高分辨率CBCT對人工耳蝸植入術后耳蝸內電極評估價值研究

方軍杰 胡寶華 王建鋒 丁忠祥 孫微 干放 鄔亦椒 鄭建軍

聽力障礙患者的治療與聽力康復是臨床關注的焦點。人工耳蝸植入（cochlear implantation，CI）技術與耳蝸裝置的不斷改進為重度及極重度感音神經性耳聾患者聆聽世界提供了機會。但不同患者在CI術后聽覺和言語康復情況差別較大，這與患者的耳蝸、聽神經的自身條件、不同人工耳蝸的性能、手術植入技術及聽力和言語的康復治療等因素有關[1]，這也與耳蝸電極植入的空間位置、電極的深度及有無電極折疊、電極滑脫等一些術后并發癥有關。影像學檢查有助于了解CI術后植入電極的相關情況。隨著人工耳蝸電極設備的不斷升級換代，觀察內容從單純評估耳蝸內電極向探討電極位置與相關功能關系上延伸，為了能精確觀察耳蝸內電極的形狀、部位和數目，對影像學檢測設備提出了更高的要求[2]。本研究通過對比分析高分辨率錐形束CT（CBCT）與64排螺旋CT對耳蝸內電極的顯示與測量數據，探討高分辨率CBCT對于CI術后耳蝸內電極的評估價值，現報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2015年7月至2017年2月寧波市第二醫院收治的因雙耳極重度感音神經性耳聾行CI術患者16例，術前影像學評估與臨床聽力學檢查均無CI術禁忌證。其中男9例，女7例；年齡2～42歲，平均16歲。8例患者植入COCHLEAR公司Nucleus CI512第五代人工耳蝸，線圈寬度32.0mm，電極矩陣長度19.0mm，22電極，材質為鈦合金；8例患者植入NUROTRON公司CS-10A人工耳蝸，線圈寬度32.0mm，電極矩陣長度20.5mm，24電極，材質為鈦合金。16例患者均為單側植入。

1.2 檢查方法 患者CI術后4～7d內行高分辨率CBCT檢查和64排螺旋CT植入側掃描。CBCT設備為PaX-Uni3D高分辨率CBCT機，管電壓89kV，管電流4.0mA；植入側顳骨掃描，患者站立位或坐位，頭部固定。多排螺旋CT設備為德國西門子SOMATOM Definition 64排雙源CT機，植入側顳骨局部掃描，管電壓120 kV，管電流45mA，螺距0.562mm，層厚0.625mm。對于無法配合檢查的幼兒患者，檢查前采用自然睡眠和人工藥物催眠(口服水合氯醛)的方法來幫助嬰幼兒入睡。CBCT檢查采用兒童專用座椅，頭部軟枕固定，在監護人陪同下，進行檢查。

1.3 重建方法 64排螺旋CT數據導入重建后臺，選擇骨函數圖像，調節窗寬3 900、窗位1 865，使人工耳蝸高密度電極影與內耳骨質結構分界清晰；沿耳蝸蝸軸方向，做垂直于蝸軸和平行于蝸軸方向的三維重建，拆薄層厚為0.5mm，層間距為0mm；冠狀位行MIP重建，層厚5.0mm，層間距3.0mm。曲面重建：選擇Curved工具，在HD MIP圖像上采用自動追蹤電極中心行曲面重建（圖1）。高分辨率CBCT重建方法與64排螺旋CT三維重建方式相同，層面上為了保持和MDCT的對比，盡量選擇相同層面，曲面重建應用專門曲面重建及測量軟件（圖2）。

圖1 64排螺旋CT圖像重建（a：植入電極全景影像，周圍有少許金屬偽影；b：植入電極展開后圖像，顯示電極在耳蝸內走行，可測量電極深度）

圖2 高分辨率CBCT圖像重建（a：人工耳蝸重建后，顯示電極在耳蝸內形態，清晰計數耳蝸電極；b：曲面重建展開后可以直接測量耳蝸內電極深度）

1.4 測量方法 電極計數采用3種表示方式，清晰計數，即電極和相鄰電極邊緣清晰；模糊計數，即電極邊緣部分模糊，和相鄰電極邊界尚能分辨；未能計數，即電極邊界模糊，和相鄰電極不能區分。耳蝸內電極深度的測量方法，采用直接法和間接法2種方式。直接法：在HD MIP圖像上自動追蹤電極中心行曲面重建，展開電極，測得圓窗膜至耳蝸內人工耳蝸第一個電極的長度。間接法：已知人工耳蝸電極矩陣長度（Nucleus CI512為19.0mm，NUROTRON CS-10A為20.5mm），測得最后一個電極距離圓窗膜的距離，即總矩陣長度±最后一個電極距離耳蝸圓窗膜距離（圖3）。電極位置的判斷：耳蝸螺旋有三層結構，64排螺旋CT薄層重建及高分辨CBCT薄層重建后，可以顯示前庭階、鼓階，主要辨認電極與耳蝸螺旋板的相對位置（圖4）。測量及判斷由2位副主任以上職稱醫師進行，兩者意見不一致時，討論或請教高一級醫師解決。

