本研究介绍了一种通过小型猪软腭入路进行咽鼓管手术的方案。该手术方法简便,手术时间短,且伤口愈合迅速,因此是咽鼓管球囊扩张等手术操作的理想选择。
本研究介绍了一种通过小型猪软腭入路进行咽鼓管手术的方案。该手术方法简便,手术时间短,且伤口愈合迅速,因此是咽鼓管球囊扩张等手术操作的理想选择。
咽鼓管(ET)是人体中最复杂的器官之一,其功能障碍可能导致多种疾病。近年来,越来越多的学者选择使用小型猪或羊等大型实验动物开展与咽鼓管相关的研究,并取得了令人瞩目的成果。通常情况下,对大型实验动物实施传统内镜手术是经鼻途径进行的。然而,由于这些动物的鼻腔狭长,经鼻手术操作具有较大难度。
为解决这一问题,我们探索了一种经软腭入路的咽鼓管(ET)手术方法。将动物置于仰卧位,在全身麻醉下进行气管插管后,使用开口器充分暴露上腭。采用稀释的肾上腺素溶液对该区域进行局部浸润麻醉。随后使用弯刀在软腭与硬腭交界处做纵行切口。止血后,将内镜插入鼻咽腔,从而可在鼻腔后外侧壁清晰观察到咽鼓管在鼻咽部的开口。
随后,使用一种专用推进器将球囊插入咽鼓管(ET)。球囊充气后在10 bar压力下维持2分钟,然后撤出。接着缝合软腭切口以确保正确对位。术后软腭愈合良好。该手术方法适用于大型实验动物(如小型猪、绵羊和犬)的咽鼓管相关操作。手术过程简单,手术时间短,伤口愈合迅速。在内镜下可清晰观察到咽鼓管的咽部开口,因此是咽鼓管球囊扩张等操作的理想选择。
咽鼓管(Eustachian tube, ET)是人体最复杂的器官之一,是中耳的重要组成部分,在维持中耳正常生理功能方面发挥着关键作用1。咽鼓管的生理功能如下2,3:首先,它可调节中耳内的压力。当中耳因与黏膜进行气体交换而形成负压时,咽鼓管会间歇性开放,使中耳压力与大气压达到平衡。这对于维持中耳传音系统的最低阻抗状态至关重要,从而确保声音向内耳的有效传导。其次,它有助于将中耳的黏液引流至鼻咽部,防止液体积聚及分泌性中耳炎的发生。第三,它具有保护作用。在正常情况下,咽鼓管大部分时间处于闭合状态,可阻止鼻咽部分泌物或病原体进入中耳。此外,咽鼓管黏膜分泌的表面活性物质也能抑制微生物感染。
Bluestone 和 Beery4 认为,咽鼓管(ET)也具有类似于烧瓶的细颈效应,这也是体现咽鼓管保护作用的一种机制。第四,咽鼓管具有声音保护功能。在闭合状态下,咽鼓管可防止呼吸道内的呼吸和吞咽声音进入中耳,从而避免对听觉造成干扰。上述生理功能与咽鼓管复杂的解剖结构密切相关。目前可知,人类咽鼓管的总长度约为 31–40 mm,平均长度为 36 mm。从解剖学上,咽鼓管分为骨性部分、峡部和软骨部。在成人中,咽鼓管在水平位上倾斜 30–40°,在矢状位上的角度约为 45°。骨性部分与软骨部并不呈直线排列,而是形成约 160° 的夹角。咽鼓管是连接鼻咽部与中耳的通道,其结构包括附着于颅底的咽鼓管软骨、腭帆张肌、腭帆提肌、咽鼓管咽肌、咽鼓管周围的腺体以及多种上皮成分。
咽鼓管功能障碍可能导致多种疾病,例如咽鼓管异常开放、咽鼓管阻塞5,6以及咽鼓管压力损伤。咽鼓管异常开放可能引起耳鸣和自声增强等症状。咽鼓管阻塞可能影响中耳的通气和引流功能,导致分泌性中耳炎或胆脂瘤等疾病。咽鼓管压力损伤可能引发航空性中耳炎。
