Navigationsgeführte minimal-invasive Cochlea-Implantation - Untersuchungen am humanen Felsenbein

Abstract

Hintergrund: Durch die Verwendung hochauflösender Volumen-CT-Bildgebung zur intraoperativen Navigation kann die Genauigkeit des Ortungsverfahrens so weit verbessert werden, dass neue chirurgische Therapiekonzepte machbar werden. Die navigationsgeführte, minimal-invasive Cochleostomie stellt an die Navigationsgenauigkeit höchste Anforderungen, die mithilfe der flächendetektorbasierten Volumen-Computertomografie (fd-VCT) erreicht werden können. Die berechnete Genauigkeit lag zwischen 0,1 - 0,2 mm. Diese ist für eine minimal-invasive Cochleostomie ausreichend.Methode: An vier humanen Felsenbeinpräparaten wurde nach vorhergehender Planung navigationsgeführt die Bohrung eines Kanals von der Mastoidoberfläche bis zur Rundfensternische in die Scala tympani durchgeführt. Verlauf und Lage des angelegten Zugangswegs sowie Lokalisation der Cochleostomie wurde anschließend radiologisch dargestellt und chirurgisch exploriert sowie verifiziert.Ergebnisse: Bei allen vier Präparaten konnte die Cochleostomie loco typico ohne Verletzung der Basilarmembran angelegt werden. In einem einzigen Fall wurde die Chorda tympani zugunsten eines suffizienten Sicherheitsabstandes zum N. facialis verletzt. Der zeitliche Aufwand für Planung und Systeminstallation konnte kontinuierlich reduziert werden.Schlussfolgerung: Die vorliegende Arbeit belegt sowohl die prinzipielle Durchführbarkeit als auch noch zu lösende Probleme und Limitationen eines hochpräzisen navigationsgeführten Schädelbasiseingriffs und diskutiert klinische Anwendungsmöglichkeiten. Background: The accuracy of navigation systems can be improved significantly by using high-resolution flat panel-based Volume Computed Tomography (fpVCT) so that new surgical therapeutic concepts become feasible. A navigation-guided minimally-invasive cochleostomy places highest requirements on the accuracy of intraoperative navigation.Methods: A flat-panel Volume Computed Tomograph (fpVCT) was used to scan four human temporal bones. The isometric voxel size was 200 µm. The preoperative planning was used to define an optimized drilling channel from the mastoid surface to the round window niche and the scala tympani providing a safety margin to critical anatomical structures such as facial nerve, chorda tympani, sigmoid sinus and posterior wall of auditory canal. The canal was drilled hand-operated with a navigated drill following the previously planned trajectory. Afterwards the drilled canal was imaged by fpVCT. Conventional dissection including mastoidectomy and posterior tympanotomy assured correct localization of the cochleostomy.Results: Path planning took an average of 54 minutes (range 35 - 85 minutes). Installation took an average of 16 minutes (range 14 - 19 minutes). The drilling procedure itself took an average of 7.75 min (range 5 - 12 minutes.) The RMSE-values varied between 0.1 and 0.2 mm (Table 1). All four specimens showed a cochleostomy located at the scala tympani anterior inferior to the round window. The chorda tympani was damaged in one specimen - this was preoperatively planned as a narrow facial recess was encountered. The time needed for planning and system-installation could be reduced continuously.Conclusions: This feasibility study demonstrates that using current image-guided surgery technology in combination with fpVCT allows drilling of a minimally invasive channel to the cochlea with loco typico cochleostomy. The necessary accuracy of intraoperative navigation can be achieved by use of fpVCT (technical accuracy between 0.1 and 0.2 mm). Our results demonstrate the feasibility of a navigation-guided minimally-invasive cochleostomy loco typico. While we are enthused by this preliminary work, we recognize the barriers which exist in translation to clinical application. These include surgical issues (e. g. control of unexpected bleeding) and electrode issues (e. g. development of insertion tools).