ET, dat de nasopharynx en het middenoor verbindt, speelt een cruciale rol bij het reguleren van de druk in het middenoor en is betrokken bij de pathogenese van otitis media25. Om de functie van ET uitgebreid te bestuderen, hebben onderzoekers zich uitgebreid van kleine diermodellen naar andere modellen zoals knaagdieren of resusapen. Momenteel zijn er meerdere onderzoeken waarbij schapen of miniatuurvarkens zijn gebruikt. Door middel van CT-scans en driedimensionale structuren bevestigden Miller et al. dat de anatomie van de buis van Eustachius bij Blackfaced Sheep sterk lijkt op die bij mensen22. Pohl et al. verifieerde de haalbaarheid van de behandeling van disfunctie van ET door een stent in ET21 van het schaap te implanteren.
Miniatuurvarkens, gekenmerkt door een klein formaat, vroege geslachtsrijpheid, snelle voortplanting en gemakkelijk te beheren varkens, zijn steeds populairder geworden als grote diermodellen in medisch onderzoek24. Eerdere studies van ons team gaven aan dat miniatuurvarkens dienen als uitstekende modellen voor de studie van het middenoor en het binnenoor 30,31,32, gezien hun morfologische en functionele overeenkomsten met mensen. Er zijn opmerkelijke prestaties geleverd bij het onderzoeken van de morfologie, elektrofysiologische kenmerken, ontwikkeling van het binnenoor33,34, genexpressie in het auditieve systeem35, genregulatie 36,37,38 en gentransformatie39,40. Tegelijkertijd is er diepgaand onderzoek gedaan op het gebied van de ET-functie. Om de ET-structuur en -functie effectiever te onderzoeken, hebben we daarom de nieuwe chirurgische benadering met miniatuurvarkens verkend.
Bij het onderzoek naar chirurgische benaderingen gebruikten we in eerste instantie de transnasale benadering23, een conventionele benadering voor alle operaties met grote dieren waarbij ET25 betrokken is. Vervolgens probeerden we de benadering van het harde gehemelte en het zachte gehemelte, en uiteindelijk werd gekozen voor de benadering van het zachte gehemelte. De voor- en nadelen van elke benadering zijn als volgt:
Transnasale aanpak
De transnasale benadering is een conventionele benadering voor klinische onderzoeken en operaties waarbij de ET betrokken is. Vanwege de relatief korte maar ruime menselijke neusholte en de grote ruimte, kan met adrenaline doordrenkt katoen worden gebruikt om het neusslijmvlies te vernauwen, waardoor de doorgang van een endoscoop naar de nasopharynx wordt vergemakkelijkt. De ruime ruimte zorgt voor comfortabele manipulatie, waardoor de operatie relatief eenvoudig is. Bij het uitvoeren van operaties bij grote proefdieren heeft deze aanpak uiteraard de voorkeur.
De voordelen van deze routinematige aanpak zijn dat de anatomische structuur relatief eenvoudig is en dat het gebruik van nasale endoscopie een duidelijke visualisatie mogelijk maakt, waardoor het een bekende keuze is voor operators. De nadelen van deze aanpak zijn ten eerste dat de neusholte bij miniatuurvarkens langwerpig en smal is, wat blijkt uit de CT-resultaten van ons eerdere onderzoek (Figuur 8A)23, waardoor de mobiliteit van instrumenten na diepe insertie wordt beperkt. Manoeuvreren wordt een uitdaging, vooral wanneer een rotatie of gehoekte beweging vereist is, waardoor het opmerkelijk moeilijk is wanneer wordt geprobeerd naar buiten en omhoog te reiken in de farynxopening van ET.
