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

Это исследование было поддержано грантами Гаосюнской медицинской университетской больницы, Гаосюнского медицинского университета (KMUH109-9M44), грантов Гаосюнской муниципальной больницы Сяоган / Исследовательского центра Гаосюнского медицинского университета (KMHK-DK(C)110009, I-109-04, H-109-05, I-108-02) и Министерства науки и технологий (MOST 109-2628-B-037-014, MOST 110-2314-B-037-104-MY2, MOST 110-2314-B-037-120), Тайвань.

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Разработка СЭД основана на ожидании тиреоидных хирургов достижения эффективного гемостаза во время операции на щитовидной железе. Однако высокая температура, создаваемая СЭД, является фактором риска, который нельзя игнорировать. По мере того, как использование СЭД становится все более распространенным, термическое повреждение нервов также становится более распространенным. Таким образом, хирурги щитовидной железы, использующие СЭД, несут ответственность за понимание того, как безопасно работать с оборудованием. Однако не рекомендуется многократно проверять параметры безопасности методом проб и ошибок на людях; Таким образом, была показана ценность экспериментов на животных. Кроме того, необходим стандартизированный процесс для квалификации и количественной оценки возможных тепловых эффектов СЭД15,17, чтобы максимально предоставить хирургам-щитовидным железам рекомендации по безопасному выполнению операций.
В этом исследовании несколько этапов требуют большего внимания. В исследованиях EP агенты нервно-мышечной блокады могли мешать сигналам ЭМГ во время нейронного мониторинга и не использовались во время индукции и поддержания анестезии. В исследованиях ТГ следует удалить источники тепла, отличные от тестов SED. Когда источники тепла не могут быть удалены (например, область активации для охлаждения исследования или ремешка мышц после MTM), необходимо заблокировать непроверенные источники тепла марлей. В исследованиях ТГ температура СЭД перед активацией должна быть подтверждена в пределах фоновой эталонной температуры (25 ± 2 °C), в противном случае следует принять меры по охлаждению, и перед началом эксперимента следует определить, что лезвие сухое.
Несколько предыдущих исследований внесли свой вклад в определение параметров безопасности EP 15,37,38,39,40,41,42,43 и TG 31,32 различных SED в исследованиях активации и охлаждения в различных моделях хирургии щитовидной железы свиней. Текущий протокол не только интегрирует прошлый опыт, но и дополнительно оптимизирует и стандартизирует процесс. В исследовании EP, как только СЭД была активирована без безопасного критического расстояния или безопасного времени охлаждения, нервы столкнулись с необратимым и быстрым повреждением. В исследовании TG мы наблюдали изотермическое поле 60 °C и образование дыма/брызг. Хирурги могут лучше понять паттерны теплового распространения в различных средах активации и разных диапазонах захвата.
Это исследование все еще имеет несколько ограничений. Во-первых, температура в окружающей среде не такая, как в операционной, а температура поросенка не такая, как температура тела человека. Во-вторых, результаты свиной модели могут быть применимы не ко всем клиническим практикам человека; экспериментальное исследование на животных не только предоставляет хирургам информацию о СЭД, которая не может быть получена от людей, но также служит ценной исследовательской платформой для получения информации о термических повреждениях для недавно разработанных СЭД в будущем. Эта информация может помочь хирургам выбрать инструменты и хирургические стратегии, которые могут уменьшить термическую травму во время операций на щитовидной и паращитовидных железах.
В этой статье демонстрируется стандартная процедура использования экспериментов на животных, чтобы хирурги щитовидной железы могли получить более полное представление о (1) безопасном расстоянии активации и времени охлаждения для СЭД, (2) максимальной температуре, генерируемой активацией СЭД, и (3) нерегулярном боковом тепловом распространении и дыме / брызгах, которые потенциально могут повредить нерв.

