Validierung und Messung
Die Laser-Doppler-Vibrometrie (LDV) ist ein sehr wertvolles Messinstrument zur Analyse der biomechanischen Vorgänge im Ohr.
Messung und Validierung sind in der Biomechanik des Hörens entscheidend, um die komplexen mechanischen und akustischen Prozesse im menschlichen Ohr präzise zu verstehen und zu modellieren. Die Laser-Doppler-Vibrometrie (LDV) wird in der Hörforschung und der Entwicklung von Implantaten und Hörsystemen eingesetzt, insbesondere im Abgleich mit Computersimulationen. Berührungslose LDV-Messungen zeigen zum Beispiel, wie die Gehörknöchelchen unter Schallanregung schwingen oder wie sich implantierte Prothesen bei verschiedenen Frequenzen verhalten. So lässt sich auch beurteilen, wie gut das Hören nach einer Operation wiederhergestellt ist.
Berührungslose LDV-Messungen
Berührungslose LDV-Messungen zeigen zum Beispiel, wie die Gehörknöchelchen unter Schallanregung schwingen oder wie sich implantierte Prothesen bei verschiedenen Frequenzen verhalten. So lässt sich auch beurteilen, wie gut das Hören nach einer Operation wiederhergestellt ist.
Statische Kraft- und Steifigkeitsmessungen ermöglichen es Kräfte bei der Applikation von Prothesen zu bestimmen und daraus das Risiko einer Schädigung bei der Prothesenimplantation abzuleiten. Ziel ist es durch ein innovatives Prothesendesign die Patientensicherheit und Hörleistung eines Implantats zu verbessern.
Akustische Messungen
Akustische Messungen mit Sonden im Gehörgang sind ein wichtiges Verfahren, um die Funktionsweise von Trommelfell, Mittelohr und Innenohr zu beurteilen. Dabei wird über einen kleinen Lautsprecher ein Ton erzeugt, der Luft und Gehörstrukturen in Schwingung versetzt. Ein Teil der Schallwellen wird vom Trommelfell zurückgeworfen und mit einem Mikrofon erfasst. Daraus lassen sich akustische Eigenschaften wie Impedanz (Widerstand gegen Schall) und Absorbanz (aufgenommene Schallenergie) bestimmen.
Diese Messgrößen hängen eng mit dem Zustand des Mittelohrs zusammen und eignen sich gut zur Erkennung von Erkrankungen. Bei der sogenannten Breitbandtympanometrie wird gemessen, wie viel Schall bei verschiedenen Frequenzen und Druckverhältnissen durch das Ohr aufgenommen wird. Der nötige Druck wird direkt im Gehörgang mithilfe einer kleinen Pumpe erzeugt.
Unser Labor in Reutlingen verfügt über verschiedene Messsysteme zur Breitbandtympanometrie, die individuell angepasst und ausgewertet werden können. Zusätzlich lassen sich diese Messungen mit hochpräzisen 3D-Schwingungsanalysen per Laser-Doppler-Vibrometrie kombinieren – zum Beispiel zur Untersuchung von knöchernen Strukturen wie dem Felsenbein.
Leistungsstarke Technik für innovative Forschung
Im Rahmen der erweiterten Antragsmöglichkeiten zur Geräteerneuerung soll ein vorhandenes Großgerät – ein modulares, automatisiertes 3D-Scanning Laser-Doppler-Vibrometer für kleine bis mittelgroße Messobjekte – ertüchtigt und modernisiert werden. Ziel ist die verlängerte Laufzeit und nachhaltige Nutzung des bestehenden Systems durch den Ersatz veralteter Komponenten mit Modulen, die dem aktuellen Stand der Technik entsprechen. Dadurch wird eine kostenintensive Neuanschaffung vermieden und die Forschungskapazität sowie die Einsatzmöglichkeiten deutlich erweitert. Das Gerät dient der berührungslosen, bildgebenden Messung von Schwingungen und ermöglicht die Erfassung räumlicher 3D-Schwingformen. Diese sind für die Validierung numerischer Modelle sowie die Erforschung und Weiterentwicklung nichtlinearer strukturdynamischer Analyseverfahren zur Charakterisierung komplexer mechanischer und akusto-mechanischer Systeme essenziell. Genutzt wird das Gerät von zwei Forschungsgruppen primär für Anwendungen im Bereich der Dynamik des physiologischen und pathologischen Hörens sowie damit verbundene grundlegende Fragestellungen im Bereich der Strukturdynamik und Systemidentifikation. Dabei werden Projekte aus der Implantologie von Hörhilfen und Hörimplantaten sowie der Hördiagnose auf Basis objektiver audiometrischer Daten bearbeitet. Zentraler Bestandteil dieser Projekte ist die Messung der Strukturschwingungen am Gehör bzw. an Ersatzmodellen und die Identifikation geeigneter dynamischer Modelle zu deren Repräsentation.
Eckpunkte zum Projekt:
Beteiligte Personen/Fakultäten: Prof. Dr.-Ing. Michael Lauxmann und Prof. Dr.-Ing. Simon Peter
Gefördert durch: 50% Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und 25% Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst (MWK)
