Messungen der Genauigkeitsanforderungen

Rascal (Version 0.2- Build 55) ist eine Software, die zur Anfertigung von Messungen innerhalb einer 3D-Bildrekonstruktion entwickelt wurde. Die im STL-Format abgespeicherten segmentierten Innenohrstrukturen wurden als STLfile in Rascal geöffnet (Abbildung 15).

Abbildung 15: Öffnen von STLs; Rascal

Dabei lag die Chorda tympani, durch die oben beschriebenen Arbeitsschritte in DicomSTLAlign, an ihrer anatomisch korrekten Stelle. Die segmentierten Innenohrstrukturen wurden sowohl in den orthogonalen Schnittebenen, als auch dreidimensional angezeigt (Abbildung 16). Für weitere Bearbeitungsschritte war die dreidimensionale Rekonstruktion von Bedeutung, sodass nur diese Ansicht dargestellt wurde. Eine tabellarische Übersicht für die Farbkodierung der einzelnen Strukturen ist in Tabelle 3 dargestellt.

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Abbildung 16: Übersichtsdarstellung mit drei orthogonalen Schnittansichten und 3D-Darstellung, Datensatz TB5L, Rascal

Tabelle 3: Übersicht Farbdarstellung der Ohrstrukturen

Ohrstruktur Farbliche Zuordnung

Scala tympani Grün

Scala vestibuli Gelb

Rundfenstermembran Schwarz

Lamina spiralis ossea Türkis

Helicotrema Blau

Modiolus Hellblau

Bogengänge Pink

Chorda tympani Rot

Nervus facialis Dunkelrot

Fazialiskanal Oliv

Stapes Dunkelgrün

Ovale Fenstermembran Orange

Cochleäres Äquadukt Grau

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Man wählte für jede Rekonstruktion der Datensätze eine Ausrichtung, die den Verhältnissen und dem Blickwinkel unter Operationsbedingungen entspricht. Die gewünschte Ansicht konnte manuell mit den Maustasten, sowie dem Scrollrad justiert werden. Dazu war ein Verschieben, Rotieren, sowie ein Zoomen oder Verkleinern des Modells möglich. Sobald das dreidimensionale Modell dem intraoperativen Blickwinkel am liegenden Patient entsprach, wurde mit dem Button Start Measurement die Ansicht eingefroren, sodass diese nicht mehr beweglich war. Für jeden Datensatz wurden zwei unterschiedliche Ausrichtungen generiert, da intraoperativ eine Toleranz zum Einführen der Elektroden, abhängig von der Weite des Recessus facialis, besteht, der Blickwinkel im Programm Rascal allerdings nicht mehr veränderlich war, sobald dieser eingefroren wurde. Daher konnte innerhalb der gleichen Datei keine Anzeige eines weiteren Ausrichtungswinkels dargestellt werden. Aus diesem Grund bearbeitete man jeden Datensatz zweimal mit der Software. Die verschiedenen Eindringwinkel wurden in Bezug zu den Zielstrukturen Scala tympani und RWM gesetzt.

Der erste Insertionswinkel tritt tangential in die basale Windung im Bereich der RWM und Scala tympani in die Cochlea ein und ahmt dadurch den Verlauf der ST bis zur ersten Schneckenwindung nach. Dadurch trat die geplante Trajektorie erst am distalen Pol der ST wieder aus (Abbildung 19 b, c). Das Setzen der Punkte wurde nach posterior durch den Nervus facialis, nach kranial durch die Scala vestibuli begrenzt (Abbildung 19a).

Der Winkel 2 trifft steil von antero-lateral kommend auf die basale Windung auf. Dadurch wird die Trajektorie der Chorda tympani angenähert, sodass ein größerer Sicherheitsabstand bei der Bohrung zum NF gewonnen wird und die Insertion vorwiegend im Bereich der RWM erfolgt.

Die inserierende CI-Elektrode des Eindringwinkels 2 würde vom antero-lateral liegenden Anteil der ST nach postero-medial verlaufen und aufgrund ihres steilen Eindringwinkels nach kurzem Verlauf distal der RWM austreten (Abbildung 19 e-f). Das Setzen der Punkte wurde nach anterior durch die Chorda tympani, nach posterior durch das Ende der RWM und nach kranial durch die Scala vestibuli begrenzt (Abbildung 19d).

