2018年6月15日
本实验方案的目的是提供一种耳蜗植入的动物模型,可用于解决多种科研问题。潜在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作用。
本手术操作的总体目标是利用豚鼠建立一种可靠且多功能的耳蜗植入动物模型。该方法有助于回答耳蜗植入领域中的一些关键问题,例如药物干预或新开发的电极是否对残余听力保护或电极阻抗产生有益影响。豚鼠的主要优势在于能够快速接触其相对较大的内耳,从而形成一种安全、可靠且多功能的耳蜗植入动物模型。
进行此操作时,重要的是在实验人员周围放置一台手术显微镜、一个钻机、一个加热板和一个脉搏血氧仪,以便在手术过程中方便操作。将加热垫设置为 38 摄氏度。遵循无菌操作技术。
戴上帽子、口罩和手套,然后摆出用于耳蜗植入的已灭菌外科器械。接着,准备一段长3.5厘米的聚四氟乙烯绝缘金线,小心地从一端去除3毫米的绝缘层,从另一端去除5毫米的绝缘层。
接下来,剪取一段2.5厘米长的金线,并从两端各去除5毫米的绝缘层。然后用酒精对两根导线进行消毒。随后,按照文本方案中的指示,使用麻醉混合剂对豚鼠进行麻醉。
然后剃除其头部毛发,并将其俯卧于加热板上。接着,使用小型喉镜小心地打开豚鼠的口腔,并用吸引法清除口腔内的所有食物残渣。随后,缓慢地将胃管推入食管,直至进入胃部并感到阻力,小心插入胃管。
检查血氧饱和度水平,以确认导管未进入气管。接下来,使用23号针头将生理盐水、5%葡萄糖和恩诺沙星的混合液注射到颈部脂肪垫中。使用聚维酮碘和70%乙醇交替擦拭以准备手术区域,然后对动物进行铺巾。
用于镇痛时,利多卡因可按需重新给予动物麻醉剂。使用手术刀在耳廓后方3至5毫米处做2至3厘米的皮肤切口,开始手术。若出现出血,使用双极电凝止血。
然后触诊听泡的隆起处,使用15号手术刀或手术剪仔细切开耳后区域的肌肉。为分离听泡上的肌肉,应轻柔地将肌肉推开,并使用牵开器充分暴露切口全长,以便无障碍地接触听泡。接着使用15号手术刀的刀尖在听泡上钻一个小孔。
当骨质被穿孔后,根据需要扩大孔洞以观察中耳结构。将动物置于屈曲位置并检查开口,应能清晰看到耳蜗基回和圆窗隐窝。
动物处于俯卧位时,持续监测其血氧水平。随后,将动物转为仰卧位,通过矩形切口暴露颅顶。接着,切除皮肤,分离骨膜,并使用手术刀清除骨膜组织。
接下来,在3.5厘米长的金属丝暴露出来的3毫米末端制作一个小型钩状结构。然后使用显微镊子,通过18号外周静脉导管,将金丝的另一端皮下引导至头顶部位。
使用第二把显微镊子,将导线的钩状末端小心地置于中耳内。然后倾斜动物头部,通过鼓室切口观察圆窗龛区域,并用显微镊子将金线钩固定在骨性突起上。接着,在保持金线轻微张力的同时,用27号针头滴加10至15微升氰基丙烯酸酯胶,将金线固定在鼓室切口的颅侧边缘。
现在可以从金丝上采集基线测量数据。接下来,为了安装电极,将动物置于俯卧位。使用直径一毫米的钻头,在人字缝前一毫米处钻两个孔。
切勿损伤硬脑膜。随后将螺钉植入孔中,以固定电极连接器。现在使用18号外周静脉导管,将电极从连接器引导至鼓泡,在尽可能靠近颅骨的组织层中走线。
然后使用刮刀将 0.5 至 0.7 毫升半流体牙科水泥填充于螺钉之间,并将电极连接器置于螺钉之间。在牙科水泥硬化过程中,保持连接器位置稳定。将动物重新侧向放置,从圆窗起始位置一毫米处小心钻出耳蜗造口。
使用直径0.5毫米的金刚砂钻头,以5000 rpm转速进行钻孔。接着,小心地将电极插入鼓阶4毫米。然后撤出电极,并重复插入操作。
然后使用氰基丙烯酸酯固定电极。稳定的植入可提供更准确的听阈偏移结果。因此,在插入电极时,将操作手臂稳定地靠在桌面上以减少意外抖动动作的发生概率,这一点非常重要。
随后用约 0.3 毫升牙科水泥封闭圆窗龛,需避免牙科水泥进入鼓室。接下来,使用 5-0 可吸收缝线关闭耳后切口。
然后将动物转为俯卧位。接着用镊子夹住头顶矩形切口的后缘,并用剪刀在动物颈部皮下剪出一个两厘米长的隧道。
通过隧道,使用镊子植入2.5厘米长的金丝。将裸露部分较少的一端置于连接器的指定针脚处,然后焊接连接。接着,将圆窗龛电极焊接到连接器的相应针脚上。
完成焊接后,涂抹更多牙科水泥以完全覆盖绝缘针脚和电极。至此完成植入过程。在该实验动物中,术前和术后各频率特异性CAP阈值在低频段几乎未发生变化。
在八千赫兹起始的高频区域,阈值偏移约为25至30分贝。植入电极引发的异物反应可能存在显著差异,反应程度可从无可见反应,到鼓阶的大范围区域被纤维组织填充不等。
在人工耳蜗电极植入过程中,甚至可能造成骨性螺旋板的骨折。在这种情况下,骨折会导致螺旋神经节细胞丢失、前庭阶内发生纤维化和骨形成,以及柯蒂氏器的丧失。此类骨折可以解释某些动物阈值偏移高于预期的原因。
一旦掌握,若操作得当,该技术可在两个半小时内完成。如果进行术中听力测量,整个手术所需时间可能会显著延长。观看本视频后,您应能充分理解如何在豚鼠中进行耳蜗植入手术。
利用此动物模型,您可以解决该领域中的各种研究问题。
本方案概述了一种使用豚鼠建立耳蜗植入可靠动物模型的外科手术方法。其目的是促进针对听力阈值保护的药物干预和电极性能相关研究。
可靠的动物模型对于降低人工耳蜗植入技术的创新风险,以及评估保护听力和优化电极性能的干预措施至关重要。豚鼠人工耳蜗植入模型可系统研究器件与组织的相互作用、药物递送以及电极阻抗,支持从发现到临床前验证的转化研究。该模型为新一代听觉假体和听力保护策略的研发决策提供了重要依据。
这种豚鼠模型在耳蜗植入和听力保护研究中,连接了早期发现、先导物识别和临床前验证阶段。