Skade på nervus laryngeus recurrens

Innledning

Skade på nervus laryngeus recurrens (NLR) med postoperativ stemmebåndslammelse er fremdeles en vesentlig komplikasjon ved endokrin halskirurgi (1). Intraoperativ visualisering av NLR er stadig gull standarden for å redusere skade på NLR ved thyreoidea kirurgi (2, 3). Før innføring av intraoperativ nervemonitorering (IONM), manglet man pålitelig informasjonen om nervens funksjonstilstand idet også en makroskopisk fullstendig intakt nerve kunne være skadet (4).

Selv om IONM i dag brukes rutinemessig, har teknikken kun marginalt bidratt til en lavere NLR-pareserate (5, 6). Intermitterende IONM (intermitterende stimulering) har ulempen med at en truende nerveskade ofte ikke oppdages før den har manifestert seg fullstendig.

Det nyere konseptet med kontinuerlig intraoperativ nervemonitorering (CIONM) kan derimot oppdage en truende NLR-skade tidsnok til at kirurgen får mulighet til å endre den operative framgangsmåten for å unngå en fullstendig parese av NLR (7).

Til tross for betydelig klinisk og eksperimentell erfaring med CIONM er de nevrofysiologiske endringene ved truende NLR-skade ikke fullt ut forstått. Dessuten er noen viktige aspekter i sammenheng med klinisk bruk av CIONM ikke bekreftet med solid vitenskapelig evidens.

Denne artikkelen er basert på PhD-avhandlingen: Injury of the recurrent laryngeal nerve: Clinical and experimental studies focusing on intraoperative neuromonitoring (8). Avhandlingen baserer seg på fire publiserte artikler. Hensikten med arbeidet var å analysere elektromyografiske (EMG) endringer registrert med CIONM under pågående NLR skade for å få en bedre forståelse av EMG endringer og deres betydning i klinisk praksis.

 

Stemmebåndsfunksjon etter signaltap ved bruk av nervemonitorering under thyroidea kirurgi

Første artikkel beskriver en prospektiv klinisk multisenter studie utgående fra The International Neuromonitoring Study Group som inkluderer data fra 21 sykehus i 13 land (9).

Bakgrunn
Målet med studien var å finne risikofaktorer for intraoperativ NLR skade og å beskrive restitusjonsraten av stemmebåndsfunksjon etter permanent signaltap.

Materiale og metode
I tidsrommet oktober 2012 – desember 2013 ble 115 pasienter med normal preoperativ stemmebåndsfunksjon og persisterende intraoperativt signaltap ved nervemonitorering under thyreoidektomi og/eller sentral glandeldisseksjon inkludert. Ekskludert ble pasienter med reseksjon av NLR eller nervus vagus, ikke-rekurrerende nervus laryngeus, signaltap ved lateral glandeldisseksjon og ved forbigående signaltap. Signaltap (loss of signal (LOS)) ble definert som en EMG-amplitudefall ≤ 100 µV fra en utgangsamplitude på minimum 500 µV etter stimulering av nervus vagus.

LOS type 1. Segmental type 1 ble definert som fullstendig signaltap ved stimulering proksimalt for et gitt punkt på NLR, men med normalt signal distalt for dette punktet.

LOS type 2. Global type 2 ble definert som signaltap over hele nervus vagus og nervus laryngeus recurrens aksen.

Alle pasienter gjennomgikk pre- og postoperativ laryngoskopi. Ved påvist stemmebåndsparese andre postoperative dag gjentatt etter to, fire og seks måneder. En stemmebåndsparese ble definert som permanent ved persisterende parese etter seks måneder.

Resultater
94 av alle 115 pasienter med persisterende LOS (81.7%) viste stemmebåndsparese ved den første postoperative laryngoskopien.

LOS type 1 ble påvist hos 53 av 56 pasienter (94.6%) og LOS type 2 hos 41 av 59 pasienter (69.5%). Traksjon av nerven var hovedårsak til LOS type1 hos 38 av 56 pasienter (67.9%) og LOS type 2 hos 54 av 59 pasienter (91.5 %). LOS type 1 forekom hyppigere blant kvinner enn type 2 (47 kvinner/9 men vs. 29 kvinner/30 men) (P<0.001). LOS type 2 resulterte i færre permanente stemmebåndspareser enn LOS type 1 (6.8% vs. 10.2 %) (P=0 0.661).

