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Questo articolo presenta un metodo affidabile per estrarre la coclea umana dall'osso temporale del cadavere mediante perforazione, seguendo punti di riferimento anatomici distinti.
L'estrazione della coclea da un cadavere dell'osso temporale umano può essere necessaria per diversi studi dell'orecchio interno. Per le valutazioni istologiche, l'orecchio interno deve essere estratto dall'osso temporale per facilitare l'elaborazione istologica; Allo stesso modo, alcuni dispositivi di micro-tomografia computerizzata sono troppo piccoli per ospitare le ossa temporali complete; Inoltre, la qualità dell'immagine può essere migliorata quando la coclea è isolata.
L'orecchio interno si trova all'interno della parte petrosa dell'osso temporale. L'orecchio interno può essere diviso in labirinto osseo o capsula otica e labirinto membranoso all'interno della capsula otica. Inoltre, l'orecchio interno può essere suddiviso nel sistema vestibolare (i canali semicircolari e il vestibolo) e nella coclea. L'apprezzamento della posizione e dell'orientamento della coclea all'interno dell'osso temporale è difficile, poiché è incorporata all'interno di strutture ossee e quindi non può essere visualizzata direttamente. Tuttavia, esistono strutture anatomiche distinte che possono aiutare a guidare il processo per consentire una perforazione affidabile della coclea. I punti di riferimento nelle parti posteriori della coclea sono il nervo facciale, i canali semicircolari e il vestibolo. Al centro, i bordi inferiori della coclea sono identificati dalla finestra rotonda e dal giro basale della coclea. Nel bordo anteriore, si incontra l'arteria carotide; il punto di riferimento per il bordo superiore è il ganglio genicolare (GG) del nervo facciale. Le strutture mediali sono determinate dalle posizioni del canale uditivo interno, del canale semicircolare superiore e del canale dell'arteria carotide interna.
In questo articolo, presentiamo un metodo per estrarre la coclea in modo affidabile dall'osso temporale mediante perforazione, seguendo diversi punti di riferimento anatomici.
L'orecchio interno è un organo delicato che ci fornisce il senso dell'udito e dell'equilibrio. L'orecchio interno si trova alla base del cranio nella parte petrosa dell'osso temporale (TBC). La TB racchiude diverse strutture anatomiche cruciali che si attorcigliano e girano all'interno dell'osso. Pertanto, la tubercolosi forma un'entità anatomica difficile da comprendere1. Rask-Andersen et al., nella loro revisione2, discutono la storia della ricerca sulla coclea e la comprensione delle sue microstrutture.
L'orecchio interno comprende i canali semicircolari, il vestibolo e la coclea. I tre canali semicircolari e il vestibolo formano il sistema vestibolare dove si trovano i recettori dell'equilibrio 3,4. La coclea è una struttura simile a una conchiglia collegata al vestibolo. La coclea converte le onde sonore meccaniche in segnali neurali. La coclea normale compie due giri e mezzo e termina all'apice della coclea. La lunghezza media del dotto coclea è di 37,6 mm; Tuttavia, c'è una notevole varietà tra gli individui5. Inoltre, l'orecchio interno può essere diviso nel labirinto osseo (capsula otica), formato dai margini ossei dell'orecchio interno, e nel labirinto membranoso all'interno della capsula otica. Il nervo dell'orecchio interno passa attraverso il canale acustico interno (IAC) e si divide nelle fibre nervose vestibolari e nel nervo cocleare. Il nervo cocleare è formato dagli assoni dei neuroni gangliari spirali che si trovano nel modiolo della coclea3. Il nervo facciale (FN) compie il suo percorso anche attraverso l'IAC; passa superiormente lungo la coclea, compiendo una stretta rotazione di circa 110° all'indietro e verso il basso attraverso l'orecchio medio fino a quando non lascia la tubercolosi attraverso la cavità mastoidea dal forame stilomastoideo alla base del cranio 1,4. Ci sono molte altre strutture significative in prossimità della coclea, ad esempio, gli ossicini (martello, incudine e staffa) nell'orecchio medio, l'arteria carotide (ICA) (che nasce inferiore alla coclea e poi fa un giro medialmente a livello del giro basale della coclea), la placca della fossa media (tegmen) e il bulbo giugulare che è inferiore all'orecchio medio. L'approccio alla coclea durante l'intervento chirurgico viene generalmente eseguito attraverso le celle d'aria del processo mastoideo. La più grande cella d'aria nella cavità mastoidea è chiamata antro, che comunica con l'orecchio medio tramite adito. Le dimensioni e l'organizzazione di queste celle d'aria mastoidee variano in modo significativo, anche in termini di "anatomia normale". La prominenza del canale semicircolare laterale è solitamente presente sul pavimento dell'antro. L'anatomia dell'osso temporale con i numerosi punti di riferimento è presentata nella Figura 1 e nella Figura 2. L'anatomia radiologica della tubercolosi dal punto di vista della fossa media è presentata nella Figura 3.
