Selektiv vagusnervestimulering hos mennesker (VNS)

Introduktion:

Brugen af ​​nervestimulation til behandling og kontrol af en række medicinske, psykiatriske og neurologiske lidelser har set betydelig vækst i løbet af de sidste årtier. Især vagusnervestimulering (VNS) har været genstand for betydelig forskning.

Vagusnerven innerverer i vid udstrækning de thorax- og abdominale indvolde (afferente 80 % af fibrene) og er en vigtig informationsvej til centralnervesystemet (efferente 20 % af fibrene). En af vagus hovedfunktioner er at overvåge og kontrollere aktiviteten af ​​de indre organer og kirtler såsom hjerte, lunge, mave, blære og bugspytkirtel.

Aktivering af den parasympatiske vej fører til negative kronotrope, negative dromotrope og negative inotrope ændringer i hjertet. 11 De postganglioniske neuroner i vagusnerven projicerer til de sinoatriale (SA) og atrioventrikulære (AV) noder, samt til den atrielle og ventrikulære muskulatur. Hos den voksne innerverer højre vagusnerve overvejende SA-knuden, atrialmusklen og i meget mindre grad AV-knuden. På den anden side innerverer venstre vagusnerve SA-knuden og atriemusklen i mindre grad end den innerverer AV-knuden. Der kan dog være betydelig overlap i den anatomiske fordeling.

Stimulering af højre vagus sænker udledningshastigheden af ​​pacemakercellerne i SA-knuden, og dermed sænker SA-knudehastigheden og reducerer derved HR. Stimulering af venstre vagusnerve giver en vis opbremsning af SA-knuden, forlængelse af AV-ledning og delvis eller total AV-blokering. Detaljerede menneskelige data om vagusnervestimuleringen og dens virkninger på hjertefrekvens er ikke tilgængelige.

Formålet med denne undersøgelse er at finde en klinisk acceptabel hyppighed af bifasisk VNS, som kunne tillade gradvist fald i hjertefrekvens og systemisk arterielt tryk.

Metoder:

Patienter, der gennemgår carotis end-arterektomi og koronar bay-pass kirurgi, vil blive inkluderet i undersøgelsen. Undersøgelsen blev godkendt af National Medical Ethics Committee, Sundhedsministeriet, Republikken Slovenien (nr. 142/02/07, 13. februar 2007). Inden der udføres en prøveaktivitet, vil det informerede samtykke i overensstemmelse med proceduren for informeret samtykke blive indhentet korrekt.

Design af en multi-elektrode spiralmanchet:

Det selvmålende spiraldesign blev valgt til manchetten. En detaljeret beskrivelse af 39-elektrodemanchetten med tretten periferiske grupper af tre elektroder (GTE 1-13) og fremstilling kan findes i vores tidligere rapport.

Anæstesi:

En time før operationen vil patienterne blive præmedicineret oralt med diazepam 5 mg og pantoprazol 40 mg. Til induktion i anæstesi vil korttidsvirkende intravenøst ​​anæstesimiddel propofol blive brugt i doser på 1 - 2 mg/kg kropsvægt (BW) administreret som en langsom bolusdosering (20 - 30 s), mens remifentanyl (Ultiva, GlaxoSmithKline, GSK Export VB) som en korttidsvirkende syntetisk μ-opioidagonist vil blive brugt i initial loadingdosis på 1 - 1,5 µg/kg kropsvægt indgivet i en periode på 30 til 60 s. For at lette endotracheal intubation vil et muskelafslappende vecuroniumbromid blive administreret intravenøst.

Til vedligeholdelse af generel anæstesi vil der blive brugt et inhalationsanæstetikum isofluran i inspirerede koncentrationer på 1,5 til 3,0 %, og analgesi vil blive sikret ved en kontinuerlig infusion af 0,3 - 0,5 µg/kg/min remifentanyl. Vecuroniumbromid vil blive administreret, hvis muskelafslapning af en højere grad var nødvendig af en eller anden grund. Lav-flow anæstesiteknik vil blive udført ved yderligere kontinuerligt inhaleret frisk gasstrøm op til 1,5 l/min ilt og luftblanding for at nå 40% af FiO2. Patienterne vil blive ventileret mekanisk med forudbestemt tidalvolumen (VT) (5 - 7 ml/kg BW), positivt slutekspiratorisk tryk (PEEP) mellem 3 - 5 cm H2O og respirationsfrekvens (RR) mellem 12 og 15 pr. minut til holde ETCO2 mellem 30 og 35 mm Hg.

Under vedligeholdelse forekom et overdrevent fald i systemisk blodtryk på grund af dybden af ​​anæstesi, blev korrigeret ved lysende anæstesi. For at undgå eventuel myokardieiskæmi blev opretholdelsen af ​​normal hæmodynamik nøje kontrolleret.

EKG optagelse:

EKG fra den første bipolære ekstremitetsledning (afledning I) vil blive optaget via selvklæbende, engangs- og præ-geleret Ag/AgCl-overvågningselektrode.

