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Medicine

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

Published: October 13, 2022
doi:
10.3791/63732
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1Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, International Thyroid Surgery Center, Kaohsiung Medical University Hospital,Kaohsiung Medical University, 2Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Kaohsiung Municipal Siaogang Hospital,Kaohsiung Medical University, 3Department of Anesthesiology, Kaohsiung Municipal Siaogang Hospital,Kaohsiung Medical University, 4Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, E-Da Hospital,I-Shou University, 5Division of General Surgery, Endocrine Surgery Section,Istituto Auxologico Italiano (IRCCS), 6Department of Pathophysiology and Transplantation, Faculty of Medicine and Surgery,University of Milan, 7Division of Thyroid and Parathyroid Endocrine Surgery, Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, Massachusetts Eye and Ear Infirmary,Harvard Medical School, 8Center for Liquid Biopsy and Cohort Research, and Faculty of Medicine, College of Medicine,Kaohsiung Medical University

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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.

Protocol

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 Conditions de sélection porcine : Sélectionner des porcs Duroc-Landrace âgés de 3 à 4 mois et pesant de 18 à 30 kg. Préparation avant l’expérience: Jeûner les porcs pendant 8 h sans nourriture et 2 h sans eau avant anesthésie. Induction de l’anesthésie : Administrer 2 mg/kg de tiletamine/zolazépam par voie intramusculaire 30 min avant la chirurgieREMARQUE : Les agents de blocage neuromusculaire n’ont pas été utilisés pendant l’induction de l’anesthésie. 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. 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. 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. 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. 2. Exploitation des animaux (figure 1 et figure 2) Vérifiez un plan chirurgical d’anesthésie. Incision cutanée : Faites une incision cervicale transversale de 15 cm sur la peau à 1 cm au-dessus du sternum (figure 1A). Élever le lambeau sous-plastysmal au niveau de l’os hyoïde. 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. 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. Identifier, exposer et disséquer bilatéralement les nerfs laryngés (RLN) et les nerfs vagues (VN) récurrents (Figure 2).REMARQUE: IONM peut aider à cette étape. Effectuer les expériences d’études EP et TG après les étapes 4 et 5. 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). 3. Informations et réglages des dispositifs énergétiques chirurgicaux (SED) 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. 4. Étude électrophysiologique (EP) Réglage IONM continu (Figure 3)REMARQUE: Assurez-vous que les électrodes d’enregistrement sont intubées comme mentionné à l’étape 1.5.Installez les électrodes de masse à l’extérieur de la plaie chirurgicale. Installez les électrodes stimulantes : Installez une électrode de stimulation périodique automatique (APS) de 2,0 mm sur un côté du VN. 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). Vérifiez que le système de surveillance indique que les électrodes sont correctement connectées. Sélectionnez la page Surveillance et cliquez sur Paramètres avancés. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Étude d’activation de la PE (Figure 4)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. Essais de distance d’activation à 5 mm:Appliquez le SED sur les tissus mous à une distance de 5 mm du RLN et activez le SED (activation unique). 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. Essais de distance d’activation à 2 mm:Appliquez le SED sur les tissus mous proches du RLN à 1 mm de distance et activez le SED (activation unique). 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. Essais de distance d’activation à 1 mm:Appliquez le SED sur les tissus mous à une distance de 1 mm du RLN et activez le SED (activation unique). Observez le changement EMG. Fonctionner à la même distance d’activation trois fois, sauf si un changement d’amplitude EMG important se produit 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) Consignez manuellement les résultats expérimentaux sous forme de tableau (tableau 1). Etude de refroidissement EP (Figure 5)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. Essais de temps de refroidissement de 5 s:Appliquer l’activation unique SED au muscle SCM. Touchez le RLN avec la pointe du SED après 5 s d’attente et de refroidissement. Observez le changement EMG. Fonctionner trois fois au même temps de refroidissement, à moins qu’un changement important d’amplitude EMG ne se produise. Essais de temps de refroidissement de 2 s:Appliquer l’activation unique SED au muscle SCM. Touchez le RLN avec la pointe du SED après 2 s d’attente et de refroidissement. 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. Procéder immédiatement aux tests de manœuvre tactile musculaire (MTM) :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). 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. Procéder immédiatement sans tests de manœuvre tactile musculaire (MTM) :Appliquer l’activation unique SED au muscle SCM. Touchez immédiatement le RLN avec la pointe du SED sans MTM. 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. 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) Consignez manuellement les résultats expérimentaux sous forme de tableau (tableau 2). 5. Étude thermographique (TG) 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.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) 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. Effectuer la préparation de l’animal pour l’étude TG: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. 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). Étude d’activation du TG (Figure 6 et Figure 7)Tests en environnement sec: Essuyez la surface des muscles des lanières porcines avec de la gaze sèche.Essais de lame entière en milieu sec (figure 7A) :Saisissez le muscle de la sangle sur toute la longueur de la lame à l’aide de SED (Figure 6E). Évaluer la température d’activation maximale : Après une seule activation, la température maximale est affichée à l’écran pendant la mesure (Figure 7B). Évaluer la propagation thermique latérale : Mesurer le diamètre de la ligne isotherme à 60 °C après une seule activation. 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. Un tiers (1/3) des essais de pales en milieu sec (figure 7C) :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. 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.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. 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. Consignez manuellement les résultats expérimentaux sous forme de tableau (tableau 3). Étude de refroidissement TG (figure 8)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. 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. 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). 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. Consignez manuellement les résultats expérimentaux sous forme de tableau (tableau 4). 6. Interprétations des données 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.

