DE102010027692A1 - Verfahren zur Bildüberwachung bei der Implantation eines Chochlea-Implantats und Röntgeneinrichtung - Google Patents

Verfahren zur Bildüberwachung bei der Implantation eines Chochlea-Implantats und Röntgeneinrichtung Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Bildüberwachung bei der Implantation eines Cochlea-Implantats mit wenigstens einem drahtartigen, in die Cochlea, insbesondere in die Scala vestibuli oder die Scala tympani (8), einzuführenden Elektrodenträger (13), umfassend folgende Schritte: – Aufnahme eines dreidimensionalen Planungsbilddatensatzes (16) vor der Implantation, – während wenigstens eines Teils des Implantationsvorgangs kontinuierliche oder intermittierende Aufnahme von zweidimensionalen Durchleuchtungsbildern (20), – Erzeugung eines Fusionsbildes (22) aus dem aktuellen Durchleuchtungsbild (20) und dem Planungsbilddatensatz (16) und – Anzeige des Fusionsbildes (22).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildüberwachung bei der Implantation eines Cochlea-Implantats mit wenigstens einem drahtartigen, in die Cochlea, insbesondere in die Scala vestibuli oder die Scala tympani, einzuführenden Elektrodenträger sowie eine zugehörige Röntgeneinrichtung.
  • Cochlea-Implantatsysteme sind im Stand der Technik bereits bekannt. Sie umfassen meist ein Mikrofon, einen digitalen Sprachprozessor, eine Sendespule mit Magnet sowie das eigentliche Cochlea-Implantat, das sich aus einem weiteren Magneten, einer Empfangspule, einem Stimulator und einem Elektrodenträger mit Stimulationselektroden zusammensetzt. Dabei werden die Elektroden in die Cochlea (Hörschnecke) eingeführt. Die Empfangsspule wird hinter dem Ohr unter der Haut platziert. Die Sendespule des Prozessors haftet mit Hilfe der Magneten auf der Kopfhaut über der Empfangsspule des Implantats. Die Spannungsversorgung des Implantats erfolgt durch die Kopfhaut mittels elektromagnetischer Induktion. Die Signalübertragung erfolgt mit Hochfrequenzwellen.
  • Ein solches Cochlea-Implantatsystem wird meistens dann eingesetzt, wenn mittels herkömmlicher schallverstärkender Hörgeräte kein ausreichendes Sprachverstehen mehr erzielt werden kann. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Haarzellen zerstört sind. Auch bei völlig ertaubten Patienten, die jedoch ursprünglich die Sprachfähigkeit erworben hatten, können Cochlea-Implantate noch eingesetzt werden. Heutzutage gilt als Richtmaß für den Einsatz eines Cochlea-Implantatsystems eine Hörschwelle von 90 dB HL oder schlechter als 1000 Hz und höher.
  • Wie bereits erwähnt, umfasst das Cochlea-Implantatsystem eine externe Vorrichtung, umfassend das Mikrofon, den Sprachprozessor, eine Batterie und die Sendespule, sowie einen implantierten Anteil. Die externe Vorrichtung wird meist hinter dem Ohr getragen und über einen Magneten wird die implantierte Spule angeregt. Diese Spule regt nun über die Stimulationselektroden den Hörnerv des Ohres an, der den Haarzellen nachgeschaltet ist. Für die Übertragung sind verschiedene Kodierungsstrategien bekannt. Die Stimulationselektroden können den Hörnerv parallel oder sequentiell stimulieren. Bei der parallelen Stimulierung kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Elektroden gleichzeitig die Hörnerven stimulieren, bei der sequentiellen Stimulierung erfolgt die Stimulierung nacheinander. Trotz unterschiedlicher Kodierungsstrategien wird in allen Fällen eine starke Verbesserung des Sprachverstehens erreicht.
  • Der Implantationsvorgang wird heutzutage grundsätzlich unter Vollnarkose durchgeführt. Nach der Narkotisierung des Patienten wird die Haut hinter dem Ohr etwa fünf Zentimeter bis acht Zentimeter lang aufgeschnitten und nach hinten geklappt. Aus dem nun freiliegenden Schädelknochen wird eine Vertiefung ausgefräst, die später das Stimulatorgehäuse des Implantats aufnehmen soll. In einem darauffolgenden Schritt wird durch das Felsenbein ein Kanal gefräst, der bis ins Mittelohr reicht (sogenannte Tympanotomie). Dieser Kanal muss so platziert werden, dass das runde Fenster, welches zum Innenohr führt, zugänglich wird. Durch diesen Kanal hindurch wird nun ein kleiner Bohrer eingeführt und ein Loch in die Cochlea gebohrt, insbesondere in der Nähe des runden Fensters. Durch das Loch wird nun der Elektrodenträger des Implantats mit dem Stimulationselektroden maximal tief in die Cochlea, meist in die Scala tympany, eingeführt. Das dünne Anschlusskabel wird dann am Felsenbein fixiert, um ein Herausrutschen des Elektrodensets zu verhindern. In verschiedenen Ausgestaltungen ist es nun möglich, den Kanal im Felsenbein mit Knochenmaterial zu verfüllen oder offen zu lassen. Schließlich kann das Implantat mit medizinischem Garn in der dafür vorgesehenen Vertiefung verzurrt werden und es wird eine eventuell vorhandene Potentialausgleichselektrode unter die Kopfhaut geschoben. Zuletzt wird der Hautlappen zurückgeklappt und zugenäht. Noch während des Implantationseingriffs wird, meist mit Spezialgeräten, die Funktion des Implantats getestet. Dabei ist es bekannt, noch während der Operation mit speziellen Telemetriegeräten die Antwort des Hörnervs auf elektrische Erregung mit speziellen Telemetriegeräten qualitativ und quantitativ zu erfassen und zu bewerten (Neuro-Response-Telemetrie; Neuro-Response-Imaging). Weitergehende Informationen über den Zustand der zum Gehirn führenden Hörbahn im Hirnstamm bietet die intraoperative Bestimmung der elektrisch ausgelösten Nervenaktionspotentiale des Hirnstammes (EBERA, EABR). Hiermit kann im Übrigen auch bei kleinen Kindern der Reifungsstand der Hörbahn bestimmt werden.
