Methodenartikel

Uitvoeren van herhaalde intraoperatieve impedantietelemetriemetingen tijdens cochleaire implantatie

2.4K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/65600

⸱

4 augustus 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, Ruhr-University Bochum, St. Elisabeth-Hospital Bochum, 2Department of Translational Neurosciences, Faculty of Medicine and Health Sciences, University of Antwerp, 3International Graduate School of Neuroscience (IGSN), Ruhr-University Bochum, 4Technical University of Munich, 5Department of Otorhinolaryngology, TUM School of Medicine, Klinikum rechts der Isar, 6MED-EL, 7Department of Otorhinolaryngology and Head & Neck Surgery, Antwerp University Hospital, 8Department of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery, Medical University Innsbruck

In dit artikel

Samenvatting

Hier presenteren we een protocol voor het uitvoeren van herhaalde impedantietelemetriemetingen tijdens cochleaire implantatie (CI). Ze kunnen conclusies opleveren over de functie van de elektrode en het implantaat. Herhaalde impedantiemetingen maken objectieve feedback mogelijk over of de elektrode zich in de perilymfe of buiten het binnenoor bevindt.

Samenvatting

Impedantiemetingen worden routinematig uitgevoerd tijdens cochleaire implantatie (CI) na het inbrengen van de voltooide elektrode. Ze kunnen conclusies opleveren over de functie van de elektrode en het implantaat. In de postoperatieve setting maakt de analyse van impedantieveranderingen het mogelijk om littekens of ontstekingsprocessen rond de elektrode te identificeren. Recente studies rapporteren associaties tussen impedantietelemetrie en de plaats van stimulatie. Bijgevolg kunnen herhaalde impedantiemetingen tijdens het inbrengen van de elektrode van het cochleair implantaat objectieve feedback mogelijk maken over de vraag of de elektrode in het perilymfe of buiten het binnenoor wordt geplaatst. Met de gepresenteerde nieuwe methode kunnen impedanties in real-time worden gemeten tijdens cochleaire implantatie. In dit protocol wordt systematisch uitgelegd hoe herhaalde impedantie-opnames moeten worden uitgevoerd tijdens CI-chirurgie. Deze herhaalde metingen zijn een uitdaging omdat ze afhankelijk zijn van meerdere intraoperatieve methodologische factoren, te beginnen met het draperen van de patiënt. Voor succesvolle opnames is dus een gestandaardiseerde procedure verplicht. In dit artikel illustreren we uitgebreid de systeemopzet en procedure voor het uitvoeren van intraoperatieve metingen tijdens CI-chirurgie.

Inleiding

Het behoud van restgehoor is een toenemend onderwerp van belangstelling bij cochleaire implantatie (CI) chirurgie, en de indicatie is veranderd in de richting van kandidaten met functioneel restgehoor. Metingen die de positie van de elektrode-array en de daaruit voortvloeiende mogelijke intracochleaire schade tijdens de operatie kunnen objectiveren, worden dus steeds belangrijker. Het is aangetoond dat CI-gebruikers met een succesvol behouden gehoor na de operatie superieure gehoorprestaties hebben met het implantaat, zelfs wanneer ze alleen elektrisch worden gestimuleerd1. Sommigen van hen kunnen bovendien baat hebben bij akoestische stimulatie (elektro-akoestische stimulatie; EAS). Perioperatief gehoorverlies wordt verondersteld het gevolg te zijn van traumatische insertie. Om het inzicht in deze intraoperatieve veranderingen te verbeteren en monitoringalgoritmen op te zetten, zijn objectieve metingen en biomarkers nodig. In deze context kan impedantietelemetrie van belang zijn 2,3. Er is aangetoond dat verhoogde impedanties geassocieerd zijn met gehoorverlies of duizeligheid 4,5. Verder bewijs associeert bloedinsluitsels tijdens het inbrengen van de elektrode-array6. Desalniettemin is verder onderzoek nodig om te onderzoeken in hoeverre impedanties geassocieerd kunnen zijn met chirurgisch trauma en postoperatieve prestaties. Voor dit doel zijn herhaalde intraoperatieve impedantiemetingen een veelbelovende aanpak. Aan de andere kant leveren impedanties extra informatie over de positie van de elektrode. Hoge impedanties duiden op een slechte geleiding en duiden dus op een contactpositie buiten het slakkenhuis, terwijl lage impedanties (impedantiedruppels) kunnen duiden op reeds ingebrachte contacten. Impedanties kunnen dus worden gebruikt als een objectief feedbackmechanisme voor de status van het inbrengen van de elektrode-array. In deze video presenteren we onze opstelling en eerste ervaringen met deze nieuwe benadering van herhaalde impedantiemetingen met behulp van flexibele zijwandelektroden van de fabrikant van cochleaire implantaten MED-EL (Innsbruck, Oostenrijk)7.

