Este protocolo introduz o ajuste baseado em anatomia guiado por raios X (ABF) para implantes cocleares, reduzindo a incompatibilidade entre frequência e local e, potencialmente, melhorando os resultados dos pacientes.
Artigo de método
Este protocolo introduz o ajuste baseado em anatomia guiado por raios X (ABF) para implantes cocleares, reduzindo a incompatibilidade entre frequência e local e, potencialmente, melhorando os resultados dos pacientes.
Este estudo apresenta um protocolo para aplicar ajuste baseado em anatomia guiado por raios X (ABF) na programação de implantes cocleares (IC) para reduzir a incompatibilidade entre frequência e lugar. O objetivo é melhorar o alinhamento entre as frequências estimuladas por cada eletrodo e a organização tonotópica natural da cóclea, aprimorando assim a percepção da fala e os resultados auditivos. Métodos tradicionais de ajuste padrão (DF) não levam em conta variações individuais na anatomia coclear, levando a desajustes que podem influenciar o desempenho. Neste estudo prospectivo, 16 ouvidos de 12 usuários de IC com anatomia coclear normal foram avaliados por meio de raio-X para estimar a profundidade angular de inserção (AID) e orientar o protocolo ABF. As atribuições de frequência para cada eletrodo foram ajustadas usando softwares OTOPLAN e MAESTRO para corresponder ao mapa tonotópico da cóclea. Os resultados mostraram que a ABF reduziu significativamente a incompatibilidade média entre frequência e lugar (2,6 ± 3,8 semitons) em comparação com DF (6,6 ± 5,6 semitons). A ABF também mostrou uma correlação mais forte entre AID e mudanças de frequência, com as melhorias mais notáveis na região coclear média. Esse protocolo aplica uma alternativa acessível e de baixa radiação ao ABF guiado por tomografia computadorizada, particularmente benéfica para populações pediátricas ou sensíveis à radiação. O ABF guiado por raios X demonstra potencial para uma programação de IC mais precisa e o potencial de melhorar os resultados dos pacientes. Estudos adicionais com coortes maiores e períodos de acompanhamento mais longos são recomendados para validar seus benefícios clínicos.
Implantes cocleares (ICs) tornaram-se o padrão de cuidado na reabilitação auditiva, permitindo que pessoas com deficiência auditiva severa a profunda melhorem significativamente sua compreensão da fala, habilidades de comunicação e qualidade de vidageral 1. No entanto, diversos fatores podem influenciar as experiências dos receptores de IC, incluindo atrasos no processamento do som, métodos de ajuste e disparidades devolume 2.
As frequências centrais tradicionais padrão de ajuste (DF) enfatizam medidas comportamentais pós-operatórias, mas frequentemente negligenciam a variabilidade na anatomia coclear e nas posições de contato dos eletrodos entre os usuários. Além disso, esses fatores podem ser influenciados por raça, sexo ouetnia 3,4. Apesar dos avanços recentes em estratégias de ajuste que melhoraram a programação da CI, o mapeamento da DF ainda precisa de revisão devido aos desafios na consideração do órgão de Corti (CO) e do comprimento do ducto coclear (CDL)5.
Uma consequência importante no mapeamento de frequência padrão é o "desajuste entre frequência e lugar", que ocorre quando a frequência entregue por um eletrodo de CI difere da frequência tonotópica da região coclear queestimula 6. Essa desconexão pode surgir da variabilidade anatômica, técnica cirúrgica e design de matriz de eletrodos, todos fatores que influenciam sua magnitude7. Pode ser ainda mais agravado pelos esquemas padrão de alocação de frequência usados em muitos sistemas de IC, que frequentemente negligenciam a anatomia coclear individual e a colocação de eletrodos. Estudos recentes sugerem uma correlação significativa entre o descompasso entre frequência e lugar e baixas pontuações monossílabas, má percepção da fala e redução da discriminação na fala 6,8.
Para enfrentar os desafios do mapeamento de DF, um método personalizado para programação de CI conhecido como ajuste baseado em anatomia (ABF) foiintroduzido 9. O ABF busca alinhar o mapa de frequência do IC com maior precisão com a anatomia coclear natural do indivíduo, utilizando dados de tomografia computorizada pós-operatória. Essa integração permite a atribuição de frequências de filtro específicas para cada paciente com base na localização anatômica de cada contatode eletrodo 10. O objetivo principal é minimizar as discrepâncias tonotópicas e melhorar o alinhamento entre as frequências estimuladas e a tonotopicidadenatural 11. Notavelmente, o ABF apresentou melhorias significativas na percepção da fala em comparação com o DF9, melhora no reconhecimento de fala e maior aceitação dosusuários 12,13.
