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    <Identifier>zaud000075</Identifier>
    <IdentifierDoi>10.3205/zaud000075</IdentifierDoi>
    <IdentifierUrn>urn:nbn:de:0183-zaud0000757</IdentifierUrn>
    <ArticleType>Kurzbeitrag</ArticleType>
    <TitleGroup>
      <Title language="de">Gradientenphasen der Transimpedanzmatrix als Indikator f&#252;r die Insertionstiefe von Cochlea-Implantaten</Title>
      <TitleTranslated language="en">Gradient phases of the transimpedance matrix as an indicator of the insertion depth of cochlear implants</TitleTranslated>
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          <Lastname>Schmidt</Lastname>
          <LastnameHeading>Schmidt</LastnameHeading>
          <Firstname>Florian Herrmann</Firstname>
          <Initials>FH</Initials>
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        <Address>Klinik und Poliklinik f&#252;r Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie &#8222;Otto K&#246;rner&#8220;, Universit&#228;tsmedizin Rostock, Doberaner Str. 137, 18057 Rostock, Deutschland<Affiliation>Klinik und Poliklinik f&#252;r Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie &#8222;Otto K&#246;rner&#8220;, Universit&#228;tsmedizin Rostock, Deutschland</Affiliation></Address>
        <Email>florian.schmidt&#64;med.uni-rostock.de</Email>
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          <LastnameHeading>Zhang</LastnameHeading>
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          <Affiliation>Klinik und Poliklinik f&#252;r Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie &#8222;Otto K&#246;rner&#8220;, Universit&#228;tsmedizin Rostock, Deutschland</Affiliation>
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          <Affiliation>Klinik und Poliklinik f&#252;r Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie &#8222;Otto K&#246;rner&#8220;, Universit&#228;tsmedizin Rostock, Deutschland</Affiliation>
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          <Affiliation>Klinik und Poliklinik f&#252;r Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie &#8222;Otto K&#246;rner&#8220;, Universit&#228;tsmedizin Rostock, Deutschland</Affiliation>
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          <Corporatename>German Medical Science GMS Publishing House</Corporatename>
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        <Address>D&#252;sseldorf</Address>
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    <SubjectGroup>
      <SubjectheadingDDB>610</SubjectheadingDDB>
      <Keyword language="en">cochlear implant</Keyword>
      <Keyword language="en">insertion depth</Keyword>
      <Keyword language="en">transimpedance matrix</Keyword>
      <Keyword language="de">Cochlea-Implantat</Keyword>
      <Keyword language="de">Insertionstiefe</Keyword>
      <Keyword language="de">Transimpedanzmatrix</Keyword>
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    <DatePublishedList>
      <DatePublished>20251119</DatePublished>
    </DatePublishedList>
    <Language>germ</Language>
    <License license-type="open-access" xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
      <AltText language="en">This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 License.</AltText>
      <AltText language="de">Dieser Artikel ist ein Open-Access-Artikel und steht unter den Lizenzbedingungen der Creative Commons Attribution 4.0 License (Namensnennung).</AltText>
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      <Journal>