Эффективный гемостаз является очень важным вопросом в хирургии щитовидной железы и паращитовидных желез. В последние десятилетия одним из наиболее значительных достижений в хирургии щитовидной железы и паращитовидных желез стала разработка хирургических энергетических устройств (СЭД)1. СЭД обеспечивают более эффективный гемостаз, чем традиционная техника зажима и стяжки в областях с богатым кровоснабжением, что снижает интраоперационную кровопотерю и время операции2, послеоперационную гипокальциемию3 и опасную для жизни послеоперационную гематому4. Сообщается, что SED используются у 65,7% пациентов с тиреоидэктомией в недавних исследованиях5, и ежегодное использование SED увеличивается с каждым годом.
Тем не менее, не было доказано, что SED превосходят традиционные методы с точки зрения рецидивирующего повреждения гортанного нерва (RLN) в хирургии щитовидной железы и паращитовидных желез 4,6,7. Термическая травма и латеральное тепловое распространение на RLN часто возникают неожиданно, когда СЭД активируется вблизи нерва, и этот тип травмы обычно является тяжелым и необратимым. По сравнению с механическим вытяжением или компрессионным повреждением нерва, термическое повреждение нерва имеет меньшее искажение внешней структуры, но более серьезное повреждение внутреннего эндоневрия, включая миелиновую оболочку и аксон 8,9,10,11. Этот вид травмы не только испытывает трудности с восстановлением нормальной функции, но и менее обратим в клинической последовательности, чем тракционная травма10,12. Кроме того, термическая травма часто незаметна для хирурга и может быть нераспознана в ходе операции13,14. Таким образом, хирурги должны учитывать тепловые эффекты СЭД, чтобы избежать термической травмы RLN во время операций на щитовидной и паращитовидных железах.
Модели свиней чаще всего используются для исследований RLN, потому что анатомия и физиология свиней очень похожи на человеческие 15,16,17,18,19,20. Экспериментальная модель свиньи проста в обращении, широко доступна и экономически эффективна9. Для получения электрофизиологической информации (EP) интраоперационный нейромониторинг (IONM) полезен для выявления механизмов повреждения нервов и прогнозирования послеоперационной функции голосовых связок 21,22,23,24,25,26,27. Кроме того, непрерывная ИОНМ (CIONM) позволяет раннее выявление повреждения нерва после процедур с высоким риском, поскольку она может немедленно получать обратную связь о функции нерва с помощью повторяющейся стимуляции блуждающего нерва28,29,30. Исследования активации и охлаждения EP могут определить безопасное расстояние активации SED от RLN и безопасное время охлаждения после активации SED до контакта с RLN. Для получения тепловизионной информации тепловизионная камера полезна для оценки изменения температуры (активация и охлаждение), а гипертермическая область может быть визуализирована после активации СЭД 31,32,33,34,35. В предыдущем исследовании термическая травма RLN произошла, когда температура тканей достигла критической температуры 60 ° C в моделиCIONM свиней 36. Исследования активации и охлаждения ТГ могут определить боковое расстояние теплового разброса, возникновение дыма и брызг, а также изменение температуры во время охлаждения с маневром мышечного касания (MTM) или без него. Чтобы безопасно применять СЭД в хирургии щитовидной железы / паращитовидных желез, в этой статье представлено экспериментальное модельное исследование свиней для изучения параметров безопасности ВП и ТГ СЭД в соответствии со стандартизированными процедурами.

<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

В хирургии щитовидной железы и паращитовидных желез хирургические энергетические устройства (SED) обеспечивают более эффективный гемостаз, чем обычный гемостаз с зажимом и галстуком в областях с богатым кровоснабжением. Однако, когда СЭД активируется вблизи возвратного гортанного нерва (ЛНП), тепло, выделяемое СЭД, может необратимо повредить нерв. Чтобы безопасно применять СЭД в хирургии щитовидной железы / паращитовидных желез, в этой статье представлены экспериментальные модельные исследования свиней для изучения параметров безопасности активации и охлаждения СЭД в стандартизированных электрофизиологических (ЭП) и термографических (ТГ) процедурах соответственно. В экспериментах по параметрам безопасности EP применяется непрерывный интраоперационный нейромониторинг (C-IONM) для демонстрации функции RLN в режиме реального времени. Исследование активации EP оценивает безопасную дистанцию активации SED; исследование охлаждения EP оценивает безопасное время охлаждения СЭД. В эксперименте с параметрами безопасности TG тепловизионная камера используется для регистрации изменения температуры после активации SED. Исследование активации ТГ оценивает боковое расстояние теплового распространения после активации СЭД в сухой или влажной среде, а также наличие дыма и брызг; исследование охлаждения TG оценивает время охлаждения. Это поможет установить параметры безопасности недавно разработанных СЭД, используемых в хирургии щитовидной железы / паращитовидных желез, и предоставит рекомендации по безопасности, чтобы избежать травмы ВЛН и связанных с ней осложнений.

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

Безопасное применение недавно разработанных хирургических энергетических устройств в хирургии щитовидной железы / паращитовидных желез привлекает внимание хирургов. Экспериментальные модели на животных могут избежать ненужных проб и ошибок в хирургии человека. Этот отчет направлен на демонстрацию электрофизиологических и термографических методов оценки параметров безопасности СЭД в хирургии щитовидной железы / паращитовидных желез.

