Durchführung wiederholter intraoperativer Impedanz-Telemetrie-Messungen während der Cochlea-Implantation

Zusammenfassung

Im Folgenden stellen wir ein Protokoll zur Durchführung wiederholter Impedanz-Telemetrie-Messungen während der Cochlea-Implantation (CI) vor. Sie können Rückschlüsse auf die Funktion der Elektrode und des Implantats zulassen. Wiederholte Impedanzmessungen ermöglichen eine objektive Rückmeldung, ob sich die Elektrode innerhalb der Perilymphe oder außerhalb des Innenohrs befindet.

Zusammenfassung

Impedanzmessungen werden routinemäßig während der Cochlea-Implantation (CI) nach dem endgültigen Einsetzen der Elektrode durchgeführt. Sie können Rückschlüsse auf die Funktion der Elektrode und des Implantats zulassen. Im postoperativen Setting ermöglicht die Analyse von Impedanzänderungen die Identifizierung von Narben- oder Entzündungsprozessen rund um die Elektrode. Neuere Studien berichten über Zusammenhänge zwischen der Impedanztelemetrie und dem Ort der Stimulation. Folglich können wiederholte Impedanzmessungen während des Einsetzens der Cochlea-Implantat-Elektrode eine objektive Rückmeldung darüber ermöglichen, ob die Elektrode innerhalb der Perilymphe oder außerhalb des Innenohrs positioniert ist. Mit der vorgestellten neuartigen Methode können Impedanzen während der Cochlea-Implantation in Echtzeit gemessen werden. In diesem Protokoll wird systematisch erklärt, wie wiederholte Impedanzmessungen während der CI-Operation durchgeführt werden. Diese wiederholten Messungen stellen eine Herausforderung dar, da sie von mehreren intraoperativen methodischen Faktoren abhängen, beginnend mit der Abdeckung des Patienten. Für erfolgreiche Aufnahmen ist somit ein standardisiertes Vorgehen zwingend erforderlich. In diesem Artikel veranschaulichen wir umfassend den Systemaufbau und die Vorgehensweise bei der Durchführung intraoperativer Messungen während der CI-Chirurgie.

Einleitung

Der Erhalt des Restgehörs ist ein zunehmend interessantes Thema in der Cochlea-Implantation (CI), und die Indikation hat sich in Richtung Kandidaten mit funktionellem Restgehör verändert. Daher werden Messungen, die die Position des Elektrodenarrays und die daraus resultierende mögliche intracochleäre Schädigung während der Operation objektivieren können, immer wichtiger. Es hat sich gezeigt, dass CI-Träger mit erfolgreich erhaltenem Gehör mit dem Implantat nach der Operation eine überlegene Hörleistung aufweisen, selbst wenn es nur elektrisch stimuliert wird¹. Einige von ihnen können zusätzlich von der akustischen Stimulation (elektroakustische Stimulation; EAS). Es wird angenommen, dass ein perioperativer Hörverlust auf eine traumatische Insertion zurückzuführen ist. Um die Einblicke in diese intraoperativen Veränderungen zu verbessern und Überwachungsalgorithmen zu etablieren, sind objektive Messungen und Biomarker erforderlich. In diesem Zusammenhang kann die Impedanztelemetrie von Interesse sein ^2,3. Es wurde gezeigt, dass erhöhte Impedanzen mit Hörverlust oder Schwindel verbunden sind ^4,5. Ein weiterer Beweis assoziiert Bluteinschlüsse während des Einführens des Elektrodenarrays⁶. Dennoch sind weitere Untersuchungen notwendig, um zu untersuchen, inwiefern Impedanzen mit einem chirurgischen Trauma und der postoperativen Leistung verbunden sein können. Hierfür sind wiederholte intraoperative Impedanzmessungen ein vielversprechender Ansatz. Auf der anderen Seite liefern Impedanzen zusätzliche Informationen über die Position der Elektrode. Hohe Impedanzen deuten auf eine schlechte Leitfähigkeit hin und damit auf eine Kontaktposition außerhalb der Cochlea, während niedrige Impedanzen (Impedanzabfälle) auf bereits eingefügte Kontakte hinweisen können. Somit können Impedanzen als objektiver Rückkopplungsmechanismus für den Status des Elektrodenarray-Einsetzens verwendet werden. In diesem Video stellen wir unseren Aufbau und erste Erfahrungen mit diesem neuartigen Ansatz der wiederholten Impedanzmessung mit flexiblen Seitenwandelektroden des Cochlea-Implantat-Herstellers MED-EL (Innsbruck, Österreich)⁷ vor.

