랙 또는 두 록 Landrace 돼지 (3-4 개월; 18-30 k g)를 사용 합니다.
    2. 실험 프로토콜 국가/국제 규정 및 3R 원칙 (대체, 감소, 및 구체화)를 포함 하 여 동물 실험에 대 한 지침과 일치 있는지 확인 합니다. 관리 및 관련 기관에서 실험 동물의 사용에 대 한 위원회에서 실험 프로토콜의 윤리적인 승인을 얻을.
  2. 마 취 유도
    1. 전 마 취 준비
      1. 보류 음식 마 취 전에 8 시간 그리고 보류 물 마 취 전에 2 시간.
      2. 전 의료를 베 풀 근육 azaperone (4mg/kg)와 마 취 전에 2 시간에서. 500 mL 염 병을 사용 하 여 각 돼지에는 얼굴 마스크를 조작. 주 둥이에 맞는 보안을 보장 하기 위해 필요에 따라 트림.
      3. 운영 테이블에 무게 함수를 사용 하 여 각 돼지 (그림 1A)의 순 중량을 측정.
      4. 40 ° c.로 설정 하는 순환 물 매트리스와 체온 유지
    2. 3 L/min를 통해 발생 하기 쉬운 위치에 돼지와 얼굴 마스크의 신선한 가스 흐름에 2-4 %sevoflurane 전신 (GA)을 유도. 가 또한 근육 tiletamine와 zloazepam에 의해 유도 될 수 있다. 마 취의 적절 한 깊이 3-5 분에 일반적으로 달성 된다. 고통 주변 정 맥 도관 법 때문에 심한 운동에 의해 마 취의 깊이 확인 합니다.
    3. 한 귀의 외부 측에 표면 정 맥 하 고 75% 알코올 (6 x 6 cm2)에 대 한 선택된 영역을 소독 합니다. 최대한의 안전을 위해서 24 게이지 주변 정 맥 카 테 터를 사용 합니다.
    4. 직접 개에 의해 정 맥 마 취 제 propofol (1-2 mg/kg) 등 유해 자극을 완화 시키기 위해 thiamylal (5-10 mg/kg)를 관리 합니다.
      참고: 신경 근육 차단 에이전트 (NMBA)의 사용은 권장 하지. 후속 실험에서 NMBA 자발적인 호흡을 우울 하 여 삽 관 법을 복잡 하 게 수 있습니다 하 고 전도 (EMG) 신호를 감소 수 있습니다. 또한, propofol의 짧은 연기 바비 bolus 결합 sevoflurane 흡입 tracheal 삽 관 법 촉진을 위한 소문에 하면 충분 하다.
  3. Tracheal 삽 관 법 (그림 1B)
    1. 장비 및 EMG 튜브 삽 관 법에 필요한 재료 준비: 크기 #6 EMG endotracheal 튜브, 보조 환기, 두 slings를 오픈 입, 혀, 무딘 팁 흡입 카 테 테 르, 수의 후 두 경 내려고 한 거 즈 스트립 얼굴 마스크 과 20cm 직선 블레이드, 탄성 bougie, 20 mL 주사기는 청진 기, 접착 테이프.
    2. 운영 테이블에 발생 하기 쉬운 위치에는 돼지를 배치 합니다. 머리와 몸통 상부 기도의 명확한 시각화 되도록 맞춥니다.
    3. 직접 적절 한 입 개방을 유지 하 고 회전을 피하기 위해 위 턱과 아래 턱의 견인 또는 머리의 켜서 적용 하는 도우미. 거 즈로 혀를 커버 하 고 시야를 최적화 하는 혀를 꺼내.
    4. 후 두 경 누른 혀를 우울 하 게 구강에 직접 배치 합니다.
    5. 직접 시각화는 후두개를 사용 하는 후 두 경 혀 기지 쪽으로 후두개 아래로 누릅니다.
    6. 성 대는 명확 하 게 식별 하 고, 기도에 탄성 bougie 사전 부드럽게. 탄성 bougie의 약간의 회전 저항을 극복 하기 위해 필요할 수 있습니다. 다음, 24 cm의 깊이에 입 각도에서 EMG 튜브를 사전.
    7. 3 mL 보다 더 큰 볼륨에 EMG 튜브 팔목을 부 풀 려. 수동 포장 하 여 환기 밝혀 명백한 공기 누설, EMG 튜브의 제자리에 디플레이션은 가능 합니다.
    8. EMG 튜브 적절 한 깊이에 놓으면 수동 감싸는 여 신선한 가스의 자유로운 통행을 확인 합니다. 추가 끝 갯벌 이산화탄소 (etCO2) 모니터링 (capnography)와 가슴 auscultation 식도 부주의의 조기 식별에 대 한 적절 한 tracheal 삽 관 법 또는 endobronchial 삽 관 법을 확인 합니다.
      참고: Capnography 보였다 etCO2 파형 및 디지털 값 mmHg. 때 식도 삽 관 법, etCO2 결 석 또는 근처에 6 심 호흡 한 후 했다. EMG 튜브 때 올바른 위치, 일반적인 etCO2 파형 및 적절 한 값 (일반적으로 > 30 mmHg) 지적 했다. 또한, 가득 양측 폐의 호흡 소리는 명확 하 고 가슴 auscultation 정한 대칭.
    9. 의료 테이프를 사용 하 여 입 각도에서 EMG 튜브를 해결 하기 위해. 튜브는 일반적으로 IONM 실험 동안 조정 필요 합니다, 이후 주 둥이에 튜브를 고정 하지 마십시오.
    10. 호흡기에 EMG 튜브를 연결 합니다. 연속 capnography etCO2 값과 실험을 통해 곡선 모니터링에 대 한 필수입니다.
  4. 마 취 유지 관리 (그림 1 c)
    1. EMG 튜브 고정 후 목 확장 (그림 1C)의 뒷면에는 돼지를 배치 합니다. 2 L/min에 산소에 1-3 %sevoflurane 전신 마 취를 유지 합니다.
    2. 8-12 mL/kg, 해 일 볼륨에서 볼륨 제어 모드에서 폐를 환기 하 고 12-14 호흡/분 호흡 속도 설정 합니다.
    3. 생리 모니터링, capnography를 포함 하 여 심전도 (ECG) 및 산소 (2상)의 모니터링을 시작 합니다.

