Otology and Biomechanics of Hearing

Physiologische und pathologische Schwingungsmuster des Mittelohrs

Das Ziel dieses Projektes ist das Verständnis von Schwingungsmuster und damit Hörvermögen bei Veränderungen des Mittelohrs im Vergleich zur Situation bei Gesunden. Bei Patienten und Patientinnen mit chronischen Mittelohrerkrankungen (z. B. chronischer Trommelfellperforation oder Cholesteatom) oder nach Verletzungen (z. B. Schädelbasisfraktur) ist die Schallübertragung des Mittelohrapparates und damit auch das Hörvermögen eingeschränkt. Um eine optimale Therapie anbieten zu können, ist das Verständnis der Schädigung von zentralem Interesse. Patienten und Patientinnen sollen von einer verbesserten Diagnostik sowie einer verbesserten Prognostik profitieren können. Aktuelle Projekte befassen sich mit der Übertragung im Hammer Amboss Gelenk, Knochenveränderungen am langen Ambossschenkel und Einfluss von Trommelfellperforation auf Schwingungmodus des Trommelfells. Des Weiteren werden die 3D-Steigbügelbewegungen und gleichzeitig der Einfluss auf den Innenohrdruck erforscht.

Passive und aktive Mittelohrprothesen

Mit dem Ziel für unsere Patienten und Patientinnen die effektivsten und sichersten und damit die aktuellsten Mittelohrprothesen zur Verfügung zu stellen werden in diesem Themenbereich sowohl passive Prothesen (Gehörknöchelchenersatz) als auch aktive Prothesen (implantierbare Hörgeräte) untersucht und in Zusammenarbeit mit der Industrie entwickelt. Dabei werden sowohl theoretische, modellbasierte Studien durchgeführt um die optimale Form, Ankoppelung und Gewichtseigenschaften von Prothesen zu ermitteln als auch Prothesen im physikalischen Modell und Tierversuch eingesetzt. Schlussendlich werden neue Prothesen unter kontrollierten Bedingungen und unter Zusammenarbeit mit der kantonalen Ethikkommission in Patienten und Patientinnen implantiert und mittels standardisierten, kontrollierten Protokolls evaluiert. Aktuelle Projekte beinhalten Einfluss der Form von Steigbügelprothesen, Qualität der Koppelung von Memory-Metallprothesen, optimale Stabilisierung von Totalprothesen, Ankoppelungspunkte für implantierbare Mittelohrhörgeräte und äquivalenter Schalldruck von implantierbaren mechanischen Knochen-Stimulatoren.

Eine Alternative zum normalen Hören ist das Hören über die Knochenleitung. In der Diagnostik von Hörstörung ist die Bestimmung der Hörschwelle über die Knochenleitung ein wichtiger Bestandteil. Auch gewisse Hörgeräte verwenden diese Art der Stimulation. Vibrationen des Knochens und Gewebes werden zur Gehörschnecke weitergeleitet und generieren einen Höreindruck. Der exakte Mechanismus, wie der Schall zur Gehörschnecke geleitet wird, ist über weite Strecken ungeklärt. Das Ziel ist es, diesen Mechanismus besser zu verstehen. Neue Erkenntnisse werden durch experimentelle Messungen und durch Analyse von Messresultaten von verschiedenen Patientengruppen gewonnen. Damit können vielleicht in Zukunft leistungsfähigere Knochenleitungshörgeräte entwickelt werden.

Monitoring der Innenohrfunktion mittels Elektrocochleographie während und nach Cochlea-Implantation

Eine Mehrzahl der Patienten und Patientinnen, welche heutzutage eine Cochlea Implantation erhalten, hat vor der Operation eine – vor allem in den tiefen Frequenzen vorhandene – Resthörigkeit. Während und nach der Operation wird versucht, diese Resthörigkeit zu erhalten. Dies gelingt jedoch nicht immer, so dass bei einem Teil der Patienten und Patientinnen die Resthörigkeit entweder innerhalb der ersten vier Wochen oder verzögert innerhalb der ersten Monate nach der Operation verloren geht. Die Ursachen dafür sind nur ungenügend verstanden. Das Ziel dieser Studie ist daher mittels elektrocochleographischen Messungen während und nach Cochlea Implantation mehr über die zugrundeliegenden Mechanismen zu erfahren. Da die Messungen ein objektives und differenziertes Monitoring der Innenohrfunktion erlauben, kann herausgefunden werden, wann Änderungen der Innenohrfunktion auftreten und dies wiederum gibt Hinweise darauf, was die Ursachen dafür sind.

Entwicklung eines intracochleären Schalldruckempfängers

Das menschliche Ohr wandelt akustische Schallwellen der umgebenden Luft in Druckwellen der Innenohrflüssigkeit um. Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Schalldruckempfängers, welcher diese Innenohrdruckschwankungen aufnimmt. Das Fernziel dieses Projektes ist diesen Schalldruckempfänger in einem vollständig implantierbares Cochlea-Implantat zu integrieren, um das externe Mikrophon zu ersetzten. Für dieses Projekt werden micro-electro-mechanical system (MEMS) Kapazitäts-Mikrophone verwendet, welche für Druckmessungen in der Innohrflüssigkeit angepasst wurden. Mehrere Prototypen wurden hergestellt und erste Innenohrdruckmessungen zeigen, dass diese Technologie ein vielversprechendes Konzept für zukünftige vollimplantierbare Cochlea Systeme sind.

• ETH Zürich, Fluid Dynamisches Institut
• Universität Stuttgart, Institut für Mechanik
• Eye and Ear Infirmary, Fudan University Shanghai, China
• Universität Antwerpen, Institut für Genetik und Molekularbiologie
• Industrie
• Medizinische Hochschule Hannover, Klinik für HNO, Hannover, Deutschland
• Chalmers University of Technology, Biomedical Signals and Systems, Göteborg, Schweden
• Incheon National University, Department of Mechanical Engineering, Incheon, South Korea
• Worcester Polytechnic Institute, Worcester, USA