        <ISSN>2628-9083</ISSN>
        <Volume>7</Volume>
        <JournalTitle>GMS Zeitschrift f&#252;r Audiologie - Audiological Acoustics</JournalTitle>
        <JournalTitleAbbr>GMS Z Audiol (Audiol Acoust)</JournalTitleAbbr>
      </Journal>
    </SourceGroup>
    <ArticleNo>12</ArticleNo>
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  <OrigData>
    <Abstract language="de" linked="yes"><Pgraph><Mark1>Einleitung:</Mark1> Die Insertionstiefe von Cochlea-Implantaten (CI) hat einen entscheidenden Einfluss auf die Klangwahrnehmung, da die endg&#252;ltige Position der Elektroden bestimmt, welche frequenzspezifischen neuronalen Strukturen stimuliert werden. Die Slim-Straight-Elektrode von Cochlear Ltd. erm&#246;glicht eine variable Insertionstiefe, sodass der Chirurg w&#228;hrend der Implantation individuell entscheiden kann, wie tief das CI eingef&#252;hrt wird. Derzeit fehlen jedoch klare Orientierungspunkte um festzustellen, wann die gew&#252;nschte Insertionstiefe erreicht ist. Die Transimpedanzmessung ist ein schnell durchf&#252;hrbares elektrophysiologisches Verfahren ohne Strahlenbelastung, das m&#246;glicherweise zur Sch&#228;tzung der Insertionstiefe geeignet ist.</Pgraph><Pgraph><Mark1>Methode:</Mark1> Intraoperativ wurden Transimpedanzmessungen bei 39 Patienten durchgef&#252;hrt. Aus der resultierenden Transimpedanzmatrix (TIM) wurde das Gradientenfeld ermittelt, und die Gradientenphasen wurden mit den postoperativ mittels radiologischer Bildgebung bestimmten Insertionstiefen korreliert.</Pgraph><Pgraph><Mark1>Ergebnisse:</Mark1> Es wurde eine starke Korrelation (R&#61;0,80) zwischen der Insertionstiefe und den Gradientenphasen festgestellt. Dabei zeigten insbesondere apikal-mediale Elektrodenpaare den gr&#246;&#223;ten Einfluss auf die Insertionstiefe.</Pgraph><Pgraph><Mark1>Schlussfolgerung:</Mark1> Die intraoperative TIM ist eine effektive Methode zur Bestimmung der Insertionstiefe von CI-Elektroden. Dieses Verfahren bietet eine wertvolle Orientierungshilfe bei Elektrodentr&#228;gern mit variabler Einf&#252;hrtiefe, wie der Slim-Straight-Elektrode von Cochlear.</Pgraph></Abstract>
    <Abstract language="en" linked="yes"><Pgraph><Mark1>Introduction:</Mark1> The insertion depth of cochlear implants (CIs) plays a crucial role in auditory perception, as the final position of the electrode array determines which frequency-specific neural structures are stimulated. The Slim Straight Electrode from Cochlear Ltd. enables surgeons to vary the insertion depth during implantation to best suit the individual anatomical and clinical needs of each patient. However, there are currently no clear intraoperative reference points to indicate when the desired insertion depth has been achieved. Transimpedance measurement is a fast, radiation-free electrophysiological technique that may offer a viable method for estimating insertion depth.</Pgraph><Pgraph><Mark1>Methods:</Mark1> Intraoperative transimpedance measurements were performed in 39 patients. Gradient fields were derived from the resulting transimpedance matrices (TIM), and the phases of these gradients were correlated with the insertion depths as determined postoperatively by radiological imaging.</Pgraph><Pgraph><Mark1>Results:</Mark1> A strong correlation (R&#61;0.80) was observed between insertion depth and gradient phase. Notably, electrode pairs located in the apical-medial region had the greatest influence on determining insertion depth. </Pgraph><Pgraph><Mark1>Conclusion:</Mark1> Intraoperative transimpedance measurement is an effective method for assessing the insertion depth of cochlear implant electrodes. It offers valuable intraoperative guidance, particularly for electrode arrays with variable insertion depths, such as Cochlear&#8217;s Slim Straight electrode.</Pgraph></Abstract>