Anatomiske forhold relatert til NLR viste ikke å ha effekt på parese-raten.

Diskusjon
Intraoperativt LOS korrelerer sterkt med postoperativ stemmebåndsparese på den første laryngoskopien. Denne klare sammenheng støtter nervemonitorering i sin funksjon som prediktor for den postoperative glottisfunksjonen. IONM er et verktøy for å oppdage nerveskader selv om nerven fremstår som intakt intraoperativt. Kirurgen kan med hjelp av IONM: (a) under operasjonen forutsi den postoperative stemmebåndsfunksjonen, (b) unngå bilateral nerveskade ved valg av «staged» thyreoidektomi etter persisterende LOS på den første siden i forbindelse med et bilateralt planlagt inngrep og (c) lokalisere skadested på NLR og forstå skademekanisme. Segmental type 1 skader har tendensen til å være alvorligere enn global type 2 skader siden restitusjon av stemmebåndsfunksjon etter type 1-skade tok lengre tid enn etter type 2 og hyppigere resulterte i permanente skader. Hovedårsak til intraoperativt LOS og postoperativ stemmebåndsparese er traksjon som kun vil bli oppdaget intraoperativt ved hjelp av nervemonitorering.

 

Betydning av EMG endringer ved kontinuerlig intraoperativ nervemonitorering under høy-risiko endokrin halskirurgi

Andre artikkel omhandler en prospektiv, ikke-randomisert, klinisk observasjonsstudie gjennomført ved Avdeling for Bryst- og Endokrinkirurgi, Haukeland sykehus (10).

Bakgrunn

CIONM av NLR i motsetning til intermitterende nervemonitorering kan potensielt redusere risikoen for NLR-skade og dermed raten av postoperativ stemmebåndsparese.

Denne antagelsen baserer seg på følgende forutsetninger: (a) nerveskader manifesterer seg over et gitt tidsrom slik at kirurgen får muligheten til å reagere, (b) en truende skade må forventes å utløse spesifikke endringer i EMG og (c) EMG-endringer må enkelt kunne skilles fra artefakter. Tidligere studier har funnet at også ikke-nerve relaterte intraoperative manøvre kan føre til EMG endringer (11).

Ved kompleks halskirurgi forventes hyppigere EMG endringer. Målet med studien var å analysere deres kliniske betydning for intraoperativ håndtering av nerven og den postoperative stemmebåndsfunksjonen.

Materiale og Metode
55 pasienter (41 kvinner, median alder 61 år, med 87 «nerves at risk») gjennomgikk høy-risiko-endokrin halskirurgi. Pasienter med preoperativ stemmebåndsparese eller NLR-reseksjon ble ekskludert.

CIONM ble gjennomført med NIM-Response 3.0^® System og APS-elektrode (Medtronic Inc., Minneapolis, Mn). Intermitterende IONM ble brukt for identifikasjon og kartlegging av nerven. Elektrode-tubeposisjon ble korrigert når EMG-startamplituden var < 300µV. APS-elektroden ble plassert på nervus vagus, før preparasjon i nærheten av NLR fant sted. Ved start ble utgangsamplitude og latenstid (baseline) registrert. Alarmgrenser ved 50% fall i amplitude og 10% økning i latenstiden var forhåndsinnstilt av produsenten. Alle CIONM «events» ble registret og klassifisert: amplitude-reduksjon lik 25%, 50%, 75% fra baseline, eller LOS, samt latensøkning >10%. Hvert «event» (varighet, antatt årsak, initierte aksjon, tidsbruk, resultat av aksjon) og antatt relevans av alarmen (nerveskade, artefakt, uklar) ble analysert.

Ved signalalarm ble pågående kirurgiske aktivitet stoppet og all traksjon terminert. For å utelukke dårlig kontakt mellom tube og stemmebånd ble lokalt trykk på trachea testet. Alle pasienter ble laryngoskopert første postoperative dag. Persisterende stemmebåndslammelse ble definert som permanent etter seks måneder.

