돼지 모델에서 갑상선 및 부갑상선 수술 중 수술 에너지 장치의 전기생리학적 및 열학적 안전성 매개변수 조사

요약

갑상선/부갑상선 수술에 새로 개발된 수술 에너지 장치를 안전하게 적용하는 것은 외과의의 관심을 끌고 있습니다. 동물 실험 모델은 인간 수술에서 불필요한 시행착오를 피할 수 있습니다. 이 보고서는 갑상선/부갑상선 수술에서 SED의 안전성 매개변수를 평가하기 위한 전기생리학적 및 열학적 방법을 입증하는 것을 목표로 합니다.

초록

갑상선 및 부갑상선 수술에서 수술 에너지 장치(SED)는 혈액 공급이 풍부한 부위에서 기존의 클램프 앤 타이 지혈보다 더 효율적인 지혈을 제공합니다. 그러나 SED가 재발성 후두 신경(RLN) 근처에서 활성화되면 SED에서 발생하는 열이 신경을 돌이킬 수 없게 손상시킬 수 있습니다. 갑상선/부갑상선 수술에 SED를 안전하게 적용하기 위해 이 기사에서는 표준화된 전기생리학(EP) 및 열화상(TG) 절차에서 각각 SED의 활성화 및 냉각 안전성 매개변수를 조사하기 위한 실험적 돼지 모델 연구를 소개합니다. EP 안전성 파라미터 실험에서는 RLN 기능을 실시간으로 입증하기 위해 C-IONM(Continuous intraoperative Neuromonitoring)을 적용합니다. EP 활성화 연구는 SED의 안전한 활성화 거리를 평가합니다. EP 냉각 연구는 SED의 안전한 냉각 시간을 평가합니다. TG 안전 매개변수 실험에서는 열화상 카메라를 사용하여 SED를 활성화한 후 온도 변화를 기록합니다. TG 활성화 연구는 건조하거나 습한 환경에서 SED 활성화 후 측면 열 확산 거리와 연기 및 튀김 발생 여부를 평가합니다. TG 냉각 연구는 냉각 시간을 평가합니다. 이것은 갑상선/부갑상선 수술에 사용되는 새로 개발된 SED의 안전 매개변수를 설정하는 데 도움이 될 것이며 RLN 부상 및 관련 합병증을 피하기 위한 안전 지침을 제공할 것입니다.

서문

효율적인 지혈은 갑상선 및 부갑상선 수술에서 매우 중요한 문제입니다. 최근 수십 년 동안 갑상선 및 부갑상선 수술의 가장 큰 발전 중 하나는 수술 에너지 장치(SED)의 개발이었습니다¹. SED는 혈액 공급이 풍부한 부위에서 기존의 클램프 앤 타이(clamp-and-tie) 기법보다 더 효율적인 지혈을 제공하여 수술 중 출혈 및 수술 시간², 수술 후 저칼슘혈증³ 및 생명을 위협하는 수술 후 혈종⁴을 감소시킨다. SED는 최근 연구에서 갑상선 절제술 환자의 65.7%에서 사용되는 것으로 보고되었으며⁵, SED의 연간 사용은 매년 증가하고 있다.

그러나, SED는 갑상선 및 부갑상선 수술에서 재발성 후두 신경(RLN) 손상 측면에서 기존 기술보다 우수한 것으로 입증되지 않았다 ^4,6,7. 열 손상 및 RLN으로의 측면 열 확산은 SED가 신경 근처에서 활성화될 때 예기치 않게 발생하는 경우가 많으며 이러한 유형의 손상은 일반적으로 심각하고 돌이킬 수 없습니다. 기계적 견인 또는 압박 신경 손상에 비해 열 신경 손상은 외부 구조의 왜곡이 적지만 수초와 축삭을 포함한 내부 내신경에 더 심각한 손상이 있습니다 8,9,10,11. 이러한 종류의 부상은 정상적인 기능을 회복하는 데 어려움을 겪을 뿐만 아니라 견인 부상보다 임상적 순서에서 덜 가역적이다^10,12. 또한, 열 손상은 종종 외과의에게 보이지 않으며 수술 과정에서 인식되지 않을 수 있습니다^13,14. 따라서 외과의는 갑상선 및 부갑상선 수술 중 RLN 열 손상을 피하기 위해 SED의 열 효과를 고려해야 합니다.

돼지 모델은 돼지의 해부학 및 생리학이 인간 15,16,17,18,19,20의 해부학 및 생리학과 매우 유사하기 때문에 RLN 연구에 가장 일반적으로 사용됩니다. 실험적인 돼지 모델은 취급이 용이하고 널리 사용 가능하며 비용 효율적입니다⁹. 전기생리학적(EP) 정보의 경우 수술 중 신경 모니터링(IONM)은 신경 손상의 메커니즘을 감지하고 수술 후 성대 기능을 예측하는 데 도움이 됩니다(21,22,23,24,25,26,27). 또한, 지속적 IONM(CIONM)은 반복적인 미주신경 자극을 사용하여 신경 기능에 대한 피드백을 즉시 제공할 수 있기 때문에 고위험 시술 후 신경 손상을 조기에 발견할 수 있다^(28,29,30). EP 활성화 및 냉각에 대한 연구는 RLN에서 안전한 SED 활성화 거리와 RLN에 접촉하기 전에 SED 활성화 후 안전한 냉각 시간을 결정할 수 있습니다. 열화상 정보의 경우 열화상 카메라는 온도 변화(활성화 및 냉각)를 평가하는 데 도움이 되며 SED 활성화 31,32,33,34,35 후에 고온 영역을 시각화할 수 있습니다. 이전 연구에서, RLN 열 손상은 돼지 CIONM 모델³⁶에서 조직 온도가 임계 온도인 60°C에 도달했을 때 발생하였다. TG 활성화 및 냉각에 대한 연구는 측면 열 확산 거리, 연기 및 튀는 발생, 근육 접촉 기동(MTM)의 유무에 관계없이 냉각 중 온도 변화를 결정할 수 있습니다. 갑상선/부갑상선 수술에 SED를 안전하게 적용하기 위해 이 기사에서는 표준화된 절차에 따라 SED의 EP 및 TG 안전성 매개변수를 조사하기 위한 실험적 돼지 모델 연구를 소개합니다.

