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

Questo studio è stato supportato da sovvenzioni da Kaohsiung Medical University Hospital, Kaohsiung Medical University (KMUH109-9M44), Kaohsiung Municipal Siaogang Hospital / Kaohsiung Medical University Research Center sovvenzioni (KMHK-DK (C) 110009, I-109-04, H-109-05, I-108-02) e Ministero della Scienza e della Tecnologia (MOST 109-2628-B-037-014, MOST 110-2314-B-037-104-MY2, MOST 110-2314-B-037-120), Taiwan.

Gli esperimenti sugli animali sono stati approvati dall'Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) della Kaohsiung Medical University, Taiwan (protocollo n.: IACUC-110082).
1. Preparazione animale e anestesia
<ol><li>Condizioni per la selezione dei suini: selezionare suini Duroc-Landrace di età compresa tra 3 e 4 mesi e di peso compreso tra 18 e 30 kg.</li>
	<li>Preparazione prima dell'esperimento: digiunare i maiali per 8 ore senza cibo e 2 ore senza acqua prima dell'anestesia.</li>
	<li>Induzione dell'anestesia: somministrare 2 mg/kg di Tiletamina/Zolazepam per via intramuscolare 30 minuti prima dell'intervento chirurgico NOTA: Gli agenti bloccanti neuromuscolari non sono stati utilizzati durante l'induzione dell'anestesia.</li>
	<li>Selezione del tubo endotracheale: utilizzare un tubo endotracheale elettromiografico commerciale (EMG) da 6,0 mm (gli elettrodi di registrazione) nel modo clinicamente utilizzato di routine.</li>
	<li>Intubazione: lasciare che l'anestesista intubi gli elettrodi di registrazione con l'assistenza della laringoscopia diretta in posizione prona. In questo studio, il tubo endotracheale è stato fissato a 24 cm attraverso il monitoraggio dell'anidride carbonica end-tidal (etCO2) e l'auscultazione del torace per garantire la posizione appropriata del tubo.</li>
	<li>Manutenzione dell'anestesia: posizionare il maiale sulla schiena, estendere il collo e fissare il tubo endotracheale. Impostare il volume corrente su 8-12 ml/kg e una frequenza respiratoria da 15 a 20 respiri al minuto. Utilizzare dall'1% al 2% di sevoflurano per il mantenimento dell'anestesia generale. NOTA: Gli agenti bloccanti neuromuscolari non sono stati utilizzati durante il mantenimento dell'anestesia.</li>
	<li>Durante l'esperimento, oltre al monitoraggio continuo della temperatura corporea interna dell'animale, è importante assicurarsi che la temperatura sperimentale rientri in un intervallo appropriato. Se l'animale avverte un calo della temperatura corporea, deve essere fornito un supporto termico immediato come una coperta calda.</li>
</ol>2. Funzionamento animale (figura 1 e figura 2)
<ol><li>Verificare un piano chirurgico di anestesia.</li>
	<li>Incisione cutanea: eseguire un'incisione cervicale trasversale di 15 cm sulla pelle 1 cm sopra lo sterno (Figura 1A).</li>
	<li>Sollevare il lembo subplastysmal al livello dell'osso ioide.</li>
	<li>Separare i muscoli della cinghia tramite l'approccio della linea mediana e ritrarre lateralmente per visualizzare la cartilagine tiroidea, la cartilagine cricoide, gli anelli tracheali e la ghiandola tiroidea. NOTA: I bordi dei muscoli della cinghia devono essere sezionati con attenzione e ordinatamente per gli studi TG.</li>
	<li>Dopo l'esposizione, sezionare bilateralmente i muscoli sternocleidomastoidei (SCM) (Figura 1B). NOTA: I bordi degli SCM devono essere sezionati attentamente e ordinatamente per gli studi EP.</li>
	<li>Identificare, esporre e sezionare bilateralmente i nervi laringei ricorrenti (RLN) e i nervi vago (VN) (Figura 2). NOTA: IONM può aiutare in questo passaggio.</li>
	<li>Eseguire gli esperimenti di studi EP e TG seguendo il passo 4 e il passo 5.</li>
	<li>Dopo aver completato l'intero esperimento, tenere i suinetti sotto il 4% -6% di sevoflurano e eutanasia umana con un sovradosaggio di Tiletamine/Zolazepam (6 mg/kg).</li>
</ol>3. Informazioni e impostazioni dei dispositivi chirurgici per l'energia (SED)
<ol><li>Per i dettagli relativi ai SED fare riferimento alla Tabella dei Materiali. NOTA: Questo studio utilizza SED bipolari avanzati (indicati come dispositivo A) per dimostrare gli studi EP e TG.</li>
</ol>4. Studio elettrofisiologico (EP)
<ol><li>Impostazione IONM continua (Figura 3) NOTA: assicurarsi che gli elettrodi di registrazione siano intubati come indicato al punto 1.5.<ol><li>Installare gli elettrodi di terra all'esterno della ferita chirurgica per incisione.</li>
		<li>Installare gli elettrodi stimolanti: installare un elettrodo a stimolazione periodica automatica (APS) da 2,0 mm su un lato del VN.</li>
		<li>Collegare tutti gli elettrodi sulla scatola di interconnessione e verificare che la scatola di interconnessione sia collegata al sistema di monitoraggio (sistema di monitoraggio dell'integrità nervosa) e che il sistema di monitoraggio sia acceso (Figura 3A).</li>
		<li>Verificare che il sistema di monitoraggio mostri che gli elettrodi sono collegati correttamente.</li>
		<li>Seleziona la pagina Monitoraggio e fai clic su Impostazioni avanzate.</li>
		<li>Fare clic su APS per impostare Stimolazione APS su 1/min per la frequenza lenta, 1/s per la velocità veloce e Limiti allarme su 50% e 2000 μV per ampiezze e 10% per latenza. Quindi fare clic su OK per completare le impostazioni. Nota : l'impostazione di altre colonne dipende dallo sperimentatore.</li>
		<li>Fare clic su Acquisizione eventi nella colonna Eventi e impostare la soglia dell'evento su 100 μV. NOTA: nella Figura 3B vengono illustrati i passaggi del protocollo 4.1.5-4.1.7.</li>
		<li>Trova la colonna Vagus APS Stim e imposta la corrente di stimolazione su 1,0 mA. Fare clic su Baseline; una nuova finestra, Stabilire la linea di base APS, apparirà sul lato destro dello schermo.</li>
