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이 논문은 뚜렷한 해부학적 랜드마크를 따라가면서 드릴 아웃을 통해 사체 측두골에서 인간의 달팽이관을 추출하는 신뢰할 수 있는 방법을 제시합니다.
사체의 인간 측두골에서 달팽이관을 추출하는 것은 내이에 대한 다양한 연구를 위해 필요할 수 있습니다. 조직학적 평가를 위해서는 조직학적 처리를 용이하게 하기 위해 측두골에서 내이를 추출해야 합니다. 마찬가지로, 일부 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 장치는 너무 작아서 완전한 측두골을 수용할 수 없습니다. 또한 달팽이관이 분리되어 있을 때 이미지 품질이 향상될 수 있습니다.
내이(inner ear)는 측두골(temporal bone)의 꽃잎 부분(petrous part) 내에 있습니다. 내이는 이낭(otic labyrinth) 또는 이낭(otic capsule)과 이낭(otic capsule) 내부의 막질 미로(membranous labyrinth)로 나눌 수 있습니다. 또한, 내이는 전정계(반고리관과 전정)와 달팽이관으로 나눌 수 있습니다. 측두골 내에서 달팽이관의 위치와 방향을 이해하는 것은 뼈 구조 내에 내장되어 있어 직접 시각화할 수 없기 때문에 어렵습니다. 그럼에도 불구하고, 달팽이관을 안정적으로 뚫을 수 있도록 프로세스를 안내하는 데 도움이 될 수 있는 뚜렷한 해부학적 구조가 있습니다. 달팽이관 뒤쪽 부분의 랜드마크는 안면 신경, 반고리관, 전정입니다. 중간에 있는 달팽이관의 아래쪽 경계는 둥근 창과 달팽이관의 기저 회전으로 식별됩니다. 앞쪽 경계에서 경동맥을 만나게 됩니다. 상경계(superior border)의 랜드마크는 안면 신경의 생식기 신경절(genicular ganglion, GG)입니다. 내측 구조는 내이도(internal auditory canal), 상반고리관(superior semicircular canal) 및 내경동맥(internal carotid artery)의 위치에 따라 결정됩니다.
이 기사에서는 몇 가지 해부학적 랜드마크를 따라가면서 드릴 아웃을 통해 측두골에서 달팽이관을 안정적으로 추출하는 방법을 제시합니다.
내이는 청각과 균형 감각을 제공하는 섬세한 기관입니다. 내이는 측두골(TB)의 페트로스 부분(petrous part)에 있는 두개골 기저부에 있습니다. 결핵은 뼈 안에서 뒤틀리고 회전하는 몇 가지 중요한 해부학적 구조를 둘러싸고 있습니다. 따라서 결핵은 이해하기 어려운 해부학적 실체를 형성한다1. Rask-Andersen 등은 리뷰2에서 달팽이관 연구의 역사와 미세 구조에 대한 이해에 대해 논의합니다.
