Интраоперационная диагностика расположения электродной решетки при кохлеарной имплантации (экспериментальное исследование) Соколова Вера Николаевна

brief description

Соколова Вера Николаевна. Интраоперационная диагностика расположения электродной решетки при кохлеарной имплантации (экспериментальное исследование): диссертация ... кандидата Медицинских наук: 14.01.03 / Соколова Вера Николаевна;[Место защиты: ФГБУ «Научно-клинический центр оториноларингологии Федерального медико-биологического агентства»], 2019
Интраоперационная диагностика расположения электродной решетки при кохлеарной имплантации (экспериментальное исследование) Соколова Вера Николаевна
ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
кандидат наук Соколова Вера Николаевна
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА О ДИАГНОСТИКЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОДНОЙ РЕШЕТКИ ПРИ КОХЛЕАРНОЙ

ИМПЛАНТАЦИИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Общая характеристика материала

2.2. Методы исследования

2.3. Статистические методы обработки изображений

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИКРОФОКУСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ СЪЕМКИ ДЛЯ ИНТРАОПЕРАЦИОННОГО

КОНТРОЛЯ ПРИ КОХЛЕАРНОЙ ИМПЛАНТАЦИИ

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Анализ данных, полученных при диссекции и лучевом исследовании височной кости

4.2. Анализ данных, полученных при кохлеарной имплантации и лучевом исследовании черепа человека

4.3. Анализ данных, полученных при диссекции и лучевом исследовании головы свиньи

4.4. Медико-технические требования к интраоперационному рентгеновскому оборудованию и способ получения рентгеновского изображения при кохлеарной