Een onderzoekssoftware die is ontworpen voor onderzoeksdoeleinden wordt gebruikt om herhaalde impedantiemetingen uit te voeren. In dit onderzoek wordt de software geverifieerd volgens de interne procedures van MED-EL voor apparaten die alleen voor onderzoek worden gebruikt. Tijdens de operatie worden alleen de meest recente impedantietelemetriegegevens weergegeven. Figuur 1 toont de elektronische meetopstelling. De Insertion Monitoring (IM)-software heeft knoppen om het aantal elektrodecontacten aan te geven dat momenteel is ingebracht (rood/groen gemarkeerd). Na het opstarten meet de software de impedanties herhaaldelijk in cycli. De IM-software toont een tabel met de gemeten impedantieresultaten en impedanties in de tijd in 12 grafieken. Bovendien toont het waarschuwingen in geval van verbindingsproblemen. Een video-opnamesoftware (Open Broadcaster Software [OBS]) wordt gebruikt om (i) de video van het inbrengen van de elektrode (microscoop bevestigd, bijv. via HDMI), (ii) een video van de gebruikersinterface van de IM-software, inclusief alle gebruikersinteracties en (iii) geluid, op te nemen. Een audio-editorsoftware (Audacity) wordt gebruikt om regelmatig een geluid af te spelen tijdens het inbrengen van de elektrode-array om een langzame invoeging te vergemakkelijken.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Dit protocol werd goedgekeurd door de plaatselijke ethische commissie in overeenstemming met de Verklaring van Helsinki (Ruhr-Universität Bochum: Reg.-No.: 21-7373; Medische Universiteit Innsbruck Reg.-Nr.: 1060/2021). Van alle deelnemers werd geïnformeerde toestemming verkregen.

