该协议的目的是提供一个动物模型的人工耳蜗植入, 这可以用来解决众多的研究问题。潜在的应用包括评估药物干预或电刺激对听力阈值或电极阻抗的有益影响。
人工耳蜗是一种高效的装置, 可以恢复听力严重受损的患者的听觉。由于语音感知结果的改善, 候选标准在过去几十年中得到了扩展。这包括有大量残留听觉的患者, 从同一耳的电声刺激中获益, 这使得耳蜗植入过程中的听力保存成为一个重要的问题。电极阻抗和相关的能量消耗问题是另一个重要的研究领域, 因为这一领域的进展可以为完全植入性听觉假肢铺平道路。要有系统地解决这些问题, 充分的动物模型是必不可少的。因此, 本议定书的目的是提供一种人工耳蜗植入动物模型, 可用于解决各种研究问题。由于它的大鼓膜泡, 它允许容易的手术进入内耳, 以及它的听觉范围, 这是相对类似的听觉范围的人, 豚鼠是一个常用的物种在听觉研究。豚鼠耳蜗植入是通过耳后的方法进行的。通过 bullostomy, cochleostomy 被钻孔, 耳蜗植入电极插入 scala 索。该电极可用于电刺激、电极阻抗的测定以及听觉神经复合动作电位的测量。除了这些应用, 耳蜗植入电极也可以作为药物传递设备, 如果一个局部交付药物制剂的细胞或内耳的液体是有意的。
全世界有5亿多人患有听力丧失。1的听力障碍与更高的抑郁率、较低的自尊和自我价值感的降低有关, 这些都导致了生活质量的降低。2虽然助听器是恢复听觉功能的适当方法, 在中度听力减退的情况下, 最有效的治疗方式为患者的深刻听力损失是耳蜗植入 (CI)。由于语音知觉方面的优秀结果, 人工耳蜗植入的候选标准现在也包括在低频区域有大量残留听觉的患者, 但不受益于助听器。3由于这些患者可以在植入耳中使用联合电声刺激, 听力保存已成为 CI 外科医生的一个重要问题。在人工耳蜗植入过程中, 电极阵列插入到耳蜗的 scala 索中, 电刺激听觉神经。4电极插入损伤对残余听觉和诱发纤维化有风险, 增加电极阻抗和植入物的电池消耗。因此, 研究药物干预的模型可以减少由于电极插入引起的听力损失和纤维化。
豚鼠是一种适合和方便的动物模型为 CIs, 因为更容易和更可再生的手术进入内耳与沙鼠, 大鼠或小鼠。5,6,7,8此外, 这一物种的听觉范围相对于人类听觉来说是比较相似的。9种更大的物种, 如猫或猴子, 被用来解决与独联体有关的具体研究问题, 对于大多数 CI 研究来说, 由于伦理和财务方面的考虑, 并不代表一个合理的选择。10,11
总之, 豚鼠是一个可靠和相对成本效益高的模型, 以评估药理干预的作用, 在设置耳蜗植入。
该协议描述了如何在豚鼠模型中进行人工耳蜗植入。该协议可用于评估不同的干预措施对其影响的残余听力和异物反应的 CI 电极。为了使实验具有较高的重现性和准确性, 应采取一些预防措施。
所有豚鼠的基线听力阈值应在术前使用,例如听觉脑干反应测量。一些商业上可用的豚鼠表现出相关的听力损失, 因此不应包括在实验队列中。根据手术和协议的长短, 这种评估可以在手术前或人工耳蜗植入前几天进行, 给动物足够的时间从麻醉中恢复。
在一个自发呼吸的动物全身麻醉下进行手术时, 速度是很重要的。因此, 在手术前细致的准备是必不可少的, 这也是麻醉方案的选择。使用氯胺酮, medetomidine, 咪唑安定和芬太尼结合局部麻醉, 导致了足够的麻醉和镇痛, 而同时, 动物继续自发呼吸。与经常被描述的使用氯胺酮和甲苯噻嗪, 这种方案导致更好的镇痛和减少围手术期的发病率和死亡率。重要的是要有所有的仪器和药物 (包括麻醉剂的助推剂), 在把动物睡觉之前, 可以随时提供。
由于动物的位置变化在手术期间 (从容易的位置改变到 sideward 位置和后面), 有一个风险为胃内容的期望在肺。因此, 该协议还包括胃管的应用, 这是一个快速和简便的方法, 以保护动物免受吸入和减少围手术期死亡率。
为了保持不育在重新定位, 动物被触摸的地方需要被无菌窗帘覆盖, 需要更换手套或重新定位需要由另一个人不育。
O2-饱和监测也是最重要的在手术期间。对海角和圆形窗位进行可视化所需的头部定位可能会导致呼吸道阻塞, 在确定足够早的时间时, 可以很容易地处理。
通常动物在手术过程中会丢失大量体液 (如血液、多余的细胞液、尿液)。因此, 本文介绍的液体置换协议是一种耐受性好的方法, 可以稳定动物的血流动力学, 支持快速恢复麻醉。
为了避免在执行 audiometrical 测量时出现错误, 建议在每次手术期间将连接器的同一针连接到特定电极。
