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लघु सुअर: कॉक्लियर इम्प्लांट अनुसंधान के लिए एक बड़ा पशु मॉडल

Published: July 28, 2022 doi: 10.3791/64174
Automatic Translation
*1,2,3,4, *1,2,3,4, 1,2,3,4, 1,2,3,4, 1,2,3,4, 1,2,3,4, *1,2,3,4
1College of Otolaryngology Head and Neck Surgery, Chinese PLA General Hospital, 2National Clinical Research Center for Otolaryngologic Diseases, 3Key Lab of Hearing Science, Ministry of Education, 4Beijing Key Lab of Hearing Impairment for Prevention and Treatment
* These authors contributed equally

Summary

लघु सूअर (मिनी-सूअर) कॉक्लियर प्रत्यारोपण में अनुसंधान के लिए एक आदर्श बड़े पशु मॉडल हैं। मिनी-सूअरों में कॉक्लियर इम्प्लांटेशन सर्जरी का उपयोग मनुष्यों के समान एक जीवित प्रणाली में नए इलेक्ट्रोड सरणियों और सर्जिकल दृष्टिकोणों की सुरक्षा और संभावित प्रदर्शन के प्रारंभिक प्रमाण प्रदान करने के लिए किया जा सकता है।

Abstract

कॉक्लियर इम्प्लांट (सीआई) गंभीर-से-गहन सेंसरिन्यूरल श्रवण हानि वाले लोगों के इलाज के लिए सबसे प्रभावी तरीका है। यद्यपि सीआई का उपयोग दुनिया भर में किया जाता है, सीआई के साथ रोगियों या पशु मॉडल में इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी और हिस्टोपैथोलॉजी की जांच के लिए या इलेक्ट्रोड सरणियों के नए मॉडल का मूल्यांकन करने के लिए कोई मानक मॉडल मौजूद नहीं है। मनुष्यों के समान कोक्लेया विशेषताओं के साथ एक बड़ा पशु मॉडल मनुष्यों में उनके उपयोग से पहले उन्नत और संशोधित सरणियों के लिए एक शोध और मूल्यांकन मंच प्रदान कर सकता है।

इसके लिए, हमने बामा मिनी-सूअरों के साथ मानक सीआई विधियों की स्थापना की, जिनके आंतरिक कान शरीर रचना मनुष्यों के समान है। मानव उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए सरणी को एक गोल खिड़की झिल्ली के माध्यम से मिनी पिग कोक्लेया में प्रत्यारोपित किया गया था, और एक सर्जिकल दृष्टिकोण का पालन किया गया था जो मानव सीआई प्राप्तकर्ताओं के लिए उपयोग किया जाता था। श्रवण तंत्रिका के कार्य का मूल्यांकन करने के लिए सरणी सम्मिलन के बाद यौगिक क्रिया क्षमता (ईसीएपी) माप उत्पन्न किया गया था। यह अध्ययन पशु की तैयारी, सर्जिकल चरणों, सरणी सम्मिलन और इंट्राऑपरेटिव इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल माप का वर्णन करता है।

परिणामों ने संकेत दिया कि मनुष्यों के लिए उपयोग किए जाने वाले एक ही सीआई को एक मानकीकृत शल्य चिकित्सा दृष्टिकोण के माध्यम से मिनी-सूअरों में आसानी से प्रत्यारोपित किया जा सकता है और मानव सीआई प्राप्तकर्ताओं में मापा गया समान इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल परिणाम प्राप्त होते हैं। मिनी-सूअर एक मूल्यवान पशु मॉडल हो सकता है जो मनुष्यों पर लागू करने से पहले नए इलेक्ट्रोड सरणियों और सर्जिकल दृष्टिकोणों की सुरक्षा और संभावित प्रदर्शन के प्रारंभिक प्रमाण प्रदान करता है।

Introduction

विश्व स्वास्थ्य संगठन (डब्ल्यूएचओ) के अनुसार, विश्व स्तर पर 1 बिलियन से अधिक लोगों को सुनवाई हानि का खतरा है, और यह अनुमान लगाया गया है कि, 2050 तक, चार में से एक व्यक्ति को सुनवाईहानि का सामना करना पड़ेगा। पिछले 2 दशकों में, सीआई स्थायी गंभीर और गहन सेंसरिन्यूरल हियरिंग लॉस (एसएनएचएल) वाले लोगों के लिए सबसे प्रभावी हस्तक्षेप रहा है। एक सीआई ध्वनि के भौतिक संकेतों को बायोइलेक्ट्रिकल संकेतों में परिवर्तित करता है जो बाल कोशिकाओं को दरकिनार करते हुए सर्पिल गैंग्लियन न्यूरॉन्स (एसजीएन) को उत्तेजित करते हैं। समय के साथ, सीआई के संकेतों को व्यापक बनाया गया है ताकि अब उनमें अवशिष्ट सुनवाई, एकतरफा सुनवाई हानि और बहुत पुराने या युवा लोग 2,3,4 वाले लोग शामिल हों। इस बीच, पूरी तरह से प्रत्यारोपण योग्य सीआई और उन्नतसरणी विकसित किए गए हैं। हालांकि, सीआई के साथ आंतरिक कान के इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी और हिस्टोपैथोलॉजी की जांच के लिए कोई आर्थिक रूप से व्यवहार्य बड़ा पशु मॉडल नहीं है। एक बड़े पशु मॉडल की यह कमी सीआई में सुधार करने और आंतरिक कान पर सीआईएस के इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल प्रभाव में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने की मांग करने वाले अनुसंधान को सीमित करती है।

