Name: investigation of the electrophysiological and thermographic safety parameters of surgical energy devices during thyroid and parathyroid surgery in a porcine model
Uploaded: 2022-10-13T13:00:00
Duration: 11 min 46 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Investigation of the Electrophysiological and Thermographic Safety Parameters of Surgical Energy Devices During Thyroid and Parathyroid Surgery in a Porcine M

Cette étude a été financée par des subventions de l’hôpital universitaire médical de Kaohsiung, de l’université médicale de Kaohsiung (KMUH109-9M44), des subventions de l’hôpital municipal Siaogang de Kaohsiung/centre de recherche de l’université médicale de Kaohsiung (KMHK-DK(C)110009, I-109-04, H-109-05, I-108-02) et du ministère de la Science et de la Technologie (MOST 109-2628-B-037-014, MOST 110-2314-B-037-104-MY2, MOST 110-2314-B-037-120), Taïwan.

Les expériences sur les animaux ont été approuvées par le Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux (IACUC) de l’Université médicale de Kaohsiung, Taïwan (protocole no: IACUC-110082).
1. Préparation et anesthésie des animaux
<ol><li>Conditions de sélection porcine : Sélectionner des porcs Duroc-Landrace âgés de 3 à 4 mois et pesant de 18 à 30 kg.</li>
	<li>Préparation avant l’expérience: Jeûner les porcs pendant 8 h sans nourriture et 2 h sans eau avant anesthésie.</li>
	<li>Induction de l’anesthésie : Administrer 2 mg/kg de tiletamine/zolazépam par voie intramusculaire 30 min avant la chirurgie REMARQUE : Les agents de blocage neuromusculaire n’ont pas été utilisés pendant l’induction de l’anesthésie.</li>
	<li>Sélection du tube endotrachéal : Utilisez un tube endotrachéal d’électromyographie commerciale (EMG) de 6,0 mm (les électrodes d’enregistrement) de la manière couramment utilisée en clinique.</li>
	<li>Intubation: Laissez l’anesthésiologiste intuber les électrodes d’enregistrement à l’aide d’une laryngoscopie directe en position couchée. Dans cette étude, le tube endotrachéal a été fixé à 24 cm par surveillance du dioxyde de carbone en fin de marée (etCO2) et auscultation thoracique pour assurer l’emplacement approprié du tube.</li>
	<li>Entretien de l’anesthésie: Placez le porc sur le dos, étendez le cou et fixez le tube endotrachéal. Réglez le volume courant à 8 à 12 mL/kg et une fréquence respiratoire de 15 à 20 respirations par minute. Utilisez 1 % à 2 % de sévoflurane pour l’entretien de l’anesthésie générale. REMARQUE : Les agents de blocage neuromusculaire n’ont pas été utilisés pendant l’entretien de l’anesthésie.</li>
	<li>Au cours de l’expérience, en plus de la surveillance continue de la température corporelle centrale de l’animal, il est important de s’assurer que la température expérimentale se situe dans une plage appropriée. Si l’animal subit une baisse de la température corporelle, un soutien thermique immédiat tel qu’une couverture chaude doit être fourni.</li>
</ol>2. Exploitation des animaux (figure 1 et figure 2)
<ol><li>Vérifiez un plan chirurgical d’anesthésie.</li>
	<li>Incision cutanée : Faites une incision cervicale transversale de 15 cm sur la peau à 1 cm au-dessus du sternum (figure 1A).</li>
	<li>Élever le lambeau sous-plastysmal au niveau de l’os hyoïde.</li>
	<li>Séparez les muscles de la sangle via l’approche médiane et rétractez-les latéralement pour visualiser le cartilage thyroïdien, le cartilage cricoïde, les anneaux trachéaux et la glande thyroïde. REMARQUE: Les bords des muscles de la sangle doivent être disséqués soigneusement et proprement pour les études TG.</li>
	<li>Après l’exposition, disséquer bilatéralement les muscles sternocléidomastoïdiens (MCS) (figure 1B). NOTE: Les bords des MCS doivent être disséqués soigneusement et proprement pour les études EP.</li>
	<li>Identifier, exposer et disséquer bilatéralement les nerfs laryngés (RLN) et les nerfs vagues (VN) récurrents (Figure 2). REMARQUE: IONM peut aider à cette étape.</li>
	<li>Effectuer les expériences d’études EP et TG après les étapes 4 et 5.</li>
	<li>Après avoir terminé toute l’expérience, gardez les porcelets sous 4% à 6% de sévoflurane et euthanasiez-les sans cruauté par une surdose de tiletamine / zolazépam (6 mg / kg).</li>
</ol>3. Informations et réglages des dispositifs énergétiques chirurgicaux (SED)
<ol><li>Pour plus de détails concernant les SED, consultez le tableau des matières. REMARQUE: Cette étude utilise des SED bipolaires avancés (référencés comme dispositif A) pour démontrer les études EP et TG.</li>
</ol>4. Étude électrophysiologique (EP)
<ol><li>Réglage IONM continu (Figure 3) REMARQUE: Assurez-vous que les électrodes d’enregistrement sont intubées comme mentionné à l’étape 1.5.<ol><li>Installez les électrodes de masse à l’extérieur de la plaie chirurgicale.</li>
		<li>Installez les électrodes stimulantes : Installez une électrode de stimulation périodique automatique (APS) de 2,0 mm sur un côté du VN.</li>
		<li>Connectez toutes les électrodes du boîtier d’interconnexion et vérifiez que le boîtier d’interconnexion est connecté au système de surveillance (système de surveillance de l’intégrité nerveuse) et que le système de surveillance est sous tension (Figure 3A).</li>
		<li>Vérifiez que le système de surveillance indique que les électrodes sont correctement connectées.</li>
		<li>Sélectionnez la page Surveillance et cliquez sur Paramètres avancés.</li>
		<li>Cliquez sur APS pour régler la stimulation APS sur 1/min pour la vitesse lente, 1/s pour la vitesse rapide et les limites d’alarme sur 50% et 2000 μV pour les amplitudes, 10% pour la latence. Cliquez ensuite sur OK pour terminer les paramètres. Remarque : Le paramètre des autres colonnes dépend de l’expérimentateur.</li>
