Извлечение улитки из височной кости человека: трупный протокол

В данной статье представлен надежный метод извлечения улитки человека из височной кости трупа путем высверливания с учетом четких анатомических ориентиров.

Извлечение улитки из трупной височной кости человека может потребоваться для различных исследований внутреннего уха. Для гистологической оценки внутреннее ухо должно быть извлечено из височной кости, чтобы облегчить гистологическую обработку; Кроме того, некоторые устройства микрокомпьютерной томографии слишком малы, чтобы вместить полные височные кости; Кроме того, качество изображения может быть улучшено, если улитка изолирована.

Внутреннее ухо расположено в каменистой части височной кости. Внутреннее ухо можно разделить на костный лабиринт или глазную капсулу и пленчатый лабиринт внутри глазной капсулы. Кроме того, внутреннее ухо можно разделить на вестибулярную систему (полукружные каналы и преддверие) и улитку. Оценить расположение и ориентацию улитки в височной кости сложно, так как она встроена в костные структуры и, таким образом, не может быть непосредственно визуализирована. Тем не менее, существуют различные анатомические структуры, которые могут помочь в управлении процессом, чтобы обеспечить надежное сверление улитки. Ориентирами в задних отделах улитки являются лицевой нерв, полукружные каналы и преддверие. В середине нижние границы улитки идентифицируются по круглому окну и базальному повороту улитки. В передней границе встречается сонная артерия; ориентиром для верхней границы является коленчатый ганглий (ГГ) лицевого нерва. Медиальные структуры определяются расположением внутреннего слухового прохода, верхнего полукружного канала и канала внутренней сонной артерии.

В этой статье мы представляем метод надежного извлечения улитки из височной кости путем сверления с учетом нескольких анатомических ориентиров.

Внутреннее ухо – это нежный орган, который обеспечивает нам слух и равновесие. Внутреннее ухо расположено у основания черепа в каменистой части височной кости (ТБ). ТБ включает в себя несколько важнейших анатомических структур, которые изгибаются и поворачиваются внутри кости. Таким образом, туберкулез представляет собой сложную анатомическую единицу для понимания¹. Rask-Andersen et al. в своем обзоре^{2 обсуждают} историю исследований улитки и понимание ее микроструктуры.

Внутреннее ухо включает в себя полукружные каналы, преддверие и улитку. Три полукружных канала и преддверие образуют вестибулярную систему, в которой расположены рецепторы равновесия ^3,4. Улитка представляет собой раковину, которая соединена с преддверием. Улитка преобразует механические звуковые волны в нейронные сигналы. Нормальная улитка делает два с половиной оборота и заканчивается на вершине улитки. Средняя длина улиткового протока составляет 37,6 мм; Тем не менее, существуют значительные различия между индивидуумами⁵. Кроме того, внутреннее ухо можно разделить на костный лабиринт (глазную капсулу), образованный костными краями внутреннего уха, и пленчатый лабиринт внутри глазной капсулы. Нерв от внутреннего уха проходит через внутренний слуховой канал (РХО) и делится на вестибулярные нервные волокна и кохлеарный нерв. Кохлеарный нерв образован из аксонов спиральных ганглиозных нейронов, которые лежат в модиолусе улитки³. Лицевой нерв (НФ) также проходит через РХМ; Он проходит вверх по улитке, делая крутой, примерно на 110° поворот назад и вниз через среднее ухо, пока не выходит из ТБ через сосцевидную полость от шиломастоидного отверстия у основания черепа ^1,4. В непосредственной близости от улитки имеется несколько других значимых структур, например, косточки (молоточек, инкус и стремечко) в среднем ухе, сонная артерия (ICA) (которая начинается ниже улитки и затем делает поворот медиально на уровне базального поворота улитки), средняя пластинка ямки (tegmen) и бульбус югуларе, который находится ниже среднего уха. Доступ к улитке во время хирургического вмешательства обычно осуществляется через воздушные ячейки сосцевидного отростка. Самая большая воздушная клетка в сосцевидной полости называется антральным отделением, которое сообщается со средним ухом через штольню. Размеры и организация этих сосцевидных воздушных клеток значительно различаются, даже с точки зрения «нормальной анатомии». Выступ латерального полукружного канала обычно присутствует на дне антрального отдела. Анатомия височной кости со многими ориентирами представлена на рисунках 1 и 2. Рентгенологическая анатомия туберкулеза с точки зрения средней черепной ямки представлена на рисунке 3.

