Endotracheale Intubation mit einem flexiblen Intubationsendoskop als standardisiertes Modell für ein sicheres Atemwegsmanagement bei Schweinen
Summary
Der Einsatz von Schweinen in der Forschung hat in den letzten Jahren zugenommen. Dennoch zeichnen sich Schweine durch eine schwierige Atemwegsanatomie aus. Durch die Demonstration der Durchführung einer endoskopisch gesteuerten endotrachealen Intubation zielt das vorliegende Protokoll darauf ab, die Sicherheit von Labortieren weiter zu erhöhen, um Tierleid und unnötigen Tod zu vermeiden.
Abstract
Die endotracheale Intubation ist oft eine Grundvoraussetzung für die translationale Forschung in schweinen Modellen für verschiedene Eingriffe, die einen gesicherten Atemweg oder hohe Beatmungsdrücke erfordern. Die endotracheale Intubation ist eine anspruchsvolle Fähigkeit, die eine minimale Anzahl erfolgreicher endotrachealer Intubationen erfordert, um unter optimalen Bedingungen eine hohe Erfolgsrate zu erzielen, die für Nicht-Anästhesiologieforscher oft unerreichbar ist. Aufgrund der spezifischen Anatomie der porcinen Atemwege kann in der Regel von einem schwierigen Atemweg ausgegangen werden. Die Unmöglichkeit, einen sicheren Atemweg herzustellen, kann zu Verletzungen, unerwünschten Ereignissen oder zum Tod des Labortiers führen. Unter Verwendung eines prospektiven, randomisierten, kontrollierten Bewertungsansatzes konnte gezeigt werden, dass die faseroptische endotracheale Intubation länger dauert, aber eine höhere First-Pass-Erfolgsrate aufweist als die konventionelle Intubation, ohne klinisch relevante Abfalle der Sauerstoffsättigung zu verursachen. Dieses Modell stellt ein standardisiertes Schema für die endoskopisch gesteuerte endotracheale Intubation dar, das einen gesicherten Atemweg bietet, insbesondere für Forscher, die mit der Technik der endotrachealen Intubation durch direkte Laryngoskopie unerfahren sind. Dieses Verfahren soll Tierleid und unnötige Tierverluste minimieren.
Introduction
Die endotracheale Intubation ist oft eine Grundvoraussetzung für die translationale Forschung in Schweinemodellen für verschiedene Interventionen, die einen gesicherten Atemweg oder einen hohen Beatmungsdruck erfordern (wie z.B. Beatmung während der Herz-Lungen-Wiederbelebung1 oder akutes Atemnotsyndrom2) oder erfordern, dass der zerebrale Blutfluss nicht durch interne Kompression durch supraglottische Atemwegsgeräte beeinträchtigt wird3 , die gelegentlich als Alternativen im Zusammenhang mit einer zu erwartenden schwierigen Atemwegserkrankung bei Schweinen vermehrt werden 4,5.
Während die Lungenphysiologie von Schweinen ähnliche Merkmale aufweist wie beim Menschen6, ist die Sicherung der Atemwege aufgrund spezifischer Unterschiede in der orotrachealen Anatomie des Schweins manchmal deutlich schwieriger7. Die Schnauze eines Schweins hat eine schmale Öffnung mit einer sehr großen Zunge, der Kehlkopf ist extrem beweglich und die Epiglottis ist relativ groß, mit einem freien Ende, das sich bis zum weichen Gaumen erstreckt. Kaudal bildet der Kehlkopf mit der Luftröhre einen stumpfen Winkel. Die Arytenoidknorpel sind groß8. Der engste Teil der Atemwege befindet sich auf der subglottischen Ebene9, vergleichbar mit der Atemwegsanatomie von Kindern10. Da der Kehlkopf bei Schweinen sehr beweglich ist, besteht die Gefahr, dass das Ende des Endotrachealtubus durch die Stimmbänder verläuft, der Kehlkopf jedoch nur kaudal um bis zu mehreren Zentimeter verschoben wird, was mit einer korrekten Intubation verwechselt werden kann 8,11. Darüber hinaus ist die Intubation der Speiseröhre ein häufiges Risiko beim Umgang mit dem Atemwegsmanagement von Schweinen12.
Die Raten schwieriger oder unmöglicher endotrachealer Intubationen mit entsprechenden negativen Auswirkungen auf das Experiment oder die frühe Mortalität wurden nicht systematisch erfasst, aber es wurden mehrere Fallberichte veröffentlicht13,14. Beim Menschen besteht die Möglichkeit, ein flexibles Intubationsendoskop im Rahmen einer unerwartet schwierigen konventionellen Intubationeinzusetzen 15. Dieser Maßnahme gehen oft verschiedene falsche Intubationen voraus. Diese wiederholten Intubationsversuche sind mit unerwünschten Ereignissen beim Menschen verbunden16,17, insbesondere mit Atemwegskomplikationen 18. Solche Ereignisse sind bei Versuchstieren schädlich, da sie im einfachsten Fall eine Störvariable im Experiment darstellen; Im schlimmsten Fall können sie zum unnötigen Verlust des Tieres führen.
In der vorliegenden Studie wurde ein Modell entwickelt, das auf den Leitlinien für das erwartete schwierige Atemwegsmanagement beim Menschen 15,19,20,21,22,23,24 basiert. Zuvor wurde eine ähnliche Technik zum Erlernen der faseroptischen Intubation in Studien am Menschen beschrieben25,26. Das in diesem Bericht vorgestellte Protokoll zielt darauf ab, ein standardisiertes und einfach anzupassendes Intubationsmodell bereitzustellen, das es auch Nicht-Atemwegsspezialisten ermöglicht, eine erfolgreiche und sichere endotracheale Intubation bei Schweinen durchzuführen.
Protocol
Representative Results
Discussion
In früheren Studien hat unsere Forschungsgruppe bereits spezifische Details zu den translationalen Vorteilen des porcinen Modells 2,27,32,33 beschrieben. Im Allgemeinen sollte die Reduzierung des Stressniveaus des Tieres und unnötiger Schmerzen ein integraler Bestandteil jedes Studienprotokolls sein und ist von größter Bedeutung, um zuverlässig reproduzierbare Daten zu generieren. Daher is…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren bedanken sich bei Dagmar Dirvonskis für die hervorragende technische Unterstützung.
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).
