Summary
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。
Abstract
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。
Introduction
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。
Protocol
动物实验获得台湾高雄医学大学机构动物护理和使用委员会（IACUC）的批准（协议号：IACUC-110082）。
1. 动物制备和麻醉
- 猪选择条件：选择3至4个月大，体重18至30公斤的杜洛克-长白猪。
- 实验前准备：麻醉前将猪禁食8小时，无水禁食2小时。
- 麻醉诱导：术前30分钟 肌内给药 2mg / kg替他明/唑拉西泮
注意：麻醉诱导期间未使用神经肌肉阻滞剂。 - 气管插管选择：以临床常规使用的方式使用 6.0 mm 商业肌电图 （EMG） 气管插管（记录电极）。
- 插管：让麻醉师在俯卧位直接喉镜检查的帮助下插管记录电极。在这项研究中，通过潮气末二氧化碳（etCO2）监测和胸部听诊将气管插管固定在24 cm处，以确保适当的插管位置。
- 麻醉维持：将猪仰卧，伸长颈部，固定气管插管。将潮气量设置为 8 至 12 mL/kg，呼吸频率为 15 至 20 次/分钟。使用 1% 至 2% 七氟醚进行全身麻醉维持。
注意：麻醉维持期间未使用神经肌肉阻滞剂。 - 在实验过程中，除了持续监测动物的核心体温外，重要的是要确保实验温度在适当的范围内。如果动物体温下降，应立即提供热支持，例如温暖的毯子。
2. 动物操作（图1和图2）
- 验证麻醉的手术平面。
- 皮肤切口：在胸骨上方1厘米的皮肤上做一个15厘米的横向宫颈切口（图1A）。
- 将成形下皮瓣抬高至舌骨水平。
- 通过中线入路 分离 肩带肌肉，然后横向缩回以观察甲状腺软骨、环状软骨、气管环和甲状腺。
注意：需要仔细整齐地解剖带子肌肉的边缘以进行TG研究。 - 暴露后，双侧解剖胸锁乳突肌（SCM）（图1B）。
注意：对于 EP 研究，需要仔细整齐地解剖 SCM 的边缘。 - 沿喉返神经 （RLN） 和迷走神经 （VN） 进行双侧识别、暴露和解剖（图 2）。
注意：IONM 可以协助完成此步骤。 - 按照步骤4和步骤5进行EP和TG研究的实验。
- 完成整个实验后，将仔猪保持在4%-6%七氟醚以下，并通过过量的替他明/唑拉西泮（6mg / kg）对它们实施人道安乐死。
3. 外科能量设备 （SED） 信息和设置
- 有关 SED 的详细信息，请参阅材料表。
注意：本研究使用高级双极 SED（参考为设备 A）来演示 EP 和 TG 研究。
4. 电生理（EP）研究
- 连续 IONM 设置（图 3）
注意：确保按照步骤1.5中提到的插管记录电极。- 将接地电极安装在手术切口伤口外。
- 安装刺激电极：在VN的一侧安装2.0 mm自动周期刺激（APS）电极。
- 连接互连盒上的所有电极，并检查互连盒是否连接到监控系统（神经完整性监测系统）以及监控系统的电源是否打开（图3A）。
- 确认监控系统显示电极连接正确。
- 选择 “监视 ”页，然后单击“ 高级设置”。
- 单击 APS 将 APS 刺激 设置为慢速 1/min，快速速率设置为 1/s，报警 限值 设置为 50%，幅度设置为 2000 μV，延迟设置为 10%。然后单击 “确定” 以完成设置。
注意：其他列的设置取决于实验者。 - 单击“事件”列中的 “事件捕获 ”，并将 事件 阈值设置为100 μV。
注意： 图 3B 显示了协议步骤 4.1.5-4.1.7。 - 找到 迷走神经APS刺激 柱，并将刺激电流设置为1.0 mA。点击 基线;一个新窗口， 建立APS基线，将出现在屏幕的右侧。
- 输入会话 标题 和 会话注释。选择要测试的通道，系统将自动开始测量20次。将自动计算并显示基线幅度和延迟。如果基线正确，请单击 接受 。
