방법 논문

미니어처 돼지에서 연구개 접근법을 통한 유스타키오관의 내시경 풍선 확장(Endoscopic balloon dilatation of the Eustachian tube via the Soft Pallate Approach in Miniature Pigs)

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DOI:

10.3791/66609

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2024년 4월 12일

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1Senior Department of Otolaryngology Head and Neck Surgery, Chinese PLA General Hospital, Chinese PLA Medical School, 2National Clinical Research Center for Otolaryngologic Diseases, 3Key Laboratory of Hearing Science, Ministry of Education, 4Beijing Key Laboratory of Hearing Impairment for Prevention and Treatment, 5Liaoning University of Traditional Chinese Medicine

* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

이 연구에서는 미니어처 돼지의 연구개를 통한 유스타키오관 수술 접근법을 탐구하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 수술 절차는 간단하고 수술 시간이 짧으며 상처 치유가 빠릅니다. 따라서 유스타키오관의 풍선 확장과 같은 절차에 좋은 선택입니다.

초록

유스타키오관(Eustachian Tube, ET)은 인체에서 가장 복잡한 기관 중 하나이며, 기능 장애로 인해 다양한 질병이 발생할 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 점점 더 많은 학자들이 소형 돼지나 양과 같은 대형 실험 동물을 사용하여 ET 관련 연구를 수행하기로 선택하여 유망한 결과를 얻었습니다. 일반적으로 기존의 내시경 절차는 대형 실험 동물의 경우 비강 접근법을 통해 수행됩니다. 그러나 이 동물의 비강은 길고 좁기 때문에 비강 경수술은 어렵습니다.

이 문제를 해결하기 위해 연구개를 통한 ET 수술 방법을 살펴보았습니다. 동물은 누운 자세로 놓였습니다. 전신 마취 하에 기관내 삽관 후, 입 벌개를 사용하여 상부 입천장을 완전히 노출시켰습니다. 해당 부위의 마취를 위해 희석된 부신액을 사용한 국소 침투가 수행되었습니다. 그런 다음 낫 칼을 사용하여 연구개와 경구개의 접합부에서 세로로 연구개를 절개했습니다. 지혈 후, 내시경을 비인두강에 삽입하여 비강의 후방 외벽에서 ET의 인두 개구부를 시각화할 수 있었습니다.

그 후, 특수 푸셔를 사용하여 ET에 풍선을 삽입했습니다. 풍선을 팽창시키고 10bar에서 2분 동안 유지한 다음 제거했습니다. 그런 다음 연구개(soft palate)의 절개 부위를 봉합하여 적절한 정렬을 보장했습니다. 연구개는 수술 후 잘 치유되었습니다. 이 수술 접근법은 대형 실험 동물(예: 미니어처 돼지, 양, 개)의 ET 관련 시술에 적합합니다. 수술 절차는 간단하고 수술 시간이 짧으며 상처 치유가 빠릅니다. 내시경 검사에서는 ET의 인두 개구부가 보이기 때문에 ET의 풍선 확장과 같은 시술에 적합합니다.

서론

인체에서 가장 복잡한 기관 중 하나인 유스타키오관(Eustachian tub, ET)은 중이의 중요한 구성 요소이며 중이의 생리적 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다1. ET의 생리적 기능은 다음과 같습니다 2,3: 첫째, 중이의 압력 균형을 맞춥니다. 점막과의 가스 교환으로 인해 중이에 음압이 형성되면 ET는 간헐적으로 열려 압력과 압력을 평형화합니다. 이것은 중이 소리 전달 시스템에서 가장 낮은 임피던스 조건을 유지하는 데 필수적이며, 내이로 소리를 가장 효과적으로 전달하도록 합니다. 둘째, 중이에서 비인두로 점액의 배출을 촉진하여 체액의 축적과 분비성 중이염의 발병을 방지합니다. 셋째, 보호적인 역할이 있습니다. 정상적인 조건에서는 ET가 대부분의 시간 동안 닫힌 상태로 유지되어 비인두 분비물이나 병원체가 중이로 유입되는 것을 방지합니다. ET의 점막에서 분비되는 계면활성제는 미생물 감염도 억제합니다.

블루스톤(Bluestone)과 비어리(Beery)4 는 ET가 플라스크와 유사한 얇은 목 효과를 가지고 있다고 믿고 있으며, 이는 ET의 보호 효과를 보여주는 메커니즘이기도 합니다. 넷째, 방음 기능이 있습니다. 닫힌 상태에서 ET는 호흡기의 호흡 소리와 삼키는 소리가 중이로 들어가는 것을 방지하여 청력에 대한 간섭을 방지합니다. 위에서 언급한 생리학적 기능은 ET의 복잡한 해부학적 구조와 복잡하게 연결되어 있습니다. 현재, 인간 ET의 총 길이는 약 31-40mm이고 평균 길이는 36mm인 것으로 알려져 있습니다. 해부학적으로, 그것은 뼈 부분, 협부, 연골 부분으로 나뉩니다. 성인의 경우 ET는 수평 위치에서 30-40°의 각도로 기울어져 있고 시상 위치에서 약 45°의 각도를 갖습니다. 뼈와 연골 부분은 직선을 형성하지 않고 ~160°의 각도를 가지고 있습니다. ET는 비인두와 중이 사이의 통로 역할을 합니다. 그 구조에는 두개골 기저부에 부착된 ET 연골, 텐서 벨리 팔라티니 근육, 거근 벨리 팔라티니 근육, 난인두 근육, 유스타키오관 주위의 땀샘 및 다양한 상피 구성 요소가 포함됩니다.

