Микрофокусная рентгенография для контроля положения электродной решетки при кохлеарной имплантации

Нормальное функционирование слухового анализатора играет важную роль в сохранении качества жизни взрослых и имеет особое значение для общего и речевого развития ребенка, его психологического становления [1–3]. В настоящее время основным методом реабилитации пациентов с врожденной и приобретенной сенсоневральной тугоухостью IV степени и глухотой является кохлеарная имплантация. В ходе хирургического этапа в улитку пациента вводится электродная решетка кохлеарного имплантата.

Накопленный большой опыт, внедрение современных технологий и усовершенствование хирургических методик данного вида вмешательства делают его безопасным и успешным. Тем не менее сохраняется риск неправильного расположения электродной решетки, особенно у пациентов с аномалией кохлеовестибулярной системы. Случаи экстракохлеарного расположения электродной решетки составляют от 0,17 до 2,12% [4]. Последствиями неправильного размещения электродной решетки служат не только невозможность обеспечить восстановление слуховой функции, необходимость проведения ревизионной операции и в некоторых случаях реимплантации, но и вероятность травмы смежных с улиткой структур.

Интраоперационный и/или послеоперационный рентгенологический контроль расположения электродной решетки обеспечивает своевременное выявление подобного осложнения. Разработанные на сегодняшний день методики имеют свои преимущества и недостатки. К интраоперационным методам получения изображений относится использование рентгеновских аппаратов типа С-дуга или конусно-лучевых компьютерных томографов. Использование конусно-лучевых компьютерных томографов позволяет визуализировать структуры височной кости с высокой контрастностью и пространственным разрешением, но данная методика не нашла пока широкого применения, так как алгоритмы съемки и реконструкции изображений при кохлеарной имплантации находятся на стадии разработки. В целом к недостаткам современных способов визуализации можно отнести наличие технических сложностей при использовании их непосредственно в операционной, а наиболее часто применяемые методы, такие как мультиспиральная компьютерная томография, конусно-лучевая компьютерная томография и трансорбитальная рентгенография, могут быть использованы в основном послеоперационно. Кроме того, все известные способы визуализации при кохлеарной имплантации обеспечивают достаточно высокую радиационную нагрузку [5]. Немаловажным фактором является также высокая стоимость данных методов. Необходимость интраоперационного контроля позиции электродной решетки в просвете улитки, особенно у пациентов с кохлеовестибулярной патологией, а также возможность применения более информативных, щадящих и удобных методов рентгенологической диагностики определяют актуальность разработки и внедрения в практику новых методов исследования в отохирургии, в особенности при кохлеарной имплантации.

Альтернативной методикой может служить микрофокусная рентгенография, которая достаточно широко применяется в последние годы в различных областях медицины. Этот способ получения рентгеновских изображений разработан отечественными специалистами [6, 7]. При его использовании источник рентгеновского излучения имеет размер фокусного пятна менее 0,1 мм. Как известно, чем меньше размер фокусного пятна, тем выше разрешение рент­геновского изображения, соответственно лучше визуализация миниатюрных структур объекта диагностики. Разработанные рентгеновские микрофокусные аппараты семейства «ПАРДУС-Р» (Россия) имеют небольшие размеры, что позволяет использовать их в том числе и интраоперационно. При этом средняя доза облучения пациента за один прицельный снимок, например в стоматологии [8], не превышает 1 мкЗв. Кроме того, уже на расстоянии 1 м максимальная мощность дозы для медперсонала, нормированная на рабочую нагрузку аппарата «ПАРДУС-Р», соответствует требованиям СанПиН 2.6.1192-03.

Цель исследования — экспериментально обосновать возможность и определить эффективность применения микрофокусной рентгенографии для получения рентгенологических изображений при оценке расположения электродной решетки в спиральном канале улитки височной кости.

Материалы и методы. Для проведения экспериментального исследования подготовлены препарат височной кости, череп человека и голова свиньи с мягкими тканями. После антромастоидотомии и задней тимпанотомии в барабанную лестницу улитки кадаверной височной кости вводили электродную решетку кохлеарного имплантата с длиной рабочей части 26 мм и наличием 20 электродных контактов, с диаметром в основании и в крайней точке — 1,07 и 0,5 мм. Расстояние между электродами — 0,7 мм (рис. 1, а).

---

Рис. 1. Введение электродной решетки кохлеарного имплантата: а — в улитку кадаверной височной кости; б — через наружный слуховой проход черепа человека и в — головы свиньи с мягкими тканями

---

Через наружный слуховой проход черепа человека (рис. 1, б) и головы свиньи (рис. 1, в) осуществляли доступ к медиальной стенке барабанной полости. Через круглое окно в спиральный канал улитки введены электродные решетки с длиной активной части 26,4 мм и 12 каналами стимуляции, с расстоянием между ними 2,4 мм.

Исследования проводили по следующей схеме:

мультиспиральная компьютерная томография объектов на стационарном аппарате Brilliance 64 (Philips, Нидерланды) для установления правильного интракохлеарного положения электродной решетки;

рентгенография препарата височной кости на стационарном аппарате Luminos dRF (Siemens, Германия) для получения эталонного скиалогического снимка;

микрофокусная рентгенография препарата височной кости и черепа человека на портативном аппарате «ПАРДУС-Р» («ЭЛТЕХ-Мед», Россия) для определения физико-технических параметров съемки и необходимых укладок с целью оценки возможностей данного способа при установлении положения электродной решетки и дифференцировки анатомических структур;

микрофокусная конусно-лучевая томография для получения снимков кадаверной височной кости;

микрофокусная рентгенография головы свиньи на аппарате семейства «ПАРДУС-Р» для разработки интраоперационного способа получения изображения электродной решетки в улитке.