    <TextBlock name="Einleitung" linked="yes">
      <MainHeadline>Einleitung</MainHeadline><Pgraph>Die Insertionstiefe von Cochlea-Implantaten (CI) ist ein entscheidender Faktor f&#252;r die Qualit&#228;t der auditorischen Wahrnehmung. Sie bestimmt ma&#223;geblich, welche frequenzspezifischen neuronalen Strukturen in der Cochlea durch elektrische Stimuli angeregt werden, und beeinflusst somit direkt das Sprachverstehen und das subjektive H&#246;rerlebnis <TextLink reference="1"></TextLink>.</Pgraph><Pgraph>Besonders das Design der Slim-Straight-Elektrode (CI622, Cochlear Ltd.) erm&#246;glicht eine variabel steuerbare Einf&#252;hrtiefe, wodurch der Chirurg intraoperativ Spielraum f&#252;r eine anatomiegerechte Platzierung erh&#228;lt. Farbige Markierungen am Elektrodentr&#228;ger zeigen an, welcher Abschnitt in H&#246;he des runden Fensters positioniert werden sollte. Bisher fehlen jedoch standardisierte, objektive Verfahren, mit denen sich intraoperativ exakt diejenige Position bestimmen l&#228;sst, die der zuvor definierten Insertionstiefe entspricht.</Pgraph><Pgraph>Informationen &#252;ber die endg&#252;ltige Lage des Elektrodentr&#228;gers werden derzeit &#252;berwiegend postoperativ mittels radiologischer Bildgebung gewonnen. Diese Verfahren sind jedoch mit einer Strahlenbelastung verbunden und liefern im Regelfall keine unmittelbare R&#252;ckmeldung w&#228;hrend des operativen Eingriffs.</Pgraph><Pgraph>Die Messung der Transimpedanzmatrix (TIM) stellt in diesem Zusammenhang eine vielversprechende Alternative dar: Sie ist strahlenfrei, schnell durchf&#252;hrbar und prinzipiell intraoperativ einsetzbar <TextLink reference="2"></TextLink>. </Pgraph><Pgraph>Sie basiert auf der Analyse elektrischer Feldverteilungen zwischen benachbarten Elektrodenpaaren <TextLink reference="3"></TextLink> und erm&#246;glicht eine indirekte Bestimmung der Elektrodenposition innerhalb der Cochlea <TextLink reference="4"></TextLink>, <TextLink reference="5"></TextLink>. Besonders effektiv ist dies bei der Auswertung charakteristischer Muster anhand von Gradientenphasen <TextLink reference="6"></TextLink>. Anhand charakteristischer Muster in der TIM lassen sich Fehllagen des Elektrodentr&#228;gers in der Cochlea mit hoher Sensitivit&#228;t nachweisen <TextLink reference="7"></TextLink>, <TextLink reference="8"></TextLink>.</Pgraph><Pgraph>Ziel der vorliegenden Studie ist es, die Eignung der TIM zur intraoperativen Absch&#228;tzung der Insertionstiefe systematisch zu untersuchen. Dabei steht insbesondere die Auswertung der Gradientenphasen im Fokus &#8211; ein Ansatz, bei dem Ver&#228;nderungen der elektrischen Feldverteilung entlang benachbarter Elektroden genutzt werden, um R&#252;ckschl&#252;sse auf die Position und Tiefe des Elektrodentr&#228;gers innerhalb der Cochlea zu erm&#246;glichen <TextLink reference="6"></TextLink>, <TextLink reference="7"></TextLink>.</Pgraph></TextBlock>
    <TextBlock name="Methode" linked="yes">