  • Während des Operationsvorgangs ist es bekannt, dass der den Eingriff Durchführende vollkommen manuell und „intuitiv” vorgeht. Dabei sind jedoch spezielle Risiken bekannt, beispielsweise eine mögliche Verletzung der Gesichtsnerven und der Geschmacksnerven, da der Kanal für den Elektrodenträger in deren Nähe gefräst wird. Hierbei wird häufig Facialismonitoring verwendet, um dieser Gefahr entgegenzuwirken. In äußerst seltenen Fällen kann es auch vorkommen, dass der Elektrodenträger falsch eingeführt wird, beispielsweise in einen der drei Bogengänge des Gleichgewichtsorgans.
  • Mithin wurden verbesserte Möglichkeiten vorgeschlagen, den Eingriff zu planen. So wurde in dem Artikel „Role of Electrode Placement as a Contributor to Variability in Cochlear Implant Outcomes" von Charles C. Finley et al., in: Otol Neurotol 29: 920–928, 2008, vorgeschlagen, prä-operative Computertomographiedaten zur Planung zu verwenden. Zusätzlich wird vorgeschlagen, die Implantationstiefe zu kontrollieren. Dies versorgt den den Eingriff Durchführenden zwar mit einem patientenspezifischen Hintergrundwissen, unterstützt ihn aber letztlich bei der Durchführung des Eingriffs nicht ausreichend.
  • Weiterhin wurden Vorschläge bekannt, vgl. beispielsweise den Artikel „Use of Computed Tomography Scans for Cochlear Implants" von B. Whiting, in: Journal of Digital Imaging 21: 323–328, 2008, nach der Implantation einen weiteren Computertomographie-Scan durchzuführen, um post-operativ die Lage der Stimulationselektronen zu bestimmen, das bedeutet, zu segmentieren und einem prä-operativen Computertomographie-Datensatz zu überlagern. Damit ist jedoch nur eine post-operative Qualitätskontrolle möglich.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine den Eingriff durchführende Person auch während der Implantation eines Cochlea-Implantats insbesondere bei der hochpräzisen Führung von medizinischen Instrumenten und dem Elektrodenträger unterstützt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Bildüberwachung bei der Implantation eines Cochlea-Implantats mit wenigstens einem drahtartigen, in die Cochlea, insbesondere in die Scala vestibuli oder die Scala tympani, einzuführenden Elektrodenträger folgende Schritte vorgesehen:
    • – Aufnahme eines dreidimensionalen Planungsbilddatensatzes vor der Implantation,
    • – während wenigstens eines Teils des Implantationsvorgangs kontinuierliche oder intermittierende Aufnahme von zweidimensionalen Durchleuchtungsbildern,
    • – Erzeugung eines Fusionsbildes aus dem aktuellen Durchleuchtungsbild und dem Planungsbilddatensatz und
    • – Anzeige des Fusionsbildes.
  • Es wird also vorgeschlagen, eine Bildüberwachung bei der Implantation eines Cochlea-Implantats vorzunehmen, wozu zweidimensionale Durchleuchtungsbilder dienen. Zweidimensionale Durchleuchtungsbilder zeigen allerdings üblicherweise die umgebenden, wichtigen Strukturen, also die relevanten anatomischen Strukturen, nicht bzw. nur äußerst ungenau. Daher ist bei der Erfindung mit besonderem Vorteil vorgesehen, zusätzlich einen dreidimensionalen Planungsbilddatensatz vor der Implantation aufzunehmen, in dem die anatomischen Strukturen des Ohres, insbesondere die Cochlea und das Felsenbein, sowie umgebende anatomische Merkmale deutlich zu erkennen sind. Um die aktuelle Position eins Instruments bzw. Elektrodenträgers in Relation zu diesen Merkmalen setzen zu können, wird die Verwendung der Durchleuchtungsbilder vorgeschlagen, die zwar keine anatomische Information hinreichend genau wiedergeben können, aber deutlich die aktuelle Position eines medizinischen Instruments bzw. des Elektrodenträgers zeigen. Diese einander ergänzenden Informationen – also die Anatomie aus dem Planungsbilddatensatz und die Position von Instrumenten bzw. Teilen des Implantats in den Durchleuchtungsbildern – werden erfindungsgemäß nun vorteilhafterweise in dem Fusionsbild zusammengefügt, wonach das Fusionsbild angezeigt wird und damit dem den Eingriff Durchführenden eine hervorragende Orientierungshilfe gegeben wird, um den Eingriff möglichst komplikationsfrei abzuschließen. Es ist folglich die Darstellung medizinischer Instrumente bzw. des Elektrodenträgers während des aktuellen Eingriffes möglich, so dass die Ergebnisqualität und insgesamt die Implantationsqualität erhöht wird, da die Elektrodenimplantation in der Cochlea, insbesondere im Kanal Scala tympani, sicher gewährleistet wird und jederzeit während der Implantation überprüfbar ist.