내이에는 반고리관(半聖造), 전정(vestibulum), 달팽이관(cochlea)이 있습니다. 3 개의 반고리관과 전정은 균형 수용체가 위치한 전정 시스템을 형성합니다 3,4. 달팽이관은 전정에 연결된 껍질 같은 구조입니다. 달팽이관은 기계적 음파를 신경 신호로 변환합니다. 정상적인 달팽이관은 두 바퀴 반을 돌고 달팽이관의 정점에서 끝납니다. 달팽이관의 평균 길이는 37.6mm입니다. 그러나 개인마다 상당한 다양성이 있다5. 또한, 내이는 내이의 뼈 가장자리에 의해 형성된 골 미로(otic capsule)와 이낭 내부의 막질 미로로 나눌 수 있습니다. 내이의 신경은 내음관(IAC)을 통과하여 전정 신경 섬유와 달팽이관 신경으로 나뉩니다. 달팽이관 신경은 달팽이관의 모디졸러스(modiolis)에 있는 나선형 신경절 뉴런(spiral ganglion neuron)의 축삭돌기(axon)로 형성됩니다3. 안면 신경(FN)도 IAC를 통해 경로를 만듭니다. 그것은 달팽이관을 따라 상부로 통과하면서 두개골 1,4 기저부의 유공(foramen stylomastoid)에서 유양돌기강을 통해 결핵을 떠날 때까지 중이를 통해 앞뒤로 약 110° 회전합니다. 달팽이관 근처에는 몇 가지 다른 중요한 구조가 있는데, 예를 들어 중이의 이소골(malleus, incus, stapes), 경동맥(ICA)(달팽이관보다 아래쪽에서 생겨난 후 달팽이관의 기저부 회전 수준에서 내측으로 회전함), 중이(middle fossa plate, tegmen) 및 중이보다 아래쪽에 있는 bulbus jugulare. 수술 중 달팽이관에 대한 접근은 일반적으로 유양돌기의 공기 세포를 통해 수행됩니다. 유양돌기강에서 가장 큰 공기 세포는 안트럼(antrum)이라고 하며, 이는 아디투스(aditus)를 통해 중이와 소통합니다. 이러한 유양돌기 공기 세포의 크기와 조직은 "정상적인 해부학"의 관점에서도 크게 다릅니다. 측면 반고리관의 돌출부는 일반적으로 전방의 바닥에 존재합니다. 많은 이정표가 있는 측두골의 해부학은 그림 1과 그림 2에 나와 있습니다. middle fossa view에서 본 결핵의 방사선 해부학적 구조는 그림 3에 제시되어 있습니다.
인간의 측두골에서 달팽이관을 추출하는 것은 내이에 대한 다양한 조사를 위해 필요할 수 있습니다. 조직학 연구에서 내이는 일반적으로 조직학적 처리를 용이하게 하기 위해 측두골에서 추출됩니다. 마찬가지로, 일부 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(micro-CT) 장치는 샘플을 수용할 수 있는 공간이 상대적으로 제한되어 있으며 완전한 측두골에 대처하지 못할 수 있습니다. 또한, 달팽이관이 분리되었을 때 이미지 품질이 향상될 수 있습니다 6,7,8,9. 특히 새로운 인공와우 전극 어레이를 개발하고 테스트할 때 전극 9,10,11,12의 달팽이관 내 위치를 결정하기 위해 조직학적 처리 및/또는 마이크로 CT가 수행됩니다. 또한, 조직학은 샘플이 작을 때 처리 용액의 소비를 줄여 수행할 수 있습니다.
그럼에도 불구하고 달팽이관을 추출하려면 주변 구조에 대한 깊은 이해가 필요하며, 특히 샘플에 과도한 뼈가 생기지 않도록 하는 것이 목표인 경우 더욱 그렇습니다. 결핵의 해부학적 구조를 처음 접하면 이해하기 어려워 보일 수 있습니다. 그러나 궁극적으로 결핵 내부의 해부학적 구조는 달팽이관 주변의 경계 역할을 하며, 이는 발치 중에 악용될 수 있습니다. 달팽이관이 우연히 열리면 이 조직 내부의 섬세한 구조에 외상성 손상이 발생할 수 있으며, 따라서 샘플에 결함이 있어 달팽이관을 버려야 할 수도 있습니다.
이 논문은 다음과 같은 해부학적 랜드마크를 관찰하면서 드릴아웃을 통해 측두골에서 전체 달팽이관을 안정적으로 추출하는 방법을 제시합니다.
