Method Article
* Ces auteurs ont contribué à parts égales
Le but du présent protocole est de fournir un modèle animal d’implantation cochléaire, qui peut être utilisé pour traiter une multitude de questions de recherche. Les applications potentielles incluent l’évaluation des interventions pharmaceutiques ou stimulation électrique pour des effets bénéfiques sur les seuils d’audition ou d’impédance de l’électrode.
Les implants cochléaires sont des dispositifs très efficaces qui peuvent rétablir l’audition chez les sujets atteints de déficience auditive profonde. En raison de résultats de perception améliorée des discours, les critères de candidature ont été élargies au cours des dernières décennies. Ceci inclut les patients avec audition résiduelle importante qui profitent de la stimulation électrique et acoustique de la même oreille, ce qui rend préservation d’audience pendant l’implantation cochléaire une question importante. Impédance de l’électrode et la question connexe de la consommation énergétique est un autre domaine de recherche principaux, comme progrès dans ce domaine pourraient ouvrir la voie pour les prothèses auditives totalement implantables. Pour résoudre ces problèmes de manière systématique, des modèles animaux adéquats sont essentiels. Par conséquent, le but du présent protocole est de fournir un modèle animal d’implantation cochléaire, qui peut être utilisé pour traiter diverses questions de recherche. En raison de sa grande bulla tympanique, qui permet un accès chirurgical facile à l’oreille interne, ainsi que sa gamme d’audience qui est relativement similaire à la portée de l’homme, le cochon d’Inde est une espèce couramment utilisée dans la recherche sonore. L’implantation cochléaire chez le cobaye est réalisée via une approche rétroauriculaires. Par le biais de le bullostomy un cochleostomy est foré et l’électrode de l’implant cochléaire est inséré dans le tympan de la scala. Cette électrode peut alors servir pour la stimulation électrique, détermination des impédances de l’électrode et la mesure des potentiels d’action composés du nerf auditif. En plus de ces applications, électrodes de l’implant cochléaire peuvent également servir comme dispositifs si une livraison topique d’agents pharmaceutiques aux cellules ou des liquides de l’oreille interne sont destinés.
Plus de 500 millions de personnes dans le monde souffrent d’une perte auditive. 1 altération auditive a été associée à un taux plus élevé de dépression, l’estime de soi plus faible et plus bas sentiments d’estime de soi, qui tous conduisent à la qualité de vie réduite. 2 tandis que les prothèses auditives sont une façon adéquate pour restaurer la fonction sensorielle en cas de perte d’audition modérée, la modalité de traitement plus efficace pour les patients souffrant de déficience auditive profonde est l’implant cochléaire (IC). En raison des excellents résultats en ce qui concerne la perception de la parole, critères de candidature pour une implantation cochléaire maintenant également incluent les patientss ayant résiduelle importante audience dans la région de basse fréquence, mais ne bénéficient pas d’aides auditives. 3 étant donné que ces patients peuvent utilisation combinée de la stimulation électrique et acoustique dans l’oreille implantée, préservation de l’audition est devenue un enjeu majeur pour les chirurgiens de la CI. Pendant l’implantation cochléaire, un tableau de l’électrode est inséré dans le tympan de la scala de la cochlée, où elle stimule électriquement le nerf auditif. 4 le traumatisme d’insertion électrode présente un risque pour l’audition résiduelle et induit une fibrose, ce qui augmente l’impédance de l’électrode et de la consommation de la batterie de l’implant. Ainsi, les modèles pour l’étude des interventions pharmaceutiques qui peuvent réduire la perte d’audition et de la fibrose causée par l’insertion de l’électrode sont essentiels.
Le cobaye est un modèle animal adapté et pratique pour le CIs, en raison de la plus facile et plus accès chirurgical reproductible à l’oreille interne par rapport aux gerbilles, rats ou des souris. 5 , 6 , 7 , 8 en outre, à la portée de cette espèce est relativement comparable à l’oreille humaine. 9 grandes espèces comme les chats ou les singes, qui ont servi à l’adresse des questions de recherche spécifiques associées à CIs, ne représentent pas un choix raisonnable pour la plupart des études CI en raison de considérations éthiques et finances. 10 , 11
En résumé, le cobaye est un modèle fiable et relativement efficaces pour évaluer les effets des interventions pharmacologiques dans le cadre de l’implantation cochléaire.