		<li>Cliquez sur Capture d’événements dans la colonne Événements et définissez le seuil d’événement à 100 μV. REMARQUE : La figure 3B illustre les étapes de protocole 4.1.5-4.1.7.</li>
		<li>Trouvez la colonne Vagus APS Stim et réglez le courant de stimulation à 1,0 mA. Cliquez sur Baseline; une nouvelle fenêtre, Établissement de la ligne de base APS, apparaîtra sur le côté droit de l’écran.</li>
		<li>Saisissez le titre de la session et les commentaires de la session. Sélectionnez le canal à tester et le système commencera automatiquement à mesurer 20 fois. L’amplitude et la latence de base seront automatiquement calculées et affichées. Cliquez sur Accepter si la ligne de base est correcte. REMARQUE : La figure 3C illustre les étapes de protocole 4.1.8-4.1.9.</li>
		<li>Cliquez sur l’icône Avance rapide dans la colonne Vagus APS Stim pour démarrer un test. Après chaque expérience EP, cliquez sur l’icône Pulse pour arrêter les enregistrements.</li>
		<li>Sélectionnez la page Rapports et définissez le format de sortie du rapport pour enregistrer le fichier sur USB. REMARQUE : L’exemple de rapport C-IONM est illustré à la figure 3D.</li>
	</ol></li>
	<li>Étude d’activation de la PE (Figure 4)<ol><li>Élaborer des lignes directrices expérimentales avant de commencer une expérience. REMARQUE : La figure 4A montre un exemple courant de protocole d’étude d’activation EP, qui peut être ajusté en fonction des caractéristiques SED. Pour certains instruments avec des cycles d’activation, le temps d’activation unique est un cycle d’activation unique, allant principalement de 2 à 4 s. La plupart des SED n’ont pas de cycle d’activation, et le temps d’activation unique est de 3 s.</li>
		<li>Essais de distance d’activation à 5 mm:<ol><li>Appliquez le SED sur les tissus mous à une distance de 5 mm du RLN et activez le SED (activation unique).</li>
			<li>Observez le changement EMG. Fonctionner à la même distance d’activation trois fois, à moins qu’un changement important d’amplitude EMG ne se produise. NOTA: La figure 4B montre l’essai de distance d’activation à 5 mm.</li>
		</ol></li>
		<li>Essais de distance d’activation à 2 mm:<ol><li>Appliquez le SED sur les tissus mous proches du RLN à 1 mm de distance et activez le SED (activation unique).</li>
			<li>Observez le changement EMG. Fonctionner à la même distance d’activation trois fois, à moins qu’un changement important d’amplitude EMG ne se produise.</li>
		</ol></li>
		<li>Essais de distance d’activation à 1 mm:<ol><li>Appliquez le SED sur les tissus mous à une distance de 1 mm du RLN et activez le SED (activation unique).</li>
			<li>Observez le changement EMG. Fonctionner à la même distance d’activation trois fois, sauf si un changement d’amplitude EMG important se produit</li>
		</ol></li>
		<li>Si une diminution substantielle de l’amplitude EMG est observée au cours des étapes 4.2.2-4.2.4, arrêter l’expérience RLN. Enregistrez l’EMG en temps réel en continu pendant 20 à 60 minutes pour déterminer si la blessure est réversible. (Figure 4C)</li>
		<li>Consignez manuellement les résultats expérimentaux sous forme de tableau (tableau 1).</li>
	</ol></li>
	<li>Etude de refroidissement EP (Figure 5)<ol><li>Élaborer des lignes directrices expérimentales avant de commencer une expérience. REMARQUE : La figure 5A montre un exemple courant de protocole d’étude de refroidissement EP, qui peut être ajusté en fonction des caractéristiques SED.</li>
		<li>Essais de temps de refroidissement de 5 s:<ol><li>Appliquer l’activation unique SED au muscle SCM. Touchez le RLN avec la pointe du SED après 5 s d’attente et de refroidissement.</li>
			<li>Observez le changement EMG. Fonctionner trois fois au même temps de refroidissement, à moins qu’un changement important d’amplitude EMG ne se produise.</li>
		</ol></li>
		<li>Essais de temps de refroidissement de 2 s:<ol><li>Appliquer l’activation unique SED au muscle SCM. Touchez le RLN avec la pointe du SED après 2 s d’attente et de refroidissement.</li>
			<li>Observez le changement EMG. Fonctionner trois fois au même temps de refroidissement, à moins qu’un changement important d’amplitude EMG ne se produise. NOTA: La figure 5B montre l’essai de temps de refroidissement de 2 s.</li>
		</ol></li>
		<li>Procéder immédiatement aux tests de manœuvre tactile musculaire (MTM) :<ol><li>Appliquer l’activation unique SED au muscle SCM. Touchez rapidement (environ 1 s) la surface activée du SED avec une autre position du SCM (MTM, Figure 5C).</li>
			<li>Touchez le RLN avec la pointe du SED immédiatement après MTM et observez le changement EMG. Fonctionner trois fois au même temps de refroidissement, à moins qu’un changement important d’amplitude EMG ne se produise.</li>
		</ol></li>
		<li>Procéder immédiatement sans tests de manœuvre tactile musculaire (MTM) :<ol><li>Appliquer l’activation unique SED au muscle SCM. Touchez immédiatement le RLN avec la pointe du SED sans MTM.</li>
			<li>Observez le changement EMG. Opérer le même temps de refroidissement trois fois, à moins qu’un changement important d’amplitude EMG ne se produise. Si une diminution substantielle de l’amplitude EMG est observée, suivre l’étape 4.3.6.</li>
		</ol></li>
		<li>Si une diminution substantielle de l’amplitude EMG est observée, arrêter l’expérience RLN. Ensuite, surveillez en continu la réponse EMG en temps réel pendant au moins 20 minutes pour déterminer si la blessure RLN est réversible ou non. (Figure 5D)</li>
		<li>Consignez manuellement les résultats expérimentaux sous forme de tableau (tableau 2).</li>
	</ol></li>
</ol>5. Étude thermographique (TG)