सीआई अनुसंधान में कई कृंतक पशु मॉडल लागू किए गए हैं, जैसे माउस6, गेरबिल7, चूहा8, और गिनी पिग9; हालांकि, आकृति विज्ञान और इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल प्रतिक्रियाओं की विशेषताएं मनुष्यों में उससे अलग हैं। पारंपरिक रूप से सीआई अध्ययन के लिए उपयोग किए जाने वाले पशु मॉडल की कॉक्लियर संरचनाएं, जैसे बिल्लियों, गिनी सूअरों और अन्य जानवरों, मानव कॉक्लियरसंरचनाओं से बहुत भिन्न होती हैं। यद्यपि सरणी सम्मिलन बिल्लियों11 और खरगोश12 पर आयोजित किया गया है, क्योंकि उनके छोटे कोचले के कारण, यह सरणियों के साथ किया गया था जो मनुष्यों में उपयोग के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए थे। सीआई के लिए कई बड़े पशु मॉडल भी खोजे गए हैं। लैंब्स एट्रोमेटिक कॉक्लियर प्रत्यारोपण के लिए एक प्रशिक्षण मॉडल के रूप में अच्छी तरह से अनुकूल हैं, लेकिन कोक्लेया का छोटा आकार पूर्ण सरणी सम्मिलन को असंभव बनाता है। प्राइमेट्स सीआई अनुसंधान के लिए सबसे उपयुक्त जानवर हो सकते हैं क्योंकि मनुष्यों के साथ उनकी शारीरिक समानता14,15; हालांकि, बंदरों की यौन परिपक्वता में देरी होती है (4-5 साल), गर्भधारण की अवधि लगभग 165 दिनों तक होती है, और प्रत्येक मादा आमतौर परप्रति वर्ष केवल एक संतान पैदा करती है। ये कारण, और महंगी लागत, सीआई अनुसंधान में प्राइमेट्स के व्यापक अनुप्रयोग में बाधा डालते हैं।

इसके विपरीत, सूअर 5-8 महीने में यौन परिपक्वता तक पहुंचते हैं और ~ 114 दिनों की गर्भधारण अवधि होती है, जिससे सूअर एक बड़े पशु मॉडल 16 के रूप में सीआई अनुसंधान के लिए अधिक सुलभ होजाते हैं। बामा मिनी सूअर (मिनी-सूअर) 1985 में चीन में एक छोटे आकार के सुअर की प्रजाति से उत्पन्न हुए थे, जिनकी आनुवंशिक पृष्ठभूमि अच्छी तरह से समझी जाती है। उन्हें एक अंतर्निहित छोटे आकार, प्रारंभिक यौन परिपक्वता, तेजी से प्रजनन और प्रबंधन में आसानी की विशेषताहै। आकृति विज्ञान और इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी18 में मनुष्यों के साथ समानता के कारण मिनी-पिग ओटोलॉजी और ऑडियोलॉजी के लिए एक आदर्श मॉडल है। बामा मिनी-पिग की स्काला टाइम्पानी लंबाई 38.58 मिमी है, जो मनुष्यों में 36 मिमी लंबाईके करीब है। मिनी-पिग कोचले में 3.5 मोड़ होते हैं, जो मनुष्यों में देखे गए 2.5-3 मोड़के समान है। आकृति विज्ञान के अलावा, बामा मिनी-सूअरों की इलेक्ट्रोफिजियोलॉजीभी मनुष्यों के समान है। इसलिए, वर्तमान अध्ययन में, हमने गोल खिड़की झिल्ली के माध्यम से मिनी-पिग कोक्लेया में मानव उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए सरणी डाले और मानव सीआई प्राप्तकर्ताओं में उपयोग किए जाने वाले समान शल्य चिकित्सा दृष्टिकोण का पालन किया। प्रक्रिया का मूल्यांकन करने के लिए इंट्राऑपरेटिव ईकैप माप लागू किए गए थे। जिस प्रक्रिया का हम यहां वर्णन करते हैं, उसका उपयोग सीआईएस से जुड़े प्रीक्लिनिकल ट्रांसलेशनल अनुसंधान और निवासी प्रशिक्षण के लिए एक मंच के रूप में किया जा सकता है।

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Protocol

सभी प्रक्रियाओं और जानवरों की सर्जरी पीएलए जनरल अस्पताल की आचार समिति के दिशानिर्देशों के अनुसार आयोजित की गई थी और उन्हें मंजूरी दी गई थी।

