Selektiv vagusnervestimulering hos mennesker (VNS)

Introduksjon:

Bruken av nervestimulering for å behandle og kontrollere en rekke medisinske, psykiatriske og nevrologiske lidelser har sett betydelig vekst de siste tiårene. Spesielt har vagusnervestimulering (VNS) vært gjenstand for betydelig forskning.

Vagusnerven innerverer thorax og abdominal innvoller (afferente 80 % av fibrene) og er en viktig informasjonsvei inn i sentralnervesystemet (efferente 20 % av fibrene). En av vagus hovedfunksjoner er å overvåke og kontrollere aktiviteten til de indre organene og kjertlene som hjerte, lunge, mage, blære og bukspyttkjertel.

Aktivering av den parasympatiske banen fører til negative kronotrope, negative dromotrope og negative inotrope endringer i hjertet. 11 De postganglioniske nevronene i vagusnerven projiserer til sinoatriale (SA) og atrioventrikulære (AV) noder, samt til atrial og ventrikulær muskulatur. Hos voksne innerverer den høyre vagusnerven hovedsakelig SA-knuten, atriemuskelen og, i mye mindre grad, AV-knuten. På den annen side innerverer venstre vagusnerve SA-knuten og atriemuskelen i mindre grad enn den innerverer AV-knuten. Imidlertid kan det være betydelig overlapping i den anatomiske fordelingen.

Stimulering av høyre vagus reduserer utladningshastigheten til pacemakercellene i SA-noden og reduserer dermed SA-knutehastigheten og reduserer dermed HR. Stimulering av venstre vagusnerve gir en viss oppbremsing av SA-noden, forlengelse av AV-ledning og delvis eller total AV-blokkering. Detaljerte menneskelige data om vagusnervestimulering og dens effekter på hjertefrekvens er ikke tilgjengelig.

Målet med denne studien er å finne klinisk akseptabel frekvens av bifasisk VNS, som kan tillate gradvis reduksjon av hjertefrekvens og systemisk arterielt trykk.

Metoder:

Pasienter som gjennomgår karotis end-arterektomi og koronar bay-pass kirurgi vil bli inkludert i studien. Studien ble godkjent av The National Medical Ethics Committee, Helsedepartementet, Republikken Slovenia (nr. 142/02/07, 13. februar 2007). Før noen prøveaktivitet vil bli utført, vil det informerte samtykket i samsvar med prosedyren for informert samtykke innhentes på riktig måte.

Design av en flerelektrodespiralmansjett:

Den selvdimensjonerende spiraldesignen ble valgt for mansjetten. En detaljert beskrivelse av 39-elektrodemansjetten, som har tretten periferiske grupper på tre elektroder (GTE 1-13) og fabrikasjon finner du i vår forrige rapport.

Anestesi:

En time før operasjonen vil pasientene premedisineres oralt med diazepam 5 mg og pantoprazol 40 mg. For induksjon i anestesi vil korttidsvirkende intravenøst ​​anestesimiddel propofol bli brukt i doser 1 - 2 mg/kg kroppsvekt (BW) administrert som en langsom bolusdose (20 - 30 s), mens remifentanyl (Ultiva, GlaxoSmithKline, GSK Export VB) som en korttidsvirkende syntetisk μ-opioidagonist vil bli brukt i initial belastningsdose på 1 - 1,5 µg/kg kroppsvekt administrert i en periode på 30 til 60 sekunder. For å lette endotrakeal intubasjon vil et muskelavslappende middel vecuroniumbromid bli administrert intravenøst.

For vedlikehold av generell anestesi vil et inhalasjonsanestesimiddel isofluran bli brukt i inspirerte konsentrasjoner på 1,5 til 3,0 %, og analgesi vil sikres ved en kontinuerlig infusjon på 0,3 - 0,5 µg/kg/min av remifentanyl. Vecuroniumbromid vil bli administrert dersom muskelavslapping av høyere grad var nødvendig av en eller annen grunn. Lavstrøms anestesiteknikk vil bli utført ved ytterligere kontinuerlig inhalert ferskgassstrøm opp til 1,5 L/min av oksygen og luftblanding for å nå 40 % av FiO2. Pasienter vil bli mekanisk ventilert med forhåndsbestemt tidalvolum (VT) (5 - 7 ml/kg kroppsvekt), positivt endeekspirasjonstrykk (PEEP) mellom 3 - 5 cm H2O og respirasjonsfrekvens (RR) mellom 12 og 15 per minutt til opprettholde ETCO2 mellom 30 og 35 mm Hg.

Under vedlikehold forekom en overdreven reduksjon av systemisk blodtrykk på grunn av dybden av anestesi, ble korrigert ved å lette anestesi. For å unngå eventuell myokardiskemi ble vedlikehold av normal hemodynamikk strengt kontrollert.

EKG-opptak:

EKG fra den første bipolare ekstremitetsledningen (avledning I) vil bli registrert via selvklebende, engangs- og forhåndsgelert Ag/AgCl-overvåkingselektrode.