圖3 CBCT耳蝸內電極深度的測量（a：直接法；b：間接法）

1.5 觀察指標 比較高分辨率CBCT與64排螺旋CT對CI術后耳蝸內電極的顯示情況（計數、位置）及電極植入深度的測量結果。

圖4 高分辨率CBCT重建后耳蝸內電極位置的判斷（a：耳蝸內垂直于電極各層面圖像，觀察電極位置，蝸管內結構清晰，可顯示位于下方的鼓階；b：對比相對空間位置，顯示電極位于下方鼓階）

1.6 統計學處理 應用SPSS 23.0統計軟件；計量資料以表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；計數資料比較采用χ2檢驗；P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 高分辨率CBCT與64排螺旋CT對CI術后耳蝸內電極的顯示情況比較 15例植入后未發現明顯并發癥，1例患者在術后CBCT檢查時發現電極有折斷重疊（圖5），后進行二次手術。64排螺旋CT清晰計數74個電極，平均（4.6±1.1）個/例；模糊計數 138個，平均（8.6±1.7）個/例；高分辨率CBCT清晰計數330個電極，平均（20.6±2.0）個/例；模糊計數為 34個，平均（2.1±1.6）個/例；16例患者CI術后耳蝸內電極計數情況比較詳見表1。高分辨率CBCT與64排螺旋CT對CI術后耳蝸內電極計數的差異有統計學意義（P＜0.05），高分辨率CBCT優于64排螺旋CT。高分辨率CBCT判斷術后電極位于鼓階12例，前庭階2例，2例未能判斷；多排螺旋CT判斷術后電極位于鼓階13例，前庭階2例，1例未能判斷；高分辨率CBCT與64排螺旋CT對CI術后耳蝸內電極位置判斷的差異無統計學意義（P＞0.05）。

圖5 高分辨率CBCT對CI術后耳蝸內電極的顯示（a：人工耳蝸電極折斷重疊，導致植入深度不夠；b：植入電極深度明顯不足，圓窗膜外尚留8個電極）

表1 16例患者CI術后耳蝸內電極計數情況比較（個）

2.2 高分辨率CBCT與64排螺旋CT對CI術后耳蝸內電極植入深度測量結果比較 兩種植入電極陣列長度分別19.0、20.5mm，設計植入長度和手術實際植入深度并非一致。利用64排螺旋CT、高分辨率CBCT曲面重建和術中實際測得的電極植入深度比較見表2。

表2 16例患者CI術后耳蝸內電極植入深度4種方法測量結果比較（mm）

由表2可見，多排螺旋CT直接法測得CI術后耳蝸內電極植入深度＞CBCT直接法＞CBCT間接法，CBCT間接法測量的CI術后耳蝸內電極植入深度更加接近于術中實際測量值。而COCHLEAR公司Nucleus CI512人工耳蝸電極植入深度要深于NUROTRON公司的CS-10A人工耳蝸，兩者比較有統計學差異（P＜0.05）。

3 討論

近30年來，CI的適應證已經被大大擴展，甚至可用于3個月大的嬰幼兒，并且對有明顯功能性殘余聽力的成人也有良好效果，尤其是有相當的低頻率域內殘余聽力者[3]。如今CI在技術上雖已十分成熟，但仍存在一些問題，如植入位置異常、深度不夠、電極折疊等，這些問題多數在術后開機調試時才能被發現，因此術后對耳蝸內電極的影像學評估意義重大。

目前在CI術后影像學評估方面，國內常用的檢查方法有數字化X線攝片和多排螺旋CT掃描。數字化X線攝片早期應用較普遍，其優點是檢查費用和掃描輻射劑量低，能查看電極整體形態，并能清晰計數電極，一定程度上能判斷耳蝸內電極有無扭曲、打折，并能通過角度測量及曲率公式計算出植入耳蝸的深度[4]。但是X線檢查的缺點是空間分辨率低，耳蝸內部細微結構與植入電極關系不能區分，并且受到投照角度的限制。多排螺旋CT不僅提升了空間分辨力，也大大降低了電極金屬偽影，臨床應用十分廣泛，早先已有多名學者做了多排螺旋CT對CI術后耳蝸內電極影像評估的相關研究。Lane等[5-6]通過對比植入電極的尸體顳骨標本64排螺旋CT掃描圖像及相對應的耳蝸切片圖像，發現在合適平面上重建的三維圖像可以分辨出電極在鼓階或前庭階的位置，這為CI術后耳蝸內電極的空間位置提供重要的技術手段。而耳蝸內電極植入的位置以及在耳蝸內電極植入的深度目前被認為是手術成功與否的關鍵因素[7]。