ET 기능 장애는 비정상적인 ET 개방, ET 막힘 5,6 및 ET 욕창과 같은 다양한 질병으로 이어질 수 있습니다. 비정상적인 ET 개방은 이명 및 자동 발음과 같은 증상을 유발할 수 있습니다. ET 차단은 중이의 환기 및 배출 기능에 영향을 미쳐 분비성 중이염이나 진주종과 같은 질병을 유발할 수 있습니다. ET 욕창은 에어로티스 매체를 유발할 수 있습니다.

쥐 7,8,9, 쥐10,11, 기니피그 12,13,14, 다람쥐 15,16,17,18, 토끼19,20 등 작은 크기의 동물이 ET에 대한 연구에 자주 사용됩니다. 이 동물은 비용 효율적이고 번식이 빠르며 관리하기 쉽습니다. 수년간의 연구 끝에 이 동물을 사용한 ET 구조, 생리학적 기능 및 병리학적 모델에 대한 연구에서 상당한 진전이 이루어졌습니다. 미래에는 ET 연구를 위한 중요한 선택으로 남을 것으로 예상됩니다.

그러나 ET가 동물의 몸 내에서 매우 작은 부피를 가지고 있고 작은 크기의 실험 동물에서는 더욱 작다는 사실은 연구자들이 직면한 큰 장애물입니다. 이 동물에서 ET의 구조와 일부 기능은 인간과 상당히 다르기 때문에 ET 연구 분야에서의 적용이 제한됩니다. 최근 몇 년 동안 점점 더 많은 학자들이 ET 21,22,23,24,25와 관련된 연구를 위해 미니어처 돼지 또는 양과 같은 대형 실험 동물을 활용하고 있습니다. 그들은 이러한 대규모 실험 동물 모델이 ET 연구에 더 적합하다는 것을 발견했습니다.

Pracy 등[24]은 미니어처 돼지의 ET 및 중이 구조가 인간의 것과 매우 유사하며, 거의 동일한 길이와 유사한 과정을 가지고 있음을 발견했다. 이 결과는 본 연구그룹23의 예비 결과와 일치한다. 일부 학자들은 원숭이 26 와 붉은털 원숭이27 , 28 , 29 와 같은 인간이 아닌 영장류를 활용하기도 했습니다. 그들의 유스타키오관은 해부학적으로, 생리학적으로, 유전적으로 인간과 더 가깝습니다. 그러나 이러한 동물은 비용이 많이 들고 구하기 어렵고 경우에 따라 신체 크기가 더 작아 수술 절차를 더 어렵게 만들 수 있다는 것은 부인할 수 없습니다. 이러한 특성은 의학 연구에서 이러한 동물의 적용이 제한되는 데 기여합니다.

ET 연구를 위한 대형 실험 동물의 사용은 최근 이 분야의 핫스팟이 되었습니다. 과거에는 기존의 내시경 비강 경(endoscopic transnasal) 접근법이 비인두에 도달한 후 유스타키오관을 노출시킨 후 필수적인 절차를 따르는 ET 연구에 사용되었습니다. 이 과정은 인간 ET 수술과 매우 유사합니다. 그러나 큰 동물의 비강과 두개골의 해부학적 특성은 인간의 경우와 다릅니다. 이로 인해 수술 기간이 길어지고, 눈에 띄는 부수적 손상이 발생하고, 비강 경골 수술 중 외과의가 피로를 느끼는 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 문제는 ET 연구에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 본 연구팀은 연구개 접근법을 통해 ET 수술을 연구하고 아래에 소개된 수술 과정을 개선했습니다.

프로토콜

본 연구는 미국 국립보건원(National Institutes of Health)의 실험동물 관리 및 사용에 관한 가이드라인에 따라 수행되었으며, 인민해방군 종합병원(PLA General Hospital)의 동물실험윤리위원회(Animal Experiment Ethics Committee)의 승인을 받았다.

1. 수술 기구의 준비

  1. 입 벌개기(그림 1)
    1. 직경 2mm의 스테인리스 스틸 막대로 개방 장치를 만들고 연결을 용접합니다.
    2. 외부 프레임이 길이가 30cm이고 너비가 20cm인 직사각형 모양인지 확인합니다. 프레임의 짧은면의 중간 지점에 직경 1cm의 스테인리스 스틸 금속 링 두 개를 용접합니다.
    3. 높이가 7cm인 두 개의 등변 삼각형 스테인리스 스틸 금속 프레임을 길이가 ~3cm인 스프링을 통해 금속 링에 연결합니다. 미니어처 돼지의 위턱과 아래턱을 두 개의 삼각형에 통과시키고 턱을 고정합니다. 삼각형 모양의 금속 고리는 스프링의 힘의 작용으로 소형 돼지의 위턱과 아래턱을 분리하여 연구개의 수술 부위를 노출시킵니다.
  2. 리트랙터(그림 2)
    1. 재료 표에 표시된 원래 리트랙터의 베이스에 있는 리트랙터를 수정합니다. 원래 견인기의 두 가장자리 각도를 그림 2에 표시된 각도로 조정하여 절개 부위를 쉽게 열 수 있습니다.
  3. 풍선 푸셔(그림 3)
    1. 이 연구에서 사용된 푸셔를 원래 푸셔의 베이스에서 수정합니다. 푸셔 상단의 일부를 잘라내고 ~3mm를 유지하고 끝을 140°로 조정하여 풍선을 유스타키오관에 쉽게 밀어 넣을 수 있도록 합니다.
      참고: 다른 수술 기구는 재료 표에 나열되어 있습니다.