имплантации

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЯ

bibliography

Современное состояние вопроса о диагностике расположения электродной решетки при кохлеарной имплантации (обзор литературы)
Снижение или полная утрата слуха являются актуальной медицинской и социальной проблемой современного общества. Нарушением слуха страдают 14% россиян в возрасте 4564 лет и 35% в возрасте старше 75 лет. За последнее десятилетие количество лиц с нарушением слуховой функции возросло с 6 до 8%. В настоящее время нарушение слуха становится актуальным для всех возрастных групп [50]. В детском возрасте распространенность тугоухости, которая в основном связана с потерей кохлеарной функции, составляет от 1,2 до 1,7 случаев на 1000 новорожденных, из которых около 20-30% имеют снижение слуха IV степени и глухоту. Количество детей с нарушением слуха увеличивается до 6-летнего возраста в результате перенесенного менингита, проявлением генетической потери слуха или в результате поздней диагностики. В развивающихся странах распространенность тугоухости выше из-за большего использования ототоксических препаратов и близкородственных браков [175]. Согласно статистике Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), почти 360 млн. человек в мире имеют сниженный слух, 210 млн. сталкиваются с этой проблемой в зрелом возрасте. По прогнозам ВОЗ, к 2020 г. ожидается увеличение численности населения с социально значимыми дефектами слуха более чем на 30%. Данный прогноз в перспективе показывает отсутствие тенденции к снижению числа инвалидов по слуху в России и в других странах, свидетельствуя о масштабе медицинской проблемы и ее социальной значимости [183,184].
Кохлеарная имплантация Кохлеарная имплантация (КИ) - это хирургический метод реабилитации больных с нарушениями слуха периферического типа IV степени и глухоты, способный практически полностью заместить функцию улитки. Кохлеарный имплантат представляет собой биомедицинское электронное устройство, обеспечивающее преобразование звуков в электрические импульсы в целях создания слухового ощущения путем непосредственной стимуляции сохранившихся эфферентных волокон слухового нерва [3, 24, 75, 176]. На сегодняшний день в стране кохлеарные имплантаты используют более 8000 пациентов [74]. Кохлеарная имплантация это собирательное понятие и оно включает не только проведение оперативного вмешательства (хирургический этап КИ), но и предварительное диагностическое обследование, отбор кандидатов, а также долговременную послеоперационную слухоречевую реабилитацию пациентов [25, 26, 44, 64]. К наиболее важным достижениям последних лет, которые позволили значительно повысить эффективность кохлеарной имплантации, можно отнести введение аудиологического скрининга, бинауральную имплантацию и возможность генетического тестирования [76]. Преимущества бинаурального слуха обеспечиваются сложными нейрофизиологическими процессами, двусторонняя электростимуляция может восстанавливать в некоторой степени возможность латерализовать звуки в горизонтальной плоскости и избирательно выделять источники звука (голоса) из многих различной локализации. Бинауральная стимуляция обеспечивает значительное улучшение при восприятии сложного материала, например, односложных слов, и разборчивости речи в шумной обстановке [47, 65, 88, 101, 110]. Положительный результат генетического тестирования подтверждает наличие периферической тугоухости у младенца, доказывает наследственную причину, стимулирует родителей к ранней реабилитации, предсказывая успешность КИ в реабилитации глухоты, начатой в максимально раннем возрасте [66]. При этом кохлеарная имплантация у детей младше 12 месяцев это относительно безопасное вмешательство. Хотя и существует риск послеоперационных осложнений, их частота не отличается от риска у детей в возрасте от 12 до 18 месяцев [108, 121, 146, 153, 168, 171].
Врожденная и рано приобретенная потеря слуха влечет за собой речевые, интеллектуальные и социально-психологические нарушения в развитии ребенка [63, 70]. Слуховые нарушения являются серьезным препятствием для гармоничного развития речи и личности ребенка [22]. Внедрение универсального аудиологического скрининга новорожденных во всем мире и ранняя диагностика врожденной тугоухости в последние годы привели к существенному уменьшению возраста детей — кандидатов на КИ [27, 28, 77, 81, 82, 177]. В литературе имеется достаточное количество работ об использовании данного метода реабилитации слуха у детей раннего возраста [91]. Своевременно проведенная операция способствует нормальному интеллектуальному развитию детей и их адекватной интеграции в общество. Дети с кохлеарным имплантатом достигают разного уровня развития понимания обращенной к ним речи и собственной речи в зависимости от возраста, при котором была проведена имплантация, регулярности занятий, участия родителей, наличия у ребенка дополнительных нарушений [29, 35]. Кохлеарная имплантация, выполненная детям в возрасте до 18 месяцев, приводит к наилучшим результатам, и речевое развитие этой категории имплантированных детей сравнимо с нормально слышащими детьми [9, 93, 99, 100, 111, 141]. Кохлеарная имплантация, выполненная в более раннем возрасте, позволяет использовать физиологическое развитие ребенка и избежать задержки речи. Эффективность кохлеарной имплантации в развитии речи в настоящее время оценивается в многоцентровых, проспективных исследованиях с учетом многочисленных факторов, которые способствуют процессу изучения языка. Долгосрочные исследования (от 10 до 14 лет после имплантации) показали уровень разборчивости речи 80% в тихом помещении и 45% в шумной обстановке. Тем не менее, многие дети продолжают испытывать трудности с более сложными конструкциями языка, такие как синтаксис, семантика. Через десять лет после проведенной имплантации около 77% детей имеют речь, понятную слушателям [119, 141, 142, 148, 151, 154, 166].
