Innovative passive und aktive Implantate
Unter den Hörstörungen wird zwischen verschiedenen Formen der Schwerhörigkeit unterschieden: Innenohrschwerhörigkeit, Mittelohrschwerhörigkeit und kombinierte Schwerhörigkeit.
Bei einer Innenohrschwerhörigkeit (Schallempfindungs-Schwerhörigkeit) sind die Haarzellen im Innenohr (Hörschnecke) und/oder der Hörnerv, die zentralen Hörbahnen oder die Hörzentren geschädigt. Sie wird meist mit einem Hörgerät behandelt. Ursachen sind oft Alter, genetische Faktoren und Lärmschäden. Bei hochgradiger Schwerhörigkeit kann ein Cochlea-Implantat nötig sein. Mehr als sechs Millionen Menschen in Deutschland gelten als mittel- bis hochgradig schwerhörig – und doch trägt nicht einmal die Hälfte der Betroffenen Hörgeräte.
Hörkontaktlinse von Vibrosonic
Mehr als sechs Millionen Menschen in Deutschland gelten als mittel- bis hochgradig schwerhörig – und doch trägt nicht einmal die Hälfte der Betroffenen Hörgeräte.
Der vergleichsweise steife Aufbau der Hörkontaktlinse ist nicht in allen Belangen von Vorteil, weil sich das Trommelfell bei statischen Druckschwankungen, wie beim Tauchen oder im Flugzeug, verbiegt. Daher forschen wir im Projekt „TYMP-CONTACT“, welches von der Carl-Zeiss-Stiftung gefördert wird, an einer elektroaktiven Folie, die eng auf dem Trommelfell aufliegt und sich quasi an das Trommelfell anschmiegt, ähnlich wie eine Augenlinse
Elektroaktives Trommelfellmodul
Im von der Carl-Zeiss-Stiftung geförderten Projekt TYMP-CONTACT werden Funktionalisierungsstrategien der silikonierten Oberfläche eines elektroaktiven Trommelfellmoduls erforscht. Es soll eine Materialplattform entwickelt werden, mit der sich Oberflächeneigenschaften gezielt anwendungsspezifisch anpassen lassen, z.B. auch zur besseren Heilung als Wundauflage.
Im Fall einer Mittelohrschwerhörigkeit (Schallleitungs-Schwerhörigkeit) besteht die Schwerhörigkeit aufgrund von Veränderungen im Bereich des Gehörgangs, des Trommelfells und/oder des Mittelohres mit der Gehörknöchelchenkette. Es ist also die Mechanik für die Weiterleitung der Schallwellen gestört. Das Innenohr kann dabei normal funktionstüchtig sein. Verletzungen oder Unterbrechungen der Gehörknöchelchenkette werden oft mit Mittelohrimplantaten versorgt. Passive Prothesen wie Steigbügelprothesen oder Ossikelrekonstruktionen ersetzen beschädigte Knöchelchen und verbessern so die Schallübertragung.
Passive Mittelohrimplantate
Unsere Arbeitsgruppe forscht an passiven Mittelohr-Prothesen, die beschädigte oder fehlende Teile der Knöchelchenkette überbrücken und so die Schallübertragung im Mittelohr wiederherstellen.
Forschungsprojekt MiMIC
Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer Mixed-Reality-Trainingsumgebung zur Durchführung von Implantationen im Bereich des Mittelohres. Dabei soll eine multisensorische Trainingseinheit geschaffen werden, die sowohl eine visuelle Darstellung der relevanten Organstrukturen als auch eine taktile Rückmeldung der biomechanischen Kräfte integriert. Die multisensorische Trainingsumgebung, die aus der Kombination von physischer und visueller Rückkopplung entsteht, wird die Lernkurve für hochsensible Operationen signifikant verkürzen.
Projektbeschreibung
Der innovative methodische Ansatz ist die Entwicklung eines Metadata-Grid-Modells, welches chirurgische Kräfte, Steifigkeiten und Gewebeverformungen in einer Voxel-basierten Struktur abbildet. Die während der Operation-Simulation anfallenden komplexen, mehrdimensionalen Datenpunkte werden durch polynomiale Funktionen repräsentiert, um eine effiziente Echtzeitberechnung der dynamischen Prozesse zu ermöglichen. Um die angestrebte Präzision zu erreichen, sollen Finite-Elemente-Methoden (FEM) mit dem Metadata-Grid-Modell kombi niert werden. Dadurch soll eine Echtzeitberechnung der Voxel-Datenpunkte ermöglicht werden. Durch die nichtlineare FEM-Simulation sollen entscheidende biomechanische Parameter erfasst werden, insbesondere die minimalen, plastischen Verformungen der Prothese beim Crimp-Vorgang und die Bewegungen der Knochen, die während kritischer Operationsschritte auftreten. Die zeitlichen und räumlichen Daten sollen über eine vereinfachte Struktur in Voxel-Darstellungen zusammengefasst werden, um eine Echtzeitberechnung der Kraft- und Verschiebungsverläufe zu ermöglichen. Durch die polynomiale Abbildung innerhalb des Metadata-Grid-Modells wird eine Minimierung der Rechenlast erzielt, wobei zugleich eine flüssige und realistische Darstellung der Operation mit einer Bildwiederholungsrate von 120 Hz gewährleistet werden soll. Dadurch werden folgende Ergebnisse und Erkenntnisse erwartet: Die chirurgischen Schritte sollen in Echtzeit simuliert und zudem die Verformungskräfte sowie Gegenkräfte selbst im Offline-Modus berechnet werden können. Dadurch sollen nicht nur die dynamischen Wechselwirkungen zwischen Operationswerkzeug, Gewebe und Prothese exakt in der VR-Umgebung dargestellt werden können, sondern auch die Kraftverläufe während einer simulierten Operation überwacht und abgespeichert werden. Auf diese Weise sollen die bei erfahrenen Chirurgen gemessenen Kraftverläufe als Referenzkurven für weniger erfahrene Operateure in der Trainingsumgebung bereitgestellt werden, um den Wissenstransfer zu erleichtern und das Risiko von Komplikationen und Schäden bei realen Implantationen zu reduzieren.
Eckpunkte zum Projekt:
Beteiligte Personen/Fakultäten: Prof. Dr.-Ing. Michael Lauxmann
Laufzeit: 01.04.2026 – 31.10.2028
Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (BMWE - ZIM)
Projektfinanzierung