2. 실험동물 및 마취

  1. 체중이 25kg인 건강한 10개월 된 암컷 바마 돼지를 선택하고 시술 1일 전에 단식합니다.
  2. 틸레타민과 졸라제팜을 근육 주사를 통해 10-15mg/kg의 용량으로 투여합니다.
  3. 돼지를 수술대에 누운 자세로 눕히고, 기관을 삽관하고, 돼지를 인공호흡기에 연결하고, 2L/min의 유속으로 이소플루란으로 마취를 유지합니다. 혈중 산소 수치(>90%), 호흡수(15-20/분) 및 심박수(60-120회/분)를 모니터링합니다30. 마취가 잘 되었는지 확인하기 위해 각막 반사가 사라졌는지 확인하고, 의료용 테이프를 사용하여 눈을 감고 건조를 방지합니다.

3. 외과 수술 절차(그림 4)

  1. 입 따개기(그림 1)를 사용하여 입 따개기의 아래쪽 가장자리에서 위턱을 아래쪽으로 고정합니다. 아래턱과 함께 혀를 묶어 입 벌림의 위쪽 가장자리에 매달아 놓습니다. 멸균 거즈로 혀끝을 아래턱에 고정합니다. 돼지의 입을 완전히 벌리고 연입천장과 경구개가 만나는 부분 3cm 뒤까지 상구개를 노출시킵니다.
  2. 구강과 주변 피부를 요오드로 소독하고, 특히 연구개와 경구개의 접합부를 소독한다. 멸균 드레이프를 놓고 길이 14cm, 직경 3mm의 0° 내시경을 고해상도 카메라 시스템에 연결합니다.
  3. 내시경의 조명과 안내 하에 집게손가락을 사용하여 연구개와 경구개의 접합부에 도달하고 연구개에서 절개 위치를 찾습니다(접합부 뒤 1cm, 상부 입천장 정중 봉합사의 수술 쪽에서 2-3mm). 국소 침투를 위해 0.02% 농도의 아드레날린 1mL를 주사하여 절개된 연구개의 전체 층을 덮습니다.
  4. 낫 칼을 사용하여 위에서 언급한 위치에서 아래쪽으로 수직 절개를 만듭니다. 돌파구가 있다는 느낌은 연구개가 절단되고 비강에 도달했음을 나타냅니다. 절개 길이는 약 5-7mm입니다.
    참고: 연구개가 두껍기 때문에 아래쪽 절개는 수직이어야 하며, 방향을 바꾸면 안쪽으로 비중격 점막하로 절단되거나 바깥쪽으로 비강 측벽의 점막하로 절단될 수 있습니다. 안쪽으로 또는 바깥쪽으로 벗어나든, 내시경으로 관찰할 때 점막하에서 한 번 탐색하는 것이 어려울 수 있습니다.
  5. 절개 후 자체 제작 견인기 (그림 2)를 사용하여 당겨 열고 0.1 % 농도의 아드레날린 주사에 작은 거즈 스트립을 담그고 즉시 절개 부위에 삽입합니다. 2-3분 동안 절개 부위를 관찰합니다. 일반적으로 뚜렷한 출혈은 없지만 출혈이 심하고 내시경 관찰에 영향을 미치는 경우 출혈이 멈출 때까지 아드레날린이 적신 거즈 스트립을 사용하십시오.
  6. 자체 제작한 견인기를 사용하여 절개 부위를 완전히 열고 연구개의 깊은 구조를 노출시킵니다.
    참고: 완전히 열리면 내시경 검사를 통해 비강 근위벽의 개구부를 볼 수 있습니다. 개구부가 보이지 않으면 절개 부위가 너무 얕거나 비강 측벽의 점막하 또는 비중격 점막하부를 절단했을 수 있으며, 이는 절개 깊이에 따라 추가로 조정될 수 있습니다.
  7. 절개 부위에 내시경을 삽입하여 비강 뒤쪽과 비인두 뒤쪽의 구조를 시각화하고 ET의 인두 개구부를 검사했습니다.
    참고: ET의 인두 개구부는 일반적으로 비강 측벽의 뒤쪽 부분에 위치하며 약간 초승달 모양의 작은 균열로 나타납니다. 인두 개구부의 후벽 연골의 형태도 관찰할 수 있습니다.
  8. 특별히 설계된 소형 돼지 풍선 푸셔(자체 제작)(그림 3) 또는 구부러진 흡입 장치를 사용하여 아래쪽 및 바깥쪽 경로가 있는 더 깊은 균열인 ET의 인두 개구부를 탐색합니다.
  9. 나사를 조이면서 푸셔에 길이 35.5cm, 풍선 길이 2cm, 팽창 직경 3mm의 풍선 카테터를 설치합니다. 특별히 설계된 미니어처 돼지 풍선 푸셔를 ET에 삽입한 후 고정 나사를 풀고 풍선을 부드럽게 밀어 넣고 10bar로 압력을 가한 다음 2분 동안 유지합니다. 그런 다음 풍선의 압력을 풀고 푸셔와 함께 풍선을 천천히 당겨 빼냅니다.
  10. 인두 개구부와 비인두에 대한 내시경 검사에서 과다 출혈이 없으면 후속 절차를 수행합니다. 연구개 절개 부위를 소독한 후 봉합을 수행하여 4# 나일론 봉합사와 다시 정렬되도록 합니다.
    알림: 전체 두께 또는 부분 두께 봉합사를 사용할 수 있습니다. 일반적으로 1-2 바늘이면 충분합니다. 절개 부위의 점막은 상처 치유를 촉진하기 위해 적절한 정렬을 위해 조정됩니다.

