Name: the miniature pig: a large animal model for cochlear implant research
Uploaded: 2022-07-28T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Miniature Pig: A Large Animal Model for Cochlear Implant Research at JoVE.com

Deze studie werd gefinancierd door subsidies van de National Natural Science Foundation of China (nrs. 81970890) en het Chongqing Scientific Research Institution Performance incentive project (nrs. 19540). We bedanken Anandhan Dhanasingh en Zhi Shu van het MED-EL bedrijf voor hun steun.

Alle procedures en dieroperaties werden uitgevoerd volgens de richtlijnen van de ethische commissie van het PLA General Hospital en werden goedgekeurd.
1. Anesthesie en chirurgische voorbereiding
<ol><li>Injecteer het varken (mannelijk, 2 maanden oud, 5 kg) gespierd met tiletamine en zolazepam met een dosering van 10-15 mg / kg en intubeer het met een 5,5-Franse endotracheale buis. Onderhoud de anesthesie door beademingsondersteunde ademhaling met isofluoraaninhalatie. Contr...

<ol>
	<li>World report on hearing. World Health Organization Available from: <a target="_blank" href="https://www.who.int/publications/i/item/world-report-on-hearing">https://www.who.int/publications/i/item/world-report-on-hearing</a> (2021)</li><li>Lee, S. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+course+of+residual+hearing+preservation+with+a+slim,+modiolar+cochlear+implant+electrode+array.">Natural course of residual hearing preservation with a slim, modiolar cochlear implant electrode array.</a> American Journal of Otolaryngology. 43 (2), 103382 (2022).</li><li>Lorens, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Binaural+advantages+in+using+a+cochlear+implant+for+adults+with+profound+unilateral+hearing+loss.">Binaural advantages in using a cochlear implant for adults with profound unilateral hearing loss.</a> Acta Oto-Laryngologica. 139 (2), 153-161 (2019).</li><li>Lally, J. W., Adams, J. K., Wilkerson, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+cochlear+implantation+in+the+elderly.">The use of cochlear implantation in the elderly.</a> Current Opinion in Otolaryngology &amp; Head and Neck Surgery. 27 (5), 387-391 (2019).</li><li>Rhodes, R. M., Tsai Do, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Future+of+implantable+auditory+devices.">Future of implantable auditory devices.</a> Otolaryngologic Clinics of North America. 52 (2), 363-378 (2019).</li><li>Colesa, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+chronically-implanted+mouse+model+for+studies+of+cochlear+health+and+implant+function.">Development of a chronically-implanted mouse model for studies of cochlear health and implant function.</a> Hearing Research. 404, 108216 (2021).</li><li>Toulemonde, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Journal of Clinic Medicine. 10 (15), 3315 (2021).</li><li>King, J., Shehu, I., Roland, J. T., Svirsky, M. A., Froemke, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+physiological+and+behavioral+system+for+hearing+restoration+with+cochlear+implants.">A physiological and behavioral system for hearing restoration with cochlear implants.</a> Journal of Neurophysiology. 116 (2), 844-858 (2016).</li><li>Chen, M., Min, S., Zhang, C., Hu, X., Li, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+extracochlear+multichannel+electrical+stimulation+to+relieve+tinnitus+and+reverse+tinnitus-related+auditory-somatosensory+plasticity+in+the+cochlear+nucleus.">Using extracochlear multichannel electrical stimulation to relieve tinnitus and reverse tinnitus-related auditory-somatosensory plasticity in the cochlear nucleus.</a> Neuromodulation. , (2021).</li><li>Yi, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Miniature+pigs:+A+large+animal+model+of+cochlear+implantation.">Miniature pigs: A large animal model of cochlear implantation.</a> American Journal of Translational Research. 8 (12), 5494-5502 (2016).</li><li>Vollmer, M., Beitel, R. E., Schreiner, C. E., Leake, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Passive+stimulation+and+behavioral+training+differentially+transform+temporal+processing+in+the+inferior+colliculus+and+primary+auditory+cortex.">Passive stimulation and behavioral training differentially transform temporal processing in the inferior colliculus and primary auditory cortex.</a> Journal of Neurophysiology. 117 (1), 47-64 (2017).</li><li>Sunwoo, W., Delgutte, B., Chung, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+bilateral+cochlear+implant+stimulation+partially+restores+neural+binaural+sensitivity+in+neonatally-deaf+rabbits.">Chronic bilateral cochlear implant stimulation partially restores neural binaural sensitivity in neonatally-deaf rabbits.</a> The Journal of Neuroscience. 