1. संज्ञाहरण और शल्य चिकित्सा तैयारी

  1. सुअर (नर, 2 महीने, 5 किलो) को 10-15 मिलीग्राम / किग्रा की खुराक के साथ टाइलेटामाइन और ज़ोलाज़ेपाम के साथ मांसपेशियों में इंजेक्ट करें और इसे 5.5-फ्रेंच एंडोट्रेकियल ट्यूब के साथ इंजेक्ट करें। आइसोफ्लोरेन इनहेलेशन के साथ वेंटिलेटर-असिस्टेड श्वसन द्वारा संज्ञाहरण बनाए रखें। एक ईसीजी मॉनिटर के पल्स ऑक्सीमेट्री क्लैंप का उपयोग करके ऑक्सीजन संतृप्ति (>90%), श्वास (15-20 / मिनट), और हृदय गति (60-120 बीट्स / मिनट) की निगरानी करें, जो सुअर की जीभ से जुड़ा होता है।
  2. हाइपोथर्मिया को रोकने के लिए थर्मोस्टैटिक रूप से विनियमित हीटिंग पैड पर मिनी-पिग को बाएं पार्श्व स्थिति में रखें (जब दाईं ओर प्रत्यारोपित किया जाना है)। पुष्टि करें कि सुअर को विभिन्न उत्तेजनाओं का उपयोग करके पर्याप्त रूप से एनेस्थेटाइज्ड किया गया है। सभी प्रतिक्रियाओं की अनुपस्थिति सुनिश्चित करें (उदाहरण के लिए, पैर की अंगुली चुटकी रिफ्लेक्स)। कॉर्निया को सूखने से बचाने के लिए मिनीपिग की आंखों पर कृत्रिम आंसू मरहम लागू करें। एक चिकित्सा पैच का उपयोग करके आंखों को बंद रखें।
  3. इयरलोब के चारों ओर सर्जिकल क्षेत्र को शेव करें, इसे व्यास में 10 सेमी रखें (चित्र 1) और इसे केंद्र से बाहर की ओर एक गोलाकार गति में आयोडीन और अल्कोहल के तीन वैकल्पिक स्वैब के साथ कीटाणुरहित करें। बाँझ सर्जिकल ड्रेप्स के साथ सर्जिकल क्षेत्र को कवर करें।
  4. माइक्रोस्कोप को बाँझ प्लास्टिक आस्तीन के साथ कवर करें और आंखों के टुकड़ों और उद्देश्य को कवर करने वाले भागों को हटा दें।

