Stimolazione selettiva del nervo vago nell'uomo (VNS)

Introduzione:

L'uso della stimolazione nervosa per il trattamento e il controllo di una varietà di disturbi medici, psichiatrici e neurologici ha visto una crescita significativa negli ultimi decenni. In particolare, la stimolazione del nervo vagale (VNS) è stata oggetto di notevoli ricerche.

Il nervo vago innerva ampiamente i visceri toracici e addominali (80% delle fibre afferenti) ed è un'importante via di informazione nel sistema nervoso centrale (20% delle fibre efferenti). Una delle funzioni principali del vago è quella di monitorare e controllare l'attività degli organi interni e delle ghiandole come il cuore, i polmoni, lo stomaco, la vescica e il pancreas.

L'attivazione della via parasimpatica porta a cambiamenti cronotropi negativi, dromotropici negativi e inotropi negativi nel cuore. 11 I neuroni postgangliari del nervo vago proiettano ai nodi senoatriale (SA) e atrioventricolare (AV), nonché alla muscolatura atriale e ventricolare. Nell'adulto il nervo vago destro innerva prevalentemente il nodo SA, il muscolo atriale e, in misura molto minore, il nodo AV. D'altra parte, il nervo vago sinistro innerva il nodo SA e il muscolo atriale in misura minore di quanto innervi il nodo AV. Tuttavia, ci possono essere significative sovrapposizioni nella distribuzione anatomica.

La stimolazione del vago destro rallenta la velocità di scarica delle cellule del pacemaker nel nodo SA, quindi rallenta la velocità del nodo SA e quindi riduce la frequenza cardiaca. La stimolazione del nervo vago sinistro produce un rallentamento del nodo senoatriale, un prolungamento della conduzione AV e un blocco AV parziale o totale. Non sono disponibili dati umani dettagliati sulla stimolazione del nervo vago e sui suoi effetti sulla frequenza cardiaca.

Lo scopo del presente studio è trovare una frequenza clinicamente accettabile di VNS bifasica, che potrebbe consentire una graduale diminuzione della frequenza cardiaca e della pressione arteriosa sistemica.

Metodi:

Saranno inclusi nello studio i pazienti sottoposti a intervento di endarterectomia carotidea e di bay pass coronarico. Lo studio è stato approvato dal Comitato Nazionale di Etica Medica, Ministero della Salute, Repubblica di Slovenia (n. 142/02/07, 13 febbraio 2007). Prima che venga svolta qualsiasi attività di sperimentazione, sarà correttamente ottenuto il Consenso Informato secondo la Procedura di Consenso Informato.

Progettazione di una cuffia a spirale multielettrodo:

Per il polsino è stato scelto il design a spirale autodimensionante. Una descrizione dettagliata del bracciale a 39 elettrodi, con tredici gruppi circonferenziali di tre elettrodi (GTE 1-13) e fabbricazione può essere trovata nel nostro rapporto precedente.

Anestesia:

Un'ora prima dell'intervento chirurgico, i pazienti saranno premedicati per via orale con diazepam 5 mg e pantoprazolo 40 mg. Per l'induzione dell'anestesia, l'agente anestetico per via endovenosa a breve durata d'azione propofol verrà utilizzato in dosi di 1 - 2 mg/kg di peso corporeo (PC) somministrate come dosi in bolo lento (20 - 30 s), mentre il remifentanyl (Ultiva, GlaxoSmithKline, GSK Export VB) come agonista sintetico μ-oppioide a breve durata d'azione verrà utilizzato in una dose di carico iniziale di 1 - 1,5 µg/kg di peso corporeo somministrata in un periodo da 30 a 60 s. Per facilitare l'intubazione endotracheale verrà somministrato per via endovenosa un miorilassante vecuronio bromuro.

Per il mantenimento dell'anestesia generale verrà utilizzato un anestetico per inalazione isoflurano in concentrazioni inspirate da 1,5 a 3,0% e l'analgesia sarà assicurata da un'infusione continua di 0,3 - 0,5 µg/kg/min di remifentanyl. Il bromuro di vecuronio verrà somministrato se per qualsiasi motivo fosse necessario un rilassamento muscolare di grado superiore. La tecnica anestetica a basso flusso verrà eseguita mediante ulteriore flusso continuo di gas fresco inalato fino a 1,5 L/min di ossigeno e miscela di aria per raggiungere il 40% di FiO2. I pazienti saranno ventilati meccanicamente con volume corrente predeterminato (VT) (5 - 7 ml/kg di PC), pressione positiva di fine espirazione (PEEP) tra 3 - 5 cm H2O e frequenza respiratoria (RR) tra 12 e 15 al minuto per mantenere l'ETCO2 tra 30 e 35 mm Hg.

Durante il mantenimento, un'eccessiva diminuzione della pressione arteriosa sistemica verificatasi a causa della profondità dell'anestesia, è stata corretta mediante anestesia alleggerita. Per evitare un'eventuale ischemia miocardica, il mantenimento della normale emodinamica è stato rigorosamente controllato.

Registrazione ECG:

L'ECG dalla prima derivazione bipolare dell'arto (Lead I) verrà registrato tramite elettrodo di monitoraggio Ag/AgCl autoadesivo, monouso e pre-gelificato.