在内皮素(ET)研究中,常使用小型动物,包括小鼠7,8,9、大鼠10,11、豚鼠12,13,14、花栗鼠15,16,17,18和兔子19,20。这些动物成本较低、繁殖速度快且易于管理。经过多年的科研探索,利用这些动物在ET的结构、生理功能及病理模型研究方面已取得显著进展。未来,这些动物仍将是ET研究中的关键选择。
然而,由于ET在动物体内的体积非常小,且在体型较小的实验动物中甚至更小,这给研究人员带来了巨大障碍。这些动物的ET结构和部分功能与人类存在显著差异,从而限制了它们在ET研究领域的应用。近年来,越来越多的学者开始采用小型猪或绵羊等大型实验动物进行与ET相关的研究21,22,23,24,25。他们发现,这些大型实验动物模型更适用于ET研究。
Pracy 等人24发现,小型猪的咽鼓管(ET)和中耳结构与人类非常相似,长度几乎相同,走行也类似。这一发现与我们研究团队的初步结果一致23。一些学者也曾使用非人灵长类动物,如猴子26和恒河猴27,28,29。它们的咽鼓管在解剖学、生理学和遗传学上更接近人类。然而不可否认的是,这些动物价格昂贵、获取困难,且在某些情况下体型较小,使手术操作更加困难。这些特点限制了此类动物在医学研究中的广泛应用。
近年来,使用大型实验动物进行咽鼓管(ET)研究已成为该领域的热点。过去,ET研究通常采用传统的内镜经鼻入路,即通过到达鼻咽部后暴露咽鼓管,再进行必要的操作。该过程在很大程度上模拟了人类的ET手术。然而,大型动物鼻腔和颅骨的解剖学特征与人类存在差异,可能导致经鼻手术过程中手术时间延长、附带损伤明显以及术者疲劳等问题,这些因素可能对ET研究造成不利影响。为解决这一问题,本研究团队探索了经软腭入路的ET手术方式,并对该手术流程进行了优化,现介绍如下。
本研究遵循美国国立卫生研究院关于实验动物护理和使用的指南,并经中国人民解放军总医院动物实验伦理委员会批准。
1. 外科手术器械的准备
2. 实验动物与麻醉
3. 手术步骤(图4)
4. 术后护理
本研究对53只小型猪采用经软腭入路的咽鼓管球囊扩张术,以探讨球囊扩张对咽鼓管黏膜的影响。所有实验动物均成功将球囊插入咽鼓管管腔并顺利扩张,达到了预期的手术目标。在实验动物中,50只猪术后恢复良好,伤口完全愈合,手术成功。切口愈合率为94.34%。术后1周,缝线保持完整,切口闭合良好(图5)。术后4周取样时发现,缝线已自然脱落,愈合情况良好,几乎无切口痕迹(图6)。其余3只动物的软腭切口在术后1周出现不同程度的未愈合,导致软腭瘘形成(图7)。
咽鼓管手术的软腭入路操作简便,能够清晰显露咽鼓管的咽部开口,且局部组织损伤小,出血易于控制,球囊扩张过程顺利,手术时间短(平均15-20分钟),术后恢复快。未出现任何并发症。

图1:自制框架式开口器示意图。 尺寸已在图中标出。请点击此处查看此图的放大版本。

图2:拉钩。 当扩张器插入切口时,其两侧长边的弹性会牵拉切口两侧的组织,从而更好地暴露切口下方的手术区域。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3:球囊推进器。 当向后推动后端的金属环时,红色区域内的金属块会将球囊从推进器的管中推出,并进入咽鼓管。 请点击此处查看该图的放大版本。