2. सर्जिकल प्रक्रिया

  1. इयरलोब के स्तर पर पश्चवर्ती ऑरिकुलर सल्कस के 1 सेमी पीछे कोक्लेया की सतह प्रक्षेपण स्थल का पता लगाएं। # 15 स्केलपेल का उपयोग करके केंद्र के रूप में प्रक्षेपण स्थल के साथ लगभग 5 सेमी लंबा एक पोस्टोरिकुलर चीरा बनाएं। मास्टोइड हड्डी की सतह को उजागर करने के लिए सूक्ष्म-कैंची के साथ चमड़े के नीचे के ऊतक, पैरोटिड ग्रंथि और स्टर्नोक्लेडोमास्टोइड मांसपेशियों को विभाजित करें (चित्रा 2 ए)। रक्तस्राव को कम करने के लिए आवश्यक होने पर द्विध्रुवी य कॉटरी का उपयोग करें।
  2. कॉर्टिकल मास्टोइडेक्टोमी
    1. मास्टॉइड हड्डी (चित्रा 2 बी) पर कोक्लेया की सतह प्रक्षेपण पर मास्टोइड को बाहरी श्रवण नहर (ईएसी) में ड्रिल करें, जो घना और हल्का नीला है (चित्रा 2 सी)। रक्तस्राव से बचने के लिए चेहरे की तंत्रिका पृष्ठीय के पीले या लाल ऊर्ध्वाधर खंड को ईएसी को नुकसान न पहुंचाने के लिए सावधान रहें (चित्रा 2 सी)।
      नोट: यदि चेहरे की तंत्रिका क्षतिग्रस्त हो जाती है, तो रक्तस्राव को रोकने के लिए द्विध्रुवी य कौटरी एक अच्छा विकल्प है।
  3. पश्चवर्ती बोनी ईएसी (चित्रा 2 डी) के आसपास की हड्डी को ड्रिल करके टाइम्पैनम को उजागर करें। चेहरे की तंत्रिका को नुकसान पहुंचाने से बचने के लिए हाइपोडर्मिक सुई के साथ ईएसी और चेहरे की तंत्रिका की त्वचा को अलग करें। टाइम्पैनम (ऑसिकुलर चेन सहित) और गोल खिड़की आला (चित्रा 3 ए) को उजागर करने के लिए ईएसी की त्वचा को सावधानीपूर्वक धक्का दें।
  4. गोल खिड़की झिल्ली को उजागर करें। एक छोटे हीरे की बुर के साथ गोल खिड़की की जगह को हटा दें, और कोक्लेया और गोल खिड़की झिल्ली के बेसल मोड़ को उजागर करने के लिए निरंतर चूषण-सिंचाई रखें (चित्रा 3 बी)।
  5. रिसीवर पैकेज़ को ठीक करें। रिसीवर के लिए पर्याप्त बड़ी जेब बनाने के लिए कपाल पार्श्विका मांसपेशी को अलग करें। मांसपेशियों की जेब में आंतरिक रिसीवर पैकेज रखें और इसे फिक्सेशन सीवन के साथ ठीक करें।
  6. इलेक्ट्रोड सरणी डालें, जो एक मांसपेशियों की जेब में तय रिसीवर से जुड़ा हुआ है, एक तेज माइक्रोसर्जिकल चाकू के साथ गोल खिड़की झिल्ली को खोलकर और कोक्लेया के मोडियोलस के संबंध में धीरे-धीरे, लगातार और लगातार माइक्रो फोर्सप्स का उपयोग करके सरणी को सम्मिलित करें (चित्रा 3 सी)। एक अवशोषक सीवन 2-0 के साथ सर्जिकल चीरा को सीवन करें।
  7. ईकैप माप
    नोट: सेटअप मेस्ट्रो सॉफ्टवेयर के साथ एक पीसी से बना है जो उत्तेजना डिवाइस (मैक्स प्रोग्रामिंग इंटरफेस) और सीआई कॉइल के माध्यम से रोगी के कॉक्लियर इम्प्लांट (सीआई) से जुड़ा हुआ है।
    1. चुंबकीय रूप से सीआई कॉइल को त्वचा के माध्यम से सीआई रिसीवर से कनेक्ट करें। सीआई की अखंडता की पुष्टि करें और सीआई के टेलीमेट्री फ़ंक्शन का उपयोग करके ईकैप माप से पहले सभी चैनलों के लिए इलेक्ट्रोड प्रतिबाधा की जांच करें, जो मैस्ट्रो सॉफ्टवेयर द्वारा स्वचालित रूप से आयोजित किया जाता है (चित्रा 4 ए, बी)।
    2. 19 पहले वर्णित के रूप में ईसीएपी माप का संचालन करें। ईसीएपी मॉड्यूल का चयन करें, उत्तेजना के लिए सभी 12 इलेक्ट्रोड चुनें, और इलेक्ट्रोड के ईसीएपी परीक्षणों के पूरा होने की प्रतीक्षा करें। ईसीएपी प्रतिक्रियाओं को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले सॉफ़्टवेयर और उत्तेजना डिवाइस के लिए सामग्री की तालिका देखें। 30 μs चरण अवधि के द्विध्रुवीय उत्तेजनाओं का उपयोग करके ECAP माप के लिए सभी 12 इलेक्ट्रोड को उत्तेजित करें, जिसमें एक वैकल्पिक-ध्रुवीयता प्रतिमान, औसतन 25 पुनरावृत्तियों और 45.1 दालों / s की उत्तेजना दर है।

3. पोस्टऑपरेटिव देखभाल

  1. बेहोश आंदोलन के कारण नुकसान से बचने के लिए मिनी-सुअर की निगरानी करते रहें जब तक कि यह उरोस्थि पुनरावृत्ति बनाए रखने के लिए पर्याप्त चेतना प्राप्त न कर ले। हाइपोथर्मिया को रोकने के लिए थर्मोस्टैटिक रूप से विनियमित हीटिंग पैड पर मिनीपिग डालें।
  2. मिनी-सुअर को अकेले अपने घर के पिंजरे में वापस रखें।
  3. 7 दिनों के लिए पोस्टऑपरेटिव संक्रमण को रोकने के लिए एंटीबायोटिक दवाओं को इंजेक्ट करें।
  4. वेस्टिबुलर चोट के लक्षणों के लिए मिनी-पिग की जांच करें जैसे कि निस्टागमस, चक्कर लगाना, या लुढ़कना।

4. पोस्टऑपरेटिव सीटी स्कैन

  1. एनेस्थीसिया को प्रेरित करने के लिए 3% सोडियम पेंटोबार्बिटल 1 मिलीलीटर /किग्रा, और 0.1 मिलीलीटर / किग्रा सल्फोराफेन के इंट्रामस्क्युलर इंजेक्शन को मिनीपिग में प्रशासित करें। इसे गर्म रखने के लिए 37 डिग्री सेल्सियस वार्मिंग प्लेट का उपयोग करें। 3 या 5 मिनट के बाद, एक सीटी स्कैन आयोजित किया जा सकता है।
  2. इलेक्ट्रोड सरणी की सही स्थिति की पुष्टि करने के लिए, ऑपरेशन के 1 सप्ताह बाद टिलेटामाइन और ज़ोलाज़ेपाम के साथ मिनी-सुअर को नार्कोटाइज़ करें। 3 डी स्लाइसर छवि कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म का उपयोग करके सीटी स्कैन और 3 डी पुनर्निर्माण20 करें ( सामग्री की तालिका देखें)। सीटी के DICOM डेटा आयात करें और CI की 3D छवियों को प्राप्त करने के लिए वॉल्यूम रेंडरिंग मॉड्यूल का संचालन करें।