<ol><li>Configurez le système d’imagerie thermique (Figure 6). REMARQUE: Caméra thermique avec sensibilité à la température jusqu’à une plage de température de -20 ° C à 650 ° C. L’image est mise à jour chaque seconde.<ol><li>Placez la caméra à 50 cm du tissu cible à un angle de 60° par rapport à la table expérimentale (Figure 6A). REMARQUE: Dans le champ opératoire, mesuré par une caméra thermique, la température est affichée selon l’échelle de couleurs. L’emplacement avec la température la plus élevée à l’écran est marqué d’un signe « + » et sa température correspondante est affichée (Figure 6B)</li>
		<li>Sélectionnez Mode vidéo et appuyez sur le bouton de capture. REMARQUE: Les procédures surveillées par la caméra thermique sont enregistrées en continu sous forme vidéo.</li>
	</ol></li>
	<li>Effectuer la préparation de l’animal pour l’étude TG:<ol><li>Enregistrez la température de fond de la zone expérimentale à l’aide de la caméra thermique. La température ambiante doit être comprise entre 25 ± 2 °C (figure 6C). Si la température ambiante dépasse cette plage, réglez la température du climatiseur de laboratoire et testez à nouveau.</li>
		<li>Épaisseur standard du muscle de la sangle pour l’activation du SED : Préparer les muscles de la sangle pour l’étude TG comme décrit à l’étape 2.3. L’épaisseur standard du muscle de la sangle pour l’activation du SED est de 5 mm (figure 6D).</li>
	</ol></li>
	<li>Étude d’activation du TG (Figure 6 et Figure 7)<ol><li>Tests en environnement sec: Essuyez la surface des muscles des lanières porcines avec de la gaze sèche.<ol><li>Essais de lame entière en milieu sec (figure 7A) :<ol><li>Saisissez le muscle de la sangle sur toute la longueur de la lame à l’aide de SED (Figure 6E).</li>
				<li>Évaluer la température d’activation maximale : Après une seule activation, la température maximale est affichée à l’écran pendant la mesure (Figure 7B).</li>
				<li>Évaluer la propagation thermique latérale : Mesurer le diamètre de la ligne isotherme à 60 °C après une seule activation.</li>
				<li>Évaluer la fumée et les éclaboussures : Après une seule activation, lorsque la température la plus élevée à l’écran dépasse 60 °C, enregistrez toute fumée et éclaboussure sur l’écran. Répétez cinq mesures dans différentes zones. REMARQUE : La température d’activation maximale a été évaluée avec des essais de lame entière dans un environnement sec seulement.</li>
			</ol></li>
			<li>Un tiers (1/3) des essais de pales en milieu sec (figure 7C) :<ol><li>Saisissez le muscle de la sangle avec une lame antérieure de 1/3 de longueur à l’aide de SED (Figure 6F). Évaluer la propagation thermique latérale, la fumée et les éclaboussures (figure 7D) comme décrit à l’étape 5.3.1.1. Répétez cinq mesures dans différentes zones.</li>
			</ol></li>
		</ol></li>
		<li>Tests en environnement humide : Faire tremper les muscles de la sangle porcine dans de l’eau stérile pendant 3 s juste avant l’activation du SED.<ol><li>Essais de lame entière dans un environnement humide (figure 7E) : Saisissez le muscle de la sangle sur toute la longueur de la lame à l’aide du SED et évaluez la propagation thermique latérale (figure 7F), la fumée et les éclaboussures comme décrit à l’étape 5.3.1.1. Répétez cinq mesures dans différentes zones.</li>
			<li>Essais d’un tiers (1/3) dans un environnement humide (figure 7G) : Saisir le muscle de la sangle avec une lame antérieure de 1/3 de longueur à l’aide de SED et évaluer la propagation thermique latérale, la fumée (figure 7H) et les éclaboussures comme décrit à l’étape 5.3.1.1. Répétez cinq mesures à différents endroits.</li>
		</ol></li>
		<li>Consignez manuellement les résultats expérimentaux sous forme de tableau (tableau 3).</li>
	</ol></li>
	<li>Étude de refroidissement TG (figure 8)<ol><li>Environnement sec: Essuyez la surface des muscles de la lanière porcine avec de la gaze sèche comme à l’étape 5.3.1. REMARQUE: Dans l’étude de refroidissement TG, toutes les activations ont été effectuées dans un environnement sec avec activation de la pale entière.</li>
		<li>Évaluer le temps de refroidissement minimum sans MTM : Après l’activation unique du SED avec la lame entière sur le muscle de la sangle, commencez à enregistrer le temps de refroidissement jusqu’à ce que la température la plus élevée sur l’écran soit inférieure à 60 °C. Répétez cinq mesures dans différentes zones. REMARQUE: Lorsque vous mesurez le temps et la température de refroidissement de la lame SED après une activation unique et MTM, couvrez la zone musculaire activée par SED et la zone musculaire en contact MTM avec de la gaze, car la température élevée dans ces zones sera détectée sur l’écran TG et interférera avec la température qui doit être réellement mesurée.</li>
		<li>Évaluer la température de la lame après MTM : Après une seule activation du SED avec la lame entière sur le muscle de la sangle, toucher rapidement (~1 s) la surface activée du SED avec une autre position du muscle de la sangle (Figure 8A). Enregistrez ensuite sa température immédiatement après avoir quitté le SED du muscle de la sangle avec la lame ouverte (Figure 8B).</li>
		<li>Évaluer le temps de refroidissement minimum avec MTM : Après l’étape 5.4.3, lorsque la température est supérieure à 60 °C, commencez à enregistrer le temps de refroidissement jusqu’à ce que la température la plus élevée sur l’écran soit inférieure à 60 °C. Répétez cinq mesures dans différentes zones.</li>
		<li>Consignez manuellement les résultats expérimentaux sous forme de tableau (tableau 4).</li>
	</ol></li>
</ol>6. Interprétations des données
<ol><li>Présentez les paramètres de sécurité EP et TG sous forme de tableau avec la fumée et les éclaboussures marquées. REMARQUE: Ici, les paramètres de sécurité EP et TG de SED sont présentés sous forme de tableau, et la fumée et les éclaboussures sont marquées des symboles * et #, respectivement. Dans les études EP et TG, le résultat final indique les données maximales comme dans le tableau 5.</li>
</ol>

