Funktionsstörungen der Eustachischen Röhre : Entwicklung eines Tiermodells sowie ein Beitrag zur endoluminalen Diagnostik
Die Funktionsstörung der Eustachischen Röhre ist bei Erwachsenen und vor allem bei Kindern eine häufig auftretende Erkrankung. Durch die Belüftungsstörung des Mittelohres ist die Entstehung einer Otitis media begünstigt. So besteht neben dem akuten Leiden der Patienten auch die Gefahr schwerer Mittelohrschäden, die von Schwerhörigkeit bis zum Gehörverlust führen können. Diese Zusammenhänge sind auch in der Veterinärmedizin von Relevanz. Nach wie vor sind die pathophysiologischen Prozesse der Funktionsstörung nicht vollständig bekannt. In den letzten Jahren gab es erhebliche Entwicklungsfortschritte im Bereich der Therapien für diese Erkrankung, die direkt die Eustachische Röhre adressieren. So wurden neben der bereits in der Klinik etablierten Ballondilatation erste Studien zur Stent Implantation in die Tube durchgeführt. Jedoch fehlt es bisher an geeigneten Tiermodellen, in denen neben der Gewebsreaktion auch eine Funktionsüberprüfung durchgeführt werden kann. Darüber hinaus müssen zusätzliche bildgebenden Verfahren erprobt werden, insbesondere zur Darstellung der Schleimhaut und der angrenzenden Strukturen der Eustachischen Röhre. Die klinisch etablierten Verfahren sind hier unzureichend. Ziel dieser Arbeit war es, ein adäquates Tiermodell für diese Fragestellung zu entwickeln und bildgebende Verfahren zu eruieren. Das Schaf und insbesondere das Deutsche Schwarzköpfige Fleischschaf ist bereits als ein etabliertes Tiermodell für Mittel- und Innenohrimplantate als auch für die Eustachische Röhre beschrieben. Basierend auf dieser Grundlage wurde das Deutsche Schwarzköpfige Fleischschaf auch in dieser Studie verwendet. In ex vivo Versuchen wurde an Schafsschädeln die Methodik und das Instrumentarium entwickelt, um eine aseptische Obstruktion der Eustachischen Röhre durch die Injektion von Hyaluronsäure zu erzielen. Mittels der Digitalen Volumentomographien (DVT) unter Zugabe von ImeronÒ als Röntgenkontrastmittel und der Magnetresonanztomographien (MRT) wurde das Depot der Hyaluronsäure analysiert. Das Verfahren zur aseptischen Obstruktion wurde anschließend auf in vivo Versuche übertragen. Insgesamt wurden 22 Eustachische Röhren behandelt, aufgeteilt in zwei Versuchsgruppen, zum einen mit dem Beobachtungszeitraum von 7 Tagen, zum anderen mit dem Beobachtungszeitraum von 3 Monaten nach der Injektion. Es wurden Mengen von 0,3 ml bis 4,25 ml Hyaluronsäure appliziert. Anschließend wurden die Tiere in regelmäßigen Abständen mittels Tympanometrie, Endoskopie und eines Health Scores untersucht, um den Belüftungsstatus des Mittelohrs, das Trommelfell, die pharyngeale Öffnung der Eustachischen Röhre einschließlich des Depots und die Belastung bzw. den Gesundheitszustand der Tiere zu überwachen. Exemplarisch wurde bei einem Tier am Ende der Beobachtungszeit eine MRT durchgeführt. Dieses bildgebende Verfahren erwies sich als prädestiniert für den Nachweis von Hyaluronsäure. Neben vorübergehenden Belüftungsstörungen wurden auch manifeste Belüftungsstörungen, einschließlich Paukenergüssen und Trommelfellrupturen, beobachtet. Bei einer Injektionsmenge von mehr als 2,5 ml konnte am 7. Tag nach der Injektion eine Funktionsstörung der Eustachischen Röhre sicher ausgelöst werden, die drei Wochen bis drei Monate persistierte. Als weiteres bildgebendes Verfahren wurde die Anwendung der endoluminalen Sonographie in der Eustachischen Röhre untersucht. Dazu wurden Eustachische Röhren in ex vivo und in vivo Experimenten mit intravaskulären Ultraschallsonden (IVUS) beschallt. Neben nativen Tuben wurden auch mit Wasser gespülte Tuben, Tuben mit und während der Injektion eines Hyaluronsäuredepots, Tuben mit implantiertem Stent und Tuben während der Bewegung des Unterkiefers beschallt. Die Ultraschallbilder wurden mit 3D-Rekonstruktionen von histologischen Schnitten der Eustachischen Röhre verglichen. Unter endoskopischer Sicht konnte die Sonde sicher und atraumatisch in die Tuben eingeführt werden. Tubenstrukturen und angrenzendes Gewebe konnten zuverlässig identifiziert werden. Zusätzlich war es möglich, die Depots, die Stentposition und die Lumenveränderungen während der Bewegungen darzustellen. Abschließend ist festzustellen, dass anhand der Ergebnisse dieser Arbeit, ein neues Tiermodell für die Funktionsstörung der Eustachischen Röhre etabliert worden ist und nun zu Verfügung steht. Mit Hilfe dieses Modells können Behandlungsmethoden als auch die pathophysiologischen Prozesse untersucht werden. Darüber hinaus gelang es, das Potenzial der endoluminalen Bildgebung der Eustachischen Röhre mittels eines IVUS-Katheters aufzuzeigen.