프로토콜

동물 실험은 대만 가오슝 의과 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)의 승인을 받았습니다(프로토콜 번호: IACUC-110082).

1. 동물 준비 및 마취

1. 돼지 선택 조건 : 생후 3-4 개월, 체중 18-30kg의 Duroc-Landrace 돼지를 선택하십시오.
2. 실험 전 준비 : 마취 전에 음식없이 8 시간, 물없이 2 시간 동안 돼지를 금식하십시오.
3. 마취 유도: 수술 30분 전에 근육주사를 통해 2mg/kg 틸레타민/졸라제팜 투여
   참고: 신경근 차단제는 마취 유도 중에 사용되지 않았습니다.
4. 기관내관 선택: 임상적으로 일상적으로 사용되는 방식으로 6.0mm 상업용 근전도 검사(EMG) 기관내관(기록 전극)을 사용합니다.
5. 삽관: 마취과 의사가 엎드린 자세에서 직접 후두경 검사의 도움을 받아 기록 전극을 삽관하게 합니다. 본 연구에서는 적절한 튜브 위치를 보장하기 위해 호기말 이산화탄소(_etCO2) 모니터링 및 흉부 청진을 통해 기관내관을 24cm에 고정했습니다.
6. 마취 유지 : 돼지를 등에 대고 목을 펴고 기관 내 튜브를 고정합니다. 일회 호흡량을 8-12mL/kg으로 설정하고 분당 호흡수를 15-20회 호흡하도록 설정합니다. 전신 마취 유지를 위해 1%에서 2% 세보플루란을 사용하십시오.
   참고: 신경근 차단제는 마취 유지 중에 사용되지 않았습니다.
7. 실험 중에 동물의 심부 체온을 지속적으로 모니터링하는 것 외에도 실험 온도가 적절한 범위 내에 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 동물의 체온이 떨어지면 따뜻한 담요와 같은 즉각적인 열 지원이 제공되어야합니다.

2. 동물 조작(그림 1 및 그림 2)

1. 마취의 수술 평면을 확인하십시오.
2. 피부 절개: 흉골 위 15cm 피부에 1cm 가로 경추 절개를 합니다(그림 1A).
3. 하성형술 플랩을 설골 높이까지 올립니다.
4. 정중선 접근법을 통해 스트랩 근육을 분리하고 측면으로 수축시켜 갑상선 연골, 윤상연골, 기관 고리 및 갑상선을 시각화합니다.
   알림: 스트랩 근육의 가장자리는 TG 연구를 위해 신중하고 깔끔하게 해부해야 합니다.
5. 노출 후 흉쇄유돌근(SCM)을 양측으로 해부합니다(그림 1B).
   알림: SCM의 가장자리는 EP 연구를 위해 신중하고 깔끔하게 해부해야 합니다.
6. 재발성 후두 신경(RLN)과 미주 신경(VN)을 양측으로 식별, 노출 및 해부합니다(그림 2).
   참고: IONM은 이 단계를 지원할 수 있습니다.
7. 4 단계와 5 단계에 따라 EP 및 TG 연구 실험을 수행하십시오.
8. 전체 실험을 완료한 후 새끼 돼지를 4%-6% 세보플루란 미만으로 유지하고 틸레타민/졸라제팜(6mg/kg)을 과다 투여하여 인도적으로 안락사시킵니다.