Ten tweede kan er een bloeding uit het neusslijmvlies optreden, wat leidt tot endoscopische lensbesmetting en een onduidelijk zicht op het operatieveld (Figuur 8B). Dit probleem heeft een aanzienlijke invloed op de operatie en er wordt veel tijd besteed aan het inbrengen van de endoscoop in de neusholte, het reinigen van de lens na lensvervuiling en het vervolgens opnieuw inbrengen van de endoscoop. Bovendien leidt langdurige chirurgie tot congestie en zwelling van het nasofarynxslijmvlies, waardoor de vernauwing van de neusholte verergert en het bloedverlies toeneemt. Transnasale operaties duren vaak 3 uur of langer; Gedurende deze periode bevindt de neusholte zich in een staat van continue bloeding, wat resulteert in een lage chirurgische efficiëntie. Langdurige procedures kunnen leiden tot vermoeidheid van de operator en verhoogde schade aan de neusholte, nasopharynx en farynxopening van ET. In ET-experimenten zijn veranderingen in de morfologie en functie van de faryngeale opening kritieke punten voor observatie. Overmatige chirurgische schade aan dit gebied kan de observatieresultaten beïnvloeden en bijgevolg de experimentele conclusies beïnvloeden, die tijdens de operatie zoveel mogelijk moeten worden vermeden.
Harde gehemelte benadering
Het voordeel van deze aanpak is dat de incisie tijdens chirurgische ingrepen dichter bij de voorkant wordt geplaatst, waardoor een grotere orale ruimte mogelijk is. De inzet van het instrument is handig, waardoor de operatie relatief eenvoudig is. Het palatinale slijmvlies is dun en er zijn geen instrumenten nodig.
De nadelen van deze aanpak zijn dat de chirurgische stappen complex zijn en dat apparatuur zoals een aangedreven systeemboor nodig is om het harde gehemelte te openen. Deze complexiteit belemmert de brede toepassing van de aanpak. Het belangrijkste is dat de postoperatieve genezing vaak slecht is, wat leidt tot de vorming van een harde palatinale fistel, die de ET-functie en zelfs de voedingsstatus van de varkens nadelig kan beïnvloeden. Vanwege deze complicaties werd deze aanpak verworpen.
Zachte gehemelte benadering
De voordelen van deze aanpak zijn onder meer duidelijke anatomische lagen met herkenbare oriëntatiepunten. De chirurgische incisie is klein, slechts 5-7 mm, en kan volledig worden blootgesteld voor voldoende hemostase zodat bloedverlies wordt beperkt. De chirurgische ingrepen zijn eenvoudig en na het openen van het zachte gehemelte kan de neusholte vanaf het niveau van de overgang van het zachte en harde gehemelte tot het niveau van de keel worden waargenomen met behulp van een 0° endoscoop, de farynxopening van ET wordt direct blootgesteld. De operatie duurt ongeveer 20 minuten en bekwaam personeel kan deze in iets meer dan 10 minuten voltooien, waardoor de chirurgische efficiëntie toeneemt. Het postoperatieve herstel is snel en de wond geneest binnen 1 week.
De nadelen van deze aanpak zijn dat de incisiepositie tijdens de operatie naar achteren is, wat resulteert in een kleinere mondruimte en de operatie uitdagender maakt. Deze uitdagingen kunnen echter worden overwonnen. Deze benadering omvat het doorsnijden van een deel van de levator veli palatini (LVP) -spier van het zachte gehemelte, wat de functie van de ET kan beïnvloeden.