Les auteurs déclarent que la recherche a été menée en l’absence de toute relation commerciale ou financière qui pourrait être interprétée comme un conflit d’intérêts potentiel.

Le développement des SED est basé sur l’attente des chirurgiens de la thyroïde d’obtenir une hémostase efficace pendant la chirurgie de la thyroïde. Cependant, la température élevée générée par le SED est un facteur de risque qui ne peut être ignoré. À mesure que l’utilisation du SED devient plus courante, les lésions thermiques aux nerfs deviendront également plus courantes. Par conséquent, il incombe aux chirurgiens de la thyroïde qui utilisent le SED de comprendre comment utiliser l’équipement en toute sécurité. Cependant, il n’est pas conseillé de vérifier les paramètres de sécurité par essais et erreurs à plusieurs reprises chez l’homme; Par conséquent, la valeur des expériences sur les animaux a été démontrée. De plus, un processus normalisé est nécessaire pour qualifier et quantifier les effets thermiques possibles des SED15,17 afin de fournir au maximum aux chirurgiens thyroïdiens des lignes directrices pour effectuer des opérations en toute sécurité.
Dans cette étude, plusieurs étapes nécessitent plus d’attention. Dans les études EP, les agents de blocage neuromusculaire pouvaient interférer avec les signaux EMG pendant la surveillance neuronale et n’étaient pas utilisés pendant l’induction et l’entretien de l’anesthésie. Dans les études TG, les sources de chaleur autres que les essais SED devraient être éliminées. Lorsque les sources de chaleur ne peuvent pas être retirées (par exemple, la zone d’activation pour l’étude de refroidissement ou la sangle musculaire après MTM), il est nécessaire de bloquer les sources de chaleur non testées avec de la gaze. Dans les études TG, il faut confirmer que la température des SED avant activation se situe dans la température de référence de fond (25 ± 2 °C), sinon une mesure de refroidissement doit être prise et la lame doit être déterminée comme sèche avant de commencer l’expérience.
Plusieurs études antérieures ont contribué à la définition des paramètres de sécurité EP 15,37,38,39,40,41,42,43 et TG 31,32 de divers SED dans des études d’activation et de refroidissement dans divers modèles de chirurgie porcine de la thyroïde. Le protocole actuel intègre non seulement l’expérience passée, mais optimise et normalise également davantage le processus. Dans l’étude EP, une fois que le SED a été activé sans distance critique de sécurité ni temps de refroidissement sûr, les nerfs ont subi des lésions irréversibles et rapides. Dans l’étude TG, nous avons observé le champ isotherme à 60 °C et la production de fumée/éclaboussures. Les chirurgiens peuvent mieux comprendre les schémas de propagation thermique dans différents environnements d’activation et différentes plages de préhension.
Cette étude a encore quelques limites. Premièrement, la température dans l’environnement n’est pas la même que dans la salle d’opération, et la température du porcelet n’est pas la même que la température corporelle d’un humain. Deuxièmement, les résultats du modèle porcin peuvent ne pas être applicables à toutes les pratiques cliniques humaines; L’étude expérimentale sur les animaux fournit non seulement aux chirurgiens des informations SED qui ne peuvent pas être obtenues auprès des humains, mais sert également de plate-forme de recherche précieuse pour établir des informations sur les blessures thermiques pour les SED nouvellement développés à l’avenir. Cette information peut aider les chirurgiens à choisir des instruments et des stratégies chirurgicales qui peuvent réduire les blessures thermiques pendant la chirurgie thyroïdienne et parathyroïdienne.
Cet article démontre la procédure standard d’utilisation des expériences sur les animaux afin que les chirurgiens de la thyroïde puissent acquérir une compréhension plus complète de (1) la distance d’activation sécuritaire et le temps de refroidissement pour les SED, (2) la température maximale générée par l’activation des SED, et (3) la propagation thermique latérale irrégulière et la fumée / éclaboussures, qui peuvent potentiellement blesser le nerf.

