Name: Verbesserung der Beurteilung der Elektrodenposition bei Cochlea-Implantaten durch Computertomographie-Bildfusion (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-01-17T12:20:00.000+00:00
Duration: 3 min 58 s
Description: Erfahren Sie, wie automatisierte CT-Bildfusion die Elektrodenpositionsbewertung bei Cochlea-Implantaten verbessert. Diese Methode reduziert Analysezeit und Fehler bei der Messung der Insertionstiefe erheblich.

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Diese Studie wurde vom Principal Institutional Review Board (E-21-5737) genehmigt und nach den in der Deklaration von Helsinki dargelegten ethischen Grundsätzen durchgeführt. Die Daten wurden retrospektiv aus Krankenakten in unserem tertiären CI-Zentrum gesammelt. Aufgrund des anonymisierten Charakters der Datenanalyse war eine Einwilligungserklärung nach Aufklärung nicht erforderlich. Die Studie umfasste 20 Ohren von Patienten aus verschiedenen Altersgruppen.
Die Einschlusskriterien waren wie folgt: Patienten mit normaler Innenohranatomie, die zwischen 2020 und 2023 eine CI erhielten, wurden sowohl prä- als auch postoperativ CT-Scans unterzogen und erhielten CI-Geräte desselben Herstellers, die mit der verwendeten Operationsplanungssoftware kompatibel waren. CT-Scans des Schläfenknochens werden routinemäßig als Teil der präoperativen Beurteilung von Cochlea-Implantat-Patienten in unserem Zentrum durchgeführt, während postoperative CT-Scans nur dann durchgeführt werden, wenn dies medizinisch notwendig ist, um die Strahlenbelastung zu minimieren. Zu den Ausschlusskriterien gehörten CI-Patienten, die sich einer Revisionsoperation unterzogen hatten oder eine Cochlea-Ossifikation, Cochlea-Otosklerose oder Schläfenknochenfrakturen mit Beteiligung der otischen Kapsel hatten. Einzelheiten zu den Geräten und der Software finden Sie in der Materialtabelle.
1. Hochladen und Messen von Cochlea-Parametern
HINWEIS: Das in dieser Studie verwendete Messprotokoll umfasste eine Reihe von aufeinanderfolgenden Schritten, um die Wirksamkeit der prä- und postoperativen CT-Bildfusionstechnik bei der Beurteilung der Elektrodenposition bei CI-Empfängern zu bewerten (Abbildung 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67062/67062fig01.jpg"> 
Abbildung 1: Vergleich des Messprotokolls. Diese Abbildung veranschaulicht das Protokoll für die Messung von Cochlea-Parametern mit der Methode der automatischen Fusion im Vergleich zur manuellen Methode. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67062/67062fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<ol>
	<li>Klicken Sie auf die Schaltfläche Importieren im Datenverwaltungsmodul der Software, um die postoperativen und präoperativen CT-Bilder hochzuladen, und wählen Sie die DICOM-Dateien aus.</li>
	<li>Definieren Sie manuell die Metrik für den Mittelpunkt des Modolus, das runde Fenster und die Cochlea-Metriken, einschließlich des A-Werts (Cochlea-Durchmesser), des B-Werts (Cochlea-Breite) und des H-Werts (Cochlea-Höhe) im 3D-Ohr-Cochlea-Modul4 (Abbildung 2).</li>
	<li>Berechnen Sie die Länge des Cochlea-Gangs (CDL) anhand der A- und B-Werte und wenden Sie die Alexiades-Methode auf die elliptisch-zirkuläre Approximation (ECA) an2,4. HINWEIS: Die detaillierten Schritte der postoperativen Analyse werden von Canfarotta et al.21 beschrieben. Diese Messungen liefern anatomische Orientierungspunkte für die CDL-Schätzung.</li>
</ol>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67062/67062fig02.jpg"> 
Abbildung 2: Manuelle Messung der postoperativen A-, B- und H-Werte. Postoperative Bilder werden in die Software importiert und der A-Wert (grün markiert), der B-Wert (blau markiert) und der H-Wert (rot markiert) werden manuell gemessen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67062/67062fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
2. Identifizierung des Elektrodenkontakts und Berechnung von AID/CF
<ol>
	<li>Öffnen Sie das Modul Implantatbewertung . Die Software identifiziert automatisch die zwölf Elektrodenkontaktpunkte auf den postoperativen CT-Bildern.</li>
	<li>Passen Sie die erkannten Kontaktpunkte bei Bedarf manuell an, bevor Sie ihre Positionen bestätigen.</li>
	<li>Erlauben Sie der Software, diese Punkte zusammen mit den vordefinierten Cochlea-Metriken zu verwenden, um automatisch die Winkeleinstichtiefe (basierend auf Escude et al.22) und die charakteristische Frequenz (basierend auf Greenwood et al.23) für jeden Kontakt zu berechnen (siehe Abbildung 3). HINWEIS: Dieser manuelle Ansatz gilt als Standardmethode zur Messung von AID und CF und wird in dieser Studie als "manuell" bezeichnet.</li>
</ol>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67062/67062fig03.jpg"> 
Abbildung 3: Identifizierung von Elektrodenkontakten. Diese Abbildung zeigt die Identifizierung der zwölf Elektrodenkontakte aus den postoperativen CT-Bildern. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67062/67062fig03large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
3. Bildfusion
<ol>
	<li>Klicken Sie auf das Symbol "Hinzufügen " in der Benutzeroberfläche, um die präoperativen CT-Bilder in das Image Fusion-Bedienfeld zu importieren.</li>
	<li>Lassen Sie die Software automatisch mit der Registrierung der präoperativen CT-Bilder mit den vorab hochgeladenen postoperativen CT-Bildern beginnen, indem Sie die automatische Fusionsfunktion verwenden, die einen gegenseitigen Informationsalgorithmus anwendet.</li>
