Cochlear imaging in the era of cochlear implantation : from silence to sound Verbist, B.M.

(1)

Cochlear imaging in the era of cochlear implantation : from silence to sound

Verbist, B.M.

Citation

Verbist, B. M. (2010, February 10). Cochlear imaging in the era of cochlear

implantation : from silence to sound. Retrieved from

https://hdl.handle.net/1887/14733

Version: Corrected Publisher’s Version

License: Licence agreement concerning inclusion of doctoral thesis in the Institutional Repository of the University of Leiden Downloaded from: https://hdl.handle.net/1887/14733

Note: To cite this publication please use the final published version (if applicable).

(2)

(3)

200

Cochleaire implantatie is een goed geaccepteerde behandeling voor ernstig gehoorsverlies of doofheid en op dit moment zijn reeds meer dan 120000 patienten wereldwijd geïmplanteerd. Beeldvorming speelt een belangrijke rol in de preoperatieve evaluatie van kandidaten voor cochleaire implantatie: enerzijds voor de beoordeling van de anatomie, anderzijds om pathologie uit te sluiten die de chirurgische benadering bemoeilijkt of de uitkomst voor wat betreft spraakverstaan zou kunnen beïnvloeden.

Postoperatieve beeldvorming gebeurt meestal met conventionele röntgenopnamen voor bevestiging van een goede intracochleaire positie zonder beschadiging van het implantaat.

Echter, nieuwe ontwikkelingen in het design van cochleaire implantaten, verschillen in chirurgische techniek en uitbreiding van de indicatiestelling hebben nieuwe vragen opgeworpen. Deze vragen hebben geleid tot het uitvoeren van verschillende studies, welke beschreven worden in dit proefschrift.

In hoofdstuk 1 wordt een kort historisch overzicht gegeven van de behandeling van gehoorsverlies. Vele jaren van onderzoek hebben uiteindelijk geleid tot de ontwikkeling van goed functionerende cochleaire implantaten. De potentiële rol van beeldvorming met betrekking tot cochleaire implantatie wordt beschreven en een overzicht van dit proefschrift wordt gegeven.

In hoofdstuk 2 wordt de waarde van multi-slice computer tomogra e (MSCT) voor de postoperatieve beoordeling van cochleair implant patiënten aangetoond. Een acquisitie- en postprocessing protocol voor optimale visualisatie van een HiFocus I electrode wordt voorgesteld. De rol van MSCT voor de evaluatie van operatietechniek en electrode design, voor verbetering van de werking van het implantaat en de mogelijke bijdrage in de beoordeling van cochleair trauma in individuele patiënten wordt geïllustreerd.

Ter evaluatie van de mogelijkheid tot brede implementatie van postoperatieve beeldvorming met MSCT in de dagelijkse klinisch praktijk testten we deze toepassing op verschillende multislice scanners van 4 grote merken. De resultaten worden gepresenteerd in hoofdstuk 3: “point spread functie” metingen tonen aan dat de inherente resolutie van alle 4 scanners voldoende is voor een gedetailleerde afbeelding van de intracochleaire electrode zolang de afstand tussen 2 contacten minimaal 0.70-0.98mm bedraagt. Kwalitatieve en kwantitatieve metingen op een polymethylacrylaat fantoom met een opgekruld cochleair implantaat laten zien dat een uitgebreide houns eldschaal noodzakelijk is voor optimale visualisatie van het implantaat en de cochlea.

binnenwerk bm verbist.indd 200

binnenwerk bm verbist.indd 200 29-12-2009 19:01:5729-12-2009 19:01:57

(4)

In hoofdstuk 4 wordt boven beschreven beeldvormingstechniek toegepast bij patiënten met 2 verschillende types cochleaire implantaten – Clarion CII HiFocus 1 zonder en met positioner – en gecorreleerd met maten van uitkomst. CT metingen tonen een kleinere afstand tussen electrodecontact en de modiolus proximaal evenals een diepere insertie in de patiëntengroep met positioner. Dit bevestigt dat het beoogde resultaat van een perimodiolair ontwerp wordt bereikt. Spraakverstaantesten tonen een steilere leercurve en een signi cant beter resultaat met het perimodiolaire ontwerp.

Hoofdstuk 5 is een “consensus paper” waarin een objectief cochleair coördinaten- stelsel wordt voorgesteld dat een goede, consistente methode voor beoordeling van de cochleaire anatomie en voor positionering van een cochleair implantaat oplevert.