1. Voorbereiding op de operatie

  1. Zorg ervoor dat u audiologische testrapporten verkrijgt, waaronder pure-tone audiometrie, objectieve tests (bijv. audiometrie met opgewekte respons van de hersenstam, spraaktesten) en vestibulaire diagnostiek (bijv. impulstest van de videokop of calorietesten). Verkrijg radiologische beeldvormingsrapporten, waaronder computertomografie met hoge resolutie (HRCT) en magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) van de schedelbasis, als voorbereiding en indicatie voor een operatie.
    OPMERKING: MRI is nodig om de aanwezigheid van de vestibulocochleaire zenuw en de doorgankelijkheid van het slakkenhuis vast te stellen. In de HRCT kunnen anatomische afwijkingen (bijv. van de aangezichtszenuw) of misvormingen worden geïdentificeerd.
  2. Controleer de vereiste hardware en software voor impedantiemetingen (d.w.z. IM-software, video-opnamesoftware, MAESTRO).
  3. Verkrijg schriftelijke geïnformeerde toestemming van de patiënt.
  4. Voer algemene anesthesie uit, rekening houdend met de klinische geschiedenis en risicofactoren van de patiënt, volgens de beslissing van de anesthesioloog.
  5. Plaats het hoofd van de patiënt zo dat het mastoïde segment van de aangezichtszenuw ongeveer horizontaal loopt. Bereik dit door het hoofd achterover te leunen en iets naar de andere kant te plaatsen.
  6. Scheer het haar in het retro-auriculaire gebied (ongeveer 3 cm) om het binnendringen van haar in de situs te voorkomen.
  7. Installeer gezichtszenuwbewaking. Steek de controlenaalden in de musculus obicularis oris en de musculus orbicularis oculi. Plaats de referentie-elektroden op de borstkas of schouder. Zorg ervoor dat u de kabels vastzet om ze niet per ongeluk los te trekken tijdens de operatie.
  8. Desinfecteer de operatieplaats. Gebruik een ontsmettingsmiddel (bijv. Octenisept) volgens de norm van de kliniek.
  9. Gebruik steriele foliedrapering om de microscoop en de patiënt te bedekken. Zorg ervoor dat het deksel zo dun mogelijk is in het gebied van de geplande positie van de ontvangerspoel om verbindingsproblemen tussen de zend- en ontvangstspoel te voorkomen. Gebruik geen haarwikkels van stof zoals die in veel OK's worden gebruikt. Gebruik zelfklevende foliedrapering en zorg ervoor dat u meerlaags vermijdt.