Как показано во многих ретроспективных исследованиях хирургический этап при кохлеарной имплантации достаточно безопасен и имеет низкий процент серьезных осложнений при выполнении его опытными хирургами, тем не менее пациенты должны получать пожизненное наблюдение для своевременного выявления неэффективности слухоречевой реабилитации. Осложнения, которые приводят к повторным операциям и реимплантации, по данным разных авторов в основном составляют от 2,7 до 8,7% [49, 68, 72, 106, 109, 121, 130, 143, 147, 153, 165, 174]. Наиболее низкий процент осложнений (0,6%) указан в ретроспективном анализе Jiang Y и др. [95], которыми для минимизации риска неверного введения электродной решетки у пациентов с аномалиями строения улитки в каждом случае проводилась мультисрезовая компьютерная томография портативным сканнером интраоперационно. При этом интраоперационное выявление неправильного введения или расположения электродной решетки в литературе представлено единичными научными сообщениями [107, 163]. Данное осложнение является нечастым; опубликованный в литературе показатель составляет в среднем 0,37%. Тем не менее этот диапазон скорее всего занижен, и истинное число таких осложнений может оставаться неизвестным до тех пор, пока не будет универсальной централизованной базы данных для записи подобных случаев. Неправильное расположение электродной решетки должно быть включено в дифференциальный диагноз в тех случаях, когда пациенты даже через несколько лет после имплантации не имеют прироста слуха [51]. Последствиями данного осложнения являются не только невозможность обеспечить восстановление слуховой функции, но и вероятность травмы смежных с улиткой структур, таких как полукружные каналы и вестибулярная система, нервных структур в пределах внутреннего слухового прохода, лицевого нерва и крупных сосудов (включая яремную вену и сонную артерию) [127, 149, 150, 160, 164, 179]. Вероятность неправильного расположения электродной решетки определяет необходимость интраоперационного и/или послеоперационного рентгенологического контроля. Функционирование кохлеарного имплантата интраоперационно оценивают по результатам нейрофизиологических тестов регистрация рефлекса стапедиальной мышцы и телеметрия нервного ответа слухового нерва. Электрофизиологические и рентгенологические интраоперационные тесты дополняют, а не заменяют друг друга. Телеметрия нервного ответа помогает оценить функциональную состоятельность электродной решетки, ее целостность. Несмотря на то, что телеметрия нервного ответа может быть полезна для хирурга, косвенно определяя положение электродной решетки в спиральном канале улитки, этот метод может давать ложные положительные результаты, например, при расположении электродной решетки в преддверии лабиринта. Методы визуализации помогают определить местоположение электродной решетки, глубину и угол введения, близость к модиолосу, наличие изгибов или перегибов электродной решетки [32, 107].
Теоретическое обоснование использования микрофокусной технологии съемки для интраоперационного контроля при кохлеарной имплантации
В качестве диагностического способа контроля положения электродной решетки интраоперационно, в настоящее время, может быть использован метод на основе рентгеноскопии на аппарате типа С-дуга, при котором подбирается проекция, позволяющая визуализировать электродную решетку. Почти всегда перед проведением контрольного исследования приходится делать несколько снимков, что увеличивает экспозиционную дозу и время оперативного вмешательства. Разрешение подобных рентгеновских систем не высокое и, как правило, составляет 2-2,5 пар лин./мм , что не достаточно для оценки тонких структур внутреннего уха. Объективно возникли предпосылки развития интраоперационной технологии съемки при данном виде хирургического вмешательства на основе цифровой микрофокусной рентгенографии. Современные исследования Потрахова Н.Н. (2015 г.), Блохиной Н.И. (2014 г.), Петровской В.В. (2010 г.) показали отдельные возможности использования микрофокусной съемки в условиях операционной при стоматологических операциях. Однако эти исследования не предполагали теоретического анализа и экспериментальных исследований [2, 41, 43, 56, 57].
Понятие «микрофокусная рентгенография» по ГОСТ (22091.986) включает в себя совокупность способов получения рентгеновского изображения источниками излучения, размеры фокусного пятна которых не превышают 0,1 мм или 100 мкм. Величина 100 мкм не случайно является границей между микрофокусной и стандартной (классической) рентгенографией. Многочисленные исследования показали, что причиной этому служат принципиальные особенности формирования рентгеновского изображения объектов медицинской диагностики при использовании источников излучения с фокусными пятнами диаметром от нескольких единиц до нескольких десятков микрометров. Одной из наиболее важных особенностей является «эффект увеличения глубины резкости» возможность получения резких увеличенных изображений объектов диагностики [14, 60, 62]. Метод микрофокусной съемки содержит в себе большие потенциальные возможности, а его высокая эффективность уже доказана рядом научных исследований опорно-двигательного аппарата, в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, маммографии и др. [12, 46, 54, 69, 73, 78].
