Otoplan重建在人工耳蝸植入術(shù)前評估和電極選擇中的應(yīng)用

高搏蔣刈王強(qiáng)吳麗華蔡劍鳴戴樸*

1中國人民解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科（北京100853）

2福建醫(yī)科大學(xué)省立臨床醫(yī)學(xué)院、福建省立醫(yī)院耳鼻咽喉科（福州350001）

3中國人民解放軍總醫(yī)院放射科（北京100853）

目前，人工耳蝸植入是治療雙耳極重度感音神經(jīng)性耳聾的唯一有效方法，然而仍有部分患者術(shù)后恢復(fù)不佳，許多研究提示人工耳蝸的電極植入長度、深度以及電極位置與患者術(shù)后康復(fù)效果及殘余聽力的保存密切相關(guān)[1,2]。顳骨高分辨率電腦斷層掃描（High Resolution Computed tomography,HRCT）是術(shù)前評估耳蝸形態(tài)、預(yù)測手術(shù)風(fēng)險的重要手段，但是HRCT并不能直接輔助術(shù)者進(jìn)行電極的選擇，術(shù)者需要根據(jù)常規(guī)影像中耳蝸的高度和大小，經(jīng)驗性選擇合適的電極進(jìn)行植入。為了規(guī)范電極植入，許多學(xué)者嘗試通過CT重建結(jié)合耳蝸螺旋數(shù)學(xué)模型計算耳蝸蝸管長度[3,4]，希望術(shù)前預(yù)測植入電極長度。然而，重建的方法相對費(fèi)時，不能便捷的輔助術(shù)者在術(shù)前決定植入方式和電極長度，因此在臨床應(yīng)用較少。Otoplan軟件僅需導(dǎo)入患者原始dicom文件，即可快速實(shí)現(xiàn)患者內(nèi)耳重建和測量耳蝸關(guān)鍵參數(shù)，為術(shù)者呈現(xiàn)三維重建圖像并快速計算出耳蝸蝸管長度，從而預(yù)測植入電極長度，實(shí)現(xiàn)電極個性化植入。本研究應(yīng)用Otoplan軟件對患者術(shù)前顳骨CT原始數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，結(jié)合耳蝸螺旋公式計算蝸管長度[4]，通過比較Otoplan軟件預(yù)測耳蝸電極的選擇跟實(shí)際手術(shù)中植入電極的情況，評估此方法的準(zhǔn)確度和可靠性。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

選取2018年1月-2018年10月在中國人民解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科就診的患者13例（14耳），男性7例，女性6例，平均年齡15.1歲，最小患者8個月，最大年齡55歲，所有患者皆為雙側(cè)重度感音神經(jīng)性耳聾。耳蝸結(jié)構(gòu)正常6例（6耳），耳蝸結(jié)構(gòu)正常伴膽脂瘤破壞圓窗起始部1例（左耳），耳蝸發(fā)育不良Ⅲ型3例（1例左耳，2例右耳），腦膜炎耳蝸骨化1例（雙耳），蝸型耳硬化癥伴耳蝸骨化1例（左耳），大前庭水管綜合征1例（左耳）。耳蝸畸形分類方法采用2017年Sennaroglu的最新分類方法[5]。

1.2 顳骨CT掃描儀器及掃描參數(shù)

Image United 64排螺旋CT進(jìn)行顳骨CT掃描，成人掃描時采用的管電壓和電流分別為120kV、250mAs，兒童掃描時采用的管電壓和電流分別為80kV、120mAs，測量圖像的重建層厚為0.6mm。窗寬2600，窗位500，掃描基線定位于眶聽線并與之平行。所有掃描全部為解放軍總醫(yī)院影像科醫(yī)師操作進(jìn)行。

1.3 顳骨影像原始數(shù)據(jù)Otoplan軟件重建及蝸管測量

1.3.1 顳骨影像原始數(shù)據(jù)Otoplan軟件重建

將患者顳骨CT的dicom數(shù)據(jù)導(dǎo)入Otoplan程序，選擇患者影像，進(jìn)行重建。首先在軸位層面將影像調(diào)整至耳蝸蝸軸層面（圖1-A），將十字中心移動至底轉(zhuǎn)蝸軸中心（圖1-A），旋轉(zhuǎn)紅線使其在軸位和冠狀位與底轉(zhuǎn)平行且過圓窗中心（圖1-A，圖1-B），調(diào)整藍(lán)線使其在斜冠狀位與圓窗中點(diǎn)平行（圖1-C）。

圖1 Otoplan軟件顳骨CT重建層面Fig.1 CT Multiplanar Reconstruction of temporal bone with Otoplan

