MSCT評估人工耳蝸植入術后電極形態(tài)及位置的初步研究

袁麗瓊，牟肖霖，肖亮

1995年美國醫(yī)學會和美國耳鼻咽喉-頭頸外科學院推薦將人工耳蝸植入術(cochlear implant，CI)作為重度感音神經(jīng)性聽力損失患者的一種標準治療手段[1-2]。我國每年有近17萬耳聾新生兒，預計每年有超過3萬的新生兒適合進行人工耳蝸植入術；此外，隨著退行性耳聾患者人數(shù)的增長，適合接受人工耳蝸植入術的聽障人群的數(shù)量呈上升趨勢[3]。1995年我國首次開展多通道人工耳蝸植入手術[4]，2000年開始開展人工耳蝸術后評估研究，術后患者的康復效果個體差異明顯。國外多項研究結果表明，人工耳蝸電極植入的位置及深度是影響其術后效果的重要因素。耳蝸X線片可觀察電極對是否完全植入、電極形態(tài)以及電極對數(shù)目等，但對電極位置及耳蝸內(nèi)部結構顯示不清，且對電極植入深度的評估明顯受限。隨著CT設備的升級換代及掃描技術的優(yōu)化，人工耳蝸術后CT檢查逐漸成為復雜性CI及存在術后并發(fā)癥患者的首選檢查方法，其對于電極植入情況、電極植入位置及深度的顯示明顯優(yōu)于X線片。國內(nèi)CI術后CT評估研究多集中在掃描技術的優(yōu)化、對線性植入深度和電極位置的評估等方面。本研究通過MSCT高分辨率掃描圖像及三維重建方法評估人工耳蝸術后電極的位置、形態(tài)、線性及角度植入深度和電極-蝸軸間距離等，探討電極角度植入深度相關影響因素和電極-蝸軸距離與臨床聽反應閾值之間的相關性，并首次提出利用多元線性回歸模型來預估人工耳蝸角度植入深度，旨在為人工耳蝸植入術前確定電極線性植入深度提供新的影像學依據(jù)。

材料與方法

1.臨床資料

將2015年1月-2017年11月本院29例因重度或極重度感音性耳聾而行人工耳蝸植入的患者納入研究。其中男20例，女9例；年齡8個月～37歲，平均6.7歲。共植入33耳，左耳6，右耳27；植入電極類型：Standard型19耳，F(xiàn)LEXsoft型7耳，F(xiàn)LEX28型7耳。病因包括先天聾18例，大前庭水管綜合征7例，內(nèi)耳畸形2例(不完全分隔II型)，藥物毒性耳聾1例，合并腦白質(zhì)病1例。所有患者無人工耳蝸植入的禁忌證，術前行臨床聽力學評估及影像學評估(雙耳CT掃描及MR內(nèi)耳水成像)。

聽反應閾值(threshord of hearing reaction，THR)：采用Med-EL人工耳蝸公司提供的診斷界面盒(diagnostic interface box，DIB)及CI.STUDIO+2.0軟件進行人工耳蝸調(diào)試，記錄植入者術后開機時聽反應閾值，由植入者可聽到的最小聲音時所給電荷量(單位為qu)來表示，電荷量為THR值與脈寬乘積，人工耳蝸開機調(diào)試時脈寬是固定參數(shù)，故用電荷量來反映聽反應閾值。

2.CT檢查方法

使用Toshiba Aquillion One 64排CT機。掃描基線與聽眶上線平行，掃描范圍自乳突尖至耳蝸信號接收器植入處上緣。掃描參數(shù)：管電壓140～150 kV，管電流150 mA，矩陣512×512，轉(zhuǎn)速0.5 s/r，螺距0.75，視野240 mm×240 mm。將掃描數(shù)據(jù)進行圖像重建，重建層厚0.5 mm，層間隔0.5 mm。

3.圖像后處理

將所有圖像傳輸至Philips EBW工作站，使用多平面重組(multiplanar reformation，MPR)、斜面重組(oblique-planar reformation，OPR)、最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)及容積密度投影(volume intensity projection，VIP)技術進行圖像后處理。主要操作步驟：選擇骨函數(shù)圖像將OPR定位線的水平線平行于多通道人工耳蝸蝸底電極(圖1a)，在斜矢狀面圖像上將定位線的垂直線平行于蝸軸(圖1b)；將所得斜冠狀面圖像(圖1c)進行上下層面的滑動觀察。

