A new recording system for intraoperative electrically evoked stapedius reflex registration
Ein neues Verfahren zur intraoperativen Registrierung des elektrisch evozierten Stapediusreflexes
Alexander Müller 1, Tobias Schmidt 2, Edgar Reetz 3, Parwis Mir-Salim 1
1 HörZentrum Berlin (HZB), VIVANTES Klinikum im Friedrichshain, Deutschland
2 Fachgebiet Biomechatronik, Technische Universität Ilmenau, Deutschland
3 Fachgebiet Qualitätssicherung und Industrielle Bildverarbeitung, Technische Universität Ilmenau, Deutschland
2 Fachgebiet Biomechatronik, Technische Universität Ilmenau, Deutschland
3 Fachgebiet Qualitätssicherung und Industrielle Bildverarbeitung, Technische Universität Ilmenau, Deutschland
Abstract | The auditory reflex protects the inner ear from excessive noise exposure, but also can help to fit a cochlear implant properly. Several studies have shown that the electrically evoked stapedius reflex threshold (eSRT) is a suitable predictor for the upper dynamic range (comfortable level). Especially in non-cooperative patients these measurement provide more and additional information about the loudness level, which is mandatory for correct fitting. During cochlear implant surgery, the posterior tympanotomy is prepared that the stapedius muscle tendon can be seen. After electrical stimulation the cochlear nerve a contraction of stapedius muscle results. The movement of the stapedius muscle can be observed by the surgeon. A high resolution monitor allows the observation of this reflex by the audiologist. We performed conventional eSRT measurements. The intraoperative findings were recorded digitally in high definition quality. The application of efficient algorithms, such as those used in quality control and industrial image processing are possible. In our study an objective method for electrically evoked stapedius threshold registration was evaluated. Especially the capture of very small contractions was investigated. The results of an exemplary evaluation in one cochlear implant patient are reported here. We could demonstrate that the offline detection of eSRT using digital image processing is possible. The results and a suitable and robust procedure of »computer vision« are presented. An automatic real-time implementation for the intraoperative cochlear implant diagnostics is planned to be realized in the medium term.
Keywords: cochlear implant, intraoperative measures, eSRT, stapedius muscle reflex, medical image processing
Zusammenfassung | Die Messung der Nachweisschwelle des elektrisch ausgelösten Stapediusreflex (eSRT = electrically evoked stapedius reflex threshold) kann dazu beitragen, das Cochlea-Implantat (CI) in seiner Funktion anzupassen. In zahlreichen Arbeiten wurde gezeigt, dass die eSRT für die Wahl als Obergrenze der elektrischen Stimulation, die eine gerade noch angenehme Lautheit hervorruft, geeignet ist. Die Auslöseschwelle für diesen Reflex – die Bestimmung kann während der CI-Operation unter visueller Kontrolle über das Operationsmikroskop durch den Operateur erfolgen – kann somit als erste Näherung für die obere Grenze der elektrischen Stimulation angesehen werden. Dabei kann das Operationsfeld oftmals auf dem Monitor eines Videotowers beobachtet werden. Jedoch ist die visuelle Registrierung durch den Operateur oder Audiologen fehleranfällig. In der minimalinvasiven Chirurgie finden Kamera- bzw. Videosysteme in HD-Qualität zunehmende Verbreitung. Dies ermöglicht die Aufnahme hochauflösender Videosequenzen und die Anwendung leistungsfähiger Algorithmen, die in der Qualitätssicherung und industriellen Bildverarbeitung bereits genutzt werden. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines optischen Verfahrens zur intraoperativen Stapediusreflexbestimmung mit dem Ziel, eine berührungsfreie Messung des ipsilateralen ungekreuzten Reflexes und die Detektion bereits kleiner und visuell schwer erkennbarer Stapediuskontraktionen zu ermöglichen. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie wurden während einer Cochlea-Implantation einer Patientin elektrisch evozierte Stapediusreflexe im Bereich zwischen Schwelle und Sättigung visuell bestimmt und szenenoptimierte Videoaufzeichnungen des Operationssitus erstellt. Die Ergebnisse der exemplarischen Videoauswertung zur Detektion der Stapediusreflexe durch den Einsatz geeigneter Bildverarbeitungsalgorithmen werden vorgestellt (Offline-Analyse). Mittelfristig ist die Realisierung eines Online-Bildverarbeitungssystems als automatisierter Funktionstest für die intraoperative Cochlea-Implantat-Diagnostik geplant.
Schlüsselwörter: Cochlea-Implantat, eSRT, Stapediusreflex, intraoperative Messung, medizinische Bildverarbeitung