3. 수술 에너지 장치(SED) 정보 및 설정

1. SED에 대한 자세한 내용은 재료 표를 참조하십시오.
   참고: 이 연구는 EP 및 TG 연구를 입증하기 위해 고급 양극성 SED(장치 A로 참조)를 사용합니다.

4. 전기생리학(EP) 연구

1. 연속 IONM 설정(그림 3)
   알림: 1.5단계에서 언급한 대로 녹음 전극이 삽관되었는지 확인하십시오.
   1. 수술 절개 상처 외부에 접지 전극을 설치합니다.
   2. 자극 전극 설치: VN의 한쪽에 2.0mm APS(Automatic Periodic Stimulation) 전극을 설치합니다.
   3. 상호 연결 상자의 모든 전극을 연결하고 상호 연결 상자가 모니터링 시스템(신경 무결성 모니터링 시스템)에 연결되어 있고 모니터링 시스템의 전원이 켜져 있는지 확인합니다(그림 3A).
   4. 모니터링 시스템에 전극이 올바르게 연결되어 있는지 확인하십시오.
   5. Monitoring( 모니터링 ) 페이지를 선택하고 Advanced Settings(고급 설정)를 클릭합니다.
   6. APS를 클릭하여 APS Stimulation을 느린 속도의 경우 1/min, 빠른 속도의 경우 1/s로, Alarm Limits를 50%로 설정하고 진폭의 경우 2000μV, 대기 시간의 경우 10%로 설정합니다. 그런 다음 확인을 클릭하여 설정을 마칩니다.
      참고: 다른 열의 설정은 실험자에 따라 다릅니다.
   7. Events(이벤트) 열에서 Events Capture(이벤트 캡처)를 클릭하고 이벤트 임계값을 100μV로 설정합니다.
      참고: 그림 3B 는 프로토콜 단계 4.1.5-4.1.7을 보여줍니다.
   8. Vagus APS Stim 컬럼을 찾아 자극 전류를 1.0mA로 설정합니다. 기준선을 클릭합니다. 새 창, 설정 APS 기준선, 화면 오른쪽에 나타납니다.
   9. 세션 제목 과 세션 설명을 입력합니다. 테스트할 채널을 선택하면 시스템이 자동으로 20회 측정을 시작합니다. 기준 진폭과 대기 시간이 자동으로 계산되어 표시됩니다. 기준선이 올바른 경우 수락 을 클릭합니다.
      참고: 그림 3C 는 프로토콜 단계 4.1.8-4.1.9를 보여줍니다.
   10. Vagus APS Stim 열에서 빨리 감기 아이콘을 클릭하여 테스트를 시작합니다. 각 EP 실험 후 펄스 아이콘을 클릭하여 녹음을 중지합니다.
   11. 보고서 페이지를 선택하고 보고서 출력 형식을 설정하여 파일을 USB에 저장합니다.
       참고: 샘플 C-IONM 보고서는 그림 3D에 나와 있습니다.
2. EP 활성화 연구(그림 4)
   1. 실험을 시작하기 전에 실험 지침을 개발하십시오.
      참고: 그림 4A 는 SED 특성에 따라 조정할 수 있는 일반적인 EP 활성화 연구 프로토콜 예를 보여줍니다. 활성화 주기가 있는 일부 기기의 경우 단일 활성화 시간은 단일 활성화 주기이며 대부분 2-4초 범위입니다. 대부분의 SED에는 활성화 주기가 없으며 단일 활성화 시간은 3초입니다.
   2. 5mm에서 활성화 거리 테스트:
      1. RLN에서 5mm 떨어진 연조직에 SED를 적용하고 SED를 활성화합니다(단일 활성화).
      2. EMG 변화를 관찰하십시오. 상당한 EMG 진폭 변화가 발생하지 않는 한 동일한 활성화 거리에서 세 번 작동합니다.
         참고: 그림 4B 는 5mm에서의 활성화 거리 테스트를 보여줍니다.
   3. 2mm에서 활성화 거리 테스트:
      1. 1mm 거리에서 RLN에 가까운 연조직에 SED를 적용하고 SED를 활성화합니다(단일 활성화).
      2. EMG 변화를 관찰하십시오. 상당한 EMG 진폭 변화가 발생하지 않는 한 동일한 활성화 거리에서 세 번 작동합니다.
   4. 1mm에서 활성화 거리 테스트:
      1. RLN에서 1mm 떨어진 연조직에 SED를 적용하고 SED를 활성화합니다(단일 활성화).
      2. EMG 변화를 관찰하십시오. 상당한 EMG 진폭 변화가 발생하지 않는 한 동일한 활성화 거리에서 세 번 작동
   5. EMG의 상당한 감소가 있는 경우 amp4.2.2-4.2.4 단계에서 위도가 관찰되면 RLN 실험을 중지합니다. 실시간 EMG를 20-60분 동안 지속적으로 기록하여 부상이 가역적인지 여부를 확인합니다. (그림 4C)
   6. 실험 결과를 표로 수동으로 기록한다(표 1).
3. EP 냉각 연구(그림 5)
   1. 실험을 시작하기 전에 실험 지침을 개발하십시오.
      참고: 그림 5A 는 일반적인 EP 냉각 연구 프로토콜을 보여줍니다.ampSED 특성에 따라 조정할 수 있는 파일.
   2. 5초의 냉각 시간 테스트:
      1. SCM 근육에 SED 단일 활성화를 적용합니다. 5초의 대기 및 냉각 후 SED의 끝으로 RLN을 만집니다.
      2. EMG 변화를 관찰하십시오. 상당한 EMG 진폭 변화가 발생하지 않는 한 동일한 냉각 시간에 세 번 작동하십시오.
   3. 2초의 냉각 시간 테스트:
      1. SCM 근육에 SED 단일 활성화를 적용합니다. 2초의 대기 및 냉각 후 SED의 끝으로 RLN을 터치합니다.
      2. EMG 변화를 관찰하십시오. 상당한 EMG 진폭 변화가 발생하지 않는 한 동일한 냉각 시간에 세 번 작동하십시오.
         알림: 그림 5B 는 2초의 냉각 시간 테스트를 보여줍니다.
   4. 근육 터치 조작(MTM) 테스트를 즉시 진행하십시오.
      1. SCM 근육에 SED 단일 활성화를 적용합니다. SED의 활성화된 표면을 SCM의 다른 위치로 빠르게 터치합니다(MTM, 그림 5C).
      2. MTM 직후 SED의 끝으로 RLN을 터치하여 EMG 변화를 관찰합니다. 상당한 EMG 진폭 변화가 발생하지 않는 한 동일한 냉각 시간에 세 번 작동하십시오.
   5. 근육 터치 조작(MTM) 테스트 없이 즉시 진행:
      1. SCM 근육에 SED 단일 활성화를 적용합니다. MTM 없이 즉시 SED의 끝으로 RLN을 터치합니다.
      2. EMG 변화를 관찰하십시오. 상당한 EMG 진폭 변화가 발생하지 않는 한 동일한 냉각 시간을 세 번 작동하십시오. EMG 진폭의 상당한 감소가 관찰되면 4.3.6단계를 따르십시오.
   6. EMG 진폭의 상당한 감소가 관찰되면 RLN 실험을 중지하십시오. 그런 다음 최소 20분 동안 실시간 EMG 응답을 지속적으로 모니터링하여 RLN 손상이 가역적인지 여부를 결정합니다. (그림 5D)
   7. 실험 결과를 수동으로 표로 기록한다(표 2).