		<li>Immettere il titolo della sessione e i commenti della sessione. Selezionare il canale da testare e il sistema inizierà automaticamente a misurare 20 volte. L'ampiezza e la latenza della linea di base verranno calcolate e visualizzate automaticamente. Fare clic su Accetta se la linea di base è corretta. NOTA: nella Figura 3C vengono illustrati i passaggi del protocollo 4.1.8-4.1.9.</li>
		<li>Fare clic sull'icona Fast Forward nella colonna Vagus APS Stim per avviare un test. Dopo ogni esperimento EP, fai clic sull'icona Pulse per interrompere le registrazioni.</li>
		<li>Selezionare la pagina Report e impostare il formato di output del report per salvare il file su USB. NOTA: il report C-IONM di esempio è illustrato nella Figura 3D.</li>
	</ol></li>
	<li>Studio di attivazione EP (Figura 4)<ol><li>Sviluppare linee guida sperimentali prima di iniziare un esperimento. NOTA: La Figura 4A mostra un esempio di protocollo di studio di attivazione EP comune, che può essere regolato in base alle caratteristiche del SED. Per alcuni strumenti con cicli di attivazione, il singolo tempo di attivazione è un singolo ciclo di attivazione, per lo più compreso tra 2 e 4 s. La maggior parte dei SED non ha un ciclo di attivazione e il tempo di attivazione singolo è di 3 s.</li>
		<li>Test della distanza di attivazione a 5 mm:<ol><li>Applicare il SED sui tessuti molli a una distanza di 5 mm dall'RLN e attivare il SED (attivazione singola).</li>
			<li>Osservare il cambiamento EMG. Operare alla stessa distanza di attivazione tre volte a meno che non si verifichi una sostanziale variazione dell'ampiezza EMG. NOTA: La Figura 4B mostra il test della distanza di attivazione a 5 mm.</li>
		</ol></li>
		<li>Test della distanza di attivazione a 2 mm:<ol><li>Applicare il SED sui tessuti molli vicini all'RLN a 1 mm di distanza e attivare il SED (attivazione singola).</li>
			<li>Osservare il cambiamento EMG. Operare alla stessa distanza di attivazione tre volte a meno che non si verifichi una sostanziale variazione dell'ampiezza EMG.</li>
		</ol></li>
		<li>Test della distanza di attivazione a 1 mm:<ol><li>Applicare il SED sui tessuti molli a una distanza di 1 mm dall'RLN e attivare il SED (attivazione singola).</li>
			<li>Osservare il cambiamento EMG. Operare alla stessa distanza di attivazione tre volte a meno che non si verifichi una sostanziale variazione di ampiezza EMG</li>
		</ol></li>
		<li>Se si osserva una diminuzione sostanziale dell'ampiezza EMG durante i passaggi 4.2.2-4.2.4, interrompere l'esperimento RLN. Registrare l'EMG in tempo reale in modo continuo per 20-60 minuti per determinare se la lesione è reversibile. (Figura 4C)</li>
		<li>Registrare manualmente i risultati sperimentali come tabella (Tabella 1).</li>
	</ol></li>
	<li>Studio sul raffreddamento EP (Figura 5)<ol><li>Sviluppare linee guida sperimentali prima di iniziare un esperimento. NOTA: La Figura 5A mostra un esempio comune di protocollo di studio del raffreddamento EP, che può essere regolato in base alle caratteristiche del SED.</li>
		<li>Test del tempo di raffreddamento di 5 s:<ol><li>Applicare la singola attivazione del SED al muscolo SCM. Toccare l'RLN con la punta del SED dopo 5 secondi di attesa e raffreddamento.</li>
			<li>Osservare il cambiamento EMG. Operare allo stesso tempo di raffreddamento tre volte a meno che non si verifichi una sostanziale variazione di ampiezza EMG.</li>
		</ol></li>
		<li>Test del tempo di raffreddamento di 2 s:<ol><li>Applicare la singola attivazione del SED al muscolo SCM. Toccare l'RLN con la punta del SED dopo 2 secondi di attesa e raffreddamento.</li>
			<li>Osservare il cambiamento EMG. Operare allo stesso tempo di raffreddamento tre volte a meno che non si verifichi una sostanziale variazione di ampiezza EMG. NOTA: La Figura 5B mostra la prova del tempo di raffreddamento di 2 s.</li>
		</ol></li>
		<li>Procedere immediatamente con i test di manovra del tocco muscolare (MTM):<ol><li>Applicare la singola attivazione del SED al muscolo SCM. Toccare rapidamente (circa 1 s) la superficie attivata del SED con un'altra posizione dell'SCM (MTM, Figura 5C).</li>
			<li>Toccare l'RLN con la punta del SED immediatamente dopo MTM e osservare il cambiamento EMG. Operare allo stesso tempo di raffreddamento tre volte a meno che non si verifichi una sostanziale variazione di ampiezza EMG.</li>
		</ol></li>
		<li>Procedere immediatamente senza test di manovra muscolare (MTM):<ol><li>Applicare la singola attivazione del SED al muscolo SCM. Toccare immediatamente l'RLN con la punta del SED senza MTM.</li>
			<li>Osservare il cambiamento EMG. Azionare lo stesso tempo di raffreddamento tre volte a meno che non si verifichi una sostanziale variazione di ampiezza EMG. Se si osserva una diminuzione sostanziale dell'ampiezza EMG, seguire il punto 4.3.6.</li>
		</ol></li>
		<li>Se si osserva una sostanziale diminuzione dell'ampiezza EMG, interrompere l'esperimento RLN. Quindi, monitorare continuamente la risposta EMG in tempo reale per almeno 20 minuti per determinare se la lesione RLN è reversibile o meno. (Figura 5D)</li>
		<li>Registrare manualmente i risultati sperimentali come tabella (Tabella 2).</li>
	</ol></li>
</ol>5. Studio termografico (TG)