自從2002年Husstedt等[8]第一次報道利用CBCT技術顯示CI術后電極和耳蝸軸的關系以來，CBCT已在臨床廣泛應用。CBCT具有金屬偽影較少，輻射劑量極低，各向同性空間分辨率高等優點[9]。2014年，芬蘭坦佩雷大學醫學院Zhou等[10]設計了一個對照實驗，利用高分辨CBCT采集系統測試CI術后耳蝸內定量標記電極陣列，并以微平板CT成像作為對照，發現CBCT可以作為臨床應用識別電極陣列的檢查手段。同時，有研究通過對比植入電極的人體顳骨標本的超微斷層圖像和CBCT掃描圖像，肯定了高分辨CBCT在合適平面上重建的三維圖像可以分辨出電極在鼓階或前庭階的位置[11]，為確定CI術后耳蝸內電極的空間位置提供重要的技術手段。另有一項低劑量螺旋CT與CBCT在顯示CI術后的對比研究，發現高分辨CBCT檢查的輻射劑量要明顯低于低劑量螺旋CT，而低劑量螺旋CT顯示的耳蝸結構和整體圖像質量與輻射劑量呈正相關；高分辨CBCT和低劑量多排螺旋CT都適合于術后CI成像[12]。因此，本研究采用低劑量CT局部掃描，一方面對CT圖像質量影響有限，另一方面，可以有效控制輻射劑量。

本研究結果顯示，高分辨率CBCT與64排螺旋CT對CI術后耳蝸內電極計數情況比較差異有統計學意義，高分辨率CBCT優于64排螺旋CT。而也有報道稱，多排螺旋CT薄層掃描后，在植入電極顯示上也非常清晰[6，12]，但這類報道都基本研究的是12～16顆電極的人工耳蝸，由于電極間距較大，偽影相互影響相對較少。但在22～24顆電極的顯示方面，多層螺旋CT只能清晰計數少數電極，CBCT存在明顯優勢。CBCT相對于多排螺旋CT，周圍金屬偽影明顯減少，對于測量及顯示單個電極方面更為準確。但CBCT更容易產生運動偽影，部分電極計數不清晰，多數是由于運動偽影影響。

本研究結果顯示，高分辨率CBCT與64排螺旋CT對CI術后耳蝸內電極位置判斷結果比較差異無統計學意義，兩者均能較好地判斷耳蝸內電極是位于鼓階還是前庭階。多排螺旋CT和高分辨率CBCT在判斷電極植入位置時，需要觀察電極在耳蝸管內的空間位置，最好能在一些層面上顯示中間基底膜的大致位置，這樣在判斷上會更加的準確，這就需要高分辨率薄層重建。但在實際評估中，對于基底膜的顯示較困難，而電極在耳蝸空間位置、前庭階及骨螺旋板可清晰顯示。

據文獻報道，目前常用的影像評估電極植入深度的測量方法主要有：數字化X線圖像上利用角度-長度公式及頻率-長度公式測量電極深度[13]；CT曲面重建自動跟蹤法測量電極深度。本研究中，在多排螺旋CT上，利用影像工作站曲面重建的方法對植入電極行多平面三維重建，以電極進入圓窗膜位置為測量起點，直接測量人工耳蝸電極至耳蝸內最遠端終點的距離，其整個測量方法類似于自動跟蹤法，并且可以在一個平面上觀察，即直接法測量。而同樣，在高分辨率CBCT檢查后，利用機器自帶軟件進行相同層面的重建，應用曲面重建軟件進行植入電極長度的直接測量。根據曲面重建的成像原理，不難發現，測量展開后的電極深度，會有一定的測量點選擇的人為誤差，所以在已知電極矩陣長度時，可以采用間接法來減少這人為誤差形成。間接法是電極矩陣長度±末位電極離圓窗膜長度，測得的平均深度要略小于直接法，并且更加接近于術中實際測得的電極植入深度。另外，Nucleus CI512電極為彎電極，在設計時植入深度較大，而在實際測量中，該彎電極的實際植入深度要明顯比NUROTRON的CS-10A人工耳蝸直電極植入深度要深。可以看出，間接法更能減少測量誤差，所以在能清晰判定最后一個電極位置時，利用高分辨率CBCT間接法測量將更加準確。

綜上所述，相比64排螺旋CT，高分辨率CBCT不僅能顯示CI術后耳蝸內電極位置，并能較準確測量耳蝸內電極植入深度及計數等指標，為需要調整電極位置或再次進行手術的患者提供較為準確的影像學評估資料，在臨床上可以代替多排螺旋CT進行耳蝸內電極的影像學評估。