Unterstützte langsame Elektrodeneinführung durch den Roboterarm und gleichzeitige Messung der Cochlear-Mikrophonik bei der Cochlea-Implantation

Summary

Bei der Cochlea-Implantation wurde gezeigt, dass das langsame Elektrodeneinsetzen das Hören verbessert und die strukturelle Integrität bewahrt. Dieser Artikel stellt eine Technik zur roboterarm unterstützten langsamen Einsetzen von Cochlea-Implantatelektroden (CI) vor, kombiniert mit der Aufnahme der Cochlear-Mikrophonik, als mögliches momentanes objektives Maß zur Strukturerhaltung.

Abstract

Cochleare Mikrophonische Potentiale (CMPs) sind eine elektrische Reaktion überwiegend der äußeren und, in geringerem Maße, der inneren Haarzellen auf akustische Signale. Sie können verwendet werden, um das Hören und die Strukturerhaltung während der Cochlea-Implantation zu überwachen. Unter anderen Vorsichtsmaßnahmen hat sich das langsame und gleichmäßige Einsetzen der Elektroden in dieser Hinsicht als vorteilhaft erwiesen. In diesem Artikel präsentieren die Autoren eine Kombination aus roboterassistierter Implantation und Beobachtung von CMPs. CMPs werden durch die Cochlea-Implantatspitzen-Elektrode vor und nach dem Öffnen der runden Fenstermembran, während des Einsetzens und in der finalen Elektrodenposition erfasst. Akustische reine Töne bei Frequenzen, die durch den Hörstatus des Patienten bestimmt sind, werden als Reize verwendet. Um die Elektrodeneinsatzbahn einzustellen, wird ein Manipulator mit 5 Freiheitsgraden (2 Rotations- und 3 Translationsgrad) verwendet. Die Elektrodeneinführung erfolgt mit einem vom Chirurgen gesteuerten linearen Aktuator. Zusätzlich kann der Elektrodeneintritt manuell geführt und die Flugbahn entsprechend basierend auf CMP-Beobachtungen neu angepasst werden. Bisherige Erfahrungen deuten darauf hin, dass das Einsetzen von robotischen CI-Elektroden, kombiniert mit gleichzeitiger CMP-Messung, machbar ist und als vielversprechende Strategie zur Verbesserung der Erhaltung der Cochlea-Struktur erscheint.

Introduction

Ein Mikrofon ist ein Wandler, der Schall in ein elektrisches Signal umwandelt. In einer gesunden Cochlea erzeugt akustische Stimulation mechanische Schwingungen der Basilarmembran und des Organs von Corti. Dies führt zu einer Bewegung der Stereocilien der inneren und äußeren Haarzellen, letztere relativ zur tektorialen Membran, was zur Öffnung von Kaliumkanälen und zu einem Ionenaustausch zwischen der Endolymphe und der intrazellulären Haarflüssigkeit führt. Die kombinierte Aktivität aller Haarzellen führt zu Veränderungen der Potentiale in Endolymphe und Perilymphe, die dem akustischen Stimulationssignal sehr ähnlich sind. Daher werden diese Potentiale als Cochlearmikrofonpotentiale (CMP)¹ bezeichnet. Forscher zeigten, dass die CMPs von den Haarzellen erzeugt werden und eine wechselströmende Antwort auf Schall mit dem Erzeugungsort an der Grenze zwischen dem Corti-Organ und dem endolymphatischen Raum, der retikulären Lamina², darstellen. Als Frequenz nach der Antwort der Haarzellen steigt die CMP-Amplitude an den cochlearen Stellen bis zur charakteristischen Frequenz³ steil ab.

Neben diesen Potentialen können von den Spiralganglienzellen und dem Akustiknerv erzeugte Verbindungsaktionspotenziale (CAP), Summationspotenziale (SP) und Neurophonik des Auditoriusnervs (ANN) erfasst ^werden. Diese sind jedoch von geringem Interesse für die sofortige Beurteilung von Struktur und Gehörerhalt während der Operation. Im klinischen Umfeld ist die Elektrocochleographie (ECochG), die grafische Registrierung dieser Potenziale, ein weit verbreitetes Verfahren zur Beurteilung des Status des Innenohrs und zur Diagnose verschiedener Erkrankungen, z. B. auditive Neuropathie und endolymphatische Hydrops ^5,6,7. Die diagnostische ECochG wird mit einer transtympanischen Nadel durchgeführt, deren Spitze auf dem Vorsprung in der Nähe des runden Fensters (RW)⁵ platziert wird. Dafür werden die CMPs berechnet, indem die Differenz von zwei Antworten auf abwechselnde akustische Reize⁸ genommen wird.

Das Öffnen der Cochlea nur zu diagnostischen Zwecken wird aufgrund des Risikos eines Hörverlusts nicht in Betracht gezogen. Bei der cochlearen Implantation sind intracochleare Messungen jedoch möglich, wenn der CI technisch in der Lage ist, solche Messungen^{durchzuführen (}9,10,11,12). Intracochleare Aufnahmen gelten als empfindlicher, da die Kontakte der Aufzeichnungselektrode näher an den Strombereich gebracht werden können. Das akustische Hören und die Strukturerhaltung haben gezeigt, dass sie die Spracherkennung bei Lärm und Stille verbessern, Musikwahrnehmung und räumliche Ausrichtung^13,14,15,16. Daher wird ECochG nun als Überwachungsinstrument für die Cochlea-Funktion während der Elektrodeneinführung^eingesetzt, insbesondere CMPs könnten sich als prädiktive für postoperative Hör- und Strukturerhaltung erweisen. Außerdem werden viele Patienten vorsichtig und fürchten,^{das Restgehör} zu verlieren.