1.3.2 Otoplan軟件下耳蝸參數(shù)的測量及蝸管長度計算

重建后選擇耳蝸參數(shù)測量，首先測量從圓窗膜中點(diǎn)經(jīng)蝸軸到相對外側(cè)壁的最遠(yuǎn)距離（圖2-A，圖2-C綠色標(biāo)記），測得耳蝸底轉(zhuǎn)直徑，測量耳蝸底部到蝸軸頂端的距離得到耳蝸高度（圖2-A，圖2-B耳蝸頂端紅色標(biāo)記），測量從最內(nèi)到最外標(biāo)記點(diǎn)的距離測得耳蝸寬度（圖2-B，圖2-C藍(lán)色標(biāo)記），通過耳蝸螺旋函數(shù)公式計算出耳蝸蝸管長度，對植入耳蝸電極長度提出建議。

圖2 耳蝸測量參數(shù)定位示意圖Fig.2 Cochlear measurement parameters

1.4 耳蝸手術(shù)中電極植入情況

結(jié)合耳蝸蝸管長度預(yù)測結(jié)果，根據(jù)術(shù)中電極是否完全植入，評估預(yù)測的準(zhǔn)確性。對于特殊病例術(shù)中先通過試探電極探測耳蝸，最終確定植入電極大小。

2 結(jié)果

根據(jù)術(shù)前Otoplan軟件預(yù)測電極長度，12例患者能夠完全植入電極（表1），其中1例耳蝸骨化的患者（圖3），計算蝸管長度分別為左側(cè)30.4mm和右側(cè)34.1mm，通過測算其實(shí)部骨化長度左側(cè)2.9mm和右側(cè)4.5mm，考慮左側(cè)可植入24mm電極，術(shù)中劃開圓窗電極不可植入，沿潛在蝸管磨出4mm深的管腔才找到具有空腔的蝸管，24mm電極順利全部植入。未能完成預(yù)測長度電極植入的耳蝸骨化患者有雙側(cè)腦膜炎病史，Otoplan重建結(jié)果提示雙側(cè)耳蝸底轉(zhuǎn)圓窗起始部骨化（圖4），計算雙側(cè)蝸管長度為左側(cè)32mm和右側(cè)32.1mm，通過測算起始部骨化長度為左側(cè)6.5mm和右側(cè)5.5mm，預(yù)估雙側(cè)可植入21mm電極，根據(jù)術(shù)中試探電極測量情況，患者雙側(cè)耳蝸實(shí)際植入長度為左側(cè)13.5和右側(cè)15.5mm，故選取MED-el短電極完成雙側(cè)植入，左側(cè)15mm電極部分植入，右側(cè)15mm電極完全植入。

表1 Otoplan預(yù)測電極與耳蝸植入情況Table 1 Otoplan Predicts Electrode and Cochlear Implantation

圖3 蝸型耳硬化伴圓窗及耳蝸底轉(zhuǎn)起始處骨化（紅色箭頭所示位置）Fig.3 Otoscelerosis with ossification of round window and basal turn

圖4腦膜炎患者圓窗及耳蝸底轉(zhuǎn)起始處骨化（紅色箭頭所示位置）Fig.4 Ossification of round window and basal turn