5. 열화상(TG) 연구

1. 열화상 시스템을 설정합니다(그림 6).
   참고: 최대 -20°C에서 650°C의 온도 범위까지 온도 감도를 제공하는 열화상 카메라. 이미지는 매초마다 업데이트됩니다.
   1. 실험 테이블에서 50° 각도로 대상 조직에서 60cm 떨어진 곳에 카메라를 놓습니다(그림 6A).
      알림: 열화상 카메라로 측정한 작동 영역에서는 색상 눈금에 따라 온도가 표시됩니다. 화면에서 온도가 가장 높은 위치는 "+" 기호로 표시되고 해당 온도가 표시됩니다(그림 6B)
   2. 비디오 모드를 선택하고 캡처 버튼을 누릅니다.
      알림: 열화상 카메라로 모니터링하는 절차는 비디오 형식으로 지속적으로 녹화됩니다.
2. TG 연구를 위한 동물 준비를 수행합니다.
   1. 열화상 카메라를 사용하여 실험 영역의 배경 온도를 기록합니다. 배경 온도는 25 ± 2 °C 범위에 있어야 합니다(그림 6C). 배경 온도가 이 범위를 초과하면 실험실 에어컨의 온도를 조정하고 다시 테스트하십시오.
   2. SED 활성화를 위한 표준 스트랩 근육 두께: 2.3단계에 설명된 대로 TG 연구를 위해 스트랩 근육을 준비합니다. SED 활성화를 위한 표준 스트랩 근육 두께는 5mm입니다(그림 6D).
3. TG 활성화 연구(그림 6 및 그림 7)
   1. 건조한 환경 테스트: 마른 거즈로 돼지 끈 근육의 표면을 닦습니다.
      1. 건조한 환경에서 전체 블레이드 테스트(그림 7A):
         1. SED를 사용하여 블레이드의 전체 길이에서 스트랩 근육을 잡습니다(그림 6E).
         2. 최대 활성화 온도 평가: 단일 활성화 후 측정 중에 최대 온도가 화면에 표시됩니다(그림 7B).
         3. 측면 열 확산 평가: 단일 활성화 후 60°C 등온 라인의 직경을 측정합니다.
         4. 연기 및 튀는 소리 평가: 한 번 활성화한 후 화면의 최고 온도가 60°C를 초과하면 화면에 연기와 튀는 소리를 기록합니다. 서로 다른 영역에서 5 번의 측정을 반복하십시오.
            알림: 최대 활성화 온도는 건조한 환경에서만 전체 블레이드 테스트로 평가되었습니다.
      2. 건조한 환경에서 블레이드 테스트의 1/3(1/3):
         1. SED를 사용하여 앞쪽 1/3 길이의 칼날로 스트랩 근육을 잡습니다(그림 6F). 7 단계에서 설명한대로 측면 열 확산, 연기 및 튀는 (그림 5.3.1.1D)를 평가하십시오. 서로 다른 영역에서 5 번의 측정을 반복하십시오.
   2. 습윤 환경 테스트: SED 활성화 직전에 돼지 스트랩 근육을 멸균수에 3초 동안 담그십시오.
      1. 습한 환경에서 전체 블레이드 테스트(그림 7E): SED를 사용하여 블레이드의 전체 길이에서 스트랩 근육을 잡고 7단계에 설명된 대로 측면 열 확산(그림 5.3.1.1F), 연기 및 튀는 것을 평가합니다. 서로 다른 영역에서 5 번의 측정을 반복하십시오.
      2. 습한 환경에서 1/3(1/3) 테스트(그림 7G): SED를 사용하여 앞쪽 1/3 길이의 블레이드로 스트랩 근육을 잡고 7단계에 설명된 대로 측면 열 확산, 연기(그림 5.3.1.1H) 및 튀는 것을 평가합니다. 서로 다른 영역에서 5 번의 측정을 반복하십시오.
   3. 실험 결과를 수동으로 표로 기록한다(표 3).
4. TG 냉각 연구(그림 8)
   1. 건조한 환경: 5.3.1단계와 같이 마른 거즈로 돼지 스트랩 근육의 표면을 닦습니다.
      알림: TG 냉각 연구에서 모든 활성화는 전체 블레이드 활성화와 함께 건조한 환경에서 수행되었습니다.
   2. MTM이 없는 최소 냉각 시간 평가: 스트랩 근육의 전체 블레이드로 SED 단일 활성화 후 화면의 최고 온도가 60°C 미만이 될 때까지 냉각 시간 기록을 시작합니다. 서로 다른 영역에서 5 번의 측정을 반복하십시오.
      알림: 단일 활성화 및 MTM 후 SED 블레이드의 냉각 시간과 온도를 측정할 때 SED 활성화 근육 영역과 MTM 접촉 근육 영역을 거즈로 덮으십시오.
   3. MTM 후 블레이드 온도 평가: 스트랩 근육의 전체 블레이드로 SED를 한 번 활성화한 후 스트랩 근육의 다른 위치로 SED의 활성화된 표면을 빠르게 터치(~1초)합니다(그림 8A). 그런 다음 블레이드가 열린 상태에서 스트랩 근육에서 SED를 떠난 직후 온도를 기록합니다(그림 8B).
   4. MTM으로 최소 냉각 시간 평가: 5.4.3단계 후 온도가 60°C 이상일 때 화면의 최고 온도가 60°C 미만이 될 때까지 냉각 시간 기록을 시작합니다. 서로 다른 영역에서 5 번의 측정을 반복하십시오.
   5. 실험 결과를 표로 수동으로 기록한다(표 4).

