Selektivní stimulace nervu vagus u člověka (VNS)

Úvod:

Použití nervové stimulace pro léčbu a kontrolu různých lékařských, psychiatrických a neurologických poruch zaznamenalo v posledních několika desetiletích významný růst. Zejména stimulace vagového nervu (VNS) byla předmětem značného výzkumu.

Nervus vagus rozsáhle inervuje hrudní a břišní vnitřnosti (aferentních 80 % vláken) a je důležitou cestou informací do centrálního nervového systému (eferentních 20 % vláken). Jednou z hlavních funkcí vagusu je sledování a kontrola činnosti vnitřních orgánů a žláz, jako je srdce, plíce, žaludek, močový měchýř a slinivka břišní.

Aktivace parasympatické dráhy vede k negativně chronotropním, negativně dromotropním a negativně inotropním změnám v srdci. 11 Postgangliové neurony v nervu vagus vyčnívají do sinoatriálních (SA) a atrioventrikulárních (AV) uzlin, stejně jako do svaloviny síní a komor. U dospělých pravý vagus inervuje převážně SA uzel, svalovinu síní a v mnohem menší míře AV uzel. Na druhé straně levý vagus inervuje SA uzel a svalovinu síní v menší míře než AV uzel. Může však docházet k významnému překrývání v anatomickém rozložení.

Stimulace pravého vagu zpomaluje rychlost vybíjení kardiostimulátorových buněk v SA uzlu, čímž zpomaluje frekvenci SA uzlu a tím snižuje HR. Stimulace levého bloudivého nervu způsobí určité zpomalení SA uzlu, prodloužení AV vedení a částečnou nebo celkovou AV blokádu. Podrobné údaje o stimulaci nervu vagus a jejích účincích na srdeční frekvenci u lidí nejsou k dispozici.

Cílem této studie je nalézt klinicky přijatelnou frekvenci bifázických VNS, která by umožnila postupné snižování srdeční frekvence a systémového arteriálního tlaku.

Metody:

Do studie budou zahrnuti pacienti podstupující karotidovou end-arterektomii a koronární bay-pass operaci. Studie byla schválena Národním lékařským etickým výborem Ministerstva zdravotnictví Slovinské republiky (č. 142/02/07, 13. února 2007). Před provedením jakékoli zkušební činnosti bude řádně získán informovaný souhlas v souladu s postupem pro informovaný souhlas.

Konstrukce víceelektrodové spirálové manžety:

Pro manžetu byl zvolen samočinný spirálový design. Podrobný popis 39-elektrodové manžety, mající třináct obvodových skupin po třech elektrodách (GTE 1-13) a výroby, naleznete v naší předchozí zprávě.

Anestézie:

Jednu hodinu před operací budou pacienti premedikováni perorálně diazepamem 5 mg a pantoprazolem 40 mg. K uvedení do anestezie bude použit krátkodobě působící intravenózní anestetikum propofol v dávkách 1 - 2 mg/kg tělesné hmotnosti (BW) podávaný jako pomalé bolusové dávky (20 - 30 s), zatímco remifentanyl (Ultiva, GlaxoSmithKline, GSK Export VB) jako krátkodobě působící syntetický μ-opioidní agonista bude použit v úvodní nasycovací dávce 1 - 1,5 µg/kg tělesné hmotnosti podané v intervalu 30 až 60 s. Pro usnadnění endotracheální intubace bude intravenózně podán myorelaxans vekuronium bromid.

K udržení celkové anestezie bude použito inhalační anestetikum isofluran v inspirovaných koncentracích 1,5 až 3,0 % a analgezie bude zajištěna kontinuální infuzí 0,3 - 0,5 µg/kg/min remifentanylu. Vecuronium bromid bude podán, pokud bylo z jakéhokoli důvodu zapotřebí svalové relaxace vyššího stupně. Nízkoprůtoková anestetická technika bude prováděna dalším kontinuálně inhalovaným proudem čerstvého plynu až do 1,5 l/min směsi kyslíku a vzduchu k dosažení 40 % FiO2. Pacienti budou mechanicky ventilováni s předem stanoveným dechovým objemem (VT) (5 - 7 ml/kg tělesné hmotnosti), pozitivním end-exspiračním tlakem (PEEP) mezi 3 - 5 cm H2O a dechovou frekvencí (RR) mezi 12 a 15 za minutu. udržovat ETCO2 mezi 30 a 35 mm Hg.

Během udržovací léčby došlo k nadměrnému poklesu systémového krevního tlaku v důsledku hloubky anestezie, který byl korigován zmírněním anestezie. Aby se předešlo případné ischemii myokardu, bylo přísně kontrolováno udržování normální hemodynamiky.

Záznam EKG:

EKG z prvního bipolárního svodu končetiny (svod I) bude zaznamenáván pomocí samolepicí, jednorázové a předem nagelované monitorovací elektrody Ag/AgCl.