      <MainHeadline>Methode</MainHeadline><Pgraph>In dieser retrospektiven Studie wurden zwischen 2022 und 2024 Daten von Patienten erhoben, die mit einer Slim-Straight-Elektrode (CI622, Cochlear Ltd.) versorgt wurden und bei denen intraoperative Transimpedanzmessungen durchgef&#252;hrt wurden. Die Elektroden wurden &#252;ber eine Rundfenster-Insertion im Rahmen einer transmastoidalen posterioren Tympanotomie implantiert. Die Einf&#252;hrung erfolgte gem&#228;&#223; Herstellerempfehlung bis etwa zur Mitte zwischen den beiden wei&#223;en Markierungen des Elektrodentr&#228;gers.</Pgraph><Pgraph>Die TIM-Daten wurden unmittelbar nach vollst&#228;ndiger Insertion mit der Software CustomSound EP (Version 6.0, Cochlear Ltd.) aufgezeichnet. Es wurde eine vollst&#228;ndige 22x22 Transimpedanzmatrix erhoben, indem nac<TextGroup><PlainText>he</PlainText></TextGroup>ina<TextGroup><PlainText>nd</PlainText></TextGroup>er jede der 22 Elektroden als Stimulator diente und <TextGroup><PlainText>die jeweils</PlainText></TextGroup> &#252;brigen als Empf&#228;nger. Die Messungen er<TextGroup><PlainText>folgten mit der</PlainText></TextGroup> maximal m&#246;glichen Stromst&#228;rke (196&#8211;<TextGroup><PlainText>223 CL</PlainText></TextGroup>, die von Custom Sound EP automatisch aus der Compliance-Grenze berechnet wird und patientenabh&#228;ngig variiert. Die Impulsparameter umfassten eine Pulsbreite von 25 &#181;s und einen Inter-Phase-Gap von 9 &#181;s.</Pgraph><Pgraph>Aus der TIM wurde mithilfe der Software MATLAB version R2014a (MathWorks, Natick, MA) ein zweidimensionales Gradientenfeld berechnet. Da die TIM mit konstanten Stromst&#228;rken gemessen wurde, l&#228;sst sich aus dem berechneten Gradientenfeld das elektrische Potentialfeld &#966; konstruieren. Dieses steht in direktem Zusammenhang mit den Stromquellen, da deren Position und St&#228;rke die r&#228;umliche Verteilung des Potentials bestimmen. Der Gradient des Potentials ergibt das elektrische Feld <ImgLink imgNo="1" imgType="inlineFigure" />, das den Verlauf der Stromlinien zwischen den Injektions- und Ableitpunkten beschreibt. Die Richtung des Gradientenfeldes gibt dabei den Verlauf der Feldlinien an, die von den Strominjektionspunkten ausgehen und zu den Ableitpunkten hin verlaufen. Eine Ver&#228;nderung des Elektrodenabstands infolge einer Kr&#252;mmung des Elektrodentr&#228;gers f&#252;hrt zu Verzerrungen des elektrischen Feldes, die sich in den Richtungen (Phasen) der Gr<TextGroup><PlainText>adient</PlainText></TextGroup>enve<TextGroup><PlainText>ktor</PlainText></TextGroup>en widerspiegeln. Die Gradienten wurden in P<TextGroup><PlainText>ola</PlainText></TextGroup>rk<TextGroup><PlainText>oordinat</PlainText></TextGroup>en transformiert und normiert, um die Gradientenphasen zu extrahieren, woraus eine Gr<TextGroup><PlainText>adient</PlainText></TextGroup>enph<TextGroup><PlainText>asenmatrix</PlainText></TextGroup> resultierte (vgl. Abbildung 1 <ImgLink imgNo="1" imgType="figure" />). </Pgraph><Pgraph>Zur Validierung der TIM-Daten wurden die maximalen angularen Insertionstiefen (maxAID) aus postoperativen R&#246;ntgenaufnahmen in Stenvers-Projektion bestimmt. Die Elektrodenpositionen wurden manuell mithilfe der Software 3D Slicer (<Hyperlink href="https:&#47;&#47;www.slicer.org">https:&#47;&#47;www.slicer.org</Hyperlink>) identifiziert. Aufgrund m&#246;glicher projektionsbedingter Abweichungen ist die Stenvers-Projektion weniger genau als eine Computertomografie (CT), auf die jedoch postoperativ zur Verringerung der Strahlenbelastung meist verzichtet wird. Anschlie&#223;end wurden die radiologisch ermittelten maxAID-Werte mit den Eintr&#228;gen der Gradientenphasenmatrix korreliert (Pearson-Korrelation). Zur Kontrolle multipler Testungen wurde eine Bonferroni-Korrektur auf die berechneten p-Werte angewendet. Die Signifikanzniveaus wurden wie folgt klassifiziert: signifikant (p&#60;0,05), stark signifikant (p&#60;0,01) und hochsignifikant (p&#60;0,0001).</Pgraph></TextBlock>