Toutes les expériences animales ont été approuvées par le Comité local de bien-être animal et le ministère fédéral autrichien des sciences, recherche et économie.
1. préparer le matériel et la configuration requise pour la chirurgie
2. anesthésie, médicaments et préparation animaux
3. cochléaire Implantation
4. postopératoire soins
Habituellement les plaies chirurgicales guérissent rapidement et sans complications dans le modèle de cochon d’Inde et les contacts pour des mesures électrophysiologiques postopératoires restent facilement accessibles au sommet de l’animal (Figure 3). La figure 4 montre la mesure pré- et postopératoire clic-CAP d’un animal représentatif. Insertion des électrodes a provoqué un déplacement de seuil de 16 décibels (dB) (Figures 4 a et 4 b). Figure 4 C illustre les seuils de CAP de fréquence spécifiques préalables et postopératoires de l’animal même. Seuils de CAP sont presque inchangés dans les basses fréquences, alors qu’un déplacement de seuil d’environ 25 à 30 dB est atteint dans la région de haute fréquence, à partir de 8 kHz.
Insertion des électrodes peut causer un traumatisme de l’oreille interne. Outre le traumatisme chirurgical aigu, la réaction de corps étranger à l’électrode un impact négatif sur performances de l’implant cochléaire. La figure 5 illustre le limaçon des cobayes après insertion de CI et de différentes procédures histologiques. Figure 5A l’électrode, qui se positionne correctement dans le tympan de la scala, a été laissé sur place, tandis que dans la Figure 5B l’électrode a été supprimé avant histologique préopératoire. Dans la Figure 5A presque aucune réaction à corps étranger n’est visible, alors que dans la Figure 5B une vaste zone de la scala tympanique est rempli de tissu fibreux. Figure 5 C représente la fracture de la lame spirale osseuse due à l’insertion des électrodes CI, qui a également provoqué une perte de cellules de ganglion spiral chez cet animal. Ces fractures peuvent expliquer plus haut que les déplacements de seuil attendu chez certains animaux.
Figure 1 : Tour de zone de la fenêtre avec fil d’or in situ. L’astérisque marque la fenêtre ronde, un x tournez le basal de la cochlée. Le fil d’or est marqué par une flèche. L’échelle bar 2 mm. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Électrode implant cochléaire cobaye. L’électrode avec deux contacts est inséré pour 4 mm. Le diamètre de l’électrode est conique de 0,3 mm à la pointe de 0,5 mm. lignes indiquent 0,5 mm. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Cochon d’Inde environ deux semaines après l’implantation cochléaire. L’électrode de CI est sur place et les contacts pour des mesures électrophysiologiques sont facilement accessibles au sommet de l’animal. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Seuils représentant CAP (A) Seuil de CAP cliquez préopératoire d’un animal représentatif. (B) Postoperative cliquez sur seuil de CAP de l’animal même, présentant un déplacement de seuil de 16 dB. Les lignes indiquent 10 dB. (C) , seuils de CAP fréquence spécifique pré- et postopératoires. Alors que les basses fréquences sont presque inchangés, un déplacement de seuil de 25-30 dB peut être observé dans la gamme de fréquences de 8 à 32 kHz. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 5 : Conséquences locales d’insertion des électrodes CI. (A) micrographie de tour basal d’une cochlée de cobaye avec l’électrode CI in situ (#) et seulement la réaction minime corps étrangers. L’analyse histologique a été réalisée en utilisant un meulage et polissage technique après l’incorporation de la résine et la coloration de Giemsa. 15 échelle 100 µm micrographie (B) de la gaine tympanique de l’empeigne basale arrêter la cochlée avec réponse tissulaire visible, laissant un canal après le retrait de l’électrode de CI (#). Échelle 100 µm (C) inférieur tour basal de la cochlée avec lame spirale osseuse fracturée (flèche "BOLD") et la réponse des tissus adjacents : (i) la perte de cellules de ganglion spiral (flèche) dans canal (ii) la fibrose de Rosenthal et osteoneogenesis dans les conduits vestibulaires (●) et ( III) perte de l’organe de Corti (*). Trous de forage pour l’insertion de CI (○) avec osteoneogenesis adjacents. Échelle de 500 µm. les chiffres 5 b et 5c ont été colorés avec l’hématoxyline (bleu) & éosine (rouges). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Le protocole présenté explique comment effectuer une implantation cochléaire dans le modèle de cochon d’Inde. Ce protocole peut être utilisé pour évaluer les différentes interventions pour leurs effets sur l’audition résiduelle et la réaction à corps étranger à l’électrode de CI. Plusieurs précautions doivent être prises pour obtenir une reproductibilité élevée et la précision des expériences.