Извлечение улитки из височной кости человека может потребоваться для различных исследований внутреннего уха. При гистологических исследованиях внутреннее ухо обычно извлекается из височной кости для облегчения ее гистологической обработки; аналогичным образом, некоторые устройства микрокомпьютерной томографии (микро-КТ) имеют относительно ограниченное пространство для размещения образца и могут не справляться с целыми височными костями; Кроме того, качество изображения может быть улучшено, если улитка была изолирована 6,7,8,9. В частности, при разработке и тестировании новых электродных матриц кохлеарных имплантатов проводится гистологическая обработка и/или микрокомпьютерная томография для определения внутрикохлеарного положения электрода 9,10,11,12. Кроме того, гистология может проводиться с уменьшенным расходом технологических растворов при небольших размерах образца.

Тем не менее, извлечение улитки требует глубокого понимания окружающих структур, особенно когда цель состоит в том, чтобы избежать избытка кости в образце. На первый взгляд анатомия туберкулеза может показаться трудной для понимания. Однако, в конечном счете, анатомические структуры внутри ТБ служат границами вокруг улитки, которые могут быть использованы во время удаления. Случайное вскрытие улитки может привести к травматическому повреждению нежных структур внутри этой ткани и, таким образом, в дефектном образце, что может привести к необходимости отбраковки улитки.

В данной статье представлен метод надежного извлечения всей улитки из височной кости путем сверления с наблюдением за следующими анатомическими ориентирами.

В этом исследовании использовались височные кости (ТБ), собранные у трупа человека после смерти. Исследование получило институциональное одобрение и соответствовало Хельсинкской декларации об этичном использовании человеческого материала. Разрешение на использование височных костей трупа было получено Университетской больницей Куопио Финским национальным надзорным органом по социальному обеспечению и здравоохранению (NRO: 9202/06.01.03.01/2013), и исследование проводилось в соответствии с финскими нормами и законами. Все кости были собраны анонимно во время медицинского вскрытия.

1. Удаление мягких тканей с поверхности туберкулеза

1. Удалите мягкие ткани с поверхности туберкулеза хирургическим лезвием и распатором.
2. Оставшуюся часть операции проведите под хирургическим микроскопом и высокоскоростной хирургической бормашиной с системой орошения. Используйте для диссекции ушные инструменты, такие как микродиссектор.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Необходимые лезвия бора - это режущий бор диаметром 5 мм, алмазный бор диаметром 3 мм и мелкий алмазный бор диаметром 2 мм. В то время как алмазные боры меньшего размера могут использоваться для вскрытия критических и небольших структур, как правило, для этой процедуры будет достаточно мелкого алмазного бора диаметром 2 мм.

2. Мастоидэктомия (Рисунок 4)

1. Откройте кору головного мозга и определите тегмен с помощью высокоскоростного хирургического сверла (например, режущего бора 5 мм).
2. Проследите за тегменом и верхней и задней стороной наружного слухового прохода (ВОК) к антральному отделу с помощью режущего бора диаметром 5 мм.
3. Откройте антральный отдел и определите тело инкуса через отверстие антрального отдела к среднему уху. В зависимости от анатомии, делайте это с помощью режущего бора диаметром 5 мм или необработанного алмазного бора диаметром 3 мм.
4. Определите выступ латерального полукружного канала (ЛСК).
5. Используйте короткую ножку инкуса в качестве ориентира для определения лицевого нерва (ФН), расположенного позади ЭЭК.
6. Сверлите вдоль FN по направлению к вершине сосцевидного отростка до тех пор, пока не откроется пространство ниже EEC.
7. Просверлите синодуральный угол и сигмовидный синус в задней части сосцевидной полости, чтобы создать больше места для удаления улитки. Анатомические ориентиры и линии разреза представлены на рисунке 5.

