Integration des intraoperativen EMG-Signals des N. facialis in das Navigationsmodell der Felsenbeinchirurgie

Zusammenfassung

Problemstellung: Das Ziel dieser Arbeit ist die Integration der Informationen des intraoperativen EMG-Monitorings des N. facialis in die radiologischen Daten des Felsenbeins. Folgende Hypothesen werden untersucht: (I) Ein Computerprogramm ist in der Lage, richtig-positive EMG-Signale von falsch-positiven Artefakten zu unterscheiden. (II) Im Laborversuch an einem Nervenmodell lässt sich der Verlauf des N. facialis mit Hilfe der EMG-Signale in einem dreidimensionalen Raum registrieren. Die Einzelpositionen des Nervens lassen sich zu einem Verlaufsmodell zusammenfassen.

Material und Methoden: (I) Intraoperative EMG-Signale des N. facialis wurden an 128 Messungen durch eine automatische Software klassifiziert. Die Ergebnisse wurden mit der tatsächlichen Situation korreliert. (II) Es wurde ein Nervenphantom konstruiert, von dem ein DVT-Datensatz erstellt wurde. Das Phantom wurde mit einem Navigationssystem registriert. Die Stimulationssonde des Neuromonitoringsystems wurde durch das Navigationssystem getrackt. Das Navigationssystem wurde um eine Prozesseinheit erweitert. Die Funktionsfähigkeit wurde an 120 (10 Versuche) Messpunkten untersucht.

Ergebnisse: Die Evaluation des untersuchten Algorithmus zur Klassifikation ergab in allen Messereignissen ein richtiges Ergebniss. In allen 10 Versuchen gelang es, den Nervenverlauf als dreidimensionalen Verlauf abzubilden. Die unterschiedlichen Größen der einzelnen Messpunkte spiegeln die entsprechenden Werte von Stimulationsstromstärke I_stim und Spannung der EMG-Kanäle U_EMG richtig wieder.

Diskussion: Diese Arbeit beweist die Machbarkeit einer automatischen Klassifikation eines analogen intraoperativen EMG-Signals des N. facialis durch eine Prozessoreinheit. Die Arbeit zeigt die Machbarkeit einer Erfassung der Position einer Stimulationssonde und deren Integration in ein davon unabhängiges weiteres Modell des Verlaufs des N. facialis (in diesem Fall DVT).

Abstract

Problem definition: The goal of this work is the integration of the information of the intraoperative EMG monitoring of the facial nerve into the radiological data of the petrous bone. The following hypotheses are to be examined: (I) the N. VII can be determined intraoperatively with a high reliability by the stimulation-probe. A computer program is able to discriminate true-positive EMG signals from false-positive artifacts. (II) The course of the facial nerve can be registered in a three-dimensional area by EMG signals at a nerve model in the lab test. The individual items of the nerve can be combined into a route model. The route model can be integrated into the data of digital volume tomography (DVT). Material and methods: (I) Intraoperative EMG signals of the facial nerve were classified at 128 measurements by an automatic software. The results were correlated with the actual intraoperative situation. (II) The nerve phantom was designed and a DVT data set was provided. Phantom was registered with a navigation system (Karl Storz NPU, Tuttlingen, Germany). The stimulation probe of the EMG-system was tracked by the navigation system. The navigation system was extended by a processing unit (MiMed, Technische Universität München, Germany). Thus the classified EMG parameters of the facial route can be received, processed and be generated to a model of the facial nerve route. The operability was examined at 120 (10 × 12) measuring points. Results: The evaluation of the examined algorithm for classification EMG-signals of the facial nerve resulted as correct in all measuring events. In all 10 attempts it succeeded to visualize the nerve route as three-dimensional model. The different sizes of the individual measuring points reflect the appropriate values of I_stim and U_EMG correctly. Discussion: This work proves the feasibility of an automatic classification of an intraoperative EMG signal of the facial nerve by a processing unit. Furthermore the work shows the feasibility of tracking of the position of the stimulation probe and its integration into amodel of the route of the facial nerve (e. g. DVT). The rediability, with which the position of the nerve can be seized by the stimulation probe, is also included into the resulting route model.

Schlüsselwörter

Neuromonitoring - N. facialis - Navigation - Felsenbeinchirurgie - Mastoidektomie - Patientenmodell

Key words

neuro-monitoring - navigation - facial nerve - petrous bone - mastoidectomy - skull base

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1 Diese Punkte aus Lötzinn dienen als Referenzpunkte (PRef).

2 Ein größerer Radius deutet auf ein schwaches EMG-Signal hin und spiegelt eine Unschärfe bezüglich der Nervenposition wider. Ein kleinerer Radius deutet auf ein starkes EMG-Signal hin und die Position des Nerven ist an dieser Position eindeutiger.