41 (16), 3651-3664 (2021).</li><li>Mantokoudis, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lamb+temporal+bone+as+a+surgical+training+model+of+round+window+cochlear+implant+electrode+insertion.">Lamb temporal bone as a surgical training model of round window cochlear implant electrode insertion.</a> Otology &amp; Neurotology. 37 (1), 52-56 (2016).</li><li>de Abajo, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+implantation+and+reimplantation+of+cochlear+implant+electrodes+in+an+in+vivo+animal+experimental+model+(Macaca+fascicularis).">Effects of implantation and reimplantation of cochlear implant electrodes in an in vivo animal experimental model (Macaca fascicularis).</a> Ear and Hearing. 38 (1), 57-68 (2017).</li><li>Johnson, L. A., Della Santina, C. C., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+bone+characterization+and+cochlear+implant+feasibility+in+the+common+marmoset+(Callithrix+jacchus).">Temporal bone characterization and cochlear implant feasibility in the common marmoset (Callithrix jacchus).</a> Hearing Research. 290 (1-2), 37-44 (2012).</li><li>Yin, P., Li, S., Li, X. J., Yang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+pathogenic+insights+from+large+animal+models+of+neurodegenerative+diseases.">New pathogenic insights from large animal models of neurodegenerative diseases.</a> Protein &amp; Cell. , (2022).</li><li>Yu, S. M., Wang, C. W., Zhao, D. M., Zhang, Q. C., Pei, D. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raising+and+pathogen+purification+of+Chinese+experimental+mini-pig.">Raising and pathogen purification of Chinese experimental mini-pig.</a> Laboratory Animal Science and Administration. 20, 44-46 (2003).</li><li>Guo, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+morphology+and+electrophysiology+of+the+cochlea+of+the+miniature+pig.">The morphology and electrophysiology of the cochlea of the miniature pig.</a> The Anatomical Record. 298 (3), 494-500 (2015).</li><li>Christov, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+compound+action+potentials+(ECAPs)+and+impedances+in+an+open+and+closed+operative+site+during+cochlear+implantation.">Electric compound action potentials (ECAPs) and impedances in an open and closed operative site during cochlear implantation.</a> Cochlear Implants International. 20 (1), 23-30 (2019).</li><li>Zhong, L. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inner+ear+structure+of+miniature+pigs+measured+by+multi-planar+reconstruction+techniques.">Inner ear structure of miniature pigs measured by multi-planar reconstruction techniques.</a> American Journal of Translational Research. 10 (3), 709-717 (2018).</li><li>The Lancet. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hearing+loss:+An+important+global+health+concern.">Hearing loss: An important global health concern.</a> The Lancet. 387 (10036), 2351 (2016).</li><li>Guo, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cochlear+implant-based+electric-acoustic+stimulation+modulates+neural+stem+cell-derived+neural+regeneration.">Cochlear implant-based electric-acoustic stimulation modulates neural stem cell-derived neural regeneration.</a> Journal of Materials Chemistry B. 9 (37), 7793-7804 (2021).</li><li>Gabrielpillai, J., Geissler, C., Stock, B., St&#246;ver, T., Diensthuber, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+hormone+promotes+neurite+growth+of+spiral+ganglion+neurons.">Growth hormone promotes neurite growth of spiral ganglion neurons.</a> Neuroreport. 29 (8), 637-642 (2018).</li><li>Li, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guided+growth+of+auditory+neurons:+Bioactive+particles+towards+gapless+neural+-+electrode+interface.">Guided growth of auditory neurons: Bioactive particles towards gapless neural - electrode interface.</a> Biomaterials. 122, 1-9 (2017).</li><li>Wille, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+neuronal+guidance+fibers+for+stimulating+electrodes:+Basic+construction+and+delivery+of+a+growth+factor.">Development of neuronal guidance fibers for stimulating electrodes: Basic construction and delivery of a growth factor.</a> Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 10, 776890 (2022).</li></ol>

Ongeveer 15% van de wereldbevolking heeft een zekere mate van gehoorverlies en meer dan 5% heeft invaliderend gehoorverlies21. CI-verstrekking is de meest efficiënte behandeling voor zowel volwassen als pediatrische patiënten met ernstig en ernstig perceptief gehoorverlies. Als de eerste succesvolle implanteerbare hersenzenuwstimulator hebben CI's in de afgelopen 2 decennia duizenden mensen met gehoorverlies de mogelijkheid geboden om terug te keren naar de wereld van geluid en (re)integreren in...

Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) lopen wereldwijd meer dan 1 miljard mensen het risico op gehoorverlies en wordt geschat dat in 2050 één op de vier mensen gehoorverlies zal lijden1. In de afgelopen 2 decennia zijn CI's de meest effectieve interventie geweest voor mensen met permanent ernstig en ernstig perceptief gehoorverlies (SNHL). Een CI zet fysieke geluidssignalen om in bio-elektrische signalen die de spiraalvormige ganglionneuronen (SGN's) stimuleren en haarcellen omzeilen. In de loop van de tijd zijn de indicaties voor een CI verbreed, zodat ze nu ook mensen met een restgehoor, eenzijdig gehoorverlies en zeer oude of jonge mensenvan 2,3,4 omvatten. Ondertussen zijn volledig implanteerbare CI's en geavanceerde arrays ontwikkeld5. Er is echter geen economisch haalbaar groot diermodel voor het onderzoeken van de elektrofysiologie en histopathologie van het binnenoor met een CI. Dit ontbreken van een groot diermodel beperkt onderzoek om CI's te verbeteren en inzicht te krijgen in de elektrofysiologische impact van CI's op het binnenoor.
Verschillende knaagdierdiermodellen zijn toegepast in CI-onderzoek, zoals muis6, gerbil7, rat8 en cavia9; de kenmerken van morfologie en elektrofysiologische reacties zijn echter anders dan die bij mensen. Cochleaire structuren van diermodellen die traditioneel worden gebruikt voor CI-studies, zoals katten, cavia's en andere dieren, verschillen sterk van die van menselijke cochleaire structuren10. Hoewel array-insertie is uitgevoerd op katten11 en konijnen12, vanwege hun kleinere slakkenhuis, werd dit gedaan met arrays die niet waren ontworpen voor gebruik bij mensen. Verschillende grote diermodellen zijn ook onderzocht voor CI. Lammeren zijn zeer geschikt als trainingsmodel voor atraumatische cochleaire implantatie, maar de kleinere omvang van het slakkenhuis maakt full array insertie onmogelijk13. Primaten zijn misschien wel de meest geschikte dieren voor CI-onderzoek vanwege hun anatomische gelijkenis met mensen 14,15; de geslachtsrijpheid van apen is echter vertraagd (4-5 jaar), de draagtijd is maximaal ongeveer 165 dagen en elk vrouwtje produceert meestal slechts één nakomeling per jaar16. Deze redenen, en de dure kosten, belemmeren de uitgebreide toepassing van primaten in CI-onderzoek.
Varkens bereiken daarentegen geslachtsrijpheid na 5-8 maanden en hebben een draagtijd van ~ 114 dagen, waardoor varkens toegankelijker zijn voor CI-onderzoek als een groot diermodel16. Bama minivarkens (minivarkens) zijn in 1985 afkomstig van een kleine varkenssoort in China, waarvan de genetische achtergrond goed wordt begrepen. Ze worden gekenmerkt door een inherent klein formaat, vroege geslachtsrijpheid, snelle fokkerij en managementgemak17. Het minivarken is een ideaal model voor otologie en audiologie vanwege de gelijkenis met mensen in morfologie en elektrofysiologie18. De scala tympani lengte van een Bama mini-varken is 38,58 mm, wat dicht bij de 36 mm lengte bij mensen10. Het mini-varkens slakkenhuis heeft 3,5 beurten, wat vergelijkbaar is met de 2,5-3 beurten die bij mensen10 worden gezien. Naast morfologie lijkt de elektrofysiologie van Bama minivarkens ook sterk op die van mensen18. Daarom hebben we in de huidige studie arrays die zijn ontworpen voor menselijk gebruik via het ronde venstermembraan in het minivarken slakkenhuis ingebracht en een vergelijkbare chirurgische benadering gevolgd als die bij menselijke CI-ontvangers. Intraoperatieve ECAP-metingen werden toegepast om de procedure te evalueren. Het proces dat we hierin beschrijven, kan zowel worden gebruikt voor preklinisch translationeel onderzoek in verband met CI's als als een platform voor bewonerstraining.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.5 mm diamond burr</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mm diamond burr</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mm diamond burr</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-0 suture silk</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D Slicer image computing platform</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>3D reconstruction of CT image</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alcohol</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar cautery</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar electrocoagulation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Stop bleeding</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CI designed for human use (CONCERTO FLEX28)</td>
			<td>MED-EL</td>
			<td>&#160;Concerto F28</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dressing forceps</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ECG monitor</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodine tincture</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>3.6 mL/h</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laryngoscope</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MAESTRO Software</td>
			<td>MED-EL</td>
			<td></td>
			<td>Measure ECAP responses</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro forceps</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro spatula</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mosquito forceps</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle holder</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle probe</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Negative pressure suction device</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Otological surgical instruments&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Respiratory Anesthesia Machine</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel with blade No. 15</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaver</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stimulation device (MAX Programming Interface)</td>
			<td>MED-EL</td>
			<td></td>
			<td>Measure ECAP responses</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgery microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical drill</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical Power Device</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tiletamine and zolazepan</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>10-15 mg/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue forceps</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trachea cannula</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the miniature pig: a large animal model for cochlear implant research