3. Задняя тимпанотомия, удаление задних отделов ЭЭК, обнажение среднего уха

1. Откройте лицевой углубление между лицевым нервом и наружным слуховым проходом с помощью алмазного бора диаметром 2 мм. Определите тимпани хорды между FN и EEC. Для извлечения улитки удалите тимпани хорды.
2. После вскрытия задней тимпанотомии определите инкудостапедиальный сустав и откройте сустав.
3. Разрежьте стапедиальное сухожилие микролезвием или микроножницами, чтобы избежать вывиха стремени во время нижнего среза при извлечении (шаг 6.3, стапедиальная мышца просверливается и рассекается).
4. Просверлите опору и удалите инкус. Откройте инкудостапедиальный шарнир, чтобы избежать смещения подножки стремечка, и откройте тамбур через овальное окно (шаг 3.2).
5. Удалите заднюю часть костного наружного слухового прохода с молоденкой, барабанной перепонкой и кожей наружного слухового прохода, чтобы создать больше пространства. Удалите мягкие ткани с помощью отсасывания и микродиссектора.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Разрежьте сухожилие tensor tympani перед удалением лодыжки, чтобы облегчить удаление.

4. Удаление тканей, расположенных позади улитки (Рисунок 5A-C и Рисунок 6)

1. Просверлите заднюю часть вдоль задней стороны барабанного отдела FN после задней голени LSC и заднего полукружного канала (PSC). Полукружные каналы ведут в преддверие, которое является передней границей для сверления с целью удаления задних отделов улитки.
2. Продолжайте бурение по направлению к проходу внутреннего слухового прохода (РХО).
3. Сформируйте линию разреза в средней ямке, используя верхний полукруглый канал (SSC) в качестве ориентира, и проследите по ней через тегмены. Откройте ССК с верхнего подхода через среднюю ямку, так как выступ ССК часто можно определить в средней ямке. Обнажите коленчатый ганглий (ГГ) ФН с помощью алмазного сверла, чтобы он служил ориентиром для ССК из средней ямки (см. шаг 6.2).
4. Продолжайте сверлить вертикально по направлению к кончику сосцевидного отростка, начиная от преддверия. Круглое окно является ориентиром для определения базального поворота улитки в среднем ухе и выступает в качестве ограничивающей передней границы.
5. Раскройте задний срез снизу до уровня ниже уровня базального поворота улитки.

5. Удаление боковой и нижней частей височной кости (рисунок 5Е)

1. Определите круглое окно, базальный поворот улитки и канал внутренней сонной артерии (ВСА) перед базальным поворотом улитки. Наблюдайте за ВСА в передней части среднего уха, медиально к отверстию евстахиевой трубы.
2. Просверлите в дне среднего уха параллельно базальному витку, соединяющему разрез между ВСА и разрез для заднего к ФН ниже преддверия.
3. Используйте ножницы или микролезвие, чтобы не высверлить FN, так как FN служит хорошим ориентиром для ориентации во время удаления улитки и после ее удаления.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Стапедиальная мышца разрезается с помощью FN в том виде, в котором она была обнажена при нижнем разрезе.
4. Продолжайте сверление, чтобы создать пространство под базальным витком, чтобы было легче проводить нижний разрез.
   ПРИМЕЧАНИЕ: В зависимости от индивидуальной анатомии туберкулеза, бульбусная яремная кость может быть открыта во время сверления дна среднего уха.
5. Сверлите в переднелатеральном направлении к ВСА, чтобы открыть нижнечелюстной сустав.
6. Как только нижнечелюстной сустав будет открыт, определите ВСА и базальный поворот. Затем удалите боковые части туберкулеза без риска повредить улитку.
7. Разрежьте верхние части на нёбе среднего уха, просверлив тегмены от уровня среднего уха до сигмовидной пазухи.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Как правило, создать отверстие на уровне ОСК несложно.

