錐形束CT評價人工耳蝸植入的電極深度和位置△

孟娟 王濤 張帆 秦兆冰

由于人類耳蝸的大小、形態存在較大個體差異[1,2],因此,人工耳蝸植入后電極深度角、長度、位置可能會差異較大,而上述指標會影響患者術后聽覺言語康復效果[3-5]。錐形束計算機斷層掃描(cone beam computed tomography,CBCT)因具有低輻射、高分辨率、低金屬偽影等優勢,近年來學者們認為其更適合于人工耳蝸植入術后的評估[6-8]。故本文應用CBCT以及影像學3D多平面重建和曲面重建技術,研究植入直電極和彎電極人工耳蝸的患者術后電極植入情況,測量兩種電極植入長度、深度角、電極位置,分析其與術前CT測量的耳蝸大小、傾斜角度的關系,探討電極植入深度的影響因素及術后電極移位的原因。

1 資料與方法

1.1臨床資料 選取2014年3月至2016年11月在鄭州大學第一附屬醫院植入Cochlear公司CI24RE(CA)彎電極人工耳蝸裝置患者30例(彎電極組),植入MED-EL公司SONATA ti100 Standard直電極人工耳蝸裝置患者41例(直電極組)。年齡5～64歲,平均9.4±3.81歲。術前均常規行影像學和聽力學檢查,排除耳蝸畸形。手術由2位醫生同期進行,均采用后鼓室面隱窩入路、圓窗植入,過程順利,術后均無并發癥發生。

1.2術前影像學評估 患者術前均行顳骨CT檢查,應用美國GE 64排CT掃描儀,掃描基線為上至上眶耳線,患者下頜稍微內收,掃描范圍包括整個中耳、內耳。掃描參數:窗寬4 000 HU,窗位700 HU,電壓140 kV,電流350 mAs,掃描層厚0.7 mm,層間距0.7 mm,掃描矩陣為512×512,掃描視野20～24 cm,采用骨算法。

將術前CT導入Osirix軟件中,根據國際統一認定的耳蝸坐標系統[9],在顯示耳蝸底回的層面,沿著耳蝸底回長軸中份及蝸軸中心經過多平面重建獲得耳蝸位平面及與之對應的斜矢狀位、斜軸位層面。以圓窗中點為參考點,即耳蝸0度。測量如下指標:①耳蝸底回長徑(length of cochlear base,BL):耳蝸位平面,圓窗中點為起點,過蝸軸中心至耳蝸對側外側骨壁的距離(圖1a);②耳蝸底回寬徑(width of cochlear base,BW):耳蝸位平面,經過蝸軸中心,與BL垂直至耳蝸對側外側骨壁之間的距離(圖1a);③耳蝸管長度(cochlear length,CL):結合斜軸位、斜矢狀位以及斜冠狀位,以耳蝸0度為起點,以蝸尖為終點,沿耳蝸外側壁描繪耳蝸軌跡曲線,在顯示曲面重建的圖像上形成一條線段,CL即為該線段的長度(圖1d);④耳蝸第一回和第二回之間的夾角(γ):斜矢狀位,耳蝸90度和270度連線,與270度和450度連線的夾角(圖1b);⑤底回傾斜角(α):斜軸位,耳蝸0度和180度連線,與180度和360度連線的夾角(圖1c)。

圖1 術前耳蝸相關指標測量 a. A:耳蝸0度; B:耳蝸180度; C:耳蝸270度; 長箭頭:耳蝸360度; 短箭頭:耳蝸450度; D:耳蝸90度; E:蝸尖; AB為耳蝸底回長徑; CD為耳蝸底回寬徑; b. γ:耳蝸第一回和第二回之間的夾角; c. α:底轉傾斜角; d. AE:耳蝸管長度

1.3術后影像學評估 術后影像學檢查儀器為CBCT,型號3D Accuitomo F17?；颊哂谛g后3～5 d進行檢查,掃描范圍上至眶下緣下至下頜牙頸部,獲取時間為26.9 s,電流為37.07 mA,電壓為120 kV,矩陣800×800,立體像素為0.2～0.25 cm,掃描視野為16 cm×自定義。檢查時患者采取坐立位,身體保持相對靜止狀態。原始掃描數據保存至光盤,利用CBCT自帶的vision軟件在TMJ功能下進行3D多平面重建。采用與術前相同的影像學重建方法獲得耳蝸位平面及與之對應的斜軸位、斜矢狀圖像。術后評估以下指標:

1.3.1電極植入長度 將CBCT掃描數據導入Osirix軟件中,在3D curved MPR界面下,以圓窗中點電極為起點,以最頂端電極末端為終點,進行3D曲面重建并測量電極植入長度(圖2)。