L’hémostase efficace est un problème très important dans la chirurgie thyroïdienne et parathyroïdienne. Au cours des dernières décennies, l’une des avancées les plus importantes en chirurgie thyroïdienne et parathyroïdienne a été le développement de dispositifs énergétiques chirurgicaux (SED)1. Les SED fournissent une hémostase plus efficace que la technique conventionnelle de pince et d’attache dans les zones riches en sang, ce qui réduit la perte de sang peropératoire et le temps d’opération2, l’hypocalcémie postopératoire3 et l’hématome postopératoire potentiellement mortel4. Les SED seraient utilisés chez 65,7% des patients atteints de thyroïdectomie dans des études récentes5, et l’utilisation annuelle de SED augmente chaque année.
Cependant, les SED ne se sont pas avérés supérieurs aux techniques conventionnelles en termes de lésions récurrentes du nerf laryngé (RLN) dans la chirurgie de la thyroïde et de la parathyroïde 4,6,7. Les lésions thermiques et la propagation thermique latérale au RLN se produisent souvent de façon inattendue lorsqu’un SED est activé près du nerf, et ce type de lésion est généralement grave et irréversible. Par rapport à la traction mécanique ou aux lésions nerveuses de compression, les lésions nerveuses thermiques ont moins de distorsion de la structure externe, mais des dommages plus graves à l’endoneurium interne, y compris la gaine de myéline et l’axone 8,9,10,11. Ce type de blessure éprouve non seulement des difficultés à retrouver une fonction normale, mais est également moins réversible dans la séquence clinique que la lésionde traction 10,12. De plus, les lésions thermiques sont souvent invisibles pour le chirurgien et peuvent ne pas être reconnues au cours de la chirurgie13,14. Ainsi, les chirurgiens doivent tenir compte des effets thermiques du SED pour éviter les lésions thermiques RLN pendant la chirurgie thyroïdienne et parathyroïdienne.
Les modèles porcins sont le plus souvent utilisés pour la recherche RLN parce que l’anatomie et la physiologie des porcs sont très similaires à celles des humains 15,16,17,18,19,20. Le modèle porcin expérimental permet une manipulation facile, est largement disponible et est rentable9. Pour les informations électrophysiologiques (EP), le neuromonitoring peropératoire (IONM) est utile pour détecter les mécanismes de lésion nerveuse et prédire la fonction postopératoire des cordes vocales 21,22,23,24,25,26,27. De plus, l’IONM continu (CIONM) permet une détection précoce des lésions nerveuses après des procédures à haut risque, car il peut immédiatement réagir à la fonction nerveuse en utilisant une stimulation vagale répétitive28,29,30. Les études sur l’activation et le refroidissement EP peuvent déterminer la distance d’activation SED sûre par rapport au RLN et le temps de refroidissement sûr après l’activation du SED avant de contacter le RLN. Pour les informations thermographiques, une caméra thermique est utile pour évaluer le changement de température (activation et refroidissement), et la région hyperthermique peut être visualisée après les activations SED 31,32,33,34,35. Dans une étude précédente, des lésions thermiques RLN se sont produites lorsque la température des tissus a atteint la température critique de 60 °C dans le modèleporcin CIONM 36. Les études sur l’activation et le refroidissement de la TG peuvent déterminer la distance de propagation thermique latérale, l’apparition de fumée et d’éclaboussures, et le changement de température pendant le refroidissement avec ou sans la manœuvre de toucher musculaire (MTM). Pour appliquer en toute sécurité le SED en chirurgie thyroïdienne / parathyroïdienne, cet article présente une étude expérimentale sur modèle porcin pour étudier les paramètres de sécurité EP et TG des SED selon des procédures normalisées.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Automatic periodic stimulation (APS)</td>
			<td>Medtronic, Jacksonville, FL</td>
			<td></td>
			<td>2.0 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Advanced bipolar surgical energy devices(SEDs)</td>
			<td>Medtronic, Minneapolis, MN</td>
			<td>LigaSure Exact Dissector (Device A)</td>
			<td>Generator: Valleylab LS10 energy platform 
			Power setting: Default</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar electrocautery</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Generator: ForceTriad energy platform 
			Power setting: 30 watts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duroc-Landrace pigs</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>3&#8211;4 months old; weighing 18&#8211;30 kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electromyography (EMG) Endotracheal tube (ETT)</td>
			<td>Medtronic, Jacksonville, FL</td>
			<td>#6 NIM Standard Tube&#160;</td>
			<td>Recording electrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferromagnetic SEDs</td>
			<td>Domain Surgical, Salt Lake City, Utah</td>
			<td>FMwand, and Fmsealer</td>
			<td>Generator: FMX G1 Generator 
			Power setting: FMwand (Max 45); FMsealer (Max 3)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hybrid SEDs 
			(Ultrasonic and Advance bipolar SEDs)</td>
			<td>Olympus Co Inc, Tokyo, Japan</td>
			<td>Thunderbeat</td>
			<td>Generator: Thunderbeat generator ESG USG 400 
			Power setting: SEAL&#38;CUT mode (Level 1); SEAL mode (Level 3)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monopolar electrocautery&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Generator: ForceTriad energy platform 
			Power setting: 15 watts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nerve Integrity Monitoring (NIM) system&#160;</td>
			<td>Medtronic, Jacksonville, FL</td>
			<td>NIM 3.0&#160;</td>
			<td>Intraoperative neuromonitoring (IONM) equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sevoflurane</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>1% to 2% for anesthesia maintenance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tiletamine/Zolazepam</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>2 mg/kg for anesthesia induction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal imaging camera</td>
			<td>Ezo Corp., Taiwan</td>
			<td>Thermal camera D4A (384x288 pixels)</td>
			<td>Thermal image recording equioments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic SEDs</td>
			<td>Ethicon, Johnson and Johnson, Cincinnati, OH</td>
			<td>Harmonic Focus+</td>
			<td>Generator: Ethicon Endo-Surgery Generator G11 
			Power setting: Level 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic SEDs</td>
			<td>Medtronic, Minneapolis, MN</td>
			<td>Sonicision&#160;</td>
			<td>Generator: Sonicision Reusable Generator 
			Power setting: maximum power mode (55 kHz)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