注意： 图 3C 显示了协议步骤 4.1.8-4.1.9。 - 单击迷走神经APS刺激列中的快进图标以开始测试。每次 EP 实验后，单击 脉冲 图标停止录制。
- 选择“报告”页面并设置 报告 输出格式以将文件保存到 USB。
注意：示例 C-IONM 报告如图 3D 所示。
- EP活化研究（图4）
- 在开始实验之前制定实验指南。
注意： 图4A 显示了一个常见的EP活化研究方案示例，可以根据SED特性进行调整。对于一些具有激活周期的仪器，单次激活时间是单个激活周期，通常范围为2-4秒。大多数SED没有活化周期，单次活化时间为3秒。 - 5 mm 处的激活距离测试：
- 将SED涂在距离RLN5毫米的软组织上并激活SED（单次激活）。
- 观察肌电图的变化。以相同的激活距离操作三次，除非发生实质性的肌电图振幅变化。
注意： 图4B 显示了5 mm处的激活距离测试。
- 2 mm 处的激活距离测试：
- 将SED以1毫米的距离应用于靠近RLN的软组织上，并激活SED（单次激活）。
- 观察肌电图的变化。以相同的激活距离操作三次，除非发生实质性的肌电图振幅变化。
- 1 mm 处的活化距离测试：
- 将 SED 涂在距离 RLN 1 毫米的软组织上，并激活 SED（单次激活）。
- 观察肌电图的变化。以相同的激活距离操作三次，除非发生明显的肌电图振幅变化
- 如果在步骤4.2.2-4.2.4中观察到肌电图振幅大幅降低，请停止RLN实验。连续记录实时肌电图20-60分钟，以确定损伤是否可逆。（图4C）
- 手动将实验结果记录为表格（表1）。
- 在开始实验之前制定实验指南。
- 极压冷却研究（图5）
- 在开始实验之前制定实验指南。
注意： 图5A 显示了一个常见的EP冷却研究协议示例，可以根据SED特性进行调整。 - 5秒冷却时间测试：
- 将 SED 单次激活应用于 SCM 肌肉。等待和冷却 5 秒后，用 SED 的尖端触摸 RLN。
- 观察肌电图的变化。在同一冷却时间运行三次，除非发生实质性的肌电图振幅变化。
- 2秒冷却时间测试：
- 将 SED 单次激活应用于 SCM 肌肉。等待和冷却 2 秒后，用 SED 的尖端触摸 RLN。
- 观察肌电图的变化。在同一冷却时间运行三次，除非发生实质性的肌电图振幅变化。
注意： 图5B 显示了2秒的冷却时间测试。
- 立即进行肌肉触摸动作 （MTM） 测试：
- 将 SED 单次激活应用于 SCM 肌肉。用SCM的另一个位置快速触摸（约1秒）SED的激活表面（MTM， 图5C）。
- 在MTM之后立即用SED的尖端触摸RLN，并观察肌电图的变化。在同一冷却时间运行三次，除非发生实质性的肌电图振幅变化。
- 立即进行，无需肌肉触摸动作 （MTM） 测试：
- 将 SED 单次激活应用于 SCM 肌肉。立即用 SED 的尖端触摸 RLN，无需 MTM。
- 观察肌电图的变化。操作相同的冷却时间三次，除非发生显着的肌电图振幅变化。如果观察到肌电图振幅大幅降低，请按照步骤4.3.6进行操作。
- 如果观察到肌电图振幅大幅降低，请停止RLN实验。然后，连续监测实时肌电图反应至少20分钟，以确定RLN损伤是否可逆。 （图5D）
- 手动将实验结果记录为表格（表2）。
- 在开始实验之前制定实验指南。
5. 热成像（TG）研究
- 设置热成像系统（图6）。
注：红外热像仪的温度灵敏度可达-20°C至650°C。 映像每秒更新一次。- 将相机与实验台成60°角，距离目标组织50厘米（图6A）。
注意：在操作现场，由红外热像仪测量，根据色标显示温度。屏幕上温度最高的位置用“+”号标记，并显示其相应的温度（图6B） - 选择 视频模式，然后按捕获按钮。
注：热像仪监控的过程以视频形式连续记录。
- 将相机与实验台成60°角，距离目标组织50厘米（图6A）。
- 为TG研究进行动物准备：
- 使用红外热像仪记录实验区域的背景温度。背景温度应在25±2°C的范围内（图6C）。如果背景温度超过此范围，请调整实验室空调的温度并再次测试。
