Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Friederike Pohl

STENTING OF THE TUBA AUDITIVA EUSTACHII AS A VALID

TREATMENT CONCEPT IN CHRONIC OTITIS MEDIA,

CHRONIC AUDITORY TUBE DYSFUNCTION AND ITS

SEQUELAE:

IMPLEMENTATION OF A LARGE ANIMAL MODEL

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-109376

title (ger.)

Stentimplantation in die Tuba Auditiva Eustachii als valides Therapiekonzept bei chronischer Otitis Media, chronischer Tubendysfunktion und deren Folgen: Implementierung eines Großtiermodels

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/pohlf_ws16.pdf

abstract (deutsch)

Akute und chronische Mittelohrentzündungen sind noch immer eine der am häufigsten auftretenden Erkrankungen bei Kindern und Erwachsenen. Etwa 20% der akuten Erscheinungsform persistiert länger als drei Monate und manifestiert sich als chronische Otitis Media. Die Folgen sind oft Trommelfellperforation, Unterbrechung der Gehörknöchelchenkette und andere gravierende Schäden des Mittelohres gefolgt von Langzeitschäden wie Schwerhörigkeit und Hörverlust. Um das Hörvermögen zu erhalten und chronische Mittelohrentzündungen zu verhindern ist eine frühe Therapie essentiell. Trotz erheblichen Entwicklungsfortschrittes auf dem Gebiet der Therapie dieser Erkrankungen, setzen nur wenige Optionen an der Eustachischen Röhre selbst an, welcher eine tragende Rolle in der Entwicklung chronischer Otitiden und Paukenergüsse zugeschrieben wird. Objektiv wirkungsvolle therapeutische Eingriffe an der Tube selbst sind bis dato noch nicht verfügbar. Die minimal-invasive Implantation eines Stents in die Eustachische Tube zur Verbesserung der Mittelohrbelüftung und Vereinfachung der Tubenöffnung könnte ein innovativer Ansatz in diese Richtung sein. Ein zu überwindendes Hindernis war bisher das Fehlen eines adäquaten in vivo Models, in dem Stents in ihren ursprünglich für den Menschen angepassten Dimensionen auf prä-klinischem Niveau getestet werden konnten. Deshalb war das Ziel dieser These die Etablierung eines minimal-invasiven operativen Zuganges für die in vivo Implantation eines Stents in die Eustachische Röhre und die Identifikation einer Methode zur Funktionsüberprüfung des Implantates im Großtiermodels.

 Zur Evaluierung von Funktionen des Mittelohres am wachen Schaf wurde die Tympanometrie verwendet und auf ihre methodische Eignung beim Schaf untersucht. Basierend auf vorhergehenden Kadaverversuchen wurde das Schaf als idealer Kandidat für die Etablierung des Großtiermodels identifiziert. Zur Analyse des implantierten Stents wurden die folgenden Methoden genutzt: die minimal-invasive Insertion eines Stents in die Eustachische Röhre, induzierte aseptische Otitis Media mit Paukenerguss, Evaluierung der in vivo Reaktion des Organismus auf das Implantat in der Region der nasopharyngealen Tubenöffnung mit Hilfe eines endoskopischen Scores, Tympanometrie für die Überprüfung der Mittelohrfunktionen einschließlich der Belüftung der Paukenhöhle, die Computer Tomographie gestützte Untersuchung von Sitz und Belüftung des Stents und die Belüftung des Mittelohres und die histologische Analyse von Gewebeformation, Stent-durchmesser, und die Reparation von hochprismatischem Epithel und Zilien der Tubenmukosa. Kommerzielle Koronarstents wurden beidseits in die Eustachische Röhre von drei Schwarzkopfschafen implantiert und 12 Wochen dort belassen.