Für die Durchführung von wiederholten Impedanzmessungen wird eine für Forschungszwecke konzipierte Studiensoftware verwendet. In dieser Studie wurde die Software gemäß den internen MED-EL-Verfahren für reine Forschungsgeräte verifiziert. Während der Operation werden nur die neuesten Impedanz-Telemetriedaten angezeigt. Abbildung 1 zeigt den elektronischen Messaufbau. Die Insertion Monitoring (IM)-Software verfügt über Tasten, mit denen Sie die Anzahl der aktuell eingesteckten Elektrodenkontakte markieren können (rote/grüne Hervorhebung). Nach dem Start misst die Software die Impedanzen wiederholt in Zyklen. Die IM-Software zeigt eine Tabelle mit den gemessenen Impedanzergebnissen und Impedanzen über die Zeit in 12 Diagrammen. Darüber hinaus zeigt es Warnungen bei Verbindungsproblemen an. Eine Videoaufzeichnungssoftware (Open Broadcaster Software [OBS]) wird verwendet, um (i) das Video der Elektrodeneinführung (Mikroskop angeschlossen, z. B. über HDMI), (ii) ein Video der IM-Software-Benutzeroberfläche, einschließlich aller Benutzerinteraktionen, und (iii) Ton aufzuzeichnen. Eine Audio-Editor-Software (Audacity) wird verwendet, um während des Einführens des Elektrodenarrays regelmäßig einen Ton abzuspielen, um ein langsames Einführen zu erleichtern.

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Protokoll

Dieses Protokoll wurde von der lokalen Ethikkommission in Übereinstimmung mit der Deklaration von Helsinki genehmigt (Ruhr-Universität Bochum: Reg.-Nr.: 21-7373; Medizinische Universität Innsbruck Reg.-Nr.: 1060/2021). Von allen Teilnehmern wurde eine Einverständniserklärung eingeholt.

1. Vorbereitung auf die Operation

1. Stellen Sie sicher, dass Sie audiologische Testberichte erhalten, einschließlich Reintonaudiometrie, objektiver Tests (z. B. Audiometrie der Hirnstamm-evozierten Reaktion, Sprachtests) und vestibulärer Diagnostik (z. B. Video-Kopf-Impulstest oder Kalorientest). Erhalten Sie radiologische Bildgebungsberichte, einschließlich hochauflösender Computertomographie (HRCT) und Magnetresonanztomographie (MRT) der Schädelbasis, als Vorbereitung und Indikation für eine Operation.
   HINWEIS: Eine MRT ist erforderlich, um das Vorhandensein des Nervus vestibulocochlearis und die Durchgängigkeit der Cochlea sicherzustellen. In der HRCT können anatomische Varianzen (z.B. des Gesichtsnervs) oder Fehlbildungen festgestellt werden.
2. Überprüfen Sie die erforderliche Hard- und Software für Impedanzmessungen (z. B. IM-Software, Videoaufzeichnungssoftware, MAESTRO).
3. Holen Sie eine schriftliche Einverständniserklärung des Patienten ein.
4. Führen Sie eine Vollnarkose unter Berücksichtigung der klinischen Vorgeschichte und der Risikofaktoren des Patienten gemäß der Entscheidung des Anästhesisten durch.
5. Positionieren Sie den Kopf des Patienten so, dass das Warzensegment des Gesichtsnervs ungefähr horizontal verläuft. Erreichen Sie dies, indem Sie den Kopf zurücklehnen und leicht zur gegenüberliegenden Seite positionieren.
6. Rasieren Sie das Haar im retro-aurikulären Bereich (ca. 3 cm), um das Eindringen von Haaren in den Situs zu vermeiden.
7. Installieren Sie eine Gesichtsnervenüberwachung. Führen Sie die Überwachungsnadeln in den Musculus obicularis oris und den Musculus orbicularis oculi ein. Platzieren Sie die Referenzelektroden auf dem Thorax oder der Schulter. Achten Sie darauf, die Kabel zu fixieren, um sie während der Operation nicht versehentlich herauszuziehen.
8. Desinfizieren Sie die Operationsstelle. Verwenden Sie Desinfektionsmittel (z. B. Octenisept) gemäß den Standards der Klinik.
9. Verwenden Sie sterile Folienabdeckungen, um das Mikroskop und den Patienten abzudecken. Achten Sie darauf, dass die Abdeckung im Bereich der geplanten Position der Empfängerspule so dünn wie möglich ist, um Verbindungsprobleme zwischen Sende- und Empfangsspule zu vermeiden. Verwenden Sie keine Haarwickel aus Stoff, wie sie in vielen OPs verwendet werden. Verwenden Sie selbstklebende Folienabdeckungen und achten Sie darauf, Mehrschichtigkeit zu vermeiden.

