多平面重建用于人工耳蝸植入術(shù)后評估的研究

蔣刈高搏王強林碧玉袁永一王國建蔡劍鳴戴樸*

1福建醫(yī)科大學(xué)省立臨床醫(yī)學(xué)院、福建省立醫(yī)院耳鼻咽喉科（福州350001）

2中國人民解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科（北京100853）

人工耳蝸植入已成為雙側(cè)重度感音神經(jīng)性聽力損失患者的有效治療手段。術(shù)中規(guī)范精準(zhǔn)的操作可以保證患者術(shù)后助聽效果，如聽覺靈敏度和言語康復(fù)能力，減少并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險。術(shù)后評估手段主要包括聽力言語康復(fù)評估方法及影像學(xué)檢查[1]。CT是臨床工作者用來診斷內(nèi)耳結(jié)構(gòu)性病變的主要方式[2]，其應(yīng)用使得內(nèi)耳疾病的診斷越來越準(zhǔn)確，特別是高分辨率CT的出現(xiàn)，為內(nèi)耳精細(xì)結(jié)構(gòu)的辨識提供了可靠依據(jù)。以往有學(xué)者嘗試通過用影像學(xué)的方式，建立內(nèi)耳測量體系，用于臨床診斷，對我們正確認(rèn)識內(nèi)耳結(jié)構(gòu)性病變有一定的幫助[3，4]。本研究探索通過標(biāo)準(zhǔn)層面構(gòu)建的多平面重建（MPR）技術(shù)評估人工耳蝸植入術(shù)后電極的覆蓋角度及內(nèi)耳精細(xì)結(jié)構(gòu)的完整性。

1 方法

1.1 患者基本信息

本研究納入2018年3月至8月在解放軍總醫(yī)院進行人工耳蝸植入患者42例（42側(cè)），術(shù)后1周在解放軍總醫(yī)院進行顳骨CT檢測，其中男性患者24例，女性患者18例，平均年齡12.6歲。本研究中37例耳蝸結(jié)構(gòu)正常，5例前庭導(dǎo)水管擴大（EVAS）。植入耳蝸的型號：科利爾512 15例；奧地利（Concerto或者Sonata）F28 14例；諾爾康4例；美國1J 3例；美國MS 6例。其中科利爾512、美國1J及美國MS均采用圓窗前下擴大或者圓窗前下耳蝸開窗植入；奧地利F28及諾爾康均采用圓窗植入。

1.2 顳骨CT檢測和影像重建

1) 顳骨CT檢測儀器及掃描參數(shù)

掃描機器為Image United 64排螺旋CT，成人掃描時采用的管電壓和電流分別為120kV、250mAS，兒童掃描時采用的管電壓和電流分別為80kV、120mAs，測量圖像的重建層厚為0.6mm。窗寬2600，窗位500，掃描基線定位于眶聽線并與之平行。所有掃描全部由解放軍總醫(yī)院影像科醫(yī)師操作進行。

2) MPR影像重建（圖1）

在Image United工作站完成MPR重建，通過調(diào)節(jié)冠狀位線（a藍線）、矢狀位線（b綠線）和軸位線（c紅線），構(gòu)建出三個檢測層面，分別是：①過圓窗膜中心且與底轉(zhuǎn)基底部中軸平行的耳蝸底轉(zhuǎn)長軸層面，②過蝸軸中心軸線且過耳蝸底轉(zhuǎn)中軸的層面，定義為耳蝸底轉(zhuǎn)中軸層面，③過蝸軸中心軸線且與耳蝸底轉(zhuǎn)層面相互垂直的層面，稱為蝸軸中軸層面。

第一步：在Image United工作站中對樣本圖像選擇高級分析，首先將軸位層面調(diào)節(jié)至耳蝸蝸軸的中心層面，調(diào)節(jié)冠狀位線（a線）和矢狀位線（b線），使a線與耳蝸底轉(zhuǎn)平行，并過圓窗中點，調(diào)節(jié)b線使其與過耳蝸蝸軸中心，并與蝸軸長軸平行。