Seuils d’audition de référence de tous les cochons d’Inde doivent être mesurées avant l’opération en utilisant par exemple des réponses auditif du tronc cérébral. Certains des porcs Guinée commercialement disponibles présentent une déficience auditive pertinents et ne devraient donc pas figurer dans la cohorte expérimentale. Selon la durée de la chirurgie et le protocole, que cette évaluation peut être faite soit immédiatement avant la chirurgie ou quelques jours avant l’implantation cochléaire, donnant l’animal suffisamment de temps pour récupérer de l’anesthésie.
Lors de l’exécution chirurgie sous anesthésie générale dans un spontanément respiration animale, la vitesse est importante. Une préparation minutieuse avant l’intervention chirurgicale est donc essentielle, comme c’est le choix du protocole anesthésique. L’utilisation de la kétamine, médétomidine, midazolam et fentanyl en combinaison avec des résultats d’anesthésie locale en une anesthésie suffisante et l’analgésie, tandis que dans le même temps, l’animal continue à respirer spontanément. Par rapport à l’usage souvent décrits de kétamine et de xylazine, ce régime entraîne mieux analgésie et péri-opératoire réduit la morbidité et la mortalité. Il est important d’avoir tous les instruments et les médicaments (y compris une dose de rappel des anesthésiques) facilement disponibles avant de mettre l’animal à dormir.
En raison des changements de position des animaux au cours de la chirurgie (changeant de position couchée à la position latéralement et verso), il y a un risque d’aspiration de l’estomac contenu dans les poumons. Pour cette raison, le protocole prévoit aussi l’application d’une sonde gastrique, qui est un moyen rapide et facile pour protéger l’animal à l’aspiration et réduire la mortalité péri-opératoire.
Afin de maintenir la stérilité pendant le repositionnement, les zones où l’animal est touché il fallait être couverts par des tentures stériles, gants doivent être changés par la suite, ou re-positionnement doit être fait par un autre individu qui n’est pas stérile.
O2-surveillance de la saturation est également primordial pendant la chirurgie. Le positionnement de la tête requis pour la visualisation du promontoire et niche de la fenêtre ronde peut provoquer une obstruction des voies aériennes, qui peuvent être facilement manipulé quand identifié assez tôt.
Les animaux perdent généralement une grande quantité de liquides organiques (par exemple le sang, liquide extra-cellulaire, urine) pendant la chirurgie. Par conséquent, le protocole de substitution fluide introduit dans ce manuscrit représente une méthode bien tolérée pour stabiliser l’hémodynamique des animaux et prend en charge leur récupération rapide de l’anesthésie.
Pour éviter des erreurs lors de l’exécution des mesures d’audiometrical, il est recommandé de fixer la même broche du connecteur à une électrode spécifique pendant chaque intervention chirurgicale.