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Representative Results

सीआई की अखंडता (चित्रा 4 ए) और प्रतिबाधा (चित्रा 4 बी) की पुष्टि मेस्ट्रो सॉफ्टवेयर द्वारा की गई थी। ईसीएपी परिणामों से पता चला है कि सभी 12 इलेक्ट्रोड ने अच्छी तंत्रिका प्रतिक्रियाओं (चित्रा 4 सी) का प्रदर्शन किया, जिसका अर्थ है कि इलेक्ट्रोड सरणी कोक्लियर अक्ष से अच्छी तरह से जुड़ी हुई थी और श्रवण तंत्रिका को उत्तेजित करती थी। चित्रा 5 दाहिने कोक्लेया में पोस्टऑपरेटिव 3 डी पुनर्निर्मित इलेक्ट्रोड कॉइल को दर्शाता है। सरणी मुड़ी या अव्यवस्थित नहीं हुई। इलेक्ट्रोड सरणी को कोक्लेया (चित्रा 5 ए) के बेसल मोड़ में कुंडलित किया गया था, और इलेक्ट्रोड को हरे रंग में प्रस्तुत किया गया है (चित्रा 5 बी)। 3 डी पुनर्निर्माण दर्शाता है कि इलेक्ट्रोड सरणी कोक्लेया (चित्रा 5 सी) में सर्पिल रूप से कुंडलित किया गया था।

Figure 1
चित्रा 1: कोक्लेया की सर्जिकल स्थिति और सतह प्रक्षेपण। एनेस्थेटाइज्ड सुअर बाएं पार्श्व स्थिति में था। सफेद डैश्ड सर्कल कोक्लेया की सतह प्रक्षेपण को दर्शाता है: ईयरलोब के स्तर पर पीछे के ऑरिकुलर सल्कस के पीछे 1 सेमी पीछे। स्केल पट्टी = 2 सेमी . कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2: कॉर्टिकल मास्टोइडेक्टोमी। (ए) एक पोस्टोरिकुलर चीरा बनाएं और मास्टोइड हड्डी की सतह को उजागर करने के लिए चमड़े के नीचे के ऊतक, पैरोटिड ग्रंथि और स्टर्नोक्लेडोमास्टोइड मांसपेशियों को विभाजित करें। (बी) मास्टोइड हड्डी पर कोक्लेया की सतह प्रक्षेपण पर मास्टोइड ड्रिल करें। (सी) ईएसी और चेहरे की तंत्रिका के ऊर्ध्वाधर खंड को उजागर करें। (डी) ईएसी की त्वचा को प्रकट करने के लिए पीछे के ईएसी के आसपास की हड्डी को ड्रिल करें। स्केल सलाखों = (ए) 1 सेमी, (बी, सी) 0.5 सेमी, (डी) 0.1 सेमी। संक्षिप्त नाम: ईएसी = बाहरी श्रवण नहर। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 3
चित्र 3: टाइम्पैनम को उजागर करना। (ए) ईएसी की त्वचा को आगे बढ़ाएं और टाइम्पैनम को उजागर करें। मध्य कान, इंकस, स्टेप्स के साथ-साथ खिड़की के आला के चारों ओर के स्थलों को स्पष्ट रूप से दिखाई देना चाहिए। (बी) गोल खिड़की आला को हटा दें और गोल खिड़की झिल्ली को उजागर करें। (सी) गोल खिड़की झिल्ली के माध्यम से इंट्राऑपरेटिव इलेक्ट्रोड डालें। स्केल सलाखों = (ए) 0.5 सेमी, (बी) 0.2 सेमी, (सी) 0.1 सेमी। संक्षिप्त नाम: ईएसी = बाहरी श्रवण नहर। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 4
चित्र 4: सीआई की टेलीमेट्री और 12 इलेक्ट्रोड के ईसीएपी परिणाम। (ए) सीआई का अखंडता परीक्षण। (बी) इलेक्ट्रोड पर प्रतिबाधा परीक्षण। (सी) सभी 12 इलेक्ट्रोड के ईसीएपी परिणाम। संक्षेप: सीआई = कॉक्लियर इम्प्लांट; ईसीएपी = यौगिक क्रिया क्षमता उत्पन्न करता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 5
चित्रा 5: इलेक्ट्रोड का पोस्टऑपरेटिव सीटी 3 डी पुनर्निर्माण (कॉन्सर्टो एफ 28 के इलेक्ट्रोड)। (ए) इलेक्ट्रोड सरणी कोक्लेया के बेसल मोड़ में कुंडलित किया जाता है। (बी) इलेक्ट्रोड हरे रंग में प्रस्तुत किए जाते हैं। (सी) 3 डी पुनर्निर्माण दर्शाता है कि इलेक्ट्रोड सरणी कोक्लेया में सर्पिल रूप से कुंडलित है। स्केल बार = 10 मिमी . कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

