ブタモデルにおける甲状腺手術の術中神経モニタリング

要約

本研究は、ブタモデルにおける甲状腺手術の術中神経モニタリングの標準的なプロトコルの開発を目指します。ここでは、電極の種類を比較して通常と負傷者の反回神経の電気生理学的特性を調査するため、全身麻酔を実証するプロトコルを提案します。

要約

演説を妨害し呼吸を妨げることができます潜在的声帯麻痺反回神経 (RLN) 術中損傷可能性があります。近年、術中神経モニタリング (IONM) 非常勤 RLN のローカライズ、RLN 傷害を検出および操作中に声帯機能を予測する手法として広く適応されています。また、多くの研究は IONM 技術の新しいアプリケーションを調査し、術中 RLN の損傷を防止するための信頼性の高い戦略を開発するための動物モデルを使用しています。この記事の目的は、IONM 研究でブタのモデルを使用するための標準プロトコルを導入することです。全身麻酔、気管内挿管と RLN 傷害の電気生理学的特性を調査する実験設計を実行を誘導するための手順を説明します。このプロトコルのアプリケーションは、ブタの IONM 研究 (代替・削減・絞り込み) 3 r 原則を実装することで全体的な有効性を向上できます。

概要

甲状腺は、一般的に実行されるプロシージャの世界では今、術後の音声機能障害はまだ共通です。演説を妨害し呼吸を妨げることができます潜在的声帯麻痺反回神経 (RLN) 術中損傷可能性があります。さらの上喉頭神経外枝への損傷は、ピッチとボーカルの投影に影響を与える主要な音声変化を引き起こす可能性が。

術中神経モニタリング (IONM) 甲状腺の操作は、マッピングと RLN, 迷走神経 (VN) との (EBSLN) 上喉頭神経外枝の確認法の非常勤として幅広い人気を取得しています。IONM は確認と RLN 傷害と RLN の解剖学的変化を検出するためのメカニズムの解明のため便利ですが、ので、甲状腺後声帯機能を予測する使用できます。したがって、IONM の甲状腺手術で新しい機能の動的を追加し、直接可視化だけで^1,2,3,4,5で入手できない情報を持つ外科医を支援^,6,7,8,9,10。

最近では、IONM 技術の使用を最適化し、術中 RLN 傷害^{11,12,13,14 を防止するための信頼性の高い戦略を確立する多くの前向き研究はブタのモデルを使用しています。 ,,1516,17,18,19,20}。ブタのモデルは、本質的な教育、訓練、IONM の臨床応用と実践を提供するために使用されています。

したがって、動物モデルと IONM 技術の組み合わせは、RLN 損傷²¹の病態生理を研究するための貴重なツールです。本論文の目的は、ブタモデル IONM 研究での使用を実証することでした。具体的には、全身麻酔を誘発、気管挿管を行うし、RLN 傷害各種の電気生理学的特性を調査するための実験を設定する方法を説明します。

プロトコル

動物実験は機関動物ケアおよび使用委員会 (IACUC) 高雄医科大学、台湾のによって承認された (プロトコルなし: 104063、105158 IACUC-102046)。

