Evaluation von Artefakten von Cochleaelektroden der Firma Cochlear in der digitalen Volumentomographie

Durch die Entwicklung des Cochlea-Implantats (CI) ist es erstmalig in der Medizin möglich ein nicht funktionsfähiges Sinnesorgan zu ersetzen um einen Höreindruck bei Patienten zu generieren. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Visualisierung von Elektroden der CI in der Cochlea.In der Leitlinie zur CI-Versorgung wird die postoperative Bildgebung nach Implantation empfohlen, um die korrekte Position der Elektrode in der Cochlea zu bestätigen und mögliche Fehlinsertionen und Skalensprünge feststellen zu können. Des Weiteren spielt die Bildgebung auch bei der wissenschaftlichen Weiterentwicklung des Cochlea Implantats eine wichtige Rolle. Durch einen Vergleich der Elektrodenlage mit der erzielten Hörleistung kann eine optimierte Lokalisation der Elektrode erreicht werden. Als Option zur herkömmlichen Computertomographie (CT) bietet die digitale Volumentomographie (DVT) eine strahlungsärmere, kosten- und zeitsparendere Alternative. Insbesondere in Hinblick auf Untersuchungen von hochdichten Strukturen wie das Felsenbein ist die DVT der CT überlegen. Eine mögliche Dosisreduktion durch den Einsatz der DVT ist vor allem in Anbetracht des Strahlenschutzes bei Untersuchungen von jungen Patienten von hoher Relevanz. Die Ergebnisse dieser Arbeit belegen, dass die Breite der Cochlea in Ihrem Verlauf von basal nach apikal bei jedem Ganzkopfpräparat abnimmt. Bei den untersuchten CI besteht ein signifikanter Unterschied bezüglich der intracochleären Lage der Elektroden. Während die Elektroden der Contour Advance Reihe perimödulär liegen, sind die der geraden Elektrodenarrays Modiolus-fern lokalisiert. Für sämtliche Elektroden zeigte sich im DVT ein Artefakt zwischen 50 und 70 %. Dabei war eine Zunahme des Artefaktes von den basalen Elektroden (Elektrode 1 ca. 50 %) zu den apikalen Elektroden (Elektrode 21 ca. 70 %) zu verzeichnen. Ebenfalls von Signifikanz war, in welcher Untersuchungsebene die Elektroden vermessen wurden. Häufig ist die Visualisierung von Elektroden in der medialen und apikalen Windung aufgrund von Artefakt Überlagerungen eingeschränkt. Interessanterweise zeigte sich keine Abhängigkeit des Artefaktes von der applizierten Dosis, auch unter reduzierter Strahlendosis blieb die Artefaktgröße konstant. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die DVT aufgrund der besseren Visualisierung von hochdichten Strukturen und der geringeren Strahlenbelastung die bevorzugte Wahl zur postoperativen Lagekontrolle von Cochlea Implantat-Elektroden im Vergleich zur CT ist. Im Weiteren zeigen die Ergebnisse, dass theoretisch eine Reduktion der Strahlendosis auf bis zu 45 % des Ausgangswertes möglich wäre, um weiterhin eine präzise Angabe zur Lokalisation der Elektroden innerhalb der Cochlea treffen zu können, wobei aussagekräftige Untersuchungen zur Bildqualität noch durchgeführt werden müssen.Through the development of the cochlear implant (CI), it is possible for the first time in medicine to replace a non-functional sensory organ in order to generate a hearing impression in patients. This work concentrates on the display of intracochlear electrodes using cone beam computed tomography (CBCT). The CI guideline recommends postoperative imaging to confirm the correct position of the electrode arrays in the cochlea and to detect possible misinsertions and scale changes. Furthermore, imaging also plays an important role in the scientific development of the cochlear implant. By comparing the position of the electrodes with the achieved hearing performance, an optimized localization of the electrode can be achieved. As an option to conventional computed tomography (CT), CBCT offers a lowradiation, cost-effective and time-saving alternative. Regarding examinations of high density structures such as the temporal bone, CBCT is superior to CT. A possible dose reduction by CBCT is of great relevance, especially concerning radiation protection in examinations of younger patients. A total of four whole-head preparations were used and implanted with various cochlear implants from Cochlear®. The implants used differ in the structure and behavior in the cochlea. Two of the CI are straight, while the other two are curved (Contour Advance). The curved electrodes of the Contour Advance group are intended to achieve a position close to the modiolus. After implantation, the implant electrodes were visualized by CBCT. The radiological diameters (artefact) of the electrodes 1, 11 and 20 were measured and their position in the cochlea was determined. Furthermore, under varying x-ray tube adjustments the recorded electrode size was examined with the question of whether a dose reduction in postoperative diagnostics can be achieved in everyday clinical practice. Subsequently, the radiologically determined diameters were compared with the actual dimensions. The results of this work demonstrate that the breadth of the cochlea decreases in its course from basal to apical in each whole-head specimen. There is a significant difference in the intracochlear position of the different CI. While the electrodes of the Contour Advance series are located perimodular, those of the straight electrode arrays are localized far from the modiolus. For all electrodes, an artefact size between 50 and 70 % was found. An increase of the artefact size from basal (electrode 1 approximately 50 %) to apical (electrode 21 approximately 70 %) was observed. The artefact size depends on in which plain the electrodes were measured. Often, the visualization of electrodes in the medial and apical coils of the cochlea is limited due to artefact overlays. Interestingly, there was no dependence of the artefact on the applied dose. The artefact size remained constant even under reduced radiation dose. In summary, due to better visualization of high-density structures and lower radiation exposure, CBCT is the preferred choice for postoperative monitoring of cochlear implant electrodes. Furthermore, the results show that theoretically a radiation dose reduction up to 45 % of the initial value would be possible to obtain a precise localization of the electrodes within the cochlea, whereby examinations of the effect on image quality still have to be carried out