Klinik und Poliklinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde
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Klinische Hörforschung

Mittelohrmechanik und Mittelohrrekonstruktion, aktive Mittelohr Implantate, Cochlea Implantate – wissenschaftliche Zielsetzung

Wir leisten Beiträge, um Schwerhörigkeit als Barriere zwischenmenschlicher Kommunikation zu eliminieren.

Das Hören galt in den großen alten Kulturen als edelster der menschlichen Sinne. Als Vermittler des "Geistigen" war dem Gehör diese Bedeutung zugewachsen. Erst im 16. Jahrhundert verlor das Ohr mit der Erfindung des Buchdruckes seine Vorrangstellung gegenüber dem visuellen Sinn. Trotzdem ist „das Ohr des Menschen aber nach wie vor das Tor, durch das Sprache zum Menschen gelangt" (J.E. Behrend, J. Hellbrück). Gerade in einer von Kommunikationstechnologie geprägten Welt wächst die Bedeutung des Hörsinns.

Die Arbeitsgruppe befasst sich nicht nur mit klinisch relevanten Themen zur Wiederherstellung des gestörten Hörens, sondern auch mit grundlegenden experimentellen Ansätzen. Hierzu gehören (Detail-) Verbesserungen in der rekonstruktiven Mittelohrchirurgie, die auch die apparative Hörrehabilitation mit einschließen. Das Forschungsinteresse umfasst sowohl Schallleitungs- als auch Schalllempfindungschwerhörigkeiten unterschiedlicher Ausprägung.

Einer der größten Fortschritte der modernen Medizin ist die Möglichkeit, ein taubes Ohr, also ein Sinnesorgan, durch eine implantierbare elektronische Prothese zu ersetzen. Das Cochlea-Implantat (CI) ist damit eine herausragende, einzigartige Entwicklung moderner Medizintechnik und stellt die wohl wichtigste Entwicklung zur Verbesserung der Kommunikation taub geborener Kinder sowie ertaubter Kinder, Jugendlicher und Erwachsener in den letzten 200 Jahren dar, wenn man als Bezugspunkt die Gründung der ersten Gehörlosenschulen in Paris (1750) und in Leipzig (1778) wählt.

Die Cochlea-Implantat Versorgung eröffnet heute taub geborenen oder resthörigen Kindern hohe Chancen auf eine annähernd normale, auf Hören basierende Lautsprachentwicklung.

Histologischer Schnitt durch das Mittelohr (eigenes Präparat) Darunter: Partialprothese, (PORP), Typ MunichLMU

Klinische Fragestellungen beschäftigen sich mit den verschiedenen Transplantatmaterialien zum Trommelfellersatz, insbesondere in Hinblick auf ihre akustischen Eigenschaften im klinischen Kontext und deren Langzeitstabilität. Unser Interesse gilt auch den verschiedenen Prothesentypen. Die bis heute erworbenen Erkenntnisse der Arbeitsgruppe im Bereich der Mittelohrmechanik flossen bereits im Detail in die Herstellung verbesserter Mittelohrprothesen ein. Einer neuen Mittelohrprothese, die aus einer zuvor zusammen mit der Industrie begonnenen Entwicklung resultierte, wurde der letzte „Feinschliff“ zuteil. Sie wird als „MunichLMU“ Prothese sowohl als PORP als auch als TORP kommerziell vertrieben.

Ein weiteres Interessengebiet widmet sich Detailproblemen und technischen Verbesserungen bzw. Prozeßoptimierungen im Rahmen der Stapeschirurgie. Besonderes Interesse weckt hier die nicht vollständig gelöste Problematik des „Crimpen“, ein, manuell durchaus anspruchsvolles, Befestigen einer sog. Stapespiston-Prothese am langen Ambossfortsatz. Untersucht werden u.a. berührungslose Befestigungsmethoden. Die Stapesprothesen aus neuartigen, biokompatiblen Form-Gedächtniswerkstoffen können ohne größere Krafteinwirkung am Amboß oder am Hammer unter Anwendung von geringsten, biologisch vertretbaren und keine Schädigung der umgebenden Strukturen hervorrufenden Energiemengen befestigt werden. Zur Wärmeapplikation kommen spezielle Laserapplikationen zum Einsatz, die dafür sorgen, dass mit geringen Energiemengen der Stapespiston an den Ossikeln fixiert, d.h. quasi anmodelliert, werden kann. Die Arbeiten erfolgen in Kooperation mit dem Laser-Forschungslabor des Klinikums der Universität München (Projektmanager Dr. Florian Schrötzlmair, in Zusammenarbeit mit dem Laserforschungslabor, PD Dr. R. Sroka).