这种方法的一个局限性是术后听力阈值的变化相对较高, 这往往与外科医生的知觉不太相关。尽管结果的这种变异性与残听人的 CI 接受者的情况相似, 但不完全理解变量结果的原因是什么。16,17,18一般来说, 随着时间的推移和外科医生的经验, 变异会减少。在插入电极时, 避免过度的作用力是很重要的, 这可以通过缓慢的插入速度来实现。由于仔细插入 CI 电极会导致听力损失非常有限, 所提出的协议描述了电极的重复插入, 从而导致更高和更可预测的听力损失。这听力损失在高频率区域是最明显的, 在16和32赫之间。由于 intracochlear 创伤取决于插入深度, 耳蜗的形态学和方法 (cochleostomy 与圆形窗口插入) 需要考虑。在豚鼠模型中, 通过圆窗膜插入 CI 电极, 通常在人工听觉保护耳蜗植入中进行。19由于圆窗膜是隐藏在豚鼠和电极插入通过圆窗膜产生不利的插入角度, 钻探 cochleostomy 导致更可预测的听力阈值转移。这项议定书建议使用手术刀, 而不是演习, 以打开鼓膜泡, 因为这导致减少噪音暴露的耳朵被植入。对内耳异物反应的组织学评价, 头发细胞和螺旋神经节细胞的数量, 以及骨螺旋板和电极易位率等结构的创伤应进行在所有植入的耳朵, 因为这些结果有助于更好地理解的功能结果测量。12,20
The authors have nothing to disclose.
作者想感谢桑德拉 Peiritsch 对动物的照顾和诺娜莉皮特的医学写作。奥地利科学基金 (FWF 赠款 P 24260-B19) 和澳大利亚医学-奥地利的财政支助得到了感激的承认。
Scale | |||
Oxygen insufflator | |||
Shaver | |||
Sucker | |||
Povidone Iodine Solution | |||
Alcohol | |||
Laryngoscope | |||
Stomach tube | Fr 06, Lg 80 cm | ||
Surgical binocular microscope | |||
Drill | |||
0.5 mm diamond burr | |||
1 mm diamond burr | |||
Heating plate | |||
Pulse oximeter | |||
Tissue glue | |||
Dental cement powder | |||
Fluid for dental cement powder | |||
Bipolar cautery | |||
Gauze compress | |||
Cotton bud | |||
Cement mixing bowl | |||
Teflon insulated gold wire | 99.99 % gold, diameter: 0.125 mm, isolation: 0,016 mm, PTFE (Polytetrafluoroethylen) | ||
Scalpel with blade No. 10 | |||
Scalpel with blade No. 15 | |||
Scissors | |||
Mosquito forceps | |||
Dressing forceps | |||
Tissue forceps | |||
Delicate dressing forceps 2X | |||
Micro forceps | |||
Screw driver | |||
Stainless steel screws | diameter: 1 mm | ||
Retractor | |||
Needle probe | |||
Spatula | |||
Needle holder | |||
5-0 absorbable sutures | |||
Needle 23G | |||
Needle 27G | |||
Medetomidine 1 mg/mL | 0.36 mg/kg | ||
Midazolam g mg/mL | 1.2 mg/kg | ||
Fentanyl 50 µg/mL | 0.036 mg/kg | ||
Ketamine 100 mg/mL | 12 mg/kg | ||
Lidocaine (local anesthesia) | 4 mg/kg | ||
Atipamezole 5 mg/mL | 1 mg/kg | ||
Flumazenil 0.1 mg/mL | 0.1 mg/kg | ||
Enrofloxacin 100 mg/mL | 7 mg/kg | ||
Buprenorphin 0.3 mg/mL | 0.05 mg/kg | ||
Physiological Saline (at body temperature) | 12.5 mL/Kg (pre-surgery) | ||
Glucose 5 % (preoperative, at body temperature) | 12.5 mL/Kg | ||
Physiological Saline (at body temperature) | 25 mL/kg (post-surgery) |