Hæmodynamisk overvågning:

Tryk ved luftvejsåbning (Pao) vil blive overvåget ved hjælp af en transducer til invasiv blodtryksovervågning og fastgjort til en manchet endotracheal tube. Invasivt systemisk arterielt tryk (SAP) vil blive målt af de samme transducere, der er fastgjort til den intraarterielle linje placeret i venstre eller højre radial arterie. Det centrale venekateter til centralt venetryk (CVP) og Swan-Ganz kateter (Swan-Ganz CCOmbo Pulmonary Artery Catheter and Vigilance II Monitor, Edwards Inc., USA) til kontinuerlige målinger af hjertevolumen og pulmonal arterietryk (PAP) vil blive indsat efter induktion i generel anæstesi via højre halsvene.

Alle signaler blev forstærket af en specialdesignet batteridrevet broforstærker med en justerbar forstærkning. Alle forstærkede signaler, inklusive forstærket EKG, vil derefter blive ført til en højtydende dataopsamlings A/D-konverter til notebook-pc. Data vil blive gemt på en personlig computers harddisk til off-line reanalyse. Grafiske præsentationer af resultater vil blive udført ved hjælp af AxoScope 10.2, software udviklet af Axon Instruments, Inc., 3280 Whipple Road, Union City, CA 94587 USA.

Manchetimplantation:

Efter intern carotis endarterektomi og off-pump koronar by-pass operation vil manchetten omkring venstre vagusnerve blive implanteret. Vagusnerven passerer lodret ned langs halsen inden i halspulsåren og ligger mellem den indre halsvene og den indre halspulsåre så langt som til den øvre grænse af skjoldbruskkirtlen og derefter mellem den samme vene og den fælles halspulsåren til roden af ​​skjoldbruskkirtlen. nakke. Det videre forløb af nerven adskiller sig på de to sider af kroppen.

Vagusnerven vil blive identificeret i carotisskeden i en bageste rille mellem halspulsåren og halsvenen. Karløkker vil blive brugt til at mobilisere vagusnerven, så der vil være ca. 2,5 til 3 cm til rådighed for fastgørelse af spiralmanchetten. Herefter vil nervesegmentet blive fuldstændig befriet fra dets omgivende væv, og manchetten blev derefter forsigtigt fastgjort til den blottede nerve. Da behovet for at "forsegle" manchetten på nerven med en sutur vil være unødvendigt, var manchetimplantationen en forholdsvis simpel operation. Nemlig den selvsiddende karakter af spiraldesignet gjorde det nemt at sætte en tætsiddende manchet på en nerve. Desuden blev spiralmanchetten designet til at inducere meget lavt tryk, når den er installeret på nerven, således at enhver passivt induceret nerveskade vil blive elimineret. Der vil dog blive taget en særlig omhu for at føre ledningerne til stikket for så vidt muligt at undgå, at en mekanisk spænding overføres til manchetten. Der vil også blive udvist særlig forsigtighed under operationen for at undgå at forårsage mekanisk traume på den tilbagevendende larynxnerve.

Vagus nervestimulation:

Stimulus Stimulus vil være en kombination af kvasi-trapezformede katodiske og rektangulære anodiske strømimpulser. Helt præcist vil den resulterende strøm-, bifasiske og ladningsbalancerede kombination være sammensat af en kvasi-trapezformet katodisk fase med en firkantet forkant med forskellig intensitet ic , et plateau tc på 300 μs og eksponentielt faldende fase-texp på 500 μs, efterfulgt af en bred rektangulær anodisk fase ta af lav strømstørrelse ia. Anodisk fase ia vil være en tiendedel af størrelsen i den katodiske fase. Imidlertid vil bredden af ​​den anodiske fase ta være afhængig af ladningen, der injiceres i den katodiske fase: Jo større ladningen er, jo bredere er den anodiske fase.

Identifikation af særlige nervekompartementer og grupper af træelektroder (GTE) Stimuli med intensitet ic af en kvasi-trapezformet katodisk fase på 2 mA med en frekvens på 20 Hz vil blive leveret i ca. 10 sekunder kvasi-bipolært til alle 13 GTE'er i manchetten. Stimulering af den separate GTE vil blive udført med 1 minuts mellemrum. Den GTE, der fremkaldte den største ændring i hjertefrekvens, nemlig GTE1, vil blive betragtet som relevant for yderligere stimulering.

Vagus-stimulering med forskellig frekvens og stigende strøm. Cirka 10 sekunder lange pulstog med intensiteter ic på 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 og 3,0 mA ved forskellige stimuleringsfrekvenser (10Hz, 20Hz og 30Hz, indtil levering til GTE) vil blive leveret til afgivelse. fraværet af hjertekontraktion opstod. VNS vil blive afsluttet øjeblikkeligt efter fraværet af hjertekontraktion blev bemærket. Tidsintervallet mellem forskellige to simuleringer vil være mindst 2 minutter eller varede, indtil puls eller SAP ikke har nået basalværdien før stimuleringstoget. Stimulering vil blive registreret på samme system som EKG, SAP, PAP, CVP og PAO.

Resultater:

Vi forventer at finde en optimal frekvens/aktuel sammenhæng mellem selektiv VNS, som kunne tillade klinisk nyttig manipulation af hjertefrekvens og systemisk arterielt tryk.