4.圖像分析和數(shù)據(jù)測量

綜合各組圖像，觀察電極植入的位置、形態(tài)及植入情況，包括電極是否全部植入、電極植入位置(鼓階或前庭階)、電極走行形態(tài)(有無打折、纏繞)等；在VIP圖像上(圖1d)觀察電極植入圈數(shù)及電極對數(shù)目(將蝸頂-蝸底電極對依次標記為1～12)。

線性植入深度(linear insertion depth，LID)測量：斜冠狀面圖像能清晰顯示耳蝸底轉(zhuǎn)電極，測量最后一個電極對(第12電極對)尾端至圓窗中心的距離D(圖2a)，LID=電極長度+D；不同類型電極長度如圖所示(圖2b)；FLEX28電極長度為23.1 mm；FLEXsoft型電極與Standard型電極材料不同，但其線性長度一致，均為26.4 mm[5]。

圖1 人工耳蝸電極植入術后CT三維重組圖像。a)橫軸面圖像，定位線的水平線(紅線)平行于多通道人工耳蝸蝸底電極；b)斜矢狀面圖像，定位線的垂直線(黃線)平行于蝸軸；c)斜冠狀面圖像，由圖a和圖b即可得圖c，可完整顯示植入電極圖像；d)VIP圖像，清晰顯示電極對數(shù)目。 圖2 LID測量方法。a)斜冠狀面圖像，圓窗顯示清晰，測量最后一個電極至圓窗中心的距離D；b)不同類型電極示意圖，顯示電極長度和電極對間距。

圖3 在斜冠狀面圖像上進行數(shù)據(jù)測量。a)耳蝸底轉(zhuǎn)直徑A的測量方法；b)耳蝸底轉(zhuǎn)周長的測量方法；c)為圓窗與第1電極對的夾角(θ角)的測量方法；d)各電極至蝸軸中心距離的測量方法。

耳蝸底轉(zhuǎn)直徑及周長測量方法[5-6]：在斜冠狀面圖像上進行測量，底轉(zhuǎn)直徑(A)為自圓窗中心點經(jīng)蝸軸中心到耳蝸外側壁之間的距離(圖3a)，從圓窗中心開始沿耳蝸底轉(zhuǎn)外側壁勾畫曲線得到底轉(zhuǎn)周長(R)測量值(圖3b)。

角度植入深度測量：將斜冠狀面圖像的層厚調(diào)整至3～4 mm，電極對即可全部顯示，確定電極植入圈數(shù)，經(jīng)圓窗中心至蝸軸中心連線為0°刻度線，此線與第1電極對到蝸軸中心連線的夾角為θ角(圖3c)。根據(jù)電極植入圈數(shù)及θ角計算1號電極對的角度植入深度(表1)，即為電極的最終植入深度[7]。

電極與蝸軸之間的距離(圖3d)：在斜冠狀面上確定蝸軸中心點，分別測量蝸軸中心至各電極對中心的距離(E)，即為電極至蝸軸的距離[6]。

表1 電極角度植入深度的計算方法

5.統(tǒng)計學分析

使用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析。不同性別、植入耳側和年齡組間電極及耳蝸測量數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布者采用兩獨立樣本t檢驗，不符合正態(tài)分布者則采用U檢驗。數(shù)據(jù)間的相關性分析采用Pear-son法(采用相關系數(shù)r或決定系數(shù)R2表示，其值越接近1，說明相關性越好)。對角度植入深度的影響因素的分析采用線性回歸分析。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

表3 不同分組間耳蝸和電極相關指標的測量結果及比較

注：a采用兩獨立樣本t檢驗；b采用U檢驗。

圖4 相關性分析散點圖。a)顯示角度植入深度與線性植入深度呈線性正相關；b)顯示角度植入深度與耳蝸底轉(zhuǎn)直徑及周長呈線性負相關；c)顯示角度植入深度與耳蝸底轉(zhuǎn)直徑及周長呈線性負相關；d)顯示電極-蝸軸距離(E)與臨床調(diào)機聽反應閾值呈線性正相關關系。