  • In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass nach der Aufnahme des Planungsbilddatensatzes in diesen Markierungen bezüglich eines geplanten Bohrweges und/oder einer geplanten Elektrodenträgerposition und/oder -lage und/oder der Anatomie eingefügt werden, die in dem Fusionsbild angezeigt werden. Generell kann also der dreidimensionale Planungsbilddatensatz der Cochlea auch direkt zur Planung des Eingriffs verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, anatomische Landmarken (beispielsweise den Kanal Scala tympani und/oder den Kanal Scala vestibuli) einzuzeichnen bzw. Planungen in dem Planungsdatensatz zu markieren, beispielsweise die Bohrstelle, die Richtung des Bohrkanals, die endgültige Position und Lage der Stimulationselektroden und dergleichen. Entsprechende Markierungen können dem Planungsbilddatensatz hinzugefügt und später auch im Fusionsbild angezeigt werden, was vorteilhaft die Orientierung des den Eingriff Durchführenden noch weiter verbessert, da er die aktuelle Lage eines zu überwachenden Gegenstands unmittelbar in Relation zu seiner Planungstätigkeit setzen kann. Es sei dabei darauf hingewiesen, dass insbesondere das Auffinden anatomischer Landmarken auch automatisch geschehen kann, insbesondere mittels geeigneter Segmentierungsverfahren und/oder unter Verwendung anatomischer Atlanten. Nach einem derartigen Auffinden von anatomischen Landmarken werden automatisch die Markierungen in dem Planungsbilddatensatz erzeugt. Ähnlich ist es jedoch auch mit manuell, beispielsweise über eine Bedieneinrichtung, von einer den Eingriff planenden bzw. später auch durchführenden Person eingezeichneten Merkmalen, deren zugeordnete Markierungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch in den Planungsbilddatensatz eingefügt werden.
  • Es sei an dieser Stelle noch darauf hingewiesen, dass selbstverständlich grundsätzlich auch die Erzeugung des Fusionsbildes vollautomatisch mittels einer Bildverarbeitungseinrichtung durchgeführt wird.
  • Vorzugsweise werden der Planungsbilddatensatz und die Durchleuchtungsbilder mit derselben Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere einer C-Bogen-Röntgeneinrichtung, oder mit miteinander registrierten Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommen. In einer derartigen Ausgestaltung sind der Planungsbilddatensatz und die Durchleuchtungsbilder in jedem Fall bereits grundsätzlich miteinander registriert. Mit besonderem Vorteil wird dabei für den Planungsbilddatensatz und die Durchleuchtungsbilder dieselbe C-Bogen-Röntgeneinrichtung verwendet. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, dass auf eine Computertomographie-Voraufnahme verzichtet werden kann und die dreidimensionalen C-Bogen-Aufnahmen im Rahmen der Gesamtprozedur, d. h., ohne den Patienten zu bewegen, gemacht werden.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Planungsbilddatensatz und die Durchleuchtungsbilder zur Erzeugung des Fusionsbildes miteinander registriert werden, insbesondere anhand von anatomischen Landmarken und/oder extern applizierten Markern. In diesem Fall können also auch präinterventionelle dreidimensionale Voraufnahmen als Planungsbilddatensatz verwendet werden, beispielsweise Computertomographie-Bilddatensätze. Um nun dennoch ein Fusionsbild aus dem dreidimensionalen Bilddatensatz und den aktuellen Durchleuchtungsaufnahmen (Fluoroskopie-Aufnahmen) zu erzeugen, kann vorgesehen sein, beide Aufnahmearten basierend auf anatomischen Landmarken zu registrieren, beispielsweise anhand des Schädelknochens und/oder der Hörschnecke mit dem Felsenbein. Alternativ oder zusätzlich sind speziell für diesen Zweck applizierte Marker denkbar, die insbesondere extern appliziert werden können. Denkbare Marker sind beispielsweise Nadeln, Metallkugeln oder andere Objekte. Vorzugsweise kann jedoch vorgesehen sein, dass zur Registrierung bei mit einer C-Bogen-Röntgeneinrichtung aufzunehmenden Durchleuchtungsbildern mit der C-Bogen-Röntgeneinrichtung ein dreidimensionaler Rotationsbilddatensatz, insbesondere mit einer geringen Dosis und/oder unter Verwendung weniger zweidimensionaler Projektionsaufnahmen, aufgenommen wird, wonach eine 3D-3D-Registrierung des Rotationsbilddatensatzes mit dem Planungsbilddatensatz erfolgt. Die Registrierung kann also auch dadurch erreicht werden, dass mit der C-Bogen-Röntgeneinrichtung eine dreidimensionalen Rotationsangiographie mit geringer Dosis und wenigen Projektionen durchgeführt wird, die als Basis für die Registrierung mit den dreidimensionalen Voraufnahmen, beispielsweise einem Computertomographie-Bilddatensatz, ausreicht, so dass eine 3D-3D-Registrierung möglich wird. Auf diese Weise sind beispielsweise die Ortsmarkierungen der dreidimensionalen Voraufnahmen festgelegt und können mit den aktuellen zweidimensionalen Durchleuchtungsaufnahmen zur Erzeugung des Fusionsbildes verwendet werden. Beispielsweise kann zur Aufnahme eines solchen Rotationsangiographiebilddatensatzes ein dosissparender Hochkontrast-Modus verwendet werden.