圖2 人工耳蝸電極植入長度的測量 a. 人工耳蝸植入電極長度的追蹤方法; 長箭頭:圓窗中點電極; 短箭頭:最頂端電極末端; b. 重建的人工耳蝸電極直線圖像

1.3.2電極植入深度角 耳蝸位平面上,以圓窗中點電極與蝸軸中心連線為參考線,測量參考線與最頂端電極末端和蝸軸中心連線之間的夾角(圖3),計為角θ,植入深度角小于360度時,結果為360度-θ;植入深度角為360～540度時,結果為360度+θ;植入深度角為540～720度時,結果為720度-θ;植入深度角大于720度,結果為720度+θ。

圖3 電極植入深度角測量 以圓窗中點電極與蝸軸中心連線為參考線,測量參考線與人工耳蝸最頂端電極末端和蝸軸中心連線的夾角θ

1.3.3電極位置 在斜矢狀位和斜軸位圖像上,分別根據電極與骨螺旋板之間的位置關系判斷電極位置,具體判斷方法為:如果電極位于骨螺旋板后下方,則電極位于鼓階中;如果電極位于骨螺旋板前上方,則電極位于前庭階(圖4)。

圖4 電極位置的判斷 a. 斜矢狀位電極位置判斷,該病例來自直電極組,所有電極均位于鼓階中; b. 圖a患者斜軸位電極位置判斷,所有電極均位于鼓階中; c. 斜矢狀位電極位置判斷,該病例來自彎電極組,部分電極位于前庭階(箭頭所指電極); d. 圖c患者斜軸位電極位置判斷,部分電極位于前庭階(箭頭所指電極)

1.4統計學方法 采用SPSS 26.0統計學軟件,計量資料以均數±標準差表示。采用兩獨立樣本t檢驗,比較兩種電極植入深度角、電極移位與未移位組底回傾斜角以及耳蝸第一回和第二回之間的夾角有無統計學差異,相關性分析采用Pearson相關性分析。檢驗水準P<0.05。

2 結果

2.1電極植入長度、植入深度角與耳蝸管長度 71例植入者中1例末端4個電極進入前庭,該例未納入長度計數。余70例電極全部植入者電極植入長度、深度角及耳蝸管長度結果見表1,植入深度角范圍:直電極組579～814度,彎電極組337～533度,可見兩組患者電極植入長度、深度角差異有統計學意義,耳蝸管長度差異無統計學意義。

表1 兩組患者兩種電極植入長度、深度角與術前耳蝸管長度測量結果比較

1例末端4個電極進入前庭者為男性,5歲,植入體類型為直電極(圖5)。其術前影像學檢查顯示耳蝸發育正常,術中植入順利,術后無眩暈等前庭癥狀,術后5天行CBCT檢查顯示末端4個電極進入前庭,開機時關掉上述4個電極?；仡櫺詼y量其蝸管長度為30.3 mm。

圖5 一例病例末端4個電極位于前庭

2.2耳蝸大小對電極植入深度角的影響 直電極組的耳蝸底回長徑與電極植入深度角度呈負相關(r=-0.768,P<0.001),耳蝸底回寬徑與電極植入深度角呈負相關(r=-0.678,P<0.001);彎電極組的耳蝸底回長徑與電極植入深度角呈負相關(r=-0.467,P=0.008),耳蝸底回寬徑與電極植入深度角呈負相關(r=-0.471,P=0.008)。

2.3電極植入長度與植入深度角的關系 直電極組的植入長度與植入深度角呈正相關(r=0.578,P<0.001);彎電極組的植入長度與植入深度角呈正相關(r=0.748,P<0.001)。

2.4術后電極位置與耳蝸底回傾斜角及第一回和第二回之間的夾角 71例植入者中術后電極由鼓階移位至前庭階者6例,植入體類型均為彎電極,且均位于耳蝸180度位置,電極移位總體發生率為8.45%(6/71),彎電極組的發生率為20.0%(6/30),直電極組的發生率為0。

分析彎電極組中電極移位與未移位者耳蝸盤旋方式的差異,結果顯示電極移位組耳蝸底回傾斜角及第一回和第二回之間的夾角均較未移位組大,差異有統計學意義(P<0.05)(表2)。

表2 彎電極組中電極移位與未移位者耳蝸底回傾斜角及耳蝸第一回和第二回之間的夾角對比

3 討論

人工耳蝸植入術后聽覺言語康復的影響因素眾多,對術后蝸內電極情況的研究顯示,電極植入深度及位置對患者術后聽覺言語康復存在影響[3-5]。由于人類耳蝸的大小和形態存在較大的個體差異[1,2],因此,即使是植入同一種人工耳蝸電極,術后電極的植入深度和位置也可能會存在較大的個體差異。本文通過分析耳蝸大小、盤旋方式與術后電極植入深度、位置的關系,探討電極植入深度的影響因素及電極移位的原因。

