Endotracheale intubatie met behulp van een flexibele intubatie-endoscoop als een gestandaardiseerd model voor veilig luchtwegbeheer bij varkens
Summary
Het gebruik van varkens in onderzoek is de afgelopen jaren toegenomen. Niettemin worden varkens gekenmerkt door een moeilijke anatomie van de luchtwegen. Door aan te tonen hoe endoscopisch geleide endotracheale intubatie moet worden uitgevoerd, beoogt dit protocol de veiligheid van proefdieren verder te verhogen om dierenleed en onnodige dood te voorkomen.
Abstract
Endotracheale intubatie is vaak een basisvereiste voor translationeel onderzoek in varkensmodellen voor verschillende interventies die een beveiligde luchtweg of hoge ventilatiedruk vereisen. Endotracheale intubatie is een uitdagende vaardigheid, die een minimum aantal succesvolle endotracheale intubaties vereist om een hoog slagingspercentage onder optimale omstandigheden te bereiken, wat vaak onhaalbaar is voor niet-anesthesiologische onderzoekers. Vanwege de specifieke anatomie van de varkensluchtwegen kan meestal worden uitgegaan van een moeilijke luchtweg. De onmogelijkheid om een veilige luchtweg tot stand te brengen kan leiden tot letsel, bijwerkingen of de dood van het proefdier. Met behulp van een prospectieve, gerandomiseerde, gecontroleerde evaluatiebenadering is aangetoond dat fiberoptic-assisted endotracheale intubatie langer duurt, maar een hoger first-pass succespercentage heeft dan conventionele intubatie zonder klinisch relevante dalingen in zuurstofverzadiging te veroorzaken. Dit model presenteert een gestandaardiseerd regime voor endoscopisch geleide endotracheale intubatie, dat een beveiligde luchtweg biedt, vooral voor onderzoekers die onervaren zijn in de techniek van endotracheale intubatie via directe laryngoscopie. Deze procedure zal naar verwachting dierenleed en onnodige verliezen van dieren minimaliseren.
Introduction
Endotracheale intubatie is vaak een basisvereiste voor translationeel onderzoek in varkensmodellen voor verschillende interventies die een beveiligde luchtweg of hoge beademingsdruk vereisen (zoals ventilatie tijdens cardiopulmonale reanimatie1 of acuut respiratoir distress-syndroom2) of vereisen dat de cerebrale bloedstroom niet wordt aangetast door interne compressie door supraglottische luchtwegapparaten3 , die soms als alternatief worden vermeerderd in het kader van een verwachte moeilijke luchtweg bij varkens 4,5.
Hoewel de longfysiologie van varkens vergelijkbare kenmerken vertoont als die van mensen6, is het beveiligen van de luchtweg soms aanzienlijk moeilijker7 vanwege specifieke verschillen in de orotracheale anatomie van varkens. De snuit van een varken heeft een smalle opening met een zeer grote tong, het strottenhoofd is extreem mobiel en de epiglottis is relatief groot, met een vrij uiteinde dat zich uitstrekt tot het zachte gehemelte. Caudally, het strottenhoofd vormt een stompe hoek met de luchtpijp. Het arytenoïde kraakbeen is groot8. Het smalste deel van de luchtweg bevindt zich op subglottisch niveau9, vergelijkbaar met de luchtweganatomie van kinderen10. Omdat het strottenhoofd bij varkens zeer mobiel is, bestaat het risico dat het uiteinde van de endotracheale buis door de stembanden gaat, maar het strottenhoofd wordt slechts enkele centimeters caudaal verplaatst, wat kan worden aangezien voor een juiste intubatie 8,11. Bovendien is slokdarmintubatie een veel voorkomend risico bij het omgaan met varkensluchtwegbeheer12.
De percentages van moeilijke of onmogelijke endotracheale intubaties met een overeenkomstige negatieve impact op het experiment of vroege sterfte zijn niet systematisch geregistreerd, maar er zijn verschillende case reports gepubliceerd13,14. Bij mensen is er de mogelijkheid om een flexibele intubatie-endoscoop te gebruiken in de context van een onverwacht moeilijke conventionele intubatie15. Aan deze maatregel gaan vaak verschillende valse intubaties vooraf. Deze herhaalde intubatiepogingen zijn geassocieerd met bijwerkingen bij mensen16,17, vooral luchtwegcomplicaties 18. Dergelijke voorvallen zijn schadelijk bij proefdieren, omdat zij in het eenvoudigste geval een confounder variabele in het experiment vertegenwoordigen; In het ergste geval kunnen ze leiden tot het onnodige verlies van het dier.
