l’ARTICOLO ORIGINALE

Anatomia del fondo del meato acustico interno, il micro — tomografia computerizzata studio

M. Kozerska, J. Skrzat

Dipartimento di Anatomia, Università Jagellonica, il Collegium Medicum, Cracovia, Polonia

Indirizzo per la corrispondenza: M. Kozerska, MSc, Dipartimento di Anatomia, il Collegium Medicum, Università Jagellonica, ul. Kopernika 12, 31-034 Cracovia, Polonia, e-mail: magdalena.kozerska @ interia.pl

Lo scopo di questo lavoro era quello di presentare immagini ad alta risoluzione del fondo del meato acustico interno (FIAM) con tomografia micro-computerizzata (micro-CT) e caratterizzare l’aspetto normale delle sue aree singolari che sono luoghi di passaggio di numerose strutture anatomiche. Utilizzando micro-CT otteniamo immagini dettagliate di rendering del volume che presentano la topografia del FIAM in 3-dimensionale (3D) spazio. Abbiamo capito che le ricostruzioni 3D ottenute da scansioni micro-TC possono dimostrare con precisione tutte le aree del FIAM (area del nervo facciale, area cocleare, aree vestibolari superiori e inferiori, forame singolare). L’applicazione di questa tecnica consente di scoprire nuove strutture anatomiche come il forame della cresta trasversale, che non è descritto in letteratura. Quindi, abbiamo stimato la dimensione di ogni area del FIAM misurando il loro diametro minimo e massimo. Nel materiale studiato non abbiamo trovato alcuna differenza statisticamente significativa tra i diametri medi calcolati per gli individui infantili e adulti. (Folia Morfolo 2015; 74, 3: 352-358)

Parole chiave: meato acustico interno, osso petroso, tomografia micro-computerizzata

INTRODUZIONE

Il meato acustico interno (I) è un canale che termina con un fondo situato all’interno della piramide dell’osso temporale. L’intero canale ha una lunghezza di circa 1 cm e si estende lateralmente all’interno dell’osso. L’estremità laterale dell’AM è formata dalla sottile piastra cribriforme dell’osso. Questa piastra separa la coclea e vestibolo dalla I, ed è definito come un fondo del meato acustico interno (FIAM). Il FIAM costituisce anche la parete mediale del labirinto. L’altezza e la larghezza della gamma FIAM da 2,5 a 4,0 mm e da 2,0 a 3,0 mm, rispettivamente .

Il FIAM trasmette dalla cavità cranica all’orecchio le seguenti strutture: nervo facciale, nervo intermedio, arteria labirintica e nervo vestibolococleare che si divide vicino all’estremità laterale di I in due parti: un nervo cocleare e nervo vestibolare. All’interno della FIAM corre orizzontalmente cresta trasversale che separa il fondo in due parti: superiore e inferiore, come è presentato in Figura 1.

Figura 1. Disposizione schematica delle aree particolari all’interno del fondo del meato acustico interno; FNA-area del nervo facciale; SVA-area vestibolare superiore; CA-area cocleare; IVA — area vestibolare inferiore; SF — forame singolare; TC — cresta trasversale.

La parte superiore del FIAM contiene: area del nervo facciale (situata anteriormente) e area vestibolare superiore (situata posteriormente), mentre la parte inferiore contiene: area cocleare (situata anteriormente), area vestibolare inferiore (situata posteriormente) e forame singolare (situato postero-inferiore). Attraverso l’area del nervo facciale corre nervo facciale e il nervo intermedio. L’area del nervo facciale è separata dall’area vestibolare superiore dalla cresta ossea verticale definita come barra di Bill che forma la cresta verticale. Tuttavia, questa struttura non è sempre menzionata nei documenti che descrivono la morfologia del FIAM, e quindi non è stata inclusa nel disegno schematico presentato in Figura 1.

L’area vestibolare superiore è un luogo di transizione del nervo utricolo-ampollare che origina dalla giunzione del nervo utricolare, del nervo ampollare anteriore e laterale.

L’area cocleare, situata anteriormente nella parte inferiore della FIAM, è un luogo di passaggio delle fibre nervose coclee che attraversano il fondo della coch dal modiolus della coclea. Il nervo cocleare passa attraverso l’AM insieme al nervo facciale e al nervo vestibolare. Il nervo vestibolare origina dai nervi vestibolari superiori e inferiori (passando attraverso i campi corrispondenti all’interno di FIAM). A sua volta, l’area vestibolare inferiore è un luogo per il passaggio del nervo sacculare.