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Nach Einstellung der unterschiedlichen Blickwinkel wurde mit dem Button + ein Objekt erstellt, dem manuell beliebig viele Punkte zugeordnet werden konnten und der als OP-Zugang benannt wurde. Die Punkte platzierte man auf der Oberfläche der Scala tympani und schnitt auch die oberen 2/3 der RWM an. Es handelte sich somit um einen kombinierten Zugang von Cochleostomie mit Rundfenstermembraneröffnung für beide Ausrichtungswinkel. Ziel dieser Markierungen war das größtmögliche Operationsfeld für eine Cochlea-Implantat-Versorgung zu markieren, innerhalb welchem ein atraumatisches Einführen, sowie ein sicheres Platzieren der Elektroden innerhalb der Scala tympani möglich waren. Das Platzieren der Punkte erfolgte so nah wie möglich neben benachbarten Strukturen, woraus eine kraniale Begrenzung der Punkte durch SV, BM und OSL, sowie eine anteriore Begrenzung durch die Chorda tympani und posteriore Begrenzung durch den NF bezogen auf den liegenden Patienten resultierten. Es wurde darauf geachtet, dass keiner der markierten Punkte auf einer solchen Struktur lag oder diese berührte.

Nach Setzen der Punkte wurde durch den Button Calculate Circle der größte Kreis berechnet, der im Zielgebiet eingeschlossen werden konnte (Abbildung 17, Abbildung 18). Es wurde ein Kreis gewählt, um die erforderliche Genauigkeit an der Cochleostomiestelle und den entsprechenden Mittelwert der Abweichung zu ermitteln. Die Berechnung des Radius erfolgte automatisch durch die Software in Millimetern. Der Kreis lag parallel zur Ebene der eingestellten Blickrichtung des Untersuchers. Da aufgrund der anatomisch gegebenen Wölbung der RWM und Scala tympani die gesetzten Punkte nicht in der gleichen Ebene lagen, wurde der Kreis auf den Punkt gelegt, der der Untersucherblickrichtung am nächsten lag.

Abbildung 17: Detailansicht Winkel 1, Datensatz TB5L, Rascal

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Abbildung 18: Detailansicht Winkel 2, Datensatz TB5L, Rascal

Durch die Funktion Generate Trajectory erstellte man zentral innerhalb des Kreises einen Zylinder, welcher ebenfalls in Blickrichtung lag. Sowohl der Durchmesser der Trajektorie, als auch die Länge für den außerhalb und innerhalb der Scala tympani liegenden Abschnitt konnten manuell verändert werden. Dadurch konnte die Trajektorie nicht nur als Anzeige des Bohrkanals durch den Recessus facialis und im Cochleostomiegebiet genutzt werden, sondern auch als Simulation eines Cochlea-Implantats und dessen Lage innerhalb der ST. Für die Ermittlung der Genauigkeitsanforderungen bei Einführen einer Cochlea-Implantat-Elektrode wurde auf Maße der Hersteller Cochlear™ Ltd., Med-EL, sowie Advanced Bionics®

zurückgegriffen. Dabei ist das Modell Slim Straight (Cochlear™ Ltd.) aktuell der dünnste verfügbare Elektrodenträger mit einem maximalen Durchmesser von 0,6 mm. Andere Modelle wie Contour Advance™ (Cochlear™ Ltd.), Flex24 (Med-EL) und HiFocus1J (Advanced Bionics) werden mit einem maximalen Durchmesser von 0,8 mm angegeben. Aus diesem Grund wurde der Durchmesser der Trajektorie auf 0,6 mm bzw. 0,8 mm gesetzt. Das Verlängern der Trajektorie innerhalb der Scala tympani diente auch zur Überprüfung, ob andere Innenohrstrukturen unversehrt blieben. Sobald die CI-Simulation erstellt war, wurde das Innenohrmodell über Unfreeze View wieder beweglich gemacht. Dadurch war es möglich, die Rekonstruktion inklusive der eingeführten Trajektorie in einer 360°-Rundumansicht zu betrachten. Um eine noch genauere Kenntnis über den Verlauf der Trajektorie zu erhalten, konnten in den Einstellungen einzelne Objekte transparent gemacht werden. Dies wurde für die Scala tympani genutzt (Abbildung 19 a - f).

Die fertiggestellten Messungen mit Rascal wurden inklusive des gesetzten Zielgebietes und Ausrichtungswinkels als XML-Datei abgespeichert. Bei erneutem Öffnen des bearbeiteten Datensatzes lagen die eingestellte Ausrichtung, sowie der größtmögliche Kreis innerhalb dieses Gebietes wieder vor.

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Insertionswinkel 1 Insertionswinkel 2 Ansicht

a): Ansicht 1, Datensatz TB5L d): Ansicht 1, Datensatz TB5L

Intraoperative Sicht

b): Ansicht 2, Datensatz TB5L e): Ansicht 2, Datensatz TB5L

Sicht von kaudal

c): Ansicht 3, Datensatz TB5L f): Ansicht 3, Datensatz TB6L

Sicht von posterior

Abbildung 19: Gegenüberstellung der Insertionswinkel 1 und 2, Rascal

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