Apesar dos resultados positivos da ABF, sua aplicação é limitada devido à necessidade de tomografias computorizadas pós-operatórias, resultando em aumento da exposição à radiação, o que preocupa crianças e grupossensíveis 14.
Diversos estudos demonstraram que avanços na tecnologia de imagem podem reduzir substancialmente a exposição à radiação enquanto mantêm a qualidade diagnóstica. Por exemplo, em modelos animais, tomografias convencionais de baixa dose mostraram uma redução de 50% na dose de radiação, sem perda de eficáciadiagnóstica 15. A tomografia computarizada de feixe cone fornece apenas 6%-16% da dose de radiação dos sistemas padrão de CT multi-fatias, ao mesmo tempo em que oferece qualidade de imagem comparável, destacando progressos nas estratégias de reduçãode dose 16. Coletivamente, esses achados apoiam a adoção de protocolos de imagem otimizados para minimizar o risco de radiação após a implantação coclear. Um estudo recente propôs o ABF guiado por raios X como uma alternativa viável para tratar a exposição à radiação associada à TC17. Portanto, este estudo tem como objetivo investigar a primeira aplicabilidade da ABF guiada por raios X em receptores de IC.
Este estudo foi conduzido de acordo com os padrões éticos da instituição afiliada e recebeu aprovação do Conselho de Revisão Institucional (Ref. No. 23/0605/IRB). Consentimento informado por escrito foi obtido de todos os participantes antes da inscrição. A confidencialidade dos participantes e a segurança dos dados foram garantidas ao longo de todo o estudo. O software utilizado está listado na Tabela de Materiais.
1. Recrutamento de participantes
2. Aquisição pós-operatória de raios-X e preparação de imagem
3. Marcação anatômica e identificação de eletrodos
4. Cálculo de parâmetros cocleares e alocação de frequência
5. Cálculo de desajuste entre frequência e posição
6. Análise estatística
7. Segurança e confidencialidade
8. Solução de problemas
Os participantes foram 4 usuários bilaterais de IC e 8 usuários unilaterais de IC, totalizando 16 ouvidos. A idade média no momento da implantação foi de 17,0 ± 16,7 anos. Veja a Tabela 1 para dados demográficos dos participantes. A Figura 1A compara as frequências centrais de ABF, DF e TF entre os contatos dos eletrodos (C.01 a C.12). As frequências ABF correspondem de perto às frequências TF, exceto na região basal, onde há uma distinção clara entre TF e DF. O ABF e o TF mostram o alinhamento mais próximo na faixa de frequência central.
Análises adicionais do AID baseado em tonotópicos (Figura 1B) mostraram uma diminuição constante da base da cóclea em direção ao ápice. Esse padrão é consistente com a anatomia da espiral coclear, onde a região basal responde a frequências mais altas, e a região apical a frequências mais baixas.
Para as frequências centrais médias calculadas de cada contato de eletrodo, veja a Tabela 2. A incompatibilidade média absoluta entre frequência e lugar entre o DF e o TF variou de 2,7 a 15,9 semitons, com um valor médio de 6,6 ± 5,6. O ABF então diminuiu essa diferença semitonal: a diferença média entre ABF e TF foi de 2,6 ± 3,8 e variou entre 0,2 e 11,6 semitons. A comparação estatística entre a incompatibilidade entre TF, ABF e DF mostrou uma diferença significativa (Figura 2A).
Como mostra a Figura 2B , a visualização gráfica da diferença semitonal revelou um descompasso mais considerável entre o DF e o TF em comparação com o descompasso entre ABF e TF, considerando que o TF é a referência. As diferenças de ambos os grupos foram mais significativas nos contatos dos eletrodos apicais e menores nos eletrodos basais. A incompatibilidade mais significativa foi encontrada nos contatos C03 e C04. As razões por trás desses descompassos, especialmente para eletrodos C03 e C04 em certos casos de pacientes, são principalmente devido a diferenças individuais na anatomia coclear, como tamanho e formato, que afetam a profundidade e onde os eletrodos são colocados. A técnica cirúrgica e o posicionamento dos eletrodos também desempenham um papel, pois pequenas variações podem levar a mudanças na correspondência de frequência.
A análise de correlação mostrou relações negativas fortes e significativas entre a AID de cada grupo e seus deslocamentos semitonos (ABF e DF). No entanto, essa associação era muito mais robusta com a DF, como mostra a Figura 3A . O coeficiente de correlação de Pearson no grupo ABF foi (r= -0,68) em comparação com (r= -0,81) no grupo DF. A relação entre os dois grupos era linear, indicando que maiores profundidades de inserção correspondem a menos descompassos na posição de frequência.
