De veilige toepassing van nieuw ontwikkelde chirurgische energieapparaten in schildklier- / bijschildklierchirurgie trekt de aandacht van chirurgen. Dierexperimentele modellen kunnen onnodige proeven en fouten in menselijke chirurgie voorkomen. Dit rapport is bedoeld om elektrofysiologische en thermografische methoden te demonstreren om de veiligheidsparameters van SED’s bij schildklier- / bijschildklierchirurgie te evalueren.
Bij schildklier- en bijschildklierchirurgie bieden chirurgische energieapparaten (SED’s) efficiëntere hemostase dan conventionele klem-en-bindhemostase in gebieden met een rijke bloedtoevoer. Wanneer een SED echter wordt geactiveerd in de buurt van de terugkerende larynxzenuw (RLN), kan de warmte die door de SED wordt gegenereerd de zenuw onomkeerbaar beschadigen. Om SED’s veilig toe te passen in schildklier- / bijschildklierchirurgie, introduceert dit artikel experimentele varkensmodelstudies om de activerings- en koelveiligheidsparameters van SED’s te onderzoeken in respectievelijk gestandaardiseerde elektrofysiologische (EP) en thermografische (TG) procedures. In de EP-veiligheidsparameterexperimenten wordt continue intraoperatieve neuromonitoring (C-IONM) toegepast om de RLN-functie in realtime aan te tonen. De EP-activeringsstudie evalueert de veilige activeringsafstand van SED’s; de EP-koelingsstudie evalueert de veilige koeltijd van SED’s. In het TG-veiligheidsparameterexperiment wordt een warmtebeeldcamera gebruikt om de temperatuurverandering na activering van de SED te registreren. De TG-activeringsstudie evalueert de laterale thermische verspreidingsafstand na SED-activering in een droge of vochtige omgeving en of rook en spatten worden gegenereerd; de TG-koelingsstudie evalueert de koeltijd. Dit zal helpen bij het vaststellen van de veiligheidsparameters van nieuw ontwikkelde SED’s die worden gebruikt bij schildklier- / bijschildklierchirurgie en veiligheidsrichtlijnen bieden om RLN-letsel en gerelateerde complicaties te voorkomen.
Efficiënte hemostase is een zeer belangrijk probleem bij schildklier- en bijschildklierchirurgie. In de afgelopen decennia is een van de belangrijkste ontwikkelingen in schildklier- en bijschildklierchirurgie de ontwikkeling van chirurgische energieapparaten (SED’s)1 geweest. SED’s bieden een efficiëntere hemostase dan de conventionele clamp-and-tie-techniek in gebieden met een rijke bloedtoevoer, wat intraoperatief bloedverlies en operatietijd2, postoperatieve hypocalciëmie3 en levensbedreigend postoperatief hematoom4 vermindert. SED’s worden gemeld bij 65,7% van de thyroidectomiepatiënten in recente studies5, en het jaarlijkse gebruik van SED neemt elk jaar toe.
Het is echter niet bewezen dat SED’s superieur zijn aan conventionele technieken in termen van recidiverende larynxzenuw (RLN) letsel bij schildklier- en bijschildklierchirurgie 4,6,7. Thermisch letsel en laterale thermische verspreiding naar het RLN treden vaak onverwacht op wanneer een SED in de buurt van de zenuw wordt geactiveerd, en dit type letsel is meestal ernstig en onomkeerbaar. In vergelijking met mechanische tractie- of compressiezenuwbeschadiging heeft thermisch zenuwletsel minder vervorming van de buitenste structuur, maar ernstigere schade aan het binnenste endoneurium, waaronder de myelineschede en het axon 8,9,10,11. Dit soort letsel ondervindt niet alleen moeilijkheden bij het herwinnen van de normale functie, maar is ook minder omkeerbaar in klinische volgorde dan tractieletsel10,12. Bovendien is thermisch letsel vaak onzichtbaar voor de chirurg en kan het tijdens de operatie niet worden herkend13,14. Chirurgen moeten dus rekening houden met de thermische effecten van SED om RLN-thermisch letsel tijdens schildklier- en bijschildklierchirurgie te voorkomen.
Varkensmodellen worden het meest gebruikt voor RLN-onderzoek omdat de anatomie en fysiologie van varkens sterk lijken op die van mensen 15,16,17,18,19,20. Het experimentele varkensmodel maakt eenvoudige bediening mogelijk, is overal verkrijgbaar en is kosteneffectief9. Voor elektrofysiologische (EP) informatie is intraoperatieve neuromonitoring (IONM) nuttig voor het detecteren van mechanismen van zenuwbeschadiging en het voorspellen van postoperatieve stembandfunctie 21,22,23,24,25,26,27. Bovendien maakt continue IONM (CIONM) vroege detectie van zenuwletsel na risicovolle procedures mogelijk, omdat het onmiddellijk feedback kan geven voor de zenuwfunctie door gebruik te maken van repetitieve vagale stimulatie28,29,30. Studies over EP-activering en -koeling kunnen de veilige SED-activeringsafstand tot het RLN en de veilige koeltijd na SED-activering bepalen voordat contact wordt opgenomen met het RLN. Voor thermografische informatie is een warmtebeeldcamera nuttig om de temperatuurverandering (activering en koeling) te evalueren en het hyperthermische gebied kan worden gevisualiseerd na SED-activeringen 31,32,33,34,35. In een eerdere studie trad RLN-thermisch letsel op wanneer de weefseltemperatuur de kritische temperatuur van 60 °C bereikte in het varkens-CIONM-model36. Studies naar TG-activering en -koeling kunnen de laterale thermische verspreidingsafstand, het optreden van rook en spatten en de temperatuurverandering tijdens het koelen met of zonder de spieraanrakingsmanoeuvre (MTM) bepalen. Om SED veilig toe te passen bij schildklier- / bijschildklierchirurgie, introduceert dit artikel een experimentele varkensmodelstudie om EP- en TG-veiligheidsparameters van SED’s onder gestandaardiseerde procedures te onderzoeken.