investigation of the electrophysiological and thermographic safety parameters of surgical energy devices during thyroid and parathyroid surgery in a porcine model

Dans la chirurgie de la thyroïde et de la parathyroïde, les dispositifs énergétiques chirurgicaux (SED) fournissent une hémostase plus efficace que l’hémostase conventionnelle à pince et à cravate dans les zones riches en sang. Cependant, lorsqu’un SED est activé près du nerf laryngé récurrent (RLN), la chaleur générée par le SED peut blesser le nerf de manière irréversible. Pour appliquer en toute sécurité les SED en chirurgie thyroïdienne / parathyroïdienne, cet article présente des études expérimentales sur des modèles porcins pour étudier les paramètres de sécurité d’activation et de refroidissement des SED dans les procédures électrophysiologiques (EP) et thermographiques (TG) normalisées, respectivement. Dans les expériences sur les paramètres de sécurité de l’EP, la neurosurveillance peropératoire continue (C-IONM) est appliquée pour démontrer la fonction RLN en temps réel. L’étude d’activation EP évalue la distance d’activation sûre des SED; l’étude sur le refroidissement du PE évalue le temps de refroidissement sécuritaire des SED. Dans l’expérience des paramètres de sécurité TG, une caméra thermique est utilisée pour enregistrer le changement de température après l’activation du SED. L’étude d’activation TG évalue la distance de propagation thermique latérale après l’activation du SED dans un environnement sec ou humide et si de la fumée et des éclaboussures sont générées; l’étude de refroidissement TG évalue le temps de refroidissement. Cela aidera à établir les paramètres de sécurité des SED nouvellement développés utilisés dans la chirurgie thyroïdienne / parathyroïdienne et fournira des lignes directrices de sécurité pour éviter les blessures RLN et les complications connexes.