4. 수술 후 관리

  1. 입 오프너와 붕대 거즈를 제거합니다. 혀가 뒤로 떨어져 호흡기를 막는 것을 방지하기 위해 돼지를 옆으로 눕히고 혀를 입 밖으로 빼냅니다. 무의식적인 움직임으로 인한 부상을 방지하기 위해 동물이 완전히 깨어날 때까지 동물을 면밀히 모니터링하십시오.
  2. 미니어처 돼지를 개별 케이지에 다시 넣습니다.
  3. 수술 후 항생제를 1회 투여하고, 1일 동안 금식시키고, 6일 동안 경구 항생제를 투여합니다.

결과

이 연구는 53마리의 미니어처 돼지에 대해 연구개 접근법을 통해 ET의 풍선 확장을 수행했으며, 이를 사용하여 ET 점막에 대한 풍선 확장의 효과를 조사했습니다. 모든 실험 동물에 대해 풍선을 ET 루멘에 성공적으로 삽입하고 원활하게 확장시켰으며 예상되는 수술 목표를 달성했습니다. 실험동물 중 50마리의 돼지는 수술 후 잘 회복되어 상처가 완전히 치유되고 수술도 성공적으로 이루어졌습니다. 절개 부위의 치유율은 94.34%였습니다. 수술 후 일주일 후에도 봉합사는 손상되지 않았고 절개 부위는 잘 봉합되었습니다(그림 5). 수술 4주 후, 검체 채취 과정에서 봉합사가 자연적으로 떨어져 나갔고 치유가 잘 회복된 것을 발견했습니다. 절개 흔적은 거의 보이지 않았습니다(그림 6). 다른 3마리 동물의 연구개 절개 부위는 수술 1주일 후 치유 정도가 달라져 연구개 누공이 형성되었습니다(그림 7).

ET 수술을 위한 연구개 접근법은 편리한 것으로 입증되었으며, ET의 인두 개방을 잘 볼 수 있었습니다. 그 결과 국소 조직 손상이 최소화되고, 출혈이 조절되고, 풍선 확장 절차가 순조롭고, 수술 시간이 짧고(평균 15-20분) 수술 후 빠르게 회복할 수 있었습니다. 합병증은 나타나지 않았다.

정적 평형 다이어그램; 두 개의 스프링, 두 개의 삼각형; 총 20x30cm; 삼각형 높이 7cm.
그림 1: 자체 제작한 프레임형 입 개폐기의 다이어그램. 치수는 그림에 나와 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

수술 기구 치수 및 각도; 생체역학 및 인체공학적 평가를 지원합니다.
그림 2: 견인기. 확장기를 절개 부위에 삽입하면 두 개의 긴 면의 탄력성으로 인해 양쪽의 조직이 늘어나 절개 부위 아래의 수술 부위가 더 잘 노출됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

각도 측정과 함께 38cm 및 35cm 길이를 보여주는 수술 기구 비교 다이어그램.
그림 3: 풍선 푸셔. 뒤쪽의 금속 링을 밀면 빨간색 영역의 금속 블록이 풍선을 푸셔의 튜브에서 유스타키오관 안으로 밀어 넣습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

ET의 연구개 및 인두 구멍을 보여주는 내시경 시술 순서; 수술 단계.
그림 4: 연구개 접근법을 통한 유스타키오관의 풍선 확장의 수술 과정. (A) 수술 부위 및 절개 위치; 점선은 절개 부위의 위치를 나타냅니다. (B) 아드레날린의 국소 침투 주사. (C) 낫칼로 절개합니다. (D) 절개 후 형태. (E) 절개 부위는 산만제로 당기고 아드레날린이 적신 거즈를 사용하여 지혈합니다. (F) 연구개 절개를 통해 ET의 인두 구멍의 위치를 관찰하는 단계; 점선 윤곽선은 ET의 인두 구멍을 나타냅니다. (G) 비인두에 내시경 삽입 및 유스타키오관의 인두 구멍의 노출; 점선 윤곽선은 ET의 인두 구멍을 나타냅니다. (H) ET의 인두 구멍에서 풍선 푸셔; ET의 루멘에 풍선 삽입; 흰색 화살표는 ET의 인두 구멍을 나타냅니다. (I) 유스타키오관 확장을 위한 풍선의 가압; 흰색 화살표는 ET의 팽창을 나타냅니다. (J) 절개 부위 봉합 및 점막 부착 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

해부학적 특징을 강조하는 연구개 절개 다이어그램: 경구개, 혀, 수술 부위.
그림 5: 동물에서 수술 1주일 후 회복 중. 봉합사는 손상되지 않고 절개 부위는 잘 치유되었습니다. 점선 윤곽선은 치유된 절개 부위를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

연구개와 경구개를 보여주는 해부, 절개 표시, 해부학적 연구, 라벨이 붙은 절편.
그림 6: 수술 후 4주. 샘플을 채취하는 동안 절개 부위를 검사합니다. 봉합사가 자연적으로 떨어져 나갔고 치유가 훌륭합니다. 점선 윤곽선은 치유된 절개 부위를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

연구개, 경구개, 혀, 절개가 표시된 구강 해부학; 의학 연구 다이어그램.
그림 7: 동물에서 수술 1주일 후 회복 효과를 보이지 않음. 절개 부위는 닫히지 않았고 표면에 불규칙한 가성막과 누공이 형성되었으며 일부 봉합사가 떨어져 나갔습니다. 점선 윤곽선은 연구개 누공을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