Das langsame Elektrodeneinsetzen hat sich nicht nur für die Hörerhaltung während der Cochleaimplantation als vorteilhaft erwiesen, sondern auch zur Erhaltung der vestibulären Funktion^19,20. In Übereinstimmung mit diesen Erkenntnissen wird erwartet, dass die langsame und stetige Einführung von robotischen Elektroden die Hörerhaltung^{verbessert 21,22}. Eine Studie²¹ berechnete die Einfügungsgeschwindigkeit durch Analyse von Videoaufnahmen; Die manuelle Einführungsgeschwindigkeit betrug 2,48 ± 0,52 mm/s. Ein neuartiges robotisches Einsetzsystem (OTOARM/OTODRIVE, Cascination/Med-El) bietet eine konstante Geschwindigkeit von bis zu 0,1 mm/s, sodass das Einfügen bei herkömmlichen Elektrodenlängen etwa 5 Minuten dauert. Erstens liefern quantitative In-vitro-Ergebnisse mit diesem System Hinweise auf eine konstantere Einführungsgeschwindigkeit im Vergleich zu manuellen Einführungstechniken. Darüber hinaus kann der Einsatz von robotischer Einführung Faktoren im Zusammenhang mit intracochlearem Trauma²³ erheblich reduzieren. Soweit wir wissen, ist dies das erste Mal, dass sowohl roboterassistierte Elektrodeneinfügung als auch CMP-Aufzeichnungen in Kombination angewendet werden. Chirurgische Techniken und Verfahren wurden speziell auf diese kombinierte Anwendung angepasst.

Protocol

Alle Verfahren wurden gemäß der Erklärung von Helsinki und nach institutionell genehmigten Protokollen (Genehmigung des RUB-Ethikausschusses Nr. 23–7894) mit schriftlicher informierter Patienteneinwilligung durchgeführt.

1. Patientenregistrierung und informierte Einwilligung

1. Informieren Sie den Patienten über die zusätzliche Messung der Cochlear-Mikrophonik (CMPs) während der Operation. Beschreiben Sie das Einsetzen der robotischen Elektroden und erläutern Sie den Grund für die langsame, gleichmäßige Einführungsgeschwindigkeit.
   HINWEIS: Mit dieser zusätzlichen Pflege dauern die Operationen oft 30 Minuten länger. Im Falle eines Fehlers bei der robotischen Einsetzung (wie bei Zerstörung oder verstärkter Blutung) wird sofort auf manuelles Einsetzen umgestellt und die Operation abgeschlossen.
2. Untersuchen Sie das Trommelfell und entfernen Sie Ohrenschmalz, damit es die CMP-Messung nicht behindert.

2. Vorbereitung der Operation

1. Positioniere den Kopf des Patienten in einer 30° Rückenposition und drehe den Kopf gegenseitlich.
   HINWEIS: Beim Rasieren des Haares sollten Sie darauf achten, dass die externe Senderspirale des CI-Systems mehrere Minuten zuverlässig an Ort und Stelle sitzt, damit mehr Haare entfernt werden als bei anderen Eingriffen.
2. Retroaurikulär und an der Stelle des Implantatbetts 10–15 ml Lokalanästhetikum mit Adrenalin (1 % Prilocainhydrochlorid) injizieren.
3. Setzen Sie das Stimulationsschaum-Ohrstück des Ohrhörers fest ein (Materialtabelle). Dann klebt das gefaltete Ohr vorne fest zusammen mit dem Ohrstöpsel.
   HINWEIS: Führen Sie die Ohrspitze nicht zu tief in den Gehörgang ein und fixieren Sie sie mit einem Baumwollpad, sodass der Schallabgabeschlauch aufrecht herauskommt und sich nicht verbogen oder ausrenkt.
4. Verwenden Sie ein zweikanaliges Gesichtsüberwachungssystem.
5. Montieren Sie den Roboterarm über dem Kopf des Patienten auf der kontralateralen Tischseite, vorzugsweise mit einer stabilen Schienenverlängerung (Materialtisch).
   HINWEIS: Bei der Montage des Roboterkörpers sollten Sie darauf achten, dass nicht nur die obere Schiene, sondern auch die unteren beiden Zähne an der Schieneschnittstelle auf der Rückseite der Box einen festen Griff um die Verlängerungsleiste des Tisches von oben und unten haben. Überprüfen Sie das nochmal.
6. Stellen Sie den Aligner des Robotersystems ein.
   HINWEIS: Eine Position weiter hinten in Längsrichtung und untere in vertikaler Richtung (Y-Achse) erwies sich in unserem Fall als vorteilhaft, da sie bei Bedarf zusätzliche Vorwärts- und Aufwärtspositionierung ermöglichte (Abbildung 1). Beim Aufbau des Ausligers sollten Sie die endgültige Richtung der robotischen Pinzette berücksichtigen, wenn sie für das Einsetzen benötigt wird. In der anfänglichen kontralateralen Ruheposition des Arms muss die Spitze etwas kontraintuitiv vom Patienten weg zeigen (Abbildung 2). Wenn der Arm für das Einsetzen wieder in Position gebracht wird, zeigt seine Spitze automatisch auf das operierte Ohr.
7. Zuerst das Ohr mit einem sterilen OP-Blatt drapieren. Dann wie üblich für die Ohroperation abdecken. Beenden Sie den Roboterarm mit dem vorhandenen Drapier.
8. Koordinieren Sie sich mit dem Anästhesisten, dem audiologischen Team und dem unterstützenden Team bei den Operationsschritten.
9. Perioperativ verabreichen Sie ein intravenöses Antibiotikum (Cefuroxim 1,5 g), üblicherweise eine halbe Stunde vor der Operation.
10. Zu Beginn der Operation können 250 mg i.v. Solu Decortin verabreicht werden, sofern keine Gegenanzeigen für Glukokortikoide vorliegen.