Die verwendeten in vivo und in vitro Tests indizieren belüftete Mittelohren bei allen Tieren, und einen Einbau der Stentstreben in die Tubenmukosa. Die Grenze zwischen Lumen und Gewebe bildet ein mit Zilien besetztes hochprismatisches Epithel. Die Stents waren in allen vier analysierten Bereichen der Tube expandiert. Zusätzlich erschienen die Stents durch die Implantation bereits ausreichend im knorpeligen Anteil der Eustachischen Tube fixiert zu sein, so dass keine zusätzliche Fixation erforderlich war. In der endoskopischen Untersuchung des äußeren Gehörganges und des Trommelfells konnten keine Anzeichen für eine Otitis Externa, Trommelfellperforation oder etwa Otitis Media mit Paukenerguss gefunden werden. Auch die Tympanometrie lieferte im wachen Schaf verlässliche Ergebnisse. Daher kann geschlussfolgert werden, dass diese Kombination von Tests bereits ein vielfältiges Spektrum an Daten bietet, welche die Reaktion des Organismus und die Funktionalität des hier genutzten Stents gut darstellen konnten. Die genutzten Methoden waren verlässlich auswertbar und sehr gut geeignet um die zur Validierung nötigen Daten zu generieren.

In der vorliegenden These konnte gezeigt werden, dass die präsentierten Methoden zur Untersuchung eines Stents im Großtiermodel Schaf eine profunde Basis zur Testung dieser Art von Medizinprodukten in prä-klinischen Versuchen bieten. Der erfolgreiche Transfer von in vitro zu in vivo, wie auch die Eignung der verschiedenen Testverfahren für die Evaluierung der hier verwendeten Stents konnten ausreichend demonstriert werden.

abstract (englisch)

Acute and chronic otitis media are among the most common diseases in children and adults. Approximately 20% of acute otitis media persist longer than three months and turn into chronic otitis media. Eardrum perforation, ossicular chain disruption and other severe damages of the middle ear can be the result and hearing impairment as well as hearing loss the long term consequences. Thus, an early successful treatment, preventing chronic otitis media and severe hearing impairment, has to be one of the major goals in otorhinolaryngology. Despite profound improvements in the development of therapeutic options, few approaches deal with the Eustachian tube itself, which is one of the key factors in the development of these diseases. Valid therapeutic interventions to restore Eustachian tube function are not available hitherto. The minimal invasive implantation of stents into the auditory tube to improve middle ear ventilation and facilitate tubal opening could be an innovative option. One of the obstacles is a missing in vivo model where stents in their original dimension for human use can be tested pre-clinically. Thus, the aim of this thesis was the implementation of a minimal invasive surgical approach for the in vivo stenting of the Eustachian tube in a large animal model and in addition, to identify a method for the functional evaluation of the implanted medical device.

 For the evaluation of the middle ear function tympanometry in conscious sheep was performed. Sheep were used as animal model based on previously performed cadaver studies identifying this species as the ideal candidate. The presented methods for the evaluation of a stent implanted in the Eustachian tube are the following: the minimal-invasive method of stent application, induced aseptic middle ear inflammation with effusion, evaluation of the in vivo reaction on the implant in the region of the pharyngeal orifice by means of an endoscopic score, tympanometry for the assessment of middle ear function and structures, computed tomography for the assessment of location of the stent and the ventilation of middle ear and stent, and histologic analysis of tissue formation, stent diameter and regeneration or reparation of prismatic and ciliated epithelium. Commercial coronary stents were bilaterally implanted into the Eustachian tubes of three blackface sheep and remained implanted for 12 weeks.

Implantation of the stent was possible in each case. The used combination of in vivo and ex vivo tests displayed ventilated middle ears and incorporation of the struts into tissue topped with ciliated epithelium. The stent was expanded in all 4 parts of the analysed section of the Eustachian tube. Additionally, the stent appeared to be sufficiently fixed in the cartilaginous part of the Eustachian tube. In endoscopic examination of the external auditory canal no symptoms of otitis externa, eardrum perforation or otitis media with effusion were apparent. Tympanometry provided reliable results for the evaluation of middle ear function in conscious sheep. Thus, it can be inferred that this combination of tests already provided a diverse spectrum of data, facilitating the evaluation of the studied stent. In general, the methods were very well suitable to provide the necessary data according to the used stent.

It can be concluded that the here presented assessment of stents in the large animal model of the sheep provide a profound basis for the testing of these kinds of medical devices in pre-clinical studies. The transfer of the animal model from in vitro to in vivo could be demonstrated, as well as the suitability of the proceeded tests for the valuation of the used implant.

keywords

Eustachian tube, Tympanometrie, Stent, Tuba auditiva Eustachii, tympanometry, stent

kb

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