3 討論

隨著人工耳蝸手術(shù)的發(fā)展，越來越多的學(xué)者關(guān)注對耳蝸內(nèi)精細(xì)結(jié)構(gòu)的保護(hù)[6,7]，選擇適合長度的電極植入是其中一個重要因素。電極的長短取決于患者耳蝸蝸管的長度、耳蝸內(nèi)是否骨化等情況，而不同患者的耳蝸蝸管長度有著個體化差異，因此，耳蝸蝸管的長度測量顯得尤為重要，尤其是對于一些耳蝸存在畸形或骨化的患者。既往，術(shù)前預(yù)測人工耳蝸植入電極主要通過顳骨CT，對耳蝸的大小、耳蝸畸形程度進(jìn)行大體評估。顳骨CT是觀察內(nèi)耳結(jié)構(gòu)的最主要方式，然而常規(guī)顳骨軸位CT并非沿內(nèi)耳結(jié)構(gòu)的幾何軸線掃描，因此在判斷耳蝸形態(tài)上存在著一定挑戰(zhàn)。隨著高分辨率CT可以滿足各項同性的要求，使用重建技術(shù)可以在保留圖像分辨率的基礎(chǔ)上重建出所需觀察結(jié)構(gòu)的任意層面，國內(nèi)已有相關(guān)文獻(xiàn)報道采用雙斜位影像重建[8]，實(shí)現(xiàn)了顳骨內(nèi)不同結(jié)構(gòu)的全程顯示，相對于軸位和冠狀位圖像，重建圖像對于內(nèi)耳結(jié)構(gòu)的顯示更加清晰和直觀。通過影像重建對耳蝸進(jìn)行測量，主要需要構(gòu)建測量的標(biāo)準(zhǔn)層面，既往采用影像重建的方式對耳蝸的形態(tài)進(jìn)行測量，但是重建未充分顯示耳蝸底轉(zhuǎn)[9]，且測量耳蝸高度的基線并非真正耳蝸底轉(zhuǎn)的基線，故與真實(shí)值仍存在一定誤差。筆者前期通過CT原始數(shù)據(jù)，構(gòu)建三個標(biāo)準(zhǔn)層面（耳蝸底轉(zhuǎn)層面、耳蝸底轉(zhuǎn)長軸層面、耳蝸中軸層面）對耳蝸大小進(jìn)行檢測，與Otoplan的測量層面一致。顳骨CT影像重建雖然可以較便捷、直觀的觀察內(nèi)耳形態(tài)結(jié)構(gòu)，然而該方法并不能直接測量耳蝸的蝸管長度，即無法為術(shù)者提供直觀的電極植入長度預(yù)測，為此，許多團(tuán)隊開展了針對蝸管長度測量的研究：Ketten團(tuán)隊最早應(yīng)用阿基米德和等角螺旋模型計算耳蝸盤曲模式探索耳蝸重建[3]；2006年，Escude團(tuán)隊[4]應(yīng)用耳蝸底轉(zhuǎn)的長徑A、短徑B和耳蝸高度H建立了耳蝸螺旋函數(shù)公式（spiral function），結(jié)合植入深度計算電極植入長度；隨后Alexiades團(tuán)隊[10]認(rèn)為耳蝸蝸管長度線性依賴于底轉(zhuǎn)長度，在結(jié)合Escude耳蝸螺旋函數(shù)公式的基礎(chǔ)上應(yīng)用耳蝸底轉(zhuǎn)的長徑，計算了耳蝸蝸管長度。Schurzig等[11]應(yīng)用μCT結(jié)合10例顳骨標(biāo)本，評估了5種不同耳蝸盤曲數(shù)學(xué)模型，該研究認(rèn)為耳蝸樣條曲線重建（Spline curved reconstruction）最精準(zhǔn)的反應(yīng)了耳蝸的盤曲結(jié)構(gòu)并能準(zhǔn)確的測量耳蝸的長度。本研究Otoplan基于影像重建結(jié)合耳蝸螺旋函數(shù)公式，對13例（14耳）耳蝸植入患者術(shù)前耳蝸大小進(jìn)行預(yù)測，其中12例能夠在術(shù)前準(zhǔn)確預(yù)測植入電極長度。

本研究通過Otoplan軟件，可以清楚的觀察耳蝸底轉(zhuǎn)、耳蝸蝸軸結(jié)構(gòu)以及耳蝸的外形輪廓，準(zhǔn)確判斷了患者的耳蝸形態(tài)。通過影像重建可以觀察常規(guī)CT檢測中容易忽略的某些異常，例如耳蝸部分骨化的蝸管內(nèi)改變。以本研究中的腦膜炎耳蝸骨化患者為例，原始顳骨CT（圖5）沒有看到明顯的耳蝸骨化情況，但從重建的影像中可以清晰的觀察到耳蝸底轉(zhuǎn)起始部骨化（圖4-C），從而避免漏診這例耳蝸骨化的患者在術(shù)前準(zhǔn)確評估了耳蝸植入的困難。這種情況的出現(xiàn)可能與常規(guī)CT檢測的角度和層厚有關(guān)，而影像重建后可以在不同角度觀察同一部位的變異，提高術(shù)前評估的準(zhǔn)確性。CT對于密度較低的硬化灶顯影不佳，本研究中一例圓窗處耳蝸骨化患者結(jié)合測量硬化灶長度分析預(yù)測電極長度，然而其結(jié)果明顯大于術(shù)中實(shí)際電極長度，提示對于耳蝸骨化等特殊患者除評估CT外，還應(yīng)對患者的核磁T1加權(quán)像、T2加權(quán)像以及內(nèi)耳水成像進(jìn)行充分評估。

圖5腦膜炎耳蝸骨化患者原始CTFig.5 Original CT scan of patient with cochlear ossification after meningitis

4 結(jié)論

應(yīng)用Otoplan軟件對耳蝸進(jìn)行影像重建結(jié)合耳蝸螺旋函數(shù)公式計算，可以幫助人工耳蝸植入候選者進(jìn)行植入電極選擇的預(yù)測，且具有一定準(zhǔn)確性，然而對于耳蝸骨化等特殊病例還應(yīng)結(jié)合包括核磁共振在內(nèi)的多種檢測方法進(jìn)行綜合評估分析。