Erste Anwendungen der optischen Kohärenztomographie (OCT) in der Mittelohrchirurgie

Zusammenfassung

Hintergrund: Die Chirurgie des Mittelohres hat im Laufe der letzten Jahrzehnte einen hohen Entwicklungsstand erreicht. Die Verwendung biokompatibler Materialien bedingt neue Möglichkeiten in der Ossikuloplastik. Die exakte Bemessung zur Auswahl der einzusetzenden Implantate stellt jedoch weiterhin eine Schwierigkeit dar.

Methode: Die optische Kohärenztomographie (OCT) ist ein nicht-invasives bildgebendes Verfahren zur Darstellung von Gewebestrukturen mit einer Auflösung im Mikrometerbereich. Die OCT arbeitet berührungsfrei und erfordert somit keinerlei Kontaktmittel zwischen Applikator und Probe. In der vorliegenden Studie wurde ein optisches Kohärenzinterferometer an ein Operationsmikroskop gekoppelt und bei 5 Stapesplastiken und 5 Tympanoplastiken Typ III zur Bestimmung der zu verwendenden Prothesenlänge eingesetzt.

Ergebnisse: Die Verwendung der OCT erfordert intraoperativ einen Messaufwand von wenigen Sekunden. Die Ankopplung in den Strahlengang eines Operationsmikroskopes sichert eine unproblematische Handhabung. Die Abmessung der Mittelohrstrukturen ist mit einer Auflösung von 30 µm exakt möglich. Die audiologischen postoperativen Ergebnisse zeigen eine gute Schallübertragung.

Diskussion: Die ersten Erfahrungen mit der OCT lassen diese neue Technologie als äußerst interessant für die Ohrchirurgie erscheinen. Verbesserungen des Funktionsmusters werden einen Routineeinsatz in Verbindung mit einem Operationsmikroskop ermöglichen können. Weitere Untersuchungen zur optischen Gewebedifferenzierung mittels OCT werden folgen müssen.

Abstract

Background: Middle ear surgery has reached an advanced stage of development over the last few decades. The use of biocompatible materials offers new possibilities in ossiculoplasty. The exact calculation concerning the length of the implant to be used, however, still poses considerable difficulties and is an additional cause for a remaining air conduction difference or a further surgical intervention.

Methods: Optical coherence tomography (OCT) is a non-invasive imaging procedure for the imaging of tissue structures with a resolution accurate to micrometres. OCT can be operated touch-free and for this reason does not require any means of contact between applicator and sample. In the present study an optical coherence inferometre was coupled to an operating microscope and used in 5 stapedoplasties and 5 tympanoplasties type III in order to determine the length of the prosthesis to be used.

Results: The use of OCT implies an intraoperative measuring time of only a few seconds. The coupling in the optical path of an operating microscope allows trouble-free handling. The measurement of middle ear structures has an accuracy of 30 µm. The postoperative audiological results show a good auditory performance.

Conclusions: Initial experience with OCT indicates that the technology will be extremely interesting for otosurgery. Improvements in functional pattern will enable routine intervention in connection with an operating microscope. Further OCT applications for tissue differentiation will have to follow.

Schlüsselwörter

Mittelohrchirurgie - Intraoperative Bildgebung - Tympanoplastik - Optische Kohärenztomographie - OCT

Key words

Middle ear surgery - Intraoperative imaging - Tympanoplasty - Optical coherence tomography - OCT