Representative Results

L’opération animale a été effectuée sur chaque porcelet et les structures anatomiques ont été identifiées, comme le montrent la figure 1 et la figure 2. Plusieurs structures ont été soigneusement disséquées (muscles SCM et muscles de la sangle) et soigneusement préparées (RLN et VN) selon la procédure normalisée illustrée à la figure 1 et à la figure 2. Les SED testés dans cette étude sont présentés dans des tableaux supplémentaires. En appliquant les procédures standard décrites dans la section Protocole, les paramètres de sécurité des SED peuvent être établis dans les expériences sur les animaux. Étude électrophysiologique (EP)CIONM se compose de trois parties principales : l’électrode stimulante, l’électrode d’enregistrement et le système de surveillance (Figure 3A). Une fois que le système CIONM est assuré d’être disponible, le changement de signal au cours de l’étude EP peut être bien documenté. (Figure 3D). Étude d’activation EP : Les protocoles de l’étude d’activation EP sont illustrés à la figure 4A. La distance d’activation de sécurité est définie comme une activation unique du SED à une position supérieure à cette distance sans provoquer de changement d’amplitude EMG important. Les enregistrements du signal EMG APS de l’étude d’activation EP sont présentés à la figure 4C. Un exemple de démonstration des résultats expérimentaux de l’étude d’activation de la PE est présenté dans le tableau 1. Les interprétations finales sont présentées dans le tableau 5. Étude de refroidissement EP : Les protocoles d’étude de refroidissement EP sont présentés à la figure 5A. Le temps de refroidissement sûr est défini comme un refroidissement supérieur à ce temps après une seule activation du SED qui n’entraînera pas de changement d’amplitude EMG important. Une MTM de 1 s a été effectuée immédiatement après une seule activation du SED, qui a permis de déterminer si le SED était sûr ou dangereux en fonction de l’occurrence d’un changement important d’amplitude EMG. Les enregistrements du signal EMG APS de l’étude d’activation EP sont présentés à la figure 5D. Un exemple de démonstration des résultats expérimentaux de l’étude de refroidissement EP est présenté dans le tableau 2. Les interprétations finales sont présentées dans le tableau 5. Étude thermographique (TG)Le réglage normalisé du système d’imagerie thermique est illustré à la figure 6A. Les affichages de température, la marque de température la plus élevée (signe « + ») et l’échelle de couleurs sont illustrés à la figure 6B. La température de fond de la zone expérimentale est enregistrée comme le montre la figure 6C. Les muscles de la sangle ont été préparés à une épaisseur standard de 5 mm, comme le montre la figure 6D. La définition de la pale entière et d’un tiers de la lame a été démontrée à la figure 6E,F. Étude d’activation TG : La température maximale a été testée avec la pale entière dans un environnement sec ; les résultats sont présentés dans le tableau 3. L’étude d’activation du TG comporte quatre combinaisons : essais de pales entières dans un environnement sec (figure 7A, B), essais d’un tiers de pales dans un environnement sec (figure 7C, D), essais de pales entières dans un environnement humide (figure 7E, F) et essais d’un tiers de pales dans un environnement humide (figure 7G, H). Par rapport à l’environnement sec, les éclaboussures de chaleur et la propagation thermique latérale ont tendance à se produire sur l’écran d’imagerie TG dans l’environnement humide. Différents SED ont une propagation thermique latérale et des modèles de formation de fumée / éclaboussures différents lorsqu’ils sont activés avec une lame entière ou un tiers d’une lame, en fonction de leurs différents mécanismes d’hémostase. La distance d’étalement thermique est définie comme la distance la plus éloignée entre la ligne isotherme à 60 °C et la lame SED après une seule activation. Les résultats expérimentaux sont présentés dans le tableau 3. Les interprétations finales sont