Endoskopische Ballondilatation der Eustachischen Röhre über den weichen Gaumenzugang bei Miniaturschweinen

Zusammenfassung

In dieser Studie stellen wir ein Protokoll vor, um einen Ansatz der Eustachischen Röhrenchirurgie über den weichen Gaumen bei Miniaturschweinen zu untersuchen. Der chirurgische Eingriff ist einfach, mit kurzer Operationszeit und die Wundheilung ist schnell; Es ist daher eine gute Wahl für Eingriffe wie die Ballondilatation der Eustachischen Röhre.

Zusammenfassung

Die Eustachische Röhre (ET) ist eines der komplexesten Organe des menschlichen Körpers, und ihre Funktionsstörung kann zu einer Vielzahl von Krankheiten führen. In den letzten Jahren hat sich eine wachsende Zahl von Wissenschaftlern dafür entschieden, ET-bezogene Studien mit großen Versuchstieren wie Miniaturschweinen oder Schafen durchzuführen, die vielversprechende Ergebnisse lieferten. In der Regel werden konventionelle endoskopische Eingriffe bei großen Versuchstieren durch den nasalen Zugang durchgeführt. Aufgrund der länglichen und engen Nasenhöhle bei diesen Tieren sind transnasale Operationen jedoch eine Herausforderung.

Um dieses Problem anzugehen, untersuchten wir einen ET-chirurgischen Ansatz über den weichen Gaumen. Das Tier wurde in Rückenlage gebracht. Nach endotrachealer Intubation unter Vollnarkose wurde ein Mundöffner verwendet, um den oberen Gaumen vollständig freizulegen. Zur Anästhesie des Bereichs wurde eine lokale Infiltration mit verdünnter Nebennierenflüssigkeit durchgeführt. Anschließend wurde mit einem Sichelmesser ein Längsschnitt in den weichen Gaumen an der Schnittstelle zwischen weichem und hartem Gaumen vorgenommen. Nach der Blutstillung wurde ein Endoskop in die Nasopharynxhöhle eingeführt, das die Visualisierung der Rachenöffnung des ET an der hinteren Seitenwand der Nasenhöhle ermöglichte.

Anschließend wurde ein spezieller Drücker verwendet, um einen Ballon in ET einzuführen. Der Ballon wurde aufgeblasen, 2 Minuten lang bei 10 bar gehalten und dann entfernt. Der Schnitt im weichen Gaumen wurde dann vernäht, um die richtige Ausrichtung zu gewährleisten. Der weiche Gaumen heilte nach der Operation gut ab. Dieser chirurgische Ansatz eignet sich für ET-bezogene Eingriffe bei großen Versuchstieren (z. B. Miniaturschweine, Schafe und Hunde). Der chirurgische Eingriff ist einfach, mit einer kurzen Operationszeit, und die Wundheilung erfolgt schnell. Unter der Endoskopie ist die Rachenöffnung des ET sichtbar und daher eine gute Wahl für Eingriffe wie die Ballondilatation des ET.

Einleitung

Die Eustachische Röhre (ET), eines der komplexesten Organe des menschlichen Körpers, ist ein lebenswichtiger Bestandteil des Mittelohrs und spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung seiner physiologischen Funktion¹. Die physiologischen Funktionen der ET^{sind wie folgt 2,3}: Erstens gleicht sie den Druck im Mittelohr aus. Wenn sich durch den Gasaustausch mit der Schleimhaut ein Unterdruck im Mittelohr bildet, öffnet sich die ET intermittierend, um den Druck mit dem Atmosphärendruck auszugleichen. Dies ist unerlässlich, um die Bedingungen mit der niedrigsten Impedanz im Schallübertragungssystem des Mittelohrs aufrechtzuerhalten und eine möglichst effektive Schallübertragung zum Innenohr zu gewährleisten. Zweitens erleichtert es den Abfluss von Schleim vom Mittelohr in den Nasopharynx und verhindert so die Ansammlung von Flüssigkeiten und die Entwicklung einer sekretorischen Mittelohrentzündung. Drittens hat es eine schützende Funktion. Unter normalen Bedingungen bleibt die ET die meiste Zeit geschlossen, wodurch das Eindringen von Nasopharynxsekreten oder Krankheitserregern in das Mittelohr verhindert wird. Das Tensid, das von der Schleimhaut des ET abgesondert wird, hemmt auch die mikrobielle Infektion.