6. Удаление переднего и нижнего отделов туберкулеза (рисунок 5D,E)

1. Сверлите ВСА через среднее ухо. ВСА делает поворот медиально впереди улитки; Таким образом, этот поворот служит передней границей для улитки.
2. Продолжайте бурение сверху от поворота ICA, параллельно трассе ICA. Продолжайте сверление медиально в соответствии с ходом ВСА и удалите любую избыточную кость как вверху, так и ниже ВСА.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Не удлиняйте сверло заднюю часть ВСА, чтобы не повредить улитку.
3. Сверлите снизу вдоль базального поворота улитки, примерно на 1-1,5 см для среза в задних частях.
4. Для нижнего среза оставьте подходящий запас прочности между базальным поворотом и сверлом, чтобы обеспечить сохранность улитки.
   ПРИМЕЧАНИЕ: при необходимости излишки кости здесь могут быть тщательно отшлифованы после удаления улитки.

7. Удаление медиальных частей ТБ (Рисунок 5F)

1. Следуйте по лицу к ГГ у нёба среднего уха.
2. Обнажите GG алмазным сверлом с черновой обработкой 3 мм и продолжайте сверление через тегмены до средней ямки.
3. Просверлите GG от средней черепной ямки и следуйте вдоль FN проксимальнее GG к IAC.
4. Используйте IAC, GG и SSC в качестве ориентиров для формирования линии разреза медиально к улитке. РХХ образует угол примерно 70° с базальным поворотом улитки. Выполните сверление от проксимальных частей РХХ до проксимальных частей горизонтального сегмента ICA.
5. Соедините медиальную линию, сначала подставив РХК к нижнему разрезу.

8. Завершение экстракции

1. Используйте тонкий алмазный бор (например, бор 3-5 мм) для тщательной оттачивания излишков кости вокруг улитки, если это необходимо для уменьшения размера образца.
2. Внимательно следите за цветом кости во время обрезки; Если кость начинает меняться и становится полупрозрачной, то прекращайте сверление.
3. Теперь должен получиться кусочек размером 1,5 см x 1,5 см, содержащий неповрежденную улитку. Поддерживайте ориентацию с помощью FN, стременя и RW.

В случае успеха улитка извлекается из височной кости без необходимости вскрытия перилимфатического отдела улитки. В негативном случае происходит отверстие внутри улитки и повреждение перепончатого лабиринта ткани.

Этот метод экстракции был использован у 36 трупных пациентов с туберкулезом во время исследований электродов с кохлеарным имплантатом (Таблица 1). В течение 33 ТБ экстракция прошла успешно, не причинив никакого повреждения улитке. В двух из 36 ТБ образцы пришлось отбраковать из-за очевидных движений электродной решетки кохлеарного имплантата во время удаления. Тем не менее, улитка была сохранена в целости и сохранности. При одном туберкулезе улитка была случайно вскрыта сразу за преддверием во время процедуры экстракции. Одно из исследований было опубликовано⁹; Остальные расследования продолжаются.

Основным ограничением является отсутствие сравнительных данных по этому методу. Кроме того, в данной работе представлена довольно небольшая выборка из предыдущего исследования, которая может не отражать истинную эффективность метода.