두개골 구조 분석을 보여주는 CT 스캔 비교; 비강 통로를 강조하는 다이어그램 A와 B.
그림 8: 소형 돼지 머리 CT 스캔(시상 단면). (A) 구부러진 비강. 이미지 오른쪽의 노란색 세로선은 눈금 막대이고 아래의 노란색 수평선은 5cm로 연구개 부분의 길이를 표시하며, 이는 미니어처 돼지의 연구개 길이가 5cm를 초과함을 나타냅니다.(B) 비강에 내시경 삽입의 다이어그램. 내시경 검사와 비강 점막이 비강에 삽입될 때 발생하는 마찰. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

축 방향 보기에서 두개골 골절을 보여주는 CT 스캔 시리즈, 화살표로 주석이 달렸습니다.
그림 9: 소형 돼지 머리 CT 스캔(횡단면). (에이씨) 정상적인 소형 돼지 머리 CT, 양측 중이 및 유양돌기 구멍에서 발견되는 고밀도 그림자 없음(빨간색 화살표). (D) 미니어처 돼지 A의 익상돌기의 좌측 하물루스를 절단하고, 수술 3개월 후 CT 스캔을 실시하였다. 중이 유양돌기 구멍(빨간색 화살표)에서 고밀도 그림자는 발견되지 않았습니다. (E) 미니어처 돼지 B는 연구개 경로를 통해 좌측 유스타키오관 풍선 확장을 받았습니다. 수술 3개월 후 CT 스캔을 실시한 결과, 중이 유양돌기강(빨간색 화살표)에서 고밀도 그림자가 관찰되지 않았습니다. (F) 미니어처 돼지 C는 좌측 유스타키오관 소작술을 실시하고, 수술 1개월 후 CT 스캔을 실시하였다. 증가된 밀도 그림자(노란색 화살표)가 왼쪽 중이 유양돌기강에서 보였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

토론

비인두와 중이를 연결하는 ET는 중이의 압력을 조절하는 데 중요한 역할을 하며 중이염의 발병기전과 관련이 있습니다25. ET의 기능을 종합적으로 연구하기 위해 연구자들은 작은 크기의 동물 모델을 넘어 설치류나 붉은털원숭이와 같은 다른 모델로 확장했습니다. 현재 여러 연구에서 양 또는 미니어처 돼지를 사용했습니다. CT 스캔과 3차원 구조를 통해 Miller 등은 Blackfaced Sheep의 유스타키오관 해부학적 구조가 인간의 해부학적 구조와 매우 유사하다는 것을 확인했다22. Pohl 등은 양의 ET21에 스텐트를 이식하여 ET의 기능 장애를 치료할 수 있는 가능성을 검증했습니다.

작은 크기, 이른 성적 성숙, 빠른 번식, 관리의 용이성을 특징으로 하는 미니어처 돼지는 의학 연구에서 대형 동물 모델로 점점 인기를 얻고 있다24. 우리 팀의 이전 연구는 미니어처 돼지가 인간과의 형태학적, 기능적 유사성을 감안할 때 중이와 내이 연구를 위한 훌륭한 모델 역할을 한다고 밝혔다30,31,32). 형태학, 전기생리학적 특성, 내이의 발달33,34, 청각계의 유전자 발현35, 유전자 조절 36,37,38, 유전자 형질전환39,40을 조사하는 데 있어 주목할 만한 업적이 이루어졌습니다. 동시에 ET 기능 영역에서 심층적인 연구가 수행되었습니다. 따라서 ET 구조와 기능을 보다 효과적으로 조사하기 위해 미니어처 돼지를 사용한 새로운 수술 방법을 탐구했습니다.

외과적 접근법을 조사하기 위해, 우리는 초기에 ET25를 포함하는 모든 대형 동물 수술에 대해 전통적인 접근법인 경비강 접근법23을 사용했다. 그 후, 우리는 경구개 및 연구개 접근법을 시도했고, 최종적으로 연구개 접근법이 선택되었습니다. 각 접근 방식의 장점과 단점은 다음과 같습니다.

경비강 접근법
경비강 접근법은 ET와 관련된 임상 검사 및 수술을 위한 기존 접근법입니다. 상대적으로 짧지만 넓은 인간 비강과 넓은 공간으로 인해 아드레날린이 적신 솜을 사용하여 코 점막을 수축시켜 내시경이 비인두로 쉽게 통과할 수 있습니다. 공간이 넓어 편안하게 조작할 수 있어 수술이 비교적 간단합니다. 당연히 대형 실험 동물에 대한 수술을 수행할 때 이 접근 방식이 선호됩니다.

이 일상적인 접근 방식의 장점은 해부학적 구조가 비교적 간단하고 비강 내시경을 사용하면 명확한 시각화가 가능하여 작업자에게 친숙한 선택이라는 것입니다. 이 접근법의 단점은 먼저 미니어처 돼지의 비강이 길고 좁다는 것인데, 이는 이전 연구의 CT 결과(그림 8A)23에서 볼 수 있듯이 깊은 삽입 후 기구의 이동성을 제한한다는 것입니다. 기동은 특히 회전이나 각도 있는 움직임이 필요할 때 어려워지며, ET의 인두 개구부로 바깥쪽과 위쪽으로 손을 뻗으려고 할 때 특히 어렵습니다.