  • Zur Erzeugung des Fusionsbildes sind erfindungsgemäß verschiedene Varianten denkbar, die auch ergänzend verwendet werden können. So kann vorgesehen sein, dass zur Erzeugung des Fusionsbildes das Durchleuchtungsbild mit einem entsprechenden Bild des Planungsbilddatensatzes überlagert wird. Es kann also beispielsweise eine dem Durchleuchtungsbild entsprechende Projektion aus dem Planungsbilddatensatz ermittelt und zur Erzeugung des Fusionsbilds mit dem aktuellen Durchleuchtungsbild überlagert werden. Es sei in diesem Zusammenhang noch allgemein darauf hingewiesen, dass die Projektionsrichtung, in der die zweidimensionalen Durchleuchtungsbilder aufgenommen werden, von der konkreten Implantationssituation und dem konkreten Patienten abhängig sein kann, so dass diese letztlich von der den Eingriff durchführenden Person zu wählen ist. Selbstverständlich sind alternativ auch Möglichkeiten denkbar, beispielsweise aufgrund der auf dem Planungsbilddatensatz durchgeführten Eingriffsplanung, automatisch eine optimale Projektionsrichtung zu ermitteln und die die Durchleuchtungsbilder aufnehmende Röntgeneinrichtung automatisch entsprechend einzustellen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein bei dem Eingriff benutztes medizinisches Instrument und/oder der Elektrodenträger in dem aktuellen Durchleuchtungsbild, insbesondere durch Segmentierung, lokalisiert werden. Im Gegensatz zur Anatomie sind in den Durchleuchtungsbildern im Rahmen des Eingriffs benutzte Gegenstände, insbesondere also ein benutztes medizinisches Instrument und der Elektrodenträger, sehr gut zu erkennen, so dass verschiedene Segmentierungsverfahren eingesetzt werden können, um den Gegenstand im aktuellen Durchleuchtungsbild zu lokalisieren. Denkbar sind beispielsweise schwellwertbasierte Registrierungsverfahren oder auch Kantendetektionsverfahren.
  • Diese Lokalisierungsinformationen können im erfindungsgemäßen Verfahren besonders vorteilhaft genutzt werden, wenn das Instrument und/oder der Elektrodenträger in dem Durchleuchtungsbild hervorgehoben werden oder nur das Instrument und/oder der Elektrodenträger in das Fusionsbild eingehen oder zur Erzeugung des Fusionsbilds eine das Instrument und/oder den Träger repräsentierende Grafik in dem Planungsbilddatensatz eingefügt wird. Mechanismen, um bestimmte Merkmale eines Bildes noch deutlicher hervorzuheben sind bekannt und können genau wie die Segmentierung automatisiert durchgeführt werden, um eine noch bessere Erkennbarkeit des Instruments bzw. des Elektrodenträgers insbesondere bei einer Überlagerung zu erhalten. Denkbar ist es natürlich auch, dass nur die den Elektrodenträger und/oder das Instrument zeigenden Bereiche des aktuellen Durchleuchtungsbilds tatsächlich in das Fusionsbild eingehen und somit die klare Darstellung der Anatomie in dem Planungsbilddatensatz nicht eingeschränkt wird. Möglich ist es schließlich auch, die Lokalisierungsinformationen zu nutzen, um eine schematische, das Instrument und/oder den Träger repräsentierende Grafik zur Erzeugung des Fusionsbildes in den Planungsbilddatensatz einzufügen. In allen diesen Fällen wird eine besonders klare und gut erkennbare Darstellung erreicht, da sowohl die Anatomie und gegebenenfalls die Markierungen als auch der zu überwachende Gegenstand deutlich dem Fusionsbild zu entnehmen sind.
  • Zweckmäßigerweise kann die Bildüberwachung während dem Bohren eines Loches in die Cochlea und/oder während dem Bohren eines Kanals in das Felsenbein und/oder während dem Einführen des Elektrodenträgers durch das Loch in die Cochlea erfolgen. In allen diesen Fällen ist eine Bildüberwachung besonders vorteilhaft und führt zu einer erhöhten Präzision des Implantationsvorgangs. Besondere Präzision ist bei dem Bohren eines Loches in die Cochlea und während des Einführens des Elektrodenträgers durch das Loch in die Cochlea notwendig, so dass mit besonderem Vorteil wenigstens diese beiden Schritte bildüberwacht werden.