दुनिया की लगभग 15% आबादी में कुछ हद तक सुनवाई हानि है, और 5% से अधिक में सुनवाई हानि21 को अक्षम किया गया है। सीआई प्रावधान गंभीर और गहन सेंसरिन्यूरल श्रवण हानि वाले वयस्क और बाल रोगियों दोनों के लिए सबसे कुशल उपचार है। पिछले 2 दशकों में पहले सफल इम्प्लांटेबल क्रैनियल तंत्रिका उत्तेजक के रूप में, सीआई ने श्रवण हानि वाले हजारों लोगों को ध्वनि की दुनिया में लौटने और (फिर से) मुख्यधारा के समाज में एकीकृत करने का अवसर प्रदान किया है। भले ही सीआई अब अपनी मूल उपस्थिति और कार्य से बहुत अलग हैं, सीआई अनुसंधान में अभी भी मनुष्यों के समान एक बड़े पशु मॉडल का अभाव है। एक किफायती और सुलभ बड़ा पशु मॉडल महत्वपूर्ण इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल और हिस्टोपैथोलॉजिकल जानकारी प्रदान करेगा जो मनुष्यों से सीधे प्राप्त करना आसान या नैतिक नहीं है।

सीआई के आधार पर कई बायोइलेक्ट्रिकल उपचार वर्तमान में जांच की जा रही है। गुओ एट अल .22 ने पाया कि सीआई के माध्यम से विद्युत-ध्वनिक उत्तेजना तंत्रिका स्टेम कोशिकाओं को न्यूरॉन्स में प्रसार और अंतर करने के लिए बढ़ावा दे सकती है। इसके अलावा, विकास हार्मोन23, ग्लियल सेल लाइन-व्युत्पन्न न्यूरोट्रॉफिक कारक (जीडीएनएफ) 24, और मस्तिष्क-व्युत्पन्न न्यूरोट्रॉफिक कारक (बीडीएनएफ) 25 जैसे कई कारक न्यूराइट विस्तार को बढ़ावा देने या एसजीएन की जीवित रहने की दर को बढ़ाने के लिए साबित हुए हैं। ये परिणाम एसजीएन अपघटन वाले रोगियों को आशा दे सकते हैं, जो सीआई उपयोग से लाभ नहीं उठा सकते हैं।

फिर भी, आशाजनक शोध जो ऊपर उल्लिखित सीआई प्रदर्शन में सुधार कर सकता है , विट्रो में या छोटे पशु मॉडल पर किया जाता है। जीवित मनुष्यों पर उनका संचालन करने से पहले बड़े पशु मॉडल पर प्रयोग किए जाने चाहिए। इस प्रकार, यहां वर्णित प्रोटोकॉल दर्शाता है कि बामा मिनी-पिग में कॉक्लियर प्रत्यारोपण कैसे किया जाए। इस पशु मॉडल का उपयोग करने का बड़ा लाभ यह है कि जानवरों में उन्हीं उपकरणों का अध्ययन किया जा सकता है जो मनुष्यों में उपयोग किए जाते हैं, यानी, उपकरणों या खुराक को ऊपर या नीचे करने की आवश्यकता नहीं है।

गिनी सूअरों या चूहों में कॉक्लियर प्रत्यारोपण के विपरीत, जहां अनायास सांस लेने वाले जानवर में सामान्य संज्ञाहरण पर्याप्त है, बामा मिनी-सूअरों में कॉक्लियर प्रत्यारोपण ऑपरेशन के समय और प्रोटोकॉल के मामले में मनुष्यों के समान है। टिलेटामाइन और ज़ोलाज़ेपम को 10-15 मिलीग्राम / किग्रा की खुराक के साथ इंट्रामस्क्युलर रूप से इंजेक्ट किया गया था। एनेस्थीसिया के सफल प्रेरण के बाद, एंडोट्राचेल इंटुबैशन और आइसोफ्लोरेन के साथ वेंटिलेटर-सहायता प्राप्त श्वसन इंट्राऑपरेटिव रूप से संज्ञाहरण की गहराई सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक थे।

गोल विंडो को सफलतापूर्वक उजागर करने के लिए दो प्रमुख चरण हैं। पहला सर्जरी के दौरान जानवर की स्थिति है। पार्श्व स्थिति में जानवर की गर्दन के नीचे एक कुशन रखने से मास्टोइड हड्डी को स्पष्ट रूप से उजागर करने में मदद मिलती है। दूसरा मास्टोइड की सतह पर कोक्लेया के प्रक्षेपण क्षेत्र को निर्धारित करना है, जो ईयरलोब के स्तर पर पश्चवर्ती ऑरिकुलर सल्कस के 1 सेमी पीछे स्थित है (चित्रा 1)। इस साइट पर मास्टोइड ड्रिलिंग ईएसी और चेहरे की तंत्रिका तक आसान पहुंच को सक्षम बनाता है।