L'estrazione della coclea da un osso temporale umano può essere necessaria per diverse indagini sull'orecchio interno. Negli studi istologici, l'orecchio interno viene solitamente estratto dall'osso temporale per facilitarne l'elaborazione istologica; allo stesso modo, alcuni dispositivi di micro-tomografia computerizzata (micro-CT) hanno uno spazio relativamente limitato per ospitare il campione e potrebbero non far fronte alle ossa temporali complete; Inoltre, la qualità dell'immagine può essere migliorata quando la coclea è stata isolata 6,7,8,9. Soprattutto nello sviluppo e nel collaudo di nuovi array di elettrodi per impianti cocleari, vengono condotti trattamenti istologici e/o micro-CT per determinare la posizione intra-cocleare dell'elettrodo 9,10,11,12. Inoltre, l'istologia può essere eseguita con un consumo ridotto di soluzioni di processo quando il campione è piccolo.
Tuttavia, l'estrazione della coclea richiede una profonda comprensione delle strutture circostanti, soprattutto quando l'obiettivo è quello di evitare l'eccesso di osso nel campione. A prima vista, l'anatomia della tubercolosi potrebbe sembrare difficile da comprendere. Tuttavia, in definitiva, le strutture anatomiche all'interno della TB fungono da confini attorno alla coclea, che possono essere sfruttati durante l'estrazione. L'apertura accidentale della coclea può portare a danni traumatici alle delicate strutture all'interno di questo tessuto e quindi, in un campione difettoso, il che può portare alla necessità di scartare quella coclea.
Questo articolo presenta un metodo per estrarre l'intera coclea in modo affidabile dall'osso temporale mediante perforazione, osservando i seguenti punti di riferimento anatomici.
Questo studio ha utilizzato ossa temporali (TB) raccolte dal cadavere umano soggetto post-mortem. Lo studio ha ottenuto l'approvazione istituzionale e ha soddisfatto la Dichiarazione di Helsinki per l'uso etico del materiale umano. L'approvazione per le ossa temporali da cadavere è stata concessa all'ospedale universitario di Kuopio dall'Autorità nazionale finlandese di supervisione per il benessere e la salute (NRO: 9202/06.01.03.01/2013) e lo studio è stato condotto seguendo le normative e le leggi finlandesi. Tutte le ossa sono state raccolte in forma anonima durante l'autopsia medica.
1. Rimozione dei tessuti molli dalla superficie della tubercolosi
2. Mastoidectomia (Figura 4)
3. Timpanotomia posteriore, rimozione delle parti posteriori dell'EEC ed esposizione dell'orecchio medio
4. Rimozione dei tessuti che si trovano posteriormente alla coclea (Figura 5A-C e Figura 6)
5. Rimozione delle parti laterali e inferiori dell'osso temporale (Figura 5E)
6. Rimozione delle parti anteriore e inferiore della TB (Figura 5D,E)
7. Rimozione delle parti mediali della TBC (Figura 5F)
8. Finalizzazione dell'estrazione
Quando ha successo, la coclea viene estratta dall'osso temporale senza la necessità di aprire il compartimento perilinfatico della coclea. In caso negativo, c'è un'apertura all'interno della coclea e un danno al labirinto membranoso del tessuto.
Questo metodo di estrazione è stato utilizzato in 36 TB cadaveriche durante le nostre indagini sugli elettrodi dell'impianto cocleare (Tabella 1). In 33 TB, l'estrazione è riuscita senza causare alcun danno alla coclea. In due TB su 36, i campioni hanno dovuto essere scartati a causa degli evidenti movimenti dell'array di elettrodi dell'impianto cocleare durante l'estrazione. Tuttavia, la coclea era stata conservata intatta. In una tubercolosi, la coclea è stata accidentalmente aperta proprio dietro il vestibolo durante la procedura di estrazione. Uno degli studi è stato pubblicato9; Le restanti indagini sono in corso.
Come limitazione principale, non ci sono dati comparativi per questo metodo. Inoltre, in questo articolo viene presentato un campione piuttosto piccolo della ricerca precedente, che potrebbe non riflettere la vera efficacia del metodo.
