ET, die den Nasopharynx und das Mittelohr verbindet, spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des Mittelohrdrucks und ist an der Pathogenese der Mittelohrentzündung beteiligt25. Um die Funktion von ET umfassend zu untersuchen, haben die Forscher über kleine Tiermodelle hinaus auf andere Modelle wie Nagetiere oder Rhesusaffen ausgeweitet. Derzeit wurden in mehreren Studien Schafe oder Miniaturschweine verwendet. Durch CT-Scans und dreidimensionale Strukturen bestätigten Miller et al., dass die Anatomie der Eustachischen Röhre bei Schwarzgesichtschafen der beim Menschen sehr ähnlich ist22. Pohl et al. verifizierten die Machbarkeit der Behandlung von Funktionsstörungen der ET durch die Implantation eines Stents in das ET21 des Schafes.
Miniaturschweine, die sich durch geringe Größe, frühe Geschlechtsreife, schnelle Fortpflanzung und einfache Handhabung auszeichnen, sind als Großtiermodelle in der medizinischen Forschung immer beliebter geworden24. Frühere Studien unseres Teams deuteten darauf hin, dass Miniaturschweine aufgrund ihrer morphologischen und funktionellen Ähnlichkeiten mit dem Menschen als hervorragende Modelle für die Untersuchung des Mittelohrs und des Innenohrsdienen 30,31,32. Bemerkenswerte Erfolge wurden bei der Untersuchung der Morphologie, der elektrophysiologischen Eigenschaften, der Entwicklung des Innenohrs33,34, der Genexpression im auditorischen System35, der Genregulation 36,37,38 und der Gentransformation 39,40 erzielt. Gleichzeitig wurde eine eingehende Forschung im Bereich der ET-Funktion durchgeführt. Um die Struktur und Funktion von Außerirdischen besser zu untersuchen, haben wir daher den neuartigen chirurgischen Ansatz mit Miniaturschweinen untersucht.
Bei der Untersuchung von chirurgischen Zugängen haben wir zunächst den transnasalen Zugang23 eingesetzt, der ein konventioneller Ansatz für alle Großtieroperationen mit ET25 ist. Anschließend versuchten wir es mit dem Ansatz des harten Gaumens und des weichen Gaumens, und schließlich wurde der Ansatz des weichen Gaumens ausgewählt. Die Vor- und Nachteile der einzelnen Ansätze sind wie folgt:
Transnasaler Zugang
Der transnasale Zugang ist ein konventioneller Ansatz für klinische Untersuchungen und Operationen mit der ET. Aufgrund der relativ kurzen, aber geräumigen menschlichen Nasenhöhle und des großen Raumes kann adrenalingetränkte Watte verwendet werden, um die Nasenschleimhaut zu verengen, was den Durchgang eines Endoskops zum Nasen-Rachen-Raum erleichtert. Der großzügige Platz ermöglicht eine komfortable Handhabung, was die Operation relativ einfach macht. Bei der Durchführung von Operationen an großen Versuchstieren wird dieser Ansatz natürlich bevorzugt.
Die Vorteile dieses routinemäßigen Ansatzes bestehen darin, dass die anatomische Struktur relativ einfach ist und die Verwendung der nasalen Endoskopie eine klare Visualisierung ermöglicht, was sie für den Bediener zu einer vertrauten Wahl macht. Die Nachteile dieses Ansatzes bestehen erstens darin, dass die Nasenhöhle bei Miniaturschweinen länglich und eng ist, was aus den CT-Ergebnissen unserer früheren Forschung (Abbildung 8A)23 ersichtlich ist, was die Beweglichkeit der Instrumente nach tiefem Einführen einschränkt. Das Manövrieren wird zu einer Herausforderung, insbesondere wenn eine Rotation oder eine abgewinkelte Bewegung erforderlich ist, was es besonders schwierig macht, wenn versucht wird, nach außen und oben in die Rachenöffnung des ET zu greifen.