둘째, 코 점막에서 출혈이 발생하여 내시경 수정체가 오염되고 수술 부위가 잘 보이지 않을 수 있습니다(그림 8B). 이 문제는 수술에 큰 영향을 미치며, 내시경을 비강에 삽입하고 렌즈 오염 후 수정체를 세척한 다음 내시경을 다시 삽입하는 과정에서 많은 시간이 소요됩니다. 또한 수술이 길어지면 비인두 점막이 울혈되고 부어올라 비강이 좁아지고 출혈이 증가합니다. 비강 경 수술은 종종 3시간 이상 걸립니다. 이 기간 동안 비강은 지속적인 출혈 상태에 있어 수술 효율이 떨어집니다. 절차가 장기화되면 작업자가 피로해지고 ET의 비강, 비인두 및 인두 개방에 대한 손상이 증가할 수 있습니다. ET 실험에서 인두 개방 형태 및 기능의 변화는 관찰을 위한 중요한 포인트입니다. 이 부위에 대한 과도한 외과적 손상은 관찰 결과에 영향을 미칠 수 있으며, 결과적으로 실험 결과에 영향을 미칠 수 있으므로 수술 중에는 가능한 한 피해야 합니다.

하드 입천장 접근법
이 접근법의 장점은 수술 중 절개 부위가 앞쪽에 더 가깝게 위치하여 더 큰 구강 공간을 확보할 수 있다는 것입니다. 기구 배치가 편리하여 수술이 비교적 간단합니다. 구개 점막은 얇고 기구가 필요하지 않습니다.

이 접근법의 단점은 수술 단계가 복잡하고 경구개 뼈를 열기 위해 동력 시스템 드릴과 같은 장비가 필요하다는 것입니다. 이러한 복잡성으로 인해 이 접근 방식의 광범위한 적용이 방해가 됩니다. 가장 중요한 것은 수술 후 치유가 잘 되지 않아 단단한 구개 누공이 형성되어 ET 기능과 돼지의 영양 상태에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 것입니다. 이러한 복잡성으로 인해 이 접근 방식은 폐기되었습니다.

연구개 접근법
이 접근 방식의 장점은 인식할 수 있는 랜드마크가 있는 명확한 해부학적 층을 포함합니다. 수술 절개 부위는 5-7mm로 작으며 충분한 지혈을 위해 완전히 노출될 수 있어 출혈이 제한됩니다. 수술 절차는 간단하며, 연구개를 연 후 0° 내시경을 사용하여 연구개와 경구개의 접합부 수준에서 목구멍 수준까지의 비강을 관찰할 수 있으며, ET의 인두 개구부를 직접 노출합니다. 수술은 약 20분 정도 소요되며, 숙련된 인력이 10분 남짓 만에 완료할 수 있어 수술 효율성이 향상됩니다. 수술 후 회복이 빠르며 상처는 1주일 이내에 치유됩니다.

이 접근법의 단점은 수술 중 절개 위치가 후방이기 때문에 구강 공간이 작아지고 수술이 더 까다롭다는 것입니다. 그러나 이러한 문제는 극복할 수 있습니다. 이 접근법은 연구개의 기능에 영향을 미칠 수 있는 연구개의 LVP(levator veli palatini) 근육 일부를 절단하는 것입니다.

근육 손상이 유스타키오관의 기능에 미치는 영향을 배제하기 위해 관련 연구를 수행했다. 먼저, 우리는 텐서 벨리 팔라티니(tensor veli palatini, TVP)의 수축 능력을 약화시키기 위해 익상편 돌기의 하물루스(hamulus)를 절단했습니다. 수술 후 CT 스캔은 매월 실시되었으며, 3개월 후 중이염이 형성되지 않아 유스타키오관 기능에 영향을 미치지 않았음을 확인했습니다(그림 9A 및 그림 9D). 둘째, 연구개를 절개한 후 3개월 후에 미니어처 돼지에 대해 CT 스캔을 실시한 결과, 중이염 형성이 나타나지 않아 유스타키오관 기능에 영향을 미치지 않았음을 확인할 수 있었습니다(그림 9B 및 그림 9E). 그러나 유스타키오관 소작술은 유스타키오관의 기능을 손상시켜 중이염을 유발할 수 있습니다(그림 9C 및 그림 9F). 세 돼지의 수술 후 CT 스캔을 비교한 결과, 연구개 수술 경로가 소형 돼지에서 중이염 형성으로 이어지지 않았음을 보여주었으며, 이는 이 수술 방법이 유스타키오관의 기능에 영향을 미치지 않았음을 나타냅니다. 더욱이, 절개 부위의 길이는 5-7mm에 불과한 반면, 연구개의 길이는 5cm를 초과하여 ET의 기능에 영향을 미치지 않는 해부학적 기초를 제공합니다(그림 8A). 또한 절개 부위를 즉시 봉합했으며, 절개 부위는 수술 후 1주일 후에 치유되었습니다. 해부학적 구조와 수술 후 CT 스캔에서 얻은 이러한 결과는 외과적 절개가 ET의 기능에 영향을 미치지 않았음을 확인합니다. 이는 돼지의 TVP와 LVP가 ET에 미치는 영향이 인간과 다르기 때문일 수 있습니다. 또한, 유스타키오관의 회복을 관찰하기 위해 수술 후 4주 동안 미니어처 돼지를 키웠습니다. 이 기간 동안 식사나 호흡 곤란과 같은 합병증은 발생하지 않았습니다. 따라서 연구개 접근법은 안전하고 효과적입니다.