第二步：調(diào)整矢狀位層面的a線和軸位線（c線），旋轉(zhuǎn)并微調(diào)a線使其與耳蝸底轉(zhuǎn)平行，直至冠狀位層面可觀察到完整的耳蝸底轉(zhuǎn)層面，此時的冠狀位即為耳蝸底轉(zhuǎn)中軸層面，隨后調(diào)節(jié)c線，使c線過耳蝸蝸軸中心，并與蝸軸長軸平行。

第三步：調(diào)整冠狀位層面的b線和c線，首先旋轉(zhuǎn)微調(diào)c線使c線經(jīng)過圓窗重點以及耳蝸蝸軸中心，此時軸位層面即為耳蝸底轉(zhuǎn)長軸層面，隨后旋轉(zhuǎn)微調(diào)b線，使b線與c線垂直且過耳蝸蝸軸中心，此時矢狀位層面即為蝸軸中軸層面。

圖1 耳蝸MPR重建Fig.1 The multiplanar reconstruction(MPR)of Spiral CT The three planes are perpendicular to each other.A)the long axis of the basal turn,B)the basal turn,C)the midmodiolar axis.Plane B is parallel to the basal turn and passes through the center of the round window.Plane A and C pass through the midmodiolar axis,and plane A follows the line between the midmodiolar axis and the midpoint of the round window.

1.3 術(shù)后影像重建后觀察指標(biāo)（圖2）

1.3.1 耳蝸植入后電極覆蓋角度

電極植入覆蓋角度的測量是在MPR重建后耳蝸底轉(zhuǎn)平面圖像上測量最外側(cè)電極與0度參考線的夾角（A），在耳蝸中轉(zhuǎn)層面測量底轉(zhuǎn)最外側(cè)電極與中轉(zhuǎn)最頂端電極的夾角（B），耳蝸植入電極覆蓋角度=360-A+B（度）。

1.3.2 耳蝸植入后耳蝸內(nèi)精細(xì)結(jié)構(gòu)損傷程度

耳蝸的底轉(zhuǎn)層面、耳蝸底轉(zhuǎn)長軸層面和蝸軸層面觀察電極的位置及耳蝸內(nèi)精細(xì)結(jié)構(gòu)損傷程度。耳蝸內(nèi)精細(xì)結(jié)構(gòu)包括螺旋韌帶、基底膜、骨螺旋板、蝸軸等結(jié)構(gòu)。耳蝸植入電極所致創(chuàng)傷的組織學(xué)的損傷程度參考指標(biāo)[5]：0級：基底膜、骨螺旋板及蝸軸無損傷；1級：基底膜變形向前庭階膨脹；2級：基底膜部分撕裂；3級：電極穿過基底膜自鼓階進入前庭階；4級：蝸軸及骨螺旋板骨折。

2 結(jié)果

2.1 本研究耳蝸植入后電極情況（圖2）

科利爾512電極：耳蝸圓窗前下擴大植入澳大利亞512電極，可以看到電極貼著耳蝸鼓階的外側(cè)壁走行。耳蝸長度覆蓋底轉(zhuǎn)和中轉(zhuǎn)。覆蓋角度大約394.1hi 16.9h。

奧地利F28電極：耳蝸圓窗植入奧地利F28電極，可以看到電極靠耳蝸鼓階的外側(cè)壁走行，與耳蝸外側(cè)壁有間隙，耳蝸覆蓋底轉(zhuǎn)和中轉(zhuǎn)。覆蓋角度大約378.5hi 16.3h。

諾爾康電極：耳蝸圓窗植入諾爾康電極，可以看到電極靠耳蝸鼓階的外側(cè)壁走行，與耳蝸外側(cè)壁有間隙，耳蝸覆蓋底轉(zhuǎn)至中轉(zhuǎn)起始。覆蓋角度大約379.5hi 9.3h。

美國1J電極：耳蝸圓窗前下擴大植入美國1J電極，可以看到在耳蝸底轉(zhuǎn)靠近耳蝸外側(cè)壁走行，中轉(zhuǎn)起始靠近蝸軸，與耳蝸外側(cè)壁有間隙，耳蝸覆蓋底轉(zhuǎn)至中轉(zhuǎn)起始。覆蓋角度大約342.2hi 11.3h。

