Methodik der Evaluation perimodiolärer CI-Elektrodenträger im Felsenbeinmodell

Zusammenfassung

Hintergrund: Die Cochlea Implantation hat sich zur Methode der Wahl zur Behandlung der Taubheit bei Kindern und Erwachsenen entwickelt. In den letzten Jahren wird die Indikation zunehmend auf Patienten mit Restgehör ausgeweitet. Darüber hinaus verspricht eine bilaterale CI-Versorgung zusätzlichen Nutzen für die Patienten. Durch die Entwicklung neuer CI-Elektrodenträger, besonders der perimodiolären CI-Elektrodenträger, sollen die Ergebnisse bei Patienten weiter verbessert werden. Neben den rein funktionellen Aspekten bei der Entwicklung neuer CI-Elektrodenträger müssen diese jedoch auch Sicherheitsanforderungen genügen, da bekannt ist, dass intracochleäre Schäden, insbesondere der Lamina spiralis ossea, zu einer Degeneration der verbliebenen neuronalen Elemente und zu Narbenbildung oder Verknöcherungen führen können. Deswegen müssen vor der Anwendung bei Patienten alle neu entwickelten CI-Elektrodenträger hinsichtlich eines möglichen Insertionstraumas im Felsenbein getestet werden. Methode: Zur Testung wurden von unserer Arbeitsgruppe verschiedene radiologische, histologische Verfahren angewendet, die im Detail beschrieben werden. Die Darstellung beruht auf den Erfahrungen in der Evaluation von 57 Felsenbeinen. Ergebnisse: Die Kombination einer radiologischen Schnittbildtechnik mit der Darstellung der feinstrukturellen Veränderungen nach Einbettung und Aufarbeitung der implantierten Felsenbeine in Methylacrylat ermöglicht nach unserer Erfahrung eine valide Einschätzung des zu erwartenden Traumas. Um die Schadensfolgen abzuschätzen, sind Elemente der Risikoanalyse nützliche Werkzeuge. Schlussfolgerungen: Nach unseren Ergebnissen sollte die Evaluation neuer CI-Elektrodenträger im humanen Felsenbein unter Sicherheitsaspekten immer neben radiologischen Verfahren auch eine feingewebliche Darstellung der intracochleären Strukturen bei in situ liegendem Elektrodenträger beinhalten.

Abstract

Background: Cochlear implants (CI) are the established treatment for cochlear deafness. Recently, indications for cochlear implantation have been expanded to include severely hearing-impaired patients. The use of bilateral implants seems to provide additional benefit. Moreover, new electrode designs, i. e. perimodiolar electrode arrays, aim at improving benefit for patients. However, in addition to providing functional improvements, modern electrode array development must also address safety aspects, because damage to the cochlear morphology (especially the osseous spiral lamina) may lead to degeneration of residual neuronal structures and bony obliteration or scarring within the cochlear ducts. Methods: Therefore, insertion trauma of the newly developed electrode arrays in human temporal bones must be evaluated before applied to patients. Several methods for testing electrode location and intracochlear trauma are described. Results: Combining cross-sectional imaging, histological analysis and elements of risk-assessment valid information about trauma and possible consequences for use in patients can be determined, based on our experience in 57 temporal bones. Conclusions: Following our results, safety studies with prototype electrode arrays should, in addition to radiological examination, always include careful histomorphological evaluation.