연구개 접근법을 위한 수술 절차의 핵심에는 감염 예방과 중요한 해부학적 랜드마크가 포함됩니다. 감염 예방을 위해 가장 중점을 두는 것은 연구개 누공의 형성을 예방하는 것입니다. 일단 발생하면 돼지의 수분 섭취량과 영양 상태에 심각한 영향을 미치고 ET 기능을 손상시킬 수 있습니다. 엄격한 무균 절차를 따라 상부 입천장 점막 전체, 잇몸과 치아궁의 양쪽, 혀 표면의 일부, 구강을 둘러싼 피부를 포함하는 수술 부위를 철저히 소독하는 것이 필수적입니다. 또한 수술 중과 수술 후에 항생제를 처방하며, 수술 후 일주일 동안 매일 경구 항생제를 투여합니다.

중요한 해부학적 랜드마크 는 경구개의 뒤쪽 가장자리 와 연구개의 정중 봉합선입니다. 경구개의 뒤쪽 가장자리 는 연구개와 경구개의 접합부에 위치하며 집게손가락으로 만질 수 있습니다. 이 랜드마크를 식별하는 것은 경구개 뼈가 앞으로 절단되어 손상되거나, 절개를 어렵게 하거나, 절개 후 비인두에 접근할 수 없게 되는 위험을 피하는 데 중요합니다. 뒤로 자르는 것은 연구개에 과도한 손상을 일으켜 ET의 인두 개방의 국소화에 영향을 미칠 수 있습니다. 연구개 정중 봉합사의 경우, 절개 부위는 연구개 정중 봉합사의 수술 쪽에서 약 2-3mm 떨어져 있어야 합니다. 정중 봉합사에 너무 가깝게 절단하면 실수로 비중격 점막하로 들어가 ET의 인두 개구부에 접근하는 데 방해가 될 수 있습니다. 절개 부위가 정중 봉합사에서 너무 멀리 떨어져 있으면 비인두의 측면 측면에 근접할 위험이 있어 ET의 인두 개구부가 손상될 수 있습니다. 극단적인 경우에는 측벽의 점막하부로 들어갈 수도 있어 ET의 인두 개구부를 찾기 어렵게 만들고 주변 조직에 잠재적인 손상을 일으켜 수술 후 심부 조직 감염을 유발할 수 있습니다.

53마리의 미니어처 돼지가 유스타키오관 기능 연구에 전념하는 이 연구에 참여했습니다. 수술 방법으로서의 연구개 경로 외에도 풍선 확장이 유스타키오관의 구조와 기능에 미치는 영향, 유스타키오관 점막의 손상 메커니즘 및 복구 과정에 대해서도 연구했습니다. 후속 연구에는 서로 다른 직경의 풍선을 사용한 팽창과 확장 후 다양한 시점에서 유스타키오관 점막의 조직학적 특성이 포함되었습니다. 위에서 설명한 실험 연구를 위해 50마리의 미니어처 돼지를 성공적으로 수술했습니다.

본 연구의 수술 방법은 3건의 사례에서 실패했다. 이러한 결과는 다음과 같은 여러 요인으로 인해 발생할 수 있습니다. 첫째, 절개 위치가 충분히 정확하지 않아 비중격 쪽으로 기울어져 있어 원래 절개 부위를 통해 유스타키오관의 인두 입구 위치를 효과적으로 관찰할 수 없었습니다. 수술을 마치기 위해 절개 부위가 확장되어 치유되지 않은 상처가 생겼습니다. 둘째, 연구개 절단 과정에서 동맥이 손상되었고, 반복적인 지혈로 인해 수술 시간이 길어지고, 잔류 혈흔이 비강에 부착되어 세균 성장을 촉진하는 배양 배지 역할을 하여 상처 감염으로 이어져 치유에 영향을 미쳤습니다. 셋째, 봉합 깊이가 부족하고, 식사 중 음식 마찰로 인해 봉합사가 불시에 떨어져 상처가 아물지 않는 경우가 있었습니다. 특별한 사례에서 치유되지 않는 경우가 나타났지만, 수술 성공률은 여전히 높은 수준이었다.

이 연구의 한계는 경비강 경로와 연구개 경로 사이의 출혈 및 수술 시간에 대한 통계적 분석을 수행하지 않았다는 것입니다. 처음에는 비강 경유 접근법을 사용했지만 수술이 상당히 어려웠습니다. 혈액을 청소하기 위해 내시경을 반복적으로 제거해야 했기 때문에 코 점막의 손상이 더욱 악화되고 수술이 어려워졌습니다. 풍선 확장이 완료되기까지 3시간 이상이 걸렸습니다. 시술을 마칠 수 있었음에도 불구하고, 우리는 동물실험 윤리 때문에 이 수술 방법을 계속 사용하지 않았습니다. 초기 비강 경구 시술의 수가 제한되어 있었기 때문에 수술 시간에 대한 예비 계산만 했습니다. 그러나 긴 수술 시간과 과도한 출혈의 단점은 이러한 문제를 피하고 유스타키오관 풍선 확장이라는 목표를 달성하기 위해 다른 경로를 고려하도록 영감을 주었습니다.

결론적으로, 본 연구에서 기술된 수술적 접근법은 소형 돼지, 양, 개와 같은 대형 동물에서 ET 절차를 수행하는 데 매우 적합합니다. 이 기술은 단순성, 쉬운 학습, 짧은 수술 시간, 높은 효율성, 최소한의 조직 손상 및 빠른 치유가 특징입니다. 수술 중 ET의 인두 개방을 직접 시각화할 수 있으며, 이 절차는 ET의 정상적인 기능에 부정적인 영향을 미치지 않습니다. 이 접근법은 본 연구에서 언급된 풍선 확장을 포함하여 인두 개방 시 다양한 중재를 용이하게 하며, 다른 문헌에서 ET 스텐트 삽입과 같은 다른 절차에도 동일하게 적용할 수 있습니다.