	<li>Greifen Sie auf die Funktion "Manuelle Ausrichtung" im präoperativen Bildmenü zu, wenn manuelle Anpassungen an der Fusion erforderlich sind. Dieser Fusionsprozess verbessert die Visualisierung und ermöglicht eine umfassendere Beurteilung der Cochlea-Anatomie und der Elektrodenplatzierung mit weniger Artefakten. Ziel der Fusion ist es, die Visualisierung für eine bessere Auswertung zu verbessern (siehe Abbildung 4).</li>
</ol>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67062/67062fig04.jpg"> 
Abbildung 4: Fusion von prä- und postoperativen CT-Bildern. Präoperative CT-Bilder werden in die Software importiert und mit postoperativen CT-Bildern fusioniert. Das Overlay wird in olivfarbener Farbe angezeigt, wobei die Elektroden hellblau hervorgehoben sind. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67062/67062fig04large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
4. Automatische Messung der Cochlea-Parameter auf dem präoperativen Bild
<ol>
	<li>Messen Sie die Cochlea-Parameter auf dem neu importierten präoperativen Bild im Modul 3D - Cochlea erneut.</li>
	<li>Wählen Sie im Modulmenü die Option Automatisch , um automatische Messungen der Cochlea-Parameter durchzuführen. Diese Funktion ist nur für präoperative Bilder ohne Implantatelektroden verfügbar, da keine Metallartefakte vorhanden sind.</li>
	<li>Verwenden Sie den automatischen Algorithmus, um die Anatomie des Innenohrs in 3D zu rekonstruieren. Das 3D-Modell dient als Grundlage für die automatischen Messungen der Cochlea-Parameter, wie sie von Abari et al.24 beschrieben werden. HINWEIS: Die 3D-Rekonstruktion hilft bei der präzisen Messung der Cochlea-Parameter (siehe Abbildung 5).</li>
</ol>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67062/67062fig05.jpg"> 
Abbildung 5: Automatisierte Messung der Cochlea-Parameter. Anhand der fusionierten Bilder misst die Software automatisch die wichtigsten Cochlea-Parameter (gekennzeichnet durch grüne, blaue und rote Punkte), führt eine 3D-Rekonstruktion durch (Cochlea in orange, interner Gehörgang in grün und Bogengänge in braun) und aktualisiert die Informationen zu den Elektrodenkontakten. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67062/67062fig05large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
5. Aktualisierung der Elektrodenkontaktpunkte mit neuen Cochlea-Parametern
<ol>
	<li>Bestätigen Sie die neuen Messungen der Länge des Cochlea-Ductus (CDL), die aus den präoperativen Bildern erhalten wurden.</li>
	<li>Lassen Sie zu, dass die zuvor identifizierten Elektrodenkontaktpunkte aus den postoperativen Bildern automatisch mit den neuen Cochlea-Parameterinformationen aktualisiert werden, wodurch der Ansatz der "automatischen Fusion" definiert wird.</li>
	<li>Führen Sie Berechnungen auf der Grundlage der fusionierten Bilder (präoperativ und postoperativ) für die Winkeleinführtiefe (AID) und die charakteristische Frequenz (CF) durch, die für die Bestätigung der Platzierung des Elektrodenarrays, der Cochlea-Abdeckung und die Erstellung der ANATOMY-Based Fitting (ABF)-Karte wichtig sind (siehe Abbildung 5). HINWEIS: AID und CF sind entscheidend für die Bestätigung der Elektrodenpositionierung und der Cochlea-Abdeckung in der Praxis für Cochlea-Implantate (CI) (siehe Abbildung 6).</li>
</ol>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67062/67062fig06.jpg"> 
Abbildung 6: Automatische Definition von AID und CF. Diese Abbildung zeigt die automatische Definition von AID (Acoustic Impedance Distribution) und CF (Center Frequency) für jeden einzelnen Elektrodenkontakt auf Basis der fusionierten Bilder. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67062/67062fig06large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
6. Berechnung des mittleren Winkelfehlers und des Häufigkeitsfehlers
<ol>
	<li>Berechnen Sie den mittleren Winkelfehler zwischen der manuellen und der automatischen Fusionsmethode für jeden Elektrodenkontakt.</li>
	<li>Berechnen Sie den Frequenzfehler in Halbtönen zwischen beiden Methoden (manuelle und automatische Fusion) für jeden Elektrodenkontakt.</li>
	<li>Verwenden Sie diese Berechnungen, um quantitative Indikatoren für die Differenz und Genauigkeit zwischen den beiden Methoden bereitzustellen. Beachten Sie, dass Halbtöne die kleinsten musikalischen Intervalle sind, die in der westlichen Musik üblich sind25.</li>
</ol>
7. Statistische Auswertung
<ol>
	<li>Geben Sie die manuell berechneten Cochlea-Parameter, die Winkeleinstichtiefe (AID) und die charakteristische Frequenz (CF) aus der postoperativen CT-Bildgebung zusammen mit den automatisch fusionierten berechneten Daten aus der prä- und postoperativen CT-Bildfusionstechnik für jeden Elektrodenkontakt in die statistische Analysesoftware (R-Software) ein.</li>
	<li>Verwenden Sie Mittelwerte und Standardabweichungen für die deskriptive Statistik quantitativer Variablen, während Sie Zählungen und Prozentsätze für kategoriale Variablen anwenden.</li>
	<li>Führen Sie eine vergleichende Analyse zwischen der manuell gemessenen AID und den Frequenzen und den automatisch fusionierten Messungen mit einem paarweise Bonferroni-adjustierten gepaarten t-Test oder einem Wilcoxon-Rangtest mit Vorzeichen durch, abhängig von der Normalannahme, die mit dem Shapiro-Wilk-Test getestet wurde. HINWEIS: Gehen Sie davon aus, dass alle Vergleiche klinisch relevante standardisierte Effektstärken haben (Cohens d)26. Betrachten Sie einen statistisch signifikanten P-Wert als kleiner als 0,05.</li>
</ol>