Bluestone und Beery⁴ glauben, dass das ET auch einen dünnen Halseffekt hat, ähnlich wie ein Kolben, was auch ein Mechanismus ist, der die schützende Wirkung des ET zeigt. Viertens hat es eine Schallschutzfunktion. Im geschlossenen Zustand verhindert das ET, dass Atem- und Schluckgeräusche der Atemwege in das Mittelohr gelangen, wodurch eine Beeinträchtigung des Gehörs vermieden wird. Die oben genannten physiologischen Funktionen sind eng mit der komplexen anatomischen Struktur des ET verbunden. Derzeit ist bekannt, dass die Gesamtlänge des menschlichen ET etwa 31-40 mm beträgt, mit einer durchschnittlichen Länge von 36 mm. Anatomisch wird es in den knöchernen Teil, den Isthmus und den knorpeligen Teil unterteilt. Bei Erwachsenen ist die ET in der horizontalen Position in einem Winkel von 30-40° geneigt und hat in der sagittalen Position einen Winkel von ca. 45°. Die knöchernen und knorpeligen Teile bilden keine Linie, sondern haben einen Winkel von ~160°. Das ET dient als Kanal zwischen dem Nasopharynx und dem Mittelohr. Seine Struktur umfasst den ET-Knorpel, der an der Schädelbasis befestigt ist, den Musculus tensor veli palatini, den Musculus levator veli palatini, den Musculus salpingopharyngeus, die Drüsen um die Eustachische Röhre und verschiedene epitheliale Komponenten.

Eine ET-Dysfunktion kann zu verschiedenen Krankheiten führen, wie z. B. einer abnormalen ET-Öffnung, einer ET-Blockade ^5,6 und einer ET-Druckverletzung. Eine abnormale ET-Öffnung kann zu Symptomen wie Tinnitus und Autophonie führen. Eine ET-Blockade kann die Beatmungs- und Drainagefunktionen des Mittelohrs beeinträchtigen und zu Krankheiten wie sekretorischer Mittelohrentzündung oder Cholesteatom führen. Eine ET-Druckverletzung kann eine Aerotitis media verursachen.

Kleine Tiere werden häufig in Studien zu ET verwendet, darunter Mäuse ^7,8,9, Ratten^10,11, Meerschweinchen 12,13,14, Streifenhörnchen 15,16,17,18 und Kaninchen ^19,20. Diese Tiere sind kostengünstig, vermehren sich schnell und sind einfach zu handhaben. Nach vielen Jahren der Forschung wurden erhebliche Fortschritte bei der Untersuchung der ET-Struktur, der physiologischen Funktionen und der pathologischen Modelle mit diesen Tieren erzielt. Es wird erwartet, dass sie auch in Zukunft eine wichtige Wahl für die ET-Forschung bleiben.

Die Tatsache, dass das ET ein sehr kleines Volumen im Körper des Tieres hat und dass es bei kleinen Versuchstieren noch kleiner ist, ist jedoch ein großes Hindernis für die Forscher. Die Struktur und einige Funktionen von ET bei diesen Tieren unterscheiden sich stark von denen beim Menschen, was ihre Anwendung im Bereich der ET-Forschung einschränkt. In den letzten Jahren haben immer mehr Wissenschaftler große Versuchstiere wie Zwergschweine oder Schafe für die Forschung im Zusammenhang mit der ET 21,22,23,24,25 verwendet. Sie haben herausgefunden, dass diese großen experimentellen Tiermodelle besser für ET-Studien geeignet sind.