De huidige studie heeft een model ontwikkeld op basis van de richtlijnen voor verwacht moeilijk luchtwegbeheer bij mensen 15,19,20,21,22,23,24. Eerder is een vergelijkbare techniek beschreven voor het leren van fiberoptische intubatie in menselijke studies25,26. Het protocol dat in dit rapport wordt gepresenteerd, heeft tot doel een gestandaardiseerd en gemakkelijk aan te passen intubatiemodel te bieden waarmee ook niet-luchtwegspecialisten succesvolle en veilige endotracheale intubatie bij varkens kunnen uitvoeren.
Protocol
Representative Results
Discussion
In eerdere studies heeft onze onderzoeksgroep al specifieke details beschreven met betrekking tot de translationele voordelen van het varkensmodel 2,27,32,33. Over het algemeen moet het verminderen van het stressniveau van het dier en onnodige pijn een integraal onderdeel zijn van elk onderzoeksprotocol en is het van het grootste belang voor het genereren van betrouwbaar reproduceerbare gegeven…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen Dagmar Dirvonskis bedanken voor haar uitstekende technische ondersteuning.
Materials
| Ambu aScope Regular | Ambu GmbH, Medizinprodukte, Bad Nauheim, Germany | Disposable fiber optic outer diameter 5 mm | |
| Ambu aView Monitor | Ambu GmbH, Medizinprodukte, Bad Nauheim, Germany | monitor | |
| Atracurium Hikma 50 mg/5mL | Hikma Pharma GmbH, Martinsried | atracurium | |
| Azaperone (Stresnil) 40mg/mL | Lilly Deutschland GmbH, Bad Homburg, Germany | azaperone | |
| BD Discardit II Spritze 2, 5, 10, 20 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera, Mequinenza Fraga, Spain | syringe | |
| BD Luer Connecta | Becton Dickinson Infusion Therapy, AB Helsingborg, Schweden | 3-way-stopcock | |
| BD Microlance 3 20 G | Becton Dickinson S.A. Carretera, Mequinenza Fraga, Spain | cannula | |
| Curafix i.v. classics | Lohmann & Rauscher International GmbH & Co. KG, Rengsdorf, Germany | Cannula retention dressing | |
| Engström Carestation | GE Heathcare, Madison USA | ventilator | |
| Fentanyl-Janssen 0.05 mg/mL | Janssen-Cilag GmbH, Neuss | fentanyl | |
| Führungsstab, Durchmesser 4.3 | Rüsch | endotracheal tube introducer | |
| IBM SPSS Statistics for Windows, Version 20 | IBM SPSS Statistics for Windows, Version 20.0. Armonk, NY: IBM Corp.) | Statistical software | |
| Incetomat-line 150 cm | Fresenius, Kabi Deutschland, GmbH | perfusor line | |
| Intrafix Primeline | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | Infusion line | |
| JOZA Einmal Nitril Untersuchungshandschuhe | JOZA, München, Germany | disposable gloves | |
| Laryngoscope, 45.48.50, KL 2000 | Medicon | Laryngoscope handle | |
| Littmann Classic III Stethoscope | 3M Deutschland GmbH, Neuss, Germany | stethoscope | |
| Luer Lock | B.Braun Melsungen AG, Germany | ||
| Maimed Vlieskompresse | Maimed GmbH, Neuenkirchen, Germany | Fleece compress to fix the tongue | |
| Masimo LNCS Adtx SpO2 sensor | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA | saturation clip for the tail | |
| Masimo LNCS TC-I SpO2 ear clip sensor | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA | Saturation clip for the ear | |
| Masimo Radical 7 | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA | periphereal oxygen saturation | |
| Midazolam 15 mg/3 mL | Hameln Pharma GmbH, Hameln, Germany | midazolam | |
| Midmark Canine Mask Small Plastic with Diaphragm FRSCM-0005 | Midmark Corp., Dayton, Ohio, USA | dog ventilation mask | |
| Octeniderm farblos | Schülke & Mayr GmbH, Nordenstedt, Germany | Alcoholic disinfectant | |
| Original Perfusor syringe 50 mL | B.Braun Melsungen AG, Germany | perfusor syringe | |
| Perfusor FM Braun | B.Braun Melsungen AG, Germany | syringe pump | |
| Propofol 2% 20 mg/mL (50 mL flasks) | Fresenius, Kabi Deutschland, GmbH | propofol | |
| RÜSCH Führungsstab für Endotrachealtubus (ID 5.6 mm) | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia | PVC coated tube guiding wire | |
| Rüschelit Super Safety Clear >ID 6/6.5 /7.0 mm | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia | endotracheal tube | |
| Stainless Macintosh Größe 4 | Welch Allyn69604 | blade for laryngoscope | |
| Sterofundin | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | Balanced electrolyte solution | |
| Ultrastop Antibeschlagmittel bottle with dropper 25 mL | Sigmapharm Arzneimittel GmbH, Wien, Austria | Antifog agent | |
| Vasofix Safety 22 G-16 G | B.Braun Melsungen AG, Germany | venous catheter | |
| VBM Cuff Manometer | VBM Medizintechnik GmbH, Sulz a.N., Germany | cuff pressure gauge | |
| Zelette | Lohmann & Rauscher International GmbH & Co. KG, Rengsdorf, Germany | Tissue swab |
Riferimenti
- Kleinman, M. E., Oh, W., Stonestreet, B. S. Comparison of intravenous and endotracheal epinephrine during cardiopulmonary resuscitation in newborn piglets. Critical Care Medicine. 27 (12), 2748-2754 (1999).