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Investigation of the Electrophysiological and Thermographic Safety Parameters of Surgical Energy Devices During Thyroid and Parathyroid Surgery in a Porcine Model

L’application sûre de dispositifs énergétiques chirurgicaux nouvellement développés en chirurgie thyroïdienne / parathyroïdienne attire l’attention des chirurgiens. Les modèles expérimentaux animaux peuvent éviter des essais et des erreurs inutiles en chirurgie humaine. Ce rapport vise à démontrer les méthodes électrophysiologiques et thermographiques pour évaluer les paramètres de sécurité des SED en chirurgie thyroïdienne / parathyroïdienne.

Étude des paramètres de sécurité électrophysiologiques et thermographiques des dispositifs énergétiques chirurgicaux pendant la chirurgie thyroïdienne et parathyroïdienne dans un modèle porcin

In thyroid and parathyroid surgery, surgical energy devices (SEDs) provide more efficient hemostasis than conventional clamp-and-tie hemostasis in areas ...

Ces dernières années, les dispositifs énergétiques chirurgicaux sont largement utilisés lors de la chirurgie de la thyroïde et de la parathyroïde. En plus de l’hémostase, ils sont également utilisés pour couper, saisir et diviser les tissus. Cependant, la chaleur générée par l’appareil peut causer des lésions thermiques au nerf laryngé récurrent.Par conséquent, il est nécessaire de qualifier et de quantifier l’effet thermique possible de cet appareil couramment utilisé en premier lors de la chirurgie. Il n’est pas recommandé de vérifier les paramètres de sécurité par essais et erreurs répétés sur les humains avec les dispositifs d’énergie chirurgicale nouvellement développés. En comparaison, les expériences sur les animaux ont un avantage significatif.Les situations chirurgicales pour appliquer un dispositif énergétique chirurgical sont diverses, et les paramètres de sécurité développés pour la simulation de scénarios dans les études animales ont inversé la valeur pour une utilisation clinique. Au fur et à mesure que la technologie progresse, de nouveaux dispositifs développés continueront d’émerger. Les méthodes expérimentales permettent d’évaluer les avantages et les restrictions des dispositifs avant leurs premières applications cliniques par les chirurgiens.Par conséquent, nous proposons ce protocole pour fournir aux chercheurs une conception structurelle, des matériaux spécialisés et les procédures normalisées pour rendre possible la reproduction des paramètres dans leur propre laboratoire. Pour commencer, sélectionnez des porcs Duroc-Landrace âgés de trois à quatre mois et pesant de 18 à 30 kilogrammes. Après l’anesthésie, faites une incision cervicale transversale de 15 cm de long sur la peau, un centimètre au-dessus du sternum.Séparez les muscles de la sangle par l’approche médiane et rétractez-les latéralement pour visualiser le cartilage thyroïdien, le cartilage cricoïde, les anneaux trachéaux et la glande thyroïde. Ensuite, disséquez les muscles sternocléidomastoïdiens bilatéralement. Exposer et disséquer le long des nerfs laryngés et des nerfs vagues récurrents bilatéralement.Tout d’abord, installez les électrodes de masse à l’extérieur de la plaie d’incision chirurgicale. Ensuite, installez une stimulation périodique automatique de 2,0 mm, ou électrode APS, sur un côté du nerf vague. Connectez toutes les électrodes via le boîtier d’interconnexion au système de surveillance et assurez-vous que les électrodes sont correctement connectées.Trouvez la colonne Vagus APS Stim"et réglez le courant de stimulation à 1,0 milliampères. Cliquez sur la ligne de base. Une nouvelle fenêtre nommée Établissement de la ligne de base APS « apparaîtra sur le côté droit de l’écran.Saisissez le titre de la session et les commentaires de la session. Sélectionnez le canal à tester, sur lequel le système commence automatiquement à mesurer 20 fois. L’amplitude et la latence de base sont automatiquement calculées et affichées.Cliquez sur accepter"si la ligne de base est correcte. Cliquez sur l’icône d’avance rapide dans la colonne Vagus APS Stim pour lancer un test. Après chaque expérience d’électrophysiologie, cliquez sur l’icône d’impulsion pour arrêter les enregistrements.Sélectionnez la page Rapports et définissez le format de sortie du rapport pour enregistrer le fichier. Ensuite, appliquez le dispositif chirurgical, ou SED, sur les tissus mous à une distance de 5 mm du RLN et activez le dispositif. Observez le changement d’EMG et opérez trois fois à la même distance d’activation, à moins qu’un changement substantiel de l’amplitude EMG ne se produise.Ensuite, appliquez le SED sur les tissus mous à une distance de 2 mm du RLN et activez le SED. Répétez cette étape, avec le SED placé à une distance de 1 mm du RLN. Si une diminution substantielle de l’amplitude EMG est observée au cours de ces étapes, arrêtez l’expérience et enregistrez l’EMG en temps réel en continu pendant 20 à 60 minutes pour déterminer si la blessure est réversible, et enregistrez les résultats sous forme de tableau.Pour les tests de temps de refroidissement, appliquez une seule activation SED sur le muscle SCM. Touchez le RLN avec la pointe du