- 用于 SED 激活的标准带肌厚度：如步骤 2.3 中所述，为 TG 研究准备带肌。用于 SED 激活的标准带肌肉厚度为 5 毫米（图 6D）。
- TG活化研究（图6 和 图7）
- 干燥环境测试：用干纱布擦拭猪带肌肉表面。
- 在干燥环境中进行整片测试（图 7A）：
- 使用 SED 抓住刀片整个长度的带子肌肉（图 6E）。
- 评估最大激活温度：单次激活后，测量过程中屏幕上会显示最高温度（图7B）。
- 评估横向热扩散：测量单次激活后60°C等温管线的直径。
- 评估烟雾和飞溅：单次激活后，当屏幕上的最高温度超过60°C时，记录屏幕上的任何烟雾和飞溅。在不同区域重复五次测量。
注意：仅在干燥环境中通过整个叶片测试评估了最高活化温度。
- 三分之一 （1/3） 的叶片测试在干燥环境中（图 7C）：
- 使用 SED 用前 1/3 长度的刀片抓住带肌（图 6F）。如步骤5.3.1.1中所述评估横向热扩散、烟雾和飞溅（图7D）。在不同区域重复五次测量。
- 在干燥环境中进行整片测试（图 7A）：
- 潮湿环境测试：在SED激活之前，将猪带肌肉浸泡在无菌水中3秒。
- 在潮湿环境中进行整个刀片测试（图7E）：使用SED抓住刀片全长处的带子肌肉，并评估横向热扩散（图7F），烟雾和飞溅，如步骤5.3.1.1中所述。在不同区域重复五次测量。
- 在潮湿环境中进行三分之一（1/3）的测试（图7G）：使用SED用前1/3长度的刀片抓住带肌，并评估横向热扩散，烟雾（图7H）和飞溅，如步骤5.3.1.1中所述。在不同区域重复五次测量。
- 手动将实验结果记录为表格（表3）。
- 干燥环境测试：用干纱布擦拭猪带肌肉表面。
- TG冷却研究（图8）
- 干燥环境：按步骤5.3.1用干纱布擦拭猪带肌肉表面。
注意：在TG冷却研究中，所有激活均在干燥的环境中进行，整个叶片激活。 - 评估没有MTM的最短冷却时间：在SLD单次激活后，整个刀片放在带子肌肉上，开始记录冷却时间，直到屏幕上的最高温度低于60°C。 在不同区域重复五次测量。
注意：在单次激活和MTM后测量SED刀片的冷却时间和温度时，请用纱布覆盖SED激活的肌肉区域和MTM接触的肌肉区域，因为这些区域的高温将在TG屏幕上检测到并干扰要实际测量的温度。 - MTM后评估刀片温度：将整个刀片放在带肌上单次激活SED后，用带肌的另一个位置快速触摸（~1秒）SED的活化表面（图8A）。然后在刀片打开的情况下从带肌离开 SED 后立即记录其温度（图 8B）。
- 用MTM评估最短冷却时间：步骤5.4.3后，当温度超过60°C时，开始记录冷却时间，直到屏幕上的最高温度低于60°C。 在不同区域重复五次测量。
- 手动将实验结果记录为表格（表4）。
- 干燥环境：按步骤5.3.1用干纱布擦拭猪带肌肉表面。
6. 数据解释
- 以表格形式显示 EP 和 TG 安全参数，并标记烟雾和飞溅。
注意：这里，SED的EP和TG安全参数以表格形式显示，烟雾和飞溅分别用*和#符号标记。在EP和TG研究中，最终结果列出了表 5中的最大数据。
Representative Results
对每头仔猪进行动物手术，鉴定解剖结构，如图1和图2所示。根据图1和图2所示的标准化程序，整齐地解剖几种结构（SCM肌肉和带状肌肉）并精心制备（RLN和VN）。本研究中测试的SED显示在补充表中。应用协议部分中描述的标准程序，可以在动物实验中建立SEDS的安全参数。
电生理 （EP） 研究
CIONM由三个主要部分组成：刺激电极，记录电极和监测系统（图3A）。在确保CIONM系统可用后，可以很好地记录EP研究期间的信号变化。（图 3D）。
EP活化研究：EP活化研究方案如图 4A所示。安全激活距离定义为在大于此距离的位置单次激活 SED，而不会引起显着的 EMG 振幅变化。EP激活研究的APS EMG信号记录如图 4C所示。 表1显示了EP活化研究的实验结果的演示示例。最终解释如 表5所示。