Рисунок 1: Анатомия височной кости после удаления сосцевидных воздушных клеток и обнажения среднего уха и внутренней сонной артерии. (A) Простой вид без именных бирок. (B) Выделенные структуры с именными бирками. Косточки оставлены нетронутыми. Сокращения: SS: сигмовидный синус, FN: лицевой нерв, VeSy: вестибулярная система, Os: косточки, Tegmen: Tegmen/средняя твердая мозговая пластина, TT: тензорная тимпани, RW: круглое окно, BT: костный выступ базального поворота улитки, BJ: bulbus jugulare, ICA: канал внутренней сонной артерии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 2: Вид из средней ямки. Сокращения: SSC: верхний полукружный канал, FN: лицевой нерв, IAC: внутренний акустический канал, EEC: наружный слуховой проход, ICA: внутренняя сонная артерия. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 3: Аксиальный вид височной кости на изображении CB-CT. Сокращения: SSC: верхний полукружный канал, FN: лицевой нерв, IAC: внутренний акустический канал, EEC: наружный слуховой проход, ICA: внутренняя сонная артерия. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 4: Частичная мастоидэктомия с задней тимпанотомией. Сокращения: SSC: верхний полукружный канал, LSC: латеральный полукружный канал, PSC: задний полукружный канал, PT: задняя тимпанотомия, EEC: наружный слуховой проход, Ch. Tymp.: хорда тимпани, FN: лицевой нерв, SS: синус. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 5: Линии разреза. (А) Анатомия височной кости после удаления сосцевидных воздушных клеток и обнажения среднего уха и внутренней сонной артерии без косточек. Структуры подсвечиваются именными тегами. (Б) Задняя линия разреза. (В) Открытый вестибулярный аппарат во время заднего разреза. (D) Передняя линия разреза. (E) Верхние и нижние линии реза. (F) Медиальная линия разреза от вида средней ямки (см. ориентиры на рисунке 2). Сокращения: SSC: верхний полукружный канал, LSC: латеральный полукружный канал, PSC: задний полукружный канал, SS: синус сигмоидеус, FN: лицевой нерв, GG: коленчатый ганглий, BJ: bulbus jugulare, RW: круглое окно, TTtend: тензорное сухожилие барабанной кости, TT: тензорное тимпанное сухожилие, TT: тензорное тимпанное, ICA: внутренняя сонная артерия, Ve: вестибулум. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 6: Различные виды улитки. (A) Улитка просверлина с видом на базилярную мембрану. (B) Улитка, полученная от трупа с помощью конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Таблица 1: Размер улитки и успешность процедур удаления описанным методом. «А-мера» относится к наибольшему расстоянию от круглого окна до боковой стены, а «В-мера» относится к перпендикулярному расстоянию улитки, определенному в соответствии с Escudé et ^al.13. «Max» относится к наибольшему значению, а «min» — к наименьшему значению измерений.

Существует несколько ориентиров, которые необходимо соблюдать при удалении улитки, поэтому эту процедуру можно проводить систематически, если анатомия туберкулеза в норме (нет пороков развития туберкулеза). Наиболее важными частями процедуры удаления являются нижний край и медиальная пропорция между РХК и ICA. Мы рекомендуем поддерживать немного больший запас и, при необходимости, точно оттачивать лишнюю кость после извлечения блока. Важно избегать вскрытия улитки, так как это может привести к травме ее нежных внутренних структур и привести к неудачному образцу.

Для более поздних анализов (например, гистологии) ориентация улитки может быть определена с помощью остатка FN, стремени и круглого окна. Дополнительные пути для введения гистологического раствора могут быть созданы путем вскрытия круглой оконной мембраны и удаления стремени; Это означает, что фиксирующие растворы могут более равномерно проникать внутрь улитки и предоставлять более качественные образцы для гистологического анализа. Кроме того, если вестибулярный орган был удален, преддверие может служить отверстием в улитку. Свежезамороженные ТБ могут быть использованы в исследованиях электродов с кохлеарным имплантатом, где основной целью обычно является проверка атравматических свойств нового электрода или техники введения ^6,7. Если вы хотите провести более детальное исследование, например, на клеточном уровне внутреннего уха, образец должен быть собран как можно быстрее, чтобы избежать посмертного повреждения тканей, особенно на клеточном уровне. На состояние образца могут влиять многочисленные факторы (например, причина смерти, состояние улитки перед смертью и возможные травмы головы). Однако, поскольку время является одним из таких факторов, на которые можно действительно повлиять, образец должен быть собран в течение 24 часов^{после смерти.} Несмотря на то, что ткань могла подвергнуться посмертному распаду на этой стадии, в целом, она все еще должна быть достаточно хорошей, чтобы ее можно было провести для дальнейшего анализа.

