• Innenohr Anatomie

Statistische Geometriemodellierung der Cochlea

Die Cochlea

Die Cochlea (lat. "Schnecke") ist das wichtigste Bestandteil des Innenohres. Sie ist spiralförmig aufgebaut und besteht aus drei flüssigkeitsgefüllten Hohlräumen, die durch feine Membrane voneinander getrennt sind. Die Funktion der Cochlea ist die Zerlegung des vom Mittelohr kommenden akustischen Signals in einzelne Frequenzen und die Anregung der der jeweiligen Frequenz entsprechenden Nervenzellen. Über diese wird der Signal weiter ans Gehirn geleitet.

Motivation und Ziele

Schwerhörigkeit, deren Ursachen in Störungen der Vorgänge in der Cochlea liegen, wird heutzutage oft mit cochlearen Implantaten behandelt (SCIC (Sächsiches Cochlear Implant Centrum)). Um die eventuell noch vorhandene Resthörigkeit zu erhalten und die maximale Verträglichkeit des Implantats zu gewährleisten, ist eine möglichst individuelle Vorbereitung des Eingriffs notwendig. Ein individuelles Modell der Patienten-Cochlea wäre hierbei von Vorteil. Die bildgebenden Verfahren, die bei lebenden Menschen in Frage kommen, liefern allerdings eine viel zu niedrigere Auflösung dazu.

Das Ziel des Projektes ist, aus einzelnen Geometriemodellen, die aus hochauflösenden Aufnahmen von präparierten Cochleae entstehen, ein gemitteltes statistisches Geometriemodell der menschlichen Cochlea zu erstellen. Dieses kann an Patientenausnahmen angepasst werden, so dass die Nachteile der schlechten Auflösung durch a-priori Kenntnisse über die Cochleageomterie hinausgehen.

Die Anwendungen eines solchen Modells würden allerdings auch über cochleare Implantation hinaus gehen, wie z.B. fluidmechanische Modellierung der Vorgänge in der Cochlea.

Methoden

Die Einzelmodelle der Cochleae werden aus hochauflösenden (4-8µm) Mikrocomputertomographie-Aufnahmen gewonnen. Die Bilder werden mit hilfe von anisotroper diffusion gefiltert. Anschließend wird die Geometrie der Fluidräume durch Segmentierung ermittelt. Dies erfolgt mit einem selbstentwickelten zentralpfadbasierten Algorithmus auf der Basis von aktiven Konturen und des Kalman-Filters.

Die für die Erstellung des statistischen Modells notwendigen Algorithmen werden derzeit entwickelt.

Das Projekt wurde mit Mitteln von Cochlear Europe Ltd. gefördert. Laufzeit 1.7.2011 - 31.06.2013

Kooperationspartner

Björn Fischer
Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren
Maria-Reiche-Str. 2
01109 Dresden

http://www.izfp-d.fraunhofer.de/

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Anton Poznyakovskiy

Tel.: 0351  458 4150

E-mail: anton.poznyakovskiy@uniklinikum-dresden.de

Literatur

A.A. Poznyakovskiy, Th. Zahnert, Y. Kalaidzidis, R. Schmidt, B. Fischer, J. Baumgart, Y. M. Yarin. "The Creation of Geometric Three-Dimensional Models of the Inner Ear Based on Micro-CT Data". Hear. Res. 243, 95-104, 2008.