L’area più piccola all’interno del FIAM è occupata dal forame singolare che si trova postero-inferiormente verso l’area vestibolare inferiore e trasmette il nervo ampullare posteriore. Nonostante le sue piccole dimensioni questo forame è usato come punto di riferimento in alcune procedure chirurgiche .

Fino ad ora, negli studi anatomici e clinici I è stato studiato, ma i dettagli della morfologia del fondo non erano l’ambito primario di interesse. Quindi, questa area non è stata presentata in modo spaziale con l’ausilio della tomografia micro-computerizzata (micro-CT) o di altre modalità di imaging; quindi abbiamo intrapreso uno studio finalizzato alla creazione di ricostruzioni computerizzate dettagliate del FIAM.

MATERIALI E METODI

Lo studio morfologico dell’anatomia del FIAM è stato eseguito su 10 ossa temporali secche: 5 campioni derivati da individui adulti di sesso femminile, 2 campioni erano di sesso maschile e 3 campioni derivati da crani infantili di sesso sconosciuto. Tutte le ossa esaminate erano ben conservate, presentavano un’anatomia normale e non erano deformate.

La parte petrosa dell’osso temporale è stata sezionata e scansionata con lo scanner micro-CT (Skyscan 1172, NV, Aartselaar, Belgio). Lo scanner era equipaggiato con il rilevatore di raggi X: 11 Megapixel (4024 × 2680 in totale; 4000 × 2400 efficace), fotocamera digitale a raggi X a 12 bit con campo visivo 24 × 36 mm. La tensione della sorgente di raggi X è stata impostata su 80 kV e la corrente su 100 µA. Le immagini di proiezione sono state acquisite su un intervallo angolare di 180° con un passo angolare di 0,5°. Nelle immagini risultanti la dimensione dei pixel era di 27 µm. Le proiezioni sono state catturate lungo l’asse lungo dell’osso petroso e ricostruite utilizzando un software NRECON ver. 1.6.5 SkyScan basato sull’algoritmo Feldkamp.

Il numero medio delle scansioni utilizzate per ricreare la ricostruzione volumetrica variava da 970 a 2093, a seconda delle dimensioni della parte petrosa dell’osso temporale. Dalla serie di scansioni micro-CT abbiamo eseguito la visualizzazione dell’anatomia superficiale di FIAM. A questo scopo abbiamo utilizzato la tecnica di rendering del volume per presentare una proiezione 2 dimensionale (2D) di un set di dati 3D discretamente campionato prodotto dallo scanner micro-CT e visualizzato nell’applicazione CTvox. L’applicazione CTvox visualizza una serie di sezioni ricostruite come un oggetto 3D realistico con navigazione intuitiva e manipolazione di entrambi: oggetto e fotocamera e utilizza uno strumento di ritaglio per produrre viste cut-away. L’applicazione CTvox è dedicata alla visualizzazione 3D realistica degli oggetti scansionati dagli scanner SkyScan e fornita dalla Bruker Corporation (http://www.skyscan.be/products/downloads.htm).

Per ottenere immagini chiare e dettagliate della FIAM abbiamo regolato sperimentalmente la funzione transfer che ha mappato i valori di opacità e grigio attribuiti ai voxel nella ricostruzione finale. Modificando l’opacità potremmo controllare la visibilità dei voxel corrispondenti e impostare quanto oscurano i voxel più distanti.

La morfologia del FIAM è stata valutata sulle ricostruzioni volumetriche dell’osso petroso utilizzando piani di ritaglio la cui posizione è stata modificata in modo interattivo. Così, abbiamo ottenuto una comoda sezione virtuale attraverso l’osso petroso che presenta aree successive del FIAM.

Per stimare la dimensione di ciascun quadrante del FIAM sono stati misurati i loro diametri minimo e massimo. A questo scopo sono stati creati modelli 3D di superficie renderizzati del FIAM di ciascun osso petroso da set di dati di scansioni micro-CT elaborati nel software CTAnalyser. Questi modelli hanno reso visibili aspetti reali della struttura 3D di un oggetto e sono stati sottoposti come formato di file OBJ all’Autodesk Meshmixer-un software di modellazione 3D gratuito dotato di strumenti per misure geometriche (disponibile da http://meshmixer.com). Inoltre, i valori medi dei diametri sono stati stimati per l’area del nervo facciale (FNA), l’area vestibolare superiore (SVA), l’area cocleare (CA), l’area vestibolare inferiore (IVA) e il forame singolare (SF) (Tabella 1). I diametri sono stati misurati con precisione ± 100 µm (Fig. 2).