2. 장비 설정 및 동물 동작 (그림 1D)

  1. 장비 설치
    1. EMG 튜브의 채널 리드 모니터링 시스템에 연결.
    2. 50 밀리초 시간 창 실행을 모니터링 시스템을 설정 합니다. 세트 펄스 100 μ s 자극 하 고 4 Hz. 이벤트 캡처 임계값 100 μV를 설정.
  2. 외과 절차
    1. 무 균 수술 장갑을 착용 하 고 목 수술 부위의 소독을 면봉으로 povidone 요오드를 사용 하 여.
    2. 목과 후 두를 노출 하는 메스로 길이 가로 칼라 절 개를 약 10-15 cm를 확인 합니다.
    3. Subplatysmal 플랩을 hyoid 뼈 쇄 골에서 cranially 1 cm를 올립니다.
    4. 띠 근육을 제거 하 고 시각화 tracheal 반지와 신경. Monopolar, 양극 electrocautery를 사용 하 여 외과 절 개 및 hemostasis.
    5. 지역화, 식별, 그리고 신중 하 게 EBSLN, RLN, 그리고 VN 휴대용 자극 프로브에 노출.
    6. 연속 IONM (CIONM) 동안 자극에 대 한 자동화 된 주기적인 자극 (APS) 전극 VN의 1 개의 측에 위치. APS 전극 모니터링 시스템에 연결 합니다. 1, 100 µs, 및 1 펄스 자극 설정 mA.
  3. 실험의 끝에, 수 의사에 의해 모든 piglets를 안락사.

3. 전기 자극

참고: 돼지 IONM 연구에서 3R 원칙에 적용 하려면 항상 신경 손상 신경 상해를 일으킬 수 있는 실험을 수행 하기 전에 발생 하지 않습니다 반복 전기 생리학 연구 수행 합니다. 이 강도, 안전, 구급 효과11,17를 공부 하 고 사용할 수 있습니다. IONM 장비는 자극 장비 또는 녹음 장비 (그림 2A)으로 나눌 수 있다.

