Summary

En revidert kirurgisk tilnærming til indusere endolymphatic hydrops i Marsvin

Published: June 04, 2020
doi:

Summary

Denne artikkelen viser en ekstradural tilnærming til å utslette marsvin endolymphatic sac og skade endolymphatic kanal med en fin plukke for å indusere eksperimentelle endolymphatic hydrops.

Abstract

Endolymphatic hydrops er en utvidelse av scala media som oftest er forbundet med Menieres sykdom, selv om patofysiologiske mekanisme(er) forblir uklar. For å tilstrekkelig studere egenskapene til endolymphatic hydrops, for eksempel opprinnelsen til lavfrekvente hørselstap, er det nødvendig med en pålitelig modell. Marsvinet er en god modell fordi den hører i lavfrekvente regioner som er antatt påvirket av endolymphatic hydrops. Tidligere forskning har vist at endolymphatic hydrops kan induseres kirurgisk via intradural eller ekstradural tilnærminger som involverer boring på endolymphatic kanal og sac. Men om det var mulig å lage en endolymphatic hydrops modell ved hjelp av en ekstradural tilnærming som unngikk farlig boring på endolymphatic kanal og sac var ukjent. Målet med denne studien var å demonstrere en revidert ekstradural tilnærming til å indusere eksperimentelle endolymphatic hydrops på 30 dager postoperativt ved å utslette endolymphatic sac og skade endolymphatic kanal med en fin plukke. Prøvestørrelsen besto av syv marsvin. Funksjonelle målinger av hørsel ble gjort og temporale bein ble senere høstet for histologic analyse. Tilnærmingen hadde en suksessrate på 86% i å oppnå endolymphatic hydrops. Risikoen for cerebrospinalvæskelekkasje var minimal. Ingen perioperative dødsfall eller skader på den bakre halvsirkelformede kanalen skjedde i prøven. Den presenterte metoden viser en sikker og pålitelig måte å indusere endolymphatic hydrops på et relativt raskt tidspunkt på 30 dager. De kliniske implikasjonene er at den presenterte metoden gir en pålitelig modell for å utforske opprinnelsen til lavfrekvente hørselstap som kan knyttes endolymphatic hydrops.

Introduction

Endolymphatic hydrops er en utvidelse av scala media. Tilstedeværelsen av endolymphatic hydrops kan måles ved hjelp av tverrsnittsområdet av scala media. Det antas at kliniske endolymphatic hydrops kan være forbundet med lavfrekvent sensorineuralt hørselstap, slik som det sett i Menieres sykdom. Men opprinnelsen(e) av hørselstapet er fortsatt uklart. For å tilstrekkelig studere opprinnelsen til lavfrekvente hørselstap forbundet med endolymphatic hydrops, er det nødvendig med en pålitelig modell.

I 1965 beskrev Kimura og Schuknecht hvordan man induserer endolymphatic hydrops i marsvin ved hjelp av en intradural tilnærming1. Deres teknikk involverte å bruke en bakre kranial fossa tilnærming for å få tilgang til operculum og subarcuate fossa. Trinnene innebar å øke dura, trekke tilbake lillehjernen med en Ringers løsning gjennomvåt bomullsdott, og bore over den endolymphatic kanalen og den mellomliggende delen av endolymphatic sac. Benvoks ble deretter plassert i operculum for å skille endolymphatic kanalen fra distal endolymphatic sac. Kraniotomidefekten ble lukket ved å plassere absorberbart gelatinpulver (f.eks. Gelfoam) og reapproksimatere de overliggende musklene. Histologiske bevis på endolymphatic hydrops ble konsekvent funnet på postoperative dager 1, 3, 7, 14, 21 og 30, viser at intradural tilnærming var en pålitelig metode for å indusere histologisk bekreftet endolymphatic hydrops. Ved hjelp av samme intradural tilnærming som Kimura og Schuknecht, men med forskjellige tidspunkter bekreftet Salt og DeMott at skalarmedia i andre sving av sneglehuset ble betydelig forstørret på dag 4 og utover2. Mens den faktiske sykeligheten av å indusere en cerebrospinalvæske (CSF) lekkasje ved hjelp av Kimura og Schuknechts intradural tilnærming ikke ble rapportert i den opprinnelige studien, kan tilstedeværelsen av en CSF-lekkasje øke risikoen for meningitt. Det har blitt foreslått at tap av CSF kan føre til en utstrømning av perilymph, noe som resulterer i en samtidig midlertidig utvidelse av endolymphatic volum i marsvin3. En ekstradural tilnærming til å indusere endolymphatic hydrops ville være et tryggere alternativ.

