Målet med detta protokoll är att tillhandahålla en djurmodell av cochlear implantation, som kan användas för att behandla en mängd forskningsfrågor. Potentiella tillämpningar inkluderar utvärdering av farmaceutiska interventioner eller elektrisk stimulering för positiva effekter på hörseln tröskelvärden eller elektrod impedanser.
Cochleaimplantat är mycket effektiva enheter som kan återställa hörseln hos patienter med grav hörselnedsättning. På grund av förbättrad speech perception utfall, har kandidatur kriterier utökats de senaste decennierna. Detta omfattar patienter med betydande kvarvarande hörsel som gynnas av elektriska och akustiska stimuleringen av den samma öra, vilket gör hörsel bevarande under cochlear implantation en viktig fråga. Elektroden impedanser och den relaterade frågan om energiförbrukning är ett annat stort forskningsfält, som framsteg på detta område skulle kunna bana väg för helt implanterbara hörsel proteser. För att hantera dessa frågor på ett systematiskt sätt, krävs adekvat djurmodeller. Målet med detta protokoll därför att ge en djurmodell av cochlear implantation, som kan användas för att behandla olika forskningsfrågor. På grund av dess stora trumhinnan bulla, som tillåter enkel kirurgisk tillgång till innerörat, samt dess uppfattas som är relativt lik uppfattas av människor, är marsvin en vanligt förekommande arter i auditiv forskning. Cochlear implantation i marsvin utförs via en retroauricular strategi. Genom bullostomy en cochleostomy borras och cochleaimplantat elektroden sätts in scala tympani. Denna elektrod kan sedan användas för elektrisk stimulering, bestämning av elektroden impedanser och mätning av sammansatta handlingspänningar av hörselnerven. Utöver dessa tillämpningar, kan cochleaimplantat elektroder också användas som drogen leverans enheter, om en aktuell leverans av farmaceutiska medel till celler eller vätskor av innerörat är avsedd.
Mer än 500 miljoner människor i världen lider av hörselnedsättning. 1 försämrad hörsel har kopplats till en högre frekvens av depression, lägre självkänsla och lägre känslor av egenvärde, som alla leder till minskad livskvalitet. 2 medan hörapparater är ett adekvat sätt att återställa sensorisk funktion i fall av måttlig hörselnedsättning, den mest effektiva behandling modaliteten för patienter som lider av grav hörselnedsättning är cochleaimplantat (CI). På grund av de utmärkta resultat när det gäller taluppfattning, kandidatur kriterier för cochlear implantation nu inkluderar ävens patienter som har betydande kvarvarande hörsel i regionen låg frekvens, men gynnas inte av hörapparater. 3 eftersom dessa patienter kan använda kombinerat elektriska och akustiska stimuleringen i implanterade örat, hörseln bevarande har blivit en viktig fråga för CI kirurger. Under cochlear implantation infogas en elektrod array i scala tympani av cochlean, där det elektriskt stimulerar hörselnerven. 4 elektrod införande trauma utgör en risk för kvarvarande hörsel och inducerar fibros, vilket ökar elektrod impedanser och batteriförbrukningen av implantatet. Modeller för att studera farmaceutiska insatser som kan minska hörselnedsättning och fibros orsakas av införandet av elektroden är således viktigt.
Marsvin är en lämplig och bekväm djurmodell för CIs, på grund av den enklare och mer reproducerbar kirurgiska tillgång till innerörat jämfört med gerbiler, råttor eller möss. 5 , 6 , 7 , 8 dessutom förhandlingen spänna av denna art är relativt jämförbar med människans hörsel. 9 större arter som katt eller apor, som har använts till adress specifika frågeställningar relaterade till CIs, representerar inte ett rimligt val för de flesta CI studier på grund av både etiska och ekonomiska överväganden. 10 , 11
Sammanfattningsvis är marsvin en pålitlig och relativt kostnadseffektiv modell för att utvärdera effekterna av farmakologiska interventioner i fastställandet av cochlear implantation.
Presenterade protokollet beskriver hur du utför cochlear implantation i marsvin modellen. Detta protokoll kan användas för att utvärdera olika insatser för sina effekter på kvarvarande hörsel och främmande kropp reaktion på CI elektroden. Flera försiktighetsåtgärder bör vidtas för att uppnå en hög reproducerbarhet och noggrannhet av experimenten.