Исследование электрофизиологических и термографических параметров безопасности хирургических энергетических устройств при операциях на щитовидной и паращитовидных железах на модели свиней

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

В последние годы хирургические энергетические устройства широко используются при хирургии щитовидной железы и паращитовидных желез. Помимо гемостаза, они также используются для разрезания, захвата и разделения тканей. Однако тепло, выделяемое устройством, может вызвать тепловое повреждение возвратного гортанного нерва.Поэтому необходимо квалифицировать и количественно оценить возможный тепловой эффект этого устройства, которое обычно используется в первую очередь во время операции. Не рекомендуется многократно проверять параметры безопасности методом проб и ошибок на людях с помощью недавно разработанных хирургических энергетических устройств. Для сравнения, эксперименты на животных имеют значительное преимущество.Хирургические ситуации с применением хирургического энергетического устройства разнообразны, а параметры безопасности, разработанные для сценарного моделирования в исследованиях на животных, имеют обратное значение для клинического использования. По мере развития технологий будут появляться новые устройства. Экспериментальные методы позволяют оценить преимущества и ограничения устройств до их первого клинического применения хирургами.Поэтому мы предлагаем этот протокол, чтобы предоставить исследователям структурный дизайн, специализированные материалы и стандартизированные процедуры, чтобы сделать возможным воспроизведение параметров в их собственной лаборатории. Для начала отбирают свиней породы дюрок-ландрас в возрасте от трех до четырех месяцев и весом от 18 до 30 килограммов. После анестезии сделайте поперечный шейный разрез длиной 15 сантиметров на коже, на один сантиметр выше грудины.Разделите мышцы ремня по средней линии и втяните вбок, чтобы визуализировать щитовидный хрящ, перстневидный хрящ, кольца трахеи и щитовидную железу. Затем рассеките грудино-ключично-сосцевидные мышцы с двусторонней стороны. Обнажают и рассекают вдоль возвратных гортанных нервов и блуждающих нервов с двусторонней стороны.Во-первых, установите заземляющие электроды за пределами раны хирургического разреза. Затем установите 2,0 мм автоматическую периодическую стимуляцию или электрод APS на одной стороне блуждающего нерва. Подключите все электроды через соединительную коробку к системе контроля и убедитесь, что электроды подключены правильно.Найдите столбец «Vagus APS Stim» и установите ток стимуляции на 1,0 миллиампера. Нажмите на базовую линию. В правой части экрана появится новое окно с именем Установление APS Baseline».Введите название сеанса и комментарии к сеансу. Выберите канал для тестирования, по которому система автоматически начнет измерение 20 раз. Базовая амплитуда и задержка автоматически вычисляются и отображаются.Нажмите на принять"если базовый уровень правильный. Нажмите на значок перемотки вперед в столбце Vagus APS Stim, чтобы начать тест. После каждого электрофизиологического эксперимента нажимайте на значок импульса, чтобы остановить запись.Выберите страницу «Отчеты» и установите выходной формат отчета для сохранения файла. Затем нанесите хирургическое устройство, или SED, на мягкие ткани на расстоянии 5 мм от RLN и активируйте устройство. Наблюдайте за изменением ЭМГ и трижды работайте на одном и том же расстоянии активации, если только не произойдет существенного изменения амплитуды ЭМГ.Затем нанесите SED на мягкие ткани на расстоянии 2 мм от RLN и активируйте SED. Повторите этот шаг, расположив SED на расстоянии 1 мм от RLN. Если во время этих этапов наблюдается существенное снижение амплитуды ЭМГ, остановите эксперимент и запишите ЭМГ в реальном времени непрерывно в течение 20-60 минут, чтобы определить, является ли травма обратимой, и запишите результаты в виде таблицы.Для тестирования времени охлаждения примените однократную активацию SED к мышце SCM. Коснитесь RLN кончиком СЕП. После пяти секунд ожидания и охлаждения наблюдайте за изменением ЭМГ.Повторите тест в течение двух секунд, наблюдая при этом за изменением амплитуды ЭМГ. Продолжите тест MTM, применив однократную активацию SED к мышце SCM только на одну секунду. Быстро прикоснитесь к активированной поверхности SED другим положением SCM.Сразу после MTM коснитесь RLN наконечником SED. Опять же, примените однократную активацию SED к мышце SCM. Сразу же прикоснитесь к RLN наконечником SED без MTM.Если наблюдается существенное снижение амплитуды ЭМГ, остановите эксперимент RLN и непрерывно контролируйте реакцию ЭМГ в реальном времени в течение не менее 20 минут, чтобы определить, является ли повреждение RLN обратимым. Разместите камеру на расстоянии 50 см от ткани-мишени, под углом 60 градусов от экспериментального стола. Используйте 5 мм в качестве стандартной толщины мышц ремешка для активации SED.