Monitoraggio emodinamico:

La pressione all'apertura delle vie aeree (Pao) verrà monitorata utilizzando un trasduttore per il monitoraggio invasivo della pressione arteriosa e collegato a un tubo endotracheale cuffiato. La pressione arteriosa sistemica invasiva (SAP) sarà misurata dagli stessi trasduttori collegati alla linea intra-arteriosa posizionata nell'arteria radiale sinistra o destra. Verranno inseriti il ​​catetere venoso centrale per la pressione venosa centrale (CVP) e il catetere di Swan-Ganz (Swan-Ganz CCOmbo Pulmonary Artery Catheter and Vigilance II Monitor, Edwards Inc., USA) per la misurazione continua della gittata cardiaca e della pressione dell'arteria polmonare (PAP) dopo l'induzione in anestesia generale attraverso la vena giugulare interna destra.

Tutti i segnali sono stati amplificati da un amplificatore a ponte alimentato a batteria progettato su misura con un guadagno regolabile. Tutti i segnali amplificati, incluso l'ECG amplificato, verranno quindi inviati a un convertitore A/D di acquisizione dati ad alte prestazioni per PC notebook. I dati verranno archiviati su un disco rigido del personal computer per la rianalisi off-line. Le presentazioni grafiche dei risultati saranno eseguite utilizzando AxoScope 10.2, software sviluppato da Axon Instruments, Inc., 3280 Whipple Road, Union City, CA 94587 USA.

Impianto della cuffia:

Dopo l'endoarteriectomia della carotide interna e l'intervento chirurgico di by-pass dell'arteria coronaria senza pompa verrà impiantato il polsino attorno al nervo vago sinistro. Il nervo vago passa verticalmente lungo il collo all'interno della guaina carotidea, trovandosi tra la vena giugulare interna e l'arteria carotide interna fino al bordo superiore della cartilagine tiroidea, e poi tra la stessa vena e l'arteria carotide comune fino alla radice del collo. L'ulteriore corso del nervo differisce sui due lati del corpo.

Il nervo vago sarà identificato nella guaina carotidea in un solco posteriore tra l'arteria carotide e la vena giugulare. Verranno utilizzate anse vascolari per mobilizzare il nervo vago in modo che siano disponibili circa 2,5-3 cm per il fissaggio della cuffia a spirale. Successivamente, il segmento nervoso sarà completamente liberato dai tessuti circostanti e la cuffia sarà quindi attaccata con cura al nervo esposto. Poiché la necessità di "sigillare" la cuffia sul nervo con una sutura non sarà necessaria, l'impianto della cuffia è stata un'operazione relativamente semplice. Vale a dire, la natura autoadattante del design a spirale ha reso facile adattare il bracciale aderente su un nervo. Inoltre, il design della cuffia a spirale è stato ideato per indurre una pressione molto bassa quando viene installato sul nervo, in modo da eliminare qualsiasi danno ai nervi indotto passivamente. Una cura particolare sarà comunque posta nel far passare le derivazioni al connettore per evitare il più possibile che una tensione meccanica venga trasmessa al bracciale. Particolare attenzione sarà prestata durante l'intervento anche per evitare di provocare traumi meccanici al nervo laringeo ricorrente.

Stimolazione del nervo vago:

Stimolo Lo stimolo sarà una combinazione di impulsi di corrente catodici quasi trapezoidali e anodici rettangolari. Precisamente, la risultante combinazione di corrente, bifasica e bilanciata di carica sarà composta da una fase catodica quasi trapezoidale con un fronte quadrato di diversa intensità ic , un plateau tc di 300 μs, e una fase di decadimento esponenziale texp di 500 μs, seguita da una ampia fase anodica rettangolare ta di bassa ampiezza di corrente ia. La fase anodica ia sarà un decimo della grandezza nella fase catodica. Tuttavia, l'ampiezza della fase anodica ta dipenderà dalla carica iniettata nella fase catodica: maggiore è la carica, più ampia è la fase anodica.

Identificazione di particolari compartimenti nervosi e gruppi di elettrodi ad albero (GTE) Gli stimoli con intensità ic di una fase catodica quasi trapezoidale di 2 mA con frequenza di 20 Hz saranno erogati per circa 10 secondi in modo quasi bipolare a tutti i 13 GTE all'interno del bracciale. La stimolazione del GTE separato verrà eseguita a distanza di 1 minuto. Il GTE che ha suscitato il più grande cambiamento nella frequenza cardiaca, vale a dire GTE1, sarà considerato rilevante per un'ulteriore stimolazione.

Stimolazione del vago con frequenza diversa e corrente in aumento Al GTE1 summenzionato verranno erogati treni di impulsi della durata di circa 10 secondi con intensità ic di 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 e 3,0 mA a diverse frequenze di stimolazione (10 Hz, 20 Hz e 30 Hz) fino al si è verificata l'assenza di contrazione cardiaca. VNS verrà terminato immediatamente dopo che è stata notata l'assenza di contrazione cardiaca. L'intervallo di tempo tra due diverse simulazioni sarà di almeno 2 minuti o durerà fino a quando la frequenza cardiaca o il SAP non avranno raggiunto il valore basale prima del treno di stimolazione. La stimolazione verrà registrata sullo stesso sistema di ECG, SAP, PAP, CVP e PAO.

Risultati:

Ci aspettiamo di trovare una relazione frequenza/corrente ottimale del VNS selettivo che possa consentire un'utile manipolazione clinica della frequenza cardiaca e della pressione arteriosa sistemica.