title: Studies on the situation of various intracochlear CI-electrodes by DVT
title: Untersuchungen zur intracochleären Lage verschiedener Cochleaelektroden mittels DVT
Creators: name: Taube, Jessica Michaela
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2015
Subjects: cbct
DVT
facial nerve
cochlea implant
Cochlea-Implantat , Volumentomografie
Chorda tympani
cochlea electrodes location
CI
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
cone beam CT
Position Cochlea Elektroden
Cochlea
Nervus fazialis

description: Abstract The development of the
      cochlear implant (CI) over 50 years ago was considered a
      milestone in medicine. In order to advance this development
      the present thesis deals with the radiological analysis of
      the exact position of different cochlear implants within the
      cochlea. With regard to the post-operative position
      monitoring after CI implantation and the further development
      of the CI electrode array and the operation technique, this
      topic holds clinical and scientific importance. In the
      guidelines of the German Society of ENT, post-operative
      position monitoring after CI implantation is recommended as a
      standard. This is used to control the final position of the
      electrodes and to discover possible false insertions. As an
      alternative to the known methods, such as CT and X-ray, the
      scientific focus is currently on the digital volume
      tomography (DVT), also called cone beam computed tomography
      (CBCT) as an imaging modality. Especially for objects with
      high contrast differences, such as the bony structures of the
      temporal bone and the cochlea, the CBCT is an established
      imaging method. In this context, the thesis examines the
      CBCT's ability to display the inserted cochlear implant
      electrodes. Two differently manufactured CI models have been
      investigated with CBCT imaging. Overall, the CBCT images of
      65 patients from the ENT-department of the University
      Hospital Marburg were examined after CI implantation. Among
      these, 35 patients were implanted with the CI - model by the
      company Cochlear® and 30 patients with the CI - model by the
      company MedEl®. Methodically, the insertion depth and the
      insertion angle of the CI were measured for each patient. The
      exact relationship of each electrode within the cochlea was
      determined by the measurement of their distance to the medial
      (close to the modiolus) and the lateral wall of the cochlea
      (distant the modiolus). The results significantly confirm
      that the CBCT can make an accurate statement about the
      detailed electrode position within the cochlea. This is
      evident in the comparison of the image data of the two
      different implant models. The CBCT depicts that the MedEl®
      electrodes locate closer to the lateral cochlea wall, far
      away from the modiolus. The Cochlear® electrodes position
      closer to the medial wall of the cochlea and are thus close
      to the modiolus (perimodiolär). Furthermore, it was shown
      that the electrodes of the Cochlear® model mainly come to lie
      in the basal turn of the cochlea. The MedEl® electrodes
      insert within the whole cochlea, reaching from the basal to
      the apical turn. Using CBCT-imaging, dissimilar positions of
      CI electrodes are distinctly detectable. All results
      correctly reflect the characteristics previously published by
      the CI-manufacturers by showing the potential of the CBCT in
      visualizing the CI. As one quality criterion for the
      precision of the CBCT's analysis, the cochlea diameters were
      measured. In accordance with anatomical studies of the
      cochlea, the presented results show that the measured
      cochlear diameters continuously decrease from the basal to
      the apical turn of the cochlea. This confirms the quality of
      the measurement method. Furthermore, the diameter of the
      implant electrodes served as a quality criterion, which
      mainly corresponded to the manufacturer's information. The
      error of measurement varies depending on the insertion depth
      of the electrodes between 1.3 %, regarding the basal
      electrodes, to 28 % concerning the apical electrodes. Due to
      its anatomical proximity to the inner ear, the CBCT-imaging
      of the facial nerve was investigated in this work as well. In
      all patients, it was possible to track the bony course of the
      facial nerve within the temporal bone. Moreover, the distance
      from the facial nerve to the cochlea, or to the CI-electrodes
      were measured. Furthermore, in 82 % of the cases the CBCT
      displayed the branching of the chorda tympani from the N.
      facialis. Considering the complication of iatrogenic injury
      to nerves as well as the accidental, unwanted stimulation of
      the facial nerve by a cochlear implant, the relevance of this
      topic becomes clear. In summary, it can be stated that with
      the help of CBCT, a precise measurement of the cochlea, its
      surrounding structures and particularly the intracochlear
      position of CI electrodes is possible. The CBCT therefore
      offers a good possibility of post-operative imaging. Based on
      this, the CBCT based CI imaging may offer a correlating
      depiction of the patient's auditory impression as far as the
      CI's anatomical position is concerned. In the future, CBCT
      imaging in correlation to subjective auditory impressions
      could be used to optimize the results in the patient's
      listening experience by developing revised electrode-models
      as well as operation techniques.
description: Zusammenfassung Mit der Entwicklung
      des Cochlea-Implantates (CI) vor über 50 Jahren wurde ein
      Meilenstein der Medizin geschaffen. Um diese Entwicklung
      mitzutragen und voranzubringen, beschäftigt sich die
      vorliegende Dissertation mit der radiologischen Analyse der
      exakten Lage verschiedener Cochlea-Implantate innerhalb der
      Hörschnecke. Im Hinblick auf eine postoperative Lagekontrolle
      nach CI-Implantation sowie im Zuge der Weiterentwicklung der
      CI-Elektrodenträger und Operationstechniken ist dies von
      klinischer sowie wissenschaftlicher Bedeutung. In den
      Leitlinien der "Deutschen Gesellschaft für HNO" wird eine
      postoperative Lagekontrolle nach CI-Implantation
      standardmäßig empfohlen. Diese dient zur Kontrolle der
      Elektrodenlage sowie dem Auffinden möglicher Fehlinsertionen.