3. Schnitt und Doppellapp

1. Verwenden Sie einen trägen S-förmigen Schnitt am Haaransatz. Bereiten Sie die kutanen und subkutanen Schichten vor.
2. Schneiden Sie durch das darunterliegende Gewebe, einschließlich Muskeln und Periostalschicht, und bilden Sie eine obere Flappe. Das planum mastoideum, vorne die hintere äußere Gehörgangswand und oberhalb die obere Wand sowie die linea temporalis oberhalb freizulegen.

4. Mastoidektomie und posteriore Tympanotomie

1. Führen Sie eine typische Mastoidektomie durch, bei der eine dünne, knöcherliche Schale über der Dura der mittleren Schädelhöhle und der Sinus sigmoid zurückbleibt. Zeigen Sie den kurzen Prozess des Incus auf dem Dachboden.
   HINWEIS: Für die Mastoidektomie ist es unerlässlich, umgekehrte, "überhängende" Kanten zu haben, um die freie Länge des Elektrodenkabels sicher im entstandenen Hohlraum zu halten. Zur Ausrichtung des Seils ist die medialere Ebene (Antrum, Sinus sigmoideus und Mastoidspitze) optional. Die Position des Kabels ist wichtig, da es am besten ist, dass es nach dem Einführen so wenig wie möglich bewegt wird, um die strukturelle Erhaltung oder das Hörvermögen nicht zu beeinträchtigen.
2. Führen Sie eine breite posteriore Tympanotomie durch:
   1. Den Gesichtsnerv von drei Seiten freizulegen (hinten, seitlich und vorne), wobei eine intakte, schützende, dünne Knochenschale erhalten bleibt.
   2. Die Chorda-Tympani werden von hinten und medial freigelegt.
   3. Bohren Sie bis zum Chorda-Gesichtswinkel bis zur Styloid-Eminenz im Retrotympanon des Mittelohrs.
   4. Bereiten Sie einen Fixationskanal für das Elektrodenkabel unter den Chorda-Tympani vor.

5. Vorbereitung des Mittelohrs und der runden Fensternische für das Einsetzen des Roboterarms

HINWEIS: Die Grenze des Einsatzwinkels in der Cochlea durch die hintere Tympanotomie mit dem robotischen System ist der vordere Rand des Gesichtsnervs.

1. Entfernen Sie den Knochen vor dem Gesichtsnerv in den Sinus tympani und dem sinus subtympanicum, wobei eine dünne, knöcherne Schale über dem Nerv bleibt.
   HINWEIS: Gelegentlich muss die eminentia pyramidalis reduziert werden, sodass der Musculus stapedius freigelegt wird, um eine günstigere Sicht auf die runde Fensternische zu ermöglichen.
2. Verdünnen Sie die hintere Knochenwand des äußeren Gehörgangs, indem Sie sie so formen, dass eine bessere Belichtung des runden Fensters erreicht wird, wodurch sowohl eine bessere Sicht als auch weiteres Bohren ermöglicht wird.
   HINWEIS: Die Elektrodeneinsatzbahn muss parallel zur hinteren Knochenwand des äußeren Gehörgangs verlaufen. In dieser Situation kann es helfen, den Patienten moderat zur kontralateralen Seite zu drehen.
3. Bohren Sie die seitliche knochige Kante der Styloid-Eminenz heraus.
   HINWEIS: So können Sie später die robotische Einführungszange in der hinteren Tympanotomie leichter öffnen.
4. Um Lärmschäden zu minimieren, sollten Sie die Gratgeschwindigkeit ab jetzt auf 4.000 U/min reduzieren. Entfernen Sie den knöchernen Rand über der runden Fenstermembran mit einem 1,2 mm oder 1,4 mm dicken Diamantgrat und legen ihn weit frei.
   HINWEIS: Manchmal ist eine falsche runde Fenstermembran vorhanden. Seien Sie bei der Entfernung äußerst vorsichtig, da sie näher am eigentlichen runden Fenster liegen kann als ursprünglich angenommen. Vermeiden Sie es, die Cochlea an diesem Schritt zu öffnen.
5. Entfernen Sie die hintere Säule am Eingang des runden Fensters.
   HINWEIS: Schau im CT-Scan hier nach einer Hochjugular-Bulb.
6. Entfernen Sie die vordere Säule am Eingang des runden Fensters.
   HINWEIS: Für das Einsetzen von Elektroden ist es vorteilhaft, den unteren Teil der Scala-Tympani zu sehen. Dieser Schritt ist manchmal notwendig, um zusätzliches Bohren mit einer bereits geöffneten Cochlea zu vermeiden. Wenn der Boden nicht sichtbar ist und Sie diesen Schritt ausführen, sollten Sie in der Lage sein, die verdünnte Cochlea-Knochenschicht von vorne-unten aus dem runden Fenster mit einer Curette oder einem Haken zu entfernen.