Zweitens kann es zu Blutungen aus der Nasenschleimhaut kommen, die zu einer endoskopischen Linsenkontamination und einer unklaren Sicht auf das Operationsfeld führen (Abbildung 8B). Dieses Problem wirkt sich erheblich auf die Operation aus, und es wird viel Zeit für das Einführen des Endoskops in die Nasenhöhle, das Reinigen der Linse nach einer Linsenkontamination und das anschließende Wiedereinsetzen des Endoskops aufgewendet. Darüber hinaus führt eine längere Operation zu einer Verstopfung und Schwellung der Nasen-Rachen-Schleimhaut, was die Verengung der Nasenhöhle verschlimmert und den Blutverlust erhöht. Transnasale Operationen dauern oft 3 Stunden oder länger; Während dieser Zeit befindet sich die Nasenhöhle in einem Zustand kontinuierlicher Blutung, was zu einer geringen chirurgischen Effizienz führt. Längere Eingriffe können zu einer Ermüdung des Bedieners und einer erhöhten Schädigung der Nasenhöhle, des Nasopharynx und der Rachenöffnung von ET führen. In ET-Experimenten sind Veränderungen der Morphologie und Funktion der Pharynxöffnung kritische Punkte für die Beobachtung. Eine übermäßige chirurgische Schädigung dieses Bereichs kann die Beobachtungsergebnisse beeinträchtigen und damit die experimentellen Schlussfolgerungen beeinflussen, was während der Operation so weit wie möglich vermieden werden sollte.
Ansatz mit hartem Gaumen
Der Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass der Schnitt bei chirurgischen Eingriffen näher an der Vorderseite positioniert wird, was einen größeren Mundraum ermöglicht. Der Einsatz der Instrumente ist bequem und macht die Operation relativ einfach. Die Gaumenschleimhaut ist dünn und es werden keine Instrumente benötigt.
Die Nachteile dieses Ansatzes sind, dass die chirurgischen Schritte komplex sind und Geräte wie ein angetriebener Systembohrer erforderlich sind, um den harten Gaumenknochen zu öffnen. Diese Komplexität behindert die breite Anwendung des Ansatzes. Am wichtigsten ist, dass die postoperative Heilung oft schlecht ist, was zur Bildung einer harten Gaumenfistel führt, die die ET-Funktion und sogar den Ernährungszustand der Schweine beeinträchtigen kann. Aufgrund dieser Komplikationen wurde dieser Ansatz verworfen.
Weicher Gaumen
Zu den Vorteilen dieses Ansatzes gehören klare anatomische Schichten mit erkennbaren Landmarken. Der chirurgische Schnitt ist klein, nur 5-7 mm, und kann für eine ausreichende Blutstillung vollständig freigelegt werden, so dass der Blutverlust begrenzt wird. Die chirurgischen Eingriffe sind einfach, und nach der Eröffnung des weichen Gaumens kann die Nasenhöhle von der Höhe der Verbindung zwischen weichem und hartem Gaumen bis zur Höhe des Rachens mit einem 0°-Endoskop beobachtet werden, die Rachenöffnung des ET wird direkt freigelegt. Die Operation dauert ca. 20 Minuten, und das Fachpersonal kann sie in etwas mehr als 10 Minuten durchführen, was die chirurgische Effizienz erhöht. Die postoperative Genesung erfolgt schnell und die Wunde heilt innerhalb von 1 Woche.
Die Nachteile dieses Ansatzes bestehen darin, dass die Schnittposition während der Operation nach hinten erfolgt, was zu einem kleineren Mundraum führt und die Operation schwieriger macht. Diese Herausforderungen können jedoch gemeistert werden. Bei diesem Ansatz wird ein Teil des Levator veli palatini (LVP)-Muskels des weichen Gaumens durchtrennt, was die Funktion des ET beeinträchtigen kann.