Pracy et ^al.24 entdeckten, dass die ET- und Mittelohrstrukturen von Miniaturschweinen denen des Menschen sehr ähnlich sind, mit nahezu identischen Längen und ähnlichen Verläufen. Diese Erkenntnis deckt sich mit den vorläufigen Ergebnissen unserer Forschungsgruppe²³. Einige Wissenschaftler haben auch nicht-menschliche Primaten verwendet, wie z.B. Affen²⁶ und Rhesusaffen 27,28,29. Ihre Eustachischen Röhren sind anatomisch, physiologisch und genetisch dem Menschen näher. Es ist jedoch unbestreitbar, dass diese Tiere teuer und schwer zu beschaffen sind und in einigen Fällen kleinere Körpergrößen haben können, was chirurgische Eingriffe erschwert. Diese Eigenschaften tragen dazu bei, dass diese Tiere in der medizinischen Forschung nur begrenzt eingesetzt werden können.

Die Verwendung von großen Versuchstieren für die ET-Forschung hat sich in letzter Zeit zu einem Hotspot auf diesem Gebiet entwickelt. In der Vergangenheit wurde für die ET-Forschung der konventionelle endoskopische transnasale Zugang verwendet, bei dem die Eustachische Röhre nach Erreichen des Nasopharynx freigelegt wurde, gefolgt von essentiellen Eingriffen. Dieser Prozess ahmt die menschliche ET-Chirurgie sehr nach. Die anatomischen Eigenschaften der Nasenhöhle und des Schädels bei Großtieren unterscheiden sich jedoch von denen beim Menschen. Dies kann zu Herausforderungen wie einer verlängerten Operationsdauer, spürbaren Kollateralschäden und Ermüdung des Chirurgen während der transnasalen Operation führen. Diese Probleme können sich möglicherweise auf die ET-Forschung auswirken. Um dieses Problem anzugehen, hat unsere Forschungsgruppe die ET-Chirurgie über den Soft-Gaumen-Ansatz erforscht und den chirurgischen Prozess verfeinert, der im Folgenden vorgestellt wird.

Protokoll

Diese Studie wurde in Übereinstimmung mit den Richtlinien für die Pflege und Verwendung von Versuchstieren der National Institutes of Health durchgeführt und von der Ethikkommission für Tierversuche des PLA General Hospital genehmigt.

1. Aufbereitung von chirurgischen Instrumenten

1. Mundöffner (Abbildung 1)
   1. Stellen Sie die Öffnungsvorrichtung aus einem Edelstahlstab mit einem Durchmesser von 2 mm her und schweißen Sie die Verbindung zusammen.
   2. Achten Sie darauf, dass der Außenrahmen eine rechteckige Form mit einer Länge von 30 cm und einer Breite von 20 cm hat. Schweißen Sie zwei Metallringe aus Edelstahl mit einem Durchmesser von 1 cm in der Mitte der kurzen Seite des Rahmens.
   3. Verbinden Sie zwei gleichseitige dreieckige Metallrahmen aus Edelstahl mit einer Höhe von 7 cm durch Federn mit einer Länge von ~3 cm mit den Metallringen. Führen Sie den Ober- und Unterkiefer des Miniaturschweins durch die beiden Dreiecke und befestigen Sie die Backen daran. Die dreieckigen Metallringe trennen unter Einwirkung der Federkraft den Ober- und Unterkiefer des Miniaturschweins und legen den Operationsbereich am weichen Gaumen frei.
2. Retraktor (Abbildung 2)
   1. Ändern Sie den Aufroller an der Basis des in der Materialtabelle gezeigten Originals. Stellen Sie den Winkel der beiden Kanten des ursprünglichen Retraktors auf den in Abbildung 2 gezeigten Winkel ein, um das Öffnen des Schnitts zu erleichtern.
3. Ballonschieber (Abbildung 3)
   1. Modifizieren Sie den in dieser Studie verwendeten Drücker an der Basis des Originaldrückers. Schneiden Sie einen Teil der Oberseite des Drückers ab, halten Sie ihn ~3 mm und stellen Sie das Ende auf 140° ein, um das Einschieben des Ballons in die Eustachische Röhre zu erleichtern.
      HINWEIS: Andere chirurgische Instrumente sind in der Materialtabelle aufgeführt.

