Die Cochlea Implantation ist ein gut standardisierter Eingriff; Variabilität besteht jedoch hinsichtlich der Lage des Implantatgehäuses und somit der Position der Prozessorspule an der Kopfhaut. Eine zu kraniale Spulenposition kann beim Tragen von Kopfbedeckungen hinderlich sein und die Akzeptanz des Implantates beeinträchtigen; eine Position zu nahe an der Ohrmuschel zu einem Konflikt von Spule und HdO-Prozessor führen. Wir entwickelten ein einfaches Verfahren zur Positionsbestimmung von Implantatspulen basierend auf Bildmessungen an einer Fotografie im Profil. An einem Phantom wurden systematisch potentielle Fehlerquellen der Methode validiert. Ziel ist zunächst die Bestimmung der Spulenposition bereits implantierter Patienten mit einer Genauigkeit von ±5mm. Eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens soll später ermöglichen, eine präoperativ vom Patienten gewünschte Spulenposition intraoperativ umzusetzen.
Abb. 1: Prinzip der fotografischen Positionsbestimmung einer Implantatspule: In der Profilansicht wird in Abwandlung etablierter radiologischer Meßverfahren eine modifizierte Frankfurter Horizontale durch die Landmarken lateraler Lidwinkel und Gehörgang gelegt. Fällt man von der Position der Implantatspule ein Lot auf diese Gerade, so ermittelt sich die Distanz zwischen Gehörgang und Spule als Hypotenuse des entstehenden rechtwinkligen Dreiecks.
Zur Validierung dieser Methode im Vorfeld der Patientenstudie wurden am einem Phantom zwei Spulenpositionen mithilfe von Reflektoren markiert: Position S1 beschreibt eine grenzwertig nahe an der Ohrmuschel gelegene Implantatposition, bei der ein direkter Kontakt zwischen Sendespule und HdO-Prozessor zu erwarten wäre. Position S2 markiert ein sehr weit kranial lokalisiertes Implantat, welches in Konflikt mit einer Kopfbedeckung treten könnte. Mithilfe dieser auf einem Rotationsteller drehbar gelagerten Versuchsanordnung wurden folgende Fragestellungen untersucht (jeweils n=10 Wiederholungen unter Konstanthaltung der übrigen Parameter): • Einfluß des Aufnahmewinkels: Ausgehend von der Profilansicht (=0°) heraus wurde das Phantom in 5°-Schritten bis -30° bzw. +30° gedreht. • Einfluß der Vergrößerung: Bei gleichbleibender Gegenstandsweite wurde die Brennweite und konsekutiv die
Vergrößerung des Objektivs variiert. • Einfluß der Fokusebene: Fokussierung in der Objektebene sowie 10, 20, 30, 40 und 50 cm vor der Objektebene. • Einfluß des Aufnahmeabstandes: Variation der Gegenstandsweite von 1,5 bis 2,1 m. 3
Die Streuung der Meßwerte war in allen Meßserien vernachlässigbar gering mit <0,4 Pixeln.
• Einfluß des Aufnahmewinkels: Erwartungsgemäß zeigte sich ein signifikanter Einfluß des Aufnahmewinkels auf das Meßergebnis. Abbildung 2 zeigt im linken Diagramm die Veränderung der Meßparameter o modifizierte Frankfurter Horizontale (mFH, hier als Strecke zwischen lateralen Lidwinkel und Gehörgang), o der Strecken h1 und h2 (Abstand der beiden Spulenpositionen S1 und S2 vom Gehörgang) o sowie der Winkel α1 und α2 zwischen mFH und h1 bzw. h2.
Alle Werte im Diagramm bezeichnen die winkelabhängige Abweichung vom wahren Wert, der durch die Konstruktion des Phantoms bekannt ist. Daher zeigen sich auch bei idealer Profilansicht (=Aufnahmewinkel 0°) systemimmanente Meßfehler, die insbesondere aufgrund der Krümmung der Schädeloberfläche die anatomische Strecke Augenwinkel-Gehörgang zu kurz ermitteln. Kompensatorisch wurden daher alle Längenberechnungen mit dem Faktor 1,14 korrigiert, um eine bessere Näherung der Abstände der Spulenpositionen vom Gehörgang zu erhalten. Der vorgenannte Faktor beschreibt das Verhältnis der realen Entfernungen zweier Landmarken auf der Körperoberfläche zu der im Bild bestimmten Distanz derselben Punkte. Diese werden systematisch zu kurz ermittelt, wobei der Faktor 167 individuell unterschiedlich groß ist in Abhängigeit von der Kopfform, der Lage von Gehörgang und Augen, etc. Der Wert 1,14 wurde aus anatomischen Durchschnittswerten und einer modellhaft als elliptisch angenommenen Kopfform berechnet und anhand der Phantommessungen bestätigt.