A análise das diferenças na frequência absoluta entre a DF e a ABF em relação à TF média em cada contato de eletrodo mostrou que a faixa de frequência mais alta era de 1976 a 4779 Hz. Essa faixa corresponde à região central da cóclea. Além disso, essa área apresentou a maior variabilidade entre diferentes participantes, como mostrado na Figura 3B. A análise do descompasso entre frequência e lugar entre o mapa atual ABF e o mapa DF sem considerar o TF revelou uma diminuição significativa (em semitons) após a troca dos participantes para ABF. Além disso, comparado com a TF em cada contato do eletrodo, houve uma maior desconexão com DF do que com ABF. Para ABF, os maiores desajustes aparentes foram observados na primeira e segunda curvas: C3 (8,4 ± 3,9 semitons) e C4 (8,3 ± 3,3 semitons) (veja a Figura 4A). A análise dos semitons frequência-lugar de cada participante identificou aparentes descompassos nos casos 7, 9 e 13 (Figura 4B).

Figura 1: Comparação entre alocação de frequência e ângulos de inserção de eletrodos. (A) As frequências centrais atribuídas por ABF, DF e a frequência tonotópica (TF) são mostradas para cada contato de eletrodo (C01-C12). ABF demonstra um alinhamento mais próximo com TF do que DF em toda a matriz de eletrodos. (B) Ângulo de inserção medido para cada contato de eletrodo com base em raio-X pós-operatório, ilustrando a progressão angular da base até o ápice da cóclea. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Figura 2: Desajuste entre frequência e lugar entre estratégias de ajuste. (A) Valores de desajuste entre frequência e lugar para DF e ABF são exibidos entre os contatos dos eletrodos. O ABF resulta em um descompasso menor do que o DF na maioria dos contatos. (B) Valores de desajuste para DF e ABF plotados com TF como referência. A ABF mostra descompasso reduzido e mais uniforme em relação à DF, especialmente em contatos apicales. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Figura 3: Relação entre profundidade de inserção e descompasso de frequência. (A) Correlação entre AID e deslocamento de frequência semitonal para DF e ABF. Ambos os métodos revelam correlações negativas, mas o ABF apresenta menor variabilidade na incompatibilidade. (B) Diferenças absolutas entre as frequências DF e ABF relativas à média TF para cada contato. As orelhas individuais são anotadas por cor, destacando a variabilidade entre pacientes. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Figura 4: Descompasso entre frequência e lugar baseado em caso e contato. (A) Valores de desajuste entre frequência e lugar para DF e ABF mostrados para cada contato de eletrodo em toda a coorte. (B) Valores de semitons entre frequência e posição para cada caso na matriz de eletrodos, ilustrando a variabilidade individual no descompasso. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
Tabela 1: Demografia dos participantes e características clínicas de base para todos os receptores de implante coclear (N = 16 ouvidos). Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.
Tabela 2: Análise comparativa entre a frequência de desajustes de colocação para DF e ABF em comparação com TF para todos os contatos de eletrodos. ** para 0,01 > p ≥ 0,001, e *** para p <0,001. Por favor, clique aqui para baixar esta Tabela.
A diversidade anatômica da cóclea e a variabilidade nos comprimentos do conjunto de eletrodos CI podem levar a um descompasso entre frequência e lugar, afetando negativamente o reconhecimento de fala e o desempenho do IC19,20. Além disso, o uso do ABF pode reduzir efetivamente o descompasso entre frequência e lugar e melhorar o reconhecimento defala 7,12. No entanto, o uso de ABF é limitado pela necessidade de tomografias computorizadas de alta resolução, que são caras, demoradas e expõem o receptor de IC àradiação 10. O presente estudo investigou se o ABF guiado por raios X minimiza efetivamente o descompasso entre frequência e local e melhora o reconhecimento de fala. Os resultados demonstram que a ABF guiada por raios X é mais eficaz do que a DF na redução de desajustes entre frequência e lugar, com uma diferença média significativamente menor. A análise também destacou a importância de selecionar corretamente o comprimento do eletrodo para minimizar o descompasso entre diferentes contatos de eletrodo.