Une des limites de cette méthode est la variabilité relativement élevée dans quarts de seuil d’audition postopératoire, qui souvent ne concordent pas bien avec la perception du chirurgien. Même si cette variabilité des résultats ressemble à la situation humaine CI receveurs avec audition résiduelle, on ne comprend pas bien quelles sont les causes des résultats variables. 16 , 17 , 18 en général, la variabilité diminue avec le temps et l’expérience du chirurgien. Il est important d’éviter les efforts excessifs lors de l’insertion de l’électrode, ce qui peut être atteint par une vitesse lente d’insertion. Parce que l’insertion minutieuse d’une électrode de CI peut entraîner seulement une perte auditive très limitée, le protocole présenté décrit une insertion répétée de l’électrode, ce qui provoque une plus grande et la perte d’audition plus prévisible. Cette perte auditive est plus prononcée dans la région de haute fréquence, entre 16 et 32 kHz. Le traumatisme INTRACOCHLAIRE dépend de la profondeur d’insertion, la morphologie de la cochlée et l’approche (cochleostomy contre l’insertion de la fenêtre ronde) doivent être prises en compte. Insertion de l’électrode de CI à travers la membrane de la fenêtre ronde, généralement pratiquée en implantation cochléaire de l’audition humaine préservation, a également été utilisée dans le modèle de cochon d’Inde. 19 parce que la membrane de la fenêtre ronde est cachée dans le cobaye et l’insertion des électrodes à travers les résultats de membrane de fenêtre ronde dans un angle défavorable d’insertion, un cochleostomy de forage mène à plus prévisibles quarts de seuil d’audition. Ce protocole propose d’utiliser un scalpel au lieu d’une perceuse pour l’ouverture de la bulla tympanique, car cela se traduit par une exposition au bruit réduit de l’oreille à implanter. Une évaluation histologique de l’oreille interne sur la réaction de corps étranger à l’électrode, la quantité de cellules ciliées et des cellules de ganglion spiral ainsi traumatisme aux structures comme la lame osseuse spirale et taux de translocation électrode doivent être effectuées dans l’ensemble implanté à oreilles, car ces résultats contribuer à faire mieux comprendre les résultats fonctionnels mesurés. 12 , 20
Christoph Arnoldner et Clemens Honeder sont les titulaires d’une subvention de recherche de l’Autriche de MED-EL. Les électrodes utilisées dans la présente publication ont été fournis par l’Autriche de MED-EL. Les autres auteurs n’ont rien à divulguer.
Les auteurs veulent remercier Sandra Peiritsch pour le soin des animaux et des Noelani Peet pour rédaction médicale. Le soutien financier par le Fonds scientifique autrichienne (FWF grant P 24260-B19) et MED-EL Autriche tient à reconnaître.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Scale | |||
Oxygen insufflator | |||
Shaver | |||
Sucker | |||
Povidone Iodine Solution | |||
Alcohol | |||
Laryngoscope | |||
Stomach tube | Fr 06, Lg 80 cm | ||
Surgical binocular microscope | |||
Drill | |||
0.5 mm diamond burr | |||
1 mm diamond burr | |||
Heating plate | |||
Pulse oximeter | |||
Tissue glue | |||
Dental cement powder | |||
Fluid for dental cement powder | |||
Bipolar cautery | |||
Gauze compress | |||
Cotton bud | |||
Cement mixing bowl | |||
Teflon insulated gold wire | 99.99 % gold, diameter: 0.125 mm, isolation: 0,016 mm, PTFE (Polytetrafluoroethylen) | ||
Scalpel with blade No. 10 | |||
Scalpel with blade No. 15 | |||
Scissors | |||
Mosquito forceps | |||
Dressing forceps | |||
Tissue forceps | |||
Delicate dressing forceps 2X | |||
Micro forceps | |||
Screw driver | |||
Stainless steel screws | diameter: 1 mm | ||
Retractor | |||
Needle probe | |||
Spatula | |||
Needle holder | |||
5-0 absorbable sutures | |||
Needle 23G | |||
Needle 27G | |||
Medetomidine 1 mg/mL | 0.36 mg/kg | ||
Midazolam g mg/mL | 1.2 mg/kg | ||
Fentanyl 50 µg/mL | 0.036 mg/kg | ||
Ketamine 100 mg/mL | 12 mg/kg | ||
Lidocaine (local anesthesia) | 4 mg/kg | ||
Atipamezole 5 mg/mL | 1 mg/kg | ||
Flumazenil 0.1 mg/mL | 0.1 mg/kg | ||
Enrofloxacin 100 mg/mL | 7 mg/kg | ||
Buprenorphin 0.3 mg/mL | 0.05 mg/kg | ||
Physiological Saline (at body temperature) | 12.5 mL/Kg (pre-surgery) | ||
Glucose 5 % (preoperative, at body temperature) | 12.5 mL/Kg | ||
Physiological Saline (at body temperature) | 25 mL/kg (post-surgery) |
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