Eustachian tube dysfunction is a common disorder in adults and especially in children. The development of otitis media is more likely due to impaired middle ear ventilation. In addition to the acute suffering of the patient, there is a risk of significant damage to the middle ear resulting in hearing loss or even deafness. These interactions are also relevant in veterinary medicine. The pathophysiological processes of the dysfunction are still not fully understood. In recent years, there have been significant advances in the development of therapies for this disorder that directly target the Eustachian tube. For example, in addition to balloon dilatation, which is already well established in the clinic, initial studies have been conducted on stent implantation in the tube. However, there is still a lack of suitable animal models in which functional verification can be performed in addition to tissue response. In addition, additional imaging techniques need to be tested, particularly to visualize the mucosa and adjacent structures of the Eustachian tube. Clinically established techniques are inadequate in this regard. The aim of this work was to develop an adequate animal model for this problem and to elicit imaging techniques. The sheep, in particular the German black-headed meat sheep, has already been described as an established animal model for middle ear and inner ear implants, as well as for the Eustachian tube. Based on this foundation, the German black-headed meat sheep was also used in the current study. In ex vivo experiments, sheep craniums were used to develop the methodology and instrumentation to perform aseptic obstruction of the Eustachian tube by injection of hyaluronic acid. Cone-beam computed tomography (CBCT) with the addition of Imeron as an X-ray contrast agent and magnetic resonance imaging (MRI) were used to analyze the hyaluronic acid depot. The aseptic obstruction procedure was then transferred to in vivo experiments. A total of 22 Eustachian tubes were treated, divided into two experimental groups: one with the observation period of 7 days and the other with the observation period of 3 months after injection. Quantities of 0.3 ml to 4.25 ml of hyaluronic acid were applied. Subsequently, animals were examined at regular intervals by tympanometry, endoscopy, and clinical examination using a health score to monitor middle ear ventilation status, tympanic membrane, pharyngeal opening of the Eustachian tube including the depot, and stress or health status. As an example, MRI was performed in one animal at the end of the observation period. This imaging technique proved to be predestined for the detection of hyaluronic acid. In addition to transient ventilation disturbances, manifest ventilation disturbances, including tympanic effusions and tympanic membrane ruptures, were observed. When the amount of hyaluronic acid injected exceeded 2.5 ml, Eustachian tube dysfunction was safely induced on day 7 after injection and persisted for three weeks to three months. The application of endoluminal sonography in the eustachian tube was investigated as another imaging technique. For this purpose, Eustachian tubes were sonicated with intravascular ultrasound (IVUS) probes in ex vivo and in vivo experiments. In addition to native Eustachian tubes, tubes irrigated with water, tubes after and during injection of a hyaluronic acid depot, tubes with an implanted stent, and tubes during mandibular movement were also sonicated. The ultrasound images were compared with 3D reconstructions of histologic sections of the Eustachian tube. Under endoscopic vision, the probe could be safely and atraumatically inserted into the tubes. Tubular structures and adjacent tissues were reliably identified. In addition, depots, stent position, and lumen changes during motion could be visualized. In conclusion, based on the results of this work, a new animal model for Eustachian tube dysfunction has been established and is now available. With the help of this model, treatment methods as well as pathophysiological processes can be investigated. In addition, the potential of endoluminal imaging using an IVUS catheter was demonstrated.