Resultat
Til sammen ble det registrert 138 CIOM «events» på 61 nerver hvorav 47 (34%) ble antatt som: truende (13) og mulig truende (34) for nerven. 91 «events» ble klassifisert som artefakter. LOS ble registrert hos syv pasienter (Tab. 1). Aksjon for å gjenopprette CIONM-baseline ble gjort i 58 av 138 «events» (42%) med mediant tidsbruk på 60 sekunder per aksjon. Fire postoperative stemmebåndspareser (tre forbigående, en permanent) ble registrert: to helt plutselig uten forutgående varsling gjennom CIONM (Fig. 1), en ved tilsynelatende intakt CIONM registrering og en uoppdaget under CIONM som følge av feilfunksjon. Feilfungerende APS-elektrode forekom tre ganger (3%).

Figur 1: Akutt segmental loss of signal (type1) under mobilisering av en mediastinal struma på høyre side ved 77-år gammel kvinne antagelig på grunn av traksjon.

 

Diskusjon
De fleste NLR-skadene er reversible og blir forårsaket av traksjon (11, 12). Mange av skadene utvikler seg gradvis og lar seg oppdage ved hjelp av CIONM. Studier viser at CIONM kan bidra til reduksjon av alvorlige nerveskader (13). Den aktuelle studien diskuterer kritisk begrensinger av CIONM-metoden:

1. Ved høyrisiko endokrin halskirurgi ser en ofte EMG endringer. EMG-amplitudefall på >75% fra baseline ble observert i 75% av nervene. Mer enn 50% av endringene i EMG var artefakter. Ved store struma med tracheal kompresjon kunne dekompresjon føre til dårligere kontakt mellom stemmebånd og tubeelektrode. Også mindre kirurgiske manøvre kunne bidra til endret tubeposisjon med signifikante endringer i EMG-amplituden og utløse CIONM-alarm.
2. LOS kan oppstå plutselig uten forvarsel gjennom CIONM. I denne studien observerte vi dette i to av fire tilfeller med LOS. Nervelesjoner som følge av transseksjon eller diathermi kommer uten forsinkelse og fratar kirurgen muligheten for forebyggende aksjon.
3. Skade på nervus vagus relatert til bruk av APS-elektroden er mulig og rapportert tidligere (14). Problemet bør gjenkjennes ved bruk av CIONM i den kirurgiske hverdagen.

 

EMG endringer ved kontinuerlig intraoperativ nervemonitorering med pågående traksjon av nervus laryngeus recurrens i en grisemodell

Tredje artikkel omhandler en eksperimentell stordyrsstudie gjennomført ved Vivarium, Universitetet i Bergen (15).

Bakgrunn
Traksjon er den hyppigste årsaken til intraoperativ NLR-skade som ofte manifesterer seg over tid. Dette åpner muligheten for forbyggende diagnostikk gjennom CIONM før skaden blir manifest. Målet med studien var å evaluere spesifikke EMG-endringer ved traksjonsskade av nerven og å verifisere alarmgrenser.

Material og metode                                         
16 griser ble intubert med spesialtube for registrering av stemmebånds-EMG. EMG ble registrert ved baseline og under pågående NLR-traksjon til 70% amplitudefall og videre i en 30 minutters regenerasjonsfase. Nervus vagus ble identifisert og en Dr. Langer Saxophone elektrode® (Dr. Langer Medical GmbH, Waldkirch, Tyskland) plassert på nerven. EMG ble registrert med Dr. Langer AVALANCHE™ systemet. Før etablering av baseline ble tubeposisjon korrigert for å oppnå optimal utgangsamplitude. Deretter ble traksjon startet med kraft på 1 Newton (Fig 2). Traksjon ble avsluttet ved 70% amplitudefall. Hemodynamiske parameter ble fortløpende registrert. Høyre og venstre nerve ble undersøkt i omvendt rekkefølge i hvert annet dyr. LOS ble definert som amplitude ≤100µV. Tre nerver viste LOS før traksjon kunne startes relatert til irreversibel preparasjonsskade og ble ikke inkludert i studien.

Resultat
29 nerver ble analysert og baseline-verdier for amplitude og latenstid var sammenlignbare med mennesker. I vår traksjonsskade modell så vi latenstidsøkning til >10% før korresponderende amplitude falt >50% fra baseline. Tiden til 50%- og 70%- amplitudefall varierte fra 3.0 til 133.0 minutter og henholdsvis 3.9 til 141.0 minutter. Tiden fra 50%- til 70%-amplitudefall var ≤ 5 minutter i 16 nerver (55%) og ≤ 1 minutt i seks nerver (21%). Amplituden restituerte seg i kun 11 nerver (38%) (< 50% avvik fra baseline) (Fig 3).