結 果

1.人工耳蝸植入術情況

所納33耳人工耳蝸植入術后植入電極對數(shù)目均為12對，電極植入圈數(shù)為1.0～2.5圈；人工耳蝸重建圖像能清晰顯示電極是否全部植入，電極打折、纏繞及位置異常；本研究電極全部植入，電極位于鼓階者216對(55%)，不確定電極對數(shù)為180對(45%)。

2.耳蝸相關參數(shù)的測量

本研究中所有患者的人工耳蝸電極角度植入深度、線性植入深度、耳蝸底轉(zhuǎn)直徑(A值)、耳蝸底轉(zhuǎn)周長(R值)見表2。不同性別、植入耳側及年齡(≤3歲及>3歲)組間電極及耳蝸測量數(shù)據(jù)及統(tǒng)計分析結果見表3。不同性別組間角度植入深度比較，女性組略大于男性組，組間差異具有統(tǒng)計學意義(t=2.516，P=0.018)；其余測量指標的組間差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

表2 耳蝸相關參數(shù)測量結果

3.電極角度植入深度的影響因素分析

全組(n=33)角度與線性植入深度之間呈線性相關(圖4a)，相關系數(shù)R2=0.328(P=0.001)。電極角度植入深度與耳蝸底轉(zhuǎn)直徑之間呈高度線性相關(圖4b)，相關系數(shù)R2=0.437(P<0.001)。角度植入深度與耳蝸底轉(zhuǎn)周長之間相關性較弱(圖4c)，R2=0.170(P=0.017)。

對角度植入深度(Y)與其相關因素進一步進行多元線性回歸分析。因耳蝸底轉(zhuǎn)直徑與周長之間可能存在線性相關，故自變量中剔除耳蝸底轉(zhuǎn)周長；此外模型中不同性別組間差異具有顯著性，故自變量中將性別剔除。最終將線性植入深度(X1)及耳蝸底轉(zhuǎn)直徑(X2)納入回歸方程，所擬合的多元線性回歸方程為Y=725.863+20.317X1-67.537X2(P<0.001)。

4.電極至蝸軸距離與臨床調(diào)機THR的相關性

33例患者共植入300對電極，有6對電極對阻抗值偏高，電極處于關閉狀態(tài)，故未納入數(shù)據(jù)中，對其余390對電極與蝸軸之間的距離(E)與臨床調(diào)機THR進行相關性分析，結果顯示兩者呈正相關關系(圖4d)，相關系數(shù)R2=0.013(P=0.026)。

討 論

感音性耳聾的病因包括先天遺傳缺陷、傳染病(如風疹和腦膜炎)、過度聲音刺激、某些藥物(如卡那霉素等)、自身免疫性疾病、基因病變、內(nèi)分泌疾病及衰老等[8-9]。依據(jù)神經(jīng)可塑性原則，對于先天性耳聾的嬰幼兒患者，植入年齡以小于3歲半為宜[10]。Bruijnzeel等[11]報道年齡<12個月的嬰幼兒在接受人工耳蝸植入術后具有良好的聽覺感知及言語可懂評分，與正常幼兒的發(fā)育進程基本一致。中華醫(yī)學會《人工耳蝸植入工作指南》中提出人工耳蝸植入的患兒年齡可降低至6個月。本研究中患兒的年齡為8個月～37歲，符合指南中提出的植入年齡段。

CI術后影像學檢查包括耳蝸X線片及耳部CT掃描，目前普遍認為當耳蝸X線片不能清晰顯示人工耳蝸電極的形態(tài)、術后并發(fā)癥、電極顯示異常及存在耳蝸畸形的患者應選用CT檢查。國內(nèi)多篇研究報道證實高分辨率CT掃描及三維重組技術對人工耳蝸植入術后的評估明顯優(yōu)于X線片[12-16]。亦有研究者指出平板CT、錐體束CT及Micro-CT對評估人工耳蝸術后改變具有一定的價值[7,17-18]，但這些設備造價及檢查費用昂貴，不利于臨床推廣應用。據(jù)報道人工耳蝸植入術后一周內(nèi)電極容易發(fā)生移位[19-20]；因此，CI術后一周內(nèi)行耳部CT掃描具有其獨特的臨床價值。