Uma descoberta importante do estudo é que a incompatibilidade média entre frequência e lugar é significativamente menor com ABF do que com DF. A ABF resultou em uma incompatibilidade média absoluta entre frequência e lugar significativamente menor (2,6 ± 3,8) do que a DF (6,6 ± 5,6). As frequências ABF estavam mais próximas da frequência tonotópica (TF) na faixa de frequência mais baixa e quase equivalentes à TF na faixa de frequência média. Em contraste, as frequências tanto para DF quanto para ABF foram semelhantes na região de frequência alta. Esse achado indica que o ABF foi mais preciso que o DF ao corresponder os componentes de frequência do som recebido aos contatos apropriados do eletrodo ao longo da cóclea. Esses achados estão alinhados com pesquisas anteriores que mostram que o ABF guiado por tomografia computadorizada melhora a precisão da programação do implante coclear. Um estudo anterior constatou que o ABF reduziu substancialmente o descompasso entre frequência e lugar em comparação com o DF, alcançando uma diminuição de 20,7%12. De forma semelhante, outro estudo relatou que a ABF guiada por tomografia reduziu significativamente a incompatibilidade entre frequência e lugar. Esses achados sugerem que o ABF guiado por raios X é tão eficaz quanto o ABF11 baseado em tomografia.
Tais achados têm implicações clínicas diretas, já que a incompatibilidade entre frequência e local pode afetar negativamente o desempenho do IC. Um estudo demonstrou uma correlação significativa entre a incompatibilidade entre frequência e lugar em 1.500 Hz e a redução nos escores monosilábicos até 6 meses após aimplantação 6. De forma semelhante, outro estudo encontrou uma correlação significativa entre a incompatibilidade entre frequência e lugar (variando de 0,469 a 1,604 oitavas) e a discriminação da fala no ruído após 6 meses de uso de IC. No entanto, esse efeito diminuiu após 6-12meses 8.
A diferença semitonal relatada no presente estudo pode ser considerada menor ou não clinicamente significativa em algumas frequências na amostra examinada. Isso pode estar relacionado ao planejamento pré-operatório e à escolha de matrizes de eletrodos que cobrem uma porção adequada da cóclea. Pesquisas anteriores enfatizaram a importância da cobertura coclear na redução do descompasso entre frequênciae lugar 8. Por exemplo, um estudo anterior descobriu que matrizes de eletrodos mais longas estavam associadas a melhores resultados de percepção da fala em silêncio e ruído, possivelmente devido ao aumento da coberturacoclear 21.
O presente estudo constatou que a profundidade de inserção do conjunto de eletrodos foi um preditor significativo do desajuste entre frequência e lugar, com inserções mais profundas resultando em um descompasso menor. A análise de correlação demonstrou fortes correlações negativas em todos os contatos de eletrodos entre os deslocamentos AID e semitonal (ABF e DF) de cada grupo. Essa associação era notavelmente mais forte com o ABF. Esse achado está alinhado com estudos anteriores, que investigaram a relação entre comprimento coclear, ângulo de inserção e descompasso tonotópico em 106 receptores de implantecoclear. De acordo com o mapa de Greenwood, eles relataram um desajuste tonotópico em todas as cócleias, variando de -10 a -16 semitons, com menos descompasso em cócleias pequenas e médias do que em grandes. Os autores atribuíram essa diferença ao comprimento da cóclea em relação ao comprimento do eletrodo, e não ao comprimento absoluto da cóclea. Estudos recentes relataram achados semelhantes, como o aumento do ângulo de inserção do contato do eletrodo mais apical, associado a uma diferença menor entre o desajuste padrão e oABF 12. No entanto, dentro de cada participante, os mapas ABF apresentaram menos descorrespondências do que os mapas DF. Ainda não está sendo estabelecido qual faixa de profundidade de inserção o ABF é mais útil. No entanto, esses achados têm importantes implicações para a programação da IC e destacam a necessidade de ajuste individualizado baseado na anatomia coclear do receptor. O ABF guiado por raios X pode ser particularmente benéfico em casos em que a profundidade de inserção do array de eletrodos pode ajudar a minimizar o descompasso entre frequência e local e melhorar os resultados do reconhecimento de voz.
Os resultados do presente estudo mostraram que o desajuste entre frequência e local variou entre diferentes contatos de eletrodos, com o descompasso mais significativo ocorrendo nos eletrodos apical, especificamente nos contatos C03 e C04. Esses achados estão alinhados com um estudo anterior que relatou resultados semelhantes para contatos específicos de eletrodos, mas diferiram de outroscontatos 22. Foi observada variabilidade nas frequências centrais estimadas pelo método ABF em comparação com as frequências padrão usadas para diferentes contatos de eletrodos e participantes. Isso destaca a necessidade de métodos individualizados de alocação de frequência para melhorar a precisão do ajuste de implantes cocleares. A análise das diferenças de frequência entre ABF e DF em relação à TF revelou uma diferença mais significativa entre 1976 Hz e 4779 Hz. Isso sugere que a ABF foi mais eficaz nessa região, que fica próxima ao meio da cóclea. Também é possível que o descompasso nessa área seja muito alto com o DF, o que pode explicar a diferença mais significativa observada. Finalmente, a análise do mapa ABF e seu desvio do DF mostrou o descompasso mais significativo nos contatos de eletrodos 3 e 4. A localização desses contatos dentro da cóclea, do AID ou do método padrão atual de alocação de frequência poderia explicar isso. No geral, esses achados sugerem que há espaço para melhora no ajuste do IC, especialmente na redução do desajuste entre frequência e lugar nos contatos apical.