1. 動物の作製と麻酔

1. ブタの動物モデル
   注: 本研究は, IONM^{11,12,13,14,15,16、将来ブタモデルを確立する文献に記載されているプロトコル 17,18,19,22}。
   1. KHAPS 黒またはデュロック駅在来種豚 (3-4 ヶ月古い; 18-30 の kg) を使用します。
   2. 実験プロトコルは国内・国際規制と 3 r の原則 (交換、削減、および洗練された) を含む動物実験ガイドラインに一貫性のあるを確認します。関連機関で実験動物の管理と使用のための委員会から実験的プロトコルの倫理的な承認を取得します。
2. 麻酔導入
   1. 麻酔前の準備
      1. 麻酔前に、の 8 時間、食べ物を与えないし、麻酔の前に 2 時間水を源泉徴収します。
      2. 事前に麻酔の前に 2 時間で筋肉アザペロン (4 mg/kg) と薬します。各子豚用のフェイス マスクを作製するのに 500 mL の生理食塩水ボトルを使用します。鼻に安全なフィットを確保するため必要に応じてトリムします。
      3. オペレーティング テーブルの上計量関数を使用して、それぞれの豚(図 1 a)の正味重量を測定します。
      4. 40 ° C に設定循環水マットレスと体温を維持します。
   2. 新鮮なガス流量 3 L/分で腹臥位で子豚とフェイス マスクの 2-4% セボフルラン麻酔 (GA) を誘発します。GA も筋肉チレタミンと zloazepam によって誘導されうる。麻酔の十分な深さは、通常は 3 ~ 5 分で達成します。末梢静脈カテーテルによる痛みにない深刻な運動によって麻酔の深さを確認します。
   3. 片方の耳の外側の浅静脈を識別し、75% アルコールを (約 6 × 6 cm²) 選択した領域を消毒します。最大の安全のため、24 ゲージの末梢静脈カテーテルを使用します。
   4. 直接喉頭鏡検査で静脈麻酔薬プロポ フォール (1-2 mg/kg) または有害刺激を軽減するためにチアミラール (5-10 mg/kg) などを管理します。
      注: 神経筋阻害薬 (NMBA) の使用はお勧めしません。後の実験で NMBA は自発呼吸を押すことによって気管挿管が複雑になるし、筋電図 (EMG) 信号を損なう可能性があります。さらに、短時間作用のバルビツ レートやプロポ フォールのボーラス併用セボフルラン吸入で気管挿管を容易にするため伝え十分です。
3. 気管挿管(図 1 b)
   1. 装置および筋管挿管に必要な材料の準備: サイズ #6 EMG 気管内チューブ、補助呼吸、口を開くを保持する 2 つのスリング、舌、鈍い先端吸引カテーテル、獣医の喉頭鏡を引っ張って 1 つガーゼ ストリップ マスク20 cm 直線翼、弾性ブジー、20 mL の注射器、聴診器、粘着テープ。
   2. 腹臥位手術台の上に子豚を配置します。頭と上気道の明確に可視化を確保するためボディを合わせます。
   3. 十分な開口を維持し、回転を避けるために上下顎の牽引または頭の過剰適用するアシスタントに指示します。ガーゼで舌をカバーし、視覚的なフィールドを最適化するために、舌を抜きます。
   4. 喉頭鏡押しながら舌を抑制する口腔内に直接配置します。
   5. 直接喉頭蓋を視覚化し、喉頭鏡を使って舌基部に向かって下方に喉頭蓋を押します。
   6. 声帯が明確に特定、優しく気管に弾性のブジーを進めます。弾性のブジーのわずかな回転抵抗を克服する必要があります。次に、24 cm の深さに口の角度で筋チューブを進めます。
   7. 3 mL を超えるボリュームに EMG カニューレのカフを膨らませます。手動袋詰めによる換気は明白な空気漏出を明らかにする、筋管の場でデフレは実現可能です。
   8. 適切な深さで筋管を配置すると、手動袋詰めして新鮮なガスの自由な通行を確認します。さらに呼気終末二酸化炭素 (etCO₂) 監視 (カプノグラフィ) と食道を不注意の早期発見のため胸部聴診によって適切な気管挿管や気管支内挿管を確認します。
      注: カプノグラフィー mmHg で etCO₂波形とデジタル値の両方を示した。食道挿管が発生したとき、etCO₂だった不在または 6 呼吸後ゼロに近い。適切な場所、典型的な etCO₂波形および適切な値の筋管の頃 (通常 > 30 mmHg) が認められました。さらに、充填肺の呼吸音はクリアで対称胸部聴診によって決定されます。
   9. 口の角度で筋管を修正するのに医療用テープを使用します。チューブは通常 IONM の実験中に調整を必要とするので、本鼻にチューブを固定することはないです。
   10. 筋管を人工呼吸器に接続します。連続カプノグラフィは etCO₂値と実験を通して曲線を監視するために必須です。
4. 麻酔維持(図 1)
   1. 筋管を修正した後 (図 1) に延長首と背中に子豚を配置します。2 L/分での酸素の 1-3% セボフルラン麻酔を維持します。
   2. 8-12 mL/kg の一回換気量でボリューム コントロール モードで肺の換気、呼吸数を 12-14 呼吸/分に設定します。
   3. 生理学的モニタリング、カプノグラフィーを含む心電図検査 (ECG) と酸素 (SaO₂) の監視を開始します。