  • Vorteilhaft lässt sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch eine Kontrolle des Implantationserfolgs durchführen. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass wenigstens ein Durchleuchtungsbild zur Kontrolle der Lage des positionierten Elektrodenträgers aufgenommen wird und ein entsprechendes Fusionsbild darstellt wird. Insbesondere dann, wenn in dem Planungsbilddatensatz Markierungen vorgesehen sind, kann also nach Abschluss des Implantationsvorgangs eine Lagekontrolle erfolgen. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass Durchleuchtungsbilder unter verschiedenen Projektionsrichtungen aufgenommen werden und somit auch eine dreidimensionale Überprüfung erforderlich wird. Vorzugsweise jedoch ist vorgesehen, dass aus mehreren zweidimensionalen, zur Überprüfung unter unterschiedlichen Projektionsrichtungen, insbesondere mit niedriger Dosis, aufgenommenen Durchleuchtungsbildern ein dreidimensionalen Überprüfungsdatensatz ermittelt und ein Fusionsbild aus dem Überprüfungsdatensatz und dem Planungsbilddatensatz ermittelt und angezeigt wird. In einer vorteilhaften Weise kann also in einem dosissparenden Hochkontrast-Aufnahmemodus (mit geringer Dosis und wenigen Projektionen) auch eine dreidimensionale Kontrollaufnahme durchgeführt werden, welche die Knochen und die Elektroden ausreichend gut darstellt. Mit einer Überlagerung zur Erzeugung des Fusionsbilds auf den präoperativen Planungsbilddatensatz mit hervorragender Darstellung der Anatomie kann die Lage der Stimulationselektroden überprüft werden, insbesondere dann, wenn die Übereinstimmung mit entsprechenden Planungsmarkierungen im Planungsbilddatensatz unmittelbar ersichtlich ist. Die wesentlichen Strukturen sind gut im Knochen eingebettet und damit gegen Verformung geschützt.
  • Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich, wenn zu jedem Zeitpunkt zwei aktuelle Durchleuchtungsbilder aufgenommen werden, insbesondere mittels einer Biplan-Röntgeneinrichtung, und zwei Fusionsbilder ermittelt und angezeigt werden. In diesem Fall ist auch eine räumliche Information gegeben, die der den Eingriff durchführenden Person zur besseren Orientierung zur Verfügung gestellt wird. Beispielsweise kann dabei eine Biplan-C-Bogeneinrichtung verwendet werden, die letztlich zwei insbesondere unabhängig voneinander einstellbare C-Bögen umfasst.
  • Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen und einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildeten Steuereinrichtung. Eine solche C-Bogen-Röntgeneinrichtung eignet sich besonders zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, da im Operationsraum selber sowohl der Planungsbilddatensatz als auch die Durchleuchtungsaufnahmen mit der C-Bogen-Röntgeneinrichtung aufgenommen werden können. Die C-Bogen-Röntgeneinrichtung umfasst dann eine Steuereinrichtung, welche eine Bildverarbeitungseinrichtung umfasst, die zur entsprechenden Erzeugung des Fusionsbilds ausgebildet ist. Zur Anzeige des Fusionsbilds kann eine Darstellungseinrichtung, beispielsweise umfassend wenigstens einen Monitor, vorgesehen sein.
  • Im Übrigen lassen sich sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens analog auf die erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung übertragen. Insbesondere ist es nicht unbedingt notwendig, den Planungsbilddatensatz mit der C-Bogen-Röntgeneinrichtung aufzunehmen, dieser kann der C-Bogen-Röntgeneinrichtung auch zur Verfügung gestellt werden.
  • Im Folgenden seien noch zwei mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mögliche Workflows näher dargestellt.
  • So kann in einem ersten möglichen Workflow vorgesehen sein, dass zunächst eine dreidimensionale Aufnahme des Planungsbilddatensatzes, beispielsweise als C-Bogen-Rotationsaufnahme, erfolgt. Der Planungsbilddatensatz zeigt die Hörschnecke und die umgebende Anatomie, soweit notwendig. Optional kann nun vorgesehen sein, anatomische Informationen zu extrahieren und/oder den Eingriff zu planen. Entsprechende Markierungen können in den Planungsbilddatensatz eingefügt werden.
  • Während des nun folgenden Eingriffs erfolgt dann eine 3D-2D-Überlagerung des dreidimensionalen Planungsbilddatensatzes, insbesondere mit den vorgesehenen Markierungen, mit den zweidimensionalen Durchleuchtungsbildern (Fluoroskopie-Bildern).
  • Nun wird der Zugang in die Cochlea geschaffen, insbesondere durch Bohren eines Loches in die Cochlea. Dies erfolgt unter Bildüberwachung mittels der Durchleuchtungsbilder, aus denen, insbesondere durch Überlagerung, das Fusionsbild erzeugt wird. Das bedeutet, die Bildinformationen des dreidimensionalen Bilddatensatzes und/oder die Markierungen (insbesondere also die extrahierten Informationen zur Anatomie und die Eingriffsplanung) sind deutlich in Relation zum nachverfolgten medizinischen Instrument, beispielsweise einem Bohrer, sichtbar.
  • Schließlich werden, ebenso unter Bildüberwachung, die Elektroden in die Cochlea, insbesondere in die Scala tympani, eingeführt.
  • In einem weiteren optionalen Schritt kann dann die Lage und die Eindringtiefe der Stimulationselektroden mittels Fluoroskopie, also mittels der Durchleuchtungsbilder, überprüft werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine weitere dreidimensionale Aufnahme, insbesondere eine Rotationsangiographiebildaufnahme, der Hörschnecke gemacht werden, um die Überprüfung vorzunehmen. Sodann wird noch ein Funktionstest des Implantates durchgeführt. Ist das Ergebnis befriedigend, so wird das Anschlusskabel fixiert und die Operation wird durch Verschließen des Kanals im Felsenbein und entsprechende Wundversorgung beendet.