Schlüsselwörter

CI-Elektrodenträger - Evaluation - Felsenbein - Trauma

Key words

CI electrode arrays - evaluation - human temporal bones - trauma

Literatur

• 1 NIH Consensus Conference . Cochlear implants in adults and children.  JAMA. 1995;  274(24) 1955-1961
• 2 Klenzner T, Stecker M, Marangos N, Laszig R. Zur Indikationserweiterung des „cochlear-implant” Freiburger Ergebnisse bei Patienten mit Resthörigkeit.  HNO. 1999;  47(2) 95-100
• 3 Helms J, Muller J, Schon F. Bilateral cochlear implantation, experiences and perspectives.  Otolaryngol Pol. 2004;  58(1) 51-52
• 4 Richter B, Jaekel K, Aschendorff A, Laszig R. Cochlear position of a perimodiolar electrode array prototype during implantation and explantation - a fluoroscopic study.  Eur Arch Oto-Rhino-Laryngol. 1999;  256 105
• 5 Husstedt H, Aschendorff A, Richter B, Laszig R, Schumacher M. Nondestructive three-dimensional analysis of electrode to modiolus proximity.  Otol Neurotol. 2002;  23(1) 49-52
• 6 Richter B, Aschendorff A, Lohnstein P, Husstedt H, Nagursky H, Laszig R. The Nucleus Contour™ electrode array: A radiological and histological study.  Laryngoscope. 2001a;  111(3) 508-514
• 7 Richter B, Jaekel K, Aschendorff A, Marangos N, Laszig R. Cochlear structures after implantation of a perimodiolar electrode array.  Laryngoscope. 2001b;  111(5) 837-843
• 8 Richter B, Aschendorff A, Lohnstein P, Husstedt H, Nagursky H, Laszig R. Clarion 1.2 standard electrode array with partial space-filling positioner: radiological and histological evaluation in human temporal bones.  J Laryngol Otol. 2002;  116(7) 507-513
• 9 Aschendorff A, Klenzner T, Richter B, Kubalek R, Nagursky H, Laszig R. Evaluation of the HiFocus electrode array with positioner in human temporal bones.  J Laryngol Otol. 2003;  117(7) 527-531
• 10 Djourno A. Excitation induite localisée à distance.  CR Sciences. 1953;  236 2337-2338
• 11 Zöllner F, Keidel W D. Gehörvermittlung durch elektrische Erregung des Nervus acusticus.  Arch Klein Exp Ohr-Nas-Kehlk-Heilk. 1963;  181 216-223
• 12 Jaekel K, Richter B, Laszig R. Die historische Entwicklung der Cochlea-Implantate - von Volta bis zur mehrkanaligen intracochleären Stimulation.  Laryngo-Rhino-Otol. 2002;  81(9) 649-658
• 13 Doyle J H, Doyle J B, Turnbull F M. Electric stimulation of the eighth cranial nerve.  Arch Otolaryngol. 1964;  80 388-391
• 14 Beck C, Michler H. Feinstrukturelle und histochemische Veränderungen an den Strukturen der Cochlea beim Meerschweinchen nach dosierter Reintonbestrahlung.  Arch Ohren Nasen Kehlkopfheilkd. 1960;  174 496-567
• 15 Beck C, Krahl P. Experimentelle und feingewebliche Untersuchungen über die Ototoxitität von Kanamycin.  Arch Ohren Nasen Kehlkopfheilkd. 1962;  179 594-610
• 16 Schuknecht H F. Techniques for study of cochlear function and pathology in experimental animals (Development of the anatomical frequency scale for the cat).  Arch Otolaryngol. 1953;  58 377-397
• 17 Spillmann T, Dillier N. Round window cochlear implant. In: Schindler RA, Merzenich MM (Hrsg). Cochlear Implants. Based on the 10th Anniversary Conference on Cochlear Implants 1983 in San Francisco. New York; Raven Press 1985: 157
• 18 Fraysse B, Soulier M J, Urgell H, Levy P, Furia F, Defrennes V. Extracochlear implantation: Technique and results.  Ann Otol Rhinol Laryngol. 1987;  128(suppl.) 111-113
• 19 Fourcin A J, Rosen S M, Moore B C, Douek E E, Clarke G P, Dodson H, Bannister L H. External electrical stimulation of the cochlea: Clinical, physiological, speech-perceptual and histological findings.  Br J Audiol. 1979;  13(3) 85-107
• 20 Banfai P, Kubik S, Hortmann G. Our extra-scalar operating method of cochlear implantation (experience with 46 cases).  Acta Otolaryngol (Stockh.). 1984;  411(suppl.) 9-12