Dit is het resultaat van twee internationale, multidisciplinaire bijeenkomsten met vooraanstaande wetenschappers uit de verschillende gebieden van cochleovestibulair onderzoek alsook vertegenwoordigers van verschillende fabrikanten van cochleaire implantaten. De bestaande cochleaire coördinaten stelsels en de verschillen in benadering tussen de subdisciplines werden besproken en hebben geleid tot een gemeenschappelijk 3-dimensioneel cylindrisch coördinatenstelsel. De Cochlear View, waarbij de cochlea wordt afgebeeld in het vlak van de basale winding en loodrecht op de modiolus, wordt gebruikt als rotatievlak. De z-as loopt door het centrum van de modiolus met de oorsprong ter plaatse van het helicotrema. Het ronde venster dient als 0°- referentiehoek.

In hoofdstuk 6 wordt een cochleair coördinaten stelsel geïntroduceerd dat gebaseerd is op CT beelden en dat eenvoudig toepasbaar is in een klinische context. Er wordt aangetoond dat deze methode individuele preoperatieve en postoperatieve beoordeling van cochleair implant patiënten op een consistente, reporduceerbare wijze mogelijk maakt. Vergelijking met bestaande coördinaatsystemen, beschreven door L Cohen et al [1,2] en M Skinner et al. [3], geeft het gemeenschappelijke conceptuele kader van deze methoden weer.

Hoofdstuk 7, 8 en 9 zijn gericht op de analyse van cochleaire anatomie met behulp van beeldvorming, in het bijzonder de dimensies van de scala tympani en scala vestibuli.

In hoofdstuk 7 wordt de ontwikkeling en validatie van een methode voor 3-dimensionele medische beeldexploratie met een autonome virtuele robot beschreven. Deze techniek wordt vervolgens toegepast op micro-CT datasets van geïsoleerde humane cochleae.

Lengtemetingen langs het centrale pad van de cochlea waren vergelijkbaar met manuele metingen. Cross-sectionele metingen konden verkregen worden na detectie van het cochleaire centrale pad.

(5)

202

In hoofdstuk 8 wordt het concept van de boven beschreven virtuele cochleoscopie toegepast op 8 geïsoleerde humane binnenoren ter evaluatie van de 3-dimensionele anatomie van de cochleaire spiraal. Het resultaat toonde een niet-continue spiraalvorm met sterkere stijgingen of dalingen in bepaalde gebieden. Deze bevindingen werden gecorreleerd met literatuurgegevens over cochleair trauma. De overeenkomst tussen de gerapporteerde kwetsbare gebieden en de gebieden van verandering in steilheid leiden tot de conclusie dat de intrinsieke cochleaire morphologie regionale risico’s op insertietrauma verklaart.

In hoofdstuk 9 wordt onderzocht of cochleaire dimensies verkregen kunnen worden uit datasets van commercieel beschikbare en klinisch gebruikte CT-scanners.

Hiervoor werden de 8 geïsoleerde humane cochleae die in de vorige 2 hoofdstukken onderzocht werden, op een MSCT gescand met hetzelfde acquisitieprotocol dat voor patiënten wordt gebruikt. Lengte- en diametermetingen werden uitgevoerd zowel op micro-CT-datasets als op CT-beelden met behulp van de eerder beschreven virtuele cochleoscopietechniek. Vergelijking met metingen na manuele intekening van de omtrek van de cochlea op micro-CT bevestigde goede schattingen van de cochleaire dimensies. De interindividuele verschillen in cochleaire grootte kwamen overeen met literatuurgegevens. Het is dus van belang om over een klinische tool te beschikken die informatie levert over de cochleaire morphologie zodat de keuze van een implantaat en operatietechniek kan worden toegesneden op een individuele patiënt.

In hoofdstuk 10 worden algemene conclusies gepresenteerd en wordt de toe- komstige rol van beeldvorming voor het onderzoek van de auditieve banen met behulp van functionele MRI, als nuttig instrument voor otogenetisch onderzoek en voor de beoordeling van insertietrauma besproken. Het potentieel van beeldvorming ter verbetering van patiënt-speci eke preoperatieve planning wordt belicht.

(6)

Referenties

1. Cohen LT, Xu J, Xu SA, Clark GM. Improved and simpli ed methods for specifying positions of the electrode bands of a cochlear implant array. Am J Otol 1996;17:859-865

2. Cohen LT, Xu J, Tycocinski M, Saunders E, Raja D, Cowan R. Evaluation of an X-ray analysis method: comparison of electrode position estimates with information from phase contrast X-ray and histology. 5th European Symposium on Paediatric Cochlear Implantation, Antwerp, Belgium 2000.

3. Skinner MW, Holden TA, Whiting BR, et al. In vivo estimates of the position of advanced bionics electrode arrays in the human cochlea. Ann Otol Rhinol Laryngol Suppl 2007;197:2-24

(7)