- Rissel, R., et al. Bronchoalveolar lavage and oleic acid-injection in pigs as a double-hit model for acute respiratory distress syndrome (ARDS). Journal of Visualized Experiments. (159), e61358 (2020).
- Segal, N., et al. Impairment of carotid artery blood flow by supraglottic airway use in a swine model of cardiac arrest. Resuscitation. 83 (8), 1025-1030 (2012).
- Goldmann, K., Kalinowski, M., Kraft, S. Airway management under general anaesthesia in pigs using the LMA-ProSeal: A pilot study. Veterinary Anaesthesia and Analgesia. 32 (5), 308-313 (2005).
- Wemyss-Holden, S. A., Porter, K. J., Baxter, P., Rudkin, G. E., Maddern, G. J. The laryngeal mask airway in experimental pig anaesthesia. Lab Animal. 33 (1), 30-34 (1999).
- Kobayashi, E., Hishikawa, S., Teratani, T., Lefor, A. T. The pig as a model for translational research: overview of porcine animal models at Jichi Medical University. Transplantation Research. 1 (1), 8 (2012).
- Judge, E. P., et al. Anatomy and bronchoscopy of the porcine lung. A model for translational respiratory medicine. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 51 (3), 334-343 (2014).
- Dondelinger, R. F., et al. Relevant radiological anatomy of the pig as a training model in interventional radiology. European Radiology. 8 (7), 1254-1273 (1998).
- Nickel, R., Schummer, A., Seiferle, E. . Lehrbuch der Anatomie der Haustiere, Band I: Bewegungsapparat. , (2003).
- Wani, T. M., Rafiq, M., Akhter, N., AlGhamdi, F. S., Tobias, J. D. Upper airway in infants-A computed tomography-based analysis. Paediatric Anaesthesia. 27 (5), 501-505 (2017).
- Chum, H., Pacharinsak, C. Endotracheal intubation in swine. Lab Animal. 41 (11), 309-311 (2012).
- Ettrup, K. S., et al. Basic surgical techniques in the Göttingen minipig: Intubation, bladder catheterization, femoral vessel catheterization, and transcardial perfusion. Journal of Visualized Experiments. (52), e2652 (2011).
- Steinbacher, R., von Ritgen, S., Moens, Y. P. S. Laryngeal perforation during a standard intubation procedure in a pig. Laboratory Animals. 46 (3), 261-263 (2012).
- Iliff-Sizemore, S. A., Chrisp, C. E., Rush, H. G. Peritracheolaryngeal abscess: An iatrogenic complication of endotracheal intubation in swine. Laboratory Animal Science. 39 (5), 455-458 (1989).
- Piepho, T., et al. S1 guidelines on airway management. Der Anaesthesist. 64 (11), 859-873 (2015).
- Mort, T. C. Emergency tracheal intubation: Complications associated with repeated laryngoscopic attempts. Anesthesia & Analgesia. 99 (2), 607-613 (2004).
- Hasegawa, K., et al. Association between repeated intubation attempts and adverse events in emergency departments: An analysis of a multicenter prospective observational study. Annals of Emergency Medicine. 60 (6), 749-754 (2012).
- Martin, L. D., Mhyre, J. M., Shanks, A. M., Tremper, K. K., Kheterpal, S. 3,423 emergency tracheal intubations at a university hospital: airway outcomes and complications. Anesthesiology. 114 (1), 42-48 (2011).
- Ahmad, I., et al. Difficult Airway Society guidelines for awake tracheal intubation (ATI) in adults. Anaesthesia. 75 (4), 509-528 (2020).
- Frerk, C., et al. Difficult Airway Society 2015 guidelines for management of unanticipated difficult intubation in adults. British Journal of Anaesthesia. 115 (6), 827-848 (2015).