• 21 Burian K, Hochmair E, Hochmair-Desoyer I, Lessel M R. Designing of and experience with multichannel cochlear implants.  Acta Otolaryngol (Stockh.). 1979;  87 190-195
• 22 Schindler R A, Merzenich M M. Chronic intracochlear electrode implantation: Cochlear pathology and acoustic nerve survival.  Ann Otol. 1974;  83 202-215
• 23 Schindler R A, Bjorkroth B. Traumatic intracochlear electrode implantation.  Laryngoscope. 1979;  89(5 Pt 1) 752-758
• 24 Simmons F B. Cochlear implants.  Arch Otolaryng. 1969;  89 87-92
• 25 Clark G M, Krantz H G, Minas H, Nathar J M. Histopathological findings in cochlear implants in cats.  J Laryngol Otol. 1975;  89 495-504
• 26 Shepherd R K, Pyman B C, Clark G M, Webb R L. Banded intracochlear electrode array: Evaluation of insertion trauma in human temporal bones.  Ann Otol Rhinol Laryngol. 1985;  94 55-59
• 27 Kennedy D W. Multichannel intracochlear electrodes: Mechanism of insertion trauma.  Laryngoscope. 1987;  97 42-49
• 28 Johnsson L, House W F, Linthicum F H. Bilateral cochlear implants: Histological findings in a pair of temporal bones.  Laryngoscope. 1979;  89 759-762
• 29 Clark G M, Shepherd R K, Franz B K, Dowell R C, Tong Y C, Blame P J, Webb R L, Pyman B C, McNaughtan J, Bloom D M, Kakulas B A, Siejka S. The histopathology of the human temporal bone and auditory central nervous system following cochlear implantation in a patient (correlation with psychophysics and speech perception results).  Acta Otolaryngol (Stockh.). 1988;  448(suppl.) 1-65
• 30 Jackler R K, Leake P A, McKerrow W S. Cochlear implant revision: The effects of reimplantation on the cochlea.  Ann Otol Rhinol Laryngol. 1989;  98 813-820
• 31 Saeed S R, Ramsden R T, Hartley C, Woolford T J, Boyd P. Cochlear reimplantation.  J Laryngol Otol. 1995;  109 980-985
• 32 Laszig R, Marangos N. Cochlear Implants - Heutiger Stand.  HNO Praxis heute. 1998;  18 40-67
• 33 Xu J, Xu S A, Cohen L T, Clark G M. Cochlear view: Postoperative radiography for cochlear implantation.  Am J Otol. 2000;  21(1) 49-56
• 34 Gstoettner W, Plenk H, Franz P, Hamzavi J, Baumgartner W, Czerny C, Ehrenberger K. Cochlear implant deep electrode insertion: Extent of insertional trauma.  Acta Otolaryngol (Stockh.). 1997;  117(2) 274-277
• 35 Saunders E, Tykocinski M, Briggs R, Cohen L, Cowan R. Application of a risk management model to the developement of perimodiolar electrode arrays. Proceedings of 5th European Symposium on Paediatric Cochlear Implantation Antwerpen 2000. 79
• 36 Spoendlin H. Anatomisch-pathologische Aspekte der Elektrostimulation des ertaubten Innenohres.  Arch Otolaryngol. 1979;  223 1-75
• 37 Fayad J, Linthicum F H, Galey F R, Otto S R, House W F. Cochlear implants: Histopathologic findings related to performance in 16 human temporal bones.  Ann Otol Rhinol Laryngol. 1991;  100 807-811
• 38 Documenta Geigy .Exakte Vertrauensgrenzen für p. Wissenschaftliche Tabellen, 7. Auflage. Stuttgart; Thieme 1975: 85 ff.
• 39 AS/NZS 4360. Joint standards Australia/Standards New Zealand Commitee: Risk Management. Strathfield; Standards Association of Australia 1999
• 40 Otte J, Schuknecht H F, Kerr A G. Ganglion cell populations in normal and pathological human cochleae. Implications for cochlear implantation.  Laryngoscope. 1978;  88 1231-1246
• 41 Linthicum F H, Anderson W. Cochlear implantation of totally deaf ears (histologic evaluation of candidacy).  Acta Otolaryngol (Stockh.). 1991;  111 327-331
• 42 Blamey P. Are spiral ganglion cell numbers important for speech perception with a cochlear implant?.  Am J Otol. 1997;  18(6 suppl.) 11-12
• 43 Nadol J B, Young Y S, Glynn R J. Survival of spiral ganglion cells in profound sensorineural hearing loss: Implications for cochlear implantation.  Ann Otol Rhinol Laryngol. 1989;  98(6) 411-416