De ontwikkeling van SED’s is gebaseerd op de verwachting van schildklierchirurgen om effectieve hemostase te bereiken tijdens schildklierchirurgie. De hoge temperatuur die door SED wordt gegenereerd, is echter een risicofactor die niet kan worden genegeerd. Naarmate het gebruik van SED vaker voorkomt, zal thermisch letsel aan zenuwen ook vaker voorkomen. Daarom is het de verantwoordelijkheid van de schildklierchirurgen die SED gebruiken om te begrijpen hoe de apparatuur veilig kan worden bediend. Het is echter niet raadzaam om veiligheidsparameters herhaaldelijk met vallen en opstaan bij mensen te verifiëren; Daarom is de waarde van dierproeven aangetoond. Daarnaast is een gestandaardiseerd proces nodig om de mogelijke thermische effecten van SED’s15,17 te kwalificeren en te kwantificeren om schildklierchirurgen maximaal richtlijnen te geven om operaties veilig uit te voeren.
In dit onderzoek vragen verschillende stappen meer aandacht. In de EP-studies konden neuromusculaire blokkademiddelen interfereren met EMG-signalen tijdens neurale monitoring en werden ze niet gebruikt tijdens anesthesie-inductie en -onderhoud. In de TG-onderzoeken moeten andere warmtebronnen dan de SED-tests worden verwijderd. Wanneer de warmtebronnen niet kunnen worden verwijderd (bijvoorbeeld het activeringsgebied voor koelonderzoek of riemspier na MTM), is het noodzakelijk om de niet-geteste warmtebronnen met gaas te blokkeren. In de TG-onderzoeken moet worden bevestigd dat de temperatuur van SED’s vóór activering binnen de achtergrondreferentietemperatuur (25 ± 2 °C) ligt, anders moet een koelmaatregel worden genomen en moet worden vastgesteld dat het blad droog is voordat met het experiment wordt begonnen.
Verschillende eerdere studies hebben bijgedragen aan de definitie van EP 15,37,38,39,40,41,42,43 en TG 31,32 veiligheidsparameters van verschillende SED’s in activerings- en koelingsstudies in verschillende varkensschildklierchirurgiemodellen. Het huidige protocol integreert niet alleen ervaringen uit het verleden, maar optimaliseert en standaardiseert het proces ook verder. In de EP-studie, zodra SED werd geactiveerd zonder een veilige kritische afstand of veilige koeltijd, werden de zenuwen geconfronteerd met onomkeerbaar en snel letsel. In de TG-studie observeerden we het isotherme veld van 60 °C en de productie van rook/spatten. Chirurgen kunnen de thermische verspreidingspatronen in verschillende activeringsomgevingen en verschillende grijpbereiken beter begrijpen.
Deze studie heeft nog een paar beperkingen. Ten eerste is de temperatuur in de omgeving niet hetzelfde als in de operatiekamer en is de temperatuur van de big niet hetzelfde als de lichaamstemperatuur van een mens. Ten tweede zijn de resultaten van het varkensmodel mogelijk niet van toepassing op alle klinische praktijken bij mensen; de dierexperimentele studie biedt chirurgen niet alleen SED-informatie die niet van mensen kan worden verkregen, maar dient ook als een waardevol onderzoeksplatform om in de toekomst informatie over thermisch letsel vast te stellen voor nieuw ontwikkelde SED’s. Deze informatie kan chirurgen helpen bij het kiezen van instrumenten en chirurgische strategieën die thermisch letsel tijdens schildklier- en bijschildklierchirurgie kunnen verminderen.
Dit artikel demonstreert de standaardprocedure voor het gebruik van dierproeven, zodat schildklierchirurgen een uitgebreider inzicht kunnen krijgen in (1) de veilige activeringsafstand en koeltijd voor SED’s, (2) de maximale temperatuur die wordt gegenereerd door SED-activering en (3) onregelmatige laterale thermische verspreiding en rook / spatten, die mogelijk de zenuw kunnen beschadigen.
The authors have nothing to disclose.
Deze studie werd ondersteund door subsidies van Kaohsiung Medical University Hospital, Kaohsiung Medical University (KMUH109-9M44), Kaohsiung Municipal Siaogang Hospital / Kaohsiung Medical University Research Center grants (KMHK-DK (C) 110009, I-109-04, H-109-05, I-108-02) en het Ministerie van Wetenschap en Technologie (MOST 109-2628-B-037-014, MOST 110-2314-B-037-104-MY2, MOST 110-2314-B-037-120), Taiwan.
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 |
||
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 |
||
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) |