6. Vorbereitung des Implantatbetts, Platzieren der externen CI-Senderspule, Positionierung des Roboterarms und Anpassung der Einführungsbahn

1. Bereiten Sie ein 3–4 mm tiefes Knochenbett für das Implantat vor, 10–20 mm vom Mastoidrand entfernt. Decken Sie die Elektrode, die bis zum Mastoidektomie-Rand führt, mit Knochenpastete ab.
2. Stellen Sie sicher, dass das Implantatgehäuse vom Muskellappen bedeckt ist und die Metallelektroden des Implantatgehäuses in gutem Kontakt mit der Klappe stehen.
3. Legen Sie die externe Senderspule in einen sterilen Vorhang und positionieren Sie sie auf die Hautklappe gegenüber der Empfängerspule des Implantats.
4. Drehen Sie den Roboterarm mit dem Aktor und der Pinzette in einem Bogen um den Kopf des Patienten zum ipsilateralen Standort, wobei die Spitze auf die Mastoideektomie zeigt.
   HINWEIS: Die Pinzette befindet sich nun in der vordersten Position, in der 40-mm-Position in der Steuerungssoftware.
5. Unter mikroskopischer Betrachtung ist der Roboterarm mit der Pinzette so positioniert, dass er auf den unteren vorderen Quadranten der runden Fenstermembran zeigt und den Arm so weit bewegt, dass er die Membran berührt.
   HINWEIS: Die Bahn verläuft von oberer hinterer nach vorderer unterer Ohrengang, ungefähr parallel zum äußeren Gehörgang.
6. Ziehe die Pinzette mit robotischer Steuerung mit dem linken Fußpedal in die hinterste Position zurück; an der 0-mm-Position in der Steuersoftware.
7. Montieren Sie das Elektrodenarray entweder von Hand oder mit dünnen anatomischen Pinzetten auf die robotische Pinzette.
8. Je nach verfügbarem Platz wird die Länge des Ersatz-Elektrodenkabels manuell zum Antrum, zurück zum Sinus sigmoideus und dann in die Pinzette geführt, um eine stabile Kabelposition zu gewährleisten und idealerweise die Federkräfte auf die intracochleare Elektrode zu minimieren.

7. CMPs vor dem Rundfenster messen

HINWEIS: Diese Studie verwendet eine modifizierte Methode, die in der Literatur²⁴ beschrieben wird.

1. Die Elektrode mit 1,0 mm/s mit dem rechten Fußpedal vorrücken und die erste Elektrode direkt vor der runden Fenstermembran positionieren.
   HINWEIS: Vermeiden Sie es, Druck auf den rechten Wind auszuüben.
2. Fügen Sie einen Kortisonlösungsbolus (0,5 mL SoluDecortin, 250 mL/2 mL Aqua) auf den RW hinzu.
3. Beginnen Sie damit, die Verbindungsqualität der Senderspule mit dem Implantat zu überprüfen.
   HINWEIS: Zu diesem Zeitpunkt müssen der Patient, der Implantattyp und die Seriennummer bereits vom Audiologen in der MAESTRO-Anpassungssoftware festgelegt worden sein. Eine In-Package-Impedanzmessung (IFT) des Implantats wird dringend empfohlen. Die Überprüfung der Verbindungsqualität kann mit der Kopplungsprüffunktion im Werkzeugmenü der MAESTRO-Software erfolgen. Während eine schwache Verbindung ausreicht, um die Seriennummer des Implantats auszulesen, ist eine 100%ige Verbindungsqualität für eine zuverlässige Messung von CMPs oder Compound Action Potentials (CAPs) unerlässlich.
4. Messen Sie die elektrischen Impedanzen aller Elektrodenkontakte und die Verbindung des ersten Elektrodenkontakts mit dem leitenden Bolus und damit auch mit der runden Fenstermembran.
   HINWEIS: Die Impedanz sollte < 5 kΩ betragen.
5. Je nach präoperatives Reinton-Audiogramm werden CMP-Messungen bei der günstigsten Frequenz durchgeführt, wie in der Literatur²⁴ gezeigt.
   HINWEIS: Wenn keine vorhanden ist, benutze 500 Hz. Wenn die Zeit zulässt und bei mehreren Frequenzen ein Resthören erwartet wird, können zusätzliche Frequenzen gemessen werden.

8. Öffnen des runden Fensters und Messen der CMPs

1. Das beste CMP-Ergebnis mit dem RW noch geschlossen aufzeichnen.
   HINWEIS: Ein akzeptables CMP-Messergebnis ist eines mit einer nahezu sinusförmigen Signalmorphologie, fehlenden elektrischen oder Bewegungsartefakten und einer Amplitude deutlich über dem Hintergrundrauschpegel liegend.
2. Bewegen Sie die Elektrodenspitze vom rechten Winkel weg, ohne die Position der Pinzette zu verändern.
3. Öffnen Sie das runde Fenster vorne unten weit mit einem 45° 0,5 mm Haken.
4. Positionieren Sie die erste Elektrode an derselben Position an der RW, wie oben in 7 beschrieben, und wiederholen Sie die Schritte 7.1–7.5.
5. Führe in dieser Position weitere Messungen bei verschiedenen Frequenzen durch, nach denselben Kriterien wie in Schritt 7.5.
6. Bestimmen Sie die beste Frequenz für die kontinuierliche Messung während des Einsatzprozesses unter Berücksichtigung der Kriterien in 8.1.
   HINWEIS: Wenn vor dem RW nur eine Stimulationsfrequenz verwendet wurde, verwenden Sie diese weiterhin während des Elektrodeneinsetzens.

9. Elektrodeneinsatz und gleichzeitige kontinuierliche CMP-Messungen

1. Legen Sie die Parameter für die CMP-Messungen während des Einfügungsprozesses fest: Frequenz, wie in Schritt 8.6 festgelegt; Akustikstimulationsniveau: 30 dB über der reinen Tonschwelle oder gemäß Schritt 8.; Aufzeichnungselektrodekontakt: In der Regel die Spitzenelektrode Nr. 1.
2. Legen Sie die Einführungsgeschwindigkeit der Zange fest, vorzugsweise 0,1 mm/s.
3. Schieben Sie die Pinzette mit dem rechten Fußpedal nach vorne und messen Sie kontinuierlich und beobachten Sie idealerweise die CMPs während des Einsetzens.
4. Um die Entwicklung der CMPs während des Einsetzens zu überwachen, erhalten Sie akustisches Feedback vom Audiologen, der die Messungen durchführt, oder verwenden Sie Bild-in-Bild durch das Mikroskop.
   HINWEIS: Seien Sie sich der Möglichkeit elektrischer Artefakte bewusst. Metallstücke, z. B. chirurgische Werkzeuge, in der Nähe oder in direktem Kontakt mit der CI-Elektrode können große elektrische Artefakte verursachen.
5. Führen Sie gegebenenfalls eine vollständige Einsetzung durch oder ziehen Sie bei EAS-Patienten eine teilweise Einsetzung in Betracht.