- Cook, T. M., et al. Consensus guidelines for managing the airway in patients with COVID-19: Guidelines from the Difficult Airway Society, the Association of Anaesthetists the Intensive Care Society, the Faculty of Intensive Care Medicine and the Royal College of Anaesthetists. Anaesthesia. 75 (6), 785-799 (2020).
- Kornas, R. L., Owyang, C. G., Sakles, J. C., Foley, L. J., Mosier, J. M. Evaluation and management of the physiologically difficult airway: Consensus recommendations from Society for Airway Management. Anesthesia & Analgesia. 132 (2), 395-405 (2021).
- Higgs, A., et al. Guidelines for the management of tracheal intubation in critically ill adults. British Journal of Anaesthesia. 120 (2), 323-352 (2018).
- Apfelbaum, J. L., et al. American Society of Anesthesiologists Practice Guidelines for Management of the Difficult Airway. Anesthesiology. 136 (1), 31-81 (2022).
- Doyle, D. J. GlideScope-assisted fiberoptic intubation: A new airway teaching method. Anesthesiology. 101 (5), 1252 (2004).
- Lenhardt, R., et al. Is video laryngoscope-assisted flexible tracheoscope intubation feasible for patients with predicted difficult airway? A prospective, randomized clinical trial. Anesthesia & Analgesia. 118 (6), 1259-1265 (2014).
- Ruemmler, R., Ziebart, A., Garcia-Bardon, A., Kamuf, J., Hartmann, E. K. Standardized model of ventricular fibrillation and advanced cardiac life support in swine. Journal of Visualized Experiments. (155), e60707 (2020).
- Dodge, Y. Kolmogorov-Smirnov Test. The Concise Encyclopedia of Statistics. , 283-287 (2008).
- Ross, A., Willson, V. L. Independent Samples T-test. Basic and Advanced Statistical Tests: Writing Results Sections and Creating Tables and Figures. , 13-16 (2017).
- Mann, H. B., Whitney, D. R. On a test of whether one of two random variables is stochastically larger than the other. The Annals of Mathematical Statistics. 18 (1), 50-60 (1947).
- Spearman, C. The proof and measurement of association between two things. American Journal of Psychology. 100 (3-4), 441-471 (1987).
- Ziebart, A., et al. Standardized hemorrhagic shock induction guided by cerebral oximetry and extended hemodynamic monitoring in pigs. Journal of Visualized Experiments. (147), e59332 (2019).
- Kamuf, J., et al. Oleic acid-injection in pigs as a model for acute respiratory distress syndrome. Journal of Visualized Experiments. (140), e57783 (2018).
- Kurita, T., Kawashima, S., Morita, K., Nakajima, Y. Assessment of the benefits of head-up preoxygenation using near-infrared spectroscopy with pulse oximetry in a swine model. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 35 (1), 155-163 (2021).
- Ruemmler, R., Ziebart, A., Ott, T., Dirvonskis, D., Hartmann, E. K. Flexible fibreoptic intubation in swine – Improvement for resident training and animal safety alike. BMC Anesthesiology. 20 (1), 206 (2020).
- Cook, J. A., Ramsay, C. R., Fayers, P. Using the literature to quantify the learning curve: A case study. International Journal of Technology Assessment in Health Care. 23 (2), 255-260 (2007).
- Buis, M. L., Maissan, I. M., Hoeks, S. E., Klimek, M., Stolker, R. J. Defining the learning curve for endotracheal intubation using direct laryngoscopy: A systematic review. Resuscitation. 99, 63-71 (2016).
- Knapp, S., et al. The assessment of four different methods to verify tracheal tube placement in the critical care setting. Anesthesia & Analgesia. 88 (4), 766-770 (1999).
- Schmidt, R. F. . Physiologie des Menschen. 31, (2010).
- Eberlein, C. M., Luther, I. S., Carpenter, T. A., Ramirez, L. D. First-pass success intubations using video laryngoscopy versus direct laryngoscopy: A retrospective prehospital ambulance service study. Air Medical Journal. 38 (5), 356-358 (2019).
- Lohse, J., Noppens, R. Awake video laryngoscopy – An alternative to awake fiberoptic intubation. Anasthesiologie, Intensivmedizin, Notfallmedizin, Schmerztherapie. 51 (11-12), 656-663 (2016).
- Johnson, C., Roberts, J. T. Clinical competence in the performance of fiberoptic laryngoscopy and endotracheal intubation: A study of resident instruction. Journal of Clinical Anesthesia. 1 (5), 344-349 (1989).
- Geovanini, G. R., Pinna, F. R., Prado, F. A., Tamaki, W. T., Marques, E. Standardization of anesthesia in swine for experimental cardiovascular surgeries. Revista Brasileira de Anestesiologia. 58 (4), 363-370 (2008).