Diskusjon
Hvis nerveskader utvikler seg over tid, som for eksempel ved traksjon, kan permanent nerveskade forhindres ved kirurgisk prosedyreendring. Tidligere kliniske studier har vist at en truende nerveskader kan oppdages via EMG-endringer som såkalt «combined events». Schneider et al., definerte intermediær «combined events» som amplitudefall >50% med latensøkning >10%, og alvorlige «combined events» som amplitudefall >70% med latensøkning >10% (7). Den tidlige latensøkning ved vedvarende nervestrekk, som ble funnet i denne studien, diskuteres som konsekvens av endringer i peri- og epineurium som reduserer nerveledning før aksonene blir berørt. Latensøkning kan være et første varseltegn på strekkskade av nerven. Siden tidsintervallet mellom 50%- og 70%- amplitudefall er veldig kort som vist i denne studien, anser en 50%-amplitudefall som passende alarmgrense for å forhindre videre nerveskade. Dette understøttes også av det faktum at man fant ved 70%-amplitudefall en regenerasjonsrate på kun 11% og videre ved at tre nerver fortsatte en utvikling til LOS etter at traksjon ble fjernet ved 70%-amplitudefall.

 

Skademekanisme og elektromyografiske endringer etter skade på nervus laryngeus recurrens: Eksperimenter i en grisemodell

Siste arbeid var også en eksperimentell studie gjennomført på griser ved Vivariet, Universitetet i Bergen (16).

Bakgrunn
Alvorlighetsgrad av NLR-skade, mulighet for regenerasjon etter nerveskade og tiden til fullstendig regenerasjon synes å være avhengig av skademekanisme (12, 17). Kliniske studier har indikert at traksjonsskade er mindre alvorlig sammenlignet med andre skademekanismer basert på et lavere antall permanente stemmebåndspareser og kortere regenerasjonstid (18, 19).

En dypere forståelse av genesen for NLR-skaden kan bidra til å forhindre kirurgiske fallgruver og tillater en bedre interpretasjon av EMG-endringer under CIONM ved truende nerveskade. Den aktuelle eksperimentelle studien sammenlignet trykk- og strekkskade på NLR ved bruk av kontinuerlig registrerte EMG-signaler.

Material og Metode
I et randomisert oppsett ble 20 griser studert, allokert til henholdsvis traksjonsskade-gruppen (10 griser = 20 nerver) eller kompresjonsskade-gruppen (10 griser = 20 nerver). EMG signaler ble kontinuerlig registrert med NIM Response 3.0 System (Medtronic, Minneapolis, MN) under pågående traksjon (se artikkel 3) (15) eller kompresjon med en mikroklemme som ga et kompresjonstrykk svarende til 0,6 Newton. Intervensjonene ble prolongert til en amplitudefall lik 70% under baseline. EMG ble videre registrert i en 30 minutters regenerasjonstid uten pågående stress.

Resultat
Amplituden falt signifikant raskere i kompresjonsgruppen sammenlignet med traksjonsgruppen (P<0.001) (Fig 4). Traksjon induserte en tydelig økning i latenstiden i motsetning til kompresjon (P<0.001) (Fig 5+6). Amplituden restituerte seg ikke i syv nerver etter kompresjon og åtte nerver etter traksjon.

Diskusjon
Studien oppdaget relevante forskjeller i EMG-utvikling under pågående kompresjon og traksjon. At amplituden og latenstiden endret seg ulikt ved de to induserte skademekanismer, tyder på nevropatologiske forskjeller. Når det gjelder regenerasjonsraten påviste man ingen forskjell mellom gruppene. Omtrent 38% av nervene i materialet viste manglende restitusjon (amplitude ≥50% av baseline). Ved sammenligning av verdiene med data fra humane studier foreligger stor sannsynlighet for stemmebåndsparese. De eksperimentelle data støtter den etablerte alarmgrensen ved amplitude fall på 50% fra baseline.