<ol><li>Configurare il sistema di imaging termico (Figura 6). NOTA: termocamera con sensibilità alla temperatura fino a un intervallo di temperatura compreso tra -20 °C e 650 °C. L'immagine viene aggiornata ogni secondo.<ol><li>Posizionare la telecamera a 50 cm dal tessuto target con un angolo di 60° rispetto al tavolo sperimentale (Figura 6A). NOTA: Nel campo operatorio, misurato da una termocamera, la temperatura viene visualizzata in base alla scala dei colori. La posizione con la temperatura più alta sullo schermo è contrassegnata da un segno "+" e viene visualizzata la temperatura corrispondente (Figura 6B)</li>
		<li>Selezionare Modalità video e premere il pulsante di acquisizione. NOTA: Le procedure monitorate dalla termocamera vengono continuamente registrate in forma video.</li>
	</ol></li>
	<li>Condurre la preparazione degli animali per lo studio TG:<ol><li>Registrare la temperatura di fondo dell'area sperimentale utilizzando la termocamera. La temperatura di fondo deve essere compresa tra 25 ± 2 °C (figura 6C). Se la temperatura di fondo supera questo intervallo, regolare la temperatura del condizionatore d'aria da laboratorio ed eseguire nuovamente il test.</li>
		<li>Spessore muscolare della cinghia standard per l'attivazione del SED: preparare i muscoli della cinghia per lo studio TG come descritto al punto 2.3. Lo spessore standard del muscolo della cinghia per l'attivazione del SED è di 5 mm (Figura 6D).</li>
	</ol></li>
	<li>Studio di attivazione TG (Figura 6 e Figura 7)<ol><li>Test in ambiente asciutto: pulire la superficie dei muscoli della cinghia suina con una garza asciutta.<ol><li>Test dell'intera lama in un ambiente asciutto (Figura 7A):<ol><li>Afferrare il muscolo della cinghia per tutta la lunghezza della lama usando il SED (Figura 6E).</li>
				<li>Valutare la temperatura massima di attivazione: dopo una singola attivazione, la temperatura massima viene visualizzata sullo schermo durante la misurazione (Figura 7B).</li>
				<li>Valutare la diffusione termica laterale: misurare il diametro della linea isotermica a 60 °C dopo una singola attivazione.</li>
				<li>Valutare fumo e schizzi: dopo una singola attivazione, quando la temperatura massima sullo schermo supera i 60 °C, registrare qualsiasi fumo e schizzi sullo schermo. Ripetere cinque misurazioni in aree diverse. NOTA: la temperatura massima di attivazione è stata valutata con test dell'intera lama solo in un ambiente asciutto.</li>
			</ol></li>
			<li>Un terzo (1/3) delle prove delle lame in un ambiente asciutto (Figura 7C):<ol><li>Afferrare il muscolo della cinghia con una lama anteriore di 1/3 di lunghezza usando il SED (Figura 6F). Valutare la diffusione termica laterale, il fumo e gli schizzi (Figura 7D) come descritto al punto 5.3.1.1. Ripetere cinque misurazioni in aree diverse.</li>
			</ol></li>
		</ol></li>
		<li>Test in ambiente umido: immergere i muscoli della cinghia suina in acqua sterile per 3 secondi poco prima dell'attivazione del SED.<ol><li>Test dell'intera lama in un ambiente umido (Figura 7E): afferrare il muscolo della cinghia a tutta lunghezza della lama usando il SED e valutare la diffusione termica laterale (Figura 7F), il fumo e gli schizzi come descritto al punto 5.3.1.1. Ripetere cinque misurazioni in aree diverse.</li>
			<li>Un terzo (1/3) dei test in un ambiente umido (Figura 7G): afferrare il muscolo della cinghia con una lama anteriore di 1/3 di lunghezza usando il SED e valutare la diffusione termica laterale, il fumo (Figura 7H) e gli schizzi come descritto al punto 5.3.1.1. Ripetere cinque misurazioni in aree diverse.</li>
		</ol></li>
		<li>Registrare manualmente i risultati sperimentali come tabella (Tabella 3).</li>
	</ol></li>
	<li>Studio di raffreddamento TG (Figura 8)<ol><li>Ambiente asciutto: pulire la superficie dei muscoli della cinghia suina con una garza asciutta come al punto 5.3.1. NOTA: Nello studio di raffreddamento TG, tutte le attivazioni sono state eseguite in un ambiente asciutto con attivazione dell'intera lama.</li>
		<li>Valutare il tempo di raffreddamento minimo senza MTM: dopo l'attivazione singola del SED con l'intera lama sul muscolo della cinghia, iniziare a registrare il tempo di raffreddamento fino a quando la temperatura massima sullo schermo è inferiore a 60 °C. Ripetere cinque misurazioni in aree diverse. NOTA: Quando si misurano il tempo di raffreddamento e la temperatura della lama SED dopo singola attivazione e MTM, coprire l'area muscolare attivata dal SED e l'area muscolare a contatto con MTM con una garza, poiché l'alta temperatura in queste aree verrà rilevata sullo schermo TG e interferirà con la temperatura che deve essere effettivamente misurata.</li>
		<li>Valutare la temperatura della lama dopo MTM: dopo una singola attivazione del SED con l'intera lama sul muscolo della cinghia, toccare rapidamente (~1 s) la superficie attivata del SED con un'altra posizione del muscolo della cinghia (Figura 8A). Quindi registrare la sua temperatura immediatamente dopo aver lasciato il SED dal muscolo della cinghia con la lama aperta (Figura 8B).</li>
		<li>Valutare il tempo minimo di raffreddamento con MTM: dopo il punto 5.4.3, quando la temperatura è superiore a 60 °C, iniziare a registrare il tempo di raffreddamento fino a quando la temperatura massima sullo schermo è inferiore a 60 °C. Ripetere cinque misurazioni in aree diverse.</li>
		<li>Registrare manualmente i risultati sperimentali come tabella (Tabella 4).</li>
	</ol></li>
</ol>6. Interpretazione dei dati
<ol><li>Presentare i parametri di sicurezza EP e TG sotto forma di tabella con fumo e spruzzi contrassegnati. NOTA: Qui, i parametri di sicurezza EP e TG del SED sono presentati sotto forma di tabella e il fumo e gli spruzzi sono contrassegnati rispettivamente con i simboli * e #. Negli studi EP e TG, il risultato finale elenca i dati massimi come nella tabella 5.</li>
</ol>