美國MS電極：耳蝸圓窗前下擴大植入美國MS電極，可以看到電極在鼓階的中部走行，與耳蝸外側(cè)壁有間隙，耳蝸覆蓋底轉(zhuǎn)至中轉(zhuǎn)。覆蓋角度大約387.5hi 12.5h。

圖2 不同電極植入MPR重建電極位置及覆蓋角度Fig.2 The electrode position and the covering angle in cochlea varied in different CI model implantation

2.2 本研究耳蝸植入后耳蝸內(nèi)精細(xì)結(jié)構(gòu)情況

耳蝸的基底膜在影像上無法清晰顯影，因此通過影像重建無法準(zhǔn)確評估電極植入后基底膜是否抬高，蝸軸及骨螺旋板走形在人工耳蝸植入后CT檢測MPR重建后可以看到。本研究中納入的病例，通過MPR重建后，沒有看到明顯的蝸軸及骨螺旋板損傷。

3 討論

由于內(nèi)耳結(jié)構(gòu)精細(xì)，所測量的結(jié)構(gòu)多為毫米級，因此觀察層面的選擇對結(jié)果的判定有著較大影響，常規(guī)軸位以及矢狀位并非沿內(nèi)耳結(jié)構(gòu)本身軸線觀測，較易出現(xiàn)結(jié)果誤讀。隨著高分辨率CT可以幫助辨識內(nèi)耳精細(xì)結(jié)構(gòu)，使用多平面重建（MPR）技術(shù)可以在常規(guī)CT掃描影像資料的基礎(chǔ)上調(diào)整出所需觀察結(jié)構(gòu)的任意層面，國內(nèi)已有相關(guān)文獻報道采用雙斜位MPR，實現(xiàn)了顳骨內(nèi)不同結(jié)構(gòu)的全程顯示[6]，相對于軸位和冠狀位圖像，MPR重建圖像對于內(nèi)耳結(jié)構(gòu)的顯示更加清晰和直觀；同時，相較于三維重建方法，MPR測量的方式更加客觀，且不易受人為因素影響，操作簡便[7]；國外有學(xué)者認(rèn)為MPR可以提高內(nèi)耳畸形的檢出率和正確率[8]。本研究通過構(gòu)建耳蝸底轉(zhuǎn)長軸層面和蝸軸中軸層面，從兩個層面測量耳蝸的高度，確保了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時對于耳蝸底轉(zhuǎn)及蝸軸高度皆采用兩個不同層面的測量，通過相同的測量結(jié)果印證層面確立的準(zhǔn)確性。

本文通過MPR重建，在同一標(biāo)準(zhǔn)層面下觀察不同電極在耳蝸內(nèi)的情況，能夠準(zhǔn)確的評估電極在耳蝸內(nèi)的位置及電極的覆蓋角度。電極植入深度角的測量是在MPR重建后耳蝸底轉(zhuǎn)平面圖像上測量最頂端電極與0度參考線的夾角，耳蝸電極的覆蓋角度=360-A+B度（圖2）。目前對于0度參考線有不同定位方法：有學(xué)者建議基于解剖學(xué)，將圓窗中點與蝸軸中心的連線定為0度參考線[9]，這種方法圓窗中點定位受耳蝸開窗方式的影響，例如在耳蝸前下擴大開窗時，圓窗膜中點的位置受耳蝸前下擴大的程度而定位不準(zhǔn)；有學(xué)者建議經(jīng)過上半規(guī)管和前庭中點連線的延長線與耳蝸電極的交點定義為圓窗中點，耳蝸電極盤曲呈的圓形的圓心定義為蝸軸中心，蝸軸中心與上述定義的圓窗中點計為0度參考線[10]，這種方法的蝸軸中心是通過電極形狀的中點估計，受電極設(shè)計的影響。因此兩種方法測量的耳蝸電極植入深度角不同[11]。需要構(gòu)建一種相對標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法。本研究將MPR重建后耳蝸底轉(zhuǎn)平面圖像上經(jīng)過上半規(guī)管和前庭中點連線的延長線與耳蝸電極的交點定義為圓窗中點（圖2），將耳蝸底轉(zhuǎn)平面上顯示的解剖上蝸軸中心位置定義為蝸軸中心，將圓窗中點與蝸軸中心的連線定為0度參考線，對不同產(chǎn)品植入電極的覆蓋角度進行檢測，可以不受耳蝸開窗位置和電極是否抱蝸軸的影響。然而不同患者的耳蝸大小不同，植入電極覆蓋角度存在個體差異。

