新开发的外科能量装置在甲状腺/甲状旁腺手术中的安全应用引起了外科医生的注意。动物实验模型可以避免人体手术中不必要的试验和错误。本报告旨在展示电生理和热成像方法,以评估甲状腺/甲状旁腺手术中 SED 的安全性参数。
在甲状腺和甲状旁腺手术中,手术能量装置(SED)在血液供应丰富的区域提供比传统的钳绑止血更有效的止血。然而,当 SED 在喉返神经 (RLN) 附近激活时,SED 产生的热量可能会不可逆转地损伤神经。为了在甲状腺/甲状旁腺手术中安全地应用SED,本文介绍了实验猪模型研究,以分别研究标准化电生理(EP)和热成像(TG)程序中SEDDs的活化和冷却安全性参数。在EP安全参数实验中,应用连续术中神经监测(C-IONM)实时演示RLN功能。EP活化研究评估了SED的安全活化距离;EP冷却研究评估了SED的安全冷却时间。在TG安全参数实验中,使用红外热像仪记录激活SED后的温度变化。TG活化研究评估SED活化后在干燥或潮湿环境中的横向热扩散距离,以及是否产生烟雾和飞溅;TG 冷却研究评估冷却时间。这将有助于确定甲状腺/甲状旁腺手术中使用的新开发的SEDS的安全性参数,并提供安全指南以避免RLN损伤和相关并发症。
高效止血是甲状腺和甲状旁腺手术中一个非常重要的问题。近几十年来,甲状腺和甲状旁腺手术最重大的进步之一是手术能量装置(SED)的发展1。在血液供应丰富的区域,SED 比传统的夹绑技术提供更有效的止血,从而减少术中失血和手术时间2、术后低钙血症3 和危及生命的术后血肿4。据报道,在最近的研究中,65.7% 的甲状腺切除术患者使用 SEDS5,并且 SED 的年使用量每年都在增加。
然而,在甲状腺和甲状旁腺手术中,SED 在喉返神经 (RLN) 损伤方面尚未被证明优于传统技术4,6,7。当神经附近激活 SED 时,热损伤和侧向热扩散到 RLN 通常会意外发生,这种类型的损伤通常是严重且不可逆的。与机械牵引或压迫神经损伤相比,热神经损伤的外部结构变形较小,但对内神经(包括髓鞘和轴突)的损伤更严重8,9,10,11。这种损伤不仅难以恢复正常功能,而且在临床顺序上也比牵引损伤更难逆转10,12。此外,热损伤通常对外科医生来说是看不见的,并且在手术过程中可能无法识别13,14。因此,外科医生应考虑 SED 的热效应,以避免甲状腺和甲状旁腺手术期间的 RLN 热损伤。
猪模型最常用于RLN研究,因为猪的解剖学和生理学与人类非常相似15,16,17,18,19,20。实验猪模型易于操作,广泛可用,并且具有成本效益9.对于电生理(EP)信息,术中神经监测(IONM)有助于检测神经损伤机制和预测术后声带功能21,22,23,24,25,26,27。此外,连续IONM(CIONM)能够在高风险手术后早期发现神经损伤,因为它可以通过使用重复迷走神经刺激立即反馈神经功能28,29,30。对 EP 激活和冷却的研究可以确定与 RLN 的安全 SED 激活距离以及接触 RLN 之前 SED 激活后的安全冷却时间。对于热成像信息,红外热像仪有助于评估温度变化(活化和冷却),并且在SED激活31,32,33,34,35后可以可视化超热区域。在先前的一项研究中,当猪CIONM模型36的组织温度达到60°C的临界温度时,会发生RLN热损伤。对TG活化和冷却的研究可以确定横向热扩散距离,烟雾和飞溅的发生以及冷却过程中的温度变化,无论是否使用肌肉触摸动作(MTM)。为了在甲状腺/甲状旁腺手术中安全地应用ED,本文介绍了一种实验性猪模型研究,以研究标准化程序下SEDS的EP和TG安全性参数。
SEDS的开发是基于甲状腺外科医生在甲状腺手术期间实现有效止血的期望。然而,SED产生的高温是一个不容忽视的风险因素。随着SED的使用变得越来越普遍,神经的热损伤也将变得更加普遍。因此,使用SED的甲状腺外科医生有责任了解如何安全操作设备。但是,不建议通过人体反复试错来验证安全参数;因此,动物实验的价值已经显现出来。此外,还需要一个标准化的流程来鉴定和量化 SED15,17 可能的热效应,以最大限度地为甲状腺外科医生提供安全执行手术的指南。
在这项研究中,有几个步骤需要更多关注。在EP研究中,神经肌肉阻滞剂可以在神经监测期间干扰肌电信号,并且在麻醉诱导和维持期间不使用。在 TG 研究中,应去除 SED 测试以外的热源。当无法去除热源时(例如,用于冷却研究的活化区域或MTM后的带状肌肉),有必要用纱布阻挡未经测试的热源。在TG研究中,应确认活化前SEDS的温度在背景参考温度(25±2°C)内,否则应采取冷却措施,并在开始实验前确定叶片干燥。
以前的几项研究有助于定义各种SEDs在各种猪甲状腺手术模型中的活化和冷却研究中的EP15,37,38,39,40,41,42,43和TG 31,32安全性参数。目前的协议不仅整合了过去的经验,而且进一步优化和标准化了流程。在EP研究中,一旦SED在没有安全临界距离或安全冷却时间的情况下被激活,神经就会面临不可逆转的快速伤害。在TG研究中,我们观察到60°C等温场和烟雾/飞溅的产生。外科医生可以更好地了解不同激活环境和不同抓握范围内的热扩散模式。