6. 데이터 해석

1. EP 및 TG 안전 매개변수를 연기와 튀는 표시가 있는 표 형식으로 제시하십시오.
   알림: 여기에서 SED의 EP 및 TG 안전 매개변수는 표 형식으로 표시되며 연기 및 튀는 것은 각각 * 및 # 기호로 표시됩니다. EP 및 TG 연구에서 최종 결과는 표 5와 같이 최대 데이터를 나열합니다.

결과

각 새끼 돼지에 대해 동물 수술을 수행하였고, 도 1 및 도 2와 같이 해부학적 구조를 확인하였다. 그림 1 과 그림 2에 표시된 표준화된 절차에 따라 여러 구조(SCM 근육 및 스트랩 근육)를 깔끔하게 해부하고 신중하게 준비(RLN 및 VN)했습니다. 이 연구에서 테스트된 SED는 보충 표에 나와 있습니다. 프로토콜 섹션에 설명된 표준 절차를 적용하면 동물 실험에서 SED의 안전성 매개변수를 설정할 수 있습니다.

전기생리학(EP) 연구
CIONM은 자극 전극, 기록 전극 및 모니터링 시스템의 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다(그림 3A). CIONM 시스템을 사용할 수 있게 되면 EP 연구 중 신호 변화를 잘 문서화할 수 있습니다. (그림 3D).

EP 활성화 연구: EP 활성화 연구 프로토콜은 도 4A에 제시되어 있다. 안전 활성화 거리는 상당한 EMG 진폭 변화를 일으키지 않고 이 거리보다 큰 위치에서 SED의 단일 활성화로 정의됩니다. EP 활성화 연구의 APS EMG 신호 기록은 그림 4C에 나와 있습니다. EP 활성화 연구의 실험 결과를 입증하는 예가 표 1에 나와 있다. 최종 해석은 표 5에 나와 있습니다.

EP 냉각 연구: EP 냉각 연구 프로토콜은 그림 5A에 나와 있습니다. 안전한 냉각 시간은 상당한 EMG 진폭 변화를 일으키지 않는 SED의 단일 활성화 후 이 시간 이상 냉각으로 정의됩니다. 1초의 MTM은 SED의 단일 활성화 직후에 수행되었으며, 이는 상당한 EMG 진폭 변화의 발생에 따라 SED가 안전한지 또는 안전하지 않은지를 결정했습니다. EP 활성화 연구의 APS EMG 신호 기록은 그림 5D에 나와 있습니다. EP 냉각 연구의 실험 결과를 입증하는 예가 표 2에 나와 있습니다. 최종 해석은 표 5에 나와 있습니다.

열화상(TG) 연구
표준화된 열화상 시스템 설정은 그림 6A에 나와 있습니다. 온도 표시, 최고 온도 표시("+" 기호) 및 색상 눈금은 그림 6B에 나와 있습니다. 실험 영역의 배경 온도는 도 6C에 도시된 바와 같이 기록된다. 스트랩 근육은 표준 5 mm 두께로 제조되었으며, 이는 도 6D에 도시되어 있다. 전체 블레이드와 1/3 블레이드의 정의는 그림 6E, F에서 설명되었습니다.

TG 활성화 연구: 최대 온도는 건조한 환경에서 전체 블레이드로 테스트되었습니다. 그 결과를 표 3에 나타내었다. TG 활성화 연구에는 건조한 환경에서의 전체 블레이드 테스트(그림 7A,B), 건조한 환경에서의 1/3 블레이드 테스트(그림 7C,D), 습한 환경에서의 전체 블레이드 테스트(그림 7E,F) 및 습한 환경에서의 1/3 블레이드 테스트(그림 7G,H)의 네 가지 조합이 포함됩니다. 건조한 환경에 비해 습한 환경의 TG 이미징 스크린에서 열 스플래쉬 및 측면 열 확산이 발생하는 경향이 있습니다. 서로 다른 SED는 서로 다른 지혈 메커니즘에 따라 전체 블레이드 또는 블레이드의 1/3로 활성화될 때 측면 열 확산 및 연기/튀는 형성 패턴이 다릅니다. 열 확산 거리는 단일 활성화 후 60°C 등온 라인과 SED 블레이드 사이의 가장 먼 거리로 정의됩니다. 실험 결과를 표 3에 나타내었다. 최종 해석은 표 5에 나와 있습니다.

TG 냉각 연구: 안전한 냉각 시간은 SED의 단일 활성화 후 이 시간 이상 동안 냉각하는 것으로 정의되며 TG 화면에서 60°C보다 완전히 낮습니다. MTM(그림 8A)은 TG 이미징 스크린에서 온도가 급격히 감소하는 우수한 냉각 방법입니다. 1초의 MTM은 SED의 단일 활성화 직후에 수행되었으며, 블레이드 상의 온도가 60°C를 초과하는지 여부는 SED가 안전한지 또는 안전하지 않은지를 각각 결정하였다(도 8B). MTM을 사용하지 않은 경우 최소 냉각 시간, MTM을 사용한 후 블레이드 온도, MTM을 사용한 경우 최소 냉각 시간을 포함한 실험 결과를 표 4에 나타내었다. 최종 해석은 표 5에 나와 있습니다.

