Expertensicht: Dr. Sumit Agrawal berichtet

Forschung zur Variabilität der Cochlea

Zwar gab es in der Vergangenheit bereits etliche Untersuchungen zur Variabilität von Cochlea-Maßen, beispielsweise der Ductus-Länge, doch wiesen diese Studien in der Regel Limitationen hinsichtlich Untersuchungsmethode oder Stichprobengröße auf.

Historisch betrachtet waren es lediglich histologische Methoden, die eine genaue Beurteilung und Vermessung der intracochleären Anatomie erlaubten und deren große Variabilität belegten. Der große Datensatz an histologischen Proben ist für bestimmte anatomische Analysen äußerst hilfreich.[1][2][3] Er stößt allerdings an Grenzen: Aufgrund der erforderlichen Präparation und Dissektion bleibt die räumliche Struktur der Proben oft nicht erhalten, was manche Vermessungen verunmöglicht.

Neuere, bildgebungsbasierte Studien schaffen einen 3D-Kontext für Vermessungen der Cochlea. Die Computertomographie (CT) hat stark an Bedeutung gewonnen, da sie die 3D-Strukturen der Cochlea bewahrt und darstellt. Klinische und forschungsbezogene CT-Verfahren, beispielsweise die Mikro-Computertomographie, fanden in zahlreichen Studien zur Cochlea-Vermessung Anwendung.[4][5][6][7] Optische Auflösung und andere Eigenschaften dieser Bildgebungsverfahren bieten jedoch im Allgemeinen keinen ausreichenden Weichteilkontrast für intracochleäre Messungen, die als Referenz dienen könnten.

In den letzten Jahren konnte unser Labor für Auditive Biophysik an der Western University mithilfe von Synchrotron-Bildgebung erfolgreich Strukturen in intakten Cochleae von Leichen sichtbar machen. Diese Synchrotron-Daten ermöglichten genaue intracochleäre Messungen des Weichgewebes unter Beibehaltung der 3D-Morphologie.

Unsere früheren Studien haben den Synchrotron-Einsatz zur Messung der Cochlea-Länge und unterschiedlicher Parameter der Scala tympani zwar veranschaulicht, umfassten jedoch nur begrenzte Datensätze, sodass sie die Variabilität der Cochlea-Größe nicht in vollem Umfang darlegen konnten.[8][9][10][11]

Neueste Forschungsergebnisse: Kompendium zur Cochlea-Morphometrie

Das ist jetzt anders: Unsere Gruppe veröffentlichte kürzlich eine wegweisende Referenzmessstudie mit dem Titel „The cochlear morphometry compendium: High-resolution synchrotron measurements and normative reference values“.[12] Diese Studie präsentiert eine umfangreiche Sammlung von Referenzmessungen der Cochlea, die auf Synchrotron-Bildern von 100 Cochleae aus Leichen basieren.

Damit liegt nun der erste Atlas mit hochauflösenden Messungen in einer aussagekräftigen Stichprobengröße vor. Er liefert wertvolle Daten für die Weiterentwicklung individualisierter Hörlösungen. Die Referenzmessungen der Studie umfassen die Länge des Ductus cochlearis, tonotope Frequenzverteilungen, Querschnitte und Volumen der Scala tympani sowie die Größe des runden Fensters.

Länge des Ductus cochlearis und tonotope Frequenz

In der vorliegenden Studie wurden anhand der Synchrotron-Daten von 100 Cochleae sowohl die Gesamtlänge als auch die proportionalen Längen der Cochlea in jeder Ductus-Tiefe analysiert. Zudem wurden Parameter wie die Anzahl der Cochlea-Windungen und die Länge des basal gelegenen Hakenbereichs („hook region“) erhoben. Die gemessenen Werte für die Gesamtlänge des Ductus cochlearis (auf Höhe des Corti-Organs) reichen von 30 mm bis 40 mm.

Dies belegt eine erhebliche Variabilität und stimmt mit den in früheren Studien ermittelten Normbereichen überein. Es unterstreicht den Wert einer breiten Auswahl an unterschiedlichen Elektrodenträgern, um unabhängig von der Größe der Cochlea die gewünschte Cochlea-Abdeckung zu erreichen.

Unter Verwendung der Greenwood-Funktion wurden die unterschiedlichen Cochlea-Tiefen mit der tonotopen Frequenz in Beziehung gesetzt. Die Variabilität der Cochlea-Längen geht mit einer Variabilität der tonotopen Frequenzen entlang der Cochlea einher und bestätigt die Notwendigkeit einer individuellen Anpassung, um eine adäquate Frequenzstimulation mit dem CI zu erzielen. Die Daten belegen zudem die Bedeutung einer Elektrodeninsertion bis in die apikale Region zur adäquaten Stimulation niederer Frequenzen in der zweiten Cochlea-Windung.

Scala tympani: Abmessungen und Volumen

Die Studie enthält Querschnittsmessungen und Gesamtvolumina der Scala tympani. Die Volumina weisen mit Werten zwischen 25 und 45 mm³ eine erhebliche Streuung auf. Trotz dieser teils signifikanten Größenunterschiede zeigen die gemessenen Querschnitte, dass selbst die kleinsten Cochleae über ausreichend Platz verfügen, um moderne, flexible Elektrodenträger in der zweiten Windung aufzunehmen.

Abmessungen des runden Fensters

Neben der Erweiterung des Datensatzes für gängige klinische Messgrößen wie Cochlea- und Scala-Länge wurden Referenzdaten für die Größe des runden Fensters ermittelt. Bei den Abmessungen des runden Fensters wurde ebenfalls eine deutliche Variabilität beobachtet, wobei die durchschnittlichen Maße der Längs- und Querachse bei 2,20 ± 0,21 mm bzw. 1,64 ± 0,18 mm lagen.

Form und Symmetrie des runden Fensters variieren stark. Die durchschnittliche Größe bestätigt, dass die Implantate ohne potenziell traumatische Erweiterungen des runden Fensters oder Cochleostomien platziert werden können. Die Variabilität unterstreicht den Wert der präoperativen Planung.

Herzlicher Dank geht an Dr. Sumit Agrawal, Vorstand der HNO-Abteilung an der Western University (London, Ontario/Kanada), für das Verfassen des englischsprachigen Originalartikels, der dieser deutschen Übersetzung zugrunde liegt.