Hör- und Lebensqualität vor und nach Stapes-OP

Laufende Studie: Vor und nach Stapes-OP werden etablierte Fragebögen zur Hör- und Lebensqualität eingesetzt, um den Verlauf der Wiedererlangung von Hören, Sprachverstehen und Kommunikationsfähigkeit zu erfassen. Diese Daten ergänzen die vor und nach OP durchgeführten Hör- und Sprachverstehenstests.

(Projektmanager: I. Batenhorst, John-Martin Hempel, Florian Schrötzlmair, Joachim Müller)

Oben: Mittelohrmodell nach Schön mit sieben Freiheitsgraden. Unten: Versuchsaufbau Laserdoppler Vibrometer und präpariertes humanes Felsenbeinpräparatm

Die Schallübertragung des Ohres erfolgt über äußeres Ohr, Mittelohr mit Trommelfell und Gehörknöchelchen zum Innenohr. Wird eines dieser Elemente geschädigt, so hat dies Einfluss auf das gesamte Hörvermögen. Das Mittelohr erfüllt dabei neben der Schallweiterleitung den Zweck der Anpassung der akustischen Impedanz von Luft auf die flüssigkeitsgefüllte Cochlea.

Grundlage für eine Weiterentwicklung sowohl von Implantaten wie auch der mikrochirurgischen Operationstechniken ist ein tiefgreifendes Verständnis der zugrundeliegenden physikalischen Eigenschaften und des „schwingungsfähigen Systems Mittelohr“.

Im Projekt Mittelohrmechanik werden mittels Laser-Doppler-Vibrometrie Messungen an Felsenbeinen durchgeführt, um spezifische Teilstrecken der Gehörknöchelchenkette hinsichtlich ihres Übertragungsverhaltens zu untersuchen. Auf Basis dieser Messungen werden theoretische Modelle und Simulationen des Schwingungsverhaltens erarbeitet und validiert. Ziel ist es, das Grundverständnisses der Mittelohrmechanik zu vertiefen sowie eine Wissensbasis für die Bearbeitung spezifischer Fragestellungen zu schaffen, die sowohl für die Fortentwicklung bestehender als auch für die Entwicklung neuer Implantate notwendig ist.

Die beweglichen Mittelohrstrukturen stellen ein multidimensionales mechanisches System dar, welches bei Anregung ein komplexes frequenzabhängiges Schwingungsverhalten zeigt [u.a. Schön, F.; Müller,J.; Huber, A.M und Eiber, A.].

Zur Analyse der dynamischen Eigenschaften des Mittelohrs hat sich die Laserdopplervibrometrie im humanen Felsenbeinpräparat etabliert. Das humane Felsenbeinpräparat ist dabei als Modell sowohl für die Schallimmission, die Schwingungseigenschaften des Trommelfells am Umbo als auch für die Schwingungseigenschaften des Stapes validiert und zeigt dabei gute Übereinstimmungen mit den Verhältnissen in vivo [Rosowski, J.; Voss, S.]. Die Vielzahl der publizierten Daten zu den dynamischen Eigenschaften des Mittelohres im humanen Felsenbeinpräparat hat die Definition eines Standards für den Erwartungswert der Übertragungsfunktion des Mittelohres ermöglicht, der heute zur Validierung von Untersuchungen an humanen Felsenbeinpräparaten dient [ASTM International: West Conshohocken]. Das humane Felsenbeinpräparat darf daher heute als Standardmodell der Mittelohrforschung betrachtet werden. Es ermöglicht die Analyse der grundlegenden Schwingungseigenschaften der normalen und rekonstruierten Mittelohrstrukturen und das Verständnis pathologischer Veränderungen im Mittelohr. Als Beispiel für die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze und klinischer Anwendungen sei die Prüfung unterschiedlicher Ankopplungsmechanismen für aktive Mittelohrimplantate herausgestellt [Schraven, S.].

Im neu geschaffenen Felsenbeinlabor haben wir dank eingeworbener Drittmittel in teilrenovierten Räumlichkeiten unser Klinik am Campus Innenstadt nun die Möglichkeit, einen Beitrag zur Beantwortung offener Fragestellungen im Grundlagenverständnis und bei der Entwicklung und Erprobung passiver und aktiver Mittelohrimplantate zu leisten. Für unsere Untersuchungen stehen uns mittlerweile zwei hochmoderne Laserdopplervibrometer zur Verfügung, welche berührungslos und synchron unterschiedliche Messpunkte eines schwingenden Systems im Felsenbein mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung analysieren.

(Projektmanager: Dr. Ivo Grüninger, Dr. Florian Simon, Dr. Veronika Volgger, Prof Dr. Joachim Müller, Dr. Felix Gennrich, Dipl. Ing. Stefan Brill (extern)