人工耳蝸電極的植入深度與患者術后聽覺言語康復以及耳蝸內微細組織結構的損傷存在相關性[10]。電極植入深度評估指標主要有電極植入深度角及植入長度。本文選取的人工耳蝸電極為SONATA ti100 Standard和CI24RE(CA)。前者為直電極,在耳蝸中緊貼耳蝸管外側壁,長度為31.5 mm;后者為彎電極,在耳蝸內抱著蝸軸,長度為19.5 mm。結果顯示,電極全部正常植入者,前者植入深度角最大者與最小者差值為235度;后者植入深度角最大者與最小者相差196度。這表明無論植入直電極抑或是彎電極,術后電極的植入深度角均存在顯著的個體差異。

有研究顯示耳蝸大小可能會影響電極的植入深度角[1,11]。學者們常用耳蝸底回長徑評估耳蝸大小,也有研究顯示耳蝸底回長徑和寬徑均與耳蝸的大小存在相關性[1]。因此本文分析了耳蝸底回長徑和寬徑對電極植入深度角的影響,結果表明耳蝸底回長徑、寬徑均與電極植入深度角呈負相關。耳蝸結構差別細微,僅憑肉眼觀察來判斷耳蝸大小可能會存在誤差,術前測量耳蝸底回長徑和寬徑可以幫助術者更準確地評估耳蝸大小,以利于術中預測電極植入深度。

電極植入長度是評估電極植入深度的另一個指標。本文結果顯示,直電極組平均電極植入長度為30.02 mm,彎電極組平均電極植入長度為18.4 mm,且電極植入長度與深度角呈正相關。研究組中有1例患者末端4個電極進入前庭,術后回顧性測量該患者耳蝸管長度,結果低于正常耳蝸管長度范圍下限[1]。因本研究旨在分析耳蝸大小及盤旋方式對術后電極植入深度及位置的影響,電極未全植入者術后聽覺言語康復效果將另文研究。本研究進一步證實術前經驗性的判斷耳蝸大小可能是不準確的,個性化測量相關指標能更準確地評估耳蝸的大小,以利于更精確地選擇人工耳蝸電極。

除了電極植入長度和深度角外,電極的位置對患者術后聽覺言語康復效果也存在一定的影響[3,12]。人工耳蝸植入的目標位置為鼓階,部分或全部電極位于前庭階中即為電極移位。本研究結果顯示電極移位總發生率為8.45%,均為彎電極組,直電極組電極移位的發生率為0,這與以往的研究結果(11%～42.8%)[13,14]一致。以往文獻報道有三個特定的電極移位點:耳蝸底回近端(Nadol等,2001;O’Leary等,1991)、耳蝸180度[14]、植入深度角超過400度(Eshraghi等,2003)。本文中6例電極移位者均位于耳蝸180度。研究發現耳蝸160～200度鼓階直徑變小而前庭階直徑變大,這是電極在此處易發生移位的原因之一[15]。而關于耳蝸盤旋方式對電極移位的影響目前尚無相關文獻報道。本研究用耳蝸底回傾斜角及耳蝸第一回與第二回之間的夾角來評估耳蝸的盤旋方式,而上述兩指標存在較大個體差異[1]。本文發現電極移位者上述指標均較未移位者大,差異有統計學意義。當耳蝸底回傾斜角及第一回和第二回之間夾角越大,耳蝸底回形狀越接近卵圓形,植入阻力可能越大[1]。植入過程中遇到阻力,若手術醫生不及時調整電極植入方向,電極可能會給周圍組織造成較大的壓力,導致周圍結構損傷,術后電極從鼓階移位至前庭階。本研究結果提示卵圓形耳蝸可能會增大植入損傷和電極移位的風險,提示術前評估耳蝸的盤旋方式對于預測植入難度及植入損傷有重要的指導意義。

本文發現彎電極組電極移位率高于直電極組,這與Wanna 等[12]的研究結果一致。推測原因如下:首先可能與電極的設計有關,彎電極為半環形電極,與直電極相比其植入后更靠近蝸軸,更有利于電極對螺旋神經節細胞產生有效刺激,但其弧度及硬度相對較大,電極植入過程中與耳蝸結構產生的摩擦力相對較大[16,17];其次,可能與手術技巧有關,直電極植入時電極只需順著鼓階植入即可,無方向性,而彎電極植入時電極面必須朝向蝸軸,需遵循“退極止芯”原則,當電極尖端植入受阻時需將電極支撐體拔出1～2 mm,電極尖端離開耳蝸外側壁時再繼續插入(武文明等,2003);若遇到阻力不及時調整,可能導致電極經穿孔的基底膜由鼓階進入前庭階中。因本研究樣本量有限,彎電極組移位率高于直電極的原因仍需進一步研究。

綜上所述,CBCT可以清晰顯示電極在耳蝸內的位置及植入深度,可用于人工耳蝸植入術后評估。人工耳蝸植入術后電極植入長度和深度角存在較大的個體差異,與耳蝸大小密切相關,術前評估耳蝸大小可為更準確地選擇人工耳蝸電極提供參考。耳蝸的盤旋方式不同是引起電極移位的原因之一,術前評估耳蝸盤旋方式有助于手術醫生預測手術植入難度、減少電極移位。