Selektywna stymulacja nerwu błędnego u człowieka (VNS)

Wstęp:

Wykorzystanie stymulacji nerwów do leczenia i kontrolowania różnych zaburzeń medycznych, psychiatrycznych i neurologicznych odnotowało znaczny wzrost w ciągu ostatnich kilku dekad. W szczególności stymulacja nerwu błędnego (VNS) była przedmiotem znacznych badań.

Nerw błędny intensywnie unerwia narządy wewnętrzne klatki piersiowej i jamy brzusznej (doprowadzające 80% włókien) i jest ważną drogą informacji do ośrodkowego układu nerwowego (eferentne 20% włókien). Jedną z głównych funkcji nerwu błędnego jest monitorowanie i kontrolowanie czynności narządów wewnętrznych i gruczołów, takich jak serce, płuca, żołądek, pęcherz moczowy i trzustka.

Aktywacja szlaku przywspółczulnego prowadzi do ujemnych zmian chronotropowych, ujemnych dromotropowych i ujemnych inotropowych w sercu. 11 Neurony pozazwojowe w nerwie błędnym wystają do węzłów zatokowo-przedsionkowych (SA) i przedsionkowo-komorowych (AV), a także do mięśnia przedsionków i komór. U osoby dorosłej prawy nerw błędny unerwia głównie węzeł SA, mięsień przedsionka iw znacznie mniejszym stopniu węzeł AV. Nerw błędny lewy unerwia natomiast węzeł SA i mięsień przedsionkowy w mniejszym stopniu niż węzeł AV. Jednak rozkład anatomiczny może się znacznie nakładać.

Stymulacja prawego nerwu błędnego spowalnia tempo rozładowania komórek stymulatora w węźle SA, a tym samym spowalnia częstość węzła SA, a tym samym zmniejsza częstość akcji serca. Stymulacja lewego nerwu błędnego powoduje pewne spowolnienie węzła SA, wydłużenie przewodzenia przedsionkowo-komorowego oraz częściowy lub całkowity blok przedsionkowo-komorowy. Szczegółowe dane dotyczące stymulacji nerwu błędnego i jej wpływu na częstość akcji serca u ludzi nie są dostępne.

Celem niniejszej pracy jest znalezienie klinicznie akceptowalnej częstotliwości dwufazowego VNS, która pozwoliłaby na stopniowe obniżanie częstości akcji serca i systemowego ciśnienia tętniczego.

Metody:

Do badania zostaną włączeni pacjenci poddawani wycięciu tętnicy szyjnej i operacji zatoki wieńcowej. Badanie zostało zatwierdzone przez Krajową Komisję Etyki Lekarskiej Ministerstwa Zdrowia Republiki Słowenii (nr 142/02/07, 13 lutego 2007 r.). Przed wykonaniem jakiejkolwiek czynności próbnej odpowiednio uzyskana zostanie Świadoma Zgoda zgodnie z Procedurą Świadomej Zgody.

Projekt mankietu spiralnego z wieloma elektrodami:

Do mankietu wybrano samodopasowującą się spiralną konstrukcję. Szczegółowy opis mankietu z 39 elektrodami, mającego trzynaście obwodowych grup po trzy elektrody (GTE 1-13) i wykonanie można znaleźć w naszym poprzednim raporcie.

Znieczulenie:

Na godzinę przed operacją pacjenci otrzymają doustną premedykację diazepamem 5 mg i pantoprazolem 40 mg. Do indukcji znieczulenia zostanie zastosowany krótkodziałający dożylny środek znieczulający propofol w dawkach 1 - 2 mg/kg masy ciała (m.c.) podawany w postaci powolnych dawek bolusowych (20 - 30 s), natomiast remifentanyl (Ultiva, GlaxoSmithKline, GSK Export VB) jako krótkodziałający syntetyczny agonista μ-opioidowy będzie stosowany we wstępnej dawce nasycającej 1 - 1,5 µg/kg m.c. podawanej w okresie od 30 do 60 s. W celu ułatwienia intubacji dotchawiczej zostanie podany dożylnie zwiotczający mięśnie bromek wekuronium.