Tabella 1. Mean values (in millimetres) of the diameters measured on surface-rendered 3-dimensional models of the fundus of internal acoustic meatus

SVA — superior vestibular area; FNA — facial nerve area; CA — cochlear area; IVA — inferior vestibular area; SF — singular foramen

Figura 2. Un esempio di misurazioni eseguite per ogni area del fondo del meato acustico interno; SVA-area vestibolare superiore; IVA — area vestibolare inferiore; FNA — area del nervo facciale; CA — area cocleare. In questa proiezione l’area del forame singolare non è visibile.

A causa del numero limitato di ossa temporali studiate, non abbiamo eseguito analisi dettagliate volte a trovare somiglianze o dissomiglianze nell’aspetto morfologico del FIAM tra esemplari infantili, maschili e femminili. Pertanto, abbiamo confrontato solo FIAM di neonati (3 campioni) rispetto a campioni maschi e femmine adulti uniti in un unico gruppo (7 campioni).

Il test di Mann-Whitney è stato calcolato per verificare l’ipotesi nulla che afferma che i diametri delle aree del FIAM sono uguali.

RISULTATI

Il fondo di I è stato identificato come estremità laterale della fos che comunica la fossa cranica posteriore con il labirinto. L “apertura acustica interna essendo l” ingresso a I è stato facilmente riconosciuto sulla superficie posteriore della piramide dell ” osso temporale e ricostruito da scansioni micro-TC in tutti i campioni esaminati. Queste relazioni topografiche sono state visualizzate dal rendering del volume e la morfologia complessiva dell’osso petroso con ingresso visibile all’AM è stata presentata in Figura 3.

Figura 3. La superficie anteromediale della piramide dell’osso temporale destro presentata in un’immagine di rendering del volume. L’ingresso al meato acustico interno è indicato da una freccia; nella profondità è visibile il fondo del meato acustico interno.

Il fondo dell’AM è stato osservato come un’area discoide che è stata divisa intersecando due creste ossee — la cresta trasversale e la cresta verticale. Queste strutture delineavano quadranti di dimensioni disuguali definiti come FNA (quadrante anterosuperior), CA (quadrante anteroinferior), SVA (quadrante posterosuperior) e IVA (quadrante posteroinferior). Tutte queste aree sono state riprese in ricostruzioni volumetriche viste da diverse angolazioni. Il loro orientamento reciproco impedisce di presentare l’intera morfologia in una proiezione singolare. La disposizione elicoidale del tractus spiralis foraminosus costringe a visualizzare l’area cocleare con un’angolazione diversa rispetto alle aree situate sull’aspetto posteriore del FIAM. A sua volta, la posizione variabile del forame singolare può essere apparentemente causata dall’alterazione dell’angolo di visione quando viene osservata contemporaneamente al FIAM.

L’anatomia normale di FIAM è stata dimostrata come immagine di rendering del volume e presentata in Figura 4.

Figura 4. Immagine di rendering del volume del fondo del meato acustico interno situato nell’osso temporale destro di un individuo adulto di sesso femminile; FNA — area del nervo facciale; SVA — area vestibolare superiore; CA — area cocleare; IVA — area vestibolare inferiore; SF — forame singolare. La cresta trasversale è contrassegnata dall’asterisco.

Tutti i campi descritti in precedenza all’interno di FIAM sono stati osservati nei campioni esaminati e la loro posizione era coerente con il modello generalmente accettato (vedi diagramma in Fig. 1). Tuttavia, nei campioni studiati abbiamo osservato le seguenti deroghe nell’anatomia dei singoli campi all’interno della FIAM:

• — SVA e IVA non erano una singola apertura ma nella maggior parte dei casi consistevano in poche piccole aperture (Fig. 4);
• — Diversa posizione del forame singolare e aspetto morfologico distinto — margine ben definito del forame o arrotondato e allargato formando una rientranza (Fig. 5 BIS, lettera B).

Figura 5. Esempi di microarchitettura distinta del fondo del meato acustico interno negli adulti; A. Osso temporale femminile destro; B. Osso temporale maschile sinistro. Le differenze più importanti riguardano la forma del tractus spiralis foraminosus (contrassegnato dall’asterisco) e la posizione del forame singolare (appuntito dalla freccia).

Nelle immagini di rendering del volume ottenute da micro-CT abbiamo osservato entrambi i setti della FIAM: verticale (barra di Bill) e orizzontale (cresta trasversale). La barra del disegno di legge era apparsa come cresta ossea di dimensioni variabili (Fig. 6 BIS, lettera B). Questa struttura, tuttavia non sempre descritta nelle pubblicazioni scientifiche, è stata trovata in tutti i campioni esaminati.