présentées dans le tableau 5. Étude de refroidissement TG: Le temps de refroidissement sûr est défini comme un refroidissement supérieur à ce temps après une seule activation du SED, et il est complètement inférieur à 60 ° C sur l’écran TG. Le MTM (Figure 8A) est une bonne méthode de refroidissement dans laquelle la température diminue rapidement sous l’écran d’imagerie TG. La MTM de 1 s a été effectuée immédiatement après une seule activation du SED, et la température sur la pale supérieure à 60 °C ou non détermine si le SED est sûr ou dangereux, respectivement (figure 8B). Les résultats expérimentaux, y compris le temps de refroidissement minimum sans MTM, la température des pales après MTM et le temps de refroidissement minimum avec MTM, sont présentés dans le tableau 4. Les interprétations finales sont présentées dans le tableau 5. Interprétations des donnéesSelon les données obtenues dans les expériences, les paramètres de sécurité du SED seront intégrés dans un tableau (le tableau 5 montre les données recueillies à l’aide de SED bipolaires avancés (référencés comme dispositif A) dans le tableau des matériaux). L’instrument A est l’un des instruments utilisés pour l’examen dans cette étude. Ces données suggèrent que lorsque les chirurgiens utilisent ce SED, ils doivent garder une distance de sécurité suffisante et un temps de refroidissement suffisant, s’ajuster en fonction des différents environnements opératoires et de la longueur de préhension différente, observer si une propagation thermique irrégulière se produit (fumée et éclaboussures) et évaluer la température du SED après une seule activation et immédiatement après la MTM. Figure 1 : Incision cutanée et dissection des muscles sternocléidomastoïdiens. (A) Une ligne transversale d’incision cutanée cervicale de 15 cm est faite à 1 cm au-dessus du sternum. (B) Les muscles de la sangle sont rétractés latéralement pour visualiser le cartilage thyroïdien, le cartilage cricoïde, les anneaux trachéaux et la glande thyroïde. Abréviations : SCM = muscle sternocléidomastoïdien, STM = muscles de la sangle, TC = cartilage thyroïdien, CC = cartilage cricoïde, thyroïde = glande thyroïde. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 2 : Identifiez et exposez les RLN (*) et les VN (#). Abréviations : SCM = muscle sternocléidomastoïdien, S = muscles de la sangle, TG = glande thyroïde, RLN = nerf laryngé récurrent, VN = nerfs vagues. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 3 : réglages et enregistrements du C-IONM. (A) Mise en place des électrodes de C-IONM : électrodes d’enregistrement – Le tube endotrachéal EMG 6# a été intubé ; des électrodes stimulantes ont été installées sur le VN (*) ; Des électrodes-électrodes rectifiées ont été installées à l’extérieur de la plaie d’incision chirurgicale. Toutes les électrodes étaient connectées au système de surveillance. (B) Les paramètres avancés des stimuli APS. (C) Réglez le courant de stimulation et commencez à obtenir la ligne de base dans la colonne Vagus APS Stim, et la latence et l’amplitude de base sont testées et calculées automatiquement dans la nouvelle fenêtre (établissement de la ligne de base APS). D) L’exemple de rapport du C-IONM. Abréviations : APS = stimulation périodique automatique, EMG = électromyographie, ETT = tube endotrachéal, C-IONM = surveillance neuronale peropératoire continue, RLN = nerf laryngé récurrent, VN = nerfs vagues. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 4 : Organigramme des protocoles d’étude d’activation EP. (A) Des tests d’activation uniques sont effectués sur le RLN depuis les segments proximaux (caudaux) jusqu’aux segments distaux (crâniens) à différentes distances. Si la réponse EMG est restée inchangée après les trois tests d’activation à la distance de 5 mm sur le segment proximal, un autre test a été effectué à la distance de 2 mm. Si la réponse EMG est restée stable après des essais répétés à la distance de 2 mm, les essais de sécurité finaux sont effectués à la distance de 1 mm ou en touchant directement la pointe du SED avec le RLN. Si une diminution substantielle de l’amplitude EMG est observée après un essai, le côté de l’expérience RLN est terminé et la réponse EMG sera surveillée en continu pendant au moins 20 minutes. (B) Le SED est testé à une distance de 5 mm près du RLN gauche. (C) Signal APS EMG lors de l’étude d’activation. Abréviations : SED = dispositif énergétique chirurgical, RLN = nerf laryngé récurrent, EMG = électromyographique, APS = stimulation périodique automatique. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 5 : Organigramme du protocole d’étude de refroidissement EP. (A) Les tests sont effectués sur le RLN depuis les segments proximaux (caudaux) jusqu’aux segments distaux (crâniens). Après l’activation du SED sur le muscle SCM ipsilatéral (flèche blanche) et après des temps de refroidissement variables, touchez l’extrémité du RLN (étoile jaune) pendant une période de 5 s. Si la réponse EMG reste inchangée après trois essais de temps de refroidissement de 5 s, des essais de temps de refroidissement de 2 s sont effectués. Si la réponse EMG est restée inchangée après des tests répétés, les tests de sécurité finaux sont effectués en touchant la pointe SED avec le RLN immédiatement après une activation simple ou double avec ou sans manœuvre tactile (astérisque). (B) L’extrémité du SED est ouverte pour toucher la partie intérieure non recouverte sur le RLN. (C) La manœuvre tactile (astérisque) est rapide au toucher/refroidissement avec SCM après activation. (D) Le signal APS EMG lors de l’étude de refroidissement. Abréviations : RLN = nerf laryngé récurrent, SCM = sternocléidomastoïdien, EMG = électromyographique. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 6 : Réglage du système d’imagerie thermique. (A) La caméra a été placée à 50 cm du tissu cible et à un angle de 60° par rapport à la table expérimentale. (B) Le champ opératoire est mesuré par une caméra thermique. La température est affichée selon l’échelle de couleurs et la température la plus élevée à l’écran est marquée d’un signe « + ». (C) Enregistrer la température ambiante de la zone expérimentale. (D) L’épaisseur musculaire standard de la sangle pour l’activation du SED est de 5 mm. (E) Essai de lame entière dans un environnement sec. (F) Un tiers (1/3) des essais de pales dans un environnement sec. Abréviation : SED = dispositifs énergétiques chirurgicaux. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 7 : Étude d’activation des TG. (A,B) A : Essais de pales entières en milieu sec; B : image TG, la température maximale d’activation est supérieure à 60 °C lors de l’activation. (C, D) C : Un tiers (1/3) des essais de pales dans un environnement sec; D : Image TG, des éclaboussures (flèche verte) sont observées après activation. E) Essais de lame entière en milieu humide; (F) Image TG, une propagation thermique latérale plus évidente est observée (flèche blanche) par rapport à l’environnement sec. (G) Un tiers (1/3) des essais de pales en milieu humide. (H) Image TG, la fumée (flèche bleue) est plus évidente par rapport à un environnement sec. Abréviation : TG = thermographique. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Figure 8 : Étude de refroidissement TG avec MTM. (A) Après une seule activation du SED avec la lame entière sur le muscle de la sangle (cercle pointillé jaune), toucher rapidement (environ 1 s) la surface activée du SED avec une autre position du muscle de la sangle. (B) L’image TG montre la température du SED immédiatement après avoir quitté le SED du muscle de la sangle avec la lame ouverte. 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. Abréviations : TG = thermographique, MTM = manœuvre musculaire difficile, SED = dispositifs énergétiques chirurgicaux. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. N° de nerf 5 mm, 2 mm, état d’amplitude état d’amplitude Nerf 1 stable (3) stable (3) Nerf 2 stable (3) stable (3) Nerf 3 stable (3) stable (3) LOS, perte de signal; Le nombre entre parenthèses est le nombre d’essais Tableau 1 : Étude d’activation électrophysiologique (EP). C’est l’un des résultats de l’étude d’activation EP. Chaque distance est examinée trois fois jusqu’à ce que le signal EMG soit diminué ou perdu. Chaque SED est vérifié avec trois nerfs. Ces données sont obtenues à l’aide de l’appareil A (Table of Materials). Non. nerf 5 s, 2 s, Immédiatement sans MTM, état d’amplitude état d’amplitude état d’amplitude Nerf 1 stable (3) stable (3) LOS (1) Nerf 2 stable (3) stable (3) 47 % de perte (2) Nerf 3 stable (3) stable (3) LOS (2) MTM, manœuvre musculaire; LOS, perte de signal; Le nombre entre parenthèses est le nombre d’essais Tableau 2 : Étude de refroidissement électrophysiologique (EP). C’est l’un des résultats de l’étude de refroidissement EP. Chaque distance est examinée trois fois jusqu’à ce que le signal EMG soit diminué ou perdu. Dans cette expérience, les MTM sont également examinés. Chaque SED est vérifié avec trois nerfs. Ces données sont obtenues à l’aide de l’appareil A (Table of Materials). Température maximale d’activation (°C) Lame Essai 1 Essai 2 Essai 4 Essai 5 Maximum Lame entière 74.7 73.5 72.3 74.1 77.4 Distance d’étalement thermique latéral (en milieu sec) (mm) Lame Essai 1 Essai 2 Essai 4 Essai 5 Maximum Lame entière 3.7 5.2 4.9 4.2 5.3 Lame d’un tiers 4.2 4.7 4.5 5.0# 5.2# Distance d’étalement thermique latéral (en milieu humide) (mm) Lame Essai 1 Essai 2 Essai 4 Essai 5 Maximum Lame entière 5.2*# 4.3# 6.7 4.6# 6.7*# Lame d’un tiers 3.9*# 4.5# 5.1# 5.7*# 5.7*# * avec de la fumée; # avec éclaboussures Tableau 3 : Étude d’activation thermographique (TG). C’est l’un des résultats de l’étude d’activation TG. Chaque activation est examinée cinq fois sous caméra. Ces données sont obtenues à l’aide de l’appareil A (Table of Materials). Temps de refroidissement minimum (jusqu’à 60 °C) sans MTM (s) Essai 1 Essai 2 Essai 3 Essai 4 Essai 5 6 5 5 6 6 Température de la lame après MTM (°C) Essai 1 Essai 2 Essai 3 Essai 4 Essai 5 66.4 44.7 65.3 61.5 51.8 Temps de refroidissement minimum (jusqu’à 60 °C) avec MTM (s) Essai 1 Essai 2 Essai 3 Essai 4 Essai 5 2 – 2 1 – Tableau 4 : Étude de refroidissement thermographique (TG). C’est l’un des résultats de l’étude de refroidissement TG. Chaque activation est examinée cinq fois sous caméra et le temps de refroidissement est enregistré. Ces données sont obtenues à l’aide de l’appareil A (Table of Materials). Paramètres de sécurité EP Appareil A Distance d’activation 2 mm Temps de refroidissement 2 $ s Paramètres de sécurité TG Appareil A Température d’activation @ 77,4 °C Distance d’étalement thermique latéral État sec: lame entière (une lame d’un tiers) 5,3 mm (5,2# mm) État humide : lame entière (une lame d’un tiers) 6,7 mm*# (5,7*# mm) Temps de refroidissement sans MTM 6 s avec MTM (température de la lame après MTM) 2 s (66,4 °C) $ Aucune perte de signal EMG après l’utilisation de MTM pour refroidir les SED; @ avec lame entière dans un environnement sec; * avec de la fumée; # avec éclaboussures; MTM, manœuvre tactile musculaire Tableau 5 : Paramètres de sécurité électrophysiologiques (EP) et thermographiques (TG). Le tableau intégrait les paramètres de sécurité EP et TG évalués dans cette étude. Ces données sont obtenues à l’aide de l’appareil A (Table of Materials).

Discussion

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.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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.

Materials

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)
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Tseng, H., Huang, T., Wang, J. J., Lin, Y., Lu, I., Chiang, F., Dionigi, G., Randolph, G. W., Wu, C. Investigation of the Electrophysiological and Thermographic Safety Parameters of Surgical Energy Devices During Thyroid and Parathyroid Surgery in a Porcine Model. J. Vis. Exp. (188), e63732, doi:10.3791/63732 (2022).
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