Om de impact van spierletsel op de functie van de buis van Eustachius uit te sluiten, hebben we gerelateerde onderzoeken uitgevoerd. Eerst hebben we de hamulus van het pterygoïde proces doorgesneden om het contractiele vermogen van de tensor veli palatini (TVP) te verzwakken. Postoperatieve CT-scans werden maandelijks uitgevoerd en aan het einde van 3 maanden werden er geen otitis media gevormd, wat bevestigt dat de functie van de buis van Eustachius niet werd aangetast (Figuur 9A en Figuur 9D). Ten tweede voerden we CT-scans uit op de miniatuurvarkens 3 maanden na het maken van de incisie in het zachte gehemelte, en de resultaten toonden ook geen vorming van otitis media, wat bevestigt dat de functie van de buis van Eustachius niet werd beïnvloed (Figuur 9B en Figuur 9E). Cauterisatie van de buis van Eustachius kan echter de functie van de buis van Eustachius beschadigen, wat leidt tot de vorming van otitis media (Figuur 9C en Figuur 9F). De vergelijking van postoperatieve CT-scans van de drie varkens toonde aan dat de chirurgische route van het zachte gehemelte niet leidde tot de vorming van otitis media bij miniatuurvarkens, wat aangeeft dat deze chirurgische methode de functie van de buis van Eustachius niet beïnvloedde. Bovendien is de lengte van de incisie slechts 5-7 mm, terwijl de lengte van het zachte gehemelte meer dan 5 cm bedraagt, wat een anatomische basis biedt om de functie van de ET niet te beïnvloeden (Figuur 8A). We hebben de incisies ook onmiddellijk gehecht, waarbij de incisie 1 week na de operatie is genezen. Deze bevindingen, zowel van de anatomische structuur als van postoperatieve CT-scans, bevestigen dat de chirurgische incisie geen invloed had op de functie van de ET. Dit kan te wijten zijn aan de verschillende effecten van de TVP en LVP van het varken op de ET in vergelijking met mensen. Bovendien werden de miniatuurvarkens vier weken na de operatie grootgebracht om het herstel van de buis van Eustachius te observeren. Gedurende deze periode traden er geen complicaties op, zoals moeite met eten of ademhalen. Daarom is de benadering van het zachte gehemelte veilig en effectief.
De belangrijkste punten van de chirurgische ingreep voor de benadering van het zachte gehemelte zijn infectiepreventie en kritische anatomische oriëntatiepunten. Voor infectiepreventie ligt de primaire focus op het voorkomen van de vorming van een fistel van het zachte gehemelte. Als het eenmaal gebeurt, kan het de waterinname en voedingsstatus van het varken ernstig beïnvloeden en de ET-functie in gevaar brengen. Het is absoluut noodzakelijk om strikte aseptische procedures te volgen, waarbij wordt gezorgd voor een grondige desinfectie van het operatiegebied, dat het gehele slijmvlies van het bovenste gehemelte, beide zijden van het tandvlees en de tandbogen, delen van het tongoppervlak en de huid rond de mondholte omvat. Bovendien worden antibiotica voorgeschreven tijdens en na de operatie, met dagelijkse orale antibiotica-inname gedurende een week na de operatie.
Kritische anatomische oriëntatiepunten zijn de achterrand van het harde gehemelte en de mediane hechting van het zachte gehemelte. De achterrand van het harde gehemelte bevindt zich op de kruising van het zachte en harde gehemelte en is voelbaar met de wijsvinger. Identificatie van dit herkenningspunt is cruciaal om te voorkomen dat het naar voren snijdt en het risico loopt het harde gehemelte te beschadigen, waardoor het moeilijk wordt om te inciseren of het onmogelijk wordt om na de incisie toegang te krijgen tot de nasopharynx. Achteruit snijden kan overmatige schade aan het zachte gehemelte veroorzaken, wat de lokalisatie van de farynxopening van ET beïnvloedt. Voor de mediane hechting van het zachte gehemelte moet de incisie ongeveer 2-3 mm zijn ten opzichte van de chirurgische zijde van de mediane hechting van het zachte gehemelte. Als u te dicht bij de mediane hechting snijdt, kan dit onbedoeld in het submucosa van het neustussenschot terechtkomen, waardoor de toegang tot de farynxopening van ET wordt belemmerd. Als de incisie te ver van de mediane hechting verwijderd is, bestaat het risico dat het laterale aspect van de nasopharynx dicht bij de nasopharynx ligt, waardoor de farynxopening van ET mogelijk wordt beschadigd. In extreme gevallen kan het zelfs de submucosa van de zijwand binnendringen, waardoor het moeilijk wordt om de farynxopening van ET te lokaliseren en mogelijke schade aan de omliggende weefsels veroorzaakt, wat postoperatief leidt tot diepe weefselinfectie.