Figura 6. Anatomia del fondo del meato acustico interno del bambino di 2 anni (A) e del bambino di 6 anni (B) caratterizza il forame vascolare della cresta trasversale (indicato dalla freccia). La cresta verticale (barra di Bill) è contrassegnata dall’asterisco.

A sua volta, la cresta trasversale non ha rivelato un decorso rettilineo (come di solito viene presentato nei disegni schematici), ma ha piuttosto un decorso parabolico. Questo era osservabile sia nelle ossa temporali adulte che infantili.

La nostra attenzione è stata attirata dalle creste trasversali che derivano solo dai crani infantili. In tutti questi casi abbiamo notato un piccolo forame situato posteriormente all’interno della cresta trasversale. In questo luogo il forame era circolare o ellittico (Fig. 6 BIS, lettera B). Nelle ossa temporali adulte tale forame non è stato trovato all’interno della cresta trasversale.

Abbiamo scoperto che il forame minuto situato nella cresta trasversale è l’ingresso al canale osseo che corre verso la parete del vestibolo. Il diametro del canale diminuisce gradualmente verso il vestibolo. In un caso questo canale è stato diviso in due canalicoli separati che corrono al canale vestibolare superiore, invece di collegamento diretto con il vestibolo. Abbiamo anche notato un caso in cui il canale è stato cancellato, e la sua fine era di forma conica. La varietà morfologica osservata dei canalicoli della cresta trasversale è dimostrata nelle figure 6 e 7.

Figura 7. Rappresentazione tridimensionale del fondo del meato acustico interno e relativi canali neurovascolari; A. Canaliculus della cresta trasversale (TC) (indicato dalle frecce) collegava il vestibolo e il meato acustico interno; B. Canaliculi (indicato dalle frecce) che correva dal forame situato all’interno del TC al canale vestibolare superiore (SVC); OW — finestra ovale; FC — canale facciale; SC — canale singolare; CA — area cocleare.

Il test di Mann-Whitney non ha confermato che le differenze tra i valori medi dei diametri delle aree selezionate del FIAM nei campioni di neonati e adulti siano statisticamente significative. Pertanto, presumiamo che le discrepanze osservate tra i parametri calcolati siano piuttosto correlate alla variazione biologica rispetto all’effetto dell’influenza dell’età nel materiale studiato. A causa del numero limitato e non uniforme di campioni, questi risultati non possono essere estesi alla popolazione generale e devono essere verificati su serie cliniche di grandi dimensioni.

DISCUSSIONE

Nella letteratura contemporanea mancano immagini che presentino la morfologia FIAM in alta risoluzione. Fino ad ora, la maggior parte degli studi ha mostrato la morfologia del FIAM utilizzando il microscopio operatorio o questa regione dell’osso temporale è stata visualizzata da scanner TC clinici. Pertanto, i risultati precedenti erano limitati piuttosto all’analisi dell’aspetto dell’interoAM e non esattamente del suo fondo. Per esempio, Marques et al. ha esaminato la forma dell’AM e ha stabilito che potrebbe essere a forma di imbuto (il più comune nei bambini e negli adulti), cilindrico o a forma di gemma che è il meno rappresentato.

L’altro aspetto degli studi anatomici di questa regione dell’osso temporale riguarda i canali neurali ossei (per il CA, FNA, SVA e IVA) che derivano dal FIAM. Nel 1999 Fatterpekar et al. presentato la topografia e la morfologia di questi canali in scansioni TC assiali e coronali di 1 mm di spessore e misurazioni eseguite. Da quel momento, non ci sono stati studi incentrati sull’analisi morfologica dei singoli campi all’interno della FIAM. Solo l’area cocleare e il canale nervoso cocleare sono stati oggetto di analisi morfometrica intensiva, perché è ben visibile sulle scansioni TC e può essere facilmente misurata. Inoltre, il canale del nervo cocleare ha un enorme significato clinico, perché i cambiamenti del suo diametro possono essere la ragione della carenza del nervo cocleare che si ritiene sia una delle cause della perdita dell’udito neurosensoriale .

La TC clinica fornisce immagini in cui è possibile visualizzare piccoli canali dell’osso temporale. Tuttavia, il loro aspetto non è sempre chiaro e talvolta può essere confuso con le fratture. Pertanto la valutazione della loro morfologia basata su scansioni TC sembra essere problematica e distorta con errori, se vengono eseguite misurazioni su tali immagini. A nostra conoscenza, l’unico documento che presenta le misurazioni dei singoli campi all’interno della FIAM è stato pubblicato nel 1999 . Forse è stato dettato da limitazioni nella presentazione di dettagli ossei, le cui dimensioni variano in scala millimetrica o anche meno. Inoltre, a causa della loro forma complessa e dei vari orientamenti spaziali, le tecniche di imaging 3D dovrebbero essere utilizzate per la loro visualizzazione. Questi ostacoli possono essere superati con l’uso di micro-CT che può fornire scansioni TC di altissima risoluzione, che fornisce una rappresentazione accurata dei dettagli anatomici.