Если образцы собираются для исследования кохлеарного имплантата, то в процессе удаления следует соблюдать осторожность, чтобы не манипулировать электродной решеткой во время удаления. Неосторожное сверление вблизи электродов может привести к изменению их положения или даже может привести к полному смещению массива.

В то время как удаление улитки практически всегда выполняется в исследовательских целях, оно также представляет собой отличный способ помочь начинающим отохирургам изучить и понять хирургическую анатомию туберкулеза. Поэтому, когда оно выполняется так, как описано, оно является информативным, практическим упражнением.

Pinhasi et al. представили аналогичный метод извлечения улитки для анализа ДНК в археологических образцах¹⁵. Как и в этом исследовании, Pinhasi et al. также выполнили навигацию по тканям, используя анатомические ориентиры внутри височной кости во время удаления улитки. В отличие от этого протокола, Pinhasi et al. использовали пескоструйную обработку для удаления тканей, окружающих улитку. Высокоскоростная хирургическая дрель обычно более доступна для медицинских исследователей, поскольку она является важным хирургическим инструментом, применяемым при обучении и выполнении хирургии уха. Одним из дополнительных вариантов сбора улитки может быть так называемый метод «plug in», при котором улитка удаляется в более крупном блоке, а затем, при необходимости, затачивается с помощью высокоскоростной дрели. Хотя получение меньшего блока из TB может быть быстрее, оттачивающая часть протокола может быть сложнее, поскольку в сравнительно большом блоке будет меньше узнаваемых ориентиров.

Недавно Vaisbuch et ^al.14 представили другой подход по сравнению с методом, использованным в этом исследовании по сбору свежей ткани внутреннего уха для исследовательских целей у доноров органов. В отличие от нашего подхода, Vaisbuch et al. стремились собрать мягкие ткани улитки в трех частях (базальный, средний и апикальный поворот), а не всю улитку как один блок. Трансканальный подход имеет определенные преимущества при сборе образцов улитки от донорских органов, где окружающие органы еще не повреждены, и это ограничивает углы доступа, которые могут быть использованы по сравнению с теми, которые доступны при работе с трупным туберкулезом. Преимущество ушей доноров заключается в том, что мягкие ткани с их нежными клеточными структурами могут быть получены до того, как начнется значительная гибель клеток. Таким образом, мелкие микроскопические структуры остаются в наилучшем состоянии. Подход, описанный в данном исследовании, более применим к трупам и в тех случаях, когда для анализа требуется вся улитка, как при исследовании расположения электродов кохлеарных имплантатов.

Как уже было сказано выше, здесь отсутствуют какие-либо сравнительные данные относительно данного метода. Потребность в точном извлечении улитки возникла из-за ограничений в обработке образцов во время доклинических исследований кохлеарных имплантатов. До сих пор метод экстракции не оценивался как независимое исследовательское мероприятие.

Авторы не сообщают о конфликте интересов.

Матти Исо-Мустаярви получает исследовательские гранты от Финского государственного исследовательского фонда (VTR), Научного фонда Instrumentarium, Регионального гранта Северного Саво и Финского общества хирургии уха. Аарно Дитц получает исследовательские гранты от Академии Финляндии (грант No 333525) и региональный грант Северного Саво.