Im rechten Teilbild von Abb. 2 sind die rekonstruierten Positionen von Augenwinkel, Gehörgang sowie der Spulenpositionen S1 und S2. Veränderung des Betrachtungswinkels beeinflussen vorwiegend die X-Koordinate, d.h. die Position der Implantatspule in antero-posteriorer Richtung. Bei Aufnahmewinkeln < ±15° liegt der Fehler der Positionsbestimmung < ±0,5cm. • • 4
Abb. 2: Linkes Teilbild: Abhängigkeit der Meßparameter mFH, h1, h2, α1 und α2 in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel. Rechtes Teilbild: Rekonstruktion der Spulenpositionen S1 (retroaurikulär nahe der Ohrmuschel) und S2 (kranial). Bei Betrachtungswinkeln < ±15° liegt der Fehler der Positionsbestimmung im angestrebten Genauigkeitsbereich (Erläuterungen im Text). • Einfluß der Vergrößerung: Variation der Bildauflösung in einem für die angestrebte Anwendung realistischen Be- reich von 30x30 bis 90x90 Pixeln pro cm² führten zu keiner systematischen Beeinflussung der Positionsbestim- mung.
Einfluß der Fokusebene: Durch systematische Defokussierung wird zum einem die Detektionsqualität des Auswertealgorithmus negativ beeinflußt. Während die Winkelbestimmung α1 und α2 konstant genaue Werte ergibt, werden die Durchmesser der Reflektorkugeln zu groß ermittelt. Da hierüber die Kalibration des Bildes erfolgt, werden alle nachfolgenden Längenbestimmungen (mFH, h1 und h2) signifikant unterschätzt.
Einfluß des Aufnahmeabstandes: Prinzipiell ermöglicht eine größere Gegenstandsweite in Verbindung mit einer größeren Brennweite einen kleineren Bildwinkel und somit eine verzeichnungsärmere Abbildung. Unter Variation der Gegenstandsweite in einem realistischen Bereich von 1,5 bis 2,1 m zeigte sich jedoch keine signifikante Veränderung der Meßparameter.
Eine ausführliche Literaturrecherche in den gängigen medizinischen Datenbanken ergab zur Fragestellung der
Positionsbestimmung einer CI-Spule keine weiterführende Informationen. Publikationen zum operativen Standardvorgehen
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Aus der klinischen Erfahrung sind den Autoren jedoch Patienten bekannt, die für ihre berufliche Tätigkeit Schutz- und Sicherheitshelme umarbeiten lassen mußten, damit eine Nutzung des Implantats während der Arbeit möglich wurde.
168 Ferner ist uns ein Fall bekannt, bei der eine deutlich unterschiedliche Spulenpositionierung der rechten gegenüber der linken Seite einer bilateralen CI-Versorgung zu einer Klage gegen den Chirurgen aufgrund des kosmetischen Aspektes geführt hat. Insofern kann dieser Aspekt im Lebensalltag der Patienten eine wichtige Rolle spielen, auch wenn er zum rein medizinischen oder audiologischen Ergebnis keinen Beitrag leistet.
Abb. 3: Formen der gängigsten Cochlea Implantate auf dem Markt (Kabelaustritte und Magnetpositionen markiert). Größere Asymmetrien der Spulenpositionen bilateral implantierter Patienten sind bei nicht achsensymmetrisch gebauten Implantattypen (Pulsar und Concerto; linkes Teilbild) zu erwarten.
Auf der Grundlage dieser Methodik können im nächsten Schritt Meßreihen an bereits implantierten Patienten durchgeführt werden. Dies wird Aufschluß darüber geben können, inwieweit die Faktoren • Implantattyp (vergl. Abb. 3), • Operateur sowie • Ein- oder Zweizeitigkeit einer bilateralen Versorgung die Spulenposition eines Cochlea Implantates beeinflussen. Über eine Befragung unserer Patienten möchten wir ferner ermitteln, welche Positionierung eines CI von den Trägern als eher günstig oder eher unangenehm empfunden wird. In einem weiteren Schritt streben wir an, die beschriebene Methode z.B. mithilfe sterilisierbarer Schablonen für eine intraoperative Anwendung zu modifizieren. Idealerweise könnten somit eine präoperativ vom Patienten gewählte Position der Implantatspule intraoperativ realisiert werden. 5