Cochlea-Längenmessung: Vergleich verschiedener Methoden

Einleitung: Vor einer CI-OP muss eine geeignete Elektrodenlänge gewählt werden. Diese hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die wichtigsten Faktoren sind Länge und Form der Cochlea, welche deutlich variieren, jedoch in der klinischen Bildgebung oft nicht genau vermessen werden können. Aus diesem Grund wurden im Rahmen dieser Untersuchung verschiedene Methoden zur Abschätzung dieser Entscheidungsfaktoren auf ihre Genauigkeit untersucht.Material und Methode: Anhand von präoperativen CT- oder DVT-Datensätzen von 10 Patienten wurden die Cochlea-Spiralen entlang der lateralen Wand mittels Spline-Messungen (z.B. OsiriX), mathematischer Modelle (z.B. Archimedische Spirale, Cohen und Escudé) und parametrisierter Durchschnittsmodelle abgeschätzt. Ausgewertet wurde die Genauigkeit sowohl hinsichtlich Länge als auch Form der rekonstruierten Spiralen. Ergebnisse: Während die genauesten Abschätzungen mittels Spline-Messungen erzielt wurden (Fehler < 3%) liefern auch einige mathematische Modelle (z.B. Cohen-Spirale) und die parametrisierten Durchschnittsmodelle sehr gute Abschätzungen (Fehler<5%). Der Aufwand der Modellabschätzungen ist dabei deutlich geringer als bei den Spline-Messungen. Zusammenfassung: Es gibt diverse Ansätze, welche für eine Abschätzung von Länge und Profil der lateralen Cochlea-Spirale herangezogen werden können, um dem Operateur bei der Auswahl der für den Patienten optimalen Elektrodenlänge zu unterstützen. Spline-Messungen liefern sehr gute Ergebnisse und können auch im Fall von Malformationen verwendet werden. Im Gegensatz dazu liefern bei regulären Cochleae auch Modelle gute Abschätzungen und erfordern deutlich weniger zeitlichen Aufwand und Einarbeitung. Der Einsatz einer bestimmten Methode sollte somit auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt werden.Der Erstautor gibt keinen Interessenkonflikt an

Erstellung von 3D-Cochleamodellen mit variabler geometrischer Vereinfachung

Einleitung: 3D-Modelle der Cochlea werden in der Hörforschung für diverse Fragestellungen herangezogen: Im Bereich der Innenohrmechanik werden diese Modelle für Simulationen benötigt, welche die Funktionsweise des Innenohrs noch genauer aufschlüsseln sollen. Daneben finden sie Anwendung in der Entwicklung von Cochleaimplantaten, beispielsweise zur Optimierung von Design und Insertion der Elektrodenträger. Da die zum Teil komplementären Anforderungen an die Cochleamodelle stark von der geplanten Anwendung abhängen, gibt es eine Vielzahl von problemspezifischen Modellierungsansätzen. Dies motivierte die Entwicklung eines Verfahrens zur Modellgenerierung mit einstellbarer Genauigkeit.Methode: Die Segmentierung erfolgt in radialen, um den Modiolus rotierenden Schnittebenen. Die Scalenquerschnitte werden dann durch eine variable Anzahl von Kreisbogensegmenten über kleinste Fehlerquadrate rekonstruiert. Die Anzahl der Segmente bestimmt den Grad der geometrischen Vereinfachung. Das Verfahren wurde an einem µCT-Datensatz einer humanen Cochlea erprobt. Ergebnisse: Die Anpassung der Kreisprofile dauert nur wenige Minuten. Bei der Verwendung von zu wenigen Segmenten kann es zur Überschneidung der Scalen kommen, doch schon ab 4 Kreissegmenten lassen sich die Scalen mit einem Fehler von etwa 1% rekonstruieren. Schlussfolgerung: Die optimierte Anpassung der Kreisprofile an die Konturen der Scalen erlaubt eine schnelle Erstellung von 3D-Cochleamodellen. Durch die Anpassung der Bogensegmente an die Konturveränderungen der Scalen vom basalen Ende zum Apex ist die Methodik anderen geometrisch vereinfachenden Ansätzen überlegen. Durch die über die Anzahl an Segmenten bestimmbare Intensität der geometrischen Vereinfachung können Modelle für unterschiedlichste Anwendungen generiert werden.Unterstützt durch: Unterstützt durch das DFG Exzellenzcluster EXC 1077/1 "Hearing4all und das Institut für Dynamik und Schwingungen der Leibniz Universität Hannover.Der Erstautor gibt keinen Interessenkonflikt an