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</ol>

<table><tbody><tr><td>CI-Geräte&nbsp;</td><td>MED-EL, Innsbruck, Österreich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>OTOPLAN Software&nbsp;</td><td>CASCINATION, MED-EL, Innsbruck, Österreich</td><td>Version 4 (3.0.0)&nbsp;</td><td>Software für die Planung von Otologie</td></tr><tr><td>R software</td><td>R Foundation for Statistical Computing, Wien, Österreich</td><td>Version 4.2.2</td><td>Sprache und Umgebung für Statistical Computing</td></tr></tbody></table>

verbesserung der beurteilung der elektrodenposition bei cochlea-implantaten durch computertomographie-bildfusion

Enhancing Electrode Location Assessment in Cochlear Implantation via Computed Tomography Image Fusion

Diese Studie umfasste 20 Ohren von CI-Empfängern, mit 11 Implantaten auf der linken Seite und neun auf der rechten Seite. Das Durchschnittsalter der Teilnehmer betrug 13,3 Jahre, wobei 55 % weiblich und 45 % männlich waren. Tabelle 1 zeigt eine vergleichende Analyse von manuellen und automatischen Fusionsmethoden zur Messung von Cochlea-Parametern, die statistisch signifikante Unterschiede bei bestimmten Messungen aufzeigt. Insbesondere zeigten manuelle Messungen einen signifikant höheren B-Wert und eine...

Verbesserung der Beurteilung der Elektrodenposition bei Cochlea-Implantaten durch Computertomographie-Bildfusion

This study aimed to determine whether fusing pre-&#160;and post-operative computed tomography (CT) images could help in assessing electrode placement and ...

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Research

Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

Die Elektrokochleographie (ECochG) misst Innenohrpotentiale, die als Reaktion auf akustische Stimulation erzeugt werden. Bei Cochlea-Implantat-Kandidaten (CI) können solche Innenohrpotentiale direkt mit den Implantatelektroden gemessen werden. In diesem Video erklären wir systematisch, wie ECochG-Aufnahmen während der CI-Operation durchgeführt werden.