이 연구는 인간 시체 피험자로부터 사후 채취한 측두골(TB)을 사용했다. 이 연구는 기관의 승인을 받았으며 인간 물질의 윤리적 사용에 대한 헬싱키 선언을 이행했습니다. 핀란드 국립복지보건감독청(Finnish National Supervisory Authority for Welfare and Health, NRO: 9202/06.01.03.01/2013)은 쿠오피오 대학병원(Kuopio University Hospital)에 시체 측두골에 대한 승인을 내렸으며, 연구는 핀란드 규정 및 법률에 따라 수행되었다. 모든 뼈는 의료 부검 과정에서 익명으로 수집되었습니다.
1. 결핵 표면에서 연조직 제거
2. 유양돌기 절제술(그림 4)
3. 후방 고실 절제술, EEC의 후방 부분 제거 및 중이 노출
4. 달팽이관 뒤쪽에 있는 조직 제거(그림 5A-C 및 그림 6)
5. 측두골의 측면 및 하부 제거 (그림 5E)
6. 결핵의 전방부와 하부의 제거(그림 5D,E)
7. 결핵의 내측 부분 제거(그림 5F)
8. 추출 마무리
성공적일 경우, 달팽이관의 주림프 구획을 열 필요 없이 측두골에서 달팽이관을 추출할 수 있습니다. 부정적인 경우, 달팽이관 내부에 구멍이 생기고 조직의 막질 미로가 손상되는 경우가 있습니다.
이 추출 방법은 인공와우 전극 조사 중에 36개의 사체 TB에 사용되었습니다(표 1). 33TB에서 추출은 달팽이관에 어떠한 손상도 일으키지 않고 성공적으로 이루어졌습니다. 36TB 중 2TB에서는 추출 중 인공와우 전극 어레이의 명백한 움직임으로 인해 샘플을 폐기해야 했습니다. 그러나 달팽이관은 손상되지 않았습니다. 한 결핵의 경우, 발치 과정에서 달팽이관이 전정 바로 뒤에서 우연히 열렸습니다. 연구 중 하나가 발표되었습니다9; 나머지 조사는 현재 진행 중이다.
주요 제한 사항으로 이 방법에 대한 비교 데이터가 없습니다. 또한, 이 논문에는 이전 연구에서 제시된 다소 작은 샘플이 있는데, 이는 이 방법의 실제 효과를 반영하지 못할 수 있습니다.
그림 1: 유양돌기 공기 세포를 제거하고 중이와 내부 경동맥을 노출시킨 후의 측두골의 해부학적 구조. (A) 이름표가 없는 일반 보기. (B) 이름 태그가 있는 강조 표시된 구조체. 이소골은 손상되지 않았습니다. 약어 : SS : S자 부비동, FN : 안면 신경, VeSy : 전정 시스템, OS : 이소골, Tegmen : Tegmen / 중간 경막 플레이트, TT : 텐서 고막, RW : 둥근 창, BT : 달팽이관의 기저 회전의 뼈 돌출부, BJ : bulbus jugulare, ICA : 내부 경동맥의 운하. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 중간 포사에서 본 모습. 약어: SSC: superior semicircular canal, FN: facial nerve, IAC: internal acoustic canal, EEC: external ear canal, ICA: internal carotid artery(내외이도). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: CB-CT 이미지 측두골의 축도. 약어: SSC: superior semicircular canal, FN: facial nerve, IAC: internal acoustic canal, EEC: external ear canal, ICA: internal carotid artery(내외이도). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 후방 고막절개술을 동반한 부분 유양돌기 절제술. 약어 : SSC : 상 반고리관, LSC : 측면 반고리관, PSC : 후방 반고리관, PT : 후방 고막 절개술, EEC : 외부 외이도, Ch. Tymp : 척삭 고막, FN : 안면 신경, SS : 부비동 sigmoideus. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5: 절단선. (A) 유양돌기 공기 세포를 제거하고 이소골 없이 중이와 내부 경동맥을 노출시킨 후의 측두골의 해부학. 이름 태그로 강조 표시된 구조체입니다. (B) 후방 절단선. (C) 후방 절단 중 열린 전정계. (D) 전방 절단선. (E) 우수하고 열등한 절단선. (F) 중간 포사 뷰에서 본 내측 절단선( 그림 2의 랜드마크 참조). 약어 : SSC : 상반고리관, LSC : 측면 반고리관, PSC : 후방 반고리관, SS : sinus sigmoideus, FN : 안면 신경, GG : 생식기 신경절, BJ : bulbus jugulare, RW : 둥근 창, TTtend : 텐서 고막, TT : 텐서 고막, ICA : 내부 경동맥, Ve : 전정. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 6: 달팽이관의 다양한 모습. (A) 달팽이관은 기저막을 보기 위해 뚫려 열려 있습니다. (B) 원뿔 빔 컴퓨터 단층 촬영(CBCT)으로 스캔한 시체 TB에서 본 달팽이관. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
평균 (mm) | 최대 (mm) | 최소 (mm) | |
A-측정 | 9.4 | 10.1 | 8.4 |
B-측정 | 6.8 | 7.5 | 6.2 |
총 수 | 성공적인 추출 | 실패한 추출 | |
TB 수 | 36 | 33 | 3 |
표 1: 달팽이관의 크기와 설명된 방법을 사용한 제거 절차의 성공. "A-measure"는 둥근 창에서 측벽까지의 최대 거리를 의미하며, "B-measure"는 Escudé et al.13에 의해 제안된 대로 결정된 달팽이관의 수직 거리를 나타냅니다. "최대"는 가장 큰 값을 나타내고 "최소"는 가장 작은 측정 값을 나타냅니다.
달팽이관을 제거하기 위해 따라야 할 몇 가지 지침이 있으므로, 결핵의 해부학적 구조가 정상(결핵의 기형이 없는 경우)인 경우 이 절차를 체계적으로 수행할 수 있습니다. 제거 절차에서 가장 중요한 부분은 IAC와 ICA 사이의 낮은 마진과 내측 비율입니다. 약간 더 큰 마진을 유지하고 필요한 경우 블록을 추출한 후 여분의 뼈를 정확하게 연마하는 것이 좋습니다. 달팽이관을 열면 섬세한 내부 구조에 외상을 입히고 샘플 채취에 실패할 수 있으므로 달팽이관을 열지 않는 것이 중요합니다.
이후 분석(예: 조직학)을 위해 달팽이관의 방향은 FN 잔해, 등골 및 둥근 창을 사용하여 결정할 수 있습니다. 조직 학적 용액의 유입을위한 추가 경로는 둥근 창 막을 열고 등골을 제거함으로써 생성 될 수 있습니다. 이는 고정 용액이 달팽이관 내부에 더 고르게 들어갈 수 있고 조직학적 분석을 위한 더 나은 샘플을 제공할 수 있음을 의미합니다. 또한, 전정 기관이 제거된 경우, 전정은 달팽이관으로 들어가는 입구 역할을 할 수 있습니다. 갓 동결된 TB는 인공와우 전극 연구에 사용할 수 있으며, 주요 목표는 일반적으로 새로운 전극 또는 삽입 기술의 외상성 특성을 테스트하는 것입니다 6,7. 예를 들어 내이의 세포 수준에서와 같이 보다 자세한 연구를 수행하고자 하는 경우, 특히 세포 수준에서 사후 조직 손상을 방지하기 위해 가능한 한 빨리 샘플을 수집해야 합니다. 여러 요인이 샘플의 상태에 영향을 미칠 수 있습니다(예: 사망 원인, 사망 전 달팽이관 상태, 머리 부상 가능성). 그러나 시간은 실제로 영향을 받을 수 있는 요인 중 하나이므로 사망 후 24시간 이내에 샘플을 수집해야 합니다14. 이 조직에서 이 조직은 사후 부패를 겪었을 수 있지만 일반적으로 추가 분석이 가능할 정도로 양호해야 합니다.