電極植入位置及深度是影響CI術后效果的重要因素。植入電極的位置位于鼓階者術后言語識別評分要高于位于前庭階者[21-22]。電極植入耳蝸角度超過208°后，植入深度每增加10°，CNC(言語識別)評分增加0.6%[23]；且電極角度植入深度用來估計電極植入深度較線性植入深度更具參考價值[24-26]。本研究中對電極的角度和線性植入深度均進行了分析，并對角度植入深度的影響因素進行相關性分析。植入電極產(chǎn)品均為MED-EL，電極植入圈數(shù)為1.0～2.5，電極角度植入深度為443°～762°，耳蝸底轉(zhuǎn)直徑為7.8～11.0 mm，耳蝸底轉(zhuǎn)周長為21.2～28.8 mm，與文獻報道基本相符[5-6,27-28]。對角度植入深度的相關影響因素進行分析，結果顯示女性組中角度植入深度大于男性組，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，與Franketrieger等[5]報道的結果基本相符。角度植入深度與線性植入深度、耳蝸底轉(zhuǎn)直徑及周長之間均存在線性相關關系，但相關系數(shù)值較文獻報道小，可能與電極類型、植入手法、路徑及植入深度的不同有關。

本研究中首次提出采用多元線性回歸模型，建立擬合回歸方程用于評估人工耳蝸角度植入深度。依據(jù)Stakhovskaya等[29]所提出的內(nèi)耳結構及頻率分布表，如蝸軸盤旋角度540°處螺旋神經(jīng)節(jié)的頻率范圍為283～400 Hz，盤旋角度720°處螺旋神經(jīng)節(jié)的對應頻率為20～172 Hz。對比術前殘余聽力大小來確定最佳角度植入深度，利用人工耳蝸術前耳部高分辨率CT掃描測量耳蝸底轉(zhuǎn)直徑A，再依據(jù)多元線性回歸方程來預估術中線性植入深度，從而有效保留患者低頻殘余聽力，避免過深的植入而導致殘余聽力的損傷，過淺植入而致頻率范圍覆蓋不夠、術后聽力效果不佳。采用多元線性回歸方程的方法來估計電極角度植入深度，國內(nèi)外文獻未見報道，為本研究的創(chuàng)新之處。

電極-蝸軸間距離(E)：本研究結果顯示E值與THR呈正相關(r=0.113，P=0.026)，與Davis等[30]的研究結果(r=0.058，P=0.289)不一致。筆者認為可能與對E值的測量方法不一致有關，Davis研究中綜合分析了CI術前及術后的CT掃描圖像并利用計算機軟件輔助測量，其結果誤差較小。此外，本研究中患者近半數(shù)為小于3歲的幼兒，對其術后進行聽閾評估多采用游戲法測聽，其結果可能存在一定的誤差。因此，對電極-蝸軸間距離與聽反應閾值之間的相關性尚有待進一步研究。

隨著CT技術的不斷發(fā)展，高端及超高端CT設備的使用，掃描方案的不斷優(yōu)化；人工耳蝸技術日臻完善，作者堅信越來越多的聽障人士將獲得人工耳蝸植入而重返有聲世界；在今后研究中，可選用高端CT設備并優(yōu)化掃描方案從而達到精確評估電極植入位置，同時建立大量CI術后患者植入深度等信息的大數(shù)據(jù)庫，完善多元線性回歸模型，從而可對CI術前手術方案的制訂(如人工耳蝸植入深度及電極材料的選擇)提供一定的參考。本研究中的不足之處：首先，樣本量較少，僅納入了29例人工耳蝸植入術后患者，且男女比例不均衡；其次，本組數(shù)據(jù)中植入耳蝸產(chǎn)品單一，均為MED-EL，在今后研究中應進行大樣本及多產(chǎn)品人工耳蝸的相關研究。

人工耳蝸植入術后高分辨率CT掃描及三維圖像重組能夠清晰地顯示植入電極的位置、形態(tài)、數(shù)目及內(nèi)耳結構，可作為人工耳蝸植入術后評估及遠期復查的重要手段。耳蝸大小及線性植入深度對人工耳蝸電極角度植入深度有預估作用，對于人工耳蝸植入術患者手術方案的制訂及電極材料的選擇具有一定參考價值。