ヒトにおける選択的迷走神経刺激 (VNS)

序章：

さまざまな医学的、精神医学的、および神経学的障害を治療および制御するための神経刺激の使用は、過去数十年にわたって大幅な成長を遂げています。 特に、迷走神経刺激 (VNS) はかなりの研究の対象となっています。

迷走神経は、胸部および腹部の内臓 (線維の求心性 80%) を広範囲に神経支配し、中枢神経系 (線維の遠心性 20%) への重要な情報経路です。 迷走神経の主な機能の 1 つは、心臓、肺、胃、膀胱、膵臓などの内臓や腺の活動を監視および制御することです。

副交感神経経路の活性化は、心臓の負の変時性、負の変力性、および負の変力性の変化につながります。 11 迷走神経の節後ニューロンは、洞房 (SA) および房室 (AV) 節、ならびに心房および心室筋系に投射します。 成人では、右迷走神経は主に SA 結節、心房筋、およびはるかに少ない程度で AV 結節を支配します。 一方、左迷走神経は、AV 結節よりも少ない程度で SA 結節と心房筋を支配します。 ただし、解剖学的分布にはかなりの重複がある可能性があります。

右迷走神経の刺激は、SA 結節のペースメーカー細胞の放電速度を遅くし、SA 結節速度を遅くし、それによって HR を低下させます。 左迷走神経の刺激は、SA結節のいくらかの減速、AV伝導の延長、および部分的または完全なAVブロックを引き起こします。 迷走神経刺激と心拍数への影響に関する詳細な人間のデータは入手できません。

本研究の目的は、臨床的に許容される二相性 VNS の頻度を見つけることです。これにより、心拍数と全身の動脈圧が徐々に低下する可能性があります。

方法:

頸動脈終末動脈切除術および冠状動脈ベイパス手術を受ける患者が研究に含まれる。 研究は、スロベニア共和国保健省の国家医療倫理委員会によって承認されました (No. 142/02/07、2007 年 2 月 13 日)。 治験活動が実施される前に、インフォームドコンセント手順に従ってインフォームドコンセントが適切に取得されます。

マルチ電極スパイラル カフの設計:

袖口はセルフサイジングのスパイラルデザインを採用。 3 つの電極 (GTE 1-13) と製造の 13 の円周グループを持つ 39 電極カフの詳細な説明は、以前のレポートで見つけることができます。

麻酔：

手術の 1 時間前に、患者はジアゼパム 5 mg とパントプラゾール 40 mg を経口で前投薬されます。 麻酔への導入には、短時間作用型の静脈内麻酔薬プロポフォールが 1 ～ 2 mg/kg 体重 (BW) の用量で使用され、ゆっくりとしたボーラス用量 (20 ～ 30 秒) として投与されますが、レミフェンタニル (Ultiva、GlaxoSmithKline、GSK Export VB) 短時間作用型合成μ-オピオイドアゴニストとして、1 ～ 1.5 μg/kg の BW の初期負荷量を 30 ～ 60 秒間投与します。

全身麻酔を維持するために、吸入麻酔薬イソフルランを 1.5 ～ 3.0 % の吸入濃度で使用し、レミフェンタニルを 0.3 ～ 0.5 µg/kg/min 持続注入することで鎮痛を確保します。 何らかの理由でより高度な筋肉弛緩が必要な場合は、臭化ベクロニウムが投与されます。 低流量麻酔技術は、最大 1.5 L/分の酸素と空気の混合ガスをさらに継続的に吸入することで実行され、FiO2 の 40% に到達します。 患者は、所定の 1 回換気量 (VT) (BW の 5 ～ 7 ml/kg)、3 ～ 5 cm H2O の呼気終末陽圧 (PEEP)、および毎分 12 ～ 15 の呼吸数 (RR) で人工呼吸されます。 ETCO2 を 30 ～ 35 mm Hg に維持します。

維持中、深部麻酔により全身血圧が過度に低下したため、麻酔を軽くすることで是正した。 最終的な心筋虚血を避けるために、正常な血行動態の維持を厳密に管理しました。

心電図記録:

最初のバイポーラ リード (リード I) からの ECG は、自己接着性、使い捨て、ゲル化済みの Ag/AgCl モニタリング電極を介して記録されます。

血行動態モニタリング:

気道開口部の圧力（Pao）は、侵襲的血圧モニタリング用のトランスデューサを使用してモニタリングされ、カフ付き気管内チューブに取り付けられます。 侵襲性全身動脈圧（ＳＡＰ）は、左右の橈骨動脈に配置された動脈内ラインに取り付けられた同じトランスデューサによって測定される。 中心静脈圧 (CVP) 用の中心静脈カテーテルと、継続的な心拍出量および肺動脈圧 (PAP) 測定用の Swan-Ganz カテーテル (Swan-Ganz CCOmbo Pulmonary Artery Catheter and Vigilance II Monitor、Edwards Inc.、USA) が挿入されます。右頸静脈内静脈による全身麻酔導入後。

すべての信号は、調整可能なゲインを備えたカスタム設計のバッテリ駆動ブリッジ アンプによって増幅されました。 増幅された ECG を含むすべての増幅された信号は、ノート PC 用の高性能データ取得 A/D コンバーターに送られます。 データは、オフライン再分析のためにパソコンのハード ドライブに保存されます。 結果のグラフィカル表示は、Axon Instruments, Inc., 3280 Whipple Road, Union City, CA 94587 USA によって開発されたソフトウェアである AxoScope 10.2 を使用して実行されます。

カフの移植:

内頸動脈内膜切除術およびオフポンプ冠状動脈バイパス手術の後、左迷走神経の周りにカフが移植されます。 迷走神経は頸動脈鞘内を垂直に下っており、内頸静脈と内頸動脈の間を甲状腺軟骨の上縁まで横たわり、同じ静脈と総頸動脈の間を頸動脈の根元まで通ります。首。 神経のさらなるコースは、体の両側で異なります。

迷走神経は、頸動脈と頸静脈の間の後溝の頸動脈鞘で識別されます。 血管ループを使用して迷走神経を動員し、約 2.5 ～ 3 cm がスパイラル カフの取り付けに使用できるようにします。 その後、神経セグメントは周囲の組織から完全に解放され、カフは露出した神経に慎重に取り付けられました。 神経にカフを縫合する必要がなくなるため、カフの移植は比較的簡単な手術でした。 つまり、スパイラルデザインの自己適合性により、神経にぴったりとカフを簡単にフィットさせることができました. さらに、スパイラルカフのデザインは、神経に取り付けたときに非常に低い圧力を誘発するように考案されたため、受動的に誘発された神経損傷が排除されます. ただし、機械的張力がカフに伝わるのを可能な限り回避するために、リードをコネクタに配線する際には特別な注意が払われます。 反回神経に機械的外傷を引き起こさないように、手術中も特別な注意が払われます。

迷走神経刺激:

刺激 刺激は、準台形の陰極電流パルスと長方形の陽極電流パルスの組み合わせです。 正確には、結果として得られる電流、二相および電荷平衡の組み合わせは、異なる強度 ic の正方形のリーディング エッジ、300 μs のプラトー tc、および 500 μs の指数関数的に減衰する位相 texp を備えた準台形陰極相で構成されます。電流の大きさｉａの広い長方形の陽極相ｔａ。 陽極相 ia は、陰極相の 10 分の 1 の大きさになります。 しかし、陽極相の幅 ta は、陰極相に注入された電荷に依存します。電荷が大きいほど、陽極相は広くなります。

特定の神経コンパートメントおよびツリー電極 (GTE) のグループの識別 20 Hz の周波数で 2 mA の準台形陰極相の強度 ic の刺激が、カフ内の 13 個の GTE すべてに準双極で約 10 秒間送達されます。 別の GTE の刺激は、1 分間隔で実行されます。 心拍数の最大の変化を誘発した GTE、すなわち GTE1 は、さらなる刺激に関連すると見なされます。

異なる周波数および増加電流による迷走神経刺激 0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、および 3.0 mA の強度 ic を持つ約 10 秒の長さのパルス列が、異なる刺激周波数 (10Hz、20Hz、および 30Hz) で前述の GTE1 に送達されます。心収縮の欠如が発生しました。 VNS は、心臓の収縮がないことに気付いた後、即座に終了します。 異なる 2 つのシミュレーション間の時間間隔は、少なくとも 2 分、または心拍数または SAP が刺激トレーニングの前に基礎値に達するまで続きます。 刺激は、ECG、SAP、PAP、CVP、および PAO と同じシステムに記録されます。

結果：

心拍数と全身動脈圧の臨床的に有用な操作を可能にする選択的 VNS の最適な周波数/電流関係を見つけることが期待されます。