Gli autori dichiarano che la ricerca è stata condotta in assenza di relazioni commerciali o finanziarie che potrebbero essere interpretate come un potenziale conflitto di interessi.

Lo sviluppo dei SED si basa sull'aspettativa dei chirurghi tiroidei di raggiungere un'emostasi efficace durante la chirurgia della tiroide. Tuttavia, l'alta temperatura generata dal SED è un fattore di rischio che non può essere ignorato. Man mano che l'uso del SED diventa più comune, anche le lesioni termiche ai nervi diventeranno più comuni. Pertanto, è responsabilità dei chirurghi tiroidei che utilizzano il SED capire come utilizzare in sicurezza l'apparecchiatura. Tuttavia, non è consigliabile verificare ripetutamente i parametri di sicurezza attraverso tentativi ed errori nell'uomo; Pertanto, è stato dimostrato il valore degli esperimenti sugli animali. Inoltre, è necessario un processo standardizzato per qualificare e quantificare i possibili effetti termici dei SED15,17 per fornire al massimo ai chirurghi tiroidei le linee guida per eseguire operazioni in sicurezza.
In questo studio, diversi passaggi richiedono maggiore attenzione. Negli studi EP, gli agenti di blocco neuromuscolare potrebbero interferire con i segnali EMG durante il monitoraggio neurale e non sono stati utilizzati durante l'induzione e il mantenimento dell'anestesia. Negli studi TG, le fonti di calore diverse dai test SED devono essere rimosse. Quando le fonti di calore non possono essere rimosse (ad esempio, l'area di attivazione per lo studio del raffreddamento o il muscolo della cinghia dopo MTM), è necessario bloccare le fonti di calore non testate con una garza. Negli studi TG, la temperatura dei SED prima dell'attivazione deve essere confermata all'interno della temperatura di riferimento di fondo (25 ± 2 °C), altrimenti deve essere presa una misura di raffreddamento e la lama deve essere determinata come asciutta prima di iniziare l'esperimento.
Diversi studi precedenti hanno contribuito alla definizione dei parametri di sicurezza EP 15,37,38,39,40,41,42,43 e TG 31,32 di vari SED in studi di attivazione e raffreddamento in vari modelli di chirurgia tiroidea suina. Il protocollo attuale non solo integra l'esperienza passata, ma ottimizza e standardizza ulteriormente il processo. Nello studio EP, una volta che il SED è stato attivato senza una distanza critica di sicurezza o un tempo di raffreddamento sicuro, i nervi hanno subito lesioni irreversibili e rapide. Nello studio TG, abbiamo osservato il campo isotermico di 60 °C e la produzione di fumo / schizzi. I chirurghi possono comprendere meglio i modelli di diffusione termica in diversi ambienti di attivazione e diversi intervalli di presa.
Questo studio ha ancora alcune limitazioni. In primo luogo, la temperatura nell'ambiente non è la stessa della sala chirurgica e la temperatura del maialino non è la stessa della temperatura corporea di un essere umano. In secondo luogo, i risultati del modello suino potrebbero non essere applicabili a tutte le pratiche cliniche umane; lo studio sperimentale sugli animali non solo fornisce ai chirurghi informazioni SED che non possono essere ottenute dagli esseri umani, ma funge anche da preziosa piattaforma di ricerca per stabilire informazioni sulle lesioni termiche per i SED di nuova concezione in futuro. Queste informazioni possono aiutare i chirurghi a scegliere strumenti e strategie chirurgiche in grado di ridurre le lesioni termiche durante la chirurgia della tiroide e delle paratiroidi.
Questo articolo dimostra la procedura standard per l'utilizzo di esperimenti sugli animali in modo che i chirurghi della tiroide possano acquisire una comprensione più completa di (1) la distanza di attivazione sicura e il tempo di raffreddamento per i SED, (2) la temperatura massima generata dall'attivazione dei SED e (3) la diffusione termica laterale irregolare e il fumo / schizzi, che possono potenzialmente danneggiare il nervo.