这项研究仍然有一些局限性。首先,环境中的温度与手术室中的温度不同,仔猪的温度与人的体温不同。其次,猪模型的结果可能不适用于所有人类临床实践;动物实验研究不仅为外科医生提供了人类无法获得的SED信息,而且为未来新开发的SED建立热损伤信息提供了有价值的研究平台。这些信息可以帮助外科医生选择可以减少甲状腺和甲状旁腺手术期间热损伤的器械和手术策略。
本文演示了使用动物实验的标准程序,以便甲状腺外科医生可以更全面地了解 (1) SED 的安全激活距离和冷却时间,(2) SED 激活产生的最高温度,以及 (3) 不规则的横向热扩散和烟雾/飞溅,这可能会伤害神经。
The authors have nothing to disclose.
这项研究得到了高雄医学大学医院、高雄医学大学(KMUH109-9M44)、高雄市立小港医院/高雄医学大学研究中心的资助(KMHK-DK(C)110009、I-109-04、H-109-05、I-108-02)和台湾科技部(MOST 109-2628-B-037-014、MOST 110-2314-B-037-104-MY2、MOST 110-2314-B-037-120)。
Automatic periodic stimulation (APS) | Medtronic, Jacksonville, FL | 2.0 mm | |
Advanced bipolar surgical energy devices(SEDs) | Medtronic, Minneapolis, MN | LigaSure Exact Dissector (Device A) | Generator: Valleylab LS10 energy platform Power setting: Default |
Bipolar electrocautery | Generator: ForceTriad energy platform Power setting: 30 watts |
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Duroc-Landrace pigs | 3–4 months old; weighing 18–30 kg | ||
Electromyography (EMG) Endotracheal tube (ETT) | Medtronic, Jacksonville, FL | #6 NIM Standard Tube | Recording electrodes |
Ferromagnetic SEDs | Domain Surgical, Salt Lake City, Utah | FMwand, and Fmsealer | Generator: FMX G1 Generator Power setting: FMwand (Max 45); FMsealer (Max 3) |
Hybrid SEDs (Ultrasonic and Advance bipolar SEDs) |
Olympus Co Inc, Tokyo, Japan | Thunderbeat | Generator: Thunderbeat generator ESG USG 400 Power setting: SEAL&CUT mode (Level 1); SEAL mode (Level 3) |
Monopolar electrocautery | Generator: ForceTriad energy platform Power setting: 15 watts |
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Nerve Integrity Monitoring (NIM) system | Medtronic, Jacksonville, FL | NIM 3.0 | Intraoperative neuromonitoring (IONM) equipment |
Sevoflurane | 1% to 2% for anesthesia maintenance | ||
Tiletamine/Zolazepam | 2 mg/kg for anesthesia induction | ||
Thermal imaging camera | Ezo Corp., Taiwan | Thermal camera D4A (384×288 pixels) | Thermal image recording equioments |
Ultrasonic SEDs | Ethicon, Johnson and Johnson, Cincinnati, OH | Harmonic Focus+ | Generator: Ethicon Endo-Surgery Generator G11 Power setting: Level 5 |
Ultrasonic SEDs | Medtronic, Minneapolis, MN | Sonicision | Generator: Sonicision Reusable Generator Power setting: maximum power mode (55 kHz) |