2. Chirurgie

1. Vorbereitung auf das Implantat
   1. Markieren Sie die Position des Prozessors und den Hautschnitt von ca. 8 cm. Sorgen Sie für genügend Platz zwischen der Ohrmuschel und dem Implantatgehäuse.
   2. Injizieren Sie vor dem Hautschnitt eine Lokalanästhesie (z. B. Ultracain 1% -Suprarenin, Sanofi, Paris, Frankreich) in einen s-förmigen Bereich hinter der Ohrmuschel.
   3. Schneiden Sie die Haut mit einem Skalpell bis zur Schläfenfaszie ein. Präparieren Sie das Periost und zeigen Sie den äußeren Gehörgang und die Henle-Wirbelsäule.
      HINWEIS: Die chirurgischen Instrumente sind variabel und für die vorgestellte Methode nicht entscheidend. Für die Durchführung der Operationsschritte können geeignete chirurgische Instrumente verwendet werden.
   4. Setzen Sie die gewickelten Retraktoren auf die gegenüberliegende Seite der geplanten Implantatseite, um eine spätere Wechselwirkung (magnetische Anziehung/elektrische Interferenz) mit der Telemetriespule zu vermeiden.
   5. Für die Cochlea-Implantation führen Sie eine Antrotomie, eine Mastoidektomie und eine posteriore Tympanotomie^{durch 8}.
   6. Legen Sie die Dura mit einem großen Schneidgrat als ersten Orientierungspunkt an der mittleren Schädelgrube frei.
      HINWEIS: Die Größe des Fräsers kann je nach Operationsstelle variieren.
   7. Dünnen Sie die hintere Kanalwand des äußeren Gehörgangs mit dem gleichen Grat aus.
   8. Legen Sie den kurzen Incus-Prozess im Antrum frei und identifizieren Sie den lateralen Bogengang.
      HINWEIS: Sowohl das Antrum als auch der Bogengang werden während des Bohrvorgangs visuell identifiziert.
   9. Als nächster chirurgischer Schritt legen Sie den Chorda-Gesichtswinkel frei, an dem die Chorda tympani den Gesichtsnerv verlässt. Verwenden Sie in diesem Schritt einen großen Diamantfräser und bohren Sie den Knochen parallel zum erwarteten Gesichtsnerv.
      HINWEIS: Die Größe des Diamantfräsers kann je nach Operationsstelle variieren.
   10. Öffnen Sie die Gesichtsaussparung mit einem kleinen Diamantgrat. Lassen Sie den Gesichtsnerv mit dünner knöcherner Bedeckung.
   11. Zugang zum Mittelohr durch hintere Paukenentfernung.
   12. Vergrößern Sie die hintere Paukentympanomie kaudal, bis die runde Fensternische sichtbar ist.
   13. Maximieren Sie die hintere Tympanotomie für eine große Freilegung des Mittelohrs und optimieren Sie die Visualisierung des Einführvorgangs. Entfernen Sie den knöchernen Überstand der runden Fensternische mit einem kleinen Diamantstift, bis die runde Fenstermembran vollständig sichtbar ist.
       HINWEIS: Beim Bewegen der Gehörknöchnerkette kann eine Bewegung der runden Fenstermembran zu sehen sein, um die runde Fenstermembran eindeutig zu identifizieren. Achten Sie darauf, die Membran nicht mit dem Grat zu berühren oder sie versehentlich zu öffnen.
   14. Geben Sie vor dem Öffnen der Membran etwas Adrenalin (1 mg/ml) in das Mittelohr und schützen Sie es mit einem resorbierbaren Schwamm (z. B. Spongostan) vor Knochenstaub.
2. Positionierung des Implantats
   1. Bereiten Sie das Implantatgehäuse vor, indem Sie in der zukünftigen Position der Aufnahmespule ein Bett in den Knochen bohren. Verwenden Sie den vom Hersteller bereitgestellten Implantatgehäuse-Dummy, um die Ränder des Implantatbettes zu markieren. Vermeiden Sie ein Verrutschen des Implantats, indem Sie mit dem Rosengrat eine Kante erzeugen. Verwenden Sie einen Diamantfrässtift, um die Oberfläche zu glätten.
      HINWEIS: Der Rand des Implantatgehäuses verhindert die Bewegung des Implantats in Richtung des Mastoidektomiedefekts.
   2. Packen Sie die Spirale in eine sterile Hülle, da die Spule bereits zu Beginn des Einführvorgangs platziert wird.
   3. Positionieren Sie das Implantat in das gebohrte Implantatbett, fixieren Sie es mit Nähten und bedecken Sie es mit dem Muskellappen.