데이터 해석
실험에서 얻은 데이터에 따라 SED의 안전 매개변수가 표에 통합됩니다(표 5 는 재료 표에서 고급 바이폴라 SED(장치 A로 참조)를 사용하여 수집된 데이터를 보여줍니다). 장치 A는 이 연구에서 검사에 사용되는 장치 중 하나입니다. 이 데이터는 외과의가 이 SED를 사용할 때 충분한 안전 거리와 충분한 냉각 시간을 유지하고, 다양한 수술 환경과 파지 길이에 따라 조정하고, 불규칙한 열 확산 패턴(연기 및 튀는 현상)이 발생하는지 관찰하고, 단일 활성화 후 및 MTM이 수행된 직후 SED의 온도를 평가해야 함을 시사합니다.

그림 1: 흉쇄유돌근의 피부 절개 및 절개. (A) 흉골 위 15cm에 15cm의 가로 자궁 경부 피부 절개 라인을 만듭니다. (B) 스트랩 근육은 갑상선 연골, 윤상연골, 기관 고리 및 갑상선을 시각화하기 위해 측면으로 수축됩니다. 약어: SCM = 흉쇄유돌근, STM = 스트랩 근육, TC = 갑상선 연골, CC = 윤상연골, 갑상선 = 갑상선. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: RLN(*) 및 VN(#)을 식별하고 노출합니다. 약어: SCM = 흉쇄유돌근, S = 스트랩 근육, TG = 갑상선, RLN = 재발성 후두 신경, VN = 미주 신경. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: C-IONM 설정 및 기록. (A) C-IONM의 전극 설정: 기록 전극- EMG 기관내관 6#을 삽관하였다; 자극 전극은 VN (*)에 설치되었다. 접지전극-전극은 외과적 절개 상처 부위 외부에 설치하였다. 모든 전극은 모니터링 시스템에 연결되었습니다. (B) APS 자극의 고급 설정. (C) 자극의 전류를 설정하고 Vagus APS Stim 열에서 기준선을 얻기 시작하면 기준선 대기 시간과 진폭이 새 창에서 자동으로 테스트되고 계산됩니다(APS 기준선 설정). (D) 샘플 C-IONM 보고서. 약어: APS = 자동 주기적 자극, EMG = 근전도 검사, ETT = 기관내관, C-IONM = 지속적인 수술 중 신경 모니터링, RLN = 재발성 후두 신경, VN = 미주 신경. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4: EP 활성화 연구 프로토콜의 흐름도 . (A) 단일 활성화 테스트는 서로 다른 거리에서 근위(꼬리) 세그먼트에서 원위(두개골) 세그먼트까지 RLN에서 수행됩니다. 근위 분절의 5mm 거리에서 3번의 활성화 테스트 후에도 EMG 응답이 변하지 않으면 2mm 거리에서 또 다른 테스트를 수행했습니다. 2mm 거리에서 반복 테스트 후에도 EMG 응답이 안정적으로 유지되면 1mm 거리에서 또는 RLN으로 SED 팁을 직접 터치하여 최종 안전 테스트를 수행합니다. 테스트 후 EMG 진폭의 상당한 감소가 관찰되면 RLN 실험의 측면이 완료되고 EMG 응답이 최소 20분 동안 지속적으로 모니터링됩니다. (B) SED는 왼쪽 RLN에 가까운 5mm 거리에서 테스트됩니다. (C) 활성화 연구를 수행할 때 APS EMG 신호. 약어: SED = 수술 에너지 장치, RLN = 재발성 후두 신경, EMG = 근전도, APS = 자동 주기적 자극. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5: EP 냉각 연구 프로토콜의 흐름도 . (A) 테스트는 근위(꼬리) 분절에서 원위(두개골) 분절까지 RLN에서 수행됩니다. 동측 SCM 근육(흰색 화살표)에서 SED를 활성화한 후 냉각 시간을 변경한 후 RLN(노란색 별)의 팁을 5초 동안 터치합니다. 5초의 냉각 시간을 세 번 테스트한 후에도 EMG 응답이 변하지 않으면 2초의 냉각 시간 테스트가 수행됩니다. 반복 테스트 후에도 EMG 응답이 변경되지 않은 경우 터치 조작(별표)의 유무에 관계없이 단일 또는 이중 활성화 직후 RLN으로 SED 팁을 터치하여 최종 안전 테스트를 수행합니다. (B) SED의 끝이 RLN의 내부 비코팅 부분에 닿도록 열립니다. (C) 터치 조작(별표)은 활성화 후 SCM으로 빠르게 터치/냉각됩니다. (D) 냉각 연구를 수행할 때 APS EMG 신호. 약어: RLN = 재발성 후두 신경, SCM = 흉쇄유돌기, EMG = 근전도. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 6: 열화상 시스템 설정 . (A) 카메라는 대상 조직에서 50cm, 실험 테이블에서 60° 각도로 배치되었습니다. (B) 작동 필드는 열화상 카메라로 측정됩니다. 색상 눈금에 따라 온도가 표시되며 화면의 최고 온도는 "+" 기호로 표시됩니다. (C) 실험 영역의 배경 온도를 기록합니다. (D) SED 활성화를 위한 표준 스트랩 근육 두께는 5mm입니다. (E) 건조한 환경에서 전체 블레이드 테스트. (F) 1/3(1/3) 블레이드는 건조한 환경에서 테스트합니다. 약어: SED = 수술 에너지 장치. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 7: TG 활성화 연구. (ᄀ,ᄂ) A: 건조한 환경에서 전체 블레이드 테스트; B: TG 이미지, 활성화 동안 최대 활성화 온도는 60°C 이상이다. (씨, 디) C: 건조한 환경에서 1/3(1/3) 블레이드 테스트; D: 활성화 후 TG 이미지, 튀는 것(녹색 화살표)이 관찰됩니다. (E) 습한 환경에서의 전체 블레이드 테스트; (F) TG 이미지, 건조 환경에 비해 더 뚜렷한 측면 열 확산이 관찰됩니다(흰색 화살표). (G) 습한 환경에서 1/3(1/3) 블레이드 테스트. (H) TG 이미지, 연기(파란색 화살표)는 건조한 환경에 비해 더 분명합니다. 약어: TG = 열전계. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 8: MTM을 사용한 TG 냉각 연구 . (A) 스트랩 근육(노란색 점선 원)의 전체 블레이드로 SED를 한 번 활성화한 후 스트랩 근육의 다른 위치로 SED의 활성화된 표면을 빠르게 터치(약 1초)합니다. (B) TG 이미지는 블레이드가 열린 상태에서 스트랩 근육에서 SED를 떠난 직후의 SED 온도를 보여줍니다. 온도가 60 °C 이상일 때 화면의 최고 온도가 60 °C 미만이 될 때까지 냉각 시간 기록을 시작합니다. 약어: TG = 열화상, MTM = 근육 힘든 기동, SED = 수술 에너지 장치. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