Cochleaire implantaten (CI) zijn de meest effectieve methode om mensen met ernstig tot zeer ernstig perceptief gehoorverlies te behandelen. Hoewel CI's wereldwijd worden gebruikt, bestaat er geen standaardmodel voor het onderzoeken van de elektrofysiologie en histopathologie bij patiënten of diermodellen met een CI of voor het evalueren van nieuwe modellen van elektrode-arrays. Een groot diermodel met slakkenhuiskenmerken die vergelijkbaar zijn met die van mensen, kan een onderzoeks- en evaluatieplatform bieden voor geavanceerde en gemodificeerde arrays voordat ze bij mensen worden gebruikt. 
Hiertoe hebben we standaard CI-methoden vastgesteld met Bama-minivarkens, waarvan de anatomie van het binnenoor sterk lijkt op die van mensen. Arrays ontworpen voor menselijk gebruik werden geïmplanteerd in het mini-varkens slakkenhuis via een rond raammembraan en er volgde een chirurgische aanpak die vergelijkbaar was met die voor menselijke CI-ontvangers. Array insertie werd gevolgd door evoked compound action potential (ECAP) metingen om de functie van de gehoorzenuw te evalueren. Deze studie beschrijft de voorbereiding van het dier, chirurgische stappen, array-insertie en intraoperatieve elektrofysiologische metingen. 
De resultaten gaven aan dat hetzelfde CI dat voor mensen werd gebruikt, gemakkelijk kon worden geïmplanteerd in minivarkens via een gestandaardiseerde chirurgische aanpak en vergelijkbare elektrofysiologische resultaten opleverde als gemeten bij menselijke CI-ontvangers. Minivarkens kunnen een waardevol diermodel zijn om het eerste bewijs te leveren van de veiligheid en potentiële prestaties van nieuwe elektrode-arrays en chirurgische benaderingen voordat ze op mensen worden toegepast.

De integriteit (figuur 4A) en impedanties (figuur 4B) van het CI werden bevestigd door MAESTRO Software. ECAP-resultaten toonden aan dat alle 12 elektroden goede neurale reacties vertoonden (figuur 4C), wat betekent dat de elektrode-array goed was bevestigd aan de cochleaire as en de gehoorzenuw stimuleerde. Figuur 5 toont postoperatieve 3D gereconstrueerde elektrodespoelen in het rechter slakkenhuis. D...

Watch this Scientific Journal Video about The Miniature Pig: A Large Animal Model for Cochlear Implant Research at JoVE.com

The Miniature Pig: A Large Animal Model for Cochlear Implant Research

Miniatuurvarkens (minivarkens) zijn een ideaal groot diermodel voor onderzoek naar cochleaire implantaten. Cochleaire implantatiechirurgie bij minivarkens kan worden gebruikt om het eerste bewijs te leveren van de veiligheid en potentiële prestaties van nieuwe elektrode-arrays en chirurgische benaderingen in een levend systeem dat vergelijkbaar is met mensen.

Het miniatuurvarken: een groot diermodel voor onderzoek naar cochleaire implantaten

Cochlear implants (CI) are the most effective method to treat people with severe-to-profound sensorineural hearing loss. Although CIs are used worldwide, ...