2. 機器設定、動物の手術 (図 1)

1. 機器のセットアップ
   1. 筋管からチャネル リードを監視システムに接続します。
   2. 50 ms の時間ウィンドウを実行する監視システムを設定します。設定パルス刺激 100 μ s、4 Hz。 100 μ V にイベント、キャプチャのしきい値を設定します。
2. 手術の手順
   1. 滅菌手術用手袋を着用し、綿棒で首の手術部位の消毒にポビドン ヨードを使用します。
   2. 長さで首と喉頭を公開するメス約 10-15 cm 横襟状切開を作る。
   3. 舌骨を鎖骨から頭側 1 cm subplatysmal フラップを上げます。
   4. ストラップの筋肉を削除し、気管軟骨輪と神経を可視化します。外科解剖と止血を支援するのにモノポーラとバイポーラ電気焼灼器を使用します。
   5. ローカライズ、識別、およびハンドヘルド刺激プローブと EBSLN、RLN、VN を慎重に公開します。
   6. 連続 IONM (CIONM) の間を刺激するためベトナムの一側の自動定期的な刺激 (APS) 電極を配置します。監視システムの APS 電極を接続します。1 Hz、100 μ s、1 パルス刺激を設定 mA。
3. 実験の終わりに、獣医師が全ての豚を安楽死させます。

3. 電気刺激

注: ブタ IONM 研究における 3 r 原則を適用するため、常に神経損傷を引き起こす可能性のある実験を行う前に神経損傷が発生しない再現性のある電気生理学研究を実行します。これは、強度、安全性、および心肺効果^11,17検討に使用できます。IONM 装置は、刺激装置又は記録装置 (図 2 a) に分類できます。