   4. Tauschen Sie die Aufroller aus, um eine magnetische Wechselwirkung mit der Stimulationsspule zu vermeiden.
3. Implantation und Impedanzmessung
   1. Verwenden Sie zwei Computer - einen für Maestro und einen für IM-Aufnahmen.
   2. Starten Sie die IM-Software.
   3. Platzieren Sie die Telemetriespule über dem Magneten der Empfangsspule. Sichern Sie es mit einer Klemme, um Bewegungen und Trennungen zu vermeiden.
   4. Warten Sie, bis der Arzt, Ingenieur oder Audiologe die Software startet und Feedback zur Kopplung gibt. Ändern Sie die Position der Empfängerspule, bis eine sichere Verbindung hergestellt ist.
   5. Stellen Sie sicher, dass keine Blutung die Visualisierung des Einführvorgangs behindert oder in die Perilymphe eindringt.
   6. Kommunizieren Sie die Sichtbarkeit des Operationsfeldes auf den Bildschirmen. Nehmen Sie Anpassungen am optischen Fokus des Mikroskops vor, damit der Arzt, Ingenieur oder Audiologe den Einführvorgang verfolgen kann.
   7. Stellen Sie sicher, dass die Gesichtsaussparung so trocken wie möglich ist, um frühe falsch positive Maßnahmen zu vermeiden.
   8. Öffnen Sie die runde Fenstermembran mit einer Nadel.
   9. Vermeiden Sie jeglichen Sog in der Nähe des runden Fensters.
   10. Berühren Sie nicht das Elektrodenarray.
   11. Kommunizieren Sie den Beginn des Einführens an den Arzt, Techniker oder Audiologen, damit er die Statustasten anpassen kann. Weisen Sie den Techniker an, beim Einführen der Elektrode eine Statustaste nach der anderen zu markieren.
   12. Führen Sie den ersten Elektrodenkontakt in die Cochlea ein. Warten Sie auf die Rückmeldung des Arztes, Ingenieurs oder Audiologen und das Audiosignal, um fortzufahren. Legen Sie alle 10 s ein Audiosignal an, um eine konstante und langsame Einfügegeschwindigkeit mit einer Gesamteinfügezeit von ca. 2 Minuten zu ermöglichen.
       1. Für das auditive Signal spielen Sie ein Sinussignal von 500 Hz konstant pulsierend ein und aus und wiederholen es alle 10 s mit der Software Audacity. Passen Sie das Timing des Signals und der Pausen nicht entsprechend dem Einfügevorgang an, sondern halten Sie es konstant.
   13. Führen Sie das Elektrodenarray langsam ein, um Cochlea-Schäden zu vermeiden. Alle 10 s wird ein Elektrodenkontakt vorgeschoben (wie durch das Tonsignal angegeben).
   14. Informieren Sie den Arzt, Ingenieur oder Audiologen über den Fortschritt, indem Sie die Anzahl der eingefügten Kontakte klar kommunizieren, damit der Arzt, Ingenieur oder Audiologe den Fortschritt in der Software so genau wie möglich markieren kann, indem er die Statustasten des IM-Tools drückt.
   15. Weisen Sie den Arzt, Ingenieur oder Audiologen an, die Anzahl der eingesetzten Elektrodenkontakte entsprechend dem Feedback des Chirurgen zu markieren (Abbildung 2).
   16. Setzen Sie die Messungen bis zum vollständigen Einsetzen fort, um Impedanzabfälle zu beobachten.
   17. Kommunizieren Sie die chirurgischen Schritte.
   18. Bewahren Sie das Elektrodenkabel in der Mastoidhöhle auf. Achten Sie darauf, Extrusionskräfte zu vermeiden, indem Sie eine spannungsfreie Position finden.
4. Ende der Operation
   1. Versiegeln Sie die runde Fensternische mit einer Blende.
   2. Überprüfen Sie die Integrität des Implantats (Impedanztelemetrie, ggf. elektrisch evozierte Stapediusreflexschwellen und elektrisch evozierte zusammengesetzte Aktionspotentiale).
   3. Verschließen Sie die Wunde in Schichten.
   4. Setzen Sie die wiederholten Telemetriemessungen fort, bis die Wunde vollständig verschlossen ist. Vermeiden Sie eine Verschiebung der Stimulationsspirale.
   5. Untersuchen Sie das Trommelfell und die Haut des äußeren Gehörgangs auf chirurgische Schäden, bevor Sie die Operation beenden.