인공와우 연구를 위해 샘플을 채취하는 경우, 제거 과정에서 발치 중에 전극 어레이를 조작하지 않도록 주의해야 합니다. 전극 근처를 부주의하게 드릴링하면 위치가 변경되거나 어레이가 완전히 변위될 수 있습니다.
달팽이관 적출은 실질적으로 항상 연구 목적으로 수행되지만, 초보 이와가 결핵의 외과적 해부학적 구조를 배우고 이해할 수 있는 훌륭한 방법이기도 합니다. 따라서 설명된 대로 수행하면 유익하고 실용적인 연습이 됩니다.
Pinhasi 등은 고고학 샘플에서 DNA 분석을 위해 달팽이관을 추출하는 유사한 방법을 제시했습니다15. 이 연구에서 사용된 접근 방식과 마찬가지로 Pinhasi 등도 달팽이관 제거 중에 측두골 내부의 해부학적 랜드마크를 활용하여 조직 탐색을 수행했습니다. 이 프로토콜과 대조적으로, Pinhasi 등은 달팽이관 주변 조직을 제거하기 위해 샌드 블라스팅을 사용했습니다. 고속 수술 드릴은 귀 수술의 훈련 및 수행에 적용되는 필수 수술 도구이기 때문에 일반적으로 의학 연구자가 더 쉽게 접근할 수 있습니다. 달팽이관을 채취하기 위한 또 다른 방법은 소위 "플러그 인" 방법으로, 더 큰 블록에서 달팽이관을 제거한 다음 필요한 경우 고속 드릴로 연마합니다. TB에서 더 작은 블록을 얻는 것이 더 빠를 수 있지만, 비교적 큰 블록에서 인식할 수 있는 랜드마크가 적기 때문에 프로토콜의 호닝 부분이 더 어려울 수 있습니다.
최근 Vaisbuch 등[14 ]은 장기 기증자로부터 연구 목적으로 새로운 내이 조직을 수집하는 이 연구에서 사용된 방법과 다른 접근 방식을 제시했습니다. 우리의 접근 방식과는 대조적으로, Vaisbuch 등은 달팽이관의 연조직을 하나의 단일 블록으로 모으는 것이 아니라 세 부분(기저부, 중간, 정점 회전)으로 모으는 것을 목표로 했습니다. 경운(trans-canal) 접근법은 주변 장기가 손상되지 않은 장기 기증자로부터 달팽이관 샘플을 채취할 때 특정 이점이 있으며, 이는 사체 결핵을 치료할 때 사용할 수 있는 접근 각도에 비해 활용할 수 있는 접근 각도를 제한합니다. 장기 기증자의 귀의 장점은 섬세한 세포 구조를 가진 연조직을 심각한 세포 사멸이 발생하기 시작하기 전에 얻을 수 있다는 것입니다. 따라서 미세한 미세한 구조는 최상의 상태로 유지됩니다. 이 연구에서 설명한 접근 방식은 인공와우 전극의 위치를 조사할 때와 같이 시체와 분석을 위해 전체 달팽이관이 필요한 경우에 더 실현 가능합니다.
위에서 언급했듯이 여기에 제시된 이 방법에 대한 비교 데이터는 없습니다. 달팽이관의 정확한 추출에 대한 필요성은 전임상 인공와우 연구 중 검체 처리의 한계로 인해 발생했습니다. 지금까지 추출 방법은 독립적인 연구 사업으로 평가되지 않았습니다.
저자는 이해 상충이 없다고 보고합니다.
Matti Iso-Mustajärvi는 핀란드 정부 연구 기금(VTR), Instrumentarium Science Foundation, North Savo 지역 보조금 및 핀란드 귀 수술 협회로부터 연구 보조금을 받습니다. Aarno Dietz는 핀란드 아카데미(보조금 번호 333525)와 North Savo 지역 보조금으로부터 연구 보조금을 받습니다.
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