Do podtrzymania znieczulenia ogólnego stosowany będzie wziewny środek znieczulający izofluran w stężeniu wdechowym od 1,5 do 3,0 %, a działanie przeciwbólowe zapewni ciągły wlew remifentanylu w dawce 0,3 - 0,5 µg/kg mc./min. Bromek wekuronium zostanie podany, jeśli z jakiegokolwiek powodu konieczne było rozluźnienie mięśni w większym stopniu. Technika znieczulenia niskoprzepływowego polegać będzie na ciągłym wdychaniu świeżego gazu do 1,5 l/min mieszaniny tlenu i powietrza do osiągnięcia 40% FiO2. Pacjenci będą wentylowani mechanicznie z ustaloną objętością oddechową (VT) (5-7 ml/kg masy ciała), dodatnim ciśnieniem końcowo-wydechowym (PEEP) pomiędzy 3-5 cm H2O i częstością oddechów (RR) pomiędzy 12 a 15 na minutę do utrzymywać ETCO2 między 30 a 35 mm Hg.

W trakcie leczenia podtrzymującego wystąpiło nadmierne obniżenie ciśnienia systemowego spowodowane głębokością znieczulenia, które korygowano poprzez rozjaśnienie znieczulenia. Aby uniknąć ewentualnego niedokrwienia mięśnia sercowego, ściśle kontrolowano utrzymanie prawidłowej hemodynamiki.

Rejestracja EKG:

EKG z pierwszego dwubiegunowego odprowadzenia kończynowego (odprowadzenie I) zostanie zarejestrowane za pomocą samoprzylepnej, jednorazowej i wstępnie żelowanej elektrody monitorującej Ag/AgCl.

Monitorowanie hemodynamiczne:

Ciśnienie przy ujściu dróg oddechowych (Pao) będzie monitorowane za pomocą przetwornika do inwazyjnego monitorowania ciśnienia krwi i podłączonego do rurki dotchawiczej z mankietem. Inwazyjne systemowe ciśnienie tętnicze (SAP) będzie mierzone tymi samymi przetwornikami, które są podłączone do wkłucia dotętniczego umieszczonego w lewej lub prawej tętnicy promieniowej. Centralny cewnik żylny do centralnego ciśnienia żylnego (CVP) i cewnik Swana-Ganza (Swan-Ganz CCOmbo Pulmonary Artery Catheter and Vigilance II Monitor, Edwards Inc., USA) do ciągłego pomiaru pojemności minutowej serca i ciśnienia w tętnicy płucnej (PAP) zostaną wprowadzone po indukcji do znieczulenia ogólnego przez żyłę szyjną wewnętrzną prawą.

Wszystkie sygnały zostały wzmocnione przez specjalnie zaprojektowany wzmacniacz mostkowy zasilany bateryjnie z regulowanym wzmocnieniem. Wszystkie wzmocnione sygnały, w tym wzmocnione EKG, zostaną następnie przesłane do wysokowydajnego przetwornika A/D do akwizycji danych w notebooku. Dane będą przechowywane na dysku twardym komputera osobistego do ponownej analizy w trybie off-line. Graficzne prezentacje wyników zostaną wykonane przy użyciu oprogramowania AxoScope 10.2 opracowanego przez firmę Axon Instruments, Inc., 3280 Whipple Road, Union City, CA 94587 USA.

Implantacja mankietu:

Po endarterektomii tętnicy szyjnej wewnętrznej i operacji pomostowania aortalno-wieńcowego bez użycia pompy zostanie wszczepiony mankiet wokół lewego nerwu błędnego. Nerw błędny biegnie pionowo w dół szyi w obrębie pochewki szyjnej, leżąc między żyłą szyjną wewnętrzną a tętnicą szyjną wewnętrzną aż do górnej granicy chrząstki tarczowatej, a następnie między tą samą żyłą a tętnicą szyjną wspólną do nasady szyja. Dalszy przebieg nerwu różni się po obu stronach ciała.