EP冷却研究：EP冷却研究协议如图 5A所示。安全冷却时间定义为在 SED 单次激活后冷却超过这段时间，并且不会引起显着的肌电图振幅变化。在 SED 单次激活后立即执行 1 s 的 MTM，根据发生实质性的肌电图幅度变化来确定 SED 是安全的还是不安全的。EP激活研究的APS肌电图信号记录如图 5D所示。 表2显示了EP冷却研究的实验结果的演示示例。最终解释如 表5所示。
热成像 （TG） 研究
标准化的热成像系统设置如图 6A所示。温度显示、最高温度标记（“+”号）和色标如图 6B所示。记录实验区的背景温度，如图 6C所示。以标准的5 mm厚度制备带肌肉，如图 6D所示。整个刀片和三分之一刀片的定义如图 6E，F所示。
TG活化研究：在干燥环境下用整个叶片测试最高温度;结果如表3所示。TG活化研究包含四种组合：干燥环境中的全叶片测试（图7A，B），干燥环境中的三分之一叶片测试（图7C，D），潮湿环境中的全叶片测试（图7E，F）和潮湿环境中的三分之一叶片测试（图7G，H）。与干燥环境相比，潮湿环境中TG成像屏幕上容易发生热飞溅和横向热扩散。根据其不同的止血机制，不同的SEDS在用整个叶片或三分之一的叶片激活时具有不同的横向热扩散和烟雾/飞溅形成模式。热扩散距离定义为单次激活后60°C等温管线与SED叶片之间的最远距离。实验结果如表3所示。最终解释如表5所示。
TG冷却研究：安全冷却时间定义为在SED单次激活后冷却超过这段时间，并且在TG屏幕上完全低于60°C。MTM（图8A）是一种良好的冷却方法，在TG成像屏幕下温度迅速降低。在 SED 单次激活后立即执行 1 秒的 MTM，刀片上的温度是否超过 60 °C 分别确定 SED 是安全还是不安全（图 8B）。实验结果，包括不使用MTM的最短冷却时间，MTM后的叶片温度以及使用MTM的最小冷却时间，如 表4所示。最终解释如 表5所示。
数据解释
根据实验中获得的数据，SED的安全参数将被整合到一个表格中（表5 显示了使用材料 表中的高级双极SED（参考为设备A）收集的数据）。设备A是本研究中用于检查的设备之一。这些数据表明，外科医生在使用这种SED时，应保持足够的安全距离和足够的冷却时间，根据不同的操作环境和不同的抓握长度进行调整，观察是否出现不规则的热扩散模式（烟雾和飞溅），并在单次激活后和MTM后立即评估SED的温度。
图1：胸锁乳突肌的皮肤切口和解剖 。 （A）在胸骨上方1厘米处划一条15厘米的横向颈椎皮肤切口线。（B）肩带肌肉横向缩回以观察甲状腺软骨，环状软骨，气管环和甲状腺。缩写：SCM = 胸锁乳突肌，STM = 带状肌，TC = 甲状腺软骨，CC = 环状软骨，甲状腺 = 甲状腺。 请点击此处查看此图的大图。
图 2：识别并公开 RLN （*） 和 VN （#）。 缩写：SCM=胸锁乳突肌，S=带状肌，TG=甲状腺，RLN=喉返神经，VN=迷走神经。 请点击此处查看此图的大图。
图 3：C-IONM 设置和记录。 （A）设置C-IONM电极：记录电极-对肌电图气管插管6#插管;刺激电极安装在VN上（*）;接地电极 - 电极安装在手术切口伤口外。所有电极都连接到监控系统。（B）APS刺激的高级设置。（C）在迷走神经APS刺激柱中设置刺激电流并开始获取基线，并在新窗口中自动测试和计算基线潜伏期和幅度（建立APS基线）。（D） C-IONM报告样本。缩写：APS = 自动周期性刺激，EMG = 肌电图，ETT = 气管插管，C-IONM = 连续术中神经监测，RLN = 喉返神经，VN = 迷走神经。请点击此处查看此图的大图。
图4：EP激活研究方案的流程图。 （A）在不同距离的RLN上从近端（尾部）段到远端（颅骨）段进行单次激活测试。如果在近端段5 mm距离处进行三次激活测试后肌电图反应保持不变，则在2 mm距离处进行另一项测试。如果在2 mm距离重复测试后肌电图响应保持稳定，则在1 mm距离处或通过直接用RLN触摸SED尖端进行最终安全测试。如果在任何测试后观察到肌电图振幅大幅降低，则RLN实验的一侧完成，并且将连续监测肌电图反应至少20分钟。 （B）在靠近左侧RLN的5毫米距离处测试SED。（C）做激活研究时的APS肌电图信号。缩写：SED = 手术能量装置，RLN = 喉返神经，EMG = 肌电图，APS = 自动周期性刺激。请点击此处查看此图的大图。