L'emostasi efficiente è un problema molto importante nella chirurgia della tiroide e delle paratiroidi. Negli ultimi decenni, uno dei più importanti progressi nella chirurgia della tiroide e delle paratiroidi è stato lo sviluppo di dispositivi energetici chirurgici (SED)1. I SED forniscono emostasi più efficiente rispetto alla tecnica convenzionale clamp-and-tie in aree con ricco apporto di sangue, che riduce la perdita di sangue intraoperatoria e il tempo di operazione2, l'ipocalcemia postoperatoria3 e l'ematoma postoperatorio 4 potenzialmente letale. I SED sono stati utilizzati nel 65,7% dei pazienti con tiroidectomia negli studi recenti5 e l'uso annuale di SED aumenta ogni anno.
Tuttavia, i SED non si sono dimostrati superiori alle tecniche convenzionali in termini di lesioni ricorrenti del nervo laringeo (RLN) nella chirurgia tiroidea e paratiroidea 4,6,7. La lesione termica e la diffusione termica laterale al RLN si verificano spesso inaspettatamente quando un SED viene attivato vicino al nervo e questo tipo di lesione è solitamente grave e irreversibile. Rispetto alla trazione meccanica o alla lesione nervosa da compressione, la lesione termicamente del nervo ha meno distorsione della struttura esterna ma danni più gravi all'endoneurium interno, compresa la guaina mielinica e l'assone 8,9,10,11. Questo tipo di lesione non solo ha difficoltà a riacquistare la normale funzione, ma è anche meno reversibile nella sequenza clinica rispetto alla lesione da trazione10,12. Inoltre, la lesione termica è spesso invisibile al chirurgo e può non essere riconosciuta nel corso dell'intervento chirurgico13,14. Pertanto, i chirurghi dovrebbero considerare gli effetti termici del SED per evitare lesioni termiche RLN durante la chirurgia della tiroide e delle paratiroidi.
I modelli suini sono più comunemente usati per la ricerca RLN perché l'anatomia e la fisiologia dei suini sono molto simili a quelle degli esseri umani 15,16,17,18,19,20. Il modello suino sperimentale consente una facile manipolazione, è ampiamente disponibile ed è conveniente9. Per le informazioni elettrofisiologiche (EP), il neuromonitoraggio intraoperatorio (IONM) è utile per rilevare i meccanismi di lesione nervosa e prevedere la funzione postoperatoria delle corde vocali 21,22,23,24,25,26,27. Inoltre, l'IONM continuo (CIONM) consente la diagnosi precoce di lesioni nervose dopo procedure ad alto rischio perché può immediatamente feedback per la funzione nervosa utilizzando la stimolazione vagale ripetitiva28,29,30. Gli studi sull'attivazione e il raffreddamento dell'EP possono determinare la distanza di attivazione sicura del SED dall'RLN e il tempo di raffreddamento sicuro dopo l'attivazione del SED prima di contattare l'RLN. Per le informazioni termografiche, una termocamera è utile per valutare la variazione di temperatura (attivazione e raffreddamento) e la regione ipertermica può essere visualizzata dopo le attivazioni SED 31,32,33,34,35. In uno studio precedente, la lesione termica RLN si è verificata quando la temperatura del tessuto ha raggiunto la temperatura critica di 60 ° C nel modello CIONM36 suino. Gli studi sull'attivazione e il raffreddamento della TG possono determinare la distanza di diffusione termica laterale, il verificarsi di fumo e spruzzi e il cambiamento di temperatura durante il raffreddamento con o senza la manovra del tocco muscolare (MTM). Per applicare in modo sicuro il SED nella chirurgia tiroidea / paratiroide, questo articolo introduce uno studio sperimentale su modello suino per studiare i parametri di sicurezza EP e TG dei SED secondo procedure standardizzate.