Embora o estudo ofereça insights valiosos sobre a ABF guiada por raios X como alternativa à ABF guiada por tomografia computadorizada, seu pequeno tamanho de amostra pode limitar a relevância dos resultados e reduzir o poder estatístico para detectar diferenças ou associações significativas. Para resolver isso, foi realizada uma análise de potência pós-hoc. Para o tamanho do efeito observado (d de Cohen = 1,13) comparando a variação absoluta total de frequência entre o ajuste padrão (6,6 ± 5,6 semitons) e ABF (2,6 ± 3,8 semitons), a amostra de 16 orelhas forneceu 98,8% de potência em um nível de significância de 5% para detectar uma diferença verdadeira. Isso indica que, apesar da amostra pequena, as diferenças observadas provavelmente são estatisticamente robustas.
O foco foi principalmente no impacto da ABF guiada por raios X na incompatibilidade entre frequência e lugar, sem avaliar outros fatores críticos como percepção da fala, qualidade do som ou resultados relatados pelos pacientes. Portanto, estudos futuros com amostras maiores incorporando medidas de desfecho objetivo e subjetivo são necessários para explorar mais a fundo a ABF guiada por raios X. Pesquisas recentes sugerem que mapas tonotópicos in vivo derivados da eletrococlearografia podem fornecer estimativas mais precisas entre frequência e local do que aqueles gerados usando mapeamentos cocleares padrão, e devem ser considerados em investigaçõesfuturas 23,24. Além disso, o registro do raio-X pós-operatório com a tomografia pré-operatória poderia ser explorado para aumentar ainda mais a precisão da estimativade AID 25.
Em conclusão, o presente estudo demonstrou que o ABF guiado por raios X pode minimizar a incompatibilidade entre frequência e local em receptores/usuários de IC. Os resultados mostraram uma diminuição significativa da incompatibilidade média com o ABF em comparação com o método DF. A análise destacou uma discrepância significativa entre frequência e posicionamento em vários contatos de eletrodos, especialmente nos eletrodos basais. Isso sugere que o ABF pode ser benéfico nessa região. Além disso, a pesquisa destacou a necessidade de selecionar o comprimento adequado para o conjunto de eletrodos para diminuir a discrepância. Os modelos de regressão mostraram que quanto mais profunda a inserção, menor a incompatibilidade, indicando que uma estimativa precisa da CDL é crucial para a programação ótima de IC. No entanto, são necessários estudos adicionais com amostras maiores e acompanhamentos de longo prazo para confirmar os benefícios do ABF guiado por raios X na prática clínica.
Yassin Abdelsamad e Ahmed Hafez são funcionários da MED-EL GmbH, atuando exclusivamente em funções científicas. Todos os outros autores declaram não haver conflitos de interesse.
Os autores agradecem a Michael Todd (MED-EL) pela edição do manuscrito e a Rahma Sweedy pela realização da análise estatística.
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Função Greenwood | Modelo matemático para mapeamento tonotópico coclear | Integrado no software OTOPLAN | Cálculo da frequência transposta (TF) (Passo 4.1.1) |
| Software MAESTRO | Software de programação para implante coclear | MED-EL GmbH (Innsbruck, Áustria) | Importação de frequência ABF e programação CI (Passo 4.3 e ndash; 4.4) |
| Matriz de eletrodos MED-EL FLEX26 | Eletrodo de implante coclear de 26 mm | MED-EL GmbH (Innsbruck, Áustria) | Implante coclear (Tabela 1) |
| Matriz de eletrodos MED-EL FLEX28 | Eletrodo de implante coclear de 28 mm | MED-EL GmbH (Innsbruck, Áustria) | Implante coclear (Tabela 1) |
| Software OTOPLAN | Software de planejamento cirúrgico e análise de eletrodos | CAScination AG (Berna, Suíça) em cooperação com a MED-EL (Innsbruck, Áustria) | Marcação anatômica, identificação de eletrodos, cálculo de CDL e AID, geração de mapas ABF (Passos 3, 4) |
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