Zur Erregung des menschlichen Gehörs über das runde Fenster der Cochlea
Christoph Heckeler
Im Zuge der Entwicklung aktiver Mittelohrimplantate spielt die Gestaltung der Ankopplung an die natürliche Struktur des Gehörs eine entscheidende Rolle. Die Rundfenstermembran der Cochlea hat sich als möglicher Ort der Applikation von mechanischen Aktoren bereits etabliert. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Rundfensterstimulation aus der Sicht der Mechanik. Sie hat zum Ziel, grundlegende Einflüsse auf die dynamischen Eigenschaften der Hörrekonstruktion aufzuzeigen und in Sensitivitätsanalysen und Fallstudien zu untersuchen. Unter definierten Bedingungen sollen Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge zugänglich gemacht werden. Hierzu dienen Laborexperimente und Simulationen auf Basis mathematischer Modelle.
Zunächst werden die mechanischen Eigenschaften der Rundfenstermembran untersucht. In Kraft-Verschiebungsmessungen tritt die nichtlineare, viskoelastische Charakteristik der Rundfenstermembran zu Tage, die durch ein lineares Kelvin-Modell abschnittsweise quantifiziert wird.
Die Funktion von Free-Floating Aktoren beruht auf der Trägheitskraft zwischen dem Gehäuse und einer seismischen Masse im Inneren. In simulativen Fallstudien mit einem vereinfachten Gesamtmodell, bestehend aus dem Floating Mass Transducer (FMT) als Beispielaktor und dem menschlichen Gehör, werden u.a. die Einflüsse der Vorspannung in der Kontaktstelle, der Aktormasse und der Aufhängung des Aktors auf die Transfereigenschaften der Rekonstruktion analysiert.
Als Beispiel eines Aktors mit beweglichem Stößel dient das Hörsystem DACS (Direct Acoustic Cochlear Stimulation). Die räumlichen Schwingungseigenschaften des nicht implantierten DACS-Aktors werden analysiert, und die Rundfenstererregung wird anhand eines beispielhaften Aktors mit nichtlinearer Kennlinie simulativ untersucht.
