Summary

Udførelse af gentagne intraoperative impedanstelemetrimålinger under cochleaimplantation

Published: August 04, 2023
doi:

Summary

Her præsenterer vi en protokol til at udføre gentagne impedanstelemetrimålinger under cochlear implantation (CI). De kan give mulighed for konklusioner om elektrodens og implantatets funktion. Gentagne impedansmålinger muliggør objektiv feedback om, hvorvidt elektroden er placeret inde i perilymfen eller uden for det indre øre.

Abstract

Impedansmålinger udføres rutinemæssigt under cochlear implantation (CI) efter afsluttet elektrodeindsættelse. De kan give mulighed for konklusioner om elektrodens og implantatets funktion. I det postoperative miljø muliggør analysen af impedansændringer identifikation af ardannelse eller betændelsesprocesser omkring elektroden. Nylige undersøgelser rapporterer sammenhænge mellem impedanstelemetri og stimuleringsstedet. Derfor kan gentagne impedansmålinger under indsættelse af cochleaimplantatelektroden muliggøre objektiv feedback om, hvorvidt elektroden er placeret inde i perilymfen eller uden for det indre øre. Med den præsenterede nye metode kan impedanser måles i realtid under cochlear implantation. Denne protokol forklarer systematisk, hvordan man udfører gentagne impedansoptagelser under CI-kirurgi. Disse gentagne målinger er udfordrende, da de afhænger af flere intraoperative metodiske faktorer, der starter med draperingen af patienten. For vellykkede optagelser er en standardiseret procedure således obligatorisk. I denne artikel illustrerer vi omfattende systemopsætningen og proceduren for udførelse af intraoperative målinger under CI-kirurgi.

Introduction

Bevarelse af resthørelse er et stigende emne af interesse inden for cochlear implantation (CI) kirurgi, og indikationen har ændret sig til fordel for kandidater med funktionel resthørelse. Målinger, der kan objektivere placeringen af elektrodearrayet og den deraf følgende potentielle intracochlear skade under operationen, bliver derfor stadig vigtigere. CI-brugere med vellykket bevaret hørelse har vist sig at have overlegen høreevne med implantatet efter operationen, selv når de stimuleres kun elektrisk1. Nogle af dem kan desuden have gavn af akustisk stimulering (elektroakustisk stimulering; EAS). Perioperativt høretab antages at være et resultat af traumatisk indsættelse. For at forbedre indsigten i disse intraoperative ændringer og for at etablere overvågningsalgoritmer er der behov for objektive foranstaltninger og biomarkører. I denne sammenhæng kan impedanstelemetri være af interesse 2,3. Øgede impedanser har vist sig at være forbundet med høretab eller svimmelhed 4,5. Yderligere beviser forbinder blodindeslutninger under indsættelsen af elektrodearrayet6. Ikke desto mindre er yderligere undersøgelse nødvendig for at undersøge, i hvilket omfang impedanser kan være forbundet med kirurgiske traumer og postoperativ ydeevne. Til dette formål er gentagne intraoperative impedansmålinger en lovende tilgang. På den anden side giver impedanser yderligere information om elektrodens position. Høje impedanser indikerer dårlig ledningsevne og indikerer dermed en kontaktposition uden for cochlea, hvorimod lave impedanser (impedansfald) kan indikere allerede indsatte kontakter. Således kan impedanser bruges som en objektiv feedback-mekanisme for status for elektrodearray-indsættelsen. I denne video præsenterer vi vores opsætning og første erfaringer med denne nye tilgang med gentagne impedansmålinger ved hjælp af fleksible laterale vægelektroder fra cochleaimplantatproducenten MED-EL (Innsbruck, Østrig)7.

En undersøgelsessoftware designet til forskningsformål bruges til at udføre gentagne impedansmålinger. I denne undersøgelse verificeres softwaren i henhold til MED-EL’s interne procedurer for udstyr, der kun anvendes til forskning. Under operationen vises kun de seneste impedanstelemetridata. Figur 1 viser den elektroniske måleopsætning. IM-softwaren (Insertion Monitoring) har knapper til at markere antallet af elektrodekontakter, der aktuelt er indsat (rød/grøn fremhævning). Efter start måler softwaren impedanser gentagne gange i cyklusser. IM-softwaren viser en tabel over de målte impedansresultater og impedanser over tid i 12 plots. Desuden viser den advarsler i tilfælde af forbindelsesproblemer. En videooptagelsessoftware (Open Broadcaster Software [OBS]) bruges til at optage (i) videoen af elektrodeindsættelse (mikroskop tilsluttet, f.eks. via HDMI), (ii) en video af IM-softwarens brugergrænseflade, herunder alle brugerinteraktioner og (iii) lyd. En lydredigeringssoftware (Audacity) bruges til regelmæssigt at afspille en lyd under indsættelsen af elektrodearrayet for at lette en langsom indsættelse.

Protocol

Denne protokol blev godkendt af den lokale etiske komité i overensstemmelse med Helsingfors-erklæringen (Ruhr-University Bochum: Reg.-No.: 21-7373; Medical University Innsbruck Reg.-nr.: 1060/2021). Der blev indhentet informeret samtykke fra alle deltagere. 1. Forberedelse til operationen Sørg for at indhente audiologiske testrapporter, herunder rentoneaudiometri, objektiv test (f.eks. hjernestammefremkaldt responsaudiometri, taletest) og vestibulær diagnostik (f…

Representative Results

Ved gentagne impedansmålinger under cochleaimplantation er en standardiseret procedure obligatorisk for at opnå den højest mulige reproducerbarhed. De vigtigste aspekter, der er blevet anset for at spille en vigtig rolle, er videokvaliteten såvel som indsættelsesvinklen. Begge kan hindre visualiseringen af elektrodekontakterne ind i det runde vindue og dermed fortolkningen af videoen til fremtidige analyser. Yderligere er placeringen af modtagerspolen afgørende for at forhindre afbrydelser under indsættelse og der…

Discussion

Gentagne impedansmålinger er en lovende tilgang til at få feedback i realtid fra cochlea under indsættelsesprocessen. De angiver, hvilke elektrodekontakter der er placeret inde i perilymfen eller ej. Med den her præsenterede nye metode til fleksible laterale vægselektroder (MED-EL, Innsbruck, Østrig)7 kan impedanser måles i realtid under cochleaimplantation ved hjælp af indsættelseselektrodearrayet. For pålidelige målinger er en standardiseret procedure dog afgørende.

<p class="jo…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ingen.

Materials

Audacity Open source https://www.audacityteam.org/ Audio editor software
Coil cable Any appropriate brand Implant interface
Computer Any appropriate brand
Electrode array MED-EL https://s3.medel.com/pdf/21617.pdf Standard, FlexSoft, Flex28
IM Software MED-EL https://www.medel.com/
Maestro MED-EL https://www.medel.com/
MAX Interface USB Any appropriate brand Interface connection
Octenisept SCHÜLKE & MAYR GmbH N/A
Open Broadcaster Software Open source https://obsproject.com/ Video recording software
Spongostan  Ethicon N/A Resorbable sponge
Ultracain 1%  Suprarenin, Sanofi N/A Local anesthesia

References

  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. , (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).

Play Video

Cite This Article
Weiss, N. M., Hans, S., Wozniak, M., Föger, A., Dazert, S., Van Rompaey, V., Van de Heyning, P., Schmutzhard, J., Dierker, A. Performing Repeated Intraoperative Impedance Telemetry Measurements during Cochlear Implantation. J. Vis. Exp. (198), e65600, doi:10.3791/65600 (2023).

View Video