Drieënvijftig miniatuurvarkens waren betrokken bij dit onderzoek dat gewijd was aan de studie van de functie van de buis van Eustachius. Naast de zachte gehemelteroute als chirurgische methode, hebben we ook de impact van ballondilatatie op de structuur en functie van de buis van Eustachius en het mechanisme van verwonding en herstelproces van het slijmvlies van de buis van Eustachius bestudeerd. Latere studies omvatten dilatatie met ballonnen van verschillende diameters en de histologische kenmerken van het slijmvlies van de buis van Eustachius op verschillende tijdstippen na dilatatie. Vijftig miniatuurvarkens werden met succes geopereerd voor het hierboven beschreven experimentele onderzoek.
Onze chirurgische aanpak faalde in 3 gevallen. Deze resultaten kunnen worden veroorzaakt door meerdere factoren, waaronder enkele van de volgende. Ten eerste was de locatie van de incisie niet nauwkeurig genoeg, leunend naar de kant van het neustussenschot, zodat de positie van de keelholteopening van de buis van Eustachius niet effectief kon worden waargenomen via de oorspronkelijke incisie. Om de operatie te voltooien, werd de incisie uitgebreid, wat resulteerde in een niet-genezen wond. Ten tweede raakte de slagader gewond tijdens het snijden van het zachte gehemelte, werd de operatietijd verlengd als gevolg van herhaalde hemostase en hechtten de resterende bloedvlekken zich aan de neusholte en dienden als kweekmedium voor het versnellen van de bacteriegroei, wat leidde tot wondinfectie en verminderde genezing. Ten derde was de gehechte diepte onvoldoende en zorgde voedselwrijving tijdens het eten ervoor dat de hechting er vroegtijdig af viel, waardoor de wond niet genas. Hoewel niet-genezing in bepaalde gevallen werd gepresenteerd, was het chirurgische slagingspercentage nog steeds op een hoog niveau.
De beperking van deze studie is dat we geen statistische analyse hebben uitgevoerd van bloedverlies en operatietijd tussen de transnasale en zachte palatinale paden. We gebruikten in eerste instantie de transnasale aanpak, maar vonden de operatie behoorlijk uitdagend. De endoscoop moest herhaaldelijk worden verwijderd om het bloed te reinigen, waardoor de schade aan het neusslijmvlies verder verergerde en de operatie werd bemoeilijkt. Het duurde meer dan 3 uur voordat de ballondilatatie voltooid was. Ondanks dat we de procedure konden voltooien, zijn we deze chirurgische methode niet blijven gebruiken vanwege de ethiek van de dierproeven. Vanwege het beperkte aantal vroege transnasale ingrepen hebben we alleen voorlopige berekeningen gemaakt van de operatietijd. Het waren echter juist de nadelen van een lange operatietijd en overmatig bloeden die ons inspireerden om andere wegen te overwegen om deze problemen te voorkomen en het doel van ballondilatatie van de buis van Eustachius te bereiken.
Concluderend is de chirurgische benadering die in deze studie wordt beschreven zeer geschikt voor het uitvoeren van ET-procedures bij grote dieren zoals miniatuurvarkens, schapen en honden. De techniek wordt gekenmerkt door zijn eenvoud, gemakkelijk leren, korte operatietijd, hoge efficiëntie, minimale weefselbeschadiging en snelle genezing. Directe visualisatie van de faryngeale opening van ET is mogelijk tijdens de operatie en de procedure heeft geen nadelige effecten op de normale functie van ET. Deze benadering faciliteert verschillende ingrepen bij de keelholteopening, waaronder de ballondilatatie die in deze studie wordt genoemd, en is ook van toepassing op andere procedures zoals het plaatsen van ET-stents in andere literatuur.