图5：EP冷却研究方案的流程图。 （A）测试在RLN上进行，从近端（尾部）段到远端（颅骨）段。在同侧SCM肌肉（白色箭头）上的SED激活后，经过不同的冷却时间，触摸RLN（黄色星星）上的尖端5秒。如果EMG响应在5 s冷却时间的三次测试后保持不变，则进行2 s冷却时间测试。如果重复测试后肌电图反应保持不变，则在有或没有触摸操作（星号）的单次或两次激活后立即用RLN触摸SED尖端来执行最终的安全性测试。（B） 打开 SED 的尖端以接触 RLN 上的内部非涂层部分。（C） 触摸操作（星号）是在激活后使用 SCM 快速触摸/冷却。（D）进行冷却研究时的APS肌电图信号。缩写：RLN = 喉返神经，SCM = 胸锁乳突肌，EMG = 肌电图。请点击此处查看此图的大图。
图 6：热成像系统设置 。 （A）将相机放置在距离目标组织50厘米处，与实验台成60°角。（B）操作场由红外热像仪测量。温度根据色标显示，屏幕上的最高温度标有“+”号。（三）记录实验区的背景温度。（D）用于SED激活的标准带肌肉厚度为5毫米。 （E）在干燥环境中进行整个刀片测试。（F） 在干燥环境中进行三分之一 （1/3） 的叶片测试。缩写：SED = 手术能量设备。 请点击此处查看此图的大图。
图7：TG活化研究。 （一，二） 答：在干燥环境中进行整片测试;B：TG图像，激活过程中最高活化温度大于60°C。（中，四）C：在干燥环境中进行三分之一（1/3）的叶片测试;D：TG图像，激活后观察飞溅（绿色箭头）。（五）在潮湿环境下进行整片叶片试验;（F）TG图像，与干燥环境相比，观察到更明显的横向热扩散（白色箭头）。（G） 在潮湿环境中进行三分之一 （1/3） 的叶片测试。（H）TG图像，烟雾（蓝色箭头）比干燥环境更明显。缩写：TG = 热成像。 请点击此处查看此图的大图。
图8：使用MTM的TG冷却研究 。 （A）在将整个刀片放在带肌（黄色虚线圆圈）上单次激活SED后，用带肌的另一个位置快速接触（约1秒）SED的活化表面。（B） TG 图像显示了在刀片打开的情况下从带子肌肉离开 SED 后立即显示 SED 温度。当温度超过60°C时，开始记录冷却时间，直到屏幕上的最高温度低于60°C。 缩写：TG = 热成像，MTM = 肌肉强硬动作，SED = 手术能量装置。 请点击此处查看此图的大图。
| 神经号 | 5毫米， | 2毫米， |
| 振幅状态 | 振幅状态 | |
| 神经 1 | 稳定 （3） | 稳定 （3） |
| 神经 2 | 稳定 （3） | 稳定 （3） |
| 神经 3 | 稳定 （3） | 稳定 （3） |
| LOS，信号丢失;括号中的数字是测试次数 | ||
表1：电生理（EP）活化研究。 这是EP活化研究结果之一。每个距离都要检查三次，直到肌电图信号减弱或丢失。每个 SED 都用三根神经进行检查。该数据是使用设备A（材料表）获得的。
| 不，神经 | 5 秒， | 2 秒， | 立即没有MTM， |
| 振幅状态 | 振幅状态 | 振幅状态 | |
| 神经 1 | 稳定 （3） | 稳定 （3） | 洛斯 （1） |
| 神经 2 | 稳定 （3） | 稳定 （3） | 47% 损失 （2） |
| 神经 3 | 稳定 （3） | 稳定 （3） | 洛杉矶 （2） |
| MTM，肌肉触摸动作;LOS，信号丢失;括号中的数字是测试次数 | |||
表 2：电生理 （EP） 冷却研究。 这是EP冷却研究结果之一。每个距离都要检查三次，直到肌电图信号减弱或丢失。在这个实验中，还检查了MTM。每个 SED 都用三根神经进行检查。该数据是使用设备A（材料表）获得的。
| 最高活化温度（°C） | |||||
| 叶片 | 测试 1 | 测试 2 | 测试 4 | 测试 5 | 最大 |
| 整片刀片 | 74.7 | 73.5 | 72.3 | 74.1 | 77.4 |
