Миниатюрные свиньи (мини-свиньи) являются идеальной моделью крупного животного для исследования кохлеарных имплантатов. Кохлеарная имплантационная хирургия у мини-свиней может быть использована для предоставления первоначальных доказательств безопасности и потенциальной производительности новых электродных массивов и хирургических подходов в живой системе, похожей на человека.
Кохлеарные импланты (CI) являются наиболее эффективным методом лечения людей с тяжелой или глубокой сенсоневральной потерей слуха. Хотя КИ используются во всем мире, не существует стандартной модели для исследования электрофизиологии и гистопатологии у пациентов или животных моделей с КИ или для оценки новых моделей электродных массивов. Большая животная модель с характеристиками улитки, аналогичными характеристикам людей, может обеспечить исследовательскую и оценочную платформу для передовых и модифицированных массивов перед их использованием у людей.
С этой целью мы установили стандартные методы КИ с мини-свиньями Бама, чья анатомия внутреннего уха очень похожа на анатомию человека. Массивы, предназначенные для использования человеком, были имплантированы в улитку мини-свиньи через круглую оконную мембрану, и последовал хирургический подход, который был похож на тот, который использовался для реципиентов КН человека. За вставкой массива последовали измерения вызванного потенциала действия соединения (ECAP) для оценки функции слухового нерва. Это исследование описывает подготовку животного, хирургические этапы, введение массива и интраоперационные электрофизиологические измерения.
Результаты показали, что тот же КИ, используемый для людей, может быть легко имплантирован мини-свиньям с помощью стандартизированного хирургического подхода и дает аналогичные электрофизиологические результаты, измеренные у реципиентов КН человека. Мини-свиньи могут быть ценной животной моделью, чтобы предоставить первоначальные доказательства безопасности и потенциальной производительности новых электродных массивов и хирургических подходов, прежде чем применять их к людям.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), более 1 миллиарда человек подвержены риску потери слуха во всем мире, и, по оценкам, к 2050 году каждый четвертый человек будет страдать от потери слуха1. За последние 2 десятилетия КИ были наиболее эффективным вмешательством для людей с постоянной тяжелой и глубокой сенсоневральной потерей слуха (SNHL). CI преобразует физические сигналы звука в биоэлектрические сигналы, которые стимулируют спиральные ганглиозные нейроны (SGN), минуя волосковые клетки. Со временем показания к КИ были расширены, так что теперь они включают людей с остаточным слухом, односторонней потерей слуха и очень старых или молодых людей 2,3,4. Между тем, были разработаны полностью имплантируемые КИ и усовершенствованные массивы5. Однако не существует экономически целесообразной модели крупного животного для исследования электрофизиологии и гистопатологии внутреннего уха с КИ. Это отсутствие большой модели на животных ограничивает исследования, направленные на улучшение CI и получение понимания электрофизиологического воздействия CI на внутреннее ухо.
Несколько моделей грызунов на животных были применены в исследованиях CI, таких как мышь6, песчанка7, крыса8 и морская свинка9; однако характеристики морфологии и электрофизиологических реакций отличаются от характеристик у людей. Кохлеарные структуры животных моделей, традиционно используемых для исследований CI, таких как кошки, морские свинки и другие животные, сильно отличаются от структур кохлеарных структур человека10. Хотя вставка массива была проведена на кошках11 и кроликах12, из-за их меньших улиток, это было сделано с массивами, которые не были предназначены для использования у людей. Несколько моделей крупных животных также были изучены для КИ. Ягнята хорошо подходят в качестве тренировочной модели для атравматической кохлеарной имплантации, но меньший размер улитки делает невозможным введение полного массива13. Приматы могут быть наиболее подходящими животными для исследований CI из-за их анатомического сходства с людьми14,15; однако половая зрелость обезьян задерживается (4-5 лет), срок беременности составляет примерно до 165 дней, и каждая самка обычно производит только одно потомство в год16. Эти причины и дорогостоящая стоимость препятствуют широкому применению приматов в исследованиях КИ.
Напротив, свиньи достигают половой зрелости в 5-8 месяцев и имеют период беременности ~ 114 дней, что делает свиней более доступными для исследований CI в качестве модели крупного животного16. Мини-свиньи Bama (мини-свиньи) произошли от небольшого вида свиней в Китае в 1985 году, чей генетический фон хорошо изучен. Им присущи небольшие размеры, ранняя половая зрелость, быстрое размножение и простота управления17. Мини-свинья является идеальной моделью для отологии и аудиологии из-за ее сходства с людьми в морфологии и электрофизиологии18. Длина скалы тимпани у мини-свиньи Бама составляет 38,58 мм, что близко к длине 36 мм у людей10. Мини-свиная улитка имеет 3,5 оборота, что аналогично 2,5-3 оборотам, наблюдаемым у людей10. В дополнение к морфологии, электрофизиология мини-свиней Бама также очень похожа на электрофизиологию людей18. Поэтому в настоящем исследовании мы вставили массивы, предназначенные для использования человеком, в улитку мини-свиньи через мембрану круглого окна и следовали аналогичному хирургическому подходу, используемому у реципиентов КН человека. Для оценки процедуры были применены интраоперационные измерения ECAP. Процесс, который мы описываем здесь, может быть использован как для доклинических трансляционных исследований, связанных с КИ, так и в качестве платформы для обучения резидентов.
Около 15% населения мира имеют некоторую степень потери слуха, и более 5% имеют инвалидизирующую потерю слуха21. Предоставление КН является наиболее эффективным методом лечения как взрослых, так и педиатрических пациентов с тяжелой и глубокой сенсоневральной тугоухостью. Бу…
The authors have nothing to disclose.
Это исследование финансировалось за счет грантов Национального фонда естественных наук Китая (No 81970890) и проекта стимулирования эффективности Чунцинского научно-исследовательского института (No 19540). Мы благодарим Анандхана Дханасинха и Чжи Шу из компании MED-EL за поддержку.
0.5 mm diamond burr | |||
1 mm diamond burr | |||
5 mm diamond burr | |||
2-0 suture silk | |||
3D Slicer image computing platform | 3D reconstruction of CT image | ||
Alcohol | |||
Bipolar cautery | |||
Bipolar electrocoagulation | Stop bleeding | ||
CI designed for human use (CONCERTO FLEX28) | MED-EL | Concerto F28 | |
Dressing forceps | |||
ECG monitor | |||
Iodine tincture | |||
Isoflurane | 3.6 mL/h | ||
Laryngoscope | |||
MAESTRO Software | MED-EL | Measure ECAP responses | |
Micro forceps | |||
Micro spatula | |||
Mosquito forceps | |||
Needle holder | |||
Needle probe | |||
Negative pressure suction device | |||
Otological surgical instruments | |||
Respiratory Anesthesia Machine | |||
Scalpel with blade No. 15 | |||
Scissors | |||
Shaver | |||
Stimulation device (MAX Programming Interface) | MED-EL | Measure ECAP responses | |
Surgery microscope | Leica | ||
Surgical drill | |||
Surgical Power Device | |||
Tiletamine and zolazepan | 10-15 mg/kg | ||
Tissue forceps | |||
Trachea cannula |