Durchführung der intracochlearen Elektrokochleographie während der Cochlea-Implantation

Die robotische Cochlea-Implantation ist ein Verfahren für den minimalinvasiven Innenohrzugang. Im Vergleich zur konventionellen Operation beinhaltet die robotergestützte Cochlea-Implantation zusätzliche Schritte, die im Operationssaal durchgeführt werden müssen. In diesem Artikel beschreiben wir das Verfahren und heben die wichtigen Aspekte der robotischen Cochlea-Implantation hervor.

Roboter-Cochlea-Implantation für direkten Cochlea-Zugang

Miniaturschweine (Minischweine) sind ein ideales Großtiermodell für die Erforschung von Cochlea-Implantaten. Die Cochlea-Implantationschirurgie bei Minischweinen kann verwendet werden, um erste Beweise für die Sicherheit und potenzielle Leistungsfähigkeit neuartiger Elektrodenarrays und chirurgischer Ansätze in einem lebenden System ähnlich dem Menschen zu liefern.

Das Miniaturschwein: Ein Großtiermodell für die Cochlea-Implantat-Forschung

Im Folgenden stellen wir ein Protokoll zur Durchführung wiederholter Impedanz-Telemetrie-Messungen während der Cochlea-Implantation (CI) vor. Sie können Rückschlüsse auf die Funktion der Elektrode und des Implantats zulassen. Wiederholte Impedanzmessungen ermöglichen eine objektive Rückmeldung, ob sich die Elektrode innerhalb der Perilymphe oder außerhalb des Innenohrs befindet.

Durchführung wiederholter intraoperativer Impedanz-Telemetrie-Messungen während der Cochlea-Implantation

Die elektrisch-akustische Stimulation (EAS) mit längeren Elektroden kann eine breitere Cochlea-Abdeckung und verschiedene Arten von Karten bei hochfrequentem Hörverlust bieten. Die Kombination von weniger invasiver Chirurgie, flexiblen Seitenwandelektroden und Steroidverabreichung ermöglicht eine tiefere Einführung mit wenig oder keinem chirurgischen Trauma, was zu einer guten Erhaltung des Gehörs führt.

Verbesserte Cochlea-Abdeckung und Gehörerhaltung bei hochfrequentem Hörverlust durch elektrisch-akustische Stimulation mit längerer Elektrode

Hier präsentieren wir ein strukturiertes Protokoll für das Training zum Einführen von Elektrodenimplantaten mit Cochlea-Implantaten unter Verwendung eines neuartigen Simulationssystems, das praktische Praxis in normalen und fehlgebildeten Innenohranatomien ermöglicht.

Testen eines Cochlea-Implantat-Elektrodeneinsetztrainingssystems für optimale Platzierung von Elektrodenarrays in verschiedenen Innenohranatomien

Eine Technik ist für die Implantation vier...

Electrode Herstellung und Implantation in Aplysia californica Für Multi-Channel-Neuro-und Muskel-Recordings in Intact, Frei Behaving Tiere

Transkranielle (tDCS) ist ein etabliertes Verfahren zur Modulation der kortikalen...

Electrode Positionierung und Montage in Transkranielle Direct Current Stimulation

Eine robuste Art und Weise die neuronale Lawinen, dh skaleninvarianten räumlich-zeitliche Aktivitätsmuster platzt, was auf kritischen Zustand Dynamik in Kortex zu untersuchen. Lawinen entstehen spontan bei der Entwicklung von oberflächlichen Schichten der kultivierten Cortex, die für die langfristige Messungen der Aktivität ermöglicht mit planaren integrierten Multi-Elektroden-Arrays (MEA) unter genau kontrollierten Bedingungen.

Multi-Elektroden-Array Recordings neuronaler Lawinen in organotypischen Kulturen

Echtzeit-Bildgebung des embryonalen Säugetier Cochlea ist eine Herausforderung, weil die Entwicklungsprozesse bei der Hand arbeiten auf einem zeitlichen Gradienten über zehn Tage. Hier präsentieren wir eine Methode zur Kultivierung und dann Abbilden embryonalen Cochlea Explantatgewebe von einem fluoreszierenden Reporter Maus über fünf Tage.

Langfristige Zeitraffer-Imaging von Maus Cochlear Explantate

Erfahren Sie, wie automatisierte CT-Bildfusion die Elektrodenpositionsbewertung bei Cochlea-Implantaten verbessert. Diese Methode reduziert Analysezeit und Fehler bei der Messung der Insertionstiefe erheblich.

Verbesserung der Beurteilung der Elektrodenposition bei Cochlea-Implantaten durch Computertomographie-Bildfusion

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