신경 번호	5 밀리미터,	2 밀리미터,
	진폭 상태	진폭 상태
신경 1	안정 (3)	안정 (3)
신경 2	안정 (3)	안정 (3)
신경 3	안정 (3)	안정 (3)
LOS, 신호 손실; 괄호 안의 숫자는 테스트 수입니다

표 1: 전기생리학적(EP) 활성화 연구. 이것은 EP 활성화 연구 결과 중 하나입니다. EMG 신호가 감소하거나 손실될 때까지 모든 거리를 세 번 검사합니다. 모든 SED는 세 가지 신경으로 검사됩니다. 이 데이터는 장치 A(재료 표)를 사용하여 얻습니다.

아니 신경	5 초,	2 초,	MTM이 없으면 즉시,
	진폭 상태	진폭 상태	진폭 상태
신경 1	안정 (3)	안정 (3)	로스 (1)
신경 2	안정 (3)	안정 (3)	47% 손실 (2)
신경 3	안정 (3)	안정 (3)	로스 (2)
MTM, 근육 터치 조작; LOS, 신호 손실; 괄호 안의 숫자는 테스트 수입니다

표 2: 전기생리학적(EP) 냉각 연구. 이것은 EP 냉각 연구 결과 중 하나입니다. EMG 신호가 감소하거나 손실될 때까지 모든 거리를 세 번 검사합니다. 이 실험에서는 MTM도 검사합니다. 모든 SED는 세 가지 신경으로 검사됩니다. 이 데이터는 장치 A(재료 표)를 사용하여 얻습니다.

최대 활성화 온도(°C)
잎	테스트 1	테스트 2	실험 4	실험 5	최대
전체 블레이드	74.7	73.5	72.3	74.1	77.4
측면 열 확산 거리 (건조한 환경에서) (mm)
잎	테스트 1	테스트 2	실험 4	실험 5	최대
전체 블레이드	3.7	5.2	4.9	4.2	5.3
1/3 블레이드	4.2	4.7	4.5	5.0#	5.2#
측면 열 확산 거리 (습한 환경에서) (mm)
잎	테스트 1	테스트 2	실험 4	실험 5	최대
전체 블레이드	5.2*#	4.3#	6.7	4.6#	6.7*#
1/3 블레이드	3.9*#	4.5#	5.1#	5.7*#	5.7*#
* 연기와 함께; # 튀는 것과 함께

표 3: 열화상(TG) 활성화 연구. 이것은 TG 활성화 연구 결과 중 하나입니다. 모든 활성화는 카메라 아래에서 5번 검사됩니다. 이 데이터는 장치 A(재료 표)를 사용하여 얻습니다.

MTM 없이 최소 냉각 시간(최대 60°C)
테스트 1	테스트 2	테스트 3	실험 4	실험 5
6	5	5	6	6
MTM 후 블레이드 온도(°C)
테스트 1	테스트 2	테스트 3	실험 4	실험 5
66.4	44.7	65.3	61.5	51.8
MTM(s)을 사용한 최소 냉각 시간(최대 60°C)
테스트 1	테스트 2	테스트 3	실험 4	실험 5
2	-	2	1	-

표 4: 열화상(TG) 냉각 연구. 이것은 TG 냉각 연구 결과 중 하나입니다. 모든 활성화는 카메라에서 5회 검사되고 냉각 시간이 기록됩니다. 이 데이터는 장치 A(재료 표)를 사용하여 얻습니다.

EP 안전 매개변수	장치 A
활성화 거리	2 밀리미터
냉각 시간	2 $ 초
TG 안전 매개변수	장치 A
활성화 온도 @	77.4 도
측면 열 확산 거리
건조 조건 : 전체 블레이드 (1/3 블레이드)	5.3 밀리미터 (5.2# 밀리미터)
습식 상태: 전체 블레이드(1/3 블레이드)	6.7 밀리미터 * # (5.7 * # 밀리미터)
냉각 시간
MTM이 없는 경우	6초
MTM 포함(MTM 후 블레이드 온도)	2 초 (66.4 °C)
$ SED를 냉각하기 위해 MTM을 사용한 후 EMG 신호 손실이 없습니다. 건조한 환경에서 전체 블레이드가 있는 @;
* 연기와 함께; # 튀는 것; MTM, 근육 터치 조작

표 5: 전기생리학적(EP) 및 열화상(TG) 안전 매개변수. 이 표는 이 연구에서 평가된 EP 및 TG 안전 매개변수를 통합했습니다. 이 데이터는 장치 A(재료 표)를 사용하여 얻습니다.