2. Chirurgie

  1. Voorbereiding op het implantaat
    1. Markeer de positie van de processor en de huidincisie van ongeveer 8 cm. Zorg voor voldoende ruimte tussen de oorschelp en de implantaatbehuizing.
    2. Injecteer lokale anesthesie (bijv. Ultracain 1% -Suprarenin, Sanofi, Parijs, Frankrijk) in een s-vormig gebied achter de oorschelp vóór de incisie in de huid.
    3. Snijd de huid met een scalpel in tot aan de fascia temporalis. Ontleed het botvlies en toon de buitenste gehoorgang en de ruggengraat van Henle.
      OPMERKING: De chirurgische instrumenten zijn variabel en niet doorslaggevend voor de gepresenteerde methode. Geschikte chirurgische instrumenten kunnen worden gebruikt om de chirurgische stappen uit te voeren.
    4. Plaats de wondretractors aan de tegenovergestelde kant van de geplande implantaatzijde om latere interactie (magnetische aantrekking/elektrische interferentie) met de telemetriespoel te voorkomen.
    5. Voer voor cochleaire implantatie antrotomie, mastoïdectomie en posterieure tympanotomie uit8.
    6. Stel de dura bloot aan de middelste schedelfossa als eerste herkenningspunt met behulp van een grote snijbraam.
      NOTITIE: De grootte van de braam kan variëren, afhankelijk van de operatieplaats.
    7. Dun de achterste kanaalwand van de buitenste gehoorgang uit met dezelfde braam.
    8. Leg het korte incusproces in het antrum bloot en identificeer het laterale halfcirkelvormige kanaal.
      OPMERKING: Zowel het antrum als het halfcirkelvormige kanaal worden tijdens de boorprocedure visueel geïdentificeerd.
    9. Als volgende chirurgische stap legt u de gezichtshoek van de chorda bloot waar de chorda tympani de aangezichtszenuw verlaat. Gebruik in deze stap een grote diamantbraam en boor het bot evenwijdig aan de verwachte aangezichtszenuw.
      OPMERKING: De grootte van de diamantbraam kan variëren, afhankelijk van de operatieplaats.
    10. Open de gezichtsuitsparing met een kleine diamanten braam. Verlaat de aangezichtszenuw met een dunne benige bedekking.
    11. Toegang tot het middenoor via posterieure tympanotomie.
    12. Vergroot de achterste tympanotomie caudaal totdat de ronde vensternis zichtbaar is.
    13. Maximaliseer de posterieure tympanotomie voor een goede belichting van het middenoor, waardoor de visualisatie van het inbrengproces wordt geoptimaliseerd. Verwijder de benige overhang van de ronde raamnis met behulp van een kleine diamantbraam totdat het ronde raammembraan volledig zichtbaar is.
      OPMERKING: Bij het bewegen van de ossiculaire keten kan een beweging van het ronde raammembraan worden gezien om het ronde raammembraan duidelijk te identificeren. Zorg ervoor dat u het membraan niet met de braam aanraakt of per ongeluk opent.
    14. Voordat u het membraan opent, doet u wat adrenaline (1 mg/ml) in het middenoor en beschermt u het tegen botstof met een resorbeerbare spons (bijv. Spongostan).
  2. Positionering van het implantaat
    1. Bereid de implantaatbehuizing voor door een bed in het bot te boren in de toekomstige positie van de ontvangende spoel. Gebruik de door de fabrikant meegeleverde dummy van de implantaatbehuizing om de randen van het implantaatbed te markeren. Voorkom wegglijden van het implantaat door een rand te creëren met de rosenbraam. Gebruik een diamantbraam om het oppervlak glad te maken.
      OPMERKING: De rand van de implantaatbehuizing voorkomt de beweging van het implantaat in de richting van het mastoïdectomiedefect.
    2. Verpak de spoel in een steriele huls, aangezien de spoel al aan het begin van het inbrengproces is geplaatst.
    3. Plaats het implantaat in het geboorde implantaatbed, bevestig het met hechtingen en bedek het met de spierflap.
    4. Vervang de oprolmechanismen om magnetische interactie met de stimulerende spoel te voorkomen.
  3. Implantatie en impedantiemeting
    1. Gebruik twee computers: een voor Maestro en een voor IM-opnamen.
    2. Start de IM-software.
    3. Plaats de telemetriespoel boven de magneet van de ontvangstspoel. Zet het vast met een klem om bewegingen en losraken te voorkomen.
    4. Wacht tot de arts, ingenieur of audioloog de software start en feedback geeft over de koppeling. Verander de positie van de ontvangstspoel totdat een veilige verbinding is bereikt.
    5. Zorg ervoor dat geen enkele bloeding de visualisatie van het inbrengproces belemmert of de perilymfe binnendringt.