      Alternativ zu den bereits bekannten Methoden, wie der CT und
      dem Röntgen, steht aktuell die digitale Volumentomographie
      (DVT) als bildgebende Methode im Fokus der Wissenschaft.
      Besonders für Objekte mit hohen Kontrastunterschieden, wie
      den knöchernen Strukturen von Felsenbein und Cochlea, stellt
      die DVT eine detailgetreue Bildgebung dar. Mit diesem
      Hintergrund untersucht die vorliegende Dissertation die DVT
      auf ihre Qualität in der Darstellung der inserierten
      Cochlea-Implantat-Elektroden. Die Bildgebung mittels DVT
      wurde an zwei verschiedenen Cochleaimplantatmodellen
      untersucht. Insgesamt wurden von 65 Patienten der
      Fachabteilung für HNO des Universitätsklinikums Marburg
      postoperative DVT-Aufnahmen nach CI-Implantation untersucht.
      Hierunter waren 35 Patienten Träger eines Cochlea-Implantates
      der Firma Cochlear® und 30 Patienten Träger eines Implantates
      der Firma MedEl®. Methodisch wurden für jeden Patienten die
      Insertionstiefe sowie der Insertionswinkel des
      Cochlea-Implantates vermessen. Die exakte Lagebeziehung jeder
      einzelnen Elektrode wurde durch die detaillierte Vermessung
      ihres Abstandes zur medialen (modiolus-nah) und zur lateralen
      Cochleawand(modiolus-fern)bestimmt. Die Ergebnisse dieser
      Arbeit zeigen, dass mittels der DVT eine genaue Aussage
      getroffen werden kann, welche Elektrode wo exakt in der
      Cochlea liegt. Dies wird im Vergleich der Bilddaten der
      verschiedenen Implantatmodelle deutlich. Die DVT zeigt, dass
      sich die Elektroden der Firma MedEl® der lateralen
      Cochleawand anschmiegen und somit modiolus-fern liegen. Die
      Elektroden der Firma Cochlear® liegen dicht der medialen
      Cochleawand an, sie liegen somit perimodiolär (modiolus-nah).
      Weiterhin zeigte sich, dass die Elektroden der Firma
      Cochlear® vor allem in der basalen Cochleawindung zum Liegen
      kommen. Bei MedEl® inserieren die Elektrodenträger bei allen
      Patienten über die basale Cochleawindung hinaus Richtung
      Cochlea-Apex. Diese individuellen intracochleären
      Lagebeziehungen der Elektrodenträger sind dank der
      DVT-Aufnahmen mit bloßem Auge sichtbar. Die erzielten
      Ergebnisse spiegeln die von den Herstellern genannten
      Implantatcharakteristika korrekt wider und zeigen damit das
      Potenzial der DVT in der Visualisierung von
      Cochleaimplantaten. Als Gütekriterium der DVT-Analyse wurde
      der Durchmesser der Cochlea vermessen, welcher in
      Übereinstimmung mit anatomischen Studien kontinuierlich von
      basal Richtung apikal abnimmt. Dies bestätigt die Qualität
      und Präzision des Messvorganges. Ebenfalls als Gütekriterium
      fungieren die Messungen des Durchmessers der
      Implantatelektroden im Vergleich zu den Herstellerangaben.
      Die Messungenauigkeit variiert hier in Abhängigkeit von der
      Insertionstiefe der Elektroden zwischen 1,3 % bei den basal
      gelegenen Elektroden, bis hin zu 28 % bei den apikaler
      gelegenen Elektroden. Aufgrund seiner anatomischen Nähe zum
      Innenohr, wurde in dieser Arbeit ebenfalls die
      Darstellbarkeit des N. fazialis in der DVT untersucht. Bei
      allen Patienten konnte der knöcherne Verlauf des N. fazialis
      im Felsenbein vollständig nachverfolgt und seine Entfernung
      zur Cochlea, bzw. zu den Implantatelektroden, vermessen
      werden. Zusätzlich gelang es durch die DVT den Abgang der
      Chorda tympani in 82% der Fälle darzustellen. Unter
      Berücksichtigung der iatrogenen Verletzungstendenz der Nerven
      sowie ihrer ungewollten Stimulation durch ein CI wird die
      Relevanz ihrer Darstellung deutlich. Zusammenfassend lässt
      sich festhalten, dass mit Hilfe der DVT eine präzise
      Vermessung der Cochlea, ihrer umgebenden Strukturen und
      besonders der intracochleären Lage von CI-Elektroden möglich
      ist. Die DVT bietet daher eine optimale Möglichkeit der
      postoperativen Bildgebung. Hierauf aufbauend kann in Zukunft
      die radiologische Bildgebung in Korrelation zum subjektiv
      empfundenen Höreindruck des Patienten genutzt werden, um das
      Hörerleben durch verbesserte Elektroden und
      Operationstechniken zu optimieren.