토론

SED의 개발은 갑상선 수술 중 효과적인 지혈을 달성하기 위해 갑상선 외과의의 기대를 기반으로 합니다. 그러나 SED에 의해 발생하는 고온은 무시할 수 없는 위험 요소입니다. SED의 사용이 보편화됨에 따라 신경에 대한 열 손상도 더 흔해질 것입니다. 따라서 SED를 사용하는 갑상선 외과 의사는 장비를 안전하게 작동하는 방법을 이해해야 합니다. 그러나 인간에서 시행 착오를 통해 안전 매개 변수를 반복적으로 검증하는 것은 바람직하지 않습니다. 따라서 동물 실험의 가치가 나타났습니다. 또한, 갑상선 외과의에게 수술을 안전하게 수행하기 위한 지침을 최대한 제공하기 위해^{SEDs 15,17}의 가능한 열 효과를 검증하고 정량화하기 위해 표준화된 프로세스가 필요합니다.

이 연구에서는 몇 가지 단계에 더 많은 주의가 필요합니다. EP 연구에서 신경근 차단제는 신경 모니터링 중에 EMG 신호를 방해할 수 있으며 마취 유도 및 유지 중에는 사용되지 않았습니다. TG 연구에서는 SED 테스트 이외의 열원을 제거해야합니다. 열원을 제거할 수 없는 경우(예: 냉각 연구를 위한 활성화 영역 또는 MTM 후 근육 스트랩) 테스트되지 않은 열원을 거즈로 차단해야 합니다. TG 연구에서 활성화 전 SED의 온도는 배경 기준 온도(25 ± 2°C) 이내임을 확인해야 하며, 그렇지 않으면 냉각 조치를 취해야 하며 실험을 시작하기 전에 블레이드가 건조한 것으로 결정해야 합니다.

여러 이전 연구는 다양한 돼지 갑상선 수술 모델의 활성화 및 냉각 연구에서 다양한 SED의 EP 15,37,38,39,40,41,42,43 및 TG ^31,32 안전 매개변수의 정의에 기여했습니다. 현재 프로토콜은 과거 경험을 통합할 뿐만 아니라 프로세스를 더욱 최적화하고 표준화합니다. EP 연구에서 SED가 안전한 임계 거리나 안전한 냉각 시간 없이 활성화되면 신경은 돌이킬 수 없고 빠른 손상에 직면했습니다. TG 연구에서 우리는 60°C 등온장과 연기/튀는 생성을 관찰했습니다. 외과의는 다양한 활성화 환경과 다양한 파지 범위에서 열 확산 패턴을 더 잘 이해할 수 있습니다.

이 연구에는 여전히 몇 가지 한계가 있습니다. 첫째, 환경의 온도는 수술실의 온도와 같지 않으며 새끼 돼지의 온도는 인간의 체온과 같지 않습니다. 둘째, 돼지 모델의 결과는 모든 인간 임상 실습에 적용되지 않을 수 있습니다. 동물실험은 인간에게서 얻을 수 없는 SED 정보를 외과의에게 제공할 뿐만 아니라 향후 새로 개발된 SED에 대한 열손상 정보를 확립하는 귀중한 연구 플랫폼 역할을 합니다. 이 정보는 외과의가 갑상선 및 부갑상선 수술 중 열 손상을 줄일 수 있는 기구와 수술 전략을 선택하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 기사는 갑상선 외과의가 (1) SED의 안전한 활성화 거리 및 냉각 시간, (2) SED 활성화에 의해 생성되는 최대 온도, (3) 잠재적으로 신경을 손상시킬 수 있는 불규칙한 측면 열 확산 및 연기/튀는 현상에 대해 보다 포괄적으로 이해할 수 있도록 동물 실험을 사용하는 표준 절차를 보여줍니다.

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Automatic periodic stimulation (APS)	Medtronic, Jacksonville, FL		2.0 mm
Advanced bipolar surgical energy devices(SEDs)	Medtronic, Minneapolis, MN	LigaSure Exact Dissector (Device A)	Generator: Valleylab LS10 energy platform Power setting: Default
Bipolar electrocautery			Generator: ForceTriad energy platform Power setting: 30 watts
Duroc-Landrace pigs			3–4 months old; weighing 18–30 kg
Electromyography (EMG) Endotracheal tube (ETT)	Medtronic, Jacksonville, FL	#6 NIM Standard Tube	Recording electrodes
Ferromagnetic SEDs	Domain Surgical, Salt Lake City, Utah	FMwand, and Fmsealer	Generator: FMX G1 Generator Power setting: FMwand (Max 45); FMsealer (Max 3)
Hybrid SEDs (Ultrasonic and Advance bipolar SEDs)	Olympus Co Inc, Tokyo, Japan	Thunderbeat	Generator: Thunderbeat generator ESG USG 400 Power setting: SEAL&CUT mode (Level 1); SEAL mode (Level 3)
Monopolar electrocautery			Generator: ForceTriad energy platform Power setting: 15 watts
Nerve Integrity Monitoring (NIM) system	Medtronic, Jacksonville, FL	NIM 3.0	Intraoperative neuromonitoring (IONM) equipment
Sevoflurane			1% to 2% for anesthesia maintenance
Tiletamine/Zolazepam			2 mg/kg for anesthesia induction
Thermal imaging camera	Ezo Corp., Taiwan	Thermal camera D4A (384x288 pixels)	Thermal image recording equioments
Ultrasonic SEDs	Ethicon, Johnson and Johnson, Cincinnati, OH	Harmonic Focus+	Generator: Ethicon Endo-Surgery Generator G11 Power setting: Level 5
Ultrasonic SEDs	Medtronic, Minneapolis, MN	Sonicision	Generator: Sonicision Reusable Generator Power setting: maximum power mode (55 kHz)