  • In einem alternativen Workflow bei Vorliegen eines präoperativen dreidimensionalen Planungsbilddatensatzes, insbesondere eines Computertomographie-Bilddatensatzes, der insbesondere bereits die Markierungen zur Anatomie und zur Planung des Eingriffs enthält, wird zunächst eine dreidimensionale C-Bogen-Rotationsaufnahme der Hörschnecke und der umgebenden Anatomie, soweit notwendig, in einem dosissparenden Hochkontrast-Modus mit geringer Dosis und wenigen Projektionen durchgeführt. Sodann erfolgt eine 3D-3D-Registrierung des präoperativen Planungsbilddatensatzes, insbesondere des Computertomographie-Bilddatensatzes, mit dem Rotationsbilddatensatz. Die übrigen Schritte verlaufen letztlich analog wie beim ersten Beispiel eines Workflows unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Weitere Vorteile Und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden dargestellten Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
  • 1 eine Ansicht des Ohrs mit eingeschobenem Elektrodenträger,
  • 2 eine Illustration zu einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 eine Illustration zu einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
  • 4 eine erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung.
  • 1 dient zur Erläuterung des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung und zeigt anatomische Komponenten eines menschlichen Ohrs sowie eines Cochlea-Implantats. Zu erkennen sind die Ohrmuschel 1, der Gehörgang 2 und das vor dem Mittelohr 4 liegende Trommelfell 3. Im Mittelohr befindet sich auch das Gehörknöchelchen 5. Im Innenohr 6 liegt schließlich die Cochlea 7, die Hörschnecke. Gestrichelt angedeutet ist zudem einer der Kanäle der Hörschnecke, die Scala tympani 8. Die eustachische Röhre 9 mündet in das Mittelohr 4.
  • Um ein Cochlea-Implantat einzubringen, wird zunächst ein Kanal 10 durch das Felsenbein 11 gebohrt. Mit einem durch den Kanal 10 geführten Bohrer kann dann ein Loch 12 gebohrt werden, welches in die Cochlea 7, konkret in die Scala tympani 8, führt. Durch den Kanal 10 und das Loch 12 wird dann ein Elektrodenträger 13 des Cochlea-Implantats in die Scala tympani 8 eingeführt. Dieser Elektrodenträger 13 trägt mehrere Stimulationselektroden 14.
  • Bei der Durchführung dieses Eingriffs ist es besonders wichtig, dass zum einen die Bohrung 12 korrekt gesetzt wird, zum anderen aber auch der Elektrodenträger 13 korrekt in die Scala tympani 8, oder, was teilweise auch vorgesehen ist, in die Scala vestibuli eingeführt wird.
  • Daher ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Bildüberwachung des Vorgangs des Bohrens des Loches 12 und des Einführens des Elektrodenträgers 13 vorgesehen. In einer ersten Ausführungsform, welche durch 2 näher erläutert wird, wird dabei lediglich eine einzige C-Bogen-Röntgeneinrichtung 15 verwendet. Im Rahmen der Vorbereitung des Eingriffs wird nun mittels der Röntgeneinrichtung 15 ein dreidimensionaler Planungsbilddatensatz 16 aufgenommen. Dafür werden unter verschiedenen Projektionswinkeln Röntgenbilder mit dem C-Bogen aufgenommen und auf bekannte Art und Weise zu einem dreidimensionalen Planungsbilddatensatz rekonstruiert. Der Planungsbilddatensatz 16 zeigt besonders genau die Anatomie 17 der Cochlea 7 und der benötigten Umgebung. Mit Hilfe des Planungsbilddatensatzes 16 wird nun der Eingriff vorgeplant, insbesondere wird die Position des Bohrloches 12 und die endgültige Lage des Elektrodenträgers 13 vorbestimmt. Zudem kann vorgesehen sein, dass, insbesondere automatisch, Teile der Anatomie segmentiert und ebenso in ihrer Position und Lage bestimmt werden.
  • Als Ergebnis dieser Planungen werden in den Planungsbilddatensatz 16 Markierungen 18, 19 eingefügt, wobei die Markierung 18 die Position des Loches 12 und die Markierung 19 die gewünschte Position und Lage des Elektrodenträgers 13 zeigt. Selbstverständlich sind auch andere Markierungen denkbar, beispielsweise bestimmte Teile der Anatomie oder der durch das Felsenbein 11 zu bohrende Kanal 10.
  • Ohne dass der Patient bewegt wird, wird nun mit dem Eingriff begonnen. Zumindest während das Loch 12 gebohrt werden soll und während der Elektrodenträger 13 eingeschoben werden soll, werden, vgl. den Zeitbereich II, der nach dem Zeitbereich I liegt, kontinuierlich oder intermittierend Durchleuchtungsbilder 20 mit der Röntgeneinrichtung 15 aufgenommen. Die Durchleuchtungsbilder 20 zeigen die Anatomie nur sehr schlecht, aber den gerade verwendeten Gegenstand sehr deutlich, in 2 beispielhaft ein Instrument 21 zum Bohren des Loches 12. Da der Patient nicht bewegt wurde, sind der Planungsbilddatensatz 16 und die Durchleuchtungsbilder 20 miteinander registriert, so dass es möglich ist, ein Fusionsbild 22 zu ermitteln, in dem sowohl die Anatomie 17 und die Markierungen 18, 19 des Planungsbilddatensatzes 16 als auch das Instrument 21 des aktuellen Durchleuchtungsbilds 20 zu erkennen sind. Das Fusionsbild kann beispielsweise durch einfache Überlagerung des jeweils aktuellen Durchleuchtungsbilds 20 mit einer entsprechenden Ansicht des Planungsbilddatensatzes 16 erfolgen, jedoch ist es auch denkbar, die Position und Lage des Instruments 21 in dem Durchleuchtungsbild 20 zu bestimmen, beispielsweise mittels eines Schwellwert-Segmentierungsverfahrens, um diese Lokalisierungsinformationen entsprechend zu nutzen. Beispielsweise kann das Instrument 21 in dem Durchleuchtungsbild 20 durch spezielle Algorithmen besonders hervorgehoben werden, es ist jedoch auch denkbar, nur die das Instrument 21 darstellenden Bildbereiche in das Fusionsbild 22 zu übernehmen. Schließlich ist es möglich, die tatsächliche Bilddarstellung des Instruments 21 durch eine das Instrument 21 repräsentierende Grafik zu ersetzen. Ersichtlich sind verschiedene Möglichkeiten denkbar.