图4:经软腭入路行咽鼓管球囊扩张术的手术过程。(A)手术区域及切口位置;虚线表示切口位置。(B)肾上腺素局部浸润注射。(C)使用镰状刀进行切开。(D)切开后的形态。(E)使用牵开器拉开切口,并以浸有肾上腺素的纱布进行止血。(F)通过软腭切口观察咽鼓管咽口的位置;虚线轮廓表示咽鼓管咽口。(G)内镜插入鼻咽部并显露咽鼓管咽口;虚线轮廓表示咽鼓管咽口;(H)将球囊推送至咽鼓管咽口处,并将球囊插入咽鼓管管腔内;白色箭头指示咽鼓管咽口。(I)对球囊加压以扩张咽鼓管;白色箭头指示咽鼓管的扩张状态。(J)缝合切口并使黏膜对合。请点击此处查看该图的放大版本。

图5:动物术后一周显示愈合情况。 缝线保持完整,切口愈合良好。虚线轮廓表示已愈合的切口。请点击此处查看此图的放大版本。

图6:术后四周。 在样本采集过程中对切口进行检查。缝线已自然脱落,愈合情况良好。虚线轮廓表示已愈合的切口。请点击此处查看该图的放大版本。

图7:术后一周未显示愈合的动物情况。 切口未闭合,表面形成不规则假膜及瘘管,部分缝线脱落。虚线轮廓表示软腭瘘管。 请点击此处查看该图的放大版本。

图8:小型猪头部CT扫描(矢状切面)。(A)弯曲的鼻腔。图像右侧的黄色垂直线为比例尺,下方的黄色水平线表示5 cm,标记了软腭部分的长度,表明小型猪软腭的长度超过5 cm。(B)内窥镜插入鼻腔示意图。内窥镜插入鼻腔时与鼻黏膜之间的摩擦力。请点击此处查看该图的放大版本。

图9:小型猪头部CT扫描(横断面)。 (A-C) 正常小型猪头部CT图像,双侧中耳及乳突腔内未见高密度影(红箭头)。(D) 小型猪A的左侧翼突翼钩被切断,术后3个月进行CT扫描,中耳乳突腔内未见高密度影(红箭头)。(E) 小型猪B通过软腭路径行左侧咽鼓管球囊扩张术,术后3个月进行CT扫描,中耳乳突腔内未见高密度影(红箭头)。(F) 小型猪C接受左侧咽鼓管烧灼术,术后1个月进行CT扫描,左侧中耳乳突腔内可见密度增高影(黄箭头)。请点击此处查看该图的放大版本。
咽鼓管(ET)连接鼻咽部与中耳,在调节中耳压力方面起着关键作用,并参与中耳炎的发病机制25。为了全面研究ET的功能,研究人员已将动物模型从小型动物扩展至其他模型,如啮齿类动物或恒河猴。目前已有多个研究采用绵羊或小型猪作为模型。通过CT扫描和三维结构分析,Miller等人证实黑面绵羊咽鼓管的解剖结构与人类非常相似22。Pohl等人验证了通过在绵羊ET内植入支架来治疗ET功能障碍的可行性21。
小型猪因其体型小、性成熟早、繁殖快且易于管理,作为医学研究中的大型动物模型正变得越来越受欢迎24。我们团队先前的研究表明,由于小型猪在形态学和功能上与人类具有高度相似性,是研究中耳和内耳的优良模型30,31,32。在内耳形态学、电生理特性、发育过程33,34、听觉系统基因表达35、基因调控36,37,38以及基因转导39,40等方面已取得显著成果。同时,关于咽鼓管(ET)功能的研究也已深入开展。因此,为了更有效地研究ET的结构与功能,我们探索了利用小型猪进行这一新型外科手术的方法。
在手术入路的研究中,我们最初采用了经鼻入路23,这是所有涉及ET的大动物手术中的常规入路25。随后,我们尝试了硬腭入路和软腭入路,最终选择了软腭入路。各种入路的优缺点如下:
经鼻入路
经鼻入路是临床检查和涉及咽鼓管(ET)手术的常规入路。由于人类鼻腔相对较短且空间宽敞,加之空间较大,可使用浸有肾上腺素的棉片收缩鼻黏膜,便于内镜通过至鼻咽部。充足的空间有利于操作,使手术相对简单。因此,在对大型实验动物进行手术时,通常优先选择此入路。