1. EBSLN、RLN、VN (図 2 b, 2 C)を含むターゲット神経のベースライン筋電図反応を評価します。
   1. 初期の刺激電流 0.1 mA の電流で始まり、筋電図反応が検出され、記録まで 0.1 mA 単位で刺激を増やします。
   2. さらに最大筋電位応答が得られるまで、電流を上げます。
   3. ベースライン振幅、遅延、および筋電位応答の波形を記録します。
   4. 明らかに筋活動を誘発する最低電流 (mA) として最小限の刺激レベルを定義 > 100 μ V。 最大筋電位応答を誘発低電流と最大刺激レベルを定義します。
2. 電気刺激^11,19の安全性を評価します。
   1. VN または RLN の第 5 気管リング レベルで連続 1 分刺激を適用します。
   2. 1 からの電流の刺激を徐々 に大きく 30 mA mA。
   3. VN 刺激中に侵襲的な動脈の血圧、心電図、心拍数モニタリングによる血行動態の安定性を評価します。
   4. 最後に、刺激の各レベルが適用される前後に神経刺激部位の近位筋の応答を比較することにより神経機能の整合性を評価します。
3. 麻酔薬 (筋弛緩薬とその反転)^12,20の効果
   注: NMBAs の不適切な使用は、失敗した IONM の潜在的な原因です。動物モデルは、異なる脱分極 NMBAs (例えばサッキニルコリン) と nondepolarizing の NMBAs (例えばロクロニウム)、用量の変化の間で回復プロファイルを比較して、IONM での使用に最適な NMBA を識別するために使用されました。動物モデルは、急速にロクロニウムによって抑制神経筋機能を復元するため NMBA 反転薬 (例えばsugammadex) の有効性を評価するも使用できます。
   1. まず、C IONM を適用し、コントロール データとして自動的に校正されたベースライン生じる遅延や筋電図の振幅を使用します。
   2. ボーラス投与量 10 mg/mL に 0.3 mg/kg ロクロニウムを管理およびリアルタイムの筋電図変化を観察できます。
   3. 注入後、3 分は、100 mg/mL の容積の急速な塊として 2 mg/kg の sugammadex の 1 つの注入を実行します。20 分の喉頭筋のリカバリ ・ プロファイルを記録します。
4. 刺激電極 (刺激プローブ/dissectors) (図 3)¹⁷
   注: IONM、例えばの間に神経刺激に使用することができます刺激電極の異なる種類があります刺激 dissectors (図 3バイポーラ プローブ (図 3 b)、単極プローブ (図 3 a)).
   1. 手術中に神経の直接刺激を模倣するには、上を覆う筋膜なし EBSLN、RLN、VN に 1 mA の刺激を適用します。
   2. 間接的なマッピングと手術中に視覚的に識別する前に神経の位置のローカライズを模倣するには、筋膜を覆う神経から 1-2 mm の距離で 1 mA の刺激を適用します。
   3. 記録し、刺激電極の種類と筋電図反応を比較します。
5. 記録電極 (筋管/針電極/前 gelled 皮膚電極) (図 4)
   1. 動物モデルを使用して、回転または筋管電極 (図 4 a) の上方/下方変位が EMG 信号の安定性に与える影響を評価します。また、動物モデルを使用して異なる電極タイプ (例えば、針電極と接着済みゲル電極、図 4 b) 間筋の応答を比較して別の記録方法 (は例えば、経皮・経皮的と transcartilage アプローチ、数字 4、4 D) 可能性、安定性、および IONM の中に精度の面で。
   2. 実現可能性検討のための適用、1 mA の刺激電流比較筋電図反応誘発テスト (すなわち、筋チューブ、経皮、経皮的、および transcartilage 電極) 各電極と割合を検索します。 レコード VNs 二国間 EBSLNs を。
   3. 安定性試験の評価し、実験的輪状軟骨・気管軟骨変形下における C IONM の EMG 信号の安定性を比較します。
   4. 精度研究評価し、RLN の傷害の下で EMG 信号の劣化を特定するため C IONM でテスト済みの電極の精度を比較します。