  1. EBSLN, RLN, 그리고 VN (그림 2B, 2 C)를포함 하 여 대상 신경의 기준선 EMG 응답을 평가 합니다.
    1. 0.1 mA 전류의 초기 자극 전류 및 EMG 응답 탐지 하 고 기록 될 때까지 0.1 mA 단위로 자극을 증가.
    2. 최대한 EMG 응답을 얻을 때까지 전류를 증가 추가.
    3. 초기 계획 진폭, 대기 시간 및 EMG 응답의 파형을 기록 합니다.
    4. 최저 전류 (mA)의 EMG 활동을 갖는 명확 하 게 하는 최소한의 자극 수준을 정의 > 100 µ V. 최대한 EMG 응답을 갖는 낮은 전류로 최대한 자극 수준 정의.
  2. 전기 자극11,19 의 안전 평가
    1. VN 또는 RLN의 다섯 번째 tracheal 반지 수준에서 연속 1 분 자극을 적용 합니다.
    2. 1에서 현재 자극을 점차적으로 증가 30 mA mA.
    3. VN 자극 하는 동안 심장 박동, ECG, 및 침략 적 동맥 혈압 모니터링 hemodynamic 안정성을 평가 합니다.
    4. 마지막으로, 자극의 각 수준 적용 전후 신경 자극 사이트에 근 EMG 응답을 비교 하 여 신경 기능 무결성을 평가 합니다.
  3. 마 취약 (근육 relaxants와 그들의 반전)12,20 의 효과
    참고: NMBAs의 부적절 한 사용 실패 IONM의 잠재적인 원인입니다. 제안 된 동물 모델 다른 depolarizing NMBAs (예: succinylcholine)와 다양 한 복용량에서 nondepolarizing NMBAs (, rocuronium) 복구 프로필을 비교 하 고 IONM에 사용 하기 위해 최적의 NMBA를 식별 하기 위해 사용 되었다. 동물 모델 또한 급속 하 게 rocuronium에 의해 억압 하는 신경 근육 기능을 복원에 대 한 NMBA 반전 약물 (, sugammadex)의 효과 평가 하기 위해 사용할 수 있습니다.
    1. 첫째, C-IONM를 적용 하 고 자동으로 보정된 기준 대기 시간 및 EMG의 진폭 제어 데이터로 사용 하 여.
    2. 10 mg/mL의 볼륨에 0.3 mg/kg rocuronium의 bolus 주사를 관리 하 고 실시간 EMG 변화 합니다.
    3. 주입 후 3 분 빠른 bolus로 100 mg/mL의 볼륨에서 2 mg/kg sugammadex에의 한 주입을 수행 합니다. 20 분 후 두 근 전도의 복구 프로 파일을 기록 합니다.
  4. 자극 전극 (자극 프로브/dissectors) (그림 3)17
    참고: IONM, 예를 들어, 동안 신경 자극을 위해 사용 될 수 있는 자극 전극의 다른 유형이 있다 monopolar 프로브 (그림 3A), 바이 폴라 프로브 (그림 3B), 및 자극 dissectors (그림 3C ).
    1. 수술 중 신경의 직접 자극을 모방, 근 막 overlying 없이 사용 EBSLN, RLN, 및 VN 1 mA 자극을 적용.
    2. 간접 매핑 및 수술 하는 동안 시각적 식별 전에 신경 위치의 지역화를 모방, 근 막 overlying에 신경에서 1 m 및 2 m 거리에서 1 mA 자극을 적용 합니다.
    3. 기록 되 고 다른 유형의 자극 전극 사이의 EMG 응답 됩니다.
  5. 전극 (EMG 튜브/바늘 전극/사전 gelled 피부 전극)를 기록 (그림 4)
    1. 동물 모델을 사용 하 여 회전 이나 EMG 튜브 전극 (그림 4A)의 상향/하향 변위에 미치는 근 전도 신호의 안정성 평가. 또한 동물 모델을 사용 하 여 다른 전극 종류 (예를 들어, 바늘 전극 및 접착제 미리 gelled 전극, 그림 4B) 사이 EMG 응답을 비교 하 고 다른 녹음 방법 (예를 들어, 경 피 성/경 피 적인 transcartilage 접근, 그림 4C와 4d) 가능성, 안정성, 그리고 정확도 IONM 동안.
    2. 1 적용 타당성 연구를 위해 양자 EBSLNs, VNs 및 RLNs 기록 및 비교 EMG 응답 각 전극 테스트 (즉, EMG 튜브, 경 피 성, 경 피 적인, 그리고 transcartilage 전극)에 의해 갖는 현재 mA 자극.
    3. 안정성 연구를 위해 평가 하 고 실험적으로 유도 된 반지/tracheal 연골 변위에서 C-IONM에서 EMG 신호 안정성을 비교 합니다.
    4. 정확도 연구를 위해 평가 하 고 RLN 부상에서 EMG 신호 저하를 식별 하는 데 C-IONM에서 시험된 전극의 정확도 비교 합니다.