<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

Nella chirurgia della tiroide e delle paratiroidi, i dispositivi energetici chirurgici (SED) forniscono un'emostasi più efficiente rispetto all'emostasi convenzionale clamp-and-tie in aree con ricco apporto di sangue. Tuttavia, quando un SED viene attivato vicino al nervo laringeo ricorrente (RLN), il calore generato dal SED può danneggiare irreversibilmente il nervo. Per applicare in modo sicuro i SED nella chirurgia tiroidea / paratiroidea, questo articolo introduce studi sperimentali su modelli suini per studiare i parametri di sicurezza di attivazione e raffreddamento dei SED nelle procedure elettrofisiologiche standardizzate (EP) e termografiche (TG), rispettivamente. Negli esperimenti sui parametri di sicurezza EP, il neuromonitoraggio intraoperatorio continuo (C-IONM) viene applicato per dimostrare la funzione RLN in tempo reale. Lo studio di attivazione EP valuta la distanza di attivazione sicura dei SED; lo studio di raffreddamento EP valuta il tempo di raffreddamento sicuro dei SED. Nell'esperimento sui parametri di sicurezza TG, una termocamera viene utilizzata per registrare la variazione di temperatura dopo l'attivazione del SED. Lo studio di attivazione TG valuta la distanza di diffusione termica laterale dopo l'attivazione del SED in un ambiente secco o umido e se vengono generati fumo e schizzi; lo studio di raffreddamento TG valuta il tempo di raffreddamento. Ciò contribuirà a stabilire i parametri di sicurezza dei SED di nuova concezione utilizzati nella chirurgia tiroidea / paratiroidea e fornirà linee guida di sicurezza per evitare lesioni RLN e complicanze correlate.

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

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

L'applicazione sicura di dispositivi energetici chirurgici di nuova concezione nella chirurgia tiroidea / paratiroidea attira l'attenzione dei chirurghi. I modelli sperimentali animali possono evitare prove ed errori non necessari nella chirurgia umana. Questo rapporto mira a dimostrare metodi elettrofisiologici e termografici per valutare i parametri di sicurezza dei SED nella chirurgia tiroidea / paratiroide.

Studio dei parametri di sicurezza elettrofisiologica e termografica di dispositivi chirurgici energetici durante la chirurgia tiroidea e paratiroidea in un modello suino