4. RLN 傷害研究 (図 5)

1. 3 r の原則に従いブタモデルで結局再現可能な電気生理学研究が完了 RLN 損傷実験を実行します。(すなわちRLN の尾部から RLN の頭蓋部に進みます) 遠位神経セグメントに近位の神経セグメントから神経セグメントのテストを実行します。
2. 確認し、誘発喉頭筋のリアルタイム変化のパターンを比較する使用 C IONM 信号と RLN の急性傷害の後異なった傷害メカニズム (例えばトラクション、クランプ、断裂、または熱損傷) (図 5 a と 5 b).連続的なリアルタイム表示の筋電図変化と実験 (図 5) の中で逐次回復の C IONM を使用します。
3. 神経損傷実験による形態異常の病理組織学的解析のため負傷 RLN セグメントを収集します。
4. けん引圧縮/伸張損傷
   注: 牽引ストレッチまたは圧縮の傷害は、最も一般的な術中 RLN 傷害です。実験的牽引ストレスを誘導し、結果として得られる電気生理学的筋電図変化と病理組織学的変化を観察します。
   1. トラクションの圧縮損傷¹³
      1. 薄いプラスチック製のループをラップ (例えば、血管ループ 1.3 mm ワイド) RLN 周辺使用力ゲージ張力 (図 5 a) の 50 グラムと収縮を適用します。このスキームは、甲状腺葉の内側の牽引の間に密な線維性のバンドやベリーの靭帯領域横断動脈に閉じ込められて、RLN を模倣します。
   2. 牽引ストレッチ損傷¹⁶
      1. (例えば、10 mm 幅シリコン ペンローズド レーン)、広い弾性材料を用いた RLN のラップし、フォース ゲージを使用して張力の 50 グラムと RLN の撤回) この方式を模倣、RLN に付着または甲状腺腫カプセルで包まれて、前方内側にストレッチトラクション。
5. クランプ損傷
   注: RLN の術中機械的外傷通常露出不足または RLN の視覚誤認からの結果します。^13,16
   1. トラクション圧縮 RLN 傷害後実験、1 秒の止血鉗子で RLN の遠位のセグメントを挟まない。この方式は、操作中の容器として視覚誤認により誤ってクランプされている神経を模倣します。レコード付属の EMG 信号は神経標本のさらに病理組織学的所見との比較に変更します。
6. 熱傷
   注: ほとんどの術中 RLN 熱損傷に起因熱拡散 RLN 近く止血を誘発する電気焼灼装置や様々 なエネルギー ・ ベース ・ デバイス (Ebd) を使用する場合。牽引損傷のような熱損傷はほとんど肉眼に目に見えるです。したがって、動物の IONM 実験 RLN 熱傷の病態を評価する最高のモデルと熱耐性¹⁴と Ebd^15,18の安全性テストを実行します。
   1. C IONM を使用して、実験を通して継続的に筋電図変化を登録します。
   2. 活性化研究調査方法エネルギー ベースのデバイス (EBD) は、止血と RLN 近く手術 (図 5 b) 郭清の安全に適用できます。
      1. EBD をアクティブにする (電熱バイポーラ血管シーリング システム、レベル 2 でセット力とエネルギーを 2 ~ 4 秒で自動的に中止) RLN から 5 mm の距離。
      2. EMG 信号は、いくつかのテスト後安定したまま、狭い距離 (例えば、2 mm と 1 mm の距離で) でさらにテストを実行します。
      3. 場合は、任意の実質的な筋電図の変化は、任意のテスト実験が完了し、少なくとも 20 分間連続リアルタイム筋電図記録が続いて後に発生します。
   3. 冷却の研究では、ライセンス認証後最適な EBD パラメーターを冷却する冷却時間を評価します。
      1. RLN の活性の EBD を冷却時間 5 秒後に直接お問い合わせください。
      2. EMG 信号は、3 つのテスト後安定したまま場合は、冷却時間が短いほど、テスト (例えば、2 秒、1 秒が続く)。
      3. EMG は、繰り返しテスト後安定したまま、アクティブ化直後に RLN に触れることによって、EBD の安全性を確認します。

結果

電気生理学研究
EMG のベースライン データ、最小/最大刺激レベル、および刺激応答曲線
プローブ標準単極刺激を使用して、0.1 から 0.3 にヴァイオリンと RLN の刺激範囲の得られた刺激の少ないレベル mA、それぞれ。一般に、現在の刺激は筋 amplituderesponse の^11,17相関。筋電図の振幅 0.7 の最大刺激レベルで頭打ち?...

ディスカッション

RLN や EBSLN の損傷甲状腺手術による罹患率の重要なソースのまま。最近まで、神経損傷は外傷の直接可視化によってのみ識別可能性があります。IONM 今使用するさらに RLN の機能的同定刺激を適用すると、ターゲットの筋肉の収縮を記録します。現在、ただし、両方の従来断続的かつ継続的な IONM システムは偽陽性と偽陰性の解釈のいくつかの技術的な制限をあります。したがって、適切な動?...

資料

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