| 横向热扩散距离（干燥环境下）（毫米） | |||||
| 叶片 | 测试 1 | 测试 2 | 测试 4 | 测试 5 | 最大 |
| 整片刀片 | 3.7 | 5.2 | 4.9 | 4.2 | 5.3 |
| 三分之一刀片 | 4.2 | 4.7 | 4.5 | 5.0# | 5.2# |
| 横向热扩散距离（在潮湿环境中）（毫米） | |||||
| 叶片 | 测试 1 | 测试 2 | 测试 4 | 测试 5 | 最大 |
| 整片刀片 | 5.2*# | 4.3# | 6.7 | 4.6# | 6.7*# |
| 三分之一刀片 | 3.9*# | 4.5# | 5.1# | 5.7*# | 5.7*# |
| *带烟;# 带飞溅 | |||||
表3：热成像（TG）活化研究。 这是TG活化研究结果之一。每次激活都会在相机下检查五次。该数据是使用设备A（材料表）获得的。
| 最短冷却时间（至 60 °C），不含 MTM （秒） | ||||
| 测试 1 | 测试 2 | 测试 3 | 测试 4 | 测试 5 |
| 6 | 5 | 5 | 6 | 6 |
| MTM 后的刀片温度（°C） | ||||
| 测试 1 | 测试 2 | 测试 3 | 测试 4 | 测试 5 |
| 66.4 | 44.7 | 65.3 | 61.5 | 51.8 |
| MTM 的最短冷却时间（至 60 °C） | ||||
| 测试 1 | 测试 2 | 测试 3 | 测试 4 | 测试 5 |
| 2 | - | 2 | 1 | - |
表 4：热成像 （TG） 冷却研究。 这是TG冷却研究结果之一。每次激活都会在相机下检查五次，并记录冷却时间。该数据是使用设备A（材料表）获得的。
| 极压安全参数 | 设备 A |
| 激活距离 | 2 毫米 |
| 冷却时间 | 2 $ s |
| TG安全参数 | 设备 A |
| 活化温度 @ | 77.4 °C |
| 横向热扩散距离 | |
| 干燥条件：整个刀片（三分之一刀片） | 5.3 毫米 （5.2# 毫米） |
| 湿润条件：整个刀片（三分之一刀片） | 6.7 毫米* # （5.7*# 毫米） |
| 冷却时间 | |
| 没有MTM | 6 秒 |
| 带MTM（MTM后的刀片温度） | 2 秒 （66.4 °C） |
| $ 使用 MTM 冷却 SED 后无肌电图信号丢失;@ 在干燥环境中使用整个刀片; | |
| *带烟;# 带飞溅;MTM，肌肉触摸动作 | |
表 5：电生理 （EP） 和热成像 （TG） 安全参数。 该表集成了本研究中评估的EP和TG安全参数。该数据是使用设备A（材料表）获得的。
Discussion
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。
Disclosures
作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可以解释为潜在的利益冲突。
Acknowledgments
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）。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 (384x288 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) |
References
- Wang, J. J., et al. Improving voice outcomes after thyroid surgery - review of safety parameters for using energy-based devices near the recurrent laryngeal nerve. Front Endocrinol. 12, 793431 (2021).