Hemodynamisk overvåking:

Trykk ved luftveisåpning (Pao) vil bli overvåket ved hjelp av en transduser for invasiv blodtrykksovervåking og festet til en endotrakealtube med mansjett. Invasivt systemisk arterielt trykk (SAP) vil bli målt av de samme transduserne festet til intraarteriell linje plassert i venstre eller høyre radial arterie. Det sentrale venekateteret for sentralt venetrykk (CVP) og Swan-Ganz kateter (Swan-Ganz CCOmbo Pulmonary Artery Catheter and Vigilance II Monitor, Edwards Inc., USA) for kontinuerlige målinger av hjertevolum og pulmonalarterietrykk (PAP) vil bli satt inn etter induksjon i generell anestesi via høyre halsvene.

Alle signaler ble forsterket av en spesialdesignet batteridrevet broforsterker med justerbar forsterkning. Alle forsterkede signaler, inkludert forsterket EKG, vil deretter bli matet til en høyytelses A/D-omformer for datainnsamling for bærbar PC. Data vil bli lagret på en personlig datamaskins harddisk for off-line reanalyse. Grafiske presentasjoner av resultatene vil bli utført ved å bruke AxoScope 10.2, programvare utviklet av Axon Instruments, Inc., 3280 Whipple Road, Union City, CA 94587 USA.

Mansjettimplantasjon:

Etter intern carotis endarterektomi og off-pump koronar by-pass kirurgi vil mansjett rundt venstre vagusnerve implanteres. Vagusnerven passerer vertikalt nedover halsen innenfor halspulsåren, og ligger mellom halsvenen indre og halspulsåren så langt som øvre grense av skjoldbruskbrusken, og deretter mellom samme vene og halspulsåren til roten av halspulsåren. nakke. Det videre nerveforløpet er forskjellig på de to sidene av kroppen.

Vagusnerven vil bli identifisert i halspulsåren i et bakre spor mellom halspulsåren og halsvenen. Karløkker vil bli brukt for å mobilisere vagusnerven slik at ca 2,5 til 3 cm vil være tilgjengelig for feste av spiralmansjetten. Deretter vil nervesegmentet bli fullstendig frigjort fra det omkringliggende vevet, og mansjetten ble deretter forsiktig festet til den eksponerte nerven. Siden behovet for å "forsegle" mansjetten på nerven med en sutur vil være unødvendig, var mansjettimplantasjonen en relativt enkel operasjon. Den selvtilpassende egenskapen til spiraldesignet gjorde det nemlig enkelt å sette en tettsittende mansjett på en nerve. Videre ble spiralmansjetten designet for å indusere svært lavt trykk når den er installert på nerven, slik at enhver passivt indusert nerveskade vil bli eliminert. En spesiell forsiktighet vil imidlertid bli tatt for å føre ledningene til kontakten for å unngå så mye som mulig at en mekanisk spenning overføres til mansjetten. Spesiell forsiktighet vil også bli tatt under operasjonen for å unngå å forårsake mekanisk traume på den tilbakevendende larynxnerven.

Vagus nervestimulering:

Stimulus Stimulus vil være en kombinasjon av kvasi-trapesformede katodiske og rektangulære anodiske strømpulser. Nøyaktig, den resulterende strøm-, bifasiske og ladningsbalanserte kombinasjonen vil være sammensatt av en kvasi-trapesformet katodisk fase med en firkantet forkant med forskjellig intensitet ic , et platå tc på 300 μs, og eksponentielt avtagende fase texp på 500 μs, etterfulgt av en bred rektangulær anodisk fase ta med lav strømstyrke ia. Anodisk fase ia vil være en tiendedel av størrelsen i den katodiske fasen. Imidlertid vil bredden av den anodiske fasen ta være avhengig av ladningen som injiseres i den katodiske fasen: jo større ladningen er, desto bredere blir den anodiske fasen.

Identifikasjon av bestemte nerverom og grupper av treelektroder (GTE) Stimuli med intensitet ic av en kvasi-trapesformet katodisk fase på 2 mA med en frekvens på 20 Hz vil bli levert i omtrent 10 sekunder kvasi-bipolært til alle 13 GTE-er innenfor mansjetten. Stimulering av den separate GTE vil bli utført med 1 minutts mellomrom. Den GTE som fremkalte den største endringen i hjertefrekvens, nemlig GTE1, vil bli vurdert som relevant for videre stimulering.

Vagus-stimulering med forskjellig frekvens og økende strøm. Omtrent 10 sekunder lange pulstog med intensiteter ic på 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 og 3,0 mA ved forskjellige stimuleringsfrekvenser (10Hz, 20Hz og 30Hz) vil bli levert til GTE1. fraværet av hjertekontraksjon oppstod. VNS vil bli avsluttet umiddelbart etter at fraværet av hjertekontraksjon ble lagt merke til. Tidsintervallet mellom forskjellige to simuleringer vil være minst 2 minutter eller vare til hjertefrekvensen eller SAP ikke har nådd basalverdien før stimuleringstoget. Stimulering vil bli registrert på samme system som EKG, SAP, PAP, CVP og PAO.

Resultater:

Vi forventer å finne optimal frekvens/aktuelt forhold til selektiv VNS som kan tillate klinisk nyttig manipulering av hjertefrekvens og systemisk arterielt trykk.