    <TextBlock name="Ergebnisse" linked="yes">
      <MainHeadline>Ergebnisse</MainHeadline><Pgraph>In die Studie wurden 39 Patienten eingeschlossen. Die mittlere maxAID betrug 334,2&#176;&#177;44,3&#176;. Die TIM-Messung erfolgte bei einem durchschnittlichen Stimulationsniveau von 213,8 CL &#177;12,0CL, woraus sich mittlere Transimpedanzwerte von 655,6 k&#937; &#177;253,2 k&#937; ergaben.</Pgraph><Pgraph>Es zeigte sich eine signifikante Korrelation zwischen den Gradientenphasen der TIM und der Insertionstiefe (Abbildung 2 <ImgLink imgNo="2" imgType="figure" />). Insgesamt wiesen 154 Elektrodenpaare signifikante, 136 stark signifikante und 61 hochsignifikante Zusammenh&#228;nge mit der maxAID auf. Die signifikante Korrelation betraf Elektroden, die apikal im Bereich von E17 bis E21 lagen, w&#228;hrend die jeweils zugeh&#246;rigen Partner-Elektroden variabler positioniert waren, typischerweise zwischen E2 und E17.</Pgraph><Pgraph>Die h&#246;chste Korrelation wurde f&#252;r das apikal-mediale Elektrodenpaar E20&#8211;E10 mit einem Korrelationskoeffizienten von R&#61;0,798 (p&#60;0,0001) festgestellt (<TextGroup><PlainText>Abbildung 3 </PlainText></TextGroup><ImgLink imgNo="3" imgType="figure" />).</Pgraph></TextBlock>
    <TextBlock name="Zusammenfassung und Schlussfolgerung" linked="yes">
      <MainHeadline>Zusammenfassung und Schlussfolgerung</MainHeadline><Pgraph>Die vorliegende Studie best&#228;tigt die intraoperativ gemessene TIM als effektive Methode zur Bestimmung der Insertionstiefe von geraden Elektroden, wie der CI622. Besonders im Kontext der Slim-Straight-Elektrode von Cochlear, die eine variabel steuerbare Einf&#252;hrtiefe erlaubt, stellt TIM ein wertvolles intraoperatives Instrument zur Orientierung und Entscheidungsfindung dar. Dies ist umso relevanter, da etablierte bildgebende Verfahren wie CT oder R&#246;ntgen zwar zur Lagebestimmung geeignet sind, jedoch in der Regel nicht in Echtzeit verf&#252;gbar sind und mit zus&#228;tzlicher Strahlenexposition einhergehen.</Pgraph><Pgraph>Die Analyse der TIM-Daten, insbesondere der Gradientenphasen der TIM, zeigte eine signifikante Korrelation mit der Insertionstiefe des Elektrodentr&#228;gers. Eine besonders hohe Korrelation zeigte sich beim Elektrodenpaar E20&#8211;E10 (R&#61;0,798, p&#60;0,0001). Insgesamt wurden 15<TextGroup><PlainText>4 si</PlainText></TextGroup>gnifikant korrelierte Elektrodenpaare identifiziert. </Pgraph><Pgraph>Auff&#228;llig ist, dass die Korrelation mit der maxAID nicht auf einzelne Elektrodenpaare beschr&#228;nkt war, sondern eine robuste Korrelation &#252;ber mehrere Paarungen hinweg vorlag. Allerdings zeigte sich, dass eine verl&#228;ssliche Sch&#228;tzung der maxAID nur gelang, wenn eine apikal positionierte Elektrode vorhanden war (zumindest zwischen E17 und E21). Dieser Befund k&#246;nnte damit zusammenh&#228;ngen, dass die maxAID die Position der apikalsten Elektrode widerspiegelt. Da jedoch die AID basaler Elektroden direkt mit der maxAID korreliert, k&#246;nnte dieser Befund auch auf potenzielle Einschr&#228;nkungen bei der Anwendung der Gradientenphasen-Analyse der TIM hinweisen &#8211; insbesondere in der fr&#252;hen Phase der Implantation. Es muss demnach zun&#228;chst eine ausreichend tiefe Insertion erfolgen, um die apikalen Regionen zu erreichen, in denen die maxAID gem&#228;&#223; den Ergebnissen dieser Studie zuverl&#228;ssig korreliert. Erst dann sind aussagekr&#228;ftige Sch&#228;tzungen der maxAID m&#246;glich. Dies w&#252;rde die Verwendbarkeit der TIM-Messungen als simultanes Monitoring der Insertionstiefe w&#228;hrend der Implantation erheblich einschr&#228;nken.