エネルギーベースの経尿道的切除装置による神経筋刺激のリスク評価：ex vivo試験基準

Risk assessment of neuromuscular stimulation by energy-based transurethral resection devices: an ex vivo test standard.

• Ulrich Biber
• Ovidiu Jurjut
• Markus D Enderle
• Wilhelm K Aicher

抄録

背景:

膀胱腫瘍の経尿道的切除術（TURB）では、高周波（RF）電流は有害な神経筋刺激（NMS）を引き起こす可能性がある。ここでは、RF発生器とそのバイポーラTURBモードがNMSを引き起こすリスクを決定するための新しいex vivo法を紹介する。我々は、新たに確立された試験標準を用いて、新しいRF発生器とそのモードの安全性評価のための実験プラットフォームを開発することを目的としており、動物実験の代替や削減に適している。

BACKGROUND: During transurethral resection of bladder tumours (TURB), radio-frequency (RF) currents can lead to adverse neuromuscular stimulation (NMS). Here we present a novel ex vivo method to determine the risk of RF generators and their bipolar TURB modes to cause NMS. We aimed to develop an experimental platform for safety evaluation of new RF generators and their modes with a newly established test standard, suitable for replacement or reduction of animal testing.

方法:

我々は、生理食塩水中でのTURBのためのバイポーラモードを持つ4つの現代的なRFジェネレータを試験しました。2段階のex vivoアプローチを追求しました。最初に、我々は、発電機ごとに18のRFアプリケーションを使用してTURBモデルで豚の膀胱壁の後ろにobturator神経の可能な位置で電圧を記録しました。第二に、これらの電圧記録を刺激として使用して、孤立したブタの腋窩神経の神経複合活動電位（CAP）を喚起した。NMS電位は、CAPsの下で観察された面積と最大応答時の理論的CAP面積との比として定義され、250Hzの発火速度は、ほとんどのヒト被験者で破傷性筋反応を確実に誘発すると考えられています。測定プロトコルは、得られたNMS電位の再現性と神経標本の寿命を最適化するように調整された。

METHODS: We tested four contemporary RF generators with their bipolar modes for TURB in saline. A two-stage ex vivo approach was pursued: First, we recorded voltages at possible positions of the obturator nerve behind a porcine bladder wall in a TURB model using 18 RF applications per generator. Second, these voltage records were used as stimuli to evoke nerve compound action potentials (CAPs) in isolated porcine axillary nerves. The NMS potential was defined as the ratio between the observed area under the CAPs and the theoretical CAP area at maximum response and a firing rate of 250 Hz, which would reliably induce tetanic muscle responses in most human subjects. The measurement protocol was tailored to optimise reproducibility of the obtained NMS potentials and longevity of the nerve specimens.

結果:

我々の結果を臨床応用するための前提条件として、我々の試験方法の頑健性とNMS電位の再現性は、神経モデルでは直径が類似した16の神経セグメント（4.2±0.37mm）から得られた2つの同一の刺激のセット（各n=72）間の優れた相関（r=0.93）によって実証されている。RF発生器は、NMS電位に関して有意に異なっていた（p＜0.0001）（中央値：0～3％）。

RESULTS: As prerequisite for the clinical translation of our results, the robustness of our test method and reproducibility of the NMS potential are demonstrated with an excellent correlation (r = 0.93) between two sets of identical stimuli (n = 72 each) obtained from 16 nerve segments with similar diameters (4.2 ± 0.37 mm) in the nerve model. The RF generators differed significantly (p < 0.0001) regarding NMS potential (medians: 0-3%).

結論:

我々の試験方法は、合理的な標準化の程度と正当な努力で、高い選択性で異なる電気外科手術システムの生体外でのNMSの電位を定量化するのに適しています。我々の結果は、NMSの臨床発生率がRF発生器のタイプによってかなり影響を受けることを示唆している。将来のRF発生器の世代は、より高い安全性と動物実験の軽減により、提案された試験標準の利点を享受することができる。医療専門家と治療を受けている患者は、NMSリスクの低い発生器を使用したRF手術の改善から最も恩恵を受けることになる。

CONCLUSIONS: Our test method is suitable for quantifying the NMS potential of different electrosurgical systems ex vivo with high selectivity at a reasonable degree of standardization and with justifiable effort. Our results suggest that the clinical incidence of NMS is considerably influenced by the type of RF generator. Future generations of RF generators take advantage from the proposed test standard through higher safety and less animal testing. Health professionals and treated patients will benefit most from improved RF surgery using generators with a low NMS risk.