这种常规方法的优点在于解剖结构相对简单,且使用鼻内镜可实现清晰的视野,使其成为操作者熟悉的选择。该方法的缺点首先是迷你猪的鼻腔狭长,这一点可从我们先前研究的CT结果中看出(图8A)23,在器械深入插入后会限制其活动性。操作难度因此增加,尤其是需要进行旋转或角度调整时,试图到达咽鼓管咽口的外上方区域尤为困难。
其次,鼻黏膜可能发生出血,导致内镜镜头污染,使手术视野不清晰(图8B)。该问题对手术影响显著,在将内镜插入鼻腔、镜头污染后进行清洁以及重新插入内镜的过程中会耗费大量时间。此外,手术时间延长会导致鼻咽黏膜充血和肿胀,加重鼻腔狭窄并增加出血量。经鼻手术通常持续3 h或更长时间;在此期间,鼻腔处于持续出血状态,导致手术效率降低。手术时间过长还可能引起操作者疲劳,并增加对鼻腔、鼻咽部及咽鼓管咽口的损伤。在咽鼓管(ET)实验中,咽口形态与功能的变化是关键的观察指标。对该区域造成过度手术损伤可能影响观察结果,进而影响实验结论,因此在操作过程中应尽可能避免。
硬腭入路
该入路的优点是在手术过程中切口位置更靠前,可提供更大的口腔操作空间。器械操作方便,使手术相对简单。腭部黏膜较薄,无需使用特殊器械。
该方法的缺点在于手术步骤复杂,且需要使用动力系统钻头等设备来打开硬腭骨。这种复杂性限制了该方法的广泛应用。最重要的是,术后愈合效果往往较差,容易形成硬腭瘘,可能对咽鼓管功能甚至猪的营养状况产生不利影响。由于这些并发症,该方法已被弃用。
软腭入路
该入路的优点包括具有清晰的解剖层次和可辨认的解剖标志。手术切口小,仅5-7 mm,可充分暴露术野以实现有效止血,从而限制术中出血。手术操作简单,切开软腭后,可使用0°内窥镜观察从软硬腭交界水平至咽部水平的鼻腔,咽鼓管咽口可直接暴露。手术时间约20分钟,熟练的操作人员可在10余分钟内完成,提高了手术效率。术后恢复快,伤口在1周内即可愈合。
该方法的缺点是手术切口位置偏后,导致口腔空间较小,使操作更加困难。然而,这些困难是可以克服的。该方法涉及切开软腭的一部分腭帆提肌(LVP),这可能会影响咽鼓管(ET)的功能。
为了排除肌肉损伤对咽鼓管功能的影响,我们开展了相关研究。首先,我们切断翼突的翼钩以削弱腭帆张肌(TVP)的收缩能力。术后每月进行CT扫描,3个月结束时未形成中耳炎,证实咽鼓管功能未受影响(图9A和 图9D)。其次,我们在软腭切开术后3个月对小型猪进行CT扫描,结果同样显示未形成中耳炎,证实咽鼓管功能未受影响(图9B和图9E)。然而,咽鼓管烧灼可损伤其功能,导致中耳炎的形成(图9C和图9F)。对三只猪术后CT扫描结果的比较显示,软腭手术入路未导致小型猪中耳炎的形成,表明该手术方法未影响咽鼓管功能。此外,切口长度仅为5–7 mm,而软腭长度超过5 cm,为不影响ET功能提供了解剖学基础(图8A)。我们还及时缝合了切口,切口在术后1周愈合。这些来自解剖结构和术后CT扫描的结果均证实,手术切口未影响ET功能。这可能与猪的TVP和LVP对ET的作用与人类不同有关。此外,术后小型猪继续饲养4周以观察咽鼓管的恢复情况,在此期间未出现进食或呼吸困难等并发症。因此,软腭入路是安全且有效的。