Literatur

• 1 Huang D, Swanson E A, Lin C P, Schuman J S, Stinson W G, Chang W, Hee M R, Flotte T, Gregory K, Puliafito C A, Fujimoto J G. Optical coherence tomography.  Science. 1991;  254 1178-1181
• 2 Swanson E A, Huang D, Hee M R, Fujimoto J G, Lin C P, Puliafito C A. High-speed optical coherence domain reflectometry.  Optics Letters. 1992;  17 151-153
• 3 Puliafito C A, Hee M R, Lin C P, Reichel E, Schumann J S, Duker J S, Izatt J A, Swanson E A, Fujimoto J G. Imaging of macular diseases with optical coherence tomography.  Ophthalmology. 1995;  102 217-229
• 4 Hee M R, Izatt J A, Swanson E A, Huang D, Lin C P, Schuman J S, Puliafito C A, Fujimoto J G. Optical coherence tomography of the human retina.  Arch Ophthalmol. 1995;  113 325-332
• 5 Boppart S A, Brezinski M E, Pitris C, Fujimoto J G. Optical coherence tomography for neurosurgical imaging of human intracortical melanoma.  Neurosurg. 1998;  43 1-8
• 6 Tearney G J, Brezinski M E, Southern J F, Bouma B E, Boppart S A, Fujimoto J G. Optical biopsy in human pancreatobiliary tissue using optical coherence tomography.  Digestive Diseases and Sciences. 1998;  43 1193-1199
• 7 Brezinski M E, Tearney G J, Boppart S A, Swanson E A, Southern J F, Fujimoto J G. Optical biopsy with optical coherence tomography: feasibility for surgical diagnostics.  J Surg Res. 1997;  71 32-40
• 8 Tearney G J, Brezinski M E, Southern J F, Bouma B E, Boppart S A, Fujimoto J G. Optical biopsy in human gastrointestinal tissue using optical coherence tomography.  Am J Gastroenterol. 1997;  92 1800-1804
• 9 Tearney G J, Brezinski M E, Southern J F, Bouma B E, Boppart S A, Fujimoto J G. Optical biopsy in human urologic tissue using optical coherence tomography.  J Urol. 1997;  157 1915-1919
• 10 Schmitt J M, Yadlowsky M, Bonner R F. Subsurface imaging of living skin with optical coherence microscopy.  Dermatology. 1995;  191 93-98
• 11 Boppart S A, Bouma B E, Pitris C, Tearney G J, Southern J F, Brezinski M E, Fujimoto J G. Intraoperative assessment of microsurgery with three-dimensional optical coherence microscopy.  Radiology. 1998;  208 81-86
• 12 Tearney G J, Brezinski M E, Bouma B E, Boppart S A, Pitris C, Southern J F, Fujimoto J G. In vivo endoscopic optical biopsy with optical coherence tomography.  Science. 1997;  276 2037-2039
• 13 Boppart S A, Bouma B E, Pitris C, Tearney G J, Fujimoto J G, Brezinski M E. Forward-imaging instruments for optical coherence tomography.  Optics Letters. 1997;  22 1618-1620
• 14 Tearney G J, Boppart S A, Bouma B E, Brezinski M E, Weissman N J, Southern J F, Fujimoto J G. Scanning single mode fiber optic catheter/endoscope for optical coherence tomography.  Optics Letters. 1995;  21 543-545
• 15 Boppart S A, Bouma B E, Pitris C, Southern J F, Brezinski M E, Fujimoto J G. In vivo cellular optical coherence tomography imaging.  Nature Medicine. 1998;  4 861-865
• 16 Heermann J. Autograft tragal and conchal palisade cartilage and perichondrium in tympanomastoid reconstruction.  Ear Nose Throat J. 1992;  71 344-349
• 17 Dazert S, Helms J. Rekonstruktion des Schalleitungsapparates.  HNO. 1993;  41 25-26
• 18 Hüttenbrink K B. Akustisch optimierte Mittelohrprothesen. Neue Techniken zur zukünftigen Erforschung und Entwicklung verbesserter Implantate.  HNO. 1997;  45 509-511
• 19 Helms J. Moderne Aspekte der Tympanoplastik. Eine Übersicht.  Laryngo-Rhino-Otol. 1995;  74 465-467
• 20 Begall K, Zimmermann H. Rekonstruktion der Gehörknöchelchenkette mit Titan-Implantaten.  Laryngo-Rhino-Otol. 2000;  79 139-145
• 21 Häusler R. Tympanoplastik heute: Tatsachen, Hypothesen und Kontroversen.  HNO. 1999;  47 2-5
• 22 Geyer G. Materialien zur Rekonstruktion des Schallleitungsapparates.  HNO. 1999;  47 77-91
• 23 Heermann R, Hauger C, Issing P R, Lenarz T. Intraoperative Bildgebung in der Mittelohrchirurgie.  Z Audiol. 2000;  3 207-209
• 24 Drexler W, Morgner U, Kärtner F X, Pitris C, Boppart S A, Li X D, Ippen E P, Fujimoto J G. In vivo ultrahigh-resolution optical coherence tomography.  Optics Letters. 1999;  24 1221-1223
• 25 Morgner U, Drexler W, Kärtner F X, Li X D, Pitris C, Ippen E P, Fujimoto J G. Spectroscopic optical coherence tomography.  Optics Letters. 2000;  25 111-113

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