  • Das so erzeugte Fusionsbild 22 wird an einer Darstellungseinrichtung der Röntgeneinrichtung 15 angezeigt, so dass eine den Eingriff durchführende Person eine hervorragende Hilfe bei der Bohrung des Loches 12 erhält. Analog wird bezüglich des Elektrodenträgers 13 verfahren, der in einem folgenden Schritt eingeführt wird, auch hier werden also aktuelle Durchleuchtungsbilder 20 aufgenommen und mit dem Planungsbilddatensatz 16 zu einem Fusionsbild 22 fusioniert, in dem der Weg und die aktuelle Lage des Elektrodenträgers 13 nachvollzogen werden können, insbesondere bezüglich der Markierungen 18 und 19.
  • Nachdem der Elektrodenträger 13 so positioniert wurde, kann anhand weiterer aktueller Durchleuchtungsbilder 20 bereits die Lage bezüglich der Markierung 19 überprüft werden. Zur verbesserten Überprüfung wird jedoch in einem Zeitbereich III dann ein weiterer dreidimensionalen Überprüfungsdatensatz 23 mit der Röntgeneinrichtung 15 aufgenommen. Dieser erfolgt in einem dosisarmen Hochkontrast-Modus, in dem nur wenige Durchleuchtungsbilder mit niedriger Dosis aufgenommen werden, um den dreidimensionalen Überprüfungsdatensatz 23 zu erzeugen, der dennoch hinreichend genau dreidimensional die Position und Lage des Elektrodenträgers 13 angibt. Selbstverständlich ist auch der Überprüfungsdatensatz 23 mit dem Planungsdatensatz 16 registriert, so dass ein weiteres Fusionsbild 24 erzeugt werden kann, in dem auch dreidimensional die korrekte Positionierung des Elektrodenträgers 13 relativ zu der Markierung 19 und der Anatomie 17 überprüft werden kann.
  • Hieran können sich beispielsweise auch Funktionstests oder dergleichen anschließen.
  • Ist der Elektrodenträger 13 korrekt positioniert und das Cochlea-Implantat funktionstüchtig, kann die Prozedur wie bereits beschrieben abgeschlossen werden.
  • Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt die 3. Dort wird der Planungsbilddatensatz nicht mit der C-Bogen-Röntgeneinrichtung 15 aufgenommen, sondern ein vorab mittels einer Computertomographie-Einrichtung 25 aufgenommener Computertomographie-Datensatz wird als Planungsbilddatensatz 16 verwendet. Auf diesem erfolgt wiederum die Planung, so dass in ihm letztlich wiederum neben der Anatomie 17 Markierungen 18, 19 sowie gegebenenfalls weitere Markierungen enthalten sein können. Weiterhin sind jedoch in den Planungsdatensatz 16 optional extern am Patienten angeordnete Marker 26 zu erkennen.
  • Im Zeitbereich I im Rahmen des konkreten Implantationsvorgangs wird dann zunächst ein dreidimensionaler Rotationsdatensatz 27 mit der Röntgeneinrichtung 15 aufgenommen, wobei allerdings wiederum ein dosisarmer Hochkontrast-Aufnahmemodus verwendet wird, in dem mit einer geringen Dosis nur wenige zweidimensionale Projektionsaufnahmen gefertigt werden. Diese sind jedoch ausreichend, um wichtige Landmarken der Anatomie 17, beispielsweise Schädelknochen oder die Cochlea 7 selber, sowie optional die Marker 26 gut zu erkennen. Mittels der anatomischen Landmarken und optional der Marker 26 ist nun eine mit dem Pfeil 28 angedeutete 3D-3D-Registrierung zwischen dem Rotationsbilddatensatz 27 und dem Planungsbilddatensatz 16 möglich,
  • Dadurch besteht jedoch auch eine Registrierung zu den im Zeitbereich II wie im ersten Ausführungsbeispiel aufgenommenen Durchleuchtungsbildern 20 sowie dem im Zeitbereich III wiederum aufgenommenen Überprüfungsdatensatz 23, so dass analog zum ersten Ausführungsbeispiel die eine erhöhte Aussagekraft aufweisenden Fusionsbilder 22, 24 wie oben beschrieben ermittelt und angezeigt werden können. Wiederum können also das zur Bohrung des Loches 12 verwendete medizinische Instrument 21 und der Elektrodenträger 13 nachverfolgt werden. Auch eine Überprüfung mittels des Fusionsbilds 24 ist möglich.
  • Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es beim erfindungsgemäßen Verfahren in allen Ausführungsformen auch möglich sein kann, insbesondere zeitgleich zu jedem Zeitpunkt zwei aktuelle Durchleuchtungsbilder aufzunehmen und daraus zwei Fusionsbilder zu erzeugen, die in unterschiedlichen Richtungen liegen und somit auch eine dreidimensionale Information liefern können. Beispielsweise kann hierzu eine Biplan-Röntgeneinrichtung verwendet werden.
  • Schließlich zeigt 4 noch eine erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung 29. Diese umfasst einen beweglichen C-Bogen 30, an dem sich gegenüberliegend ein Röntgenstrahler 31 und ein Röntgendetektor 32 angeordnet sind. Der Betrieb der Röntgeneinrichtung 29 wird über eine auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung 33 ermöglicht, welche insbesondere zur Fusion der Fusionsbilder 22, 24 eine Bildverarbeitungseinrichtung 34 umfasst. Eine Darstellungseinrichtung 35 mit zwei Monitoren 36 kann zur Anzeige der Fusionsbilder 22, 24 sowie weiterer Informationen genutzt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • „Role of Electrode Placement as a Contributor to Variability in Cochlear Implant Outcomes” von Charles C. Finley et al., in: Otol Neurotol 29: 920–928, 2008 [0007]
    • „Use of Computed Tomography Scans for Cochlear Implants” von B. Whiting, in: Journal of Digital Imaging 21: 323–328, 2008 [0008]

Claims (13)

  1. Verfahren zur Bildüberwachung bei der Implantation eines Cochlea-Implantats mit wenigstens einem drahtartigen, in die Cochlea, insbesondere in die Scala vestibuli oder die Scala tympani (8), einzuführenden Elektrodenträger (13), umfassend folgende Schritte: – Aufnahme eines dreidimensionalen Planungsbilddatensatzes (16) vor der Implantation, – während wenigstens eines Teils des Implantationsvorgangs kontinuierliche oder intermittierende Aufnahme von zweidimensionalen Durchleuchtungsbildern (20), – Erzeugung eines Fusionsbildes (22) aus dem aktuellen Durchleuchtungsbild (20) und dem Planungsbilddatensatz (16) und – Anzeige des Fusionsbildes (22).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Aufnahme des Planungsbilddatensatzes (16) in diesen Markierungen (18, 19) bezüglich eines geplanten Bohrweges und/oder einer geplanten Elektrodenträgerposition und/oder -lage und/oder der Anatomie eingefügt werden, die in dem Fusionsbild (22) angezeigt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Planungsbilddatensatz (16) und die Durchleuchtungsbilder (20) mit der selben Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere einer C-Bogen-Röntgeneinrichtung (15), oder mit miteinander registrierten Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommen werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Planungsbilddatensatz (16) und die Durchleuchtungsbilder (20) zur Erzeugung des Fusionsbildes (22) miteinander registriert werden, insbesondere anhand von anatomischen Landmarken und/oder extern applizierten Markern (26).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Registrierung bei mit einer C-Bogen-Röntgeneinrichtung (15) aufzunehmenden Durchleuchtungsbildern (20) mit der C-Bogen-Röntgeneinrichtung (15) ein dreidimensionaler Rotationsbilddatensatz (27), insbesondere mit einer geringen Dosis und/oder unter Verwendung weniger zweidimensionaler Projektionsaufnahmen, aufgenommen wird, wonach eine 3D-3D-Registrierung (28) des Rotationsbilddatensatzes (27) mit dem Planungsbilddatensatz (16) erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Fusionsbildes (22) das Durchleuchtungsbild (20) mit einem entsprechenden Bild des Planungsbilddatensatzes (16) überlagert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei dem Eingriff benutztes medizinisches Instrument (21) und/oder der Elektrodenträger (13) in dem aktuellen Durchleuchtungsbild (20), insbesondere durch Segmentierung, lokalisiert werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrument (21) und/oder der Elektrodenträger (13) in dem Durchleuchtungsbild (20) hervorgehoben werden oder nur das Instrument (21) und/oder der Elektrodenträger (13) in das Fusionsbild (22) eingehen oder zur Erzeugung des Fusionsbilds (22) eine das Instrument (21) und/oder den Elektrodenträger (13) repräsentierende Grafik in den Planungsbilddatensatz (16) eingefügt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildüberwachung während dem Bohren eines Loches (12) in die Cochlea (7) und/oder während dem Einführen des Elektrodenträgers (13) durch das Loch (12) in die Cochlea (7) erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Durchleuchtungsbild (20) zur Kontrolle der Lage des positionierten Elektrodenträgers (13) aufgenommen wird und ein entsprechendes Fusionsbild (22, 24) dargestellt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus mehreren zweidimensionalen, zur Überprüfung unter unterschiedlichen Projektionsrichtungen, insbesondere mit niedriger Dosis, aufgenommenen Durchleuchtungsbildern (20) ein dreidimensionaler Überprüfungsdatensatz (23) ermittelt und ein Fusionsbild (24) aus dem Überprüfungsdatensatz (23) und dem Planungsbilddatensatz (16) ermittelt und angezeigt wird.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Zeitpunkt zwei aktuelle Durchleuchtungsbilder (20) aufgenommen werden, insbesondere mittels einer Biplan-Röntgeneinrichtung, und zwei Fusionsbilder (22) ermittelt und angezeigt werden.
  13. Röntgeneinrichtung (15, 29) mit einem C-Bogen (30) und einer zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildeten Steuereinrichtung (33).
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