Das Miniaturschwein: Ein Großtiermodell für die Cochlea-Implantat-Forschung

Summary

Miniaturschweine (Minischweine) sind ein ideales Großtiermodell für die Erforschung von Cochlea-Implantaten. Die Cochlea-Implantationschirurgie bei Minischweinen kann verwendet werden, um erste Beweise für die Sicherheit und potenzielle Leistungsfähigkeit neuartiger Elektrodenarrays und chirurgischer Ansätze in einem lebenden System ähnlich dem Menschen zu liefern.

Abstract

Cochlea-Implantate (CI) sind die effektivste Methode zur Behandlung von Menschen mit schwerem bis hochgradigem sensorineuralem Hörverlust. Obwohl CIs weltweit verwendet werden, existiert kein Standardmodell für die Untersuchung der Elektrophysiologie und Histopathologie bei Patienten oder Tiermodellen mit einem CI oder für die Bewertung neuer Modelle von Elektrodenarrays. Ein großes Tiermodell mit Cochlea-Eigenschaften, die denen des Menschen ähneln, kann eine Forschungs- und Bewertungsplattform für fortgeschrittene und modifizierte Arrays vor ihrer Verwendung beim Menschen bieten.

Dazu haben wir Standard-CI-Methoden mit Bama-Minischweinen etabliert, deren Innenohranatomie der des Menschen sehr ähnlich ist. Für den menschlichen Gebrauch konzipierte Arrays wurden durch eine runde Fenstermembran in die Mini-Schweinecochlea implantiert, und es folgte ein chirurgischer Ansatz, der dem für menschliche CI-Empfänger ähnelte. Auf die Array-Insertion folgten ECAP-Messungen (evoziertes Compound Action Potential), um die Funktion des Hörnervs zu bewerten. Diese Studie beschreibt die Vorbereitung des Tieres, chirurgische Schritte, Array-Insertion und intraoperative elektrophysiologische Messungen.

Die Ergebnisse zeigten, dass das gleiche CI, das für Menschen verwendet wird, leicht in Mini-Schweine über einen standardisierten chirurgischen Ansatz implantiert werden konnte und ähnliche elektrophysiologische Ergebnisse lieferte wie bei menschlichen CI-Empfängern. Minischweine könnten ein wertvolles Tiermodell sein, um erste Beweise für die Sicherheit und potenzielle Leistungsfähigkeit neuartiger Elektrodenarrays und chirurgischer Ansätze zu liefern, bevor sie auf den Menschen angewendet werden.

Introduction

Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind weltweit über 1 Milliarde Menschen von Hörverlust bedroht, und es wird geschätzt, dass bis 2050 einer von vier Menschen einen Hörverlust erleiden wird¹. In den letzten 2 Jahrzehnten waren CIs die effektivste Intervention für Menschen mit dauerhaft schwerem und hochgradigem sensorineuralem Hörverlust (SNHL). Ein CI wandelt physikalische Schallsignale in bioelektrische Signale um, die die spiralförmigen Ganglienneuronen (SGNs) stimulieren und Haarzellen umgehen. Im Laufe der Zeit wurden die Indikationen für ein CI erweitert, so dass sie nun Menschen mit Resthörvermögen, einseitigem Hörverlus....

Protocol

Alle Verfahren und Tieroperationen wurden nach den Richtlinien der Ethikkommission des Allgemeinen Krankenhauses der Volksbefreiungsarmee durchgeführt und genehmigt.

1. Anästhesie und chirurgische Vorbereitung

1. Injizieren Sie dem Schwein (männlich, 2 Monate alt, 5 kg) mit Tiletamin und Zolazepam in einer Dosierung von 10-15 mg/kg muskulär und intubieren Sie es mit einem 5,5-französischen Endotrachealtubus. Aufrechterhaltung der Anästhesie durch beatmungsunterstützte Beatmung mit Isofluoran-Inhalation. Überwachen Sie die Sauerstoffsättigung (>90%), die Atmung (15-20/min) und die Herzfrequenz (60-120 Schläge/min) mit....

Results

Die Integrität (Abbildung 4A) und Impedanzen (Abbildung 4B) des CI wurden von MAESTRO Software bestätigt. ECAP-Ergebnisse zeigten, dass alle 12 Elektroden gute neuronale Reaktionen zeigten (Abbildung 4C), was bedeutet, dass das Elektrodenarray gut mit der Cochlea-Achse verbunden war und den Hörnerv stimulierte. Abbildung 5 zeigt postoperative 3D-rekonstruierte Elektrodenspulen in der rechten Cochlea. Da.......

Discussion

Etwa 15 % der Weltbevölkerung haben einen gewissen Grad an Hörverlust, und über 5 % haben einen behindernden Hörverlust²¹. Die CI-Versorgung ist die effizienteste Behandlung für erwachsene und pädiatrische Patienten mit schwerem und hochgradigem sensorineuralen Hörverlust. Als erster erfolgreicher implantierbarer Hirnnervenstimulator haben CIs in den letzten 2 Jahrzehnten Tausenden von Menschen mit Hörverlust die Möglichkeit geboten, in die Welt des Klangs zurückzukehren und sich (wieder) in die M.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
0,5 mm Diamantfräser
1 mm Diamantfräser
5 mm Diamantfräser
2-0 Nahtseide
3D Slicer Image Computing Plattform			3D-Rekonstruktion des CT-Bildes
Alkohol
Bipolarer Kauter
Bipolare Elektrokoagulation			Stop Bleeding
CI für den menschlichen Gebrauch (CONCERTO FLEX28)	MED-EL	Concerto F28
Verbandezange
EKG-Monitor
Jodtinktur
Isofluran			3,6 mL/h
Laryngoskop
MAESTRO Software	MED-EL		Messung ECAP-Antworten
Mikropinzette
Mikrospatel Mückenzange
Nadelhalter
Nadelsonde
Unterdruck-Absauggerät
Otologische chirurgische Instrumente
Gerät
Skalpell mit Klinge Nr. 15
Schere
Rasierer
Stimulationsgerät (MAX Programming Interface)	MED-EL		Messung von ECAP-Reaktionen
Operationsmikroskop	Leica
Chirurgischer Bohrer
Chirurgisches Power Device
Tiletamin und Zolazepan			10-15 mg/kg
Gewebezange
Luftröhrenkanüle