</Pgraph><Pgraph>Eine weitere Einschr&#228;nkung der Ergebnisse ist die hohe Streuung der gesch&#228;tzten Insertionstiefe, die auf dem linearen Regressionsmodell basiert (Abbildung 3 <ImgLink imgNo="3" imgType="figure" />) und teilweise etwa 50&#176; betr&#228;gt &#8211; das entspricht ungef&#228;hr einer Achtel Windung. Im Verh&#228;ltnis zur durchschnittlichen maxAID von 334&#176; ist dies mit rund 15&#37; relativ hoch. F&#252;r pr&#228;zise Implantationen, bei denen bestimmte frequenzspezifische Strukturen zum Erhalt des Restgeh&#246;rs geschont werden sollen, k&#246;nnte dieses Verfahren daher noch zu ungenau sein.</Pgraph><Pgraph>Insgesamt best&#228;tigen die Ergebnisse das Potenzial der TIM als intraoperative Methode zur optimierten Steuerung der Insertionstiefe &#8211; insbesondere bei Implantaten mit variabler Insertionstiefe wie der Slim-Straight-Elektrode. Gleichzeitig werden die Grenzen der Methode bei der Anwendung w&#228;hrend des unmittelbaren Insertionsverlaufs deutlich.</Pgraph></TextBlock>
    <TextBlock name="Anmerkungen" linked="yes">
      <MainHeadline>Anmerkungen</MainHeadline><SubHeadline>Konferenzpr&#228;sentation</SubHeadline><Pgraph>Dieser Kurzbeitrag wurde bei der 27. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft f&#252;r Audiologie pr&#228;sentiert und als Abstract ver&#246;ffentlicht <TextLink reference="9"></TextLink>.</Pgraph><SubHeadline>Interessenkonflikte</SubHeadline><Pgraph>Die Autorinnen und Autoren erkl&#228;ren, dass keine Interessenkonflikte in Zusammenhang mit diesem Artikel bestehen.</Pgraph></TextBlock>
    <References linked="yes">
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        <RefYear>2022</RefYear>
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DOI: 10.1097&#47;MAO.0000000000003731</RefTotal>
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          <Caption><Pgraph><Mark1>Abbildung 1: Darstellung der Gradienten der TIM als Heatmap. Die Winkel der Gradientenphasen sind so normiert, dass Pfeile orthogonal zur Hauptdiagonalen einem Winkel von 0&#176; entsprechen. Die Betr&#228;ge der Gradienten wurden zur besseren Visualisierung auf den Wert 1 normiert und nicht in die Berechnungen einbezogen.</Mark1></Pgraph></Caption>
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          <Caption><Pgraph><Mark1>Abbildung 2: Korrelationsmatrix zwischen der maximalen angularen Insertionstiefe (maxAID) des Elektrodentr&#228;gers und den Gradientenphasen der intraoperativ gemessenen TIM. Signifikante Bereiche sind farblich hervorgehoben, wobei die Rahmenfarben die jeweiligen Signifikanzniveaus kennzeichnen (schwarz: p&#60;0,05; magenta: p&#60;0,01; wei&#223;: p&#60;0,0001).</Mark1></Pgraph></Caption>
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          <Caption><Pgraph><Mark1>Abbildung 3: Vergleich der maximalen Insertionstiefe (maxAID) des Elektrodentr&#228;gers mit der Gradientenphase des Elektrodenpaars E20&#8211;E10, das in der Korrelationsmatrix die h&#246;chsten Korrelationswerte aufweist. Es zeigt sich eine positive Korrelation zwischen maxAID und der Gradientenphase (R&#61;0,798, p&#60;0,0001).</Mark1></Pgraph></Caption>
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