既往有學(xué)者對耳蝸植入后耳蝸內(nèi)損傷進行組織病理學(xué)評估，認(rèn)為主要的損傷在蝸軸、骨螺旋板和基底膜，其中耳蝸底轉(zhuǎn)的損傷比較明顯[12]。植入后近期損傷主要有蝸軸、骨螺旋板和基底膜的壓迫或者撕裂，遠期則形成耳蝸內(nèi)組織纖維化或者骨化，蝸軸、骨螺旋板和基底膜損傷處螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞減少等情況，影響耳蝸植入效果[13，14]。目前，X線平片仍然是國內(nèi)外人工耳蝸植入術(shù)后判斷電極植入情況的常規(guī)檢查[15]，一般在耳蝸術(shù)后一周左右，通過改良的Stenver位(“耳蝸視圖”)拍攝，可以顯示單個電極的插入深度和位置。然而X線檢查所得的圖像不能區(qū)分耳蝸內(nèi)部的細(xì)微結(jié)構(gòu)，無法準(zhǔn)確判斷電極位于鼓階中還是前庭階中，更無法準(zhǔn)確判斷電極與蝸軸之間的關(guān)系。術(shù)后顳骨CT檢查常用于特殊病例耳蝸植入，例如耳蝸骨化或者畸形耳蝸，可以客觀的呈現(xiàn)患者耳部微細(xì)的解剖結(jié)構(gòu)，大體評估術(shù)后蝸內(nèi)結(jié)構(gòu)的情況。然而，如果需要評估植入電極在耳蝸內(nèi)植入的深度角，判斷植入電極對骨螺旋板、基底膜或者蝸軸的關(guān)系，則在標(biāo)準(zhǔn)層面下進行測量更加準(zhǔn)確。運用CT原始數(shù)據(jù)經(jīng)過多平面重建技術(shù)可以進行任意方位重建，可以實現(xiàn)對耳蝸植入后的精準(zhǔn)評估[16]。本研究通過MPR重建，可以看到耳蝸的基底膜在影像上無法清晰顯影，因此通過影像重建無法準(zhǔn)確評估電極植入后基底膜是否抬高。蝸軸及骨螺旋板走行在人工耳蝸植入后CT的MPR重建圖像中可以辨識。因此，通過術(shù)后影像MPR重建對耳蝸內(nèi)精細(xì)結(jié)構(gòu)評估，主要觀察耳蝸底轉(zhuǎn)、耳蝸中轉(zhuǎn)的電極與蝸軸和骨螺旋板的位置關(guān)系，電極對耳蝸損傷分類可以考慮0級：基底膜、骨螺旋板及蝸軸無損傷；1級：骨螺旋板變形；2級：電極穿過基底膜自鼓階進入前庭階；3級：蝸軸及骨螺旋板骨折。我們對一例因人工耳蝸植入前庭而就診于解放軍總醫(yī)院擬行二次耳蝸植入的病例進行MPR重建，可以看到電極穿過骨螺旋板進入前庭階。（圖3）

圖3 電極穿過骨螺旋板進入前庭階Fig.3 The electrode passes through the osseous spiral lamina into the vestibular scalar

4 結(jié)論

人工耳蝸植入是重度極重度耳聾患者有效和安全的聽覺康復(fù)手段。術(shù)后標(biāo)準(zhǔn)層面影像重建可以確定電極在耳蝸內(nèi)的位置細(xì)節(jié)，幫助評估電極植入對耳蝸蝸軸及骨螺旋板的損傷程度，為規(guī)范性手術(shù)提供指導(dǎo)。