Рентгеновское изображение, полученное при просвечивании исследуемого объекта, например, височной кости, представляет собой распределение интенсивности рентгеновского излучения, прошедшего через орган. Для оценки качества данного изображения наиболее применимы два параметра контрастность снимка и его резкость (нерезкость). Под контрастностью понимается разность яркости между самой светлой и самой темной точками визуализированного рентгеновского изображения. На практике о степени контраста можно судить по различию градационных характеристик черно-белого цвета, воспринятого нашим глазом, наша субъективная оценка. С увеличением напряжения на рентгеновской трубке увеличивается проникающая способность рентгеновского излучения (его жесткость) за счет увеличения проникающей способности квантов. Увеличение жесткости излучения приводит к появлению на рентгеновских снимках диффузной вуали. Вуаль, в свою очередь, уменьшает разность оптических плотностей почернения, что приводит к понижению контрастности изображения. Наилучшая различимость строения органа на снимке достигается при среднем контрасте изображения, изучение очень контрастного снимка затруднено, так как наиболее мелкие детали могут остаться незамеченными. При этом восприятие контраста зависит и от размера исследуемого объекта, чем меньше размеры структур, тем больше должна быть контрастность. Таким образом необходимо стремиться не к максимальной контрастности, а к оптимальной для возможности оценки миниатюрных структур внутреннего уха.
Микрофокусная технология съемки также способствует повышению информативности рентгеновских снимков миниатюрных объектов исследования, контраст которых в целом незначителен, в результате использования механизма получения «псевдообъемного» изображения [38, 39, 84]. В отличие от плоского изображения, получаемого методом контактной съемки, «псевдообъемное» изображение позволяет оценить взаимное расположение деталей внутреннего строения в объеме просвечиваемого органа. При стандартной рентгенографии для получения снимка применяется параллельный пучок излучения (рис. 9), при использовании микронного источника излучения, как при микрофокусной съемке, пучок рентгеновских лучей приобретает широко расходящуюся коническую форму (рис. 10).
При контактной съемке (рис. 9) используется источник рентгеновского излучения с протяженным фокусным пятном. Объект съемки располагается на большом расстоянии от источника излучения и вплотную к приемнику изображения. Размер фокусного пятна составляет от нескольких десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров. Удаление приемника изображения от объекта съемки (даже незначительное) существенно ухудшает качество снимка.
При съемке с увеличением изображения (рис. 10) для получения резких снимков используется источник излучения с фокусным пятном микронных размеров, так называемый точечный источник. Объект съемки в зависимости от требуемого увеличения изображения может располагаться на определенном расстоянии как от источника излучения, так и от приемника изображения. Однако независимо от того, в каком положении находится объект съемки в пространстве между фокусным пятном источника и плоскостью приемника, резкость получаемого изображения будет сохраняться [59].
Объект просвечивания располагается на небольшом фокусном расстоянии от источника излучения, соизмеримым с размерами самого объекта, а приемник изображения на расстоянии в несколько раз большем. Отношение этих размеров определяет средний коэффициент увеличения изображения объекта просвечивания по сравнению с истинными размерами этого объекта. Чем выше коэффициент увеличения изображения, тем больше его «объемность». На стандартной цифровой рентгенограмме височной кости (рис. 11, а) при сохранной контрастности и достаточной резкости изображения структуры внутреннего уха слабо различимы, электродная решетка кохлеарного имплантата визуализируется четко. На микрофокусной рентгенограмме с 3-кратным увеличением височной кости, полученной в той же проекции (рис. 11, б), начинает проявляться эффект «псевдообъемного» изображения: прослеживается ход базального завитка улитки, при тщательном анализе различимы структуры полукружных каналов [5, 61].
Восприятие контрастности также зависит от резкости (нерезкости) изображения. Если детали строения исследуемого объекта имеют резкие границы, то не требуется большого контраста для его оценки. Таким образом, чем резче снимок, тем меньшая контрастность может быть допущена без уменьшения качества рентгеновского изображения, для нерезкого снимка необходимо увеличение его контрастности, иначе выявление нюансов изображения может быть потеряно. Под резкостью (нерезкостью) понимается четкость контуров рентгеновского изображения объекта исследования. Чем выше резкость рентгеновского снимка, тем легче просматриваются мелкие детали. Резкость рентгеновского снимка зависит от многих факторов. В основном суммарная нерезкость складывается из геометрической, динамической и экранной нерезкости. Геометрическая нерезкость зависит от размеров фокусного пятна рентгеновской трубки. При использовании точечного микрофокусного источника излучения получается совершенно резкое изображение. При увеличении размеров источника излучения на рентгеновском снимке появляются не только тени, но и полутени, которые смазывают контуры деталей изображения, т. е. появляется геометрическая нерезкость (рис. 12).