I 1989 beskrev Andrews og Bohmer to utenomjordiske kirurgiske tilnærminger for å nå endolymphatic sac og kanal, via enten en mellomkranial fossa tilnærming eller bakre kranial fossa tilnærming, å utslette endolymphatic sac4. De beskrev fjerning av operculum med en diamant drill, og deretter enten bore av den mellomliggende delen av endolymphatic sac eller bruke en fin plukke for å forstyrre endolymphatic sac og kanal. I 1993 beskrev Lee, Wright og Meyerhoff en lignende tilnærming, som inkluderte boring gjennom endolymphatic sac og kanal, men skilte seg ved at de også samtidig hindret cochlea akvedukten5. De demonstrerte tilstedeværelsen av endolymphatic hydrops, som vurdert via histologi, fire uker etter å ha endolymphatic sac og hindrer cochlea akvedukten. Megerian et al. var den første til å publisere en videoartikkel som viste en utenomjordisk utslettelse av endolymphatic sac og kanal som involverte boring direkte på den mediale delen av operculum å gå inn i endolymphatic sac og kanal6. De demonstrerte histologiske bevis på endolymphatic hydrops i en marsvin ofret på 28 uker etter operasjonen, samt hørselstap i 16 kHz regionen6. Om det var mulig å indusere histologisk bekreftet endolymphatic hydrops og lavfrekvente hørselstap på et tidlig tidspunkt ved hjelp av ekstradural tilnærminger var ukjent.

Det overordnede målet med denne rapporten er å demonstrere en ekstradural tilnærming til å indusere eksperimentelle endolymphatic hydrops på 30 dager postoperativt ved å utslette endolymphatic sac og skade endolymphatic kanal med en fin plukke. Begrunnelsen bak bruken av denne teknikken er fordelen med å unngå behovet for å bore på petrous temporal bein, og dermed fjerne risikoen for å skade duraen ved et uhell og forårsake en CSF-lekkasje, noe som reduserer muligheten for å skade den bakre halvsirkelformede kanalen, og redusere risikoen for skade på sigmoid sinus.

Protocol

Alle prosedyrer som er oppført nedenfor i protokollseksjonen ble utført som beskrevet i protokoller godkjent av Washington University i St. Louis Institutional Animal Care and Use Committee. 1. Bedøvelse induksjon og overvåking av vitale tegn MERK: Denne studien brukte pigmenterte NIH-stamme marsvin hentet fra en in-house avlskoloni. Bruk marsvin av begge kjønn, veier minst 350 g. Plasser marsvinet i en neonatal oppvarming i…

Representative Results

Den presenterte metoden brukte en ekstradural tilnærming til å utslette endolymphatic sac og skade endolymphatic kanal med en fin plukke i syv marsvin bestående av to menn og fem kvinner. Gjennomsnittlig varighet av operasjonen var 2 timer fra snitt til nedleggelse. Den totale boretiden varierte fra 5-10 minutter. Opptil 4 timer var nødvendig for marsvin å fullt ut dukke opp fra anestesi. Det var ingen intraoperative eller postoperative dødsfall i prøven. Det var ingen skader på d…

Discussion

Den presenterte ekstradurale metoden hadde en suksessrate på 86% i å oppnå histologisk bekreftet endolymphatic hydrops og lavfrekvent hørselstap. Metoden oppnådde pålitelig histologisk bevis på endostatiske hydropper etter postoperativ dag 30, i samsvar med tidligere studier som brukte en intradural tilnærming2. Betydningen av metoden med hensyn til eksisterende metoder er at en CSF-lekkasje ikke er nødvendig, og dermed fjerne en potensiell forvirrende variabel som har blitt foreslått å…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi takker Shannon M. Lefler for hjelp med tall og Table of Materials. Forskning rapportert i denne publikasjonen ble støttet av National Institute of Døvhet og andre kommunikasjonsforstyrrelser i National Institutes of Health, gjennom “Utvikling av kliniker / forskere i akademisk ENT” opplæring stipend, prisnummer T32DC000022 (C.V.V.) og av R01 DC014997 (J.T.L). Innholdet er utelukkende forfatternes ansvar og representerer ikke nødvendigvis de offisielle synspunktene til National Institutes of Health.