Monitorování hemodynamiky:

Tlak při otevření dýchacích cest (Pao) bude monitorován pomocí snímače pro invazivní monitorování krevního tlaku a připojeného k endotracheální trubici s manžetou. Invazivní systémový arteriální tlak (SAP) bude měřen stejnými snímači připojenými k intraarteriální linii umístěné v levé nebo pravé radiální arterii. Bude zaveden centrální žilní katétr pro centrální žilní tlak (CVP) a Swan-Ganzův katétr (Swan-Ganz CCOMbo Pulmonary Artery Catheter and Vigilance II Monitor, Edwards Inc., USA) pro kontinuální měření srdečního výdeje a tlaku v plicnici (PAP). po uvedení do celkové anestezie pravou jugulární vnitřní žílou.

Všechny signály byly zesíleny speciálně navrženým bateriovým můstkovým zesilovačem s nastavitelným ziskem. Všechny zesílené signály, včetně zesíleného EKG, pak budou přiváděny do vysoce výkonného A/D převodníku pro sběr dat pro notebook. Data budou uložena na pevný disk osobního počítače pro off-line opětovnou analýzu. Grafické prezentace výsledků budou provedeny pomocí AxoScope 10.2, softwaru vyvinutého společností Axon Instruments, Inc., 3280 Whipple Road, Union City, CA 94587 USA.

Implantace manžety:

Po endarterektomii vnitřní karotidy a by-passu koronární arterie off-pump bude implantována manžeta kolem levého bloudivého nervu. Nervus vagus prochází vertikálně dolů krkem uvnitř krční pochvy, leží mezi vnitřní jugulární žílou a vnitřní krční tepnou až k horní hranici chrupavky štítné žlázy a poté mezi stejnou žílou a společnou krční tepnou ke kořeni krční tepny. krk. Další průběh nervu se na obou stranách těla liší.

Nervus vagus bude identifikován v karotické pochvě v zadní rýze mezi krční tepnou a jugulární žílou. Cévní smyčky budou použity k mobilizaci bloudivého nervu tak, aby bylo k dispozici asi 2,5 až 3 cm pro připojení spirální manžety. Poté bude nervový segment zcela uvolněn z okolních tkání a manžeta byla poté opatrně připojena k obnaženému nervu. Vzhledem k tomu, že nutnost „utěsnění“ manžety na nervu stehem bude zbytečná, byla implantace manžety poměrně jednoduchou operací. Jmenovitě díky samopřiléhavosti spirálového designu bylo snadné nasadit přiléhavou manžetu na nerv. Kromě toho byla spirálová manžeta navržena tak, aby při instalaci na nerv vyvolala velmi nízký tlak, takže bude eliminováno jakékoli pasivně vyvolané poškození nervu. Zvláštní pozornost však bude věnována vedení elektrod ke konektoru, aby se co nejvíce zabránilo přenášení mechanického napětí na manžetu. Během operace bude věnována zvláštní pozornost také tomu, aby nedošlo k mechanickému poranění recidivujícího laryngeálního nervu.

Stimulace vagusového nervu:

Stimulus Stimulus bude kombinací kvazi-lichoběžníkových katodických a obdélníkových anodických proudových pulzů. Přesně řečeno, výsledná proudová, dvoufázová a nábojově vyvážená kombinace bude složena z kvazilichoběžníkové katodové fáze se čtvercovou náběžnou hranou s různou intenzitou ic , plateau tc 300 μs a exponenciálně doznívající fáze texp 500 μs, následovaná široká obdélníková anodická fáze ta o nízké velikosti proudu ia. Anodická fáze mj. bude mít jednu desetinu velikosti v katodické fázi. Šířka anodické fáze ta však bude záviset na náboji vstřikovaném do katodické fáze: čím větší náboj, tím širší anodická fáze.

Identifikace jednotlivých nervových kompartmentů a skupin stromových elektrod (GTE) Podněty s intenzitou ic kvazi-lichoběžníkové katodové fáze 2 mA s frekvencí 20 Hz budou dodávány po dobu přibližně 10 sekund kvazi-bipolárním způsobem do všech 13 GTE v manžetě. Stimulace samostatného GTE bude provedena s odstupem 1 minuty. GTE, který vyvolal největší změnu srdeční frekvence, jmenovitě GTE1, bude považován za relevantní pro další stimulaci.

Vagusová stimulace s různou frekvencí a zvyšujícím se proudem Do výše uvedeného GTE1 budou dodány přibližně 10sekundové dlouhé pulsy o intenzitách ic 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 a 3,0 mA při různých frekvencích stimulace (10 Hz, 20 Hz a 30 Hz). došlo k nepřítomnosti srdeční kontrakce. VNS bude ukončen okamžitě poté, co byla zaznamenána absence srdeční kontrakce. Časový interval mezi různými dvěma simulacemi bude alespoň 2 minuty nebo bude trvat, dokud srdeční frekvence nebo SAP nedosáhnou bazální hodnoty před zahájením stimulace. Stimulace bude zaznamenána na stejném systému jako EKG, SAP, PAP, CVP a PAO.

Výsledek:

Očekáváme nalezení optimálního vztahu frekvence/aktuální selektivní VNS, který by mohl umožnit klinicky užitečnou manipulaci srdeční frekvence a systémového arteriálního tlaku.