- Cakabay, B., et al. LigaSure versus clamp-and-tie in thyroidectomy: a single-center experience. Advances in Therapy. 26 (11), 1035-1041 (2009).
- Chiang, F. Y., et al. Comparison of hypocalcemia rates between LigaSure and clamp-and-tie hemostatic technique in total thyroidectomies. Head & Neck. 41 (10), 3677-3683 (2019).
- Liu, C. -H., et al. Comparison of surgical complications rates between LigaSure small jaw and clamp-and-tie hemostatic technique in 1,000 neuro-monitored thyroidectomies. Frontiers in Endocrinology. 12, 313 (2021).
- Moran, K., et al. Energy vessel sealant devices are associated with decreased risk of neck hematoma after thyroid surgery. Updates in Surgery. 72 (4), 1135-1141 (2020).
- Pacilli, M., et al. Energy based vessel sealing devices in thyroid surgery: a systematic review to clarify the relationship with recurrent laryngeal nerve injuries. Medicina. 56 (12), 651 (2020).
- Garas, G., et al. Which hemostatic device in thyroid surgery? A network meta-analysis of surgical technologies. Thyroid. 23 (9), 1138-1150 (2013).
- Wu, C. W., et al. Intraoperative neuromonitoring for the early detection and prevention of RLN traction injury in thyroid surgery: A porcine model. Surgery. 155 (2), 329-339 (2014).
- Wu, C. -W., et al. Intraoperative neural monitoring in thyroid surgery: lessons learned from animal studies. Gland Surgery. 5 (5), 473-480 (2016).
- Dionigi, G., et al. Severity of recurrent laryngeal nerve injuries in thyroid surgery. World Journal of Surgery. 40 (6), 1373-1381 (2016).
- Wu, C. W., et al. Recurrent laryngeal nerve (RLN) injury in thyroid surgery: lessons learned from the intraoperative neural monitoring (IONM). International Journal of Head and Neck Science. 1 (1), 19-26 (2017).
- Dionigi, G., et al. Recurrent laryngeal nerve injury in video-assisted thyroidectomy: lessons learned from neuromonitoring. Surg Endosc. 26 (9), 2601-2608 (2012).
- Dionigi, G. Energy based devices and recurrent laryngeal nerve injury: the need for safer instruments. Langenbeck's Archives of Surgery. 394 (3), 579-580 (2009).
- Kern, K. A. Medicolegal analysis of errors in diagnosis and treatment of surgical endocrine disease. Surgery. 114 (6), 1167-1174 (1993).
- Wu, C. W., et al. Intra-operative neural monitoring of thyroid surgery in a porcine model. Journal of Visualized Experiments. (144), e57919 (2019).
- Wu, C. W., et al. Investigation of optimal intensity and safety of electrical nerve stimulation during intraoperative neuromonitoring of the recurrent laryngeal nerve: a prospective porcine model. Head & Neck. 32 (10), 1295-1301 (2010).
- Dionigi, G., et al. Safety of energy based devices for hemostasis in thyroid surgery. Gland Surgery. 5 (5), 490 (2016).
- Björck, G., et al. New animal model for assessment of functional laryngeal motor innervation. Ann Otol Rhinol Laryngol. 121 (10), 695-699 (2012).
- Wu, C. W., et al. Feasibility of intraoperative neuromonitoring during thyroid surgery using transcartilage surface recording electrodes. Thyroid. 28 (11), 1508-1516 (2018).
- Wu, C. W., et al. Transcutaneous recording during intraoperative neuromonitoring in thyroid surgery. Thyroid. 28 (11), 1500-1507 (2018).
- Chiang, F. Y., et al. The mechanism of recurrent laryngeal nerve injury during thyroid surgery--the application of intraoperative neuromonitoring. Surgery. 143 (6), 743-749 (2008).
- Randolph, G. W., et al. Electrophysiologic recurrent laryngeal nerve monitoring during thyroid and parathyroid surgery: international standards guideline statement. Laryngoscope. 121, 1-16 (2011).
- Wu, C. -W., et al. Informed consent for intraoperative neural monitoring in thyroid and parathyroid surgery - consensus statement of the International Neural Monitoring Study Group. Frontiers in Endocrinology. 12 (1598), (2021).