4. RLN 부상 연구 (그림 5)

  1. 3R 원칙에 따라 수행 RLN 부상 실험 돼지 모델에서 결국 반복 전기 생리학 연구 완료. 원심 신경 세그먼트 (즉, 는 RLN의 두개골 부분에는 RLN의 꼬리 부분에서 진행)에 인접 신경 세그먼트에서 신경 세그먼트의 테스트를 수행 합니다.
  2. 확인 하 고 갖는 후 두 근 전도에서 실시간 변경의 패턴을 비교를 사용 하 여 C-IONM 신호 동안 및 급성 RLN 부상 후 다른 부상 메커니즘 (예:, 견인, 클램핑, transection, 또는 열 상해) (그림 5A와 5B) . C-IONM를 사용 하 여 지속적인 실시간 디스플레이 및 EMG 변화 및 실험 (그림 5C)에 걸쳐 순차 복구의 recordation에 대 한.
  3. 신경 상해 실험에 의해 발생 하는 형태 변경의 histopathological 분석에 대 한 부상된 RLN 세그먼트를 수집 합니다.
  4. 견인 압축/스트레치 부상
    참고: 견인 압축 또는 스트레치 상해는 가장 일반적인 자가 RLN 부상. 실험적 견인 스트레스를 유발 하 고 관찰 결과 electrophysiological EMG 변화와 histopathological 변경.
    1. 견인 압축 부상13
      1. 얇은 플라스틱 루프 랩 (예를 들면, 혈관 루프 1.3 m m 와이드) 힘 철회 50 g 긴장 (그림 5A)의 적용을 측정 하는 RLN와 사용. 이 체계는 RLN 조밀 하 고, 섬유 밴드 또는 베리의 인 대의 지역에서 건너 동맥 갑 상선 엽의 내측 견인 동안 갇혀 모방 합니다.
    2. 견인 스트레칭 부상16
      1. 넓은 탄성 소재 (, 10 m m 넓은 실리콘 펜로즈 드레인), RLN를 포장 하 고 포스 게이지를 사용 하 여 긴장의 50 g RLN 철회)는 RLN을 모방 하는이 제도를 준수 또는 goiter 캡슐에 쌌 다 및 중간 동안에 앞으로 뻗어 견인입니다.
  5. 클램핑 부상
    참고: 자가 기계적 외상은 RLN에는 RLN의 시각적 오인 또는 가난한 노출에서 일반적으로 결과입니다. 13 , 16
    1. 견인 압축 RLN 부상 후 실험, hemostatic 집게 1 초는 RLN의 원심 세그먼트 꼬집어. 이 계획 되 고 실수로 채워 시각적 오인으로 인하여 선박으로 작업 하는 동안 신경을 모방 합니다. 기록 동반 EMG 신호 신경 표본의 더 histopathological 결과 함께 비교에 대 한 변경.
  6. 열 상해
    참고: 대부분 자가 RLN 열 상해 열 확산 electrocautery 장치 및 다양 한 에너지 기반 장치 (EBDs)는 RLN 근처 hemostasis 유도 하는 데 사용 됩니다에서 발생. 견인 상처 처럼 열 상해 거의 육안으로 표시 됩니다. 따라서, 동물 IONM 실험 RLN 열 상해의 이상을 평가 하기 위한 최상의 모델을 확인 하 고 열 허용14 및 EBDs15,18의 안전 테스트를 수행 합니다.
    1. C-IONM를 사용 하 여 실험을 통해 지속적으로 EMG 변경 등록.
    2. 활성화 연구에 대 한 조사 어떻게 에너지 기반 장치 (EBD) hemostasis 그리고 수술 (그림 5B) 동안에 RLN 근처 해 부에 대 한 안전 하 게 적용 될 수 있습니다.
      1. 활성화는 EBD (electrothermal 바이 폴라 용기 씰링 시스템, 레벨 2, 설정된 전력 및 에너지 2 ~ 4 초 하 여 자동으로 중단)는 RLN에서 5 mm 거리에서.
      2. EMG 신호는 몇 가지 테스트 후 안정 되어 있 남아, 경우 좁은 거리 (예를 들어, 2 mm, 그리고 뒤 1 m m의 거리 상으로)에서 추가 테스트를 수행 합니다.
      3. 어떤 실질적인 EMG 변경 후 테스트 실험 완료 되 고 적어도 20 분 동안 연속 실시간 EMG 녹음 뒤에 발생 합니다.
    3. 냉각 연구를 위해 냉각 시간 후 활성화 최적의 EBD 냉각 매개 변수 결정을 평가 합니다.
      1. 직접 냉각 시간 5 초 후에 RLN에 활성화 된 EBD 문의.
      2. EMG 신호 3 테스트 후 안정적으로 유지를 하는 경우 테스트 짧은 냉각 시간 (예를 들어, 2 초, 1 초 뒤).
      3. 경우는 EMG 반복된 테스트 후 안정적으로 유지, 활성화 후 즉시는 RLN으로는 EBD의 안전을 확인 합니다.