Nello studio attuale l’applicazione della micro-TC ha permesso la visualizzazione del forame situato all’interno del margine della cresta trasversale e tracciato il canale che emerge da esso. A causa del diametro ridotto (< 0,50 mm), questo forame non può essere notato nelle scansioni TC cliniche o potrebbe essere difficilmente visibile. Finora, non abbiamo trovato alcuna informazione sulla presenza e l’importanza del forame della cresta trasversale e relativi canali ossei. Presumiamo che tali forame e canale trasmettano vasi sanguigni vascolarizzando la parete del vestibolo o del canale vestibolare superiore. Potrebbe essere un ramo dell’arteria labirintica che corre tra i nervi facciali e cocleare, emergendo al fondo dell’AM e si divide in tre rami terminali. Uno di questi rami, vale a dire l’arteria vestibolare anteriore, poteva penetrare il FIAM all’interno del forame della cresta trasversale, terminando successivamente nel vestibolo per divisione in arteriole più piccole .

Un altro possibile contenuto del forame della cresta trasversale potrebbe essere correlato alle anastomosi tra i nervi facciale, vestibolare e cocleare che possono verificarsi prima di entrare o dopo l’uscita dal FIAM. L’esistenza di connessioni vestibulocochlear e vestibulofaccial all’interno della I è stata descritta in letteratura .

Le ricerche attuali e future dovrebbero mirare non solo a presentare la morfologia del FIAM in alta risoluzione, ma anche ad eseguire misurazioni accurate utilizzando metodi di calcolo basati su tecniche di imaging e modellazione software. La conoscenza dell’anatomia dettagliata e della topografia dei quadranti singolari dei canali FIAM e ossei che emergono da essi è necessaria durante la valutazione del trauma osseo temporale e delle anomalie congenite che interessano i singoli nervi nonché durante le procedure chirurgiche neurootologiche . Per esempio, il forame singolare è usato come punto di riferimento per alcune procedure chirurgiche sul meato acustico interno e labirinto, come la chirurgia neuroma acustico retrospigmoide e neurectomia cocleovestibolare transcocleare . A volte la rimozione del tumore al fondo deve essere eseguita alla cieca perché il campo visivo dell’intero fondo è limitato, quindi il vestibolococleare, il nervo facciale e l’arteria labirintica possono essere esposti a un ulteriore rischio di danni . Pertanto, è importante implementare e sviluppare nuovi algoritmi dedicati alla visualizzazione accurata e spaziale del FIAM e combinare ricostruzioni 3D generate da una pila di scansioni micro-CT con immagini radiologiche ottenute da ricerche cliniche. I metodi avanzati di imaging spaziale possono aiutare a comprendere l’anatomia dell’orecchio interno e migliorare la pianificazione e l’esecuzione di operazioni chirurgiche.

CONCLUSIONI

Dal nostro studio concludiamo che la topografia delle aree singolari all’interno della FIAM presentata nei disegni schematici è fortemente semplificata. La tomografia clinica non è in grado di riflettere la relazione reciproca tra le strutture ossee del FIAM. Micro-CT è una tecnica adeguata per l’imaging topografia superficiale del FIAM e la valutazione della sua architettura. Fornendo ricostruzioni 2D e 3D di alta qualità, nuove strutture anatomiche possono essere catturate all’interno del FIAM. Quindi, il set di dati delle scansioni micro-CT può essere utilizzato per costruire accurati modelli 3D renderizzati in superficie del FIAM ed eseguire su di essi misurazioni geometriche.

RICONOSCIMENTI

La ricerca è stata effettuata con le attrezzature acquistate grazie al sostegno finanziario del Fondo Europeo di Sviluppo Regionale nell’ambito del Programma Operativo Polish Innovation Economy (contratto n. POIG.02.01.00-12-023/08).

Gli autori desiderano ringraziare Bartosz Leszczyński del Dipartimento di Fisica Medica, M. Smoluchowski Institute of Physics, Jagiellonian University per l’esecuzione della tomografia microcomputata delle ossa petrose.

Lo studio è stato condotto con l’approvazione (KBET/109/B/2012) del Comitato di bioetica dell’Università Jagiellonica. Dichiariamo di non avere interessi concorrenti.

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