Materials

12 mL syringe Henke-Sass Wolf 5100-X00V0
1 mL and 3 mL syringe BD Precision(Ordered from Fischer Sci) 14-826-87 15859152
27.5 butterfly gauge needle Terumo Surflo Winged Infusion Set, Terumo Corporation, Japan) (Ordered from McKesson) 448407
4-0 suture McKesson 1034507
4×4 gauze sponges Dukal (Ordered form McKesson) 374454
60mL syringe Fisher Sci 22-031-375
Anspach otologic drill Anspach SC2100
atipamezole Zoetis 107204-6
autoclave Fisher sci 15-103-0508
autoclave bags McKesson 524881
bayonet separator Olympus AL 130564
bupivicaine auro Medics Pharma 555150-169-10
clear sterile drape 3M 1020
cotton balls Fisherbrand (ordered from Fisher Sci) 22-456-885
cotton swabs McKesson 508716
diamond burrs #3, #2, #1, and #0.5 mm Anspach QD8-3SD; QD8-2SD; QD8-1SD; QD8-05SD
diaper pad McKesson 945330
disposable 15 blade Swann-Morton 0305
enrofloxacin Hospira 0409-4888-01
epinephrine McKesson 63739-0456
eye ointment Dechra Vet Products 17033-211-38
Freer elevator Grace Medical 215100FX
gelfoam Pfizer (Ordered from McKesson) 82830
hair trimmers Oster Power Pro Cordless (ordered from Amazon) 078400-020-000
iodine scrub Purdue Pharma (ordered from mcKesson) 521243
iris scissors Olympus CL-542114
ketamine Henry Schein Animal Health 55853
lactated ringers B. Braun Medical (ordered from McKesson) 186662
lancet knife by Rosen Grace Medical 151100FX referred to as curette in the text
lubricant Milex (ordered from Cooper Surgical) MX5030
masking tape 3M (ordered from fisher sci 19047259
metal rectangle basin Amazon B07NQDBC6T
needle holder Olympus CR 213015-ENT
needles: 27 gage, 18 gauge BD Precision(Ordered from Fischer Sci) 14-826-48 14-826-5D
neonatal warming isollete Air Borne Life Support Systems 731-1800
operating microscope Carl Zeiss OPMI pico
oxygen tank AirGas OX USP200
pulse ox CapnoTrue (Ordered from Medacx) M-3090112001
rectal probe with heating blanket Harvard Apparatus probe: PY2 50-7217 Heating Blanket: PY2 50-7214
red body holder Lichtenhan Lab N/A In-house product
right angle Olympus BV-230337
rosen needle Olympus AM-130566 customized, it is the instrument I use to tear the sac
rubber tubing for O2 administration Fisher Sci 14-171-104
saran wrap Fisher Sci NC9617977
stereotactic head holder WUSTL Instrument Machine Shop N/A In-house product
sterile drapes Cardinal Health 7553
suction tube by Baron Grace Medical 034903FX 034905FX #3 and #5 Suction
tissue forceps adson brown Grace Medical 325112FX
Weitlander retractor Olympus Grace Medical BL200011 100313FX
xylazine Akorn 59399-110-20

References

  1. Kimura, R. S., Schuknecht, H. F. Membranous Hydrops in the Inner Ear of the Guinea Pig after Obliteration of the Endolymphatic Sac. Pract oto-rhino-laryng. 27, 343-354 (1965).
  2. Salt, A. N., DeMott, J. Time course of endolymph volume increase in experimental hydrops measured in vivo with an ionic volume marker. Hearing Research. 74 (1-2), 165-172 (1994).
  3. Walsted, A., Garbarsch, C., Michaels, L. Effect of craniotomy and cerebrospinal fluid loss on the inner ear. An experimental study. Acta Oto-Laryngologica. 114 (6), 626-631 (1994).
  4. Andrews, J. C., Bohmer, A. The surgical approach to the endolymphatic sac and the cochlear aqueduct in the guinea pig. American Journal of Otolaryngology. 10 (1), 61-66 (1989).
  5. Lee, J. R., Wright, C. G., Meyerhoff, W. L. Modified occipital approach to the endolymphatic sac and cochlear aqueduct of the guinea pig. American Journal of Otolaryngology. 14 (2), 165-169 (1993).
  6. Megerian, C. A., et al. Surgical induction of endolymphatic hydrops by obliteration of the endolymphatic duct. Journal of Visualized Experiments. (35), (2010).
  7. Lichtenhan, J. T., Cooper, N. P., Guinan, J. J. A new auditory threshold estimation technique for low frequencies: proof of concept. Ear and Hearing. 34 (1), 42-51 (2013).
  8. Lichtenhan, J. T., Hartsock, J., Dornhoffer, J. R., Donovan, K. M., Salt, A. N. Drug delivery into the cochlear apex: Improved control to sequentially affect finely spaced regions along the entire length of the cochlear spiral. Journal of Neuroscience Methods. 273, 201-209 (2016).
  9. Lichtenhan, J. T., Hartsock, J. J., Gill, R. M., Guinan, J. J., Salt, A. N. The auditory nerve overlapped waveform (ANOW) originates in the cochlear apex. Journal of the Association for Research in Otolaryngology. 15 (3), 395-411 (2014).
  10. Lichtenhan, J. T., Hirose, K., Buchman, C. A., Duncan, R. K., Salt, A. N. Direct administration of 2-Hydroxypropyl-Beta-Cyclodextrin into guinea pig cochleae: Effects on physiological and histological measurements. PloS One. 12 (4), e0175236 (2017).
  11. Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nature Methods. 9 (7), 671-675 (2012).
check_url/kr/60597?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Valenzuela, C. V., Lee, C., Buchman, C. A., Lichtenhan, J. T. A Revised Surgical Approach to Induce Endolymphatic Hydrops in the Guinea Pig. J. Vis. Exp. (160), e60597, doi:10.3791/60597 (2020).

View Video