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Representative Results

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전기 생리학 연구
초기 EMG 데이터, 최소/최대 자극 수준, 및 자극-응답 곡선
표준 monopolar 자극을 사용 하 여 조사, 0.3 ~ 0.1에서 VN 및 RLN 자극 범위를 얻은 최소한의 자극 수준을 mA, 각각. 일반적으로, 현재 자극 결과 EMG amplituderesponse11,17와 긍정적으로 상관. 근 전도 진폭 0.7의 최대한 자극 수준 plateaued VN 자극, mA 및 0.5 mA RLN 자극11.

전기 자극 (강도, 안전 및 구급 효과)
안전 연구에서는 EMG 신호 또는 연속 타악기 VN 및 RLN stimulations 설정에서 1의 후 관찰 hemodynamic 안정성에 원치 않는 효과 없이 30 mA mA. 또한, 초기 근 전도 진폭 및 VN 또는 RLN의 대기 아니었다 상대적으로 변경 후 신경 높은 전류에 의해 자극 되었다. 따라서, 그것은 IONM 중 현재는 간헐적인 높은 자극 VN 또는 RLN19에 유해한 아니 었 제안 했다.

마 취약 (근육 relaxants와 그들의 반전)의 효과
이 동물 모델의 NMBAs의 실험 비교 다른 종류와 근육 relaxants의 다른 자연 복구 프로 파일을가지고 나타났다. 예를 들어 succinylcholine (1 mg/kg) 및 낮은 복용량 rocuronium (0.3 m g/k g)에 대 한 복구 시간 표준 복용량 rocuronium (0.6 mg/kg) 보다 상당히 짧은 했다. NMBA 반전에 대 한 실험을 sugammadex (rocuronium의 반전) 효과적으로 그리고 급속 하 게 복원 rocuronium20에 의해 억압 하는 신경 근육 기능을 확인 합니다.

자극 전극 (자극 프로브 및 해 자극)
일반적으로, IONM는 상용 ETT 기반 표면 전극 시스템 (즉, 소위 EMG 튜브)를 기록으로 수행 됩니다. 그러나, EMG 튜브의 임상 사용의 제한 강력한 EMG 신호를 수술 하는 동안 전극 및 성 대 사이의 지속적인 접촉을 유지 하는 필요입니다. 또는 수술 조작 이나 목 동안에 전치 하는 EMG 튜브 삽 관 법 (예를 들어, 잘못 된 삽입 깊이, 잘못 된 튜브 크기, 또는 전극의 회전) 동안 mispositioned는 EMG 튜브에서 false IONM 결과 발생할 수 있습니다. 철회 (예를 들어, 전극의 회전 또는 상향/하향 변위를 일으키는).