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Ergebnisse

Für wiederholte Impedanzmessungen während der Cochlea-Implantation ist ein standardisiertes Verfahren zwingend erforderlich, um eine höchstmögliche Reproduzierbarkeit zu erreichen. Die wichtigsten Aspekte, die als wichtig angesehen wurden, sind die Videoqualität sowie der Einfügewinkel. Beides kann die Visualisierung der Elektrodenkontakte, die in das runde Fenster eintreten, und damit die Interpretation des Videos für zukünftige Analysen behindern. Darüber hinaus ist die Platzierung der Empfängerspule entschei...

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Diskussion

Wiederholte Impedanzmessungen sind ein vielversprechender Ansatz, um während des Insertionsprozesses Echtzeit-Feedback von der Cochlea zu erhalten. Sie zeigen an, welche Elektrodenkontakte innerhalb der Perilymphe positioniert sind oder nicht. Mit der hier vorgestellten neuartigen Methode für flexible Seitenwandelektroden (MED-EL, Innsbruck, Österreich)⁷ können Impedanzen während der Cochlea-Implantation unter Verwendung des Einführelektrodenarrays in Echtzeit gemessen werden. Für zuverlä...

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Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Audacity	Open source	https://www.audacityteam.org/	Audio editor software
Coil cable	Any appropriate brand		Implant interface
Computer	Any appropriate brand
Electrode array	MED-EL	https://s3.medel.com/pdf/21617.pdf	Standard, FlexSoft, Flex28
IM Software	MED-EL	https://www.medel.com/
Maestro	MED-EL	https://www.medel.com/
MAX Interface USB	Any appropriate brand		Interface connection
Octenisept	SCHÜLKE & MAYR GmbH	N/A
Open Broadcaster Software	Open source	https://obsproject.com/	Video recording software
Spongostan	Ethicon	N/A	Resorbable sponge
Ultracain 1%	Suprarenin, Sanofi	N/A	Local anesthesia