10. Entfernen des Roboterarms, Abdichten der Cochlea und wiederholte CMP-Messungen

1. Überprüfen Sie, ob die Elektrodenleitung befestigt ist, und entfernen Sie die Pinzette von unten, indem Sie die Elektrode von oben mit dem kleinsten Saugrohr festhalten.
2. Manipuliere das Kabel nicht mehr.
3. Stecken Sie die Elektrode mit der Faszie am Eingang der Cochlea ein.
   HINWEIS: Lassen Sie das unterstützende Team ab diesem Punkt den Roboterarm entdecken, absteigen und entfernen. Dies kann die Bearbeitungszeit erheblich verkürzen.

11. Schließung und endgültige Maße

1. Führen Sie einen typischen Verschluss durch: Zuerst die Muskellappe zum Abdecken des Implantats, dann eine zweischichtige Naht.
2. Führen Sie die regulären Messungen (Impedanzen, ECAPs) und die abschließenden CMP-Messungen wie in Schritt 5 aus, optional bei mehreren Frequenzen.
3. Legen Sie einen normalen Kopfverband an.

12. Postoperative Versorgung

1. Entfernen Sie den Verband zwei Tage nach der Operation.
   HINWEIS: Verabreichen Sie 250 mg Solu-Decortin für 3 Tage ausschließlich an EAS-Patienten. Im Falle von Guss werden außerdem drei Tage Antibiotika (Cefuroxim 1,5 g) verabreicht.
2. Vereinbaren Sie die erste Anprobe bereits 14 Tage nach der Operation, sofern der Chirurg dies nicht anders angibt.

Results

Cochlea-Bewertungskriterien
Bisher wurden mehr als 50 Patienten mit diesen spezifischen Methoden untersucht. Abbildung 1 zeigt die Vorbereitung des Roboterarms auf die Operation, wie in Protokoll 2 beschrieben. Wie oben gezeigt, hat diese Studie die chirurgische Technik für die Cochlea-Implantation so angepasst, dass sie mit den erforderlichen Messungen und dem robotischen Werkzeug übereinstimmt. Abbildung 3 zeigt die breite hintere Tympanotomie mit der Zange, und Abbildung 4 zeigt die Vorbereitung des Mittelohrs durch die hintere Tympanotomie mit einer großen runden Fensterbelichtung. Abbildung 5 zeigt die Messung der Elektrodenkontaktimpedanz mit der CI-Elektrode, die in der Zange montiert ist, der runden Fenstermembran geöffnet und der Elektrodenspitze, die direkt am Eingang der Cochlea am runden Fenster platziert wird. Die elektrische Impedanz von Kontakt Nr. 1 liegt unter 5 kΩ. Kontakt Nr. 6 zeigt eine Impedanz von etwa 10 kΩ, wahrscheinlich aufgrund des Kontakts mit der Gesichtsvertiefung, was für die CMP-Aufzeichnungen von Elektrode Nr. 1 weder relevant noch nachteilig ist. Abbildung 6 zeigt CMP-Aufnahmen mit beträchtlichen Amplituden von mehr als 60 μV vom Eintritt der Cochlea mit geöffnetem rundem Fenster und einer Stimulationsfrequenz von 250 Hz. Diese Aufnahmen setzten sich während des Einsetzens der robotischen Elektroden fort. Abbildung 7 zeigt die Messungen während des Einsatzverlaufs, einschließlich der Entwicklung von CMP-Amplituden im Laufe der Zeit. Die CI-Elektrode (in diesem Fall FLEXSoft) ist in ihrer fast endgültigen, vollständig eingesetzten Position dargestellt. Während des robotischen Einsatzes können kleine manuelle Korrekturen am Elektrodeneintritt in die Cochlea vorgenommen werden, z. B. Einführungswinkel oder Eintrittspunkt. Du kannst das Einsetzen, Halten oder Einziehen direkt mit dem Fußpedal steuern. Die Einfügungsgeschwindigkeit muss in der OTODRIVE-Steuersoftware eingestellt werden und kann während des Einsatzes angepasst werden. Dies ist jedoch nur möglich, wenn der OTODRIVE die Position hält, d. h. beide Fußpedale werden losgelassen. Die Abbildungen 8 und 9 zeigen CMP-Aufnahmen und eine gute Hörkonservierung ein Jahr nach der Operation.