Nerw błędny zostanie zidentyfikowany w pochewce tętnicy szyjnej w tylnym rowku między tętnicą szyjną a żyłą szyjną. Pętle naczyniowe zostaną użyte do mobilizacji nerwu błędnego, tak aby około 2,5 do 3 cm było dostępne do zamocowania mankietu spiralnego. Następnie segment nerwu zostanie całkowicie uwolniony od otaczających go tkanek, a mankiet zostanie następnie ostrożnie przymocowany do odsłoniętego nerwu. Ponieważ konieczność „uszczelnienia” mankietu na nerwie za pomocą szwu będzie zbędna, wszczepienie mankietu było stosunkowo prostą operacją. Mianowicie samodopasowujący się charakter spiralnej konstrukcji ułatwia dopasowanie mankietu do nerwu. Co więcej, konstrukcja spiralnego mankietu została opracowana w celu wywołania bardzo niskiego ciśnienia po założeniu na nerw, dzięki czemu wszelkie biernie wywołane uszkodzenia nerwów zostaną wyeliminowane. Należy jednak zwrócić szczególną uwagę na poprowadzenie przewodów do złącza, aby w jak największym stopniu uniknąć przeniesienia naprężenia mechanicznego na mankiet. Podczas operacji zachowana zostanie szczególna ostrożność, aby uniknąć mechanicznego urazu nerwu krtaniowego wstecznego.

Stymulacja nerwu błędnego:

Bodziec Bodziec będzie kombinacją quasi-trapezowych katodowych i prostokątnych impulsów prądu anodowego. Dokładniej, wynikowa kombinacja prądowa, dwufazowa i o zrównoważonym ładunku będzie składać się z quasi-trapezoidalnej fazy katodowej z kwadratową krawędzią natarcia o różnym natężeniu ic , plateau tc 300 μs i wykładniczo zanikającej fazy tex 500 μs, po której nastąpi szeroka prostokątna faza anodowa ta o niskim natężeniu prądu ia. Faza anodowa ia będzie miała jedną dziesiątą wielkości fazy katodowej. Jednak szerokość fazy anodowej ta będzie zależała od ładunku wprowadzonego do fazy katodowej: im większy ładunek, tym szersza faza anodowa.

Identyfikacja poszczególnych przedziałów nerwowych i grup drzewiastych elektrod (GTE) Bodźce o natężeniu ic quasi-trapezoidalnej fazy katodowej 2 mA z częstotliwością 20 Hz będą dostarczane przez około 10 sekund quasi-bipolarnie do wszystkich 13 GTE w mankiecie. Stymulacja oddzielnego GTE będzie wykonywana w odstępie 1 minuty. GTE, które wywołało największą zmianę częstości akcji serca, a mianowicie GTE1, zostanie uznane za istotne dla dalszej stymulacji.

Stymulacja nerwu błędnego z różną częstotliwością i narastającym prądem Około 10-sekundowe ciągi impulsów o natężeniu ic 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5 i 3,0 mA przy różnych częstotliwościach stymulacji (10 Hz, 20 Hz i 30 Hz) będą dostarczane do wspomnianego GTE1 do wystąpił brak skurczu serca. VNS zostanie przerwany natychmiast po zauważeniu braku skurczu serca. Odstęp czasowy między różnymi dwiema symulacjami będzie wynosił co najmniej 2 minuty lub trwał do momentu, gdy tętno lub SAP nie osiągną wartości podstawowej przed ciągiem stymulacji. Stymulacja zostanie zarejestrowana w tym samym systemie co EKG, SAP, PAP, CVP i PAO.

Wyniki:

Oczekujemy znalezienia optymalnej zależności częstotliwość/prąd selektywnego VNS, która mogłaby pozwolić na użyteczną klinicznie manipulację częstością akcji serca i ogólnoustrojowym ciśnieniem tętniczym.