- Chiang, F. Y., et al. Standardization of intraoperative neuromonitoring of recurrent laryngeal nerve in thyroid operation. World Journal of Surgery. 34 (2), 223-229 (2010).
- Wu, C. W., et al. International neuromonitoring study group guidelines 2018: Part II: Optimal recurrent laryngeal nerve management for invasive thyroid cancer-incorporation of surgical, laryngeal, and neural electrophysiologic data. Laryngoscope. 128, 18-27 (2018).
- Schneider, R., et al. International neural monitoring study group guideline 2018 part I: Staging bilateral thyroid surgery with monitoring loss of signal. Laryngoscope. 128, 1-17 (2018).
- Wu, C. W., et al. Training courses in laryngeal nerve monitoring in thyroid and parathyroid surgery-The INMSG Consensus Statement. Frontiers in Endocrinology. 12, 705346 (2021).
- Dionigi, G., et al. Continuous monitoring of the recurrent laryngeal nerve in thyroid surgery: a critical appraisal. International Journal of Surgery. 11, 44-46 (2013).
- Schneider, R., et al. A new anchor electrode design for continuous neuromonitoring of the recurrent laryngeal nerve by vagal nerve stimulations. Langenbecks Archives of Surgery. 394 (5), 903-910 (2009).
- Sinclair, C. F., et al. Clarifying optimal outcome measures in intermittent and continuous laryngeal neuromonitoring. Head & Neck. 44 (2), 460-471 (2021).
- Hayami, M., et al. Steam induced by the activation of energy devices under a wet condition may cause thermal injury. Surgical Endoscopy. 34 (5), 2295-2302 (2020).
- Hayami, M., et al. Lateral thermal spread induced by energy devices: a porcine model to evaluate the influence on the recurrent laryngeal nerve. Sure Endosc. 33 (12), 4153-4163 (2019).
- Smith, C. T., Zarebczan, B., Alhefdhi, A., Chen, H. Infrared thermographic profiles of vessel sealing devices on thyroid parenchyma. Journal of Surgical Research. 170 (1), 64-68 (2011).
- Seehofer, D., et al. Safety and efficacy of new integrated bipolar and ultrasonic scissors compared to conventional laparoscopic 5-mm sealing and cutting instruments. Surgical Endoscopy. 26 (9), 2541-2549 (2012).
- Kim, F. J., et al. Temperature safety profile of laparoscopic devices: Harmonic ACE (ACE), Ligasure V (LV), and plasma trisector (PT). Surgical Endoscopy. 22 (6), 1464-1469 (2008).
- Lin, Y. C., et al. Electrophysiologic monitoring correlates of recurrent laryngeal nerve heat thermal injury in a porcine model. Laryngoscope. 125 (8), 283-290 (2015).
- Chávez, K. V., et al. Safety assessment of the use of ultrasonic energy in the proximity of the recurrent laryngeal nerve in a porcine model. The American Journal of Surgery. 215 (1), 186-190 (2018).
- Wu, C. W., et al. Recurrent laryngeal nerve safety parameters of the H armonic F ocus during thyroid surgery: Porcine model using continuous monitoring. The Laryngoscope. 125 (12), 2838-2845 (2015).
- Huang, T. Y., et al. Safety parameters of ferromagnetic device during thyroid surgery: Porcine model using continuous neuromonitoring. Head Neck. 42 (10), 2931-2940 (2020).
- Dionigi, G., et al. Safety of LigaSure in recurrent laryngeal nerve dissection-porcine model using continuous monitoring. The Laryngoscope. 127 (7), 1724-1729 (2017).
- Huang, T. -Y., et al. Safety of Ligasure exact dissector in thyroidectomy with continuous neuromonitoring: a porcine model. Gland Surgery. 9 (3), 702 (2020).
- Kim, H. K., Chai, Y. J., Lee, H. Y., Kim, H. Y., Dionigi, G. Comparing the safety of harmonic ACE and ACE+ around the recurrent laryngeal nerve in swine models. Annals of Surgical Treatment Research. 94 (6), 285-290 (2018).
- Kwak, H. Y., et al. Thermal injury of the recurrent laryngeal nerve by THUNDERBEAT during thyroid surgery: findings from continuous intraoperative neuromonitoring in a porcine model. Journal of Surgical Research. 200 (1), 177-182 (2016).