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

Negli ultimi anni, i dispositivi energetici chirurgici sono ampiamente utilizzati durante la chirurgia della tiroide e delle paratiroidi. Oltre all'emostasi, sono anche usati per tagliare, afferrare e dividere i tessuti. Tuttavia, il calore generato dal dispositivo può causare lesioni termiche al nervo laringeo ricorrente.Pertanto, è necessario qualificare e quantificare il possibile effetto termico di questo dispositivo comunemente utilizzato per primo durante l'intervento chirurgico. Non è consigliabile verificare ripetutamente i parametri di sicurezza attraverso tentativi ed errori sugli esseri umani con i dispositivi energetici chirurgici di nuova concezione. In confronto, gli esperimenti sugli animali hanno un vantaggio significativo.Le situazioni chirurgiche per applicare un dispositivo chirurgico energetico sono diverse e i parametri di sicurezza sviluppati per la simulazione di scenari negli studi sugli animali hanno invertito il valore per l'uso clinico. Con l'avanzare della tecnologia, i dispositivi di nuova concezione continueranno ad emergere. I metodi sperimentali possono valutare i vantaggi e le restrizioni dei dispositivi prima delle loro prime applicazioni cliniche da parte dei chirurghi.Pertanto, proponiamo questo protocollo per fornire ai ricercatori una progettazione strutturale, materiali specializzati e le procedure standardizzate per rendere possibile la riproduzione dei parametri nel proprio laboratorio. Per iniziare, selezionare suini Duroc-Landrace di età da tre a quattro mesi e peso da 18 a 30 chilogrammi. Dopo l'anestesia, praticare un'incisione cervicale trasversale lunga 15 cm sulla pelle, un centimetro sopra lo sterno.Separare i muscoli della cinghia con l'approccio della linea mediana e ritrarre lateralmente per visualizzare la cartilagine tiroidea, la cartilagine cricoide, gli anelli tracheali e la ghiandola tiroidea. Quindi, sezionare bilateralmente i muscoli sternocleidomastoidei. Esporre e sezionare lungo i nervi laringei ricorrenti e i nervi vago bilateralmente.In primo luogo, installare gli elettrodi di terra all'esterno della ferita chirurgica dell'incisione. Quindi, installare una stimolazione periodica automatica da 2,0 mm, o elettrodo APS, su un lato del nervo vago. Collegare tutti gli elettrodi attraverso la scatola di interconnessione al sistema di monitoraggio e assicurarsi che gli elettrodi siano collegati correttamente.Trova la colonna "Vagus APS Stim" e imposta la corrente di stimolazione a 1,0 milliampere. Fare clic sulla linea di base. Una nuova finestra denominata "Stabilire la linea di base APS" apparirà sul lato destro dello schermo.Immettere il titolo della sessione e i commenti della sessione. Selezionare il canale da testare, sul quale il sistema inizia automaticamente a misurare 20 volte. L'ampiezza e la latenza della linea di base vengono calcolate e visualizzate automaticamente.Fare clic su accetta" se la linea di base è corretta. Fare clic sull'icona di avanzamento rapido nella colonna "Vagus APS Stim" per avviare un test. Dopo ogni esperimento di elettrofisiologia, fare clic sull'icona dell'impulso per interrompere le registrazioni.Selezionare la pagina Report e impostare il formato di output del report per salvare il file. Quindi, applicare il dispositivo chirurgico, o SED, ai tessuti molli a una distanza di 5 mm dall'RLN e attivare il dispositivo. Osservare il cambiamento di EMG e operare alla stessa distanza di attivazione tre volte, a meno che non si verifichi un cambiamento sostanziale nell'ampiezza dell'EMG.Quindi, applicare il SED sui tessuti molli a una distanza di 2 mm dall'RLN e attivare il SED. Ripetere questo passaggio, con il SED posizionato a una distanza di 1 mm dall'RLN. Se durante questi passaggi si osserva una sostanziale diminuzione dell'ampiezza dell'EMG, interrompere l'esperimento e registrare l'EMG in tempo reale continuamente per 20-60 minuti per determinare se la lesione è reversibile e registrare i risultati come tabella.Per i test del tempo di raffreddamento, applicare l'attivazione di un singolo SED al muscolo SCM. Toccare l'RLN con la punta del SED. Dopo cinque secondi di attesa e raffreddamento, osservare il cambiamento EMG.Ripetere il test per un tempo di raffreddamento di due secondi, osservando la variazione dell'ampiezza EMG. Procedere con il test MTM applicando l'attivazione di un singolo SED al muscolo SCM, solo per un secondo. Toccare rapidamente la superficie attivata del SED con un'altra posizione dell'SCM.Subito dopo MTM, toccare l'RLN con la punta del SED. Ancora una volta, applicare l'attivazione di un singolo SED al muscolo SCM. Toccare immediatamente l'RLN con la punta del SED senza MTM.Se si osserva una sostanziale diminuzione dell'ampiezza dell'EMG, interrompere l'esperimento RLN e monitorare continuamente la risposta EMG in tempo reale per almeno 20 minuti per determinare se la lesione RLN è reversibile. Posizionare la fotocamera a una distanza di 50 cm dal tessuto target, con un angolo di 60 gradi dal tavolo sperimentale. Utilizzare 5 mm come spessore muscolare della cinghia standard per l'attivazione del SED.Pulire la superficie dei muscoli della cinghia suina con una garza asciutta. Afferrare il muscolo della cinghia per tutta la lunghezza della lama usando SED. Dopo una singola attivazione, osservare la temperatura massima visualizzata sullo schermo durante la misurazione.Misurare la lunghezza della lama e la diffusione termica laterale della linea isotermica a 60 gradi Celsius dopo una singola attivazione. Quando la temperatura massima sullo schermo supera i 60 gradi Celsius, registrare qualsiasi fumo e schizzi sullo schermo e ripetere cinque misurazioni in aree diverse. Ripetere questi passaggi dopo aver afferrato il muscolo della cinghia con una lunghezza anteriore di un terzo della lama utilizzando SED ed eseguire cinque misurazioni in aree diverse.Per le attività in ambiente umido, immergere i muscoli della cinghia suina in acqua sterile per tre secondi appena prima dell'attivazione del SED. Per diverse aree, valutare la diffusione termica laterale, il fumo e gli schizzi, afferrando il muscolo della cinghia per tutta la lunghezza e la lunghezza anteriore di un terzo della lama usando SED. Dopo l'attivazione di un singolo SED con l'intera lama sul muscolo della cinghia, iniziare a registrare il tempo di raffreddamento fino a quando la temperatura massima sullo schermo è inferiore a 60 gradi Celsius.Ripetere cinque misurazioni in aree diverse. Dopo una singola attivazione del SED con l'intera lama sul muscolo della cinghia, toccare rapidamente la superficie attivata del SED con un'altra posizione del muscolo della cinghia. Registrare la sua temperatura immediatamente dopo aver lasciato il SED dal muscolo della cinghia con la lama aperta.Dopo questo passaggio, inizia a registrare il tempo di raffreddamento fino a quando la temperatura massima sullo schermo è inferiore a 60 gradi Celsius. Presentare i parametri di sicurezza elettrofisiologici e termografici in forma di tabella, con fumo e schizzi contrassegnati. Utilizzando questo protocollo, sono stati eseguiti test di attivazione elettrofisiologica sull'RLN, dal segmento prossimale a quello distale, a diverse distanze, e il segnale EMG è stato monitorato durante lo studio.Uno studio di raffreddamento elettrofisiologico è stato eseguito anche sul RLN. I test di attivazione termografica dell'intera lama in un ambiente asciutto hanno mostrato che la temperatura massima di attivazione era superiore a 60 gradi Celsius durante l'attivazione. Durante i test di un terzo della lama in un ambiente asciutto, sono stati osservati schizzi dopo l'attivazione.I test dell'intera lama in ambiente umido hanno mostrato una diffusione termica laterale più evidente rispetto all'ambiente secco. Mentre nei test delle lame di un terzo, il fumo è più evidente rispetto all'ambiente secco. I parametri di sicurezza elettrofisiologici e termografici sono stati valutati in questo studio e presentati come tabella.Lo studio elettrofisiologico ha stabilito un parametro critico per le lesioni nervose e lo studio termografico ha stabilito un parametro preventivo per il rischio di lesioni termiche. Attraverso l'interpretazione dei parametri, i chirurghi possono mantenere una distanza di sicurezza e un tempo di raffreddamento sufficienti nelle fasi chirurgiche di routine. D'altra parte, lo studio termografico può essere applicato in diversi ambienti attivati come diffusione termica, fumo o spruzzi d'onda, che il dispositivo energetico ha generato.Questo studio può anche aiutare a valutare il rischio corrispondente alle diverse lunghezze di serraggio dalla lama del dispositivo energetico. Ci aspettiamo che questa proposta e il modello forniscano ai ricercatori, ai produttori e ai chirurghi la migliore opportunità per studiare gli effetti termici e definire i parametri di sicurezza di ciascun dispositivo energetico di nuova concezione per evitare la lesione termica ricorrente del nervo laringeo durante gli interventi chirurgici alla tiroide e alle paratiroidi.

