operatória de pacientes com implante coclear

XXI CONGRESSO BRASILEIRO DE FÍSICA MÉDICA
24 A 27 DE AGOSTO DE 2016
Florianópolis
FERRAMENTA COMPUTACIONAL PARA AVALIAÇÃO PÓSOPERATÓRIA DE PACIENTES COM IMPLANTE COCLEAR
Guilherme Giacomini¹, Ana Luiza M. Pavan¹, João M. C. Altemani², Arthur M. Castilho³,
Diana R. de Pina4
1Instituto
de Biociências de Botucatu (IBB-UNESP), Botucatu/SP, Brasil
²Faculdade de Ciências Médicas (FCM-UNICAMP), Campinas/SP, Brasil
³Coordenador do Grupo de Otologia – Hospital de Clínicas (HC-UNICAMP), Campinas/SP,
Brasil
4Faculdade
de Medicina de Botucatu (FMB-UNESP), Botucatu/SP, Brasil
Resumo: O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma ferramenta para calcular o ângulo de
profundidade de inserção de implantes cocleares, a partir de exames de tomografia computarizada. A
ferramenta utiliza diferentes técnicas de processamento de imagem, tais como limiarização e
contorno ativo. Com isto, pode-se comparar o ângulo de inserção médio de modelos de implantes de
3 fabricantes diferentes. A ferramenta desenvolvida pode, no futuro, comparar o ângulo de inserção
do implante coclear com a resposta auditiva pós-operatória do paciente.
Palavras-chave: implante coclear, tomografia computadorizada, ângulo de profundidade de inserção,
processamento de imagem.
Abstract: The aim of this study was to develop a tool to calculate the insertion depth angle of cochlear
implants, from computed tomography exams. The tool uses different image processing techniques,
such as thresholding and active contour. Then, we compared the average insertion depth angle of
three different implant manufacturers. The developed tool can be used, in the future, to compare the
insertion depth angle of the cochlear implant with postoperative response of patient's hearing.
Keywords: cochlear implant, computed tomography, insertion depth angle, image processing.
Introdução: O implante coclear (IC) é um recurso altamente benéfico e efetivo para a habilitação de
indivíduos com deficiência auditiva neurossensorial [1, 2]. O IC, formado por uma conjunto de
eletrodos, substitui parcialmente as funções da cóclea, transformando a energia sonora em sinais
elétricos. A sobrevivência de estruturas neurais em quantidade suficiente no nervo coclear permite
que esta estimulação elétrica seja transmitida para o córtex cerebral [2]. Imagens pós-implante são
realizadas para confirmar o posicionamento do implante dentro da cóclea e a integridade do conjunto
de eletrodos [1]. Existe um interesse crescente em avaliar precisamente a posição dos contatos dos
eletrodos em relação às estruturas da cóclea e a profundidade de inserção do conjunto de eletrodos
[1]. Exames de tomografia computadorizada (TC) produzem imagens do IC, nas quais os contatos
dos eletrodos individuais podem ser distinguidos tridimensionalmente [1].
Várias técnicas para estimar a posição intracoclear exata do conjunto de eletrodos do IC foram
descritas e utilizadas. Histopatologistas, cirurgiões e radiologistas tem utilizado diferentes métodos,
cada um atendendo às necessidades específicas de sua área de investigação [3]. Desta maneira, há
a necessidade de um método objetivo a fim de padronizar as medidas para avaliação pós-implante.
Medidas da profundidade linear de inserção do implante não apresentam relevante importância
clínica, uma vez que o tamanho da cóclea varia muito entre os pacientes [4]. Desta maneira, Xu et al.
apresentou uma medida do ângulo de profundidade de inserção, de forma a ser menos dependente
do tamanho da cóclea do paciente [4, 5].
Estudos mostraram que ICs de diferentes fabricantes influenciam na resposta à manutenção da
audição residual após a cirurgia [4]. No entanto, estes não avaliam a relação entre o ângulo de
inserção do implante e a resposta do paciente.
