Prototyp zur automatisierten 3D-Schliffpräparation des Felsenbeins: Untersuchungen zur Systemgenauigkeit

Einleitung:

Die Schliffpräparation des Felsenbeins ist eine eindrucksvolle, aber überaus zeitaufwändige Methode zur Visualisierung der cochleären Anatomie einschließlich der Lagebeziehung zu eingebrachten Cochlea-Implantat (CI)-Elektroden. Eine isotrope Abbildung (gleiche Auflösung in alle 3 Dimensionen) war bislang nicht möglich. Ziel der Arbeit ist die Konstruktion eines teilautomatischen Präparationssystems mit einer isotropen Auflösung < = 20 µm.

Material und Methoden:

Es wurde mithilfe einer CNC-Fräse, eines Hochpräzisionshubtisches und eines Digitalmikroskops ein Prototyp zur automatischen Schliffpräparation aufgebaut. Zur Systemvalidierung wurden die Wiederholgenauigkeit für die x-/y-Positionierung und die Abtragsgenauigkeit in z-Richtung in je 100 Iterationen ermittelt. Außerdem wurde die Zeit zur Anfertigung von 1000 sukzessiven Schliffbildern an einem repräsentativen Cochleapräparat gemessen.

Ergebnisse:

Mit der Implementierung des Systems ist der prinzipielle Proof of Feasibility erbracht worden. Die Wiederholgenauigkeit in x- und y-Richtung lag bei 2,3 ± 3,1 µm sowie in z-Richtung bei 2,84 ± 4,8 µm. Der Zeitbedarf pro Schliffbild liegt für eine teilautomatisierte Bearbeitung bei ca. 47 s pro Bild und bei einer Gesamtzeit von 14 Stunden für das komplette Präparat.

Schlussfolgerung:

Es wurde erfolgreich ein teilautomatisiertes System zur sukzessiven Aufarbeitung epoxideingebetteter Felsenbeinpräparate aufgebaut. Hieraus resultiert eine erhebliche Verbesserung der resultierenden Abbildung in z-Richtung bei gleichzeitig deutlich verkürzter Bearbeitungszeit. Im nächsten Entwicklungsschritt soll der Prozess vollständig automatisiert werden; das Ziel ist eine differenziertere Bewertung intracochleärer Schäden als wesentliches Instrument im Rahmen der CI-Elektrodenentwicklung.

Publication History

Publication Date:
23 April 2019 (online)