    6. Communiceer de zichtbaarheid van het operatieveld op de schermen. Breng aanpassingen aan in de optische focus van de microscoop, zodat de clinicus, ingenieur of audioloog het inbrengproces kan volgen.
    7. Zorg ervoor dat de gezichtsuitsparing zo droog mogelijk is om vroege vals-positieve maatregelen te voorkomen.
    8. Open het ronde raammembraan met een naald.
    9. Vermijd elke zuigkracht in de buurt van het ronde raam.
    10. Raak de elektrode-array niet aan.
    11. Communiceer het begin van het inbrengen aan de clinicus, ingenieur of audioloog, zodat hij/zij de statusknoppen kan aanpassen. Instrueer de technicus om de ene statusknop na de andere te markeren terwijl de elektrode wordt geplaatst.
    12. Steek het eerste elektrodecontact in het slakkenhuis. Wacht tot de feedback van de arts, ingenieur of audioloog en het audiosignaal doorgaat. Breng elke 10 s een audiosignaal aan om een constante en langzame invoegsnelheid mogelijk te maken met een totale invoegtijd van ongeveer 2 minuten.
      1. Speel voor het auditieve signaal een sinusgolfsignaal af van 500 Hz constant pulserend aan en uit en herhaal dit elke 10 s met behulp van de software Audacity. Pas de timing van het signaal en de pauzes niet aan volgens het invoegproces, maar houd deze constant.
    13. Plaats de elektrode-array langzaam om cochleaire schade te voorkomen. Schuif elke 10 s een elektrodecontact naar voren (zoals aangegeven door het geluidssignaal).
    14. Informeer de clinicus, ingenieur of audioloog over de voortgang door het aantal ingevoegde contacten duidelijk door te geven, zodat de arts, ingenieur of audioloog de voortgang in de software zo nauwkeurig mogelijk kan markeren door op de statusknoppen van de IM-tool te drukken.
    15. Instrueer de clinicus, ingenieur of audioloog om het aantal ingebrachte elektrodecontacten te markeren op basis van de feedback van de chirurg (Figuur 2).
    16. Ga door met de metingen tot volledige insertie om impedantiedalingen waar te nemen.
    17. Communiceer de chirurgische stappen.
    18. Bewaar de elektrodekabel in de mastoïdholte. Zorg ervoor dat u extrusiekrachten vermijdt door een spanningsvrije positie te vinden.
  4. Einde van de operatie
    1. Dicht de ronde raamnis af met fascia.
    2. Controleer de integriteit van het implantaat (impedantietelemetrie, elektrisch opgewekte stapediusreflexdrempels, indien van toepassing, en elektrisch opgewekte samengestelde actiepotentialen).
    3. Sluit de wond in lagen.
    4. Ga door met herhaalde telemetriemetingen totdat de wond volledig gesloten is. Voorkom een ontwrichting van de stimulerende spoel.
    5. Controleer het trommelvlies en de huid van de buitenste gehoorgang op chirurgische schade voordat u de operatie beëindigt.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Voor herhaalde impedantiemetingen tijdens cochleaire implantatie is een gestandaardiseerde procedure verplicht om de hoogst mogelijke reproduceerbaarheid te bereiken. De belangrijkste aspecten die een belangrijke rol spelen, zijn de videokwaliteit en de invoeghoek. Beide kunnen de visualisatie van de elektrodecontacten die het ronde venster binnenkomen belemmeren en dus de interpretatie van de video voor toekomstige analyses. Verder is de plaatsing van de ontvangstspoel cruciaal om onderbrekingen tijdens het inbrengen en...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Herhaalde impedantiemetingen zijn een veelbelovende benadering om real-time feedback van het slakkenhuis te krijgen tijdens het inbrengproces. Ze geven aan welke elektrodecontacten zich in het perilymfe bevinden of niet. Met de hier gepresenteerde nieuwe methode voor flexibele zijwandelektroden (MED-EL, Innsbruck, Oostenrijk)7 kunnen impedanties in real-time worden gemeten tijdens cochleaire implantatie met behulp van de inbrengende elektrode-array. Voor betrouwbare metingen is een gestandaardisee...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
AudacityOpen sourcehttps://www.audacityteam.org/Audio-editorsoftware
Coil cableElk willekeurig merkImplantaatinterface
ComputerElk willekeurig merk
ElektrodenarrayMED-ELhttps://s3.medel.com/pdf/21617.pdfStandaard, FlexSoft, Flex28
IM SoftwareMED-ELhttps://www.medel.com/
MaestroMED-ELhttps://www.medel.com/
MAX Interface USBElk willekeurig merkInterfaceverbinding
OcteniseptSCHÜLKE & MAYR GmbHN/A
Open Broadcaster SoftwareOpen sourcehttps://obsproject.com/Video-opnamesoftware
Spongostan EthiconN/AResorbeerbare spons
Ultracain 1% Suprarenen, SanofiN/ALokaal anestheticum

