Un modelo de cóclea en 3D para las implantaciones

Un partenariado entre los equipos de investigación del Centro Hospitalario Universitario (CHU) de Niza, del INRIA (Instituto Nacional de Investigación en Informática y Automatismos, por sus siglas en francés) y de Oticon Medical ha fructificado en la creación de un modelo digital de cóclea para la implantación coclear de los pacientes afectados por una pérdida auditiva severa.

Los tres grupos de especialistas se volcaron a finales de 2013 en el desarrollo de métodos de tratamiento de la imagen para construir estos modelos con dos objetivos principales, desde su arranque: aportar un soporte a los equipos médicos en la planificación quirúrgica de implantación coclear y evaluar la calidad de la inserción visualizando la colocación de los electrodos.

Visualizar la anatomía coclear en 3D

Rápidamente, la idea de crear un modelo tridimensional de la anatomía precisa de la cóclea se materializó en una beca financiada por Oticon Medical y concedida a Thomas Demarcy, para su tesis doctoral, supervisada por Hervé Delingette, director de Investigación dentro del INRIA. Por su parte, Nicolas Guevara, cirujano ORL y responsable del centro de implantación coclear en el CHU de Niza, aportó su especialización en anatomía coclear y cirugía de implantación al proyecto, en especial, para indicar qué estructuras es importante reconstruir. También proporcionó 987 escáneres pre y postoperatorios a partir de la base de datos del equipo del Dr. Charles Raffaelli, radiólogo en el Hospital Pasteur.

Para los investigadores del INRIA, el desafío se reveló a la vez geométrico, por el tamaño de la cóclea, y algorítmico. Con las técnicas de escáner, que reconstruyen informáticamente las imágenes en 2D o 3D, solo disponían de una versión de baja calidad de la anatomía de la cóclea. Y decidieron recurrir a las imágenes con microescáner. En el CHU de Niza, el clínico Clair Vandersteen extrajo manualmente la anatomía detallada de la cóclea con microescáner y proporcionó las imágenes en alta resolución.
Con las imágenes de baja calidad y en alta resolución juntas, Thomas Demarcy consiguió poner a punto algoritmos que permiten reconstruir información en alta resolución y desarrolló el modelo matemático de reconstrucción tridimensional de la cóclea. Una vez definido el nivel matemático, el modelo fue validado gracias gracias a la amplia base de datos del Dr. Raffaelli y dio desde ese momento acceso a datos de anatomía coclear de un amplio grupo de población.

Interés del modelo en la cirugía

La utilización del modelo creado en el contexto de esta colaboración permitió documentar las variaciones anatómicas individuales de la cóclea, aclarar su potencial como herramienta de planificación quirúrgica y de personalización de los ajustes, y anticipar los problemas que podían surgir durante la intervención quirúrgica.

También podría contribuir a mejorar la percepción que se tiene de los implantes cocleares, como explicó Hervé Delingette: «Con este modelo, la idea es personalizar mucho más la intervención. A la larga, se podría personalizar también un implante coclear: por el momento, hacemos un ‘prêt-à-porter’, pero podríamos hacer un ‘a medida’». Michel Hoen, responsable de Resultados Clínicos en Oticon Medical fue más allá: «Podríamos pensar en disponer de la descripción de la anatomía precisa del paciente gracias al modelo, introducir este parámetro en el proceso de producción de los electrodos y producir un electrodo que esté perfectamente adaptado a la anatomía del paciente.

También se podría tener en mente una transferencia de los parámetros del modelo a una impresora 3D y fusionar eso con nuestro modelo habitual de electrodos para fabricar uno que se adapte perfectamente a cada cóclea».

El Dr. Guevara lo corroboró: «Se habla mucho del interés del modelo en el momento de la operación quirúrgica, pero también hay a mi juicio mucho interés para el postoperatorio para tener un control de calidad, visualizar la colocación del implante, del portaelectrodo en la cóclea… Eso permitirá además tener estimaciones de distancia y, por lo tanto, un efecto mayor en los ajustes. Pero estamos al principio del principio y hay que ser prudentes, pues, y por el momento no es posible utilizar el modelo en la rutina clínica». Por lo tanto, este tema «continuará».

Investigadores, empresas y médicos juntos en la modelización

«Hace tiempo que quería trabajar con el INRIA», explicó Nicolas Guevara, cirujano ORL, responsable del centro de implantación coclear en el CHU de Niza, origen del proyecto. «Por eso contacté con Nicholas Ayache, director de Investigación en el INRIA, y le presenté el proyecto que tenía en mente. Se sumaron, ya que vieron el tema apasionante: de entrada, porque es un reto centrarse en un órgano tan minúsculo en el plano de la modelización y también porque la colaboración entre un equipo clínico, uno empresarial y otro de investigación les gustó», añadió.