Cochleaire implantatiechirurgie in minivarkens kan worden gebruikt om opzettelijk bewijs te leveren van de veiligheid en potentiële prestaties van nieuwe elektrodegebieden en de chirurgische aanpak in een levend systeem dat vergelijkbaar is met mensen. Mini piggers zijn een endo proefdiermodel voor onderzoek naar cochleaire implantaten. Cochleaire implantaten op mini piggers bieden een individueel platform voor transplantatie mensen met ernstig tot zeer ernstig sensorisch neuro gehoorverlies.Bovendien biedt het ook een operatieverlies van gentherapie voor gehoorverlies in grote diermodellen. Omdat ze belangrijk en vergelijkbaar zijn, in morfologie en structuur van osculatoire organen tussen mini-piggers en mensen. Deze operatiemethode verduidelijkt de procedure en is nuttig voor beginners.De procedure wordt gedemonstreerd door Ji Xiaojun en Otolaryngologie professor en Luo Yi een hoofdarts van mijn laboratorium. Controleer na het verdoven van twee maanden oud mannelijk varken de zuurstofsaturatieademhaling en hartslag met behulp van de pulsoximetrieklem van een ECG-monitor die is aangesloten op de tong van het varken. Plaats het minivarken in de linker zijwaartse positie.Houd de ogen gesloten met behulp van een medische pleister om uitdroging te voorkomen. Scheer het operatiegebied van 10 centimeter rond de oorlel. Desinfecteer de huid met drie afwisselende wattenstaafjes jodium en alcohol.Bedek vervolgens het operatiegebied met steriele chirurgische gordijnen. Bedek de microscoop met een steriele plastic hoes en verwijder de delen die de oogstukken en het objectief bedekken. Lokaliseer de oppervlakteprojectieplaats van het slakkenhuis een centimeter achter de achterste auriculaire sulcus ter hoogte van de oorlel.Maak vervolgens met behulp van een scalpel een 5 centimeter lange postauriculaire incisie met de projectieplaats als middelpunt. Verdeel het onderhuidse weefsel, de parotisklier en de sternocleidomastoïde spier met een microschaar om het oppervlak van het mastoïde bot bloot te leggen. Boor voor corticale mastoïdectomie de mastoïde bij de oppervlakteprojectie van het slakkenhuis op het mastoïde bot naar de uitwendige gehoorgang of EAC die dicht en lichtblauw is.Zorg ervoor dat u het bleke of roodachtige verticale segment van de gezichtszenuw dorsaal niet aan de EAC beschadigt om bloedingen te voorkomen. Leg vervolgens het timpaan bloot door het bot rond de achterste benige EAC te boren. Scheid de huid van de EAC en de aangezichtszenuw met een hypodermische naald om beschadiging van de aangezichtszenuw te voorkomen.Duw de huid van de EAC voorzichtig weg om het timpaan bloot te leggen, inclusief de ossiculaire ketting en ronde vensternis. Verwijder vervolgens de ronde raamnis met een kleine diamant bur en houd continue zuigirrigatie om de basale draai van het slakkenhuis en het ronde raammembraan bloot te leggen. Scheid de craniale pariëtale spier om een zak voor de ontvanger te vormen.Plaats het interne ontvangerpakket in de gespierde zak en bevestig het met een fixatienaad. Plaats vervolgens de elektrode-array die is aangesloten op een ontvanger die in een gespierde zak is bevestigd door het ronde raammembraan te openen met een scherp microchirurgisch mes en de array langzaam, gestaag en continu in te brengen met behulp van een microtang in relatie tot de modiolus van het slakkenhuis. Voor evoked compound action potential of ECAP-metingen, magnetisch verbinding maken met het cochleaire implantaat of de CI-spoel met de CI-ontvanger via de huid.Bevestig vervolgens met Maestro-software de integriteit van het CI en controleer de elektrode-impedantie voor alle kanalen voordat ECAP-metingen worden uitgevoerd met behulp van de telemetriefunctie van de CI.To ECAP-metingen uitvoeren, selecteert u de ECAP-module. Stimuleer vervolgens alle 12 elektroden voor ECAP-metingen met behulp van bifasische stimuli van 30 microseconden faseduur met een afwisselend polariteitsparadigma van gemiddeld meer dan 25 iteraties in een stimulatiesnelheid van 45,1 pulsen per seconde. De integriteit en impedanties van het CI werden bevestigd door Maestro-software.ECAP-resultaten toonden aan dat alle 12 elektroden goede neurale reacties vertoonden, wat aangeeft dat de elektrode-array goed was bevestigd aan de cochleaire as en de gehoorzenuw stimuleerde. De postoperatieve driedimensionale gereconstrueerde elektrodespoelen in het rechter slakkenhuis worden getoond. De elektrode-array werd opgerold in de basale draaiing van het slakkenhuis in de elektroden werden groen weergegeven.Verder toont driedimensionale reconstructie aan dat de elektrode-array spiraalvormig in het slakkenhuis was opgerold. Het belangrijkste is om de vaattint van het cochleaire en lopende vensterlid en in de elektrodeluchtwegen in het protocol bloot te leggen. Nadat ace-ontwikkeling technisch verbleekt voor gecombineerde gentherapie en cochleaire implantaten om diepgaand sensorneuraal gehoorverlies bij mensen te behandelen.