SED. Après cinq secondes d’attente et de refroidissement, observez le changement EMG.Répétez l’essai pendant un temps de refroidissement de deux secondes, tout en observant le changement d’amplitude EMG. Procédez au test MTM en appliquant une seule activation SED au muscle SCM, pendant une seconde seulement. Touchez rapidement la surface activée du SED avec une autre position du SCM.Immédiatement après MTM, touchez le RLN avec la pointe du SED. Encore une fois, appliquez une seule activation SED au muscle SCM. Immédiatement, touchez le RLN avec la pointe du SED sans MTM.Si une diminution substantielle de l’amplitude EMG est observée, arrêtez l’expérience RLN et surveillez en permanence la réponse EMG en temps réel pendant au moins 20 minutes pour déterminer si la lésion RLN est réversible. Placez la caméra à une distance de 50 cm du tissu cible, à un angle de 60 degrés par rapport à la table expérimentale. Utilisez 5 mm comme épaisseur musculaire standard de la sangle pour l’activation du SED.Essuyez la surface des muscles des lanières porcines avec de la gaze sèche. Saisissez le muscle de la sangle sur toute la longueur de la lame à l’aide de SED. Après une seule activation, observez la température maximale affichée à l’écran pendant la mesure.Mesurez la longueur de la lame et l’écart thermique latéral de la ligne isotherme de 60 degrés Celsius après une seule activation. Lorsque la température la plus élevée à l’écran dépasse 60 degrés Celsius, enregistrez toute fumée et éclaboussure sur l’écran et répétez cinq mesures dans différentes zones. Répétez ces étapes après avoir saisi le muscle de la sangle avec un tiers antérieur de la longueur de la lame à l’aide de SED, et effectuez cinq mesures dans différentes zones.Pour les tâches en environnement humide, tremper les muscles de la sangle porcine dans de l’eau stérile pendant trois secondes juste avant l’activation du SED. Pour différentes zones, évaluez la propagation thermique latérale, la fumée et les éclaboussures, en saisissant le muscle de la sangle sur toute la longueur et la longueur antérieure d’un tiers de la lame à l’aide de SED. Après une seule activation SED avec toute la lame sur le muscle de la sangle, commencez à enregistrer le temps de refroidissement jusqu’à ce que la température la plus élevée sur l’écran soit inférieure à 60 degrés Celsius.Répétez cinq mesures dans différentes zones. Après une seule activation du SED avec toute la lame sur le muscle de la sangle, touchez rapidement la surface activée du SED avec une autre position du muscle de la sangle. Notez sa température immédiatement après avoir quitté le SED du muscle de la sangle avec la lame ouverte.Après cette étape, commencez à enregistrer le temps de refroidissement jusqu’à ce que la température la plus élevée à l’écran soit inférieure à 60 degrés Celsius. Présenter les paramètres de sécurité électrophysiologiques et thermographiques sous forme de tableau, avec la fumée et les éclaboussures marquées. En utilisant ce protocole, des tests d’activation électrophysiologique ont été effectués sur le RLN, du segment proximal au segment distal, à différentes distances, et le signal EMG a été surveillé pendant l’étude.Une étude de refroidissement électrophysiologique a également été réalisée sur le RLN. Les tests d’activation thermographique de la lame entière dans un environnement sec ont montré que la température d’activation maximale était supérieure à 60 degrés Celsius pendant l’activation. Au cours d’essais d’un tiers de pales dans un environnement sec, des éclaboussures ont été observées après l’activation.Les essais de pales entières dans l’environnement humide ont montré une propagation thermique latérale plus évidente par rapport à l’environnement sec. Alors que dans les tests de pales d’un tiers, la fumée est plus évidente par rapport à l’environnement sec. Les paramètres de sécurité électrophysiologiques et thermographiques ont été évalués dans cette étude et présentés sous forme de tableau.L’étude électrophysiologique a établi un paramètre critique pour les lésions nerveuses, et l’étude thermographique a établi un paramètre préventif pour le risque de lésion thermique. Grâce à l’interprétation des paramètres, les chirurgiens peuvent préserver une distance de sécurité et un temps de refroidissement suffisants dans les étapes chirurgicales de routine. D’autre part, l’étude thermographique peut être appliquée dans divers environnements activés tels que la propagation thermique, la fumée ou la pulvérisation de vagues, que le dispositif énergétique a générée.Cette étude peut également aider à évaluer le risque correspondant à différentes longueurs de serrage de la lame du dispositif énergétique. Nous nous attendons à ce que cette proposition et le modèle fournissent aux chercheurs, aux fabricants et aux chirurgiens la meilleure occasion d’étudier les effets thermiques et de définir les paramètres de sécurité de chaque dispositif énergétique nouvellement développé afin d’éviter les lésions thermiques récurrentes du nerf laryngé pendant les chirurgies de la thyroïde et de la parathyroïde.

Research

JoVE Journal

Medicine

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