자극 전극의 실험 비교 조사/dissectors EBSLN/RLN/VN 1 mA 전류에서 갖는 전형적인 근 전도 파형을 자극 했다. 자극 하는 현재 결과 근 전도 진폭와 긍정적으로 상관. Monopolar 프로브 및 자극 dissectors, 최대 EMG 여 elicited 했다 < 1 mA. 바이 폴라 프로브, 최대 EMG 높은 전류를 필요로합니다. 모든 그룹에서 갖는 근 전도 진폭 증가 신경 프로브/것에서 거리가 감소. 갖는 근 전도 진폭은 또한 근 막 overlying 했다 자극된 신경에 감소. 따라서, 동물 모델 확인 자극 dissectors 및 기존의 프로브 수술17동안 실시간 신경 기능을 모니터링 하는 EBSLN, RLN, 및 VN 파형을 보여주고에 효과적입니다. 다양 한 자극 프로브/dissectors 지금 특정 자극 요구 사항, 외과 모니터링 응용 프로그램 및 사용자의 기본 설정에 대 한 IONM 시스템에서 사용할 수 있습니다.

기록 전극 (EMG 튜브, 바늘 전극, 그리고 미리 gelled 피부 전극)
타당성 조사는 vocalis에 EMG 튜브 전극, 경 피 성/경 피 적인 바늘 전극, 그리고 경 피 성/transcartilage 미리 gelled 전극 되었다 일반적인 갖는 후 두 근 전도 기록 하기 위한 효과적인 확인 통해 1 mA 자극에서 웨이브폼 VN 및 RLN에서 그림 6 경 피 성/transcartilage 미리 gelled 전극 EMG 튜브와 바늘 전극에 비해 낮은 근 전도 진폭을 일반적으로 기록 된 것을 보여준다.

안정성 연구에 실시간 EMG 경시 tracheal 변위를 실험적으로 유도 전후 비교 되었다. 그림 7 보여준다는 변화 EMG 튜브 전극 및 보컬 폴드 사이 접촉에 tracheal 변위는 크게 기록 된 근 전도 신호를 변경 후. 그러나, tracheal 변위 전극 접촉 품질 또는 경 피 성 또는 transcartilage 전극에서 EMG 신호 품질에 아무 명백한 영향을 미쳤다.
정확도 연구 RLN 스트레스 APS 전극으로 연속 VN 자극에 의해 실험적으로 유도 된 동안 불리 한 EMG 저하를 반영에 실시간 신호의 정확도 평가. RLN 견인 스트레스를 실험적으로 유발 하는 경우는 EMG 전극 vocalis 근육 및 근 전도 진폭 (그림 8)의 점진적 저하의 기록 transcartilage/경 피 적인/경 피 성 전극 비슷한 패턴에 관.

RLN 부상 연구
견인 부상
전형적인 실시간 EMG 변화 RLN 견인 하는 동안 대기 시간 증가 (소위 "결합된 이벤트")와 함께 진보적인 진폭 감소를 밝혔다. 또한, EMG 신호는 점차적으로 견인 (그림 9A)의 출시 후 회복. Histopathology 연구 형태학 변화 외부 신경 구조 등은 피-및 페리-neurium에서 주로 발생 했다. 구조는 endoneurium 상대적으로 그대로13,16남아 있었다.

클램핑 부상
모든 RLNs는 즉시 로스를 보여주었다 (1 미만 내 s) 급성 기계적 상해를 실험적으로 유도 한 후. 또한, 아니 점차적으로 EMG 복구 관찰 될 수 있다 부상 후 시간의 짧은 기간에 (그림 9B). Histopathology 연구가 보여주었다 epineurium과 perineurium의 왜곡 견인 부상 그룹13,16에 비해 죄 상해 그룹에 큰 했다.

열 상해

열 상해 연구 기간 동안 실시간 EMG 빠르게 로스 (그림 9C)를 저하 됩니다 결합된 이벤트를 보여준다. 반응 시간 전에 로스와 electrophysiologic 부상의 심각도14열 스트레스 양과 관련이 있을 수 있습니다. EBDs의 연구는 그 안전 활성화 거리는 RLN 공개 하 고 냉각 시간 EBD 유형에 따라 달라 집니다. 예를 들어 냉각 시간과 안전 활성화 거리는 5mm와 monopolar electrocautery (15 와트), 1 초 3 mm와 바이 폴라 electrocautery (30 와트), 2 밀리미터와 3 ~ 10 초 정도 고조파 메스와 2 mm에 대 한 1 초, 2 ~ 5 초는 Ligasur에 대 한 전자 시스템, 각각. 특히, 고조파 메스 10 초 이상 냉각 한다 또는 빠른 (2 초) 근육 터치 기동 하기 전에 RLN 접촉에 의해 냉각. Ligasure 시스템은 2 초 이상 냉각 또는 RLN15,18접촉 하기 전에 빠른 근육 터치 책략에 의해 냉각 한다. 열 손상된 신경의 histopathological 검사 외부 신경 구조16의 적은 왜곡 내부 endoneurium에 상대적으로 가혹한 손상을 보여주었다.