Um den Einfluss von Muskelverletzungen auf die Funktion der Eustachischen Röhre auszuschließen, haben wir verwandte Studien durchgeführt. Zuerst durchtrennten wir den Hamulus des Processus pterygoideus, um die kontraktile Fähigkeit des Tensor veli palatini (TVP) zu schwächen. Postoperative CT-Scans wurden monatlich durchgeführt, und nach Ablauf von 3 Monaten bildete sich keine Mittelohrentzündung, was bestätigt, dass die Funktion der Eustachischen Röhre nicht beeinträchtigt war (Abbildung 9A und Abbildung 9D). Zweitens führten wir CT-Scans an den Miniaturschweinen 3 Monate nach dem Schnitt am weichen Gaumen durch, und die Ergebnisse zeigten auch keine Bildung einer Mittelohrentzündung, was bestätigt, dass die Funktion der Eustachischen Röhre nicht beeinträchtigt war (Abbildung 9B und Abbildung 9E). Die Kauterisation der Eustachischen Röhre kann jedoch die Funktion der Eustachischen Röhre beeinträchtigen und zur Bildung einer Mittelohrentzündung führen (Abbildung 9C und Abbildung 9F). Der Vergleich der postoperativen CT-Scans der drei Schweine zeigte, dass der Operationsweg des weichen Gaumens bei Miniaturschweinen nicht zur Bildung einer Mittelohrentzündung führte, was darauf hindeutet, dass diese chirurgische Methode die Funktion der Eustachischen Röhre nicht beeinflusste. Darüber hinaus beträgt die Länge des Schnitts nur 5-7 mm, während die Länge des weichen Gaumens 5 cm übersteigt, was eine anatomische Grundlage dafür bietet, die Funktion des ET nicht zu beeinträchtigen (Abbildung 8A). Wir haben die Schnitte auch zeitnah genäht, wobei der Schnitt 1 Woche nach der Operation verheilt ist. Diese Befunde, sowohl aus der anatomischen Struktur als auch aus postoperativen CT-Scans, bestätigen, dass der chirurgische Schnitt die Funktion des ET nicht beeinträchtigt hat. Dies könnte auf die unterschiedlichen Auswirkungen des TVP und LVP des Schweins auf die ET im Vergleich zum Menschen zurückzuführen sein. Zusätzlich wurden die Miniaturschweine nach der Operation vier Wochen lang aufgezogen, um die Erholung der Eustachischen Röhre zu beobachten. Während dieser Zeit traten keine Komplikationen wie Schwierigkeiten beim Essen oder Atmen auf. Daher ist der Ansatz des weichen Gaumens sicher und effektiv.
Zu den wichtigsten Punkten des chirurgischen Eingriffs für den weichen Gaumenansatz gehören die Infektionsprävention und kritische anatomische Orientierungspunkte. Bei der Infektionsprävention steht vor allem die Verhinderung der Bildung einer weichen Gaumenfistel im Vordergrund. Sobald es auftritt, kann es die Wasseraufnahme und den Ernährungszustand des Schweins stark beeinträchtigen und die ET-Funktion beeinträchtigen. Es ist zwingend erforderlich, strenge aseptische Verfahren einzuhalten, die eine gründliche Desinfektion des Operationsbereichs gewährleisten, der die gesamte Schleimhaut des oberen Gaumens, beide Seiten des Zahnfleisches und der Zahnbögen, Teile der Zungenoberfläche und die die Mundhöhle umgebende Haut umfasst. Zusätzlich werden während und nach der Operation Antibiotika verschrieben, wobei eine Woche nach der Operation täglich orale Antibiotika eingenommen werden.
Kritische anatomische Orientierungspunkte sind der hintere Rand des harten Gaumens und die mediane Naht des weichen Gaumens. Der hintere Rand des harten Gaumens befindet sich an der Kreuzung von weichem und hartem Gaumen und ist mit dem Zeigefinger tastbar. Die Identifizierung dieses Orientierungspunkts ist entscheidend, um zu vermeiden, dass der harte Gaumenknochen nach vorne geschnitten wird und das Risiko einer Schädigung des harten Gaumenknochens besteht, die den Schnitt erschwert oder den Zugang zum Nasopharynx nach dem Schnitt unmöglich macht. Das Rückwärtsschneiden kann zu einer übermäßigen Schädigung des weichen Gaumens führen und die Lokalisation der Rachenöffnung von ET beeinflussen. Für die mediane Naht des weichen Gaumens sollte der Schnitt etwa 2-3 mm zur chirurgischen Seite der medianen Naht des weichen Gaumens liegen. Ein zu enger Schnitt in der Nähe der Mediannaht kann versehentlich in das Nasenseptum submukosa eindringen und den Zugang zur Rachenöffnung des ET behindern. Wenn der Schnitt zu weit von der Mediannaht entfernt ist, besteht die Gefahr einer Nähe zum lateralen Aspekt des Nasopharynx, wodurch möglicherweise die Rachenöffnung der ET beschädigt wird. In extremen Fällen kann es sogar in die Submukosa der Seitenwand eindringen, was die Lokalisierung der Rachenöffnung von ET erschwert und das umliegende Gewebe schädigen kann, was postoperativ zu einer tiefen Gewebeinfektion führt.