दो महत्वपूर्ण शारीरिक स्थलों, ईएसी और चेहरे की तंत्रिका का ऊर्ध्वाधर खंड, मध्य कान की पहचान करने में सहायक होते हैं। चेहरे की तंत्रिका लाल या पीली दिखाई देती है, जबकि ईएसी की त्वचा नीली दिखाई देती है (चित्रा 2 डी)। किसी को पीछे की हड्डी ईएसी को हटा देना चाहिए और टाइम्पैनम को प्रकट करने के लिए ईएसी की त्वचा को सावधानीपूर्वक आगे बढ़ाना चाहिए। गोल खिड़की आला गोल खिड़की झिल्ली को आश्रय देती है (चित्रा 3 ए)। ड्रिल के साथ आला को हटाने से झिल्ली उजागर होती है (चित्रा 3 बी)। चेहरे की तंत्रिका गोल खिड़की झिल्ली को अवरुद्ध कर सकती है, इस स्थिति में झिल्ली को उजागर करने के लिए चेहरे की तंत्रिका को काटा जाना चाहिए। चेहरे की तंत्रिका को काटने से बड़े पैमाने पर रक्तस्राव होता है और सर्जिकल दृश्य अस्पष्ट हो जाता है। द्विध्रुवी जमावट का उपयोग रक्तस्राव को रोकने के लिए किया जाना चाहिए। मनुष्यों में कॉक्लियर इम्प्लांटेशन सर्जरी के विपरीत, जिसमें प्रत्यारोपण खोपड़ी पर एक हड्डी नाली में तय किया जाता है, हमने प्रत्यारोपण को मांसपेशियों की जेब में तय किया क्योंकि एक मिनी-सुअर की खोपड़ी मानव की तुलना में पतली होती है। खोपड़ी के शीर्ष पर रिसीवर को ठीक करने से दोनों तरफ टकराव के कारण नुकसान से बचना चाहिए, क्योंकि सूअर अक्सर अपने पिंजरे को अपने सिर के किनारों से रगड़ते हैं।

यहां वर्णित प्रक्रिया को नए प्रकार के सरणियों में अनुसंधान के लिए और सीआई के साथ संयुक्त बायोथेरेपी और जीन थेरेपी में लागू किया जा सकता है। इस शोध में उपयोग किए जाने वाले सूअरों की सामान्य सुनवाई के कारण, ध्वनि की ओर पोस्टऑपरेटिव प्रतिक्रियाओं का निरीक्षण करना मुश्किल है (उदाहरण के लिए, भोजन के लिए एक सीटी)। भविष्य के शोध के विषय के रूप में, हम सीआई द्वारा प्रेषित ध्वनि के लिए सूअरों की प्रतिक्रियाओं का निरीक्षण करने के तरीकों की एक श्रृंखला स्थापित करना चाहते हैं।

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Disclosures

लेखक घोषणा करते हैं कि उनके पास हितों का कोई टकराव नहीं है।

Acknowledgments

इस अध्ययन को चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (नंबर 81970890) और चोंगकिंग वैज्ञानिक अनुसंधान संस्थान प्रदर्शन प्रोत्साहन परियोजना (संख्या 19540) से अनुदान द्वारा वित्त पोषित किया गया था। हम एमईडी-ईएल कंपनी के आनंदन धनसिंह और झी शू को उनके समर्थन के लिए धन्यवाद देते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
0.5 mm diamond burr
1 mm diamond burr
5 mm diamond burr
2-0 suture silk
3D Slicer image computing platform 3D reconstruction of CT image
Alcohol
Bipolar cautery
Bipolar electrocoagulation Stop bleeding
CI designed for human use (CONCERTO FLEX28) MED-EL  Concerto F28
Dressing forceps
ECG monitor
Iodine tincture
Isoflurane 3.6 mL/h
Laryngoscope
MAESTRO Software MED-EL Measure ECAP responses
Micro forceps
Micro spatula
Mosquito forceps
Needle holder
Needle probe
Negative pressure suction device
Otological surgical instruments 
Respiratory Anesthesia Machine
Scalpel with blade No. 15
Scissors
Shaver
Stimulation device (MAX Programming Interface) MED-EL Measure ECAP responses
Surgery microscope Leica
Surgical drill
Surgical Power Device
Tiletamine and zolazepan 10-15 mg/kg
Tissue forceps
Trachea cannula