Abbildung 1: Aufbau und Vorjustierung des OTOARM-Aligner vor dem Drapieren und Platzieren des Arms in Ruheposition. Der Aligner bietet 5 mechanische Freiheitsgrade (2 rotierend, 3 translational) zur Festlegung der Einfügungsbahn. Eine posteriore Längsgrad und eine tiefere vertikale (Y-Achse) Positionierung ermöglicht bei späterer Bedarf zusätzliche Vorwärts- und Aufwärtsbreite. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 2: Robotersystem drapiert und in Ruheposition. Die Pinzette ist noch nicht an der Spitze des Handstücks montiert. In der Ruheposition zeigt die Spitze weg vom Patienten. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 3: Breite hintere Tympanotomie mit vorbereitetem Gesichtsnerv, aber mit einer intakten schützenden Knochenschale. Oben links ist ein Teil der CI-Elektrodenleitung sichtbar. Direkt darunter befindet sich der kurze Prozess des Incus und des Strebebeiners. Dies ist die obere vertikale Grenze der hinteren Tympanotomie. Die OTODRIVE-Zange ist (unscharf) im mittleren Vordergrund sichtbar, ist derzeit noch ohne die CI-Elektrode montiert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 4: Vorbereitung des Mittelohrs durch die hintere Tympanotomie mit großem rundem Fenster. Durch die große hintere Tympanotomie wurde die knöcherne Lippe über der runden Fenstermembran umfassend entfernt, zusammen mit der falschen runden Fenstermembran. Beachten Sie den freiliegenden Stapediusmuskel auf Höhe der pyramidenförmigen Erhebung, der manchmal notwendig ist, um dieses ausgedehnte Bohren an der Stelle des runden Fensters zu erreichen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 5: Messung der Elektrodenkontaktimpedanz mit der CI-Elektrode in der Zange, geöffneter runder Fenstermembran und der Elektrodenspitze direkt am Eingang der Cochlea am runden Fenster platziert. Die elektrische Impedanz von Kontakt Nr. 1 liegt unter 5 kΩ. Kontakt Nr. 6 zeigt eine Impedanz von etwa 10 kΩ, vermutlich aufgrund des Kontakts mit der Gesichtsvertiefung, was für CMP-Aufzeichnungen von Elektrode Nr. 1 weder relevant noch nachteilig ist. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 6: CMP-Aufnahmen vom Eingang der Cochlea (rundes Fenster geöffnet) mit einer Stimulationsfrequenz von 250 Hz und beträchtlichen Amplituden von mehr als 60 μA. Das obere linke Panel zeigt die Entwicklung von CMP-Amplituden über einen Zeitraum von ca. 20 s; in Rot die erste Oberklingenkomponente (250 Hz), in Gelb die zweite Oberklinge (500 Hz). Bei Bedarf kann die Elektrode über einen längeren Zeitraum mit der OTODRIVE-Zange gehalten werden. Durch Einstellung des OTODRIVE auf einen bestimmten numerischen Wert (über Fußpedal und in Abstimmung mit dem Audiologen) kann die Position der Elektrode reproduziert werden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 7: Fortgesetzte CMP-Aufnahmen während des Einsetzens der robotischen Elektroden. Diese Studie zeigt Messungen über einen Zeitraum von ca. 190 Sekunden. Rechts hat die CI-Elektrode (FLEXSoft) fast ihre Endposition erreicht. Während des Robotereinsatzes sind manuelle Korrekturen des Eintritts der Elektrode in die Cochlea, z. B. der Eintrittspunkt oder der Einführungswinkel, möglich. Die CMP-Amplituden (oberes linkes Panel) ändern sich entsprechend und wurden zur Steuerung der Elektrodenplatzierung verwendet. Im rechten Softwarepanel steigt die Latenz während des Einfügens. Außerdem nehmen die Verzerrungskomponenten des Signals zu. Du kannst das Einsetzen, Halten oder Einziehen direkt mit dem Fußpedal steuern. Die Einfügungsgeschwindigkeit muss in der OTODRIVE-Steuersoftware eingestellt werden und kann während des Einsatzes angepasst werden. Dies ist jedoch nur möglich, wenn der OTODRIVE die Position hält, d. h. beide Fußpedale werden losgelassen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 8: Postoperative CMP-Aufnahmen über das CI, 12 Monate nach der Einnistung, mit einer ähnlichen Schaum-Ohrspitzenstimulation wie bei der Operation. Wenn der Patient wach ist und möglicherweise hören kann, werden akustische Reize mit gemischter Frequenz verwendet, um audiogrammähnliche objektive Hörschwellenwerte zu schätzen. Die Stimulationspegel werden schrittweise erhöht (Mittelpanel), und CMPs werden über das CI aufgezeichnet und für die entsprechenden Frequenzkomponenten analysiert. Das obere linke Panel zeigt Amplitudenwachstumsfunktionen (AGFs), wobei Farben die Frequenzen kodieren. Schwellenwerte, die aus den AGFs abgeleitet werden, werden audiogrammähnlich angezeigt (rechtes Panel; gestrichelte Linien und Kreise stammen aus CMPs; durchgezogene Linien und Kreise zeigen das reguläre präoperative Reinton-Audiogramm). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 9: Individuelle, nicht gemittelte frequenzspezifische CMP-Aufzeichnungen über das KI 12 Monate nach der Einnistung. Die Stimulationsfrequenzen betragen 250 Hz, 500 Hz, 750 Hz und 1 kHz. Die Patienten hörten subjektiv auf diese Signale. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Discussion

Für die CM-Messungen werden das akustische Stimulationssignal und das Aufnahmezeitfenster des CI über ein Triggersignal²⁴ synchronisiert. Sowohl die MAXbox-Schnittstelle als auch der Dataman-Signalgenerator sind per USB mit dem Steuercomputer verbunden und werden von der reiner Forschungssoftware gesteuert (siehe Materialtabelle). Für CMP-Aufnahmen verwendet diese Studie den ersten (Spitze, distalen) Kontakt zur Cochlea-Implantat-Elektrode, Nr. 1, sofern keine spezifischen Anforderungen etwas anderes vorschreiben²⁵. Alle Implantate in unseren Fällen waren Synchrony 2 von Med-El mit verschiedenen lateralen Elektrodenarrays: Standard, FLEXoft, FLEX28, FLEX26 und FLEX24. In diesen Fällen war das Ziel eine optimale Cochlea-Abdeckung basierend auf OTOPLAN-Schätzungen der Cochlea-Kanallänge (CDL) und der Vorgeschichte des einzelnen Patienten^{mit Hörverlust 26}. In Fällen der elektrisch-akustischen Stimulation (EAS) hängt die Elektrodenauswahl vom verfügbaren restlichen akustischen Frequenzbereich ab und muss vom Chirurgen und klinischen Audiologen^sorgfältig geprüft werden.