Результаты и обсуждение. В ходе экспериментального исследования получены микрофокусные рентгеновские снимки на аппарате «ПАРДУС-Р» разных объектов исследования при различных режимах съемки и укладках с визуализацией на цифровом приемнике изображения. Параметры экспозиции при проведении микрофокусной рентгенографии височной кости и черепа человека: напряжение — 60 кВ, время экспозиции — от 3 с до 6 с, расстояние от тубуса аппарата до объекта — 60 мм. Качество изображений анализировали по нескольким критериям: визуальная оценка качества изображения анатомических ориентиров пирамиды височной кости, положение электродной решетки по отношению к структурам лабиринта, определение отдельных электродных контактов, наличие артефактов, общее впечатление от качества изображения.

Получено 8 микрофокусных рентгенограмм препарата височной кости. В целом на полученных снимках электродная решетка дифференцировалась на всем протяжении, контуры ее были четкие, определялись отдельные электроды, артефакты на изображениях отсутствовали. Качество снимков оценено как хорошее. Были подобраны условия съемки, при которых достигалась хорошая визуализация как всей электродной решетки, так и отдельных электродных контактов. Различные проекции выбирали таким образом, чтобы на снимках было можно оценить положение электродов в базальном завитке улитки в виде правильной окружности и положение электродов относительно базального и среднего завитков улитки. На представленном в качестве примера рентгеновском снимке (рис. 2) на фоне структур каменистой части пирамиды отчетливо определяются три полукружных канала, преддверие. Электродная решетка, расположенная в базальном завитке улитки, на снимке имеет округлую форму. Электроды в апикальной части визуализируются четко.

---

Рис. 2.Микрофокусный рентгеновский снимок препарата височной кости

---

По сравнению с эталонными рентгенограммами, полученными на стационарном аппарате, микрофокусный способ съемки обеспечивает лучшую визуализацию костных структур, более высокую степень различимости деталей изображения, а также возможность прямого увеличения изображения объекта съемки.

В ходе исследования также получено 6 снимков черепа человека, в улитку которого введена электродная решетка. Были выбраны три проекции — трансорбитальная, боковая, косая. На полученных снимках в трансорбитальной проекции электродная решетка определялась на всем протяжении улитки, принимая форму правильной окружности, с четкой дифференцировкой отдельных электродных контактов. При использовании боковой проекции детальная дифференцировка отдельных электродных контактов не была достигнута, возможно из-за эффекта суммации. Дальнейшая отработка вариантов укладки для данной проекции позволит визуализировать положение электродной решетки относительно базального и среднего завитков улитки. В целом полученные снимки черепа оценены как хорошие и удовлетворительные.

Были получены изображения височной кости при использовании сочетанного применения микрофокусной трубки и движения ее на 360° вокруг приемника рентгеновского излучения — методика микрофокусной томографии (рис. 3). Предлагаемый способ позволяет визуализировать структуры височной кости и отдельных электродов кохлеарного имплантата. Данные микрофокусные снимки были оценены как хорошие и очень хорошие, позволяющие детально изучить анатомические ориентиры височной кости, расположение электродной решетки относительно стенок спирального канала улитки, глубину ее введения.

---

Рис. 3.Рентгеновский снимок височной кости, полученный по методике микрофокусной томографии

---

Из-за отсутствия фантома головы человека с имитацией мягких тканей далее эксперимент выполняли на голове свиньи, в улитку которой вводили электродную решетку (см. рис. 1, в). Для контроля положения электродной решетки были использованы следующие параметры рентгеновской съемки: напряжение — 70 кВ, время экспозиции — 5 с. Получено 6 микро­фокусных рентгенограмм. Лучшие результаты установлены в модернизированной трансорбитальной-внутриротовой проекции (рис. 4). Для ее реализации была использована специальная микрофокусная рентгеновская трубка с вынесенной на длинной анодной трубе мишенью. Использование микрофокусного источника излучения дает возможность получить увеличенные снимки с удовлетворительной резкостью и контрастностью изображения в трансорбитальной проекции путем изменения положения источника излучения. Метод съемки с введением анода в полость рта позволяет добиться существенно лучшей визуализации электродной решетки и точнее оценить ее положение.

---

Рис. 4. Схема внутриротовой съемки при контроле положения электродной решетки: 1 — анод рентгеновской трубки; 2 — поток рентгеновского излучения; 3 — электродная решетка; 4 — приемник рентгеновского излучения

---

Анализ экспериментальных данных позволил разработать способ получения рентгеновского изображения кохлеарного имплантата (заявка на получение патента РФ №2016126444 от 01.07.2016). Рентгенография с микрофокусным источником излучения обеспечивает высокое разрешение при минимальной дозе экспозиции и отсутствие артефактов от металлических частей имплантата. Экспозиция одного снимка была на 1–2 порядка ниже, чем при использовании всех известных способов диагностики.

Заключение. Проведенное экспериментальное исследование показало большие возможности и перспективы цифровой микрофокусной рентгенографии при оценке положения электродной решетки в височной кости. Полученные микрофокусные изображения могут послужить основой для создания нового класса диагностического рентгеновского оборудования — рентгеновских аппаратов для интраоперационной съемки при кохлеарной имплантации, что позволит усовершенствовать основной метод реабилитации пациентов с тугоухостью IV степени и глухотой.

Финансирование исследования. Исследование не финансировалось какими-либо источниками.

Конфликт интересов. У авторов нет конфликта интересов.