软腭入路手术的关键要点包括感染预防和重要解剖标志的识别。在感染预防方面,重点在于防止软腭瘘的形成。一旦发生软腭瘘,可能严重影响猪的饮水量和营养状况,并损害咽鼓管(ET)功能。必须严格执行无菌操作,彻底消毒手术区域,包括整个上腭黏膜、两侧牙龈和牙弓、部分舌面以及口腔周围的皮肤。此外,术中及术后需使用抗生素,术后每日口服抗生素持续一周。
关键解剖标志包括硬腭后缘和软腭中缝。其中,硬腭后缘位于软腭与硬腭的交界处,可用示指触诊感知。准确识别该标志至关重要,若切口过于靠前,可能损伤硬腭骨,导致切开困难,或在切开后难以进入鼻咽腔;而切口过于靠后,则可能对软腭造成过度损伤,影响咽鼓管咽口的定位。对于软腭中缝,切口应位于其手术侧约2–3 mm处。若切口过于靠近中缝,可能意外进入鼻中隔黏膜下层,阻碍对咽鼓管咽口的暴露;若切口距离中缝过远,则可能接近鼻咽侧壁,存在损伤咽鼓管咽口的风险。在极端情况下,甚至可能进入侧壁黏膜下层,导致术中难以定位咽鼓管咽口,并可能损伤周围组织,引发术后深部组织感染。
本研究共涉及53只小型猪,旨在探讨咽鼓管功能。除了采用软腭入路作为手术方法外,我们还研究了球囊扩张对咽鼓管结构与功能的影响,以及咽鼓管黏膜损伤与修复过程的机制。后续研究包括使用不同直径球囊进行扩张,并观察扩张后不同时间点咽鼓管黏膜的组织学特征。上述实验研究已成功在50只小型猪上完成手术操作。
我们的手术方法在3例病例中未能成功。这些结果可能由多种因素导致,包括以下部分原因。首先,切口位置不够准确,偏向鼻中隔侧,导致无法通过原切口有效观察到咽鼓管咽口的位置。为完成手术,不得不扩大切口,从而造成伤口无法愈合。其次,在切割软腭过程中损伤了血管,因反复止血导致手术时间延长,残留的血渍附着于鼻腔内,成为促进细菌生长的培养基,进而引发伤口感染并影响愈合。第三,缝合深度不足,进食时食物摩擦导致缝线过早脱落,致使伤口无法愈合。尽管存在个别病例出现伤口不愈合的情况,但手术总体成功率仍处于较高水平。
本研究的局限性在于,我们尚未对经鼻腔路径与软腭路径在术中出血量和手术时间方面进行统计学分析。我们最初采用了经鼻腔入路,但发现手术操作相当困难。内窥镜需要反复取出以清除血液,这进一步加重了对鼻黏膜的损伤,使手术难以顺利进行。完成球囊扩张耗时超过3小时。尽管最终能够完成手术操作,但由于动物实验伦理的限制,我们未继续采用此种手术方法。由于早期经鼻腔手术例数有限,我们仅对手术时间进行了初步估算。然而,正是手术时间过长和出血量过多等缺点促使我们考虑其他入路,以避免这些问题,实现咽鼓管球囊扩张的目标。
综上所述,本研究中描述的手术方法非常适用于在小型猪、绵羊和犬等大型动物中进行咽鼓管(ET)手术。该技术具有操作简便、易于学习、手术时间短、效率高、组织损伤小以及愈合迅速等特点。术中可直接观察到咽鼓管的咽部开口,且该手术对咽鼓管的正常功能无任何不良影响。该入路便于在咽部开口处实施多种干预措施,包括本研究中提到的球囊扩张术,也同样适用于其他文献中报道的其他操作,如咽鼓管支架置入术。
作者声明无利益冲突。
本研究由国家重点研发计划项目(2023YFC2508400)、北京市自然科学基金(7212096)和北京市科技新星计划(Z201100006820133)资助
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