Figura 1: Anatomia dell'osso temporale dopo la rimozione delle cellule aeree mastoidee e l'esposizione dell'orecchio medio e dell'arteria carotide interna. (A) Vista chiara senza targhette con il nome. (B) Strutture evidenziate con targhette con nome. Ossicini lasciati intatti. Abbreviazioni: SS: seno sigmoideo, FN: nervo facciale, VeSy: sistema vestibolare, Os: ossicini, Tegmen: Tegmen/placca della dura madre media, TT: tensore del timpano, RW: finestra rotonda, BT: prominenza ossea del giro basale della coclea, BJ: bulbo giugulare, ICA: canale dell'arteria carotide interna. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: Vista dalla fossa centrale. Abbreviazioni: SSC: canale semicircolare superiore, FN: nervo facciale, IAC: canale acustico interno, EEC: condotto uditivo esterno, ICA: arteria carotide interna. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: Vista assiale dell'osso temporale dell'immagine CB-CT. Abbreviazioni: SSC: canale semicircolare superiore, FN: nervo facciale, IAC: canale acustico interno, EEC: condotto uditivo esterno, ICA: arteria carotide interna. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: Mastoidectomia parziale con timpanotomia posteriore. Abbreviazioni: SSC: canale semicircolare superiore, LSC: canale semicircolare laterale, PSC: canale semicircolare posteriore, PT: timpanotomia posteriore, EEC: condotto uditivo esterno, Ch. Tymp.: chorda tympani, FN: nervo facciale, SS: sinus sigmoideus. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 5: Linee di taglio. (A) Anatomia dell'osso temporale dopo la rimozione delle cellule d'aria mastoidee e l'esposizione dell'orecchio medio e dell'arteria carotide interna senza gli ossicini. Strutture evidenziate con targhette con nome. (B) Linea di taglio posteriore. (C) Sistema vestibolare aperto durante il taglio posteriore. (D) Linea di taglio anteriore. (E) Linee di taglio superiori e inferiori. (F) Linea di taglio mediale dalla vista della fossa centrale (vedi punti di riferimento dalla Figura 2). Abbreviazioni: SSC: canale semicircolare superiore, LSC: canale semicircolare laterale, PSC: canale semicircolare posteriore, SS: seno sigmoideo, FN: nervo facciale, GG: ganglio genicolare, BJ: bulbo giugulare, RW: finestra rotonda, TTtend: tendine tensore del timpano, TT: tensore del timpano, ICA: arteria carotide interna, Ve: vestibolo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 6: Diverse viste della coclea. (A) Coclea perforata aperta con vista sulla membrana basilare. (B) La coclea vista da un cadavere TB scansionato con tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Media (mm) | Massimo (mm) | Minimo (mm) | |
Misura A | 9.4 | 10.1 | 8.4 |
Misura B | 6.8 | 7.5 | 6.2 |
Numero totale | Estrazione riuscita | Estrazione non riuscita | |
Numero di TB | 36 | 33 | 3 |
Tabella 1: Dimensioni della coclea e successo delle procedure di rimozione utilizzando il metodo descritto. "Misura A" si riferisce alla distanza massima dalla finestra rotonda alla parete laterale e "misura B" si riferisce alla distanza perpendicolare della coclea determinata come proposto da Escudé et al.13. "Max" si riferisce al valore più grande e "min" al valore più piccolo delle misurazioni.
Ci sono diversi punti di riferimento da seguire per la rimozione della coclea, quindi questa procedura può essere eseguita sistematicamente se l'anatomia della TBC è normale (nessuna malformazione della TBC). Le parti più critiche della procedura di rimozione sono il margine inferiore e la proporzione mediale tra l'IAC e l'ICA. Si consiglia di mantenere un margine leggermente maggiore e, se necessario, di levigare con precisione l'osso in eccesso dopo l'estrazione del blocco. È importante evitare di aprire la coclea in quanto potrebbe causare traumi alle sue delicate strutture interne e portare a un campione non riuscito.