Für die Stimulusfrequenz wählen Sie die mit dem besten Resthören basierend auf den präoperativen Reinton-Audiogrammschwellenwerten. Meistens sind dies 250 Hz oder 500 Hz. 125 Hz sind möglich; es erfordert jedoch eine längere Aufnahmezeit. Wenn unklar, benutze 500 Hz. Der Reizpegel sollte auf 30 dB über der präoperativen Reintonschwelle bei der festgelegten Frequenz eingestellt werden, mit mindestens 80 dB HL. Der Reiz ist ein reiner Tonausbruch mit einer Standarddauer von 8 ms.

Das robotische System OTOARM/OTODRIVE besteht aus einem flexiblen mechanischen Arm, einem elektromagnetischen Antrieb mit einer Pinzette, die an der Spitze eines magnetischen Stabs (Handstückspitze) montiert ist, sowie einer Ausrichtung zur Einstellung der Elektrodeneinführungsbahn²⁸. Die Pinzette kann mit einem Fußpedal über einen Bereich von 40 mm auf der Spitze des Handstücks hin und her bewegt werden. Die Geschwindigkeit kann von 1,0 mm/s bis 0,1 mm/s in Schritten von 0,1 mm/s eingestellt werden und kann jederzeit während des Einsatzes angepasst werden. Die Geschwindigkeit wird vom Chirurgen eingestellt und manuell in der OTOARM-Lenksoftware (Oto 1.0) eingegeben. Für diesen Schritt wird eine andere Assistenz als der Chirurg benötigt sowie gegebenenfalls die Einführungsgeschwindigkeit angepasst. Für eine schnellere Anpassung bei der Einstellung der Flugbahn und der Definition des Cochlear-Eintrittspunkts stellen Sie diese auf 1,0 mm/s ein. Für die Elektrodeneinführung, die das Restgehör erhalten soll, stellen Sie diese auf 0,1 mm/s ein. Für häufigere Einsätze, in Guss-Fällen oder wenn der Einfügungswinkel schwierig ist, stellen Sie dies auf 0,3 mm/s oder 0,5 mm/s ein.

Die Flugbahn der Pinzette wird mit dem Ausrichter eingestellt, der 5 Freiheitsgrade hat (3 translational, 2 rotatorisch), und der Chirurg stellt ihn manuell ein. Stellen Sie den Aligner auf eine Backend-Position hinsichtlich der vorwärts/rückwärts-axialen Translationsfreiheit ein, um so vorwärts freien Raum zu lassen. Stellen Sie den Aligner vorab auf eine niedrigere Position hinsichtlich der Aufwärts-/Abwärts-Translationsfreiheit ein, um so etwas Aufwärts-Sparraum zu ermöglichen. Das robotische System lässt nach dem Tastenlösen oft nach, was man mit etwas Freiraum nach oben ausgleichen kann.

Je nach Operationstisch kann eine Verlängerungsschiene hilfreich sein, um den Arm über dem Kopf des Patienten zu befestigen (siehe Materialtabelle). Wie die Literatur zeigt, korrelieren CMPs nicht immer mit präoperativen Ergebnissen der reintonigen Audiometrie. Daher konnten CMP-Reaktionen bei intraoperativen Messungen nicht immer erkannt werden. Insbesondere zeigen Patienten mit schlechtem Resthör, z. B. über 80 dB HL-Schwelle, selten CMP-Reaktionen. Eine notwendige Voraussetzung für die Aufzeichnung von CMPs ist eine zuverlässige akustische Stimulation. Die richtige Platzierung des Schaumstoff-Ohrkopfes ist entscheidend, und das Knicken des Schallrohrs sollte strikt vermieden werden.

Wenn das CMP-Signal während des Elektrodeneinsatzes plötzlich abfällt, sollten Sie anhalten oder zurückziehen, optional bei erhöhter^{Geschwindigkeit 29}, etwa 3 Elektrodenkontakte. Idealerweise erholt sich das Signal. Wenn das CMP-Signal mäßig abfällt, kannst du weitermachen, vielleicht manuell den genauen Elektrodenwinkel und den Eintrittspunkt durch den RW führen. Veränderungen der CMP-Amplituden können auf Veränderungen in der Nähe der Aufzeichnungselektrode zum erzeugenden Bereich in der Cochlea zurückzuführen sein. Während der Messung^{kann es} zu großen Signalschwankungen kommen. Beim robotischen Einsetzen ist diese Variation tendenziell kleiner als bei manuellem Einsetzen. Es sollte darauf geachtet werden, dass der Patient sich während der Aufnahme nicht bewegt; Während des Mess- und Einführungsverfahrens^ist eine tiefe Anästhesie erforderlich.

Die derzeit für CMP-Messungen verwendete Software ist ausschließlich auf Forschungszwecke beschränkt und nicht für den regulären klinischen Einsatz zugelassen. Die Methode zur Messung von CMPs ist schnell, aber auch sehr empfindlich, z. B. auf Elektroden- oder Patientenbewegungen. Im Vergleich zur manuellen Einführung, insbesondere bei längeren Aufnahmen in einer Position, hilft der Roboterarm, die Elektrode zu stabilisieren, was zu weniger Bewegungsartefakten führt. Dennoch können Artefakte auftreten, zum Beispiel beim Führen des Elektrodeneinsatzes mit einer Klaue. In Fällen, in denen die robotische Einführung ins Stocken gerät, z. B. durch einen Guss oder eine unerwartete anatomische Besonderheit, kann der Chirurg jederzeit übernehmen und sofort zur manuellen Einsetzung zurückkehren.