Baslinjen förhandlingen tröskelvärdena för alla marsvin bör mätas preoperativt med e.g. hörsel hjärnstammen svaren. Några av de kommersiellt tillgängliga marsvin uppvisar en relevant hörselnedsättning och bör därför inte upptas i den experimentella kohorten. Beroende på längden av kirurgi och protokoll som denna utvärdering kan utföras antingen omedelbart före operationen eller några dagar innan cochlear implantation, ger den djura tillräckligt med tid att återhämta sig från anestesi.
När du utför operation under narkos i en spontant andning djur, snabbhet är viktigt. Därför är noggranna förberedelser före operation väsentliga, liksom valet av bedövningsmedel protokollet. Användning av ketamin, Medetomidin, midazolam och fentanyl i kombination med lokalbedövning ger en tillräcklig anestesi och analgesi, medan på samma gång djuret fortsätter att andas spontant. Jämfört med ofta beskrivna användningen av ketamin och xylazin, resulterar denna regim i bättre smärtlindring och minskad perioperativ sjuklighet och dödlighet. Det är viktigt att ha alla instrument och läkemedel (inklusive en booster av anestetika) lätt tillgänglig innan du sätter djuret att sova.
På grund av position förändringar av djuren under operationen (ändra från liggande ställning till sidled position och tillbaka), finns en risk för aspiration magsäckens innehåll i lungorna. Av denna anledning innehåller protokollet också tillämpningen av magsond, vilket är ett snabbt och enkelt sätt att skydda djuret från aspiration och minska den perioperativa mortaliteten.
För att bibehålla sterilitet under omplacering, områden där djuret är rörd behöver täckas av sterila draperier, handskar måste ändras därefter eller omplacering måste göras av en annan person som inte är sterila.
O2-mättnad övervakning är också av yttersta vikt under operationen. Placeringen av huvudet krävs för visualisering av udden och runda fönster nisch kan orsaka en obstruktion av luftvägarna, som kan enkelt hanteras när identifierade tidigt nog.
Vanligtvis förlorar djuren en stor mängd kroppsvätskor (t.ex. blod, extra cellulär vätska, urin) under operationen. Därför flytande substitution protokollet införs i detta manuskript representerar en väl tolererad metod att stabilisera hemodynamiken av djuren och stöder deras snabb återhämtning från anestesi.
För att undvika misstag när du utför audiometrical mätningar, rekommenderas att ansluta samma pin av kontakten till en specifik elektrod under varje operation.
En begränsning med denna metod är relativt hög variabiliteten i postoperativ förhandlingen tröskel Skift, som ofta inte korrelerar väl med kirurgens uppfattning. Även om denna variation i utfall liknar situationen i mänskliga CI mottagare med kvarvarande hörsel, är det inte helt klarlagt vad orsakerna till varierande resultaten är. 16 , 17 , 18 i allmänhet variationen minskar med tid och erfarenhet av kirurgen. Det är viktigt att undvika alltför stora krafter när du infogar elektroden, vilket kan uppnås genom en långsam införande hastighet. Eftersom försiktig insättning av en CI elektrod kan resultera i endast mycket begränsad hörselnedsättning, presenterade protokollet beskriver en upprepat isättning av elektrod, som orsakar en högre och mer förutsägbar hörselnedsättning. Denna hörselnedsättning är mest uttalad i området hög frekvens mellan 16 och 32 kHz. Eftersom det intracochlear trauman beror på införingsdjup, morfologi av cochlean och tillvägagångssätt (cochleostomy kontra runda fönstret införande) måste beaktas. Införande av CI elektroden genom det runda fönstret membran, vanligtvis utförs i människans hörsel bevarande cochlear implantation, har också använts i marsvin modellen. 19 eftersom membranet som runda fönstret är dolt i marsvin och elektroden införande genom runda fönstret membran resultaten i en ogynnsam införande vinkel, borrning en cochleostomy leder till mer förutsägbara förhandlingen tröskel förskjutningar. Detta protokoll föreslår användning av en skalpell i stället för en borr för öppnandet av den trumhinna bulla, eftersom detta resulterar i en minskad bullerexponering i örat och implanteras. En Histologisk undersökning av inre öronen adressering främmande kropp reaktion vid elektroden, mängden hårcellerna och spiral ganglionceller samt trauma till strukturer som den osseous spiral lamina och elektroden translokation priser bör utföras i alla implanteras öron, eftersom dessa resultat underlätta förståelsen av de funktionella resultaten mätas. 12 , 20
The authors have nothing to disclose.
Författarna vill tacka Sandra Peiritsch för vård av djuren och Noelani Peet för medicinsk skrift. Ekonomiskt stöd av de österrikiska Science fond (FWF grant P 24260-B19) och MED-EL Österrike är erkänt tacksamt.
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) |