3D curved multiplanar cone beam CT reconstruction for intracochlear position assessment of straight electrodes array. A temporal bone and clinical study.
Résumé
Aims: The primary objective of this study was to compare the in vivo performance, namely in terms of quantity of newly formed bone and bone-to-material contact (osteoconductivity), of three hydroxyapatite-based biomaterials (HA) of different origins (natural or synthetic) or manufacturing process in a sinus lift model in rabbits. The secondary objective was to correlate the findings with the physical and topographical characteristics of the biomaterials. Materials and Methods: Two bovine HA manufactured with different processes (bovine hydroxyapatites [BHA] and cuttlebone hydroxyapatite [CBHA]) and a synthetic hydroxyapatite (SHA) sintered at high temperature were characterised with scanning electronic microscopy (SEM) and the measurement of specific surface area (BET). The materials were implanted in a sinus lift model in rabbits; histological and histomorphometric evaluation using non-decalcified sections was performed at 1, 5 and 12 weeks after implantation. Results: The studied biomaterials displayed a different surface topography. The two natural HA displayed significantly higher bone quantities (P = 0.0017; BHA vs. SHA, P = 0.0018 and CBHA vs. SHA, P = 0.033) at 5 and 12 weeks compared to the synthetic one (SHA). Moreover, the osteoconductivity (bone-to-material contact) was significantly higher in the BHA group compared to the two other groups (P = 0.014; BHA vs. SHA, P = 0.023 and BHA vs. CBHA, P = 0.033). Conclusion: HA-based biomaterials from diverse origins and manufacturing processes displayed different topographical characteristics. This may have influenced different regenerated bone architecture observed; more bone was found with natural HA compared to the synthetic one, and significantly higher bone-to-material contacts were found with BHA.
Otology 3D curved multiplanar cone beam CT reconstruction for intracochlear position assessment of straight electrodes array. A temporal bone and clinical study Ricostruzione multiplanare 3D di immagini cone beam per l'idenficazione della posizione degli impianti cocleari. Studio su ossi temporali e pazienti impiantati SUMMARY A retrospective review of post-op cone beam CT (CBCT) of 8 adult patients and 14 fresh temporal bones that underwent cochlear implantation with straight flexible electrodes array was performed to determine if the position of a long and flexible electrodes array within the cochlear scalae could be reliably assessed with CBCT. An oto-radiologist and two otologists examined the images and assessed the electrodes position. The temporal bone specimens underwent histological analysis for confirm the exact position. The position of the electrodes was rated as scala tympani, scala vestibule, or intermediate position for the electrodes at 180°, 360° and for the apical electrode. In the patient group, for the electrodes at 180° all observers agreed for scala tympani position except for 1 evaluation, while a discrepancy in 3 patients both for the 360° and for the apical electrode assessment were found. In five temporal bones the evaluations were in discrepancy for the 180° electrode, while at 360° a disagreement between raters on the scalar positioning was seen in six temporal bones. A higher discrepancy between was found in assessment of the scalar position of the apical electrode (average pairwise agreement 45.4%, Fleiss k = 0.13). A good concordance was found between the histological results and the consensus between raters for the electrodes in the basal turn, while low agreement (Cohen's k 0.31, pairwise agreement 50%) was found in the identification of the apical electrode position confirming the difficulty to correct identify the electrode position in the second cochlear turn in temporal bones. In conclusion, CBCT is a reliable radiologic exam to correctly evaluate the position of a lateral wall flexible array in implanted patients using the proposed imaging reconstruction method, while some artefacts impede exact evaluation of the position of the apical electrode in temporal bone and other radiological techniques should be preferred in ex vivo studies. KEY WORDS: Cone Beam CT • Cochlear implants • Electrode position • Histology • Temporal bone RIASSUNTO Questo studio riporta un'analisi retrospettica delle immagini cone beam CT effettuate su 8 pazienti adulti sottoposti ad impianto cochleare MedEl flex 28 e su 14 ossi temporali impiantati con lo stesso tipo di array portaelettrodi. Lo scopo dello studio é di determinare l'affidabilità della metodica cone beam CT nella valutazione della posizione intracocleare degli elettrodi in impianti che si posizionano lungo la parete laterale del lume co-cleare, quindi non perimodiolari la cui posizione é più facilmente identificabile. Un otoradiologo e due otologi hanno analizzato le immagini e as-segnato la posizione per ciascun elettrodo localizzato nella regione dei 180° e dei 360° del primo giro cocleare e per l'elettrodo apicale scegliendo tra scala timpanica, vestibulare o posizione intermedia L'analisi istologica ha successivamente confermato l'esatta posizione negli ossi temporali. Nel gruppo dei pazienti per l'elettrodo a 180° i tre esperti concordavano sulla posizione in scala timpanica in tutti eccetto un paziente, mentre una discordanza nella valutazione era presente in 3 pazienti per gli elettrodi a 360° e per gli elettrodi apicali. Negli ossi temporali in 5 casi era presente una discordanza per l'elettrodo a 180°, mentre a 360° sei valutazioni erano discordanti tra i valutatori. Una disdcordanza tra le valutazioni più elevata veniva trovata per la la posizione dell'elettrodo apicale (concordanza valutatori 45.4%, Fleiss k = 0,13). Un buon grado di concordanza veniva trovato tra i risultati istologici e le valutazioni tra i valutatori per gli elettrodi localizzati nel giro basale; un grado più basso esisteva per la posizione degli elettrodi apicali (concordanza valutatori 50%, Cohen's k = 0,31) confermando la difficoltà nella corretta valutazione della posizione degli elettrodi nella regione più apicale negli ossi temporali. In conclusione, le immagini cone beam postoperatorie analizzate con la metodica della ricostruzione multiplanare 3D rappresentano una metodica affidabile per lo studio della posizione intracocleare degli elettrodi a posizionamento laterale nei pazienti impiantati. La corretta identificazione del posizionamento dell'elettrodo piu apicale risulta difficile su osso temporale per la presenza di un artefatto più importante o per la minore resistenza delle strutture della parete laterale della coclea (legamento spirale, membrane basilare) nel preparato istologico (osso temporale fresco/congelato) che è responsabile di un maggior numero di traslocazioni dalla rampa timpa-nica alla rampa vestibolare e di localizzazioni intermedie più difficilmente interpretabili.
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