Per analisi successive (ad esempio, istologia), l'orientamento della coclea può essere determinato utilizzando il residuo FN, la staffa e la finestra rotonda. Ulteriori vie per l'ingresso della soluzione istologica possono essere create aprendo la membrana rotonda della finestra e rimuovendo la staffa; Ciò significa che le soluzioni di fissazione possono entrare in modo più uniforme all'interno della coclea e fornire campioni migliori per l'analisi istologica. Inoltre, se l'organo vestibolare è stato rimosso, il vestibolo può fungere da apertura nella coclea. Le TB appena congelate possono essere utilizzate negli studi sugli elettrodi dell'impianto cocleare, dove l'obiettivo principale è generalmente quello di testare le proprietà atraumatiche di un nuovo elettrodo o di una nuova tecnica di inserimento 6,7. Se si desidera eseguire ricerche più dettagliate, ad esempio a livello cellulare dall'orecchio interno, il campione deve essere raccolto il più rapidamente possibile per evitare danni tissutali post-mortem, soprattutto a livello cellulare. Molteplici fattori possono influenzare le condizioni del campione (come la causa della morte, le condizioni della coclea prima della morte e possibili lesioni alla testa). Tuttavia, poiché il tempo è uno di questi fattori che possono essere effettivamente influenzati, il campione dovrebbe essere raccolto entro 24 ore dalla morte14. Sebbene il tessuto possa aver subito un decadimento post-mortem in questa fase, in generale, dovrebbe essere ancora abbastanza buono da consentire ulteriori analisi.
Se i campioni vengono raccolti per la ricerca sull'impianto cocleare, durante il processo di rimozione, è necessario prestare attenzione a non manipolare l'array di elettrodi durante l'estrazione. Una perforazione incauta vicino agli elettrodi può portare a un cambiamento nella loro posizione o addirittura può spostare completamente l'array.
Sebbene l'estrazione della coclea sia praticamente sempre eseguita a scopo di ricerca, rappresenta anche un ottimo modo per consentire agli otochirurghi alle prime armi di apprendere e comprendere l'anatomia chirurgica della tubercolosi. Pertanto, se eseguito come descritto, è un esercizio informativo e pratico.
Pinhasi et al. hanno presentato un metodo simile per l'estrazione della coclea per l'analisi del DNA in campioni archeologici15. Come l'approccio utilizzato in questo studio, anche Pinhasi et al. hanno eseguito la loro navigazione tissutale sfruttando i punti di riferimento anatomici all'interno dell'osso temporale durante la rimozione della coclea. In contrasto con questo protocollo, Pinhasi et al. hanno utilizzato la sabbiatura per sradicare i tessuti che circondano la coclea. Un trapano chirurgico ad alta velocità è solitamente più accessibile per i ricercatori medici, in quanto è uno strumento chirurgico essenziale applicato nella formazione e nell'esecuzione della chirurgia dell'orecchio. Un'ulteriore opzione per la raccolta della coclea sarebbe il cosiddetto metodo "plug-in", in cui la coclea viene rimossa in un blocco più grande e poi, se necessario, levigata con il trapano ad alta velocità. Sebbene ottenere il blocco più piccolo dalla TB potrebbe essere più veloce, la parte di affinamento del protocollo potrebbe essere più difficile poiché ci saranno meno punti di riferimento riconoscibili nel blocco relativamente più grande.
Recentemente, Vaisbuch et al.14 hanno presentato un approccio diverso rispetto al metodo utilizzato in questo studio sulla raccolta di tessuto fresco dell'orecchio interno per scopi di ricerca da donatori di organi. In contrasto con il nostro approccio, Vaisbuch et al. miravano a raccogliere i tessuti molli della coclea in tre parti (basale, media e apicale), non l'intera coclea come un unico blocco. L'approccio transcanale presenta alcuni vantaggi nella raccolta di campioni di coclea da donatori di organi in cui gli organi circostanti sono ancora intatti, e questo limita gli angoli di approccio che possono essere utilizzati rispetto a quelli disponibili quando si lavora con la tubercolosi da cadavere. Il vantaggio delle orecchie da donatori di organi è che i tessuti molli, con le loro delicate strutture cellulari, possono essere ottenuti prima che inizi a verificarsi una morte cellulare significativa. In questo modo le strutture microscopiche sottili rimangono nelle migliori condizioni possibili. L'approccio descritto in questo studio è più fattibile con i cadaveri e quando l'intera coclea è necessaria per l'analisi, come quando si studia la posizione degli elettrodi dell'impianto cocleare.
Come accennato in precedenza, non ci sono dati comparativi riguardo a questo metodo presentati qui. La necessità di un'estrazione precisa della coclea è nata dalle limitazioni nell'elaborazione dei campioni durante la ricerca preclinica sull'impianto cocleare. Finora, il metodo di estrazione non è stato valutato come un'impresa di ricerca indipendente.
Gli autori non segnalano alcun conflitto di interessi.
Matti Iso-Mustajärvi riceve sovvenzioni per la ricerca dal governo finlandese (VTR), dalla Instrumentarium Science Foundation, dal North Savo Regional Grant e dalla Finnish Society of Ear Surgery. Aarno Dietz riceve borse di ricerca dall'Accademia di Finlandia (sovvenzione n. 333525) e dalla sovvenzione regionale del Savo settentrionale.
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