Eine Schwierigkeit bei der Interpretation von CMPs liegt in mehreren möglichen Ursachen für Veränderungen. Die Stimulation mit einem akustischen reinen Ton aktiviert einen bestimmten Bereich, der die CMPs erzeugt. Das Ausmaß dieses Bereichs hängt vom Ausmaß der Stimulation ab. Außerdem hängt die CMP-Amplitude vom Überleben der Haarzellen ab. Beim Einsetzen der Aufnahmeelektrode in die Cochlea kann eine mechanische Dämpfung der Basilarmembran und eine Abnahme der CMP-Amplitude auftreten. Allerdings können abnehmende Amplituden auch dadurch verursacht werden, dass man hinter diesem Bereich einfügt, wodurch der Abstand zum erzeugenden Bereich erhöht wird. Die Beobachtung der Morphologie, z. B. der Amplituden der 2^. und höheren Obertöne, sowie der Phasenverschiebung, kann bei der Interpretation von CMPs helfen.

Die Technik führt nur zur Struktur und zum Hörerhalt, garantiert dies aber natürlich nicht. Es sollte als eine Komponente eines komplexeren Ansatzes in diese Richtung betrachtet werden. Die robotische Einfügung standardisiert den Einfügungsprozess ebenfalls bis zu einem gewissen Grad. Da jedoch jede Cochlea anders ist, bleiben manuelle Führung, das erfahrene menschliche Auge und die Entscheidungen des Chirurgen unverzichtbar.

Die Methode kombiniert bestehende Techniken, bietet jedoch zusätzliche Vorteile, die bisher nicht verfügbar waren. Die Aufnahme von CMPs war bereits mit kommerziell erhältlichen klinischen ECochG-Aufnahmegeräten möglich. Die Aufzeichnung über das Implantat wird von den großen CI-Herstellern bereitgestellt und ermöglicht einzigartig die Messung in unmittelbarer Nähe des CMP-Erzeugungsbereichs²⁴. Robotische Einführungen wurden ebenfalls vor³² beschrieben, aber in diesem Zusammenhang ermöglichen sie, die CI-Elektrode in jedem Zustand stabil zu halten und bei Bedarf umfangreiche CMP-Aufzeichnungen durchzuführen. Das langsame Einfügen erhöht die Chance auf Hör- und Strukturerhalten. Eine Geschwindigkeit von bis zu 0,1 mm/s ist mit manuellem Einsetzen völlig unmöglich zu erreichen.

Derzeit gibt es während des Einsetzens weiterhin eine Verzögerung zwischen dem Einfügen und dem Feedback zu CMP-Änderungen, sei es verbal vom Audiologen oder über eine Bild-in-Bild-Visualisierung. Bei der robotischen Einfügung wäre ein direkter automatisierter Effekt von CMP-Änderungen auf den Fortschritt oder die Geschwindigkeit der Einschleusung prinzipiell möglich. Solche Entscheidungsprozesse des Robotersystems müssen jedoch fest in ausreichender klinischer Forschung verankert sein, die noch nicht verfügbar ist. Durch die Verwendung von medikamenten-eluierenden Elektroden kann das restliche akustische Hören über die Zeit besser erhalten bleiben, sodass mehr und größere CMPs ab 6 Monaten oder später beobachtet werden können. So kann eine Hörkonservierung mit langen Elektroden wahrscheinlicher werden. Die Verwendung computerbasierter Modelle zur Bestimmung der optimalen Flugbahn für das Roboterarmsystem und die Bewertung der Elektrode anhand ihrer möglichen Cochlea-Position statt ihrer Länge kann weitere Vorteile bieten.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
AWG Dataman 530 Typ: 531	Dataman, Großbritannien		Akustischer Signalwellengenerator
Computer	X13 Yoga, Lenovo		Normales, hochmodernes Notebook Intel oder AMD > 1,5 GHz, > 8 GB RAM, MS Windows-System
Mullbälle	Nobamed	877020	Steril, 3 cm Durchmesser
Elektrodenarray	Med-El		Zum Beispiel Standard, FLEXSoft, FLEX28, FLEX26 und FLEX24
Externe Sendespule	Med-El
Ohrhörer einsetzen	ER-3C, Etymotisch, USA)	2-61000179	Angeschlossen an ein Schallrohr und einen Schaumstoff-Ohrkopf
Maestro	Med-El		Steuerungssoftware zur Montage von CI, Messung von Elektrodenkontaktimpedanzen, CAPs usw.
MAXbox-Schnittstelle	Med-El		Verbindet sich mit dem CI über die externe Senderspule
Octeniderm farblos	schü Ähnlich	118211	Farbfreie Haut-Antiseptikum-Lösung;
Nur Software-Forschungsversion (9.0)	Med-El		Gesteuert von einer reinen Forschungsversion (9.0) der klinischen CI-Fitting-Software MAESTRO 9.0.3 (Med-El, Innsbruck, Österreich)
Xylonest 1%	Aspen	Verschiedene Anbieter	Lokalanästhesie
Vorhänge für OTOARM/OTODRIVE	Med-El
OTOARM und Aligner	Med-El		Mechanischer Teil des Systems
OTODRIVE mit Pinzette und Fußpedal	Med-El		Aktiver Teil des Systems
Software	Med-El		Geschwindigkeitsregelung
Tabellenerweiterung	Maquet, Getinge AB, Stockholm, Schweden	Verschiedene Anbieter