2. Versuchstiere und Anästhesie

1. Wählen Sie gesunde, 10 Monate alte, weibliche Bama-Schweine mit einem Gewicht von 25 kg aus und fasten Sie sie 1 Tag vor dem Eingriff.
2. Verabreichen Sie Tiletamin und Zolazepam durch intramuskuläre Injektion in einer Dosierung von 10-15 mg/kg.
3. Legen Sie das Schwein in Rückenlage auf den Operationstisch, intubieren Sie die Luftröhre, schließen Sie das Schwein an ein Beatmungsgerät an und halten Sie die Anästhesie mit Isofluran bei einer Flussrate von 2 l/min aufrecht. Überwachen Sie den Blutsauerstoffgehalt (>90 %), die Atemfrequenz (15-20/min) und die Herzfrequenz (60-120 Schläge/min)³⁰. Überprüfen Sie, ob der Hornhautreflex verschwunden ist, um eine erfolgreiche Anästhesie zu bestätigen, und verwenden Sie medizinisches Klebeband, um die Augen geschlossen zu halten, um Trockenheit zu vermeiden.

3. Chirurgische Eingriffe (Abbildung 4)

1. Verwenden Sie einen Mundöffner (Abbildung 1), um den Oberkiefer nach unten an der Unterkante des Mundöffners zu fixieren. Binden Sie die Zunge zusammen mit dem Unterkiefer und hängen Sie sie am oberen Rand des Mundöffners nach oben. Befestigen Sie die Zungenspitze mit steriler Gaze am Unterkiefer. Öffnen Sie das Maul des Schweins vollständig und legen Sie den oberen Gaumen bis zu 3 cm hinter der Verbindung von weichem und hartem Gaumen frei.
2. Desinfizieren Sie die Mundhöhle und die umgebende Haut mit Jod, insbesondere die Verbindung von weichem und hartem Gaumen. Legen Sie ein steriles Abdecktuch auf und schließen Sie ein 0°-Endoskop von 14 cm Länge und 3 mm Durchmesser an ein hochauflösendes Kamerasystem an.
3. Unter der Beleuchtung und Führung des Endoskops erreichen Sie mit dem Zeigefinger die Verbindung zwischen weichem und hartem Gaumen und finden die Position des Schnitts im weichen Gaumen (1 cm hinter dem Übergang, 2-3 mm bis zur chirurgischen Seite der Mediannaht des oberen Gaumens). Verwenden Sie 1 ml Adrenalininjektion mit einer Konzentration von 0,02% für die lokale Infiltration, die die gesamten Schichten des eingeschnittenen weichen Gaumens bedeckt.
4. Verwenden Sie ein Sichelmesser, um an der oben genannten Stelle einen vertikalen Schnitt nach unten zu machen. Ein Gefühl des Durchbruchs zeigt an, dass der weiche Gaumen durchtrennt und die Nasenhöhle erreicht ist. Die Schnittlänge beträgt ca. 5-7 mm.
   HINWEIS: Der Schnitt nach unten sollte vertikal erfolgen, da der weiche Gaumen dick ist, und wenn die Richtung geändert wird, kann er nach innen in die Submukosa der Nasenscheidewand oder nach außen in die Submukosa der Seitenwand der Nasenhöhle schneiden. Unabhängig davon, ob es sich um eine Abweichung nach innen oder außen handelt, kann es schwierig sein, sich in der Submukosa zurechtzufinden, wenn es unter einem Endoskop beobachtet wird.
5. Nach dem Schnitt mit einem selbstgebauten Retraktor (Abbildung 2) aufziehen, einen kleinen Mullstreifen mit einer Adrenalinspritze in einer Konzentration von 0,1 % tränken und sofort in den Schnitt einführen. Beobachten Sie den Schnitt für 2-3 Minuten. Im Allgemeinen gibt es keine offensichtlichen Blutungen, aber wenn die Blutung stark ist und die endoskopische Beobachtung beeinträchtigt, verwenden Sie adrenalingetränkte Mullstreifen, bis die Blutung aufhört.