Research

JoVE Journal

Medicine

Use of Animal Model of Sepsis to Evaluate Novel Herbal Therapies

Het gebruik van dierlijk model van Sepsis op nieuwe kruidentherapieën Evalueer

Sepsis refers to a systemic inflammatory response syndrome resulting from a microbial infection. It has been routinely simulated in animals by several ...

An Isolated Working Heart System for Large Animal Models

Een GeÃ ¯ soleerde Werken Hart voor grote Animal Models

Since its introduction in the late 19th century, the Langendorff isolated heart perfusion apparatus, and the subsequent development of the working heart ...

Techniques for Processing Eyes Implanted with a Retinal Prosthesis for Localized Histopathological Analysis: Part 2 Epiretinal Implants with Retinal Tacks

Technieken voor verwerking Ogen geïmplanteerd met een Retina Prothese voor gelokaliseerde Histopathologisch Analyse: Part 2 Epiretinal Implantaten met Retina Kopspijkers

Retinal prostheses for the treatment of certain forms of blindness are gaining traction in clinical trials around the world with commercial devices ...

A Surgical Procedure for Resecting the Mouse Rib: A Model for Large-Scale Long Bone Repair

Een chirurgische ingreep voor resecting de muis Rib: Een Model Grootschalige Long Botherstel

This protocol introduces researchers to a new model for large-scale bone repair utilizing the mouse rib. The procedure details the following: preparation ...

Surgical Angiogenesis in Porcine Tibial Allotransplantation: A New Large Animal Bone Vascularized Composite Allotransplantation Model

Chirurgische angiogenese in varkens tibiale Allotransplantation: een nieuwe groot dier bot gevacuoliseerd composiet Allotransplantation Model

Segmental bone loss resulting from trauma, infection malignancy and congenital anomaly remains a major reconstructive challenge. Current therapeutic ...

Percutaneous Contrast Echocardiography-guided Intramyocardial Injection and Cell Delivery in a Large Preclinical Model

Percutane Contrast echocardiografie geleide Intramyocardial injectie en cel levering in een grote preklinische Model

Cell and gene therapy are exciting and promising strategies for the purpose of cardiac regeneration in the setting of heart failure with reduced ejection ...

Cochlear Implantation in the Guinea Pig

Cochleaire implantatie in de cavia

Cochlear implants are highly efficient devices that can restore hearing in subjects with profound hearing loss. Due to improved speech perception ...

Assessment of Plasma Coagulation on Liver Tissue in a Large Animal Model In Vivo

Assessment of Plasma Coagulation on Liver Tissue in a Large Animal Model In Vivo

Beoordeling van Plasma coagulatie op leverweefsel in een grote diermodel In Vivo

Plasma coagulation as a form of electrocautery is used in liver surgery for decades to seal the large liver cut surface after major hepatectomy to prevent ...

Ferric Chloride-induced Canine Carotid Artery Thrombosis: A Large Animal Model of Vascular Injury

Canine halsslagader ferrichloride-geïnduceerde trombose: Een grote diermodel van vasculaire verwonding

Occlusive arterial thrombosis leading to cerebral ischemic stroke and myocardial infarction contributes to ~13 million deaths every year globally. Here, ...

Isometric Contractility Measurement of the Mouse Mesenteric Artery Using Wire Myography

Isometrische Contractility meting van de muis mesenterische slagader met behulp van draad Myography

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and ...