Desta maneira, o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma ferramenta para calcular o ângulo de
inserção do IC, a partir de exames de TC. Com isto, pode-se comparar o ângulo de inserção médio
de modelos de IC de 3 fabricantes diferentes.
XXI CONGRESSO BRASILEIRO DE FÍSICA MÉDICA
24 A 27 DE AGOSTO DE 2016
Florianópolis
Método: Para o estudo foram utilizados exames de TC de 5 crânios dissecados com implante de 3
modelos de IC, totalizando 15 exames. O método para cálculo do ângulo de inserção do IC,
desenvolvido em Matlab, utiliza técnicas de limiarização e contorno ativo para segmentação e
reconstrução 3D do implante. A medida de inserção de profundidade angular seguiu a metodologia
proposta por Xu et al [5]. O ângulo de referência (0º) foi definido como o centro da janela redonda [3],
a qual foi identificada a partir da análise de um radiologista experiente.
Com o método, foi possível comparar o ângulo de inserção médio entre os 3 modelos de IC. Para
comparação, utilizou-se testes t de Student entre os grupos (I, II e III), referentes aos diferentes
modelos de IC.
Resultados: Os resultados obtidos entre os
modelos de ICs dos 3 fabricantes analisados
são apresentados na figura 1.
Discussão e Conclusões: Pela análise da
figura 1, observa-se que há uma diferença
significativa entre o ângulo de inserção para o
IC do grupo II, quando comparado ao I e ao III.
Estas
diferenças
são
atribuídas
à
características físicas (tamanho, espessura,
número de eletrodos e flexibilidade) dos ICs,
uma vez que os mesmos crânios foram
utilizados para os três grupos, retirando a
variabilidade do tamanho das cócleas. Estas
variações encontradas podem, na prática
clínica, influenciar diretamente na resposta à
manutenção da audição residual do paciente
após a cirurgia.
Figura 1. Medidas de ângulo de profundidade de
inserção para implantes cocleares de 3 fabricantes
diferentes. Os dados são apresentados como média ±
desvio padrão. Letras diferentes indicam diferenças
significativas (p<0,05)
Desta forma, estes resultados preliminares
mostram a eficiência do método desenvolvido para avaliação do ângulo de profundidade de inserção
dos ICs, a partir da análise das imagens de TC. Como estudos futuros, almeja-se comparar o ângulo
de inserção do IC com a resposta pós-operatória do paciente. Com isto, será possível estabelecer as
características ideais dos ICs, tornando uma avaliação personalizada à cada paciente, pré e pósimplante. Com esta avaliação mais precisa antes da escolha do modelo de IC, almeja-se evitar
traumas durante a cirurgia, além de melhorar a eficiência da resposta auditiva após a cirurgia. Além
disto, a ferramenta desenvolvida pode ser aplicável para todas as sub-especialidades envolvidas na
investigação coclear e assistência ao paciente.
Agradecimentos: Os autores agradecem a CNPq e a CAPES pelo apoio financeiro.
Referências:
1.
Verbist BM, Frijns JH, et al. Multisection CT as a valuable tool in the postoperative assessment of cochlear implant
patients. AJNR Am J Neuroradiol. 2005; 26(2):424-9.
2.
Ferrari DV, Sameshima K, et al. Neural Response relemetry on the nucleus 24 multichannel cochlear implant system:
literature review. Rev Bras Otorrinolaringol. 2004; 70(1):112-8.
3.
Verbist BM, Skinner MW, et al. Consensus panel on a cochlear coordinate system applicable in histologic,
physiologic, and radiologic studies of the human cochlea. Otology & neurotology : official publication of the American Otological
Society, American Neurotology Society [and] European Academy of Otology and Neurotology. 2010; 31(5):722-30.
4.
Franke-Trieger A, Murbe D. Estimation of insertion depth angle based on cochlea diameter and linear insertion depth:
a prediction tool for the CI422. Eur Arch Otorhinolaryngol. 2015; 272(11):3193-9.
5.
Xu J, Xu SA, et al. Cochlear view: postoperative radiography for cochlear implantation. Am J Otol. 2000; 21(1):49-56.