Figure 1
그림 1입니다. 준비 및 IONM 연구에 대 한 KHAPS 블랙/두 록-Landrace 돼지의 마 취. (A) 각 돼지의 순 중량 마 취 전에 측정 했다. (B) 보조 유지 여 견인 위 턱과 아래 턱에 적용 하는 동안 적절 한 입. 후 두 경 혀의 기지 쪽으로 후두개 아래로 눌러 다음 사용 되었다. 성 대 했다 명확 하 게 식별 하 고, 탄성 bougie 기관으로 부드럽게 전진 되었다. EMG 튜브 다음 적절 한 입 각도에서 24 cm의 깊이에 삽입 되었다. (C)는 돼지 목 확장의 뒷면에 배치 했다. 채널 전극 모니터링 시스템에 연결 된 기록에서 리드. 생리 모니터링 연구 기간 동안 수행 되었다. (D)는 목과 후 두 실험에 대 한 노출 됐다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2입니다. 다각적인 전자 장비 및 IONM 시스템의 원리. (A) 기본적인 장비 포함 신경 자극 전극 (자극) 및 기록 전극 (는 ETT에 연결). (B)는 자극 전극 IONM 동안 위치와 EBSLN, RLN, 그리고 VN의 기능 상태를 확인 하기 위해 사용할 수 있습니다. (C) 갖는 EMG 응답은 LCD 화면에 표시 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 3
그림 3입니다. IONM에서 사용할 수 있는 다양 한 자극 전극 사용. (A) Monopolar 프로브 (B) 바이 폴라 프로브, 그리고 (C) 자극 프로브/dissectors. 자극 프로브/dissectors IONM에 대 한 사용의 선택 특정 자극 요구 사항, 원하는 특정 응용 프로그램 및 외과 의사의 기본 설정에 따라 달라 집니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 4
그림 4입니다. 다양 한 기록 전극 종류 IONM에 사용 하기 위해 사용할 수 있습니다. (A)는 EMG ETT 전극 (1a) Trivantage (1b) 접촉 강화 (1 c)-표준 강화 (1 d)-플렉스 EMG 튜브 포함); (B) (2)-접착제 미리 gelled 전극 및 (3)-바늘의 전극 (C , D)는 EMG 튜브는 (), 삽 관 법을 통해 보컬 배 터치 하도록 및 접착제 미리 gelled 또는 바늘 전극 수 있습니다 사용할 수 경 피 성 (II), 경 피 적인 (III), 또는 transcartilage (4) IONM 동안 EMG 기록에 대 한 접근. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 5
그림 5입니다. 수행 을 통해 견인 (A) 및 (B) 열 상해 동안에 RLN에서 실시간 EMG 변화를 조사 하는 VN (*)의 AP는 연속 IONM. (C). 실험을 통해 C-IONM 시스템 표시 하 고 지속적으로 실시간으로 유도 EMG 변화 및 순차 복구를 기록 했다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 6
그림 6입니다. 갖는 EMG 응답 기록 전극의 4 개의 종류 사이 비교. 타당성 조사는 모든 전극 종류 (즉, EMG 튜브, 경 피 성, 경 피 적인, 및 transcartilage 전극)는 정확 하 게 1 mA 자극 아래 RLN에서 전형적인 갖는 후 두 근 전도 파형 기록 표시. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 7
그림 7입니다. 실시간 EMG 경시 실험 tracheal 변위 전후의 비교. 안정성 연구를 위해 tracheal 변위 실험적으로 유도 했다. EMG 튜브 전극 및 보컬 폴드 사이 접촉에 변화 기록된 EMG 신호에 중요 한 변화를 발생. 정상 위치 기록 강한 EMG 신호에서의 (A) 전극 약간의 상향 변위 (1 cm)와 (B) 전극을 비교적 약한 EMG 신호를 기록 했다. (C) 전극 심한 상향 변위 (2 cm)에 보통으로 EMG 로스 보였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 8
그림 8입니다. 비교 실험 RLN 실험 RLN 견인 부상 기록 전극의 4 개의 종류 사이 동안 실시간 EMG 경시의. 정확도 연구 보여주었다, RLN 견인 스트레스 실험적으로 유도 되었다 때 모든 전극 종류 (즉, EMG 튜브, 경 피 성, 경 피 적인, 및 transcartilage 전극) 점차적으로 타락 하는 EMG의 비슷한 패턴 기록 진폭입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 9
그림 9입니다. 실시간 EMG 변화 및 RLN 부상 종류 후 순차적 복구의 비교. (A) 견인 부상에서 EMG 신호 신경 스트레스 점차적으로 타락 하 고 점차적으로 견인의 출시 후 복구. (B) 상해 죄에서 EMG 신호 보여 즉각적인 로스 없습니다 복구. (C) 열 상해에 EMG 신호 결합된 이벤트를 공개 하 고 다음 급속 하 게 점차적으로 아무 복구 로스 저하. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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Discussion