 

Referanser

1. Jeannon J-P, Orabi AA, Bruch GA, Abdalsalam HA, Simo R. Diagnosis of recurrent laryngeal nerve palsy after thyroidectomy: a systematic review. Int J Clin Pract 2009;63:624–629.
2. Lahey FH. Routine dissection and demonstration of the recurrent laryngeal nerve in subtotl thyroidektomy. Surg Gynecol Obstet 1938;66:775–777.
3. Dralle H, Sekulla C, Haerting J, et al. Risk factors of paralysis and functional outcome after recurrent laryngeal nerve monitoring in thyroid surgery. Surgery 2004;136:1310–1322.
4. Chiang F-Y, Wang L-F, Huang Y-F, Lee K-W, Kuo W-R. Recurrent laryngeal nerve palsy after thyroidectomy with routine identification of the recurrent laryngeal nerve. Surgery 2005;137:342–347.
5. Barczyński M, Konturek A, Cichoń S. Randomized clinical trial of visualization versus neuromonitoring of recurrent laryngeal nerves during thyroidectomy. British Journal of Surgery 2009;96:240–246.
6. Dralle H, Sekulla C, Lorenz K, Brauckhoff M, Machens A, German IONM Study Group. Intraoperative monitoring of the recurrent laryngeal nerve in thyroid surgery. World J Surg 2008;32:1358–1366.
7. Schneider R, Randolph GW, Sekulla C, et al. Continuous intraoperative vagus nerve stimulation for identification of imminent recurrent laryngeal nerve injury. Head Neck 2013;35:1591–1598.
8. Brauckhoff K. Injury of the recurrent laryngeal nerve: Clinical and experimental studies focusing on intraoperative neuromonitoring.
9. Schneider R, Randolph G, Dionigi G, et al. Prospective study of vocal fold function after loss of the neuromonitoring signal in thyroid surgery: The International Neural Monitoring Study Group’s POLT study. Laryngoscope 2016;126:1260–1266.
10. Brauckhoff K, Vik R, Sandvik L, et al. Impact of EMG Changes in Continuous Vagal Nerve Monitoring in High-Risk Endocrine Neck Surgery. World J Surg 2016;40:672–680.
11. Chiang F-Y, Lu I-C, Kuo W-R, Lee K-W, Chang N-C, Wu C-W. The mechanism of recurrent laryngeal nerve injury during thyroid surgery–the application of intraoperative neuromonitoring. Surgery 2008;143:743–749.
12. Dionigi G, Wu C-W, Kim HY, Rausei S, Boni L, Chiang F-Y. Severity of Recurrent Laryngeal Nerve Injuries in Thyroid Surgery. World J Surg 2016;40:1373–1381.
13. Phelan E, Schneider R, Lorenz K, et al. Continuous vagal IONM prevents recurrent laryngeal nerve paralysis by revealing initial EMG changes of impending neuropraxic injury: a prospective, multicenter study. Laryngoscope 2014;124:1498–1505.
14. Terris DJ, Chaung K, Duke WS. Continuous Vagal Nerve Monitoring is Dangerous and Should not Routinely be Done During Thyroid Surgery. World Journal of Surgery 2015;39:2471–2476.
15. Brauckhoff K, Aas T, Biermann M, Husby P. EMG changes during continuous intraoperative neuromonitoring with sustained recurrent laryngeal nerve traction in a porcine model. Langenbecks Arch Surg 2016;
16. Brauckhoff K, Svendsen ØS, Stangeland L, Biermann M, Aas T, Husby PJA. Injury mechanisms and electromyographic changes after injury of the recurrent laryngeal nerve: Experiments in a porcine model. Head Neck 2018;40:274–282.
17. Snyder SK, Lairmore TC, Hendricks JC, Roberts JW. Elucidating mechanisms of recurrent laryngeal nerve injury during thyroidectomy and parathyroidectomy. J Am Coll Surg 2008;206:123–130.
18. Schneider R, Sekulla C, Machens A, Lorenz K, Thanh PN, Dralle H. Dynamics of loss and recovery of the nerve monitoring signal during thyroidectomy predict early postoperative vocal fold function. Head Neck 2016;38 Suppl 1:E1144-1151.
19. Schneider R, Sekulla C, Machens A, Lorenz K, Nguyen Thanh P, Dralle H. Postoperative vocal fold palsy in patients undergoing thyroid surgery with continuous or intermittent nerve monitoring. Br J Surg 2015;102:1380–1387.