Dreiundfünfzig Miniaturschweine waren an dieser Forschung beteiligt, die sich der Untersuchung der Funktion der Eustachischen Röhre widmete. Neben dem Weg des weichen Gaumens als chirurgische Methode untersuchten wir auch den Einfluss der Ballondilatation auf die Struktur und Funktion der Eustachischen Röhre und den Mechanismus der Verletzung und des Reparaturprozesses der Schleimhaut der Eustachischen Röhre. Nachfolgende Studien umfassten die Dilatation mit Ballons unterschiedlicher Durchmesser und die histologischen Eigenschaften der Schleimhaut der Eustachischen Röhre zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Dilatation. Fünfzig Miniaturschweine wurden für die oben beschriebenen experimentellen Untersuchungen erfolgreich operiert.
Unser chirurgischer Ansatz scheiterte in 3 Fällen. Diese Ergebnisse können durch mehrere Faktoren verursacht werden, darunter einige der folgenden. Erstens war die Lokalisation des Schnittes nicht genau genug, da er sich zur Nasenscheidewandseite neigte, so dass die Position der Rachenöffnung der Eustachischen Röhre durch den ursprünglichen Schnitt nicht effektiv beobachtet werden konnte. Um die Operation abzuschließen, wurde der Schnitt erweitert, was zu einer nicht verheilten Wunde führte. Zweitens wurde die Arterie während des Durchtrennens des weichen Gaumens verletzt, die Operationszeit wurde aufgrund wiederholter Blutstillung verlängert und die verbleibenden Blutflecken hafteten an der Nasenhöhle und dienten als Nährmedium zur Beschleunigung des Bakterienwachstums, was zu einer Wundinfektion führte und die Heilung beeinträchtigte. Drittens war die Nahttiefe unzureichend, und die Nahrungsreibung während des Essens führte dazu, dass die Naht vorzeitig abfiel, was dazu führte, dass die Wunde nicht heilte. Obwohl in Einzelfällen keine Heilung festgestellt wurde, war die Operationserfolgsrate immer noch auf einem hohen Niveau.
Die Einschränkung dieser Studie besteht darin, dass wir keine statistische Analyse des Blutverlusts und der Operationszeit zwischen dem transnasalen und dem weichen Gaumenweg durchgeführt haben. Anfangs haben wir den transnasalen Zugang gewählt, aber die Operation war eine große Herausforderung. Das Endoskop musste wiederholt entfernt werden, um das Blut zu reinigen, was die Schädigung der Nasenschleimhaut weiter verschlimmerte und die Operation erschwerte. Es dauerte über 3 Stunden, bis die Ballondilatation abgeschlossen war. Obwohl wir den Eingriff abschließen konnten, haben wir diese chirurgische Methode aufgrund der Tierversuchsethik nicht weiter angewendet. Aufgrund der begrenzten Anzahl an frühen transnasalen Eingriffen haben wir nur vorläufige Berechnungen der Operationszeit durchgeführt. Es waren jedoch gerade die Nachteile der langen Operationszeit und der übermäßigen Blutung, die uns dazu inspirierten, andere Wege in Betracht zu ziehen, um diese Probleme zu vermeiden und das Ziel der Eustachischen Tubenballondilatation zu erreichen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der in dieser Studie beschriebene chirurgische Ansatz sehr gut für die Durchführung von ET-Eingriffen bei Großtieren wie Miniaturschweinen, Schafen und Hunden geeignet ist. Die Technik zeichnet sich durch ihre Einfachheit, das leichte Erlernen, die kurze Operationszeit, die hohe Effizienz, die minimale Gewebeschädigung und die schnelle Heilung aus. Während der Operation ist eine direkte Visualisierung der Rachenöffnung der ET möglich, und der Eingriff hat keine nachteiligen Auswirkungen auf die normale Funktion der ET. Dieser Ansatz ermöglicht verschiedene Eingriffe an der Pharynxöffnung, einschließlich der in dieser Studie erwähnten Ballondilatation, und ist gleichermaßen auf andere Verfahren anwendbar, wie z. B. die Platzierung von ET-Stents in anderer Literatur.