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RLN 및 EBSLN 부상 갑 상선 수술으로 인 한 사망률의 중요 한 원천 남아 있다. 최근 까지는, 신경 손상 수만 외상의 직접 시각화 하 여 확인할 수 있습니다. IONM 사용 하 여 지금 수 있습니다 추가 RLN의 기능 식별을 자극을 적용 하 고 기록 하는 대상 근육의 수축. 그러나 현재,, 모두 기존의 간헐적이 고 연속 IONM 시스템에 있는 몇 가지 기술적인 제한이 가양성 및 false 네거티브 해석. 따라서, 적당 한 동물 모델은 이러한 임상 문제에 필요 합니다.

최근에, 동물 실험 연구의 많은 IONM의 함정을 극복 하 고 새로운 응용 프로그램을 조사 하기 위해 노력 했다. 개/개23,,2425 등 돼지/돼지/미니-pig11,12,,1314, 중간 크기의 동물을 사용 하는 이러한 연구의 대부분 15,16,17,18,19,22,26,,2728, 29. 개 모델의 RLN 및 후 두 기능 잘 설립 하 고 매우 크기, 인체 해부학, 생리학을 모방. 돼지 모델은 RLN 연구30,31에 적용 하는 가장 오래 된 동물 이다. 라이브 돼지 Galen 두번째 세기 광고에서 수행한 첫 번째 실험 증명 transected RLN 기능 변경. 현재, 돼지 모델 가장 일반적으로 사용 됩니다 IONM 연구는 해부학과 생리학 그 인간에 매우 유사 하기 때문에. 실험 돼지 중간 크기는 쉽게 처리 가능 하 고 상대적으로 저렴 한 비용21에서 널리 사용할 수 있습니다.

이 문서에서는 일반적인 마 취 및 tracheal 삽 관 법에 대 한 프로토콜을 포함 한 IONM 연구에서 돼지 모델을 사용 하기 위한 표준 프로토콜을 보여 줍니다. 3R 원리 RLN 부상의 electrophysiological 특성 조사를 위한 실험의 디자인에 구현 됩니다. 때 적용 전기 자극11,,1719, (2) 근육 relaxants의 사용 제안 된 돼지 모델 include(1) EMG 매개 변수 특성 및 안전 고려 사항 사용에 문제를 키 고 반전12,,2032, (3) 자극 및 기록 전극17, 그리고 (가장 중요 한 것은 4) 모델 RLN 부상13,,1415인간에서 정확 하 게 측정할 수 없는 16,18 . 프로토콜은 다른 심각도 및 RLN 상해의 종류를 유도 하기 위해 설치 되었다. 수술 후 보컬 코드 기능과 histopathology 시험 기록된 실시간 EMG 데이터 상관 했다. 실험 연구에서 일부 데이터는 임상 연습에 적용 되지 않습니다, 하지만 우리의 돼지 모델 단순히 IONM의 이해 기술 뿐만 아니라 미래 실험을 위한 외과 전략 개선 안내 가치 있는 연구 플랫폼을 제공 하는 것 갑 상선 수술 동안 낮은 RLN 부상.

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Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

이 연구와 사역의 과학 및 기술 (대부분 106-2314-B-037-042-MY2.), 대만 카오 슝 의과대학 병원, 카오 슝 의과대학 (KMUH106-6R49)에서 교부 금에 의해 지원 되었다

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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돼지 모델에서 갑 상선 수술의 내부 작용 신경 모니터링
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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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