Referenties

  1. Dalbert, A., et al. Hearing preservation after cochlear implantation may improve long-term word perception in the electric-only condition. Otology & Neurotology. 37 (9), 1314-1319 (2016).
  2. Thompson, N. J., et al. Electrode array type and its impact on impedance fluctuations and loss of residual hearing in cochlear implantation. Otology & Neurotology. 41 (2), 186-191 (2020).
  3. Aebischer, P., Meyer, S., Caversaccio, M., Wimmer, W. Intraoperative impedance-based estimation of cochlear implant electrode array insertion depth. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 68 (2), 545-555 (2021).
  4. Choi, J., et al. Electrode impedance fluctuations as a biomarker for inner ear pathology after cochlear implantation. Otology & Neurotology. 38 (10), 1433-1439 (2017).
  5. Shaul, C., et al. Electrical impedance as a biomarker for inner ear pathology following lateral wall and peri-modiolar cochlear implantation. Otology & Neurotology. 40 (5), e518-e526 (2019).
  6. Bester, C., et al. Four-point impedance as a biomarker for bleeding during cochlear implantation. Scientific Reports. 10 (1), 2777(2020).
  7. MED-EL. , https://www.medel.com/ (2023).
  8. Lenarz, T. Cochlear implant - state of the art. GMS Current Topics in Otorhinolaryngology, Head and Neck Surgery. 16, Doc04(2018).
  9. Gawęcki, W., et al. Robot-assisted electrode insertion in cochlear implantation controlled by intraoperative electrocochleography-A pilot study. Journal of Clinical Medicine. 11 (23), 7045(2022).
  10. Jia, H., et al. Molecular and cellular mechanisms of loss of residual hearing after cochlear implantation. Annals of Otology, Rhinology, and Laryngology. 122 (1), 33-39 (2013).
  11. Eshraghi, A. A., Van de Water, T. R. Cochlear implantation trauma and noise-induced hearing loss: Apoptosis and therapeutic strategies. The Anatomical Record. Part A, Discoveries in Molecular, Cellular, and Evolutionary Biology. 288 (4), 473-481 (2006).
  12. Van De Water, T. R., et al. Caspases, the enemy within, and their role in oxidative stress-induced apoptosis of inner ear sensory cells. Otology & Neurotology. 25 (4), 627-632 (2004).
  13. Roland, P. S., Wright, C. G. Surgical aspects of cochlear implantation: mechanisms of insertional trauma. Advances in Oto-Rhino-Laryngology. 64, 11-30 (2006).
  14. Tien, H. -C., Linthicum, F. H. J. Histopathologic changes in the vestibule after cochlear implantation. Otolaryngology-- Head and Neck Surgery. 127 (4), 260-264 (2002).
  15. Lenarz, T., et al. Relationship between intraoperative electrocochleography and hearing preservation. Otology & Neurotology. 43 (1), e72-e78 (2022).
  16. Bester, C., et al. Electrocochleography triggered intervention successfully preserves residual hearing during cochlear implantation: Results of a randomised clinical trial. Hearing Research. 426, 108353(2022).
  17. O'Leary, S., et al. Intraoperative observational real-time electrocochleography as a predictor of hearing loss after cochlear implantation: 3 and 12 month outcomes. Otology & Neurotology. 41 (9), 1222-1229 (2020).
  18. Dong, Y., Briaire, J. J., Siebrecht, M., Stronks, H. C., Frijns, J. H. M. Detection of translocation of cochlear implant electrode arrays by intracochlear impedance measurements. Ear and Hearing. 42 (5), 1397-1404 (2021).
  19. Giardina, C. K., Krause, E. S., Koka, K., Fitzpatrick, D. C. Impedance measures during in vitro cochlear implantation predict array positioning. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 65 (2), 327-335 (2018).
  20. Sijgers, L., et al. Predicting cochlear implant electrode placement using monopolar, three-point and four-point impedance measurements. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 69 (8), 2533-2544 (2022).
  21. Salkim, E., Zamani, M., Jiang, D., Saeed, S. R., Demosthenous, A. Insertion guidance based on impedance measurements of a cochlear electrode array. Frontiers in Computational Neuroscience. 16, 862126(2022).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Intraoperatieve metingenelektrodeninsertiegehoorbehoudelektrodenarrayreal time monitoringtelemetriespoelelektrodepositioneringmasto dectomie

Gerelateerde artikelen