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References

  1. World Health Organization. World report on hearing. World Health Organization. , Geneva, Switzerland. Available from: https://www.who.int/publications/i/item/world-report-on-hearing (2021).
  2. Lee, S. Y., et al. Natural course of residual hearing preservation with a slim, modiolar cochlear implant electrode array. American Journal of Otolaryngology. 43 (2), 103382 (2022).
  3. Lorens, A., et al. Binaural advantages in using a cochlear implant for adults with profound unilateral hearing loss. Acta Oto-Laryngologica. 139 (2), 153-161 (2019).
  4. Lally, J. W., Adams, J. K., Wilkerson, B. J. The use of cochlear implantation in the elderly. Current Opinion in Otolaryngology & Head and Neck Surgery. 27 (5), 387-391 (2019).
  5. Rhodes, R. M., Tsai Do, B. S. Future of implantable auditory devices. Otolaryngologic Clinics of North America. 52 (2), 363-378 (2019).
  6. Colesa, D. J., et al. Development of a chronically-implanted mouse model for studies of cochlear health and implant function. Hearing Research. 404, 108216 (2021).
  7. Toulemonde, P., et al. Evaluation of the efficacy of dexamethasone-eluting electrode array on the post-implant cochlear fibrotic reaction by three-dimensional immunofluorescence analysis in Mongolian gerbil cochlea. Journal of Clinic Medicine. 10 (15), 3315 (2021).
  8. King, J., Shehu, I., Roland, J. T., Svirsky, M. A., Froemke, R. C. A physiological and behavioral system for hearing restoration with cochlear implants. Journal of Neurophysiology. 116 (2), 844-858 (2016).
  9. Chen, M., Min, S., Zhang, C., Hu, X., Li, S. Using extracochlear multichannel electrical stimulation to relieve tinnitus and reverse tinnitus-related auditory-somatosensory plasticity in the cochlear nucleus. Neuromodulation. , (2021).
  10. Yi, H., et al. Miniature pigs: A large animal model of cochlear implantation. American Journal of Translational Research. 8 (12), 5494-5502 (2016).
  11. Vollmer, M., Beitel, R. E., Schreiner, C. E., Leake, P. A. Passive stimulation and behavioral training differentially transform temporal processing in the inferior colliculus and primary auditory cortex. Journal of Neurophysiology. 117 (1), 47-64 (2017).
  12. Sunwoo, W., Delgutte, B., Chung, Y. Chronic bilateral cochlear implant stimulation partially restores neural binaural sensitivity in neonatally-deaf rabbits. The Journal of Neuroscience. 41 (16), 3651-3664 (2021).
  13. Mantokoudis, G., et al. Lamb temporal bone as a surgical training model of round window cochlear implant electrode insertion. Otology & Neurotology. 37 (1), 52-56 (2016).
  14. de Abajo, J., et al. Effects of implantation and reimplantation of cochlear implant electrodes in an in vivo animal experimental model (Macaca fascicularis). Ear and Hearing. 38 (1), 57-68 (2017).
  15. Johnson, L. A., Della Santina, C. C., Wang, X. Temporal bone characterization and cochlear implant feasibility in the common marmoset (Callithrix jacchus). Hearing Research. 290 (1-2), 37-44 (2012).
  16. Yin, P., Li, S., Li, X. J., Yang, W. New pathogenic insights from large animal models of neurodegenerative diseases. Protein & Cell. , (2022).
  17. Yu, S. M., Wang, C. W., Zhao, D. M., Zhang, Q. C., Pei, D. Z. Raising and pathogen purification of Chinese experimental mini-pig. Laboratory Animal Science and Administration. 20, 44-46 (2003).
  18. Guo, W., et al. The morphology and electrophysiology of the cochlea of the miniature pig. The Anatomical Record. 298 (3), 494-500 (2015).
  19. Christov, F., et al. Electric compound action potentials (ECAPs) and impedances in an open and closed operative site during cochlear implantation. Cochlear Implants International. 20 (1), 23-30 (2019).
  20. Zhong, L. L., et al. Inner ear structure of miniature pigs measured by multi-planar reconstruction techniques. American Journal of Translational Research. 10 (3), 709-717 (2018).
  21. The Lancet. Hearing loss: An important global health concern. The Lancet. 387 (10036), 2351 (2016).
  22. Guo, R., et al. Cochlear implant-based electric-acoustic stimulation modulates neural stem cell-derived neural regeneration. Journal of Materials Chemistry B. 9 (37), 7793-7804 (2021).
  23. Gabrielpillai, J., Geissler, C., Stock, B., Stöver, T., Diensthuber, M. Growth hormone promotes neurite growth of spiral ganglion neurons. Neuroreport. 29 (8), 637-642 (2018).
  24. Li, H., et al. Guided growth of auditory neurons: Bioactive particles towards gapless neural - electrode interface. Biomaterials. 122, 1-9 (2017).
  25. Wille, I., et al. Development of neuronal guidance fibers for stimulating electrodes: Basic construction and delivery of a growth factor. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 10, 776890 (2022).

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चिकित्सा अंक 185
लघु सुअर: कॉक्लियर इम्प्लांट अनुसंधान के लिए एक बड़ा पशु मॉडल
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Ji, X., Luo, Y., Guo, W., Ji, F., Yuan, S., Xu, L., Chen, W. The Miniature Pig: A Large Animal Model for Cochlear Implant Research. J. Vis. Exp. (185), e64174, doi:10.3791/64174 (2022).

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