Research

JoVE Journal

Medicine

Monitoring of Systemic and Hepatic Hemodynamic Parameters in Mice

Monitoraggio della sistemici e epatica parametri emodinamici nei topi

The use of mouse models in experimental research is of enormous importance for the study of hepatic physiology and pathophysiological disturbances. ...

Ricerca

Medicina

Heterotopic Renal Autotransplantation in a Porcine Model: A Step-by-Step Protocol

Eterotopico renale Autotrapianto in un modello di suino: un protocollo Step-by-Step

Kidney transplantation is the treatment of choice for patients suffering from end-stage renal disease. It offers better life expectancy and higher quality ...

Surgical Angiogenesis in Porcine Tibial Allotransplantation: A New Large Animal Bone Vascularized Composite Allotransplantation Model

Chirurgica dell'angiogenesi in porcina Allotransplantation Tibial: un nuovo grande osso animale vascolarizzato Allotransplantation composito modello

Segmental bone loss resulting from trauma, infection malignancy and congenital anomaly remains a major reconstructive challenge. Current therapeutic ...

Use of Two Intracorporeal Ventricular Assist Devices As a Total Artificial Heart

Utilizzo di due dispositivi di assistenza ventricolare intracorporea come un cuore artificiale totale

Mechanical circulatory support (MCS) has been introduced as a viable alternative to heart transplantation primarily through the use of intracorporeal ...

An Anatomical Study of Nerves at Risk During Minimally Invasive Hallux Valgus Surgery

Uno studio anatomico dei nervi a rischio durante mininvasiva alluce valgo chirurgia

The growing popularity of minimally invasive surgical (MIS) procedures makes it necessary that new anatomical references arise, to aid in tridimensional ...

Intra-Operative Neural Monitoring of Thyroid Surgery in a Porcine Model

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

Intraoperative injury to the recurrent laryngeal nerve (RLN) can cause vocal cord paralysis, which interferes with speech and can potentially interfere ...

A Pre-Clinical Porcine Model of Orthotopic Heart Transplantation

Un modello pre-clinico di trapianto di cuore ortotopico

Fifty-years following the first successful report, cardiac transplantation remains the gold-standard treatment for eligible patients with advanced heart ...

An In Vivo Mouse Model of Total Intravenous Anesthesia During Cancer Resection Surgery

An In Vivo Mouse Model of Total Intravenous Anesthesia During Cancer Resection Surgery

Un modello murino in vivo di anestesia endovenosa totale durante la chirurgia di resezione del cancro

Anesthesia is a routine component of cancer care that is used for diagnostic and therapeutic procedures. The anesthetic technique has recently been ...

Left Lung Orthotopic Transplantation in a Juvenile Porcine Model for ESLP

Trapianto ortotopico di polmone sinistro in un modello suino giovane per ESLP

Lung transplantation is the gold-standard treatment for end-stage lung disease, with over 4,600 lung transplantations performed worldwide annually. ...