6. Verwenden Sie den selbstgebauten Retraktor, um den Schnitt vollständig zu öffnen und die tiefen Strukturen des weichen Gaumens freizulegen.
   HINWEIS: Wenn sie vollständig geöffnet ist, kann die Öffnung der Nasenproximalwand endoskopisch gesehen werden. Wenn die Öffnung nicht sichtbar ist, kann der Schnitt zu flach sein oder in die Submukosa der Seitenwand der Nasenhöhle oder in die Submukosa der Nasenscheidewand eingeschnitten haben, was je nach Tiefe des Schnitts weiter angepasst werden kann.
7. Führen Sie das Endoskop in den Schnitt ein, um die Strukturen im hinteren Teil der Nasenhöhle und des Nasopharynx sichtbar zu machen, und die Rachenöffnung der ET wurde untersucht.
   HINWEIS: Die Rachenöffnung der ET befindet sich im Allgemeinen am hinteren Teil der Seitenwand der Nasenhöhle und erscheint als leicht sichelförmige kleine Fissur. Auch die Morphologie des Knorpels der hinteren Wand der Rachenöffnung kann beobachtet werden.
8. Verwenden Sie einen speziell entwickelten Miniatur-Schweineballonschieber (selbstgebaut) (Abbildung 3) oder ein gebogenes Sauggerät, um die Rachenöffnung des ET zu erkunden, bei der es sich um eine tiefere Fissur mit einem Abwärts- und einem Auswärtsweg handelt.
9. Legen Sie einen Ballonkatheter mit einer angelegten Länge von 35,5 cm, einer Ballonlänge von 2 cm und einem Dilatationsdurchmesser von 3 mm auf den Drücker, während Sie die Schrauben festziehen. Nachdem Sie den speziell entwickelten Miniatur-Schweineballonschieber in die ET eingesetzt haben, lösen Sie die Fixierungsschraube, schieben Sie den Ballon vorsichtig hinein, beaufschlagen Sie ihn auf 10 bar und halten Sie ihn 2 Minuten lang aufrecht. Lassen Sie danach den Druck des Ballons ab und ziehen Sie den Ballon zusammen mit dem Drücker langsam heraus.
10. Unter endoskopischer Untersuchung der Rachenöffnung und des Nasopharynx sind nachfolgende Eingriffe durchzuführen, wenn keine starken Blutungen vorliegen. Nachdem Sie den weichen Gaumenschnitt desinfiziert haben, führen Sie die Naht durch, um ihn wieder in Einklang mit der 4# Nylonnaht zu bringen.
    HINWEIS: Es können Nahtmaterial in voller oder teilweiser Dicke verwendet werden. In der Regel sind 1-2 Maschen ausreichend. Die Schleimhaut des Schnittes wird für die richtige Ausrichtung angepasst, um die Wundheilung zu erleichtern.

4. Nachsorge

1. Entfernen Sie den Mundöffner und die Verbandsgaze. Bringen Sie das Schwein in eine seitliche Position, wobei Sie die Zunge aus dem Maul ziehen, um zu verhindern, dass die Zunge nach hinten fällt und die Atemwege blockiert. Überwachen Sie das Tier genau, bis es vollständig wach ist, um Verletzungen durch unbewusste Bewegungen zu vermeiden.
2. Setzen Sie das Miniaturschwein wieder in einen einzelnen Käfig.
3. Verabreichen Sie postoperativ eine Dosis Antibiotika, fasten Sie das Tier 1 Tag lang und verabreichen Sie orale Antibiotika für 6 Tage.