Протрите поверхность мышц свиного ремня сухой марлей. Возьмитесь за мышцу ремешка по всей длине лезвия с помощью SED. После однократной активации соблюдайте максимальную температуру, отображаемую на экране во время измерения.Измерьте длину лезвия и боковой тепловой разброс изотермической линии 60 градусов Цельсия после однократной активации. Когда самая высокая температура на экране превысит 60 градусов по Цельсию, запишите любой дым и брызги на экране и повторите пять измерений в разных областях. Повторите эти шаги после захвата мышцы ремешка передней длиной в одну треть лезвия с помощью SED и выполните пять измерений в разных областях.Для задач во влажной среде замочите мышцы ремешка свиньи в стерильной воде на три секунды непосредственно перед активацией SED. Для различных областей оцените боковое тепловое распространение, дым и брызги, захватив мышцу ремешка на всю длину и переднюю треть длины лезвия с помощью SED. После однократной активации SED всем лезвием на мышце ремешка начните запись времени охлаждения до тех пор, пока максимальная температура на экране не станет менее 60 градусов по Цельсию.Повторите пять измерений в разных областях. После однократной активации СЭД всем лезвием на мышце ремешка быстро прикоснитесь к активированной поверхности СЭД другим положением мышцы ремешка. Запишите его температуру сразу после выхода из СЭД из мышцы ремешка с открытым лезвием.После этого шага начните записывать время охлаждения до тех пор, пока максимальная температура на экране не станет менее 60 градусов по Цельсию. Электрофизиологические и термографические параметры безопасности представить в виде таблицы с маркировкой дыма и брызг. С помощью этого протокола проводились электрофизиологические активационные тесты на RLN, от проксимального до дистального сегментов, на разных расстояниях, и во время исследования контролировался сигнал ЭМГ.Также было проведено исследование электрофизиологического охлаждения на RLN. Термографические испытания активации всего лезвия в сухой среде показали, что максимальная температура активации во время активации составляла более 60 градусов по Цельсию. Во время испытаний одной трети лопастей в сухой среде после активации наблюдалось разбрызгивание.Испытания всей лопасти во влажной среде показали более очевидный боковой тепловой разброс по сравнению с сухой средой. В то время как в испытаниях одной трети лезвий дым более очевиден по сравнению с сухой средой. Электрофизиологические и термографические параметры безопасности были оценены в данном исследовании и представлены в виде таблицы.Электрофизиологическое исследование установило критический параметр повреждения нерва, а термографическое исследование установило профилактический параметр риска термической травмы. Благодаря интерпретации параметров хирурги могут сохранить достаточную безопасную дистанцию и время охлаждения на обычных хирургических этапах. С другой стороны, термографическое исследование может быть применено в различных активированных средах, таких как тепловое распространение, дым или волновой брызг, которые генерирует энергетическое устройство.Это исследование также может помочь оценить риск, соответствующий различным длинам зажима от лезвия энергетического устройства. Мы ожидаем, что это предложение и модель предоставят исследователям, производителям и хирургам наилучшую возможность исследовать тепловые эффекты и определить параметры безопасности каждого вновь разработанного энергетического устройства, чтобы избежать рецидивирующего термического повреждения гортанного нерва во время операций на щитовидной железе и паращитовидных железах.

Research

JoVE Journal

Medicine

Monitoring of Systemic and Hepatic Hemodynamic Parameters in Mice

Мониторинг системных и печени параметров гемодинамики у мышей

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

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

Гетеротопическая Почечная Аутотрансплантация в свиной модели: Протокол Шаг за шагом

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

Хирургическое ангиогенеза в свинину большеберцовых аллотрансплантация: новые большие кости животных васкуляризированной композитных аллотрансплантация модель

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

Использование двух урология желудочков Assist устройств как общее искусственное сердце

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

Анатомические исследования нервов риску при минимально инвазивной Hallux Valgus хирургии

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

Интраоперационная нейронных мониторинг щитовидной железы хирургии в свинину модели

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

Доклинальная свиная модель ортотопической трансплантации сердца

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

Мышиная модель полной внутривенной анестезии in vivo во время операции по резекции рака

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

Ортотопическая трансплантация левого легкого на ювенильной модели свиньи для ESLP

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