공개 사항

저자는 선언할 이해 상충이 없습니다.

감사의 글

이 연구는 중국 국가 핵심 연구 개발 프로그램(2023YFC2508400), 베이징시 자연과학재단(7212096) 및 베이징 노바 프로그램(Z201100006820133)의 보조금으로 자금을 지원받았습니다

재료

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마취 회로INSPIRED MEDICALYZB/Guangdong 0016-2009마취 회로는 마취 기계의 튜브와 구성 요소로 구성된 시스템으로, 환자에게 마취 가스를 전달하고 내쉬는 가스를 제거합니다. 가스의 지속적인 흐름을 보장하여 수술 중 마취 수준을 정밀하게 제어할 수 있습니다.
마취 기계Drä gerARHB-0015마취기는 수술 과정에서 마취를 관리하고 유지하는 데 사용되는 의료 기기입니다. 가스와 증기를 정밀하게 혼합하여 환자에게 제어된 마취 흐름을 전달하는 동시에 활력 징후를 모니터링하여 안전을 보장합니다
풍선 확장 카테터BIOVASETB30200유스타키오관 풍선 확장 카테터는 유스타키오관 기능 장애를 치료하기 위해 고안된 특수 의료 기기입니다. 이 풍선은 끝에 작은 풍선이 달려 있는데, 풍선을 부풀리면 유스타키오관이 부드럽게 열리고 넓어지므로 정상적인 기능을 회복하고 증상을 완화하는 데 도움이 됩니다.
풍선 푸셔BIOVASDYQ42풍선 확장 카테터와 함께 사용되는 이 장치는 유스타키오관 풍선 확장 수술 중에 사용됩니다. 비강을 통해 유스타키오관의 개구부에 삽입되어 작동 채널을 설정합니다. 이것은 풍선 카테터를 운하로 안내하여 풍선 확장을 완료합니다. 시술 후, 풍선 확장 카테터와 함께 운하에서 제거됩니다. 이 실험에서는 연구개를 통해 유스타키오관 입구에 삽입됩니다."주
사용 Cefuroxime SodiumSHANDONG RUNZE PHARMACEUTICAL CO., LTDNational Medicine 승인 번호 H20066112주사용 Cefuroxime sodium for Injection은 다양한 박테리아 감염을 치료하는 데 사용되는 광범위한 항생제입니다. 호흡기, 비뇨기, 피부 및 연조직 감염에 효과적이며 박테리아 세포벽 합성을 방해하여 감염을 유발하는 박테리아를 제거합니다. 유스타키오관 풍선 확장 수술 후 수술 후 감염을 예방합니다.
처분할 수 있는 풍선 인플레이션 압력 펌프FERVIDFXB-20-30유스타키오관 풍선 확장 수술에서는, 일회용 풍선 인플레이션 압력 펌프는 사용됩니다. 이 장치는 풍선의 팽창을 정밀하게 제어하여 절차 중에 안전하고 최적의 압력을 보장합니다. 조직 손상의 위험을 최소화하면서 효과적인 확장을 달성하는 데 중요합니다.
내시경Karl Storz7220AA유스타키오관 풍선 확장 수술에서 내시경은 유스타키오관을 직접 시각화하는 데 사용됩니다. 이를 통해 풍선 카테터를 정밀하게 안내할 수 있으며, 정확한 배치 및 확장을 보장하며, 이는 절차의 성공에 매우 중요하며 합병증의 위험을 줄이는 데 중요합니다. 내시경 이미징 시스템과 함께 사용됩니다.
내시경 이미징 시스템DELONHD3808유스타키오관 풍선 확장 수술에서 내시경 이미징 시스템은 비강과 유스타키오관 영역의 고해상도 영상을 제공합니다. 이를 통해 정확한 풍선 배치 및 확장을 용이하게 하여 절차의 효과를 보장하는 동시에 조직 손상 및 합병증의 위험을 최소화할 수 있습니다.
에피네프린 염산염 주사HENGTONG동물 용 의약품 허가 번호 (2013) 220381220에피네프린 염산염 주사는 혈관 수축 특성으로 널리 사용되어 혈관을 효과적으로 수축시켜 출혈을 줄입니다. 이것은 특히 수술 과정과 특정 출혈 질환에서 출혈을 조절하는 데 중요한 약제입니다.
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외상 연속 배수 흡입 장치상하이 S.MANFYZB/Shanghai 5094-54-2014외상 연속 배수 흡인기는 외과적 또는 외상성 상처에서 체액을 장기간 흡입하는 데 사용되는 의료 기기입니다. 삼출물과 혈액을 제거하여 감염 위험을 줄이고 깨끗하고 건조한 상처 환경을 유지하여 더 빠른 치유를 촉진하는 데 도움이 됩니다.
자일라진 염산염 주입Chang shabest 생물 기술 연구소 CO., LTD.동물용 의약품 허가 번호180121777세티리진 염산염 주사는 진정 특성으로 인해 실험용 동물 마취에 사용됩니다. 가벼운 진정제 유도를 돕고 시술 중 동물의 스트레스와 불편함을 줄입니다. 그 적용은 다양한 동물 연구에서 복지를 보장하고 고통을 최소화하는 데 중요합니다.

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