Ergebnisse

In dieser Studie wurde eine Ballondilatation des ET über den weichen Gaumenansatz an 53 Miniaturschweinen durchgeführt, die zur Untersuchung der Wirkung der Ballondilatation auf die ET-Schleimhaut verwendet wurden. Bei allen Versuchstieren wurden erfolgreich Ballons in das ET-Lumen eingeführt und reibungslos dilatiert, und die erwarteten chirurgischen Ziele wurden erreicht. Von den Versuchstieren erholten sich 50 Schweine gut von der Operation, mit vollständiger Wundheilung und erfolgreicher Operation. Die Heilungsrate des Schnittes betrug 94,34%. Eine Woche postoperativ blieben die Nähte intakt und der Schnitt schloss gut (Abbildung 5). Vier Wochen nach der Operation stellten wir bei der Probenentnahme fest, dass die Nähte auf natürliche Weise abgefallen waren und sich die Heilung gut erholte. Es waren fast keine Schnittspuren sichtbar (Abbildung 6). Die weichen Gaumenschnitte der anderen drei Tiere zeigten 1 Woche nach der Operation unterschiedliche Grade der Unheilung, was zur Bildung von weichen Gaumenfisteln führte (Abbildung 7).

Der weiche Gaumenzugang für die ET-Operation erwies sich als praktisch, und es wurde eine gute Sicht auf die Rachenöffnung der ET erreicht. Es führte zu minimalen lokalen Gewebeschäden, kontrollierbaren Blutungen, glatten Ballondilatationsverfahren, kurzer Operationszeit (durchschnittlich 15-20 Minuten) und schneller postoperativer Heilung. Es wurden keine Komplikationen angezeigt.

Abbildung 1: Diagramm eines selbstgebauten Mundöffners in Rahmenbauweise. Die Abmessungen sind in der Abbildung dargestellt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 2: Retraktor. Wenn der Dilatator in den Schnitt eingeführt wird, dehnt die Elastizität der beiden langen Seiten das Gewebe auf beiden Seiten, wodurch der Operationsbereich unterhalb des Schnitts besser freigelegt werden kann. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3: Ballonschieber. Beim Schieben des Metallrings am Heck schiebt der Metallblock im roten Bereich den Ballon aus der Röhre des Drückers in die Eustachische Röhre. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 4: Chirurgischer Ablauf der Ballondilatation der Eustachischen Röhre über den weichen Gaumenzugang. (A) Operationsgebiet und Schnittposition; Die gestrichelte Linie zeigt die Position des Schnitts an. (B) Lokale Infiltration, Injektion von Adrenalin. (C) Einschnitt mit einem Sichelmesser. (D) Morphologie nach der Inzision. (E) Der Schnitt wird durch einen Distraktor gezogen und mit Adrenalin getränkte Gaze wird zur Blutstillung verwendet. (F) Beobachtung der Position der Rachenöffnung von ET durch den weichen Gaumenschnitt; die gestrichelten Umrisse zeigen die Rachenöffnung von ET. (G) Einführen des Endoskops in den Nasopharynx und Freilegung der Rachenöffnung der Eustachischen Röhre; die gestrichelten Umrisse zeigen die Rachenöffnung von ET; (H) Ballonschieber an der Rachenöffnung von ET; Einsetzen des Ballons in das Lumen von ET; der weiße Pfeil zeigt die Rachenöffnung von ET. (I) Druckbeaufschlagung des Ballons für die Erweiterung der Eustachischen Röhre; der weiße Pfeil zeigt die Dilatation von ET an. (J) Naht des Schnittes und Apposition der Schleimhaut. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 5: Eine Woche nach der Operation bei Tieren, die eine Heilung zeigen. Die Naht bleibt intakt und der Schnitt ist gut verheilt. Die gestrichelten Umrisse zeigen den verheilten Schnitt an. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 6: Vier Wochen nach der Operation. Bei der Probenentnahme wird der Schnitt untersucht. Die Nähte sind auf natürliche Weise abgefallen und die Heilung ist ausgezeichnet. Die gestrichelten Umrisse zeigen den verheilten Schnitt an. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 7: Eine Woche nach der Operation bei Tieren, die keine Heilung zeigten. Der Schnitt wurde nicht verschlossen und es bildeten sich eine unregelmäßige Pseudomembran und Fistel auf der Oberfläche, wobei einige Nähte abfielen. Die gestrichelten Umrisse deuteten auf die weiche Gaumenfistel hin. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 8: CT-Scan eines Miniatur-Schweinekopfes (sagittaler Schnitt). (A) Gekrümmte Nasenhöhle. Die gelbe vertikale Linie auf der rechten Seite des Bildes ist der Maßstabsbalken, und die gelbe horizontale Linie darunter ist 5 cm lang und markiert die Länge eines Teils des weichen Gaumens, was darauf hinweist, dass die Länge des weichen Gaumens bei Miniaturschweinen 5 cm überschreitet. (B) Diagramm des endoskopischen Einführens in die Nasenhöhle. Reibung zwischen Endoskopie und Nasenschleimhaut beim Einführen in die Nasenhöhle. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 9: CT-Scan eines Miniatur-Molchkopfes (Querschnitt). (A-C) Normales Miniatur-Schweinekopf-CT, keine hochdichten Schatten in bilateralen Mittelohr- und Mastoidhöhlen (roter Pfeil). (D) Der linke Hamulus des Processus pterygoideus des Zwergschweins A wurde durchtrennt und 3 Monate nach der Operation ein CT-Scan durchgeführt. In der Mastoidhöhle des Mittelohrs wurde kein Schatten mit hoher Dichte gefunden (roter Pfeil). (E) Miniaturschwein B wurde über den weichen Gaumen durch eine Ballondilatation in der linken Eustachischen Röhre erweitert. 3 Monate nach der Operation wurde ein CT-Scan durchgeführt, bei dem kein Schatten mit hoher Dichte in der Mastoidhöhle des Mittelohrs beobachtet wurde (roter Pfeil). (F) Miniaturschwein C wurde einer Kauterisation der linken Eustachischen Röhre unterzogen, und einen Monat nach der Operation wurde ein CT-Scan durchgeführt. Ein erhöhter Dichteschatten (gelber Pfeil) war in der linken Mastoidhöhle des Mittelohrs sichtbar. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Diskussion

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 Innenohrs^dienen 30,31,32. Bemerkenswerte Erfolge wurden bei der Untersuchung der Morphologie, der elektrophysiologischen Eigenschaften, der Entwicklung des Innenohrs^33,34, 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.

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Amoxicillin Soluble Powder	Hefei dragon god Animal Pharmaceutical Co., Ltd.	Veterinary Drug License No. 120.51199	Amoxicillin Soluble Powder is an antibiotic used in veterinary medicine. It is effective against a wide range of bacterial infections in animals, especially respiratory and gastrointestinal infections. Easily dissolved in water, it is convenient for oral administration to livestock and poultry.To prevent postoperative infections following Eustachian tube balloon dilation surgery.
Anesthesia Circuit	INSPIRED MEDICAL	YZB/Guangdong 0016-2009	The anesthesia circuit is a system of tubes and components in an anesthesia machine, which delivers anesthetic gases to the patient and removes exhaled gases. It ensures a continuous flow of gases, allowing precise control of anesthesia levels during surgical procedures.
Anesthesia Machine	Dräger	ARHB-0015	An anesthesia machine is a medical device used to administer and maintain anesthesia during surgical procedures. It precisely mixes gases and vapors, delivering a controlled flow of anesthesia to the patient while monitoring vital signs to ensure safety
Balloon Dilatation Catheter	BIOVAS	ETB30200	An Eustachian tube balloon dilatation catheter is a specialized medical device designed to treat Eustachian tube dysfunction. It features a small balloon at its tip, which, when inflated, gently opens and widens the Eustachian tube, aiding in restoring normal function and relieving symptoms.
Balloon Pusher	BIOVAS	DYQ42	Used in conjunction with a balloon dilation catheter, this device is employed during Eustachian tube balloon dilation surgery. It is inserted through the nasal cavity to the opening of the Eustachian tube, establishing a working channel. This guides the balloon catheter into the canal to complete the balloon dilation. After the procedure, it is removed from the canal along with the balloon dilation catheter. In this experiment, it is inserted through the soft palate to the opening of the Eustachian tube."
Cefuroxime Sodium for Injection	SHANDONG RUNZE PHARMACEUTICAL CO., LTD	National Medicine Approval Number H20066112	Cefuroxime sodium for injection is a broad-spectrum antibiotic used to treat various bacterial infections. It's effective against respiratory, urinary, skin, and soft tissue infections, working by interfering with bacterial cell wall synthesis, thereby eliminating the infection-causing bacteria.To prevent postoperative infections following Eustachian tube balloon dilation surgery.
Disposable Balloon Inflation Pressure Pump	FERVID	FXB-20-30	In Eustachian tube balloon dilation surgery, a single-use balloon inflation pressure pump is employed. This device precisely controls the balloon's expansion, ensuring safe and optimal pressure during the procedure. It's crucial for achieving effective dilation while minimizing the risk of tissue damage.
Endoscope	Karl Storz	7220AA	In Eustachian tube balloon dilation surgery, an endoscope is used for direct visualization of the Eustachian tube. This allows for precise guidance of the balloon catheter, ensuring accurate placement and dilation, crucial for the success of the procedure and reducing the risk of complications.Used in conjunction with an endoscopic imaging system.
Endoscopic Imaging System	DELON	HD3808	In Eustachian tube balloon dilation surgery, an endoscopic imaging system provides high-resolution visuals of the nasal and Eustachian tube areas. This facilitates precise balloon placement and expansion, ensuring the procedure's effectiveness while minimizing the risk of tissue damage and complications.
Epinephrine Hydrochloride Injection	HENGTONG	Veterinary Drug License No. (2013) 220381220	Epinephrine hydrochloride injection is widely used for its vasoconstrictive properties, effectively constricting blood vessels to reduce bleeding. This makes it a crucial agent in controlling hemorrhage, particularly during surgical procedures and in certain bleeding disorders.
Tiletamine Hydrochloride and Zolazepam Hydrochloride Injection	Virbac	Zoletil 50	Tilidine hydrochloride and naloxone hydrochloride injection is a medication combining an opioid analgesic and an opioid antagonist. It's used for severe pain management, where tilidine provides pain relief while naloxone reduces the risk of opioid-induced side effects, particularly respiratory depression.Used for the anesthesia of experimental animals.
Trauma Continuous Drainage Suction Device	Shanghai S.MANF	YZB/Shanghai 5094-54-2014	Trauma continuous drainage aspirator is a medical device used for prolonged suction of fluids from surgical or traumatic wounds. It helps to remove exudate and blood, reducing infection risk and promoting faster healing by maintaining a clean and dry wound environment.
Xylazine Hydrochloride Injection	Chang shabest biological technology institute CO., LTD.	Veterinary Drug License Number180121777	Cetirizine hydrochloride injection is used in experimental animal anesthesia for its sedative properties. It